JP7541301B2 - Blood substance concentration measuring device, blood substance concentration measuring method and program - Google Patents

Blood substance concentration measuring device, blood substance concentration measuring method and program Download PDF

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本開示は、生体の血管内を流れる血液に含まれる物質の濃度を非侵襲式の測定方法により測定する装置及び方法に関する。 This disclosure relates to an apparatus and method for measuring the concentration of a substance contained in blood flowing through a blood vessel of a living body using a non-invasive measurement method.

生活習慣病の予防・治療において、日常的に血糖値、血中脂質値等の血中物質状態を調べることは重要である。なかでも、生活習慣病の一つである糖尿病の患者に対して、合併症を防止するために、血液中に含まれるグルコースの濃度を測定して日常的な血糖値の管理が要求されており、患者から採血を行い血液中の化学分析を行う侵襲法が従来から行われている。 In the prevention and treatment of lifestyle-related diseases, it is important to routinely check the state of blood substances such as blood glucose levels and blood lipid levels. In particular, for patients with diabetes, which is one of the lifestyle-related diseases, daily management of blood glucose levels by measuring the glucose concentration in the blood is required to prevent complications, and invasive methods have traditionally been used to draw blood from patients and perform chemical analysis of the blood.

これに対し、近年、採血を伴わず体内の血液中の状態を光学的測定する簡便な非侵襲法が提案されている。例えば、特許文献1には、高強度の中赤外光を導波路を介して生体に照射し、その反射光を導波路を介して光検出器に導光することにより、非侵襲かつ単純な構成で血中グルコース濃度を測定する血中物質濃度測定装置が開示されている。
In response to this, in recent years, simple non-invasive methods have been proposed for optically measuring the state of blood in the body without blood sampling. For example, Patent Document 1 discloses a blood substance concentration measuring device that measures blood glucose concentration in a non-invasive and simple configuration by irradiating a living body with high-intensity mid-infrared light through a waveguide and guiding the reflected light to a photodetector through the waveguide.

国際公開第2016/117520号International Publication No. 2016/117520

ところが、特許文献1に記載の、導波路を用いた従来の血中物質濃度測定装置では、計測対象となる生体中における計測対象部分の深さの個体間の位置変動によって測定値が変動し、安定して正常な計測を行うことが難しいという課題があった。 However, the conventional blood substance concentration measuring device using a waveguide described in Patent Document 1 had the problem that the measured value fluctuates depending on the positional variation between individuals in the depth of the part to be measured within the living body being measured, making it difficult to perform stable and normal measurements.

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、生体中における計測対象部分の深さの個体間変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる血中物質濃度測定装置、血中物質濃度測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a blood substance concentration measuring device, a blood substance concentration measuring method, and a program that can stably perform highly accurate measurements regardless of inter-individual variation in the depth of the measurement target part in the living body.

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置は、生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域にレーザー光を照射する光照射部と、照射された前記レーザー光に基づく反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、前記被検体部と前記光検出器との間であって、前記被検体部中の特定領域からの前記反射光を前記光検出器上に結像可能な位置に配された第1のレンズと、前記反射光の強度に基づき前記特定領域における前記血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記血中物質の濃度として測定する測定制御部を備え、前記光照射部は、計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光と、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光とを選択的に照射可能に構成されており、前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光より前に照射し、前記リファレンス測定における、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a blood substance concentration measuring device according to one aspect of the present disclosure is a blood substance concentration measuring device for measuring the concentration of a blood substance contained in the blood of a subject part of a living organism, comprising: a light irradiating unit that irradiates a laser light onto an irradiation area including a measurement target part in the subject part; a photodetector that receives reflected light based on the irradiated laser light and detects the intensity of the reflected light; a first lens that is disposed between the subject part and the photodetector and at a position where the reflected light from a specific area in the subject part can be imaged on the photodetector; and a blood substance concentration measuring device that measures the concentration of the blood substance in the specific area based on the intensity of the reflected light, the blood substance concentration measuring device including: a light irradiating unit that irradiates an irradiation area including a measurement target part in the subject part with a laser light; the light irradiating unit is configured to selectively irradiate a first laser light for subject measurement which is absorbed by a first blood substance that is a measurement target substance, and a second laser light for reference measurement which is absorbed by a second blood substance that is a reference substance, the second laser light being irradiated before the first laser light, and an absorption rate of the second laser light by the second blood substance in the reference measurement is greater than an absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement .

本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置、血中物質濃度測定方法及びプログラムによれば、計測対象の個体差にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。 The blood substance concentration measuring device, blood substance concentration measuring method, and program according to one aspect of the present disclosure can stably perform highly accurate measurements regardless of individual differences in the measurement subject.

実施の形態1に係る血中物質濃度測定装置1の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a blood substance concentration measuring device 1 according to a first embodiment. (a)(b)は、図1のA部の拡大断面図である。2A and 2B are enlarged cross-sectional views of part A in FIG. 血中物質濃度測定装置1における光照射部20の構成を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing the configuration of a light irradiation unit 20 in the blood substance concentration measuring device 1. FIG. 血中物質濃度測定装置1における受光側光路の概要を説明するための図である。2 is a diagram for explaining an overview of a light receiving side optical path in the blood substance concentration measuring device 1. FIG. 血中物質濃度測定装置1における光照射部20から光検出器30までの光路の概要を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing an outline of an optical path from a light irradiating unit 20 to a light detector 30 in a blood substance concentration measuring device 1. FIG. 発明者が想起した比較例に係る血中物質濃度測定装置の構成における光路長の調整動作を説明するための模式図である。11 is a schematic diagram for explaining the operation of adjusting the optical path length in the configuration of a blood substance concentration measuring device according to a comparative example devised by the inventor. FIG. 血中物質濃度測定装置1による、計測対象部分Mpから光検出器30までの光路長の調整動作を説明するための模式図である。10 is a schematic diagram for explaining the operation of adjusting the optical path length from a measurement target portion Mp to a photodetector 30 by the blood substance concentration measuring device 1. FIG. 血中物質濃度測定装置1の実施例を用いて測定した光検出器の位置とヘモグロビン濃度の測定値の関係を示す図である。1 is a diagram showing the relationship between the position of a photodetector and the measured value of hemoglobin concentration measured using an embodiment of the blood substance concentration measuring device 1. FIG. 血中物質濃度測定装置1の実施例を用いて測定した光検出器の位置とグルコース濃度の測定値の関係を示す図である。1 is a diagram showing the relationship between the position of a photodetector and the measured glucose concentration value measured using an embodiment of the blood substance concentration measuring device 1. FIG. (a)は、血中物質濃度測定装置1における、(b)は、比較例に係る光照射部20から被検体部Mp0を想定した光検出器PDまでの光路の概要を説明するための模式図である。1A is a schematic diagram for explaining an overview of the optical path in the blood substance concentration measuring device 1, and FIG. 1B is a schematic diagram for explaining an overview of the optical path from the light irradiation unit 20 in the comparative example to a photodetector PD representing the subject portion Mp0. (a)は、血中物質濃度測定装置1における、(b)は、比較例に係る血中物質濃度測定装置における血中物質濃度の測定結果のばらつきを示す図である。1A is a graph showing the variation in the measurement results of the concentration of a substance in blood in the blood substance concentration measuring device 1, and FIG. 1B is a graph showing the variation in the measurement results of the concentration of a substance in blood in a blood substance concentration measuring device according to a comparative example. 血中物質濃度測定装置1による血中物質濃度の測定における、生体表面におけるレーザー光照射位置を示す図である。2 is a diagram showing the laser light irradiation position on the surface of a living body when the blood substance concentration measuring device 1 measures the blood substance concentration. FIG. (a)は、血中物質濃度測定装置1の実施例における、(b)は、比較例における血中物質濃度の測定結果のばらつきを示す図である。1A is a graph showing the variation in the measurement results of the concentration of a substance in blood in an example of the blood substance concentration measuring device 1, and FIG. 1B is a graph showing the variation in the measurement results of the concentration of a substance in blood in a comparative example. 血中物質濃度測定装置1による血中物質測定動作の一態様を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing one aspect of the blood substance measurement operation performed by the blood substance concentration measuring device 1. 血中物質濃度測定装置1による血中物質測定動作の別の態様を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing another aspect of the blood substance measurement operation by the blood substance concentration measuring device 1. 血中物質濃度測定装置1Aによる血中物質測定動作のさらに別の態様を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing still another aspect of the blood substance measuring operation by the blood substance concentration measuring device 1A. 従来の血中物質濃度測定装置1Xの構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional blood substance concentration measuring device 1X.

≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
近年、糖尿病の患者に対する日常的な血糖値の管理等のために、採血を伴わない非侵襲血中物質濃度測定法が提案されており、図17は、特許文献1に開示された、非侵襲法を用いた従来の血中物質濃度測定装置1X(以後、「装置1X」と記す場合がある)の構成を示す模式図である。
<<How the invention was developed>>
In recent years, non-invasive methods for measuring the concentration of a substance in blood that do not involve blood sampling have been proposed for the purpose of managing the daily blood glucose levels of diabetic patients, and FIG. 17 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional blood substance concentration measuring device 1X (hereinafter, sometimes referred to as "device 1X") using a non-invasive method, as disclosed in Patent Document 1.

図17に示すように、装置1Xは、検査対象である生体Obが載設される対象載置部10X、中赤外光からなるパルス状のレーザー光L1を照射する光照射部20X、貫通孔からなる入射側導波路91Xと出射側導波路92Xが開設された導光部90X、生体Obからの反射光LX2を受光して強度を検出する光検出器30X、これらの測定制御部60Xを備える。特許文献1には、装置1Xによれば、高強度の中赤外光を照射することにより、非侵襲かつ単純な構成で血中グルコース濃度を測定できることが記載されている。 As shown in FIG. 17, the device 1X includes a subject placement section 10X on which the living body Ob to be examined is placed, a light irradiation section 20X that irradiates pulsed laser light L1 consisting of mid-infrared light, a light guide section 90X in which an entrance side waveguide 91X and an exit side waveguide 92X consisting of through holes are opened, a photodetector 30X that receives reflected light LX2 from the living body Ob and detects its intensity, and a measurement control section 60X for these. Patent Document 1 describes that the device 1X can measure blood glucose concentration in a non-invasive and simple configuration by irradiating high-intensity mid-infrared light.

ところが、上述のとおり、非侵襲法を用いた装置1Xでは、計測対象となる生体の皮膚表面の状態や、照射されるレーザー光のわずかな条件の変化などによって測定値が変動し、安定して正常な計測を行うことが難しいことが、発明者らの実験により判明した。 However, as described above, the inventors' experiments revealed that with device 1X, which uses a non-invasive method, measurement values fluctuate depending on the condition of the skin surface of the living body being measured and slight changes in the conditions of the irradiated laser light, making it difficult to perform stable, normal measurements.

さらに、本来の測定対象である血糖が含まれる皮膚表面下方の生体内方部分の深度や位置が被験者によって異なることが、測定値変動の要因として考えられる。 In addition, the depth and location of the area beneath the skin surface inside the body that contains the blood glucose, the actual measurement target, differs from subject to subject, which may be a factor in the variation in measurement values.

そして、これを解消するために、例えば、被験者の生体条件や測定条件に適合するように被験者や測定ごとに光学系を設定することが必要となる。 To solve this problem, it becomes necessary to set up the optical system for each subject and measurement, for example, to suit the subject's biological conditions and measurement conditions.

しかしながら、生体ごとや測定のたびに光学系を適切に調整することは高度な技量を要し、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において実施することは、非侵襲法による簡便性を大きく損ねるものとなる。 However, adjusting the optical system appropriately for each living body and each time a measurement is performed requires advanced skill, and performing this procedure in blood glucose measurements that patients themselves perform on a daily basis would significantly reduce the convenience of non-invasive methods.

そこで、発明者らは、非侵襲血中物質濃度測定法において、生体中における計測対象部分の深さの個体間変動やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して実現することができる光学系の構成について鋭意検討を行い、以下の実施の形態に至ったものである。 The inventors therefore conducted extensive research into the configuration of an optical system that can stably achieve highly accurate measurements in a non-invasive method for measuring the concentration of a substance in blood, regardless of inter-individual variations in the depth of the area to be measured in the living body or variations in the conditions for irradiating the laser light, and arrived at the following embodiment.

≪本発明を実施するための形態の概要≫
本開示の実施の形態に係る血中物質濃度測定装置は、生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、前記被検体部中の計測対象部分を含む領域にレーザー光を照射する光照射部と、照射された前記レーザー光に基づく反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、前記被検体部と前記光検出器との間であって、前記被検体部中の特定領域からの前記反射光を光検出器上に結像可能な位置に配された第1のレンズと、前記反射光の強度に基づき前記特定領域における前記血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記血中物質の濃度として測定する測定制御部を備え、前記光照射部は、計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光と、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光とを選択的に照射可能に構成されていることを特徴とする。
<Overview of the embodiment of the present invention>
A blood substance concentration measuring device according to an embodiment of the present disclosure is a blood substance concentration measuring device that measures the concentration of a blood substance contained in the blood of a subject part of a living organism, and includes a light irradiating unit that irradiates a region including a measurement target part in the subject part with laser light, a photodetector that receives reflected light based on the irradiated laser light and detects the intensity of the reflected light, a first lens that is disposed between the subject part and the photodetector at a position where the reflected light from a specific region in the subject part can be imaged on the photodetector, and a measurement control unit that measures the concentration of the blood substance in the specific region as the concentration of the blood substance in the measurement target part based on the intensity of the reflected light, and is characterized in that the light irradiating unit is configured to selectively irradiate a first laser light for subject measurement that is absorbed by a first blood substance, which is the measurement target substance, and a second laser light for reference measurement that is absorbed by a second blood substance, which is a reference substance.

係る構成により、計測対象の個体差にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。 This configuration allows for stable, highly accurate measurements to be performed regardless of individual differences in the measurement subject.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記リファレンス測定において、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the absorption rate of the second laser light by the second blood substance in the reference measurement may be greater than the absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記リファレンス物質は、前記計測対象物質よりも血中における濃度の安定性が高い構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the reference substance may be configured to have a more stable concentration in blood than the measurement target substance.

係る構成により、リファレンス物質についてリファレンス測定を行った後に対象測定を行うことで、計測対象の測定精度を向上できる。 With this configuration, the measurement accuracy of the measurement target can be improved by performing a reference measurement on the reference substance before performing a target measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記測定制御部は、前記第2のレーザー光の照射に基づいて、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれている状態における、前記第2の血中物質の濃度を測定し、前記第1のレーザー光の照射に基づいて、前記特定領域における前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として測定可能に構成されている構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the measurement control unit may be configured to measure the concentration of the second blood substance when the specific region is included in a vascular region in the subject part based on the irradiation of the second laser light, and to be able to measure the concentration of the first blood substance in the specific region as the concentration of the first blood substance in the measurement target part based on the irradiation of the first laser light.

係る構成により、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれている状態において第1の血中物質の濃度を測定することができる。 This configuration makes it possible to measure the concentration of the first blood substance when the specific region is included in the blood vessel region of the subject part.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光検出器を、前記被検体部から前記光検出器までの光路に沿って移動させることにより、前記特定領域の前記生体における深さが変更可能に構成されており、前記第2の血中物質の濃度に基づき、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、前記光検出器の位置を前記光路に沿って調整可能に構成されている構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the depth of the specific region in the living body can be changed by moving the photodetector along an optical path from the subject part to the photodetector, and the position of the photodetector can be adjusted along the optical path so that the specific region is included in a vascular region in the subject part based on the concentration of the second blood substance.

係る構成により、血管からの反射光が検出された検出器の位置で、光照射部から第1のレーザー光を照射して、検出器により特定領域からの反射光を受光することにより、被験者の皮膚表面からの深さ方向の血管位置の個体差によらず、第1の血中物質の濃度を常に確度の高い計測を安定して行うことができる。 With this configuration, the light irradiation unit irradiates the first laser light at the detector position where the reflected light from the blood vessels is detected, and the detector receives the reflected light from the specific region, making it possible to consistently and stably measure the concentration of the first blood substance with high accuracy, regardless of individual differences in the position of the blood vessels in the depth direction from the skin surface of the subject.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光照射部は、前記レーザー光の波長を変調して、検出可能な血中物質の種類を異ならせる構成としてもよい。あるいは、前記光照射部は、前記第1のレーザー光を出射する光発器と、前記第2のレーザー光を照射する光発器とを有する構成としてもよい。
In another aspect, in any of the above aspects, the light irradiating unit may be configured to modulate the wavelength of the laser light to vary the types of detectable blood substances. Alternatively, the light irradiating unit may be configured to have an optical oscillator that emits the first laser light and an optical oscillator that irradiates the second laser light.

係る構成により、複数の種類の血中物質の測定を行うことができる。 This configuration makes it possible to measure multiple types of blood substances.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記血中物質はグルコースであり、前記レーザー光の波長は、2.5μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である構成としてもよい。このとき、前記第1のレーザー光の波長は、6.0μm以上12μm以下の範囲から選択される構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the blood substance may be glucose, and the wavelength of the laser light may be a predetermined wavelength selected from the range of 2.5 μm or more and 12 μm or less. In this case, the wavelength of the first laser light may be selected from the range of 6.0 μm or more and 12 μm or less.

係る構成により、第1血中物質としてグルコースの濃度を測定することができる。 This configuration makes it possible to measure the concentration of glucose as the first blood substance.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記血中物質はヘモグロビンであり、前記レーザー光の波長は、5.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the blood substance may be hemoglobin, and the wavelength of the laser light may be a predetermined wavelength selected from the range of 5.0 μm or more and 12 μm or less.

係る構成により、生体の被検体部における血管領域を検出することができ、第1血中物質の計測対象部分となるべき特定領域が被検体部における血管領域に含まれるか否かを検出できる。 This configuration makes it possible to detect the vascular region in the subject part of the living body, and to detect whether the specific region to be the measurement target part of the first blood substance is included in the vascular region in the subject part.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の光路における、前記光照射部と前記被検体部との間に位置し前記レーザー光を前記照射領域に集光させる第2のレンズと、前記光照射部と前記第2のレンズとの間に位置する絞りとを備えた構成としてもよい。 In another aspect, any of the above aspects may be configured to include a second lens located between the light irradiating unit and the subject unit in the optical path of the laser light, which focuses the laser light on the irradiation area, and an aperture located between the light irradiating unit and the second lens.

係る構成により、測定ごとの血中物質濃度の測定結果のばらつきを減少できる。 This configuration can reduce the variation in the measurement results of blood substance concentrations for each measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に貫通孔が開設されており、前記レーザー光は、前記貫通孔を通して前記生体の表面に照射され、前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器に受光される構成としてもよい。 In another aspect, any of the above aspects may be configured to include a target placement section against which the surface of the living body is in contact, the target placement section having a through-hole in the area against which the surface of the living body is in contact, the laser light is irradiated onto the surface of the living body through the through-hole, and the reflected light is received by the photodetector through the through-hole.

係る構成により、生体Obの表面における全反射を抑制することができ、さらに、光照射部から照射されたレーザー光は、生体の表面に直接照射することができレーザー光の強度を向上できる。 This configuration makes it possible to suppress total reflection on the surface of the living body Ob, and furthermore, the laser light irradiated from the light irradiating unit can be irradiated directly onto the surface of the living body, thereby improving the intensity of the laser light.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に凹陥部が形成されており、前記レーザー光は、前記対象載置部を透過して前記生体の表面に照射され、前記反射光は、前記対象載置部を透過して前記光検出器に受光される構成としてもよい。 In another aspect, any of the above aspects may be configured to include a target placement section against which the surface of the living body is in contact, the target placement section having a recess formed in the area against which the surface of the living body is in contact, the laser light passes through the target placement section and is irradiated onto the surface of the living body, and the reflected light passes through the target placement section and is received by the photodetector.

係る構成により、生体の表面における全反射を抑制することができ、対象載置部に開口していないことにより、光照射部等の光学系が存する雰囲気に塵や埃、水蒸気等が侵入することを防止でき、対象載置部に防塵機能を持たせることができる。 This configuration makes it possible to suppress total reflection on the surface of the living body, and since the subject placement section does not have an opening, it is possible to prevent dust, dirt, water vapor, etc. from entering the atmosphere in which the optical system, such as the light irradiation section, is present, thereby providing the subject placement section with a dustproof function.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記計測対象部分は、表皮より内方に位置する前記被検体部中の血管領域であり、前記第1のレンズは、前記計測対象部分における前記レーザー光の照射領域を検出器の受光面上に転送させる構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the measurement target portion may be a blood vessel region in the subject located inside the epidermis, and the first lens may be configured to transfer the irradiation area of the laser light in the measurement target portion onto the light receiving surface of a detector.

係る構成により、導波路を用いた従来の装置比較して、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号(ノイズ)成分を減少することができ光計測におけるS/N比を向上できる。ことができる。 This configuration reduces false signal (noise) components caused by reflected light scattered on the skin surface, and improves the S/N ratio in optical measurements, compared to conventional devices using a waveguide.

係る構成により、近赤外光に比べてグルコースによる吸収が大きく、透過率が低いために表皮部分のみを観測することができ、血中グルコース濃度を安定して計測することができる。 With this configuration, glucose is more absorbed by the light than near-infrared light, and the transmittance is low, so only the epidermis can be observed, and blood glucose concentration can be measured stably.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記血中物質は乳酸であり、前記レーザー光の波長は、5.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である構成としてもよい。このとき、前記第1のレーザー光の波長は、5.77μm、6.87μm、7.27μm、8.23μm、8.87μm、又は9.55μmから、-0.05μm以上+0.05μm以下の範囲である構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the blood substance may be lactic acid, and the wavelength of the laser light may be a predetermined wavelength selected from the range of 5.0 μm to 12 μm. In this case, the wavelength of the first laser light may be in the range of 5.77 μm, 6.87 μm, 7.27 μm, 8.23 μm, 8.87 μm, or 9.55 μm, and may be in the range of -0.05 μm to +0.05 μm.

係る構成により、血中乳酸濃度を計測することができる
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記被検体部から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第1のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播し、前記光照射部から前記被検体部までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記レーザー光は前記第2のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播する構成としてもよい。
With this configuration, the blood lactate concentration can be measured.
In another aspect, in any of the above aspects, in the section from the target placement portion to the photodetector in the optical path from the subject portion to the photodetector, the reflected light may propagate through space except for the section passing through the first lens, and in the section from the light irradiation portion to the subject portion in the optical path from the light irradiation portion to the subject portion, the laser light may propagate through space except for the section passing through the second lens.

係る構成により、導波路を用いた従来の装置比較して、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号(ノイズ)成分を減少することができ光計測におけるS/N比を向上できる。ことができる。 This configuration reduces false signal (noise) components caused by reflected light scattered on the skin surface, and improves the S/N ratio in optical measurements, compared to conventional devices using a waveguide.

また、本実施の形態に係る血中物質濃度測定方法は、生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定方法であって、光照射部から、前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域に計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光を照射し、前記被検体部と光検出器との間に位置する第1のレンズを用いて、前記被検体部中の特定領域から反射された前記第1のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、前記光検出器により前記第1のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として対象測定する血中物質濃度測定方法において、前記対象測定に先立って、前記光照射部から前記照射領域に、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光を照射し、前記第1のレンズを用いて、前記特定領域から反射された前記第2のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、前記光検出器により前記第2のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第2の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第2の血中物質の濃度として測定するリファレンス測定を行う構成としてもよい。 In addition, the blood substance concentration measurement method according to this embodiment is a blood substance concentration measurement method for measuring the concentration of a blood substance contained in the blood of a subject part of a living body, and includes irradiating an irradiation area including a measurement target part in the subject part with a first laser light for target measurement that is absorbed by a first blood substance that is the measurement target substance from a light irradiation unit, forming an image of the reflected light of the first laser light reflected from a specific area in the subject part on the photodetector using a first lens located between the subject part and a photodetector, receiving the reflected light of the first laser light by the photodetector, and calculating the concentration of the first blood substance based on the reflected light from the measurement target part. In a blood substance concentration measurement method for measuring the concentration of the first blood substance in a target portion, a reference measurement may be performed in which, prior to the target measurement, the light irradiation unit irradiates the irradiation area with a second laser light for reference measurement that is absorbed by a second blood substance that is a reference substance, and the first lens is used to form an image of the reflected light of the second laser light reflected from the specific area on the photodetector, the photodetector receives the reflected light of the second laser light, and the concentration of the second blood substance based on the reflected light is measured as the concentration of the second blood substance in the measurement target portion.

係る構成により、計測対象の個体差にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる血中物質濃度測定方法を提供できる。 This configuration provides a method for measuring the concentration of a substance in blood that can stably perform highly accurate measurements regardless of individual differences in the subject being measured.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記リファレンス測定において、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the absorption rate of the second laser light by the second blood substance in the reference measurement may be greater than the absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記リファレンス物質は、前記計測対象物質よりも血中における濃度の安定性が高い構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the reference substance may be configured to have a more stable concentration in blood than the measurement target substance.

係る構成により、吸収率が相対的に高いリファレンス物質についてリファレンス測定を行った後に対象測定を行うことで、計測対象の測定精度を向上できる。 With this configuration, the measurement accuracy of the measurement target can be improved by performing a reference measurement on a reference substance with a relatively high absorption rate before performing a target measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記第1の血中物質の濃度を検出に先立って、さらに、前記被検体部から前記光検出器までの光路に沿って前記光検出器の位置を異ならせて前記第2の血中物質の濃度を測定することにより、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、前記光検出器の位置を前記光路に沿って調整する構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, prior to detecting the concentration of the first blood substance, the position of the photodetector may be varied along the optical path from the subject part to the photodetector to measure the concentration of the second blood substance, thereby adjusting the position of the photodetector along the optical path so that the specific region is included in the vascular region in the subject part.

係る構成により、血管からの反射光が検出された検出器の位置で、光照射部から第1のレーザー光を照射して、検出器により特定領域からの反射光を受光することにより、被験者の皮膚表面からの深さ方向の血管位置の個体差によらず、第1の血中物質の濃度を常に確度の高い計測を安定して行う方法を提供できる。 With this configuration, a method can be provided for consistently and stably measuring the concentration of a first blood substance with high accuracy, regardless of individual differences in the position of blood vessels in the depth direction from the skin surface of the subject, by irradiating a first laser light from the light irradiation unit at the position of the detector where reflected light from the blood vessels is detected, and receiving reflected light from the specific region by the detector.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光照射部から前記被検体部までの光路における、前記光照射部と前記被検体部との間に位置し、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を前記照射領域に集光させる第2のレンズと、前記光照射部と前記第2のレンズとの間に位置し、前記光照射部から照査された光を絞る絞りとを用いて、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を前記照射領域に照射する構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the first laser light and the second laser light may be irradiated to the irradiation area using a second lens located between the light irradiating unit and the subject part in the optical path from the light irradiating unit to the subject part and configured to focus the first laser light and the second laser light on the irradiation area, and an aperture located between the light irradiating unit and the second lens and configured to narrow the light irradiated from the light irradiating unit.

係る構成により、測定ごとの血中物質濃度の測定結果のばらつきを減少できる。 This configuration can reduce the variation in the measurement results of blood substance concentrations for each measurement.

また、別の態様では、上記何れかの態様において、対象載置部に前記生体の表面を当接し、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を、前記対象載置部に開設された貫通孔を通して前記生体の表面に照射し、前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器により受光する構成としてもよい。 In another aspect, in any of the above aspects, the surface of the living body may be brought into contact with the target placement section, the first laser light and the second laser light may be irradiated onto the surface of the living body through a through hole provided in the target placement section, and the reflected light may be received by the photodetector through the through hole.

係る構成により、光照射部から照射されたレーザー光は、生体の表面に直接照射することができレーザー光の強度を向上できる。 With this configuration, the laser light emitted from the light irradiating unit can be irradiated directly onto the surface of the living body, improving the intensity of the laser light.

また、本実施の形態に係るプログラムは、コンピュータに生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定処理を行わせるプログラムであって、前記血中物質濃度測定処理は、光照射部から、前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域に計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光を照射し、前記被検体部と光検出器との間に位置する第1のレンズを用いて、前記被検体部中の特定領域から反射された前記第1のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、前記光検出器により前記第1のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として対象測定する血中物質濃度測定方法において、前記対象測定に先立って、前記光照射部から前記照射領域に、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光を照射し、前記第1のレンズを用いて、前記特定領域から反射された前記第2のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、前記光検出器により前記第2のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第2の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第2の血中物質の濃度として測定するリファレンス測定を行う構成としてもよい。 In addition, the program according to this embodiment is a program for causing a computer to perform a blood substance concentration measurement process for measuring the concentration of a blood substance contained in the blood of a subject part of a living body, and the blood substance concentration measurement process includes irradiating an irradiation area including a measurement target part in the subject part with a first laser light for target measurement that is absorbed by a first blood substance that is the measurement target substance from a light irradiation unit, forming an image of the reflected light of the first laser light reflected from a specific area in the subject part on the photodetector using a first lens located between the subject part and a photodetector, receiving the reflected light of the first laser light by the photodetector, and measuring the concentration of the first blood substance based on the reflected light. In a blood substance concentration measurement method for subjecting a substance to concentration as the concentration of the first blood substance in the portion to be measured, a reference measurement may be performed in which, prior to the subject measurement, the light irradiation unit irradiates the irradiation region with a second laser light for reference measurement that is absorbed by a second blood substance that is a reference substance, the first lens is used to form an image of the reflected light of the second laser light reflected from the specific region on the photodetector, the photodetector receives the reflected light of the second laser light, and the concentration of the second blood substance based on the reflected light is measured as the concentration of the second blood substance in the portion to be measured.

係る構成により、計測対象の個体差にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができるプログラムを提供できる。 This configuration makes it possible to provide a program that can stably perform highly accurate measurements regardless of individual differences in the measurement subject.

≪実施の形態1≫
本実施の形態に係る血中物質濃度測定装置1について、図面を用いて説明する。ここで、本明細書では、高さ方向の正方向を「上」方向、負方向を「下」方向とする場合があり、高さ方向の正方向に向いた面を「表」面、負方向に向いた面を「裏」面とする場合がある。また、各図面における部材の縮尺は必ずしも実際のものと同じであるとは限らない。また、本明細書において、数値範囲を示す際に用いる符号「~」は、その両端の数値を含む。また、本実施形態で記載している、材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。
First Embodiment
The blood substance concentration measuring device 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Here, in this specification, the positive direction in the height direction may be referred to as the "up" direction, and the negative direction may be referred to as the "down" direction, and the surface facing the positive direction in the height direction may be referred to as the "front" surface, and the surface facing the negative direction may be referred to as the "rear" surface. Also, the scale of the components in each drawing is not necessarily the same as the actual one. Also, in this specification, the symbol "-" used to indicate a numerical range includes the numerical values at both ends. Also, the materials, numerical values, etc. described in this embodiment are merely examples of preferred ones, and are not limited thereto.

<全体構成>
血中物質濃度測定装置1(以下、「装置1」と記す場合がある)は、光源から特定の波長のレーザー光を生体Obの計測対象部分Mpに照射し、計測対象部分Mpにからの反射光の強度を検出することにより、計測対象部分Mpにおける生体Obの血中物質濃度を非侵襲に測定する医療機器である。レーザー光は、計測対象となる物質に吸収され得る特定の波長の光を用いる。血中物質濃度が高い場合には物質による吸収に伴い計測対象部分Mpからの反射光の強度が低下するため、装置1は、光検出器により反射光の強度を測定することにより、血中物質濃度を計測するものである。
<Overall composition>
The blood substance concentration measuring device 1 (hereinafter sometimes referred to as "device 1") is a medical device that non-invasively measures the blood substance concentration of the living body Ob at the measurement target portion Mp of the living body Ob by irradiating the measurement target portion Mp of the living body Ob with laser light of a specific wavelength from a light source and detecting the intensity of the reflected light from the measurement target portion Mp. The laser light used is light of a specific wavelength that can be absorbed by the substance to be measured. When the blood substance concentration is high, the intensity of the reflected light from the measurement target portion Mp decreases due to absorption by the substance, so the device 1 measures the blood substance concentration by measuring the intensity of the reflected light with a photodetector.

図1は、実施の形態1に係る装置1の構成を示す模式図である。図1に示すように、装置1は、対象載置部10、光照射部20、光検出器30、集光レンズ50、結像レンズ40、測定制御部60、光検出ユニット70、絞り80を有する。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of device 1 according to embodiment 1. As shown in Figure 1, device 1 has a target placement section 10, a light irradiation section 20, a light detector 30, a focusing lens 50, an imaging lens 40, a measurement control section 60, a light detection unit 70, and an aperture 80.

以下、装置1の各部構成について説明する。 The following describes the configuration of each part of device 1.

<各部構成>
(対象載置部10)
対象載置部10は、表面10aに生体Obの皮膚の表面が当接されることにより、生体Obにおける被検体部Mp0に含まれる計測対象部分Mpを、測定に適した規定の位置及び角度に規制するための板状ガイド部材である。対象載置部10を光照射部20等の光学系を筐体(不図示)によって覆い、対象載置部10を筐体の外郭部分に設けることにより、対象載置部10を内方からレーザー光L1が照射される照射窓(ウインドウ)として機能させることができる。
<Components>
(Target placement unit 10)
The subject placement section 10 is a plate-like guide member for restricting the measurement target portion Mp included in the subject portion Mp0 of the subject Ob to a specified position and angle suitable for measurement by abutting the surface of the skin of the subject Ob against its surface 10a. By covering the optical system of the subject placement section 10, such as the light irradiation section 20, with a housing (not shown) and providing the subject placement section 10 on the outer periphery of the housing, the subject placement section 10 can function as an irradiation window through which the laser light L1 is irradiated from the inside.

対象載置部10は、計測に用いる特定の波長として中赤外光に対して透明な材料、例えばZnSe等で構成されており、表面に無反射コーティング層を備えていてもよい。対象載置部10の表面10aには、計測位置がマーキングされており、計測対象部分Mpを内包する生体Obを計測位置に合せた状態で、生体Obを所定の圧力で対象載置部10の表面10aに接触させることにより、生体Obの、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体の部分である計測対象部分Mpを対象載置部10の表面10aから所定の距離に離間した状態に保持することができる。 The subject placement section 10 is made of a material, such as ZnSe, that is transparent to mid-infrared light, which is the specific wavelength used for measurement, and may have an anti-reflective coating layer on its surface. The surface 10a of the subject placement section 10 is marked with a measurement position, and by bringing the living body Ob containing the measurement target portion Mp into contact with the surface 10a of the subject placement section 10 with a predetermined pressure while aligning the living body Ob with the measurement target portion Mp, the measurement target portion Mp, which is a portion of the living body Ob located inside the epidermis, such as the dermis, can be held at a predetermined distance from the surface 10a of the subject placement section 10.

また、対象載置部10は、光照射部20から照射されたレーザー光L1が裏面10d側から入光するように配されており、表面10aが入射側の光軸L1の入射角θが所定の角度となるように、光照射部20との相対的な角度が規制されている。ここで、入射角θとは、対象載置部10における生体Obが載置される表面10aに対する法線を基準とする光軸L1の角度を指す。 The subject placement section 10 is arranged so that the laser light L1 emitted from the light irradiation section 20 enters from the back surface 10d side, and the relative angle with the light irradiation section 20 is regulated so that the incident angle θ of the optical axis L1 on the incident side of the front surface 10a is a predetermined angle. Here, the incident angle θ refers to the angle of the optical axis L1 based on the normal to the front surface 10a on which the living body Ob is placed in the subject placement section 10.

図2(a)(b)は、図1のA部の態様を示す拡大断面図である。生体Obの被検体部Mp0が対象載置部10に当接される部分を示した拡大図である。図2(a)に示すように、対象載置部10の表面10aには、生体Obの表面と接触する領域内に開口10bを形成してもよい。開口10bにより、光照射部20から照射されたレーザー光L1は、対象載置部10に開設された貫通孔10bを通して生体Obの表面に照射される。また、開口10bを設けたことにより、対象載置部10の表面10aと生体Obと接する部分に空気層を形成することができ、対象載置部10と接触させた場合と比較して、生体Obの表面における全反射を抑制することができる。また、開口10bを設けることにより、表面10aの開口10bの周囲において、生体Obを対象載置部10の表面10aにより密着しやすい構成にできる。本形態では、一例として、対象載置部10の厚さは500μm、開口10bの幅は700μmとしてもよい。 2(a) and (b) are enlarged cross-sectional views showing the aspect of part A in FIG. 1. The enlarged view shows the part where the subject part Mp0 of the living body Ob is abutted against the subject placement part 10. As shown in FIG. 2(a), an opening 10b may be formed in the surface 10a of the subject placement part 10 in the area in contact with the surface of the living body Ob. The opening 10b allows the laser light L1 irradiated from the light irradiation part 20 to be irradiated to the surface of the living body Ob through the through hole 10b opened in the subject placement part 10. In addition, by providing the opening 10b, an air layer can be formed in the part where the surface 10a of the subject placement part 10 and the living body Ob are in contact, and total reflection on the surface of the living body Ob can be suppressed compared to the case where the subject placement part 10 is in contact with the subject placement part 10. In addition, by providing the opening 10b, a configuration can be made in which the living body Ob is more easily attached to the surface 10a of the subject placement part 10 around the opening 10b of the surface 10a. In this embodiment, as an example, the thickness of the target placement portion 10 may be 500 μm, and the width of the opening 10b may be 700 μm.

あるいは、図2(b)に示すように、対象載置部10の表面10aには、生体Obとの間に空隙が形成されるような凹陥部10cを形成してもよい。この場合、光照射部20から照射されたレーザー光L1は、対象載置部10における凹陥部10cの底面部分を透過して生体Obの表面に照射される。対象載置部10に開口していないことにより、光照射部20等の光学系が存する雰囲気に塵や埃、水蒸気等が侵入することを防止でき、対象載置部10に防塵機能を持たせることができる。 Alternatively, as shown in FIG. 2(b), a recess 10c may be formed on the surface 10a of the subject placement section 10 so that a gap is formed between the subject placement section 10 and the living body Ob. In this case, the laser light L1 irradiated from the light irradiation section 20 passes through the bottom surface of the recess 10c in the subject placement section 10 and is irradiated onto the surface of the living body Ob. Since the subject placement section 10 does not have an opening, it is possible to prevent dust, dirt, water vapor, etc. from entering the atmosphere in which the optical system such as the light irradiation section 20 exists, and the subject placement section 10 can have a dustproof function.

この場合も、凹陥部10cを設けたことにより、開口10bを設けた場合と同様に、対象載置部10の表面10aと生体Obとの間に空気層を形成し、対象載置部10と接触させた場合と比較して、生体Obの表面における全反射を抑制することができる。また、凹陥部10cを設けることにより、凹陥部を除く部分では、生体Obを対象載置部10の表面10aにより密着しやすい構成にできる。本実施の形態では、一例として、対象載置部10の厚さは500μm、凹陥部10cの幅は700μm、凹陥部10cの深さd1、すなわち、空気層の厚みは400μm程度としてもよい。
In this case, by providing the recess 10c, an air layer is formed between the surface 10a of the subject placement part 10 and the living body Ob, as in the case of providing the opening 10b, and total reflection on the surface of the living body Ob can be suppressed compared to the case of contacting the subject placement part 10. Furthermore, by providing the recess 10c, the living body Ob can be more easily attached to the surface 10a of the subject placement part 10 in the portion other than the recess. In this embodiment, as an example, the thickness of the subject placement part 10 may be 500 μm, the width of the recess 10c may be 700 μm, and the depth d1 of the recess 10c, i.e., the thickness of the air layer, may be about 400 μm.

(光照射部20)
光照射部20は、生体Obの被検体部Mp0に向けて特定の波長のレーザー光を生体に照射する光源である。光照射部20は、計測対象物質である第1の血中物質(以後、「第1の血中物質」と記す場合がある)に吸収される波長に発振する対象測定用のレーザー光(以後、「第1のレーザー光」と記す場合がある)を照射可能に構成されている。
(Light irradiation unit 20)
The light irradiating unit 20 is a light source that irradiates a laser light of a specific wavelength toward the subject part Mp0 of the living body Ob. The light irradiating unit 20 is configured to be capable of irradiating a laser light for measuring a target (hereinafter, sometimes referred to as a "first laser light") that oscillates at a wavelength that is absorbed by a first blood substance (hereinafter, sometimes referred to as a "first blood substance") that is a measurement target substance.

さらに、装置1では、光照射部20は、レーザー光の波長を変調して、リファレンス物質である第2の血中物質(以後、「第2の血中物質」と記す場合がある)に吸収される波長に発振するリファレンス測定用のレーザー光(以後、「第2のレーザー光」と記す場合がある)を、対象測定用のレーザー光と選択的に照射可能に構成されている。これにより、検出可能な血中物質の種類を異ならせる態様を採る。 Furthermore, in the device 1, the light irradiation unit 20 is configured to selectively irradiate the reference measurement laser light (hereinafter sometimes referred to as "second laser light"), which oscillates at a wavelength absorbed by the second blood substance (hereinafter sometimes referred to as "second blood substance"), which is the reference substance, by modulating the wavelength of the laser light, with the laser light for subject measurement. This allows for different types of detectable blood substances.

は、血中物質濃度測定装置1における光照射部20の構成を示す模式図である。図に示すように、光照射部20は、パルス状の中赤外光よりも短波長のポンプ光L0を発振する光源21と、長波長に変換するとともに増幅してレーザー光L1として出射する光パラメトリック発振器22(OPO:Optical Parametric Oscillator)を有する。光パラメトリック発振器22では、内装する非線形光学結晶にポンプ光L0が入光されることにより、異なる2つの波長の光が発振され、短波長のシグナル光、長波長のアイドラー光が生成される。光照射部20では、このうち、アイドラー光をレーザー光L1として後段に出力し血糖値の測定に用いる。この光パラメトリック発振器22は、公知の文献、例えば、特開2010-281891号公報に記載の構成を用いてもよい。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the light irradiation unit 20 in the blood substance concentration measuring device 1. As shown in FIG. 3 , the light irradiation unit 20 has a light source 21 that oscillates pump light L0 with a wavelength shorter than the pulsed mid-infrared light, and an optical parametric oscillator (OPO) 22 that converts the pump light L0 to a long wavelength, amplifies it, and emits it as laser light L1. In the optical parametric oscillator 22, the pump light L0 is incident on an internal nonlinear optical crystal, so that light of two different wavelengths is oscillated, and a short-wavelength signal light and a long-wavelength idler light are generated. In the light irradiation unit 20, the idler light is output to the subsequent stage as laser light L1 and used for measuring blood glucose levels. The optical parametric oscillator 22 may use a configuration described in a known document, for example, JP 2010-281891 A.

本実施の形態では、一例として、測定対象物質となる第1の血中物質として、例えば、グルコースを用いることができる。その場合、照射されるレーザー光は中赤外光から選択される波長の光であり、光パラメトリック発振によって発振される波長として、従来用いられていた近赤外光に比べてグルコースによる吸収が大きい波長として中赤外光を用い、2.5μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長としてもよい。より好ましくは、6.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である。具体的には、本実施の形態では、選択される波長を9.26μmとしている。例えば、9.26±0.05μm(9.21μm以上9.31μm以下)としてもよい。あるいは、波長は、7.05μm、7.42μm、8.31μm、8.7μm、9.0μm、9.57μm、9.77μm、10.04μm、又は10.92μmから、-0.05μm以上+0.05μm以下の範囲を選択してもよい。 In this embodiment, as an example, glucose can be used as the first blood substance to be measured. In that case, the irradiated laser light is light of a wavelength selected from mid-infrared light, and as the wavelength oscillated by optical parametric oscillation, mid-infrared light is used as a wavelength that is more absorbed by glucose than the near-infrared light conventionally used, and the predetermined wavelength may be selected from the range of 2.5 μm to 12 μm. More preferably, the predetermined wavelength is selected from the range of 6.0 μm to 12 μm. Specifically, in this embodiment, the selected wavelength is 9.26 μm. For example, it may be 9.26±0.05 μm (9.21 μm to 9.31 μm). Alternatively, the wavelength may be selected from 7.05 μm, 7.42 μm, 8.31 μm, 8.7 μm, 9.0 μm, 9.57 μm, 9.77 μm, 10.04 μm, or 10.92 μm in the range of -0.05 μm or more and +0.05 μm or less.

これより、被検体の血液中のグルコース濃度を血糖値として測定することができる。この場合、皮膚の内部の血管中のグルコース濃度を測定することが必要となり、体内の奥深くまで侵入しにくい中赤外光を皮膚内部の血管(毛細血管)に直接照射している。この中赤外光は従来、血糖値の測定に用いられていた近赤外光に比べて体内への透過率が低いために、皮膚内部の血管位置を特定して中赤外光を照射することによって、血管部分のみを観測することが可能になり、深部に存在する他の生体成分の影響を受けにくいという効果が得られる。また、中赤外光を用いることにより基準振動の倍音や結合音の重なりによる測定への悪影響が少なく、近赤外光よりもグルコースを正確に測定できるという効果も得られる。 This allows the glucose concentration in the subject's blood to be measured as the blood glucose level. In this case, it is necessary to measure the glucose concentration in the blood vessels inside the skin, and mid-infrared light, which does not penetrate deep into the body, is directly irradiated onto the blood vessels (capillaries) inside the skin. Since this mid-infrared light has a lower transmittance into the body than the near-infrared light that was previously used to measure blood glucose levels, by identifying the position of the blood vessels inside the skin and irradiating them with mid-infrared light, it is possible to observe only the blood vessels, which has the effect of being less affected by other biological components present deep inside. In addition, the use of mid-infrared light has less adverse effects on the measurement due to overlapping harmonics and combination tones of the fundamental vibration, and has the effect of being able to measure glucose more accurately than near-infrared light.

一方、リファレンス測定の対象となるリファレンス物質(第2の血中物質)は、計測対象物質よりもレーザー光の吸収率が高く、ゆえに測定の感度が高く、血中濃度の安定性が高く測定結果のばらつきが小さい血中物質が選択される。 On the other hand, the reference substance (second blood substance) to be used in the reference measurement is selected as a blood substance that has a higher absorption rate of laser light than the substance to be measured, and therefore has high measurement sensitivity, high stability of blood concentration, and small variability in the measurement results.

すなわち、リファレンス測定におけるレーザー光がリファレンス物質(第2の血中物質)に吸収される吸収率は、対象測定における対象測定用のレーザー光が計測対象物質(第1の血中物質)に吸収される吸収率よりも大きいことが好ましい。および/または、リファレンス物質(第2の血中物質)は、計測対象物質(第1の血中物質)よりも血中における濃度の安定性が高いことが好ましい。 In other words, it is preferable that the absorption rate of the laser light in the reference measurement by the reference substance (second blood substance) is greater than the absorption rate of the laser light for the target measurement by the measurement target substance (first blood substance) in the target measurement. And/or, it is preferable that the reference substance (second blood substance) has a higher stability of concentration in blood than the measurement target substance (first blood substance).

係る構成のリファレンス物質についてリファレンス測定を行った後に対象測定を行うことで、計測対象の測定精度を向上できる。 By performing a reference measurement on a reference substance having such a configuration and then performing a target measurement, the measurement accuracy of the measurement target can be improved.

本実施の形態では、リファレンス物質(第2の血中物質)として、一例として、ヘモグロビンを選択することができる。血管中のヘモグロビンを検出することにより、生体中における毛細血管の位置を検出することができ、計測対象物質(第1の血中物質)を測定する際の、生体Obにおける被検体部Mp0中の最適な計測対象部分Mpの位置を特定することができる。 In this embodiment, hemoglobin can be selected as an example of the reference substance (second blood substance). By detecting hemoglobin in blood vessels, the position of capillaries in the living body can be detected, and the optimal position of the measurement target portion Mp in the test portion Mp0 in the living body Ob can be identified when measuring the measurement target substance (first blood substance).

第1の血中物質又は第2の血中物質をヘモグロビンとするとき、測定のために照射すべきレーザー光は中赤外光から選択される波長の光であり、5.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である。具体的には、例えば、波長は、8.00±0.1μm(7.9μm以上8.1μm以下)としてもよい。あるいは、波長は、5.26μm以上6.76μm以下の範囲、7.17μmから-0.1μm以上+0.1μm以下の範囲、7.58μmから-0.1μm以上+0.1μm以下の範囲、7.58μm以上8.33μm以下の範囲、又は8.55μmから-0.1μm以上+0.1μm以下の範囲を選択してもよい。 When the first blood substance or the second blood substance is hemoglobin, the laser light to be irradiated for measurement is light of a wavelength selected from mid-infrared light, and is a predetermined wavelength selected from the range of 5.0 μm or more and 12 μm or less. Specifically, for example, the wavelength may be 8.00±0.1 μm (7.9 μm or more and 8.1 μm or less). Alternatively, the wavelength may be selected from the range of 5.26 μm or more and 6.76 μm or less, the range of 7.17 μm to -0.1 μm to +0.1 μm or less, the range of 7.58 μm to -0.1 μm to +0.1 μm or less, the range of 7.58 μm to 8.33 μm or less, or the range of 8.55 μm to -0.1 μm to +0.1 μm or less.

光源21には、QスイッチNd:YAGレーザー(発振波長1.064μm)やQスイッチYb:YAGレーザー(発振波長1.030μm)を備えていてもよい。これより、中赤外光よりも短波長のポンプ光L0をパルス状に発振することができる。ポンプ光L0は、例えば、パルス幅約8ns、周波数10Hz以上としてもよい。また、QスイッチNd:YAGレーザー、Yb:YAGレーザーによれば、過飽和吸収体を用いて受動的にスイッチング動作を行う受動Qスイッチとして動作するため、光源21を簡易かつ小型化できる。 The light source 21 may be equipped with a Q-switched Nd:YAG laser (oscillation wavelength 1.064 μm) or a Q-switched Yb:YAG laser (oscillation wavelength 1.030 μm). This allows the pump light L0, which has a wavelength shorter than mid-infrared light, to be oscillated in a pulsed manner. The pump light L0 may have a pulse width of about 8 ns and a frequency of 10 Hz or more, for example. In addition, the Q-switched Nd:YAG laser or Yb:YAG laser operates as a passive Q-switch that performs a passive switching operation using a saturable absorber, allowing the light source 21 to be simplified and miniaturized.

光パラメトリック発振器22は、図に示すように入射側半透鏡221、出射側半透鏡222、非線形光学結晶223を備え、入射側半透鏡221と出射側半透鏡222とを対向させた光共振器の中に、非線形光学結晶223が配されている。入射側半透鏡221を透過した光L01は、非線形光学結晶223に入射し、非線形光学結晶223で定まる波長の光に変換され、かつ入射側半透鏡221と出射側半透鏡222との間で光パラメトリック増幅がされる。増幅された光は出射側半透鏡222を透過してレーザー光L1として出力される。
3 , the optical parametric oscillator 22 includes an incident side semi-mirror 221, an exit side semi-mirror 222, and a nonlinear optical crystal 223, and the nonlinear optical crystal 223 is disposed in an optical resonator in which the incident side semi-mirror 221 and the exit side semi-mirror 222 face each other. Light L01 transmitted through the incident side semi-mirror 221 enters the nonlinear optical crystal 223 and is converted into light having a wavelength determined by the nonlinear optical crystal 223, and is optically parametrically amplified between the incident side semi-mirror 221 and the exit side semi-mirror 222. The amplified light is transmitted through the exit side semi-mirror 222 and output as laser light L1.

非線形光学結晶223では、波長変換に適したAgGaSが位相整合の条件で使用される。非線形光学結晶223の種類や整合条件を調整することによって、発振されるレーザー光L1の波長を調整できる。非線形光学結晶には、GaSe、ZnGeP2、CdSiP2、LiInS2、LiGaSe2、LiInSe2、LiGaTe2等を用いてもよい。光パラメトリック発振器22から発せられるレーザー光L1は、ポンプ光L0に対応した繰り返し周波数、例えば約8nsのパルス幅となり、短いパルス幅により尖頭出力が10W~1kWと高強度を実現できる。 In the nonlinear optical crystal 223, AgGaS suitable for wavelength conversion is used under phase matching conditions. By adjusting the type of nonlinear optical crystal 223 and matching conditions, the wavelength of the oscillated laser light L1 can be adjusted. For the nonlinear optical crystal, GaSe, ZnGeP 2 , CdSiP 2 , LiInS 2 , LiGaSe 2 , LiInSe 2 , LiGaTe 2 , etc. may be used. The laser light L1 emitted from the optical parametric oscillator 22 has a repetition frequency corresponding to the pump light L0, for example, a pulse width of about 8 ns, and the short pulse width can achieve a high intensity peak output of 10 W to 1 kW.

このように、光照射部20では、光源21と光パラメトリック発振器22を用いたことにより、例えば、量子カスケード型レーザー等、従来の光源と比較して、103~105倍程度の高強度のレーザー光L1を得ることができる。 In this way, by using the light source 21 and the optical parametric oscillator 22 in the light irradiation unit 20, it is possible to obtain laser light L1 with an intensity approximately 10 3 to 10 5 times higher than that of conventional light sources such as quantum cascade lasers.

光照射部20が発する光の波長を変更するためには、光照射部20の光パラメトリック発振器22の発振波長を異なる態様に変更して、光パラメトリック発振器22における非線形結晶223の位相整合条件を変更する、あるいは、非線形結晶223の位相整合条件が異なる光パラメトリック発振器22を変更することにより装置を実現することができる。 To change the wavelength of the light emitted by the light irradiation unit 20, the oscillation wavelength of the optical parametric oscillator 22 of the light irradiation unit 20 can be changed to a different mode, thereby changing the phase matching condition of the nonlinear crystal 223 in the optical parametric oscillator 22, or the device can be realized by changing the optical parametric oscillator 22 that has a different phase matching condition of the nonlinear crystal 223.

係る構成により、体内への透過率が低い中赤外光による血糖測定が可能となる。 This configuration makes it possible to measure blood glucose using mid-infrared light, which has low transmittance into the body.

光照射部20は、後述する測定制御部60と電気的に接続されており、測定制御部60からの制御信号に基づきレーザー光L1を出力する。 The light irradiation unit 20 is electrically connected to the measurement control unit 60 described below, and outputs laser light L1 based on a control signal from the measurement control unit 60.

(集光レンズ50)
光照射部20から、生体Obの被検体部Mp0に至るレーザー光L1の光路Op1には、図1に示すように、照射光を被検体部Mp0中の特定領域(計測対象部分Mp)に集光させるための集光レンズ50(本明細書において「第2のレンズ」と記す場合がある)が配されている。光路Op1上における、光照射部20から生体Obの表面に至る区間(図2(a)の構成を採る場合)、あるいは、光照射部20から対象載置部10の裏面10dに至る区間(図2(b)の構成を採る場合)において、レーザー光L1は集光レンズ50を通過する区間を除いて、例えば、気体中などの空間中を伝播するように構成されている。
(Condenser lens 50)
In the optical path Op1 of the laser light L1 from the light irradiating unit 20 to the subject part Mp0 of the living body Ob, a condenser lens 50 (sometimes referred to as a "second lens" in this specification) is arranged to condense the irradiated light on a specific region (measurement target part Mp) in the subject part Mp0, as shown in Fig. 1. In the section on the optical path Op1 from the light irradiating unit 20 to the surface of the living body Ob (when the configuration of Fig. 2(a) is adopted) or from the light irradiating unit 20 to the back surface 10d of the subject placement part 10 (when the configuration of Fig. 2(b) is adopted), the laser light L1 is configured to propagate through a space such as a gas, except for the section passing through the condenser lens 50.

集光レンズ50は、光照射部20から出射されたレーザー光L1が、対象載置部10の表面10aから所定の距離に離間した、生体Obの計測対象部分Mpとなる特定領域に該当する、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体部分に相当する深度に集光されるよう光学設計がされている。計測対象部分Mpとなる特定領域へのレーザー光L1の入射角度θは、対象載置部10の表面10aに対する光照射部20の角度と、対象載置部10に入射したレーザー光L1の屈折角により定まる。入射角度θは、本実施の形態では、例えば、45度以上としてもよく、さらに、60度以上70度以下としてもよい。 The focusing lens 50 is optically designed so that the laser light L1 emitted from the light irradiation unit 20 is focused at a depth corresponding to a specific region that is the measurement target portion Mp of the living body Ob, which is a predetermined distance away from the surface 10a of the target placement unit 10, for example, a biological part located inside the epidermis such as the dermis. The incidence angle θ of the laser light L1 on the specific region that is the measurement target portion Mp is determined by the angle of the light irradiation unit 20 with respect to the surface 10a of the target placement unit 10 and the refraction angle of the laser light L1 incident on the target placement unit 10. In this embodiment, the incidence angle θ may be, for example, 45 degrees or more, and may be 60 degrees or more and 70 degrees or less.

このとき、光照射部20と集光レンズ50との間には半透鏡で構成されたビームスプリッタ(不図示)を配してレーザー光L1の一部を基準信号として分岐し、モニタ用光検出器(不図示)を用いてレーザー光L1の強度変化を検出し、光検出器30における検出信号の正規化処理に利用してもよい。レーザー光L1の強度の変動に基づき、光検出器30の出力を補償することができる。 At this time, a beam splitter (not shown) made of a semi-transparent mirror may be disposed between the light irradiation unit 20 and the focusing lens 50 to split off a portion of the laser light L1 as a reference signal, and a monitor photodetector (not shown) may be used to detect changes in the intensity of the laser light L1 and to use this for normalization processing of the detection signal in the photodetector 30. The output of the photodetector 30 may be compensated based on the fluctuations in the intensity of the laser light L1.

集光レンズ50を通過したレーザー光L1は、対象載置部10を通過して生体Obに入射し、生体の上皮間質組織を通過して散乱あるいは拡散反射され反射光L2として、再び対象載置部10を通過し光検出器30に向けて放射される。 The laser light L1 that passes through the focusing lens 50 passes through the target placement section 10 and enters the living body Ob, passes through the epithelial interstitial tissue of the living body, is scattered or diffusely reflected, and passes through the target placement section 10 again as reflected light L2, which is emitted toward the photodetector 30.

(絞り80)
光照射部20から生体Obの被検体部Mp0に至るレーザー光L1の光路Op1における、光照射部20と集光レンズ50との間の区間に、絞り80が配されている。絞り80は、遮光性を有する板状部材から構成されており、中心部に開口80a(アパーチャー)が開設されている。
(Aperture 80)
In the optical path Op1 of the laser light L1 from the light irradiating unit 20 to the subject part Mp0 of the living body Ob, a diaphragm 80 is disposed in a section between the light irradiating unit 20 and the condenser lens 50. The diaphragm 80 is made of a plate-like member having light-shielding properties, and has an opening 80a (aperture) in the center.

開口80aの中心はレーザー光L1の光軸と一致する。また、開口80aによりレーザー光L1のビーム径は、例えば、1/3程度に絞られる構成としてもよい。また、集光レンズ50は、光照射部20と絞り80との間の距離を、集光レンズ50の焦点距離をf、1/f=1/a+1/bとしたとき、a:bに内分する位置に配される構成してもよい。 The center of the aperture 80a coincides with the optical axis of the laser light L1. The aperture 80a may be configured to narrow the beam diameter of the laser light L1 to, for example, about 1/3. The focusing lens 50 may be configured to be disposed at a position that divides the distance between the light irradiation unit 20 and the aperture 80 internally at a:b, where f is the focal length of the focusing lens 50 and 1/f=1/a+1/b.

このように、光路Op1における、光照射部20と集光レンズ50との間に絞り80を設けることにより、生体Obに照射されるレーザー光L1の照射位置のばらつきを低減することができる。 In this way, by providing the aperture 80 between the light irradiation unit 20 and the focusing lens 50 in the optical path Op1, it is possible to reduce the variation in the irradiation position of the laser light L1 irradiated onto the living body Ob.

(結像レンズ40)
図4は、血中物質濃度測定装置1における受光側光路の概要を説明するための図であって、生体Obの被検体部Mp0及び光検出器30のスクリーン30aを断面視した状態で描いた模式図である。図1及び図4に示すように、生体Obの被検体部Mp0から光検出器30に至る反射光L2の光路Op2には、被検体部Mp0中の特定領域において拡散反射された反射光L2を光検出器30上に結像させるための結像レンズ40(本明細書において「第1のレンズ」と記す場合がある)が配されている。光路Op2における、被検体部Mp0を含む生体Obの表面から光検出器30に至る区間(図2(a)の構成を採る場合)、あるいは、対象載置部10の裏面10dから光検出器30に至る区間(図2(b)の構成を採る場合)において、反射光L2は結像レンズ40を通過する区間を除いて空間中を伝播するように構成されている。
(Imaging lens 40)
4 is a diagram for explaining an overview of the light receiving side optical path in the blood substance concentration measuring device 1, and is a schematic diagram drawn in a state in which the subject part Mp0 of the living body Ob and the screen 30a of the photodetector 30 are viewed in cross section. As shown in FIGS. 1 and 4, an imaging lens 40 (sometimes referred to as a "first lens" in this specification) is arranged in the optical path Op2 of the reflected light L2 from the subject part Mp0 of the living body Ob to the photodetector 30 to image the reflected light L2 diffusely reflected in a specific area in the subject part Mp0 on the photodetector 30. In the section of the optical path Op2 from the surface of the living body Ob including the subject part Mp0 to the photodetector 30 (when the configuration of FIG. 2(a) is adopted) or from the back surface 10d of the subject placement part 10 to the photodetector 30 (when the configuration of FIG. 2(b) is adopted), the reflected light L2 is configured to propagate in space except for the section passing through the imaging lens 40 .

結像レンズ40は、被検体部Mp0中の計測対象部分Mpに相当する特定領域における像Im1が、拡散反射され反射光L2として結像レンズ40によって光検出器30のスクリーン30a上に結像Im2されるよう光学設計がされている。 The imaging lens 40 is optically designed so that an image Im1 of a specific region corresponding to the measurement target portion Mp in the subject portion Mp0 is diffusely reflected and imaged as reflected light L2 by the imaging lens 40 onto the screen 30a of the photodetector 30 as image Im2.

本実施の形態では、結像レンズ40の中心と生体Obの特定領域(計測対象部分Mp)の距離Op21と、光検出器30のスクリーン30aと結像レンズ40の中心との距離Op22を等価な長さとする。これにより、中赤外光が照射された被検体部Mp0中の特定領域(計測対象部分Mp)に相当する深度の像Im1が光検出器30のスクリーン30a上に等価な大きさの像Im2として転送されるような位置関係を実現している。 In this embodiment, the distance Op21 between the center of the imaging lens 40 and the specific region (measurement target portion Mp) of the living body Ob is set to an equivalent length to the distance Op22 between the screen 30a of the photodetector 30 and the center of the imaging lens 40. This realizes a positional relationship in which an image Im1 at a depth corresponding to the specific region (measurement target portion Mp) in the subject portion Mp0 irradiated with mid-infrared light is transferred as an image Im2 of equivalent size onto the screen 30a of the photodetector 30.

ここで、特定領域(計測対象部分Mp)は、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体の部分(以下「生体内方部分」と記す場合がある)に位置することが好ましい。このとき、結像レンズ40の焦点Fpに対し焦点距離をFとしたとき、距離Op21、距離Op22は、共に2Fとしてもよい。 Here, it is preferable that the specific region (measurement target portion Mp) is located, for example, in a portion of the living body located inside the epidermis, such as the dermis (hereinafter, sometimes referred to as the "inner portion of the living body"). In this case, when the focal length of the imaging lens 40 with respect to the focus Fp is F, the distances Op21 and Op22 may both be 2F.

しかしながら、距離Op21、距離Op22の長さは上記に限定されるものではなく、中赤外光が照射された対象載置部10の像Im1が、光検出器30のスクリーン30a内に過不足なく収まるように、距離Op21、距離Op22の倍率を設定し、その倍率を達成するような結像レンズ40を設定してもよい。 However, the lengths of the distances Op21 and Op22 are not limited to the above, and the magnifications of the distances Op21 and Op22 may be set so that the image Im1 of the target placement section 10 irradiated with mid-infrared light fits just inside the screen 30a of the photodetector 30, and the imaging lens 40 may be set to achieve that magnification.

結像レンズ40への反射光L2の入射角度は、対象載置部10の表面10aに対する結像レンズ40の角度と、対象載置部10から出射される反射光L2の屈折角により定まる。本実施の形態では、例えば、0度以上40度以下、より好ましくは、20度以上30度以下としてもよい。 The angle of incidence of the reflected light L2 on the imaging lens 40 is determined by the angle of the imaging lens 40 with respect to the surface 10a of the target placement unit 10 and the refraction angle of the reflected light L2 emitted from the target placement unit 10. In this embodiment, for example, the angle may be between 0 degrees and 40 degrees, and more preferably between 20 degrees and 30 degrees.

(光検出ユニット70)
血中物質濃度測定装置1は、光照射部20からリファレンス測定用の第2のレーザー光を照射した状態で、検出器30を、被検体部Mp0から光検出器30に至る光路Op2に沿って移動させて、光検出器30の結像レンズ40からの距離を異ならせる構成を採る。そのため、光検出ユニット70は、図1に示すように、光検出器30と可動機構71を備える。以下、それぞれの構成について説明する。
(Photodetection unit 70)
The blood substance concentration measuring device 1 adopts a configuration in which, while irradiating the second laser light for reference measurement from the light irradiating section 20, the detector 30 is moved along an optical path Op2 from the subject section Mp0 to the photodetector 30 to vary the distance of the photodetector 30 from the imaging lens 40. For this reason, the light detection unit 70 includes the photodetector 30 and a movable mechanism 71, as shown in Fig. 1. Each configuration will be described below.

[光検出器30]
光検出器30は、照射されたレーザー光L1に基づく特定領域(計測対象部分Mp)からの反射光を受光して、反射光の強度を検出する近赤外線及び中赤外線センサである。光検出器30は、受光した反射光の強度に応じた電気信号を出力する。光検出器30には、反射光の強度を1次元の電圧値により出力する、例えば、単素子からなる赤外線センサを用いてもよい。
[Photodetector 30]
The photodetector 30 is a near-infrared and mid-infrared sensor that receives reflected light from a specific region (measurement target portion Mp) based on the irradiated laser light L1 and detects the intensity of the reflected light. The photodetector 30 outputs an electrical signal according to the intensity of the received reflected light. The photodetector 30 may be, for example, an infrared sensor consisting of a single element that outputs the intensity of the reflected light as a one-dimensional voltage value.

血中物質濃度測定装置1では、光照射部20により、照射されたレーザー光L1の強度を高めるとともに、結像レンズ40により計測対象部分Mpから反射された反射光を光検出器30上において結像させることにより、光検出器30は、背景光に対し十分に高い強度の反射光を受光することができ、高いS/N比を実現し、高精度の測定が可能となる。このように、レーザー光L1及び反射光L2は単色かつ高強度であるため、光検出器30に必要な処理は光強度の検出のみとなり、量子カスケードレーザを用いた光音響光学法のように波長掃引に基づくスペクトルの分析や多変量解析等を行う必要がない。そのため、検出に求められる精度が緩和され、簡便に使用できる電子冷却方式等を用いることもできる。 In the blood substance concentration measuring device 1, the light irradiating unit 20 increases the intensity of the irradiated laser light L1, and the imaging lens 40 forms an image of the reflected light reflected from the measurement target portion Mp on the photodetector 30, so that the photodetector 30 can receive reflected light with a sufficiently high intensity compared to the background light, achieving a high S/N ratio and enabling highly accurate measurement. In this way, since the laser light L1 and the reflected light L2 are monochromatic and of high intensity, the only processing required for the photodetector 30 is the detection of light intensity, and there is no need to perform spectrum analysis based on wavelength sweeping or multivariate analysis, as in the photoacoustic optical method using a quantum cascade laser. Therefore, the accuracy required for detection is relaxed, and a simple electronic cooling method can be used.

なお、光検出器30には、例えば液体窒素で冷却したHgCdTe赤外線検出器を用いてもよい。この際、液体窒素で77K程度まで冷却することによって、より高いS/N比で反射光L2の光強度を検出することができる。 The light detector 30 may be, for example, a HgCdTe infrared detector cooled with liquid nitrogen. In this case, by cooling the detector to about 77 K with liquid nitrogen, the light intensity of the reflected light L2 can be detected with a higher S/N ratio.

光検出器30は、後述する測定制御部60と電気的に接続されており、測定制御部60からの制御信号に基づき、受光した反射光の強度を1次元の電圧値により測定制御部60に出力する。 The photodetector 30 is electrically connected to the measurement control unit 60 described below, and outputs the intensity of the received reflected light to the measurement control unit 60 as a one-dimensional voltage value based on a control signal from the measurement control unit 60.

[可動機構71]
可動機構71は、検出器30を、被検体部Mp0から光検出器30に至る光路Op2に沿って可逆的に移動可能な直線搬送機構である。可動機構71には、リニアモータ、ボールねじ、ラックアンドピニオン等の汎用の直線搬送機構を用いることができる。可動機構71は、後述する測定制御部60と電気的に接続されており、測定制御部60から供給される制御信号に基づき検出器30を所定の位置に搬送する。
[Movable mechanism 71]
The movable mechanism 71 is a linear transport mechanism capable of reversibly moving the detector 30 along an optical path Op2 from the subject part Mp0 to the photodetector 30. A general-purpose linear transport mechanism such as a linear motor, a ball screw, or a rack and pinion can be used for the movable mechanism 71. The movable mechanism 71 is electrically connected to a measurement control unit 60 described later, and transports the detector 30 to a predetermined position based on a control signal supplied from the measurement control unit 60.

(測定制御部60)
測定制御部60は、光照射部20、光検出器30及び可動機構71と電気的に接続され、光照射部20の光源21を駆動してパルス状のポンプ光L0を発振させるとともに、光検出器30からの出力信号に基づき反射光L2の光強度を検出して、被検体部Mp0中の特定領域における血中物質濃度を算出する。
(Measurement control unit 60)
The measurement control unit 60 is electrically connected to the light irradiation unit 20, the photodetector 30 and the movable mechanism 71, and drives the light source 21 of the light irradiation unit 20 to oscillate pulsed pump light L0, and detects the light intensity of the reflected light L2 based on the output signal from the photodetector 30, to calculate the blood substance concentration in a specific region in the subject part Mp0.

あるいは、測定制御部60は、モニタ用光検出器の出力を入力し、上述のとおり、仮に光照射部20から出射されるレーザー光L1の強度が変動した場合でも、モニタ用光検出器の出力を用いて光検出器30の出力を正規化することにより、レーザー光L1の強度変動の影響を補償して血中物質濃度を算出してもよい。 Alternatively, the measurement control unit 60 may input the output of the monitor photodetector, and as described above, even if the intensity of the laser light L1 emitted from the light irradiation unit 20 fluctuates, the output of the monitor photodetector may be used to normalize the output of the photodetector 30, thereby compensating for the effect of the fluctuation in the intensity of the laser light L1 and calculating the blood substance concentration.

さらに、測定制御部60は、制御信号を可動機構71に出力して、可動機構71を駆動して検出器30を光路Op2に沿って所定の位置に搬送する。 Furthermore, the measurement control unit 60 outputs a control signal to the movable mechanism 71 to drive the movable mechanism 71 and transport the detector 30 to a predetermined position along the optical path Op2.

測定制御部60は、上記した、検出器30の搬送、光照射部20からのレーザー光L1の照射、光検出器30からの信号に基づき血中物質濃度の算出といった動作を、既定のプログラムに基づいて、後述する血中物質濃度測定処理を実施する。 The measurement control unit 60 performs the above-mentioned operations of transporting the detector 30, irradiating the laser light L1 from the light irradiating unit 20, and calculating the blood substance concentration based on the signal from the light detector 30, based on a preset program, and performs the blood substance concentration measurement process described below.

<血中物質濃度測定装置1による効果について>
(S/N比の向上について)
装置1の光学系による計測時のS/N比の向上について説明する。
<Effects of the blood substance concentration measuring device 1>
(Improvement of S/N ratio)
The improvement of the S/N ratio during measurement by the optical system of the device 1 will be described.

図5は、装置1における光照射部20から光検出器30までの光路の概要を示す模式図である。図5に示すように、装置1では、光照射部20から照射されたレーザー光L1は、被検体部Mp0中の特定領域(計測対象部分Mp)に向かう光路に沿って生体Obに入射角θで入光し、血中物質によって吸収され皮膚表面下方の生体内方部分における特定領域(計測対象部分Mp)からの反射光成分(Im11)に加えて、皮膚表面からの反射光成分(Im12)が発生する。 Figure 5 is a schematic diagram showing an overview of the optical path from the light irradiating unit 20 to the photodetector 30 in the device 1. As shown in Figure 5, in the device 1, the laser light L1 irradiated from the light irradiating unit 20 enters the living body Ob at an incident angle θ along an optical path toward a specific area (measurement target part Mp) in the subject part Mp0, and is absorbed by substances in the blood, generating a reflected light component (Im11) from the specific area (measurement target part Mp) in the inner part of the living body below the skin surface, as well as a reflected light component (Im12) from the skin surface.

しかしながら、装置1では、結像レンズ40によって、これらの反射光成分(Im11、Im12)のうち、主に生体内方部分における特定領域(計測対象部分Mp)からの反射光成分(Im11)が、光検出器30のスクリーン30aに結像されるように構成される。 However, in the device 1, the imaging lens 40 is configured so that, of these reflected light components (Im11, Im12), the reflected light component (Im11) from a specific region (measurement target portion Mp) inside the living body is mainly imaged on the screen 30a of the photodetector 30.

皮膚表面からの反射光成分(Im12)は結像レンズ40に入光されるが、結像レンズ40への入射角が生体内方部分における反射光成分(Im11)とは異なるために、光検出器30のスクリーン30aの範囲以外に導光されるか、あるいは、光検出器30のスクリーン30aの範囲内に導光されたとしても結像しない(ボケる)ことから光量が低下し、光検出器30によって検出される信号強度が低下する。 The reflected light component (Im12) from the skin surface enters the imaging lens 40, but because the angle of incidence on the imaging lens 40 is different from the reflected light component (Im11) from the inside of the body, the light is guided outside the range of the screen 30a of the photodetector 30, or even if the light is guided within the range of the screen 30a of the photodetector 30, it is not imaged (is blurred), reducing the amount of light and the signal strength detected by the photodetector 30.

その結果、ノイズとして検出される皮膚表面からの反射光成分(Im12)の光計測への影響度は小さなものとなる。 As a result, the reflected light component (Im12) from the skin surface, which is detected as noise, has a small effect on the light measurement.

すなわち、装置1では、主に計測対象となるべき皮膚表面下方の生体内方部分における特定領域(計測対象部分Mp)からの反射光成分(Im11)が、光検出器30のスクリーン30aに結像されて光検出器30による光計測に反映されることから、SMBG(SMBG:Self Monitoring of Blood Glucose)による血糖値の測定結果と相関性が高く、再現性が高い計測結果が得られる。 In other words, in the device 1, the reflected light component (Im11) from a specific region (measurement target portion Mp) in the inside of the body below the surface of the skin that is to be mainly measured is imaged on the screen 30a of the photodetector 30 and reflected in the optical measurement by the photodetector 30, so that measurement results that are highly correlated with the blood glucose measurement results by SMBG (Self Monitoring of Blood Glucose) and have high reproducibility can be obtained.

このように、装置1では、導波路を用いた従来の装置1Xと比較して、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号(ノイズ)成分を減少することができ光計測におけるS/N比を向上できる。 In this way, compared to the conventional device 1X that uses a waveguide, the device 1 can reduce false signal (noise) components caused by reflected light scattered on the skin surface, improving the S/N ratio in optical measurements.

(被検体部Mp0中の血管領域の検出について)
装置1の光学系による被検体部Mp0中の血管領域の検出に基づく測定精度の向上について説明する。
(Regarding detection of blood vessel region in subject part Mp0)
The improvement of the measurement accuracy based on the detection of the blood vessel region in the subject part Mp0 by the optical system of the device 1 will be described.

図6は、発明者が想起した比較例に係る血中物質濃度測定装置の構成における、同様の光路長の調整動作を説明するための模式図である。 Figure 6 is a schematic diagram for explaining a similar optical path length adjustment operation in the configuration of a blood substance concentration measurement device according to a comparative example conceived by the inventor.

図6に示すように、比較例に係る血中物質濃度測定装置では、計測対象部分Mpとなるべき特定領域に対する相対的な位置関係が、光検出器30と等価になるように配置可能に構成され、特定領域から反射された反射光を受光して、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出する2次元撮像手段71Aを備えた構成を採る。 As shown in FIG. 6, the blood substance concentration measuring device according to the comparative example is configured so that it can be positioned so that its relative positional relationship with respect to the specific region to be the measurement target portion Mp is equivalent to that of the photodetector 30, and is configured with a two-dimensional imaging means 71A that receives reflected light from the specific region and detects whether an image based on the reflected light has been formed.

2次元撮像手段71Aは、受光面71Aa上に中赤外光を検出可能な受光素子がマトリックス状に複数配された2次元赤外線撮像素子アレイである。図6に示すように、2次元撮像手段71Aは、光検出器30と一体化されて光検出ユニット70Aを構成されており、光検出ユニット70Aを被検体部Mp0から結像レンズ40に至る光路L2と垂直な方向にスライド可能に構成されている。そして、2次元撮像手段71Aが光路L2上に位置するときに、2次元撮像手段71Aの受光面71Aaの特定領域に対する相対的な位置関係が、特定領域に対する光検出器30のスクリーン30aの相対的な位置関係と等価となるように配置されている。 The two-dimensional imaging means 71A is a two-dimensional infrared imaging element array in which a plurality of light receiving elements capable of detecting mid-infrared light are arranged in a matrix on the light receiving surface 71Aa. As shown in FIG. 6, the two-dimensional imaging means 71A is integrated with the light detector 30 to form the light detection unit 70A, and the light detection unit 70A is configured to be slidable in a direction perpendicular to the light path L2 from the subject part Mp0 to the imaging lens 40. When the two-dimensional imaging means 71A is positioned on the light path L2, the relative positional relationship of the light receiving surface 71Aa of the two-dimensional imaging means 71A to the specific area is equivalent to the relative positional relationship of the screen 30a of the light detector 30 to the specific area.

係る構成により、比較例に係る血中物質濃度測定装置では、計測対象部分Mpとなるべき特定領域からの反射光を光検出器30上に結像させるための、特定領域から光検出器30までの光路長の調整工程を、光検出器30を2次元撮像手段71Aに置き換えて行うことが可能となり、光路長の調整を容易に行うことができる。 With this configuration, in the blood substance concentration measuring device of the comparative example, the process of adjusting the optical path length from the specific area to the optical detector 30 in order to image the reflected light from the specific area to be the measurement target portion Mp on the optical detector 30 can be performed by replacing the optical detector 30 with the two-dimensional imaging means 71A, making it easy to adjust the optical path length.

一方、図7は、装置1による、特定領域(計測対象部分Mp)から光検出器30までの光路長の調整動作を説明するための模式図である。 On the other hand, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the operation of adjusting the optical path length from the specific area (measurement target portion Mp) to the photodetector 30 by the device 1.

図7に示すように、装置1は、光照射部20からリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)L1を照射した状態で、可動機構71によって検出器30を、被検体部Mp0から光検出器30に至る光路Op2に沿って移動させて、光検出器30の結像レンズ40からの距離を異ならせる構成を採る。 As shown in FIG. 7, the device 1 is configured such that, while the light irradiation unit 20 is irradiating the laser light (second laser light) L1 for reference measurement, the movable mechanism 71 moves the detector 30 along the optical path Op2 from the subject portion Mp0 to the photodetector 30, thereby varying the distance of the photodetector 30 from the imaging lens 40.

係る構成により、検出器30のスクリーン30a上に結像される反射光が発生られる被検体部Mp0中の特定領域の位置を異ならせる機能を実現する。ここで、特定領域とは、結像レンズ40の焦点が合った被検体部Mp0中のフォーカス領域である。この機能により、計測対象物質(第1の血中物質)の測定に係る光検出器30の位置を、生体中における毛細血管の位置にフォーカスが合った状態に調整することができる。 This configuration realizes the function of varying the position of a specific region in the subject part Mp0 where reflected light that is imaged on the screen 30a of the detector 30 is generated. Here, the specific region is the focus region in the subject part Mp0 where the imaging lens 40 is focused. This function makes it possible to adjust the position of the photodetector 30 involved in measuring the measurement target substance (first blood substance) so that it is focused on the position of the capillaries in the living body.

すなわち、装置1は、リファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)L1を照射した状態で、特定領域から反射された反射光L2を受光して、計測対象物質(第1の血中物質)よりもレーザー光の吸収率が高い、および/または、血中濃度の安定性が高い特性を有するリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度を測定することにより、計測対象部分Mpとなるべき血管からの反射光に基づく像Im11が光検出器30に結像しているか否かを安定して計測できる。 In other words, the device 1 irradiates a laser light (second laser light) L1 for reference measurement, receives reflected light L2 reflected from a specific region, and measures the concentration of a reference substance (second blood substance) that has a higher absorption rate of laser light and/or a more stable blood concentration than the substance to be measured (first blood substance), thereby stably measuring whether an image Im11 based on reflected light from a blood vessel that is to be the measurement target portion Mp is formed on the photodetector 30.

したがって、検出器30を漸動させながら、リファレンス測定用のレーザー光(第のレーザー光)の反射光に基づき血管からの反射光が検出することができる。
Therefore, while gradually moving the detector 30, the reflected light from the blood vessels can be detected based on the reflected light of the reference measurement laser light ( second laser light).

図8は、装置1の実施例を用いて測定した光検出器の位置とヘモグロビン濃度の測定値の関係を示す図である。光照射部20からリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)を照射した条件での実験結果である。図8において、横軸は特定領域の生体Obの皮膚表面からの深度であり、縦軸は検出器30が受光する反射光L2の強度の、光照射部20から照射されるレーザー光L1の絞り80通過後の強度に対する比率(以後、「入出力比」と記す場合がある)である。 Figure 8 shows the relationship between the position of the photodetector and the measured value of hemoglobin concentration measured using an embodiment of the device 1. The results are from an experiment under conditions in which laser light for reference measurement (second laser light) is irradiated from the light irradiating unit 20. In Figure 8, the horizontal axis represents the depth from the skin surface of the living body Ob in a specific region, and the vertical axis represents the ratio of the intensity of the reflected light L2 received by the detector 30 to the intensity of the laser light L1 irradiated from the light irradiating unit 20 after passing through the aperture 80 (hereinafter, sometimes referred to as the "input/output ratio").

図8に示すように、特定領域の生体Obの皮膚表面からの深度が1.5mmにおいて、入出力比は極小値を示し、リファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)のヘモグロビンによる吸収が多い深度1.5mmに、ヘモグロビン濃度が高い値を呈する血管領域が存在していることがわかる。 As shown in Figure 8, the input/output ratio shows a minimum value at a depth of 1.5 mm from the skin surface of the living body Ob in a specific region, and it can be seen that a vascular region exhibiting a high hemoglobin concentration exists at a depth of 1.5 mm where the laser light for reference measurement (second laser light) is highly absorbed by hemoglobin.

このように、血管からの反射光が検出された検出器30の位置で、光照射部20から対象測定用のレーザー光(第1のレーザー光)を照射して、検出器30により特定領域からの反射光を受光することにより、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれている状態において計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を測定できる(図8中の注釈を参照のこと)。 In this way, by irradiating the target measurement laser light (first laser light) from the light irradiating unit 20 at the position of the detector 30 where the reflected light from the blood vessels is detected, and receiving the reflected light from the specific region by the detector 30, the concentration of the measurement target substance (first blood substance) can be measured when the specific region is included in the blood vessel region in the subject part (see the annotation in Figure 8).

次に、検証実験として、装置1の実施例を用いて計測対象物質となるグルコースの血中濃度を測定した。図9は、装置1の実施例を用いて測定した光検出器の位置(測定深度)とグルコース濃度の測定値の関係を示す図である。図9において、図8と同様に、横軸は特定領域の生体Obの皮膚表面からの深度であり、縦軸は検出器30が受光する反射光L2の強度のレーザー光L1(絞り80通過後)の強度に対する入出力比である。各被験者に対しカッコ内に示した数値は、レーザー計測と同時に行ったSMBG(自己採血計測)による血糖計測の結果である。 Next, as a verification experiment, the blood concentration of glucose, which is the substance to be measured, was measured using an embodiment of the device 1. Figure 9 is a diagram showing the relationship between the position of the photodetector (measurement depth) and the measured glucose concentration value measured using an embodiment of the device 1. In Figure 9, as in Figure 8, the horizontal axis is the depth from the skin surface of the living body Ob in a specific region, and the vertical axis is the input/output ratio of the intensity of the reflected light L2 received by the detector 30 to the intensity of the laser light L1 (after passing through the aperture 80). The values shown in parentheses for each subject are the results of blood glucose measurement by SMBG (self-blood sampling measurement) performed simultaneously with the laser measurement.

図9に示すように、計測対象物質であるグルコースにおいても、図8に示した光検出器の位置とヘモグロビン濃度との関係と同様の結果が得られ、本試験では、グルコースにおいても、特定領域の生体Obの皮膚表面からの深度が1.5mmにおいて入出力比は極小値を示した。すなわち、本試験の結果によれば、ヘモグロビンにおいてリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)の吸収が高い値を示した深度1.5mmに、グルコース濃度が高い値を呈する血管領域が存在しており、入出力比が極小値を示す深度は被験者によらず深度1.5mmで一定であることが見て取れる。 As shown in Figure 9, the same results as the relationship between the photodetector position and hemoglobin concentration shown in Figure 8 were obtained for glucose, which is the substance to be measured, and in this test, the input/output ratio also showed a minimum value for glucose at a depth of 1.5 mm from the skin surface of the living body Ob in a specific region. In other words, according to the results of this test, a vascular region exhibiting a high glucose concentration exists at a depth of 1.5 mm where hemoglobin showed a high absorption value of the laser light for reference measurement (second laser light), and it can be seen that the depth at which the input/output ratio shows a minimum value is constant at a depth of 1.5 mm regardless of the subject.

なお、図9に示す結果では、入出力比が極小値を示す深度は何れの被験者においても深度1.5mmを示した。しかしながら、当該深度はランセットの穿刺深さや、例えば、幼児や高齢者といった被検体の個体差によって異なる可能性があり、その場合でもリファレンス測定によって、入出力比が極小値を示す深度を探索することにより、血管領域を検出することができる。 In the results shown in Figure 9, the depth at which the input/output ratio showed a minimum value was 1.5 mm for all subjects. However, this depth may vary depending on the lancet insertion depth and individual differences between subjects, such as young children and the elderly. Even in such cases, the vascular region can be detected by searching for the depth at which the input/output ratio showed a minimum value using a reference measurement.

また、被験者ごとのSMBGの測定結果とレーザー計測結果とから、SMBGによる血糖測定値が大きい被験者ほど、レーザー強度の入出力比の測定深度に対する変化量が大きく表れており、血糖値の値とレーザー受光強度の変化の大きさとの間に依存関係があることがわかる。 In addition, the SMBG measurement results and laser measurement results for each subject showed that subjects with higher SMBG blood glucose measurement values showed greater changes in the input/output ratio of laser intensity with respect to the measurement depth, indicating that there is a dependency between blood glucose levels and the magnitude of change in the intensity of received laser light.

その結果、被験者や測定ごとに変動する皮膚表面の状態や、皮膚表面からの深さ方向の血管位置の個体差によらず、常に確度の高い計測を安定して行うことが可能となる。さらに、光検出器の位置調整により受光側の光路長Lを変えて、皮膚の厚みが大きい測定対象にも対応することができるといった効果を得ることができる。 As a result, it is possible to perform highly accurate measurements stably regardless of the condition of the skin surface, which varies from subject to subject and measurement, or the individual differences in the position of blood vessels in the depth direction from the skin surface. Furthermore, by adjusting the position of the photodetector, it is possible to change the optical path length L on the light receiving side, making it possible to measure subjects with thick skin.

(絞り80による測定ばらつきの低減について)
装置1の光学系による血中物質濃度の測定結果のばらつきの向上について検証した。
(Reduction of measurement variation by aperture 80)
The improvement in variability in the measurement results of blood substance concentrations due to the optical system of device 1 was verified.

図10(a)は、血中物質濃度測定装置1における、(b)は、比較例に係る光照射部20から被検体部Mp0を想定した光検出器PDまでの光路の概要を説明するための模式図である。 Figure 10 (a) is a schematic diagram for explaining the outline of the optical path in the blood substance concentration measuring device 1, and (b) is a schematic diagram for explaining the outline of the optical path from the light irradiation unit 20 in the comparative example to the photodetector PD assuming the subject unit Mp0.

装置1では、図10(a)に示すように、光照射部20から光検出器PDに至るレーザー光L1の光路における、光照射部20と集光レンズ50との間の区間に、絞り80が配されている。開口80aによりレーザー光L1のビーム径は、1/3に絞られる構成とし、集光レンズ50は、光照射部20と絞り80との間の距離を、集光レンズ50の焦点距離をf、1/f=1/a+1/bとしたとき、a:bに内分する位置に配される構成とした。 As shown in FIG. 10(a), in the device 1, an aperture 80 is disposed in the section between the light irradiation unit 20 and the condenser lens 50 in the optical path of the laser light L1 from the light irradiation unit 20 to the photodetector PD. The aperture 80a is configured to narrow the beam diameter of the laser light L1 to 1/3, and the condenser lens 50 is configured to be disposed at a position that divides the distance between the light irradiation unit 20 and the aperture 80 internally at a:b, where f is the focal length of the condenser lens 50 and 1/f=1/a+1/b.

他方、比較例の置では、図10(b)に示すように、コリメートされたレーザー光L1が集光レンズ50によって光検出器PDに集光される構成とした。
On the other hand, the comparative example had a configuration in which collimated laser light L1 was focused on a photodetector PD by a focusing lens 50, as shown in FIG. 10(b).

図11(a)は、血中物質濃度測定装置1における、(b)は、比較例に係る血中物質濃度測定装置における血中物質濃度の測定結果のばらつきを示す図である。図11(a)(b)において、横軸は時刻を異ならせて行った測定イベントの区分であり、図中の各プロットは各測定イベントにおいて連続して4回行った測定データである。縦軸は光検出器PDが受光する反射光Lの強度の、光照射部20から照射されるレーザー光L1の絞り80通過後の強度に対する比率を正規化した数値である。
11(a) shows the variation in the measurement results of blood substance concentrations in the blood substance concentration measuring device 1, and (b) shows the variation in the measurement results in the blood substance concentration measuring device according to the comparative example. In Fig . 11 (a) and (b), the horizontal axis shows the division of measurement events performed at different times, and each plot in the figure shows measurement data performed four times consecutively in each measurement event. The vertical axis shows the normalized value of the ratio of the intensity of the reflected light L2 received by the photodetector PD to the intensity of the laser light L1 irradiated from the light irradiating unit 20 after passing through the aperture 80.

図11(a)(b)に示すように、装置1では、比較例に比べて測定イベント内の計測結果のばらつきにおいて、14%から5.3%に減少し、測定イベント間の計測結果のばらつきにおいて、最大13%あったものがすべて3%以内に減少した。 As shown in Figures 11(a) and (b), in Device 1, the variation in the measurement results within a measurement event was reduced from 14% to 5.3% compared to the comparative example, and the variation in the measurement results between measurement events was reduced from a maximum of 13% to within 3%.

すなわち、光照射部20から光検出器PDに至る光路に絞り80を設けた装置1では、設けない比較例に比べて、測定イベント内、イベント間の両方において顕著な改善が見て取れた。 In other words, in the device 1 in which the aperture 80 is provided in the optical path from the light irradiation unit 20 to the photodetector PD, a significant improvement was observed both within and between measurement events compared to the comparative example in which the aperture 80 is not provided.

その理由は、絞り80を設けたことにより、レーザー光L1の光照射部20の出射部のサイズのばらつきによらずビーム径が均一化されたこと、レーザー光L1の光軸の中心が集光レンズ50の光軸と一致したことによるものと考えられる。 The reason for this is believed to be that the provision of the aperture 80 makes the beam diameter uniform regardless of variations in the size of the emission part of the light irradiation part 20 of the laser light L1, and that the center of the optical axis of the laser light L1 coincides with the optical axis of the focusing lens 50.

(生体Obの皮膚内部の計測による測定ばらつきの低減について)
装置1の光学系による生体Obの皮膚内部の計測による測定ばらつきの低減について検証した。
(Reduction of measurement variability when measuring inside the skin of a living body Ob)
The reduction in measurement variability when measuring inside the skin of a living body Ob using the optical system of the device 1 was verified.

装置1を用いて、特定領域を生体Obの皮膚表面に設定されるように光検出器30の位置を調整した比較例と、生体Obの皮膚内部に設定されるように光検出器30の位置を調整した実施例において、光検出器30におけるリファレンス物質(第2の血中物質)濃度を測定した。
Using the device 1, the concentration of a reference substance (second blood substance) in the photodetector 30 was measured in a comparative example in which the position of the photodetector 30 was adjusted so that a specific area was set on the skin surface of the living body Ob, and in an example in which the position of the photodetector 30 was adjusted so that it was set inside the skin of the living body Ob.

図12は、装置1による血中物質濃度の測定の際の、生体表面におけるレーザー光照射位置を示す図である。生体Obをして人差し指を用い、指先に向けた中心線、爪の根本からδだけ指元方向にずれた切断線上の測定位置1、中心線上で紙面上下に3mmずつオフセットされた測定位置2、3、切断線上で紙面左右に3mmずつオフセットされた測定位置4、5において、リファレンス物質濃度を測定した。
12 is a diagram showing the laser light irradiation positions on the surface of a living body when measuring the concentration of a substance in blood by the device 1. Using the index finger as the living body Ob, the reference substance concentration was measured at a center line toward the fingertip, measurement position 1 on a cutting line shifted by δ from the base of the nail toward the base of the finger, measurement positions 2 and 3 offset by 3 mm above and below the center line, and measurement positions 4 and 5 offset by 3 mm to the left and right on the cutting line.

図13(a)は、実施例における、(b)は、比較例におけるリファレンス物質濃度の測定結果のばらつきを示す図である。図13(a)(b)において、図12に示す測定位置の番号であり、図中の各プロットは各測定位置おいて連続して4回行った測定データである。縦軸は光検出器PDが受光する反射光Lの強度の、光照射部20から照射されるレーザー光L1の絞り80通過後の強度に対する比率を正規化した数値である。
13(a) is a diagram showing the variation of the measurement results of the reference substance concentration in the working example, and (b) is a diagram showing the variation of the measurement results in the comparative example. In Fig. 13(a) and (b), the numbers of the measurement positions shown in Fig. 12 are shown, and each plot in the figure is the measurement data of four consecutive measurements at each measurement position. The vertical axis is a normalized value of the ratio of the intensity of the reflected light L2 received by the photodetector PD to the intensity of the laser light L1 irradiated from the light irradiating unit 20 after passing through the aperture 80.

図13(a)(b)に示すように、実施例では、比較例に比べて測定イベント内の計測結果のばらつきにおいて、平均で40%であったものが、平均で9%、約32%に減少した。 As shown in Figures 13(a) and (b), in the embodiment, the variability of the measurement results within a measurement event was reduced from an average of 40% to an average of 9%, or approximately 32%, compared to the comparative example.

また、図13(a)(b)に示すように、実施例、比較例の両方において、測定位置4、5において、入出力比は小さい値を示し、レーザー光のヘモグロビンによる吸収が多い測定位置4、5に、ヘモグロビン濃度が高い値を呈する血管領域が存在していることがわかる。特に測定位置の入出力比の大小については、計測結果のばらつき実施例において比較例に比べて顕著な傾向が見て取れた。 As shown in Figures 13(a) and 13(b), in both the Example and Comparative Example, the input/output ratio was small at measurement positions 4 and 5, indicating that blood vessel regions with high hemoglobin concentrations exist at measurement positions 4 and 5, where the laser light is absorbed more by hemoglobin. In particular, there was a noticeable tendency for the variation in the measurement results to vary in the Example compared to the Comparative Example, with respect to the magnitude of the input/output ratio at the measurement positions.

また、血管領域を示す反射光が検出される平面方向の測定位置において、光照射部20から対象測定用のレーザー光(第1のレーザー光)を照射して、検出器30によりその測定位置における反射光を受光することにより、平面方向の測定位置が被検体部中の血管領域に含まれている状態において計測対象物質の濃度を測定できる。 In addition, at a measurement position in the planar direction where reflected light indicating the vascular region is detected, laser light for measuring the object (first laser light) is irradiated from the light irradiating unit 20, and the reflected light at the measurement position is received by the detector 30, so that the concentration of the substance to be measured can be measured when the measurement position in the planar direction is included in the vascular region in the subject part.

その結果、被験者や測定ごとの平面方向の血管の位置の個体差によらず、常に確度の高い計測を安定して行うことが可能となる。 As a result, it is possible to consistently perform highly accurate measurements regardless of individual differences in the position of blood vessels in the planar direction between subjects or measurements.

<血中物質濃度測定装置1の動作>
次に、図14~16を用いて、血中物質濃度測定装置1の動作の概要を説明する。
<Operation of Blood Substance Concentration Measuring Device 1>
Next, an outline of the operation of the blood substance concentration measuring device 1 will be described with reference to FIGS .

(特定領域が被検体部中の血管領域に属しているか否かを判定する動作)
図14は、装置1による血中物質測定動作の一態様を示すフローチャートである。
(Operation of determining whether a specific region belongs to a blood vessel region in a subject part)
FIG. 14 is a flow chart showing one embodiment of the operation of measuring a substance in blood by the device 1.

図14において、ステップS11~ステップS12は、特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度を計測し、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれているか否かを判定するリファレンス測定を行うステップである。 In FIG. 14, steps S11 and S12 are steps for performing a reference measurement to measure the concentration of a reference substance (a second blood substance) in a specific region and determine whether the specific region is included in a vascular region in the subject part.

ステップS21~ステップS22は、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれている状態において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する対象測定のステップである。 Steps S21 and S22 are steps of measuring the concentration of the measurement target substance (first blood substance) when the specific region is included in the vascular region of the subject part.

図14において、最初にリファレンス測定を実施するか否かを判定する(ステップS1)。この判定は、操作者からの操作入力や、被験者のIDなどの識別情報により行ってもよい。例えば、同じ被験者を日々繰り返し測定する場合などは、既に取得したリファレンス測定の結果を利用することができ、リファレンス測定を省略することができる。ステップS1の判定の結果、リファレンス判定を実施する場合(ステップS1:Yes)にはステップS11に進み、実施しない場合(ステップS1:No)には、ステップS21に進む。 In FIG. 14, first it is determined whether or not to perform a reference measurement (step S1). This determination may be made based on operational input from the operator or on identification information such as the subject's ID. For example, when the same subject is repeatedly measured daily, the results of a reference measurement already obtained can be used and the reference measurement can be omitted. If the result of the determination in step S1 is that a reference measurement is to be performed (step S1: Yes), the process proceeds to step S11; if not (step S1: No), the process proceeds to step S21.

次に、ステップS11~ステップS12において、リファレンス測定を行う。先ず、測定制御部60は制御信号に基づき、光照射部20から特定領域にリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)を照射して(ステップS11)、光検出器30により特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度測定を行い(ステップS12)、測定されたリファレンス物質の濃度が基準値以上であるか否かを判定する(ステップS13)。
Next, in steps S11 and S12, a reference measurement is performed. First, the measurement control unit 60 irradiates the specific region with a laser light for reference measurement (second laser light) from the light irradiating unit 20 based on a control signal (step S11), measures the concentration of the reference substance (second blood substance) in the specific region with the photodetector 30 (step S12), and determines whether the measured concentration of the reference substance is equal to or higher than a standard value (step S13 ).

ステップS13において、基準値以上でない場合(ステップS13:No)には処理を終了し、基準値以上ある場合(ステップS13:Yes)には、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれていると判定されるため、ステップS21~ステップS22において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する。具体的には、光照射部20から特定領域に対象測定用のレーザー光(第1のレーザー光)を照射して(ステップS21)、光検出器30により特定領域における計測対象物質の濃度測定(対象測定)を行い測定結果を出力して(ステップS22)、処理を終了する。
(光検出器の位置を前記光路に沿って調整する動作)
図15は、血中物質濃度測定装置1による血中物質測定動作の別の態様を示すフローチャートである。
In step S13 , if the concentration is not equal to or greater than the reference value (step S13 : No), the process is terminated, whereas if the concentration is equal to or greater than the reference value (step S13 : Yes), the specific region is determined to be included in the vascular region of the subject part, and the concentration of the measurement target substance (first blood substance) is measured in steps S21 and S22. Specifically, the light irradiating unit 20 irradiates the specific region with laser light for target measurement (first laser light) (step S21), the photodetector 30 measures the concentration of the measurement target substance in the specific region (target measurement), and the measurement result is output (step S22), and the process is terminated.
(Operation of adjusting the position of the photodetector along the optical path)
FIG. 15 is a flow chart showing another aspect of the blood substance measuring operation by the blood substance concentration measuring device 1.

図15において、ステップS10~ステップS16は、リファレンス測定として特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度を計測し、特定領域におけるリファレンス物質の濃度に基づき、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、光検出器の位置を前記光路に沿って調整するステップである。 In FIG. 15, steps S10 to S16 are steps for measuring the concentration of a reference substance (second blood substance) in a specific region as a reference measurement, and adjusting the position of the photodetector along the optical path based on the concentration of the reference substance in the specific region so that the specific region is included in the vascular region of the subject.

ステップS21~ステップS22は、特定領域が被検体部中の血管領域に含まれている状態において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する対象測定のステップである。 図14と同じ処理には図14と同一の番号を付して表示する。 Steps S21 and S22 are steps of the target measurement in which the concentration of the measurement target substance (first blood substance) is measured when the specific region is included in the vascular region of the subject part. The same processes as those in FIG. 14 are indicated with the same numbers as those in FIG. 14.

図15において、ステップS1の判定の結果、リファレンス定を実施する場合(ステップS1:Yes)には、ステップS10~ステップS16において、リファレンス測定を行う。先ず、測定制御部60は制御信号に基づき、可動機構71を駆動して光検出器30を始点位置に移動し(ステップS10)、光照射部20から特定領域にリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)を照射して(ステップS11)、光検出器30により特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度測定を行う(リファレンス測定、ステップS12)。
15, if the result of the determination in step S1 is that a reference measurement is to be performed (step S1: Yes), the reference measurement is performed in steps S10 to S16. First, the measurement control unit 60 drives the movable mechanism 71 based on a control signal to move the photodetector 30 to a start position (step S10), irradiates the specific region with laser light for reference measurement (second laser light) from the light irradiating unit 20 (step S11), and measures the concentration of the reference substance (second blood substance) in the specific region with the photodetector 30 (reference measurement, step S12).

次に、光検出器30は終点位置にあるか否かを判定し(ステップS14)、終点位置にない場合には(ステップS14:No)、光検出器の位置を漸動させて(ステップS15)、ステップS11に戻り、終点位置にある場合には(ステップS14:Yes)、すべての光検出器の位置において特定領域におけるリファレンス物質の濃度測定が完了したものとして、ステップS16に進む。 Next, it is determined whether the photodetector 30 is at the end position (step S14), and if it is not at the end position (step S14: No), the position of the photodetector is gradually moved (step S15) and the process returns to step S11, and if it is at the end position (step S14: Yes), it is assumed that the concentration measurement of the reference substance in the specific region has been completed at all photodetector positions, and the process proceeds to step S16.

ステップS16では、すべての光検出器の位置における特定領域のリファレンス物質の濃度測定結果に基づき光検出器を、リファレンス物質の濃度が最も高い結果が得られたに最適位置に移動する。最適位置では特定領域が被検体部中の血管領域に含まれていると推定される。 In step S16, the photodetector is moved to the optimal position where the highest concentration of the reference substance is obtained based on the concentration measurement results of the reference substance in the specific region at all positions of the photodetector. At the optimal position, the specific region is estimated to be included in the vascular region of the subject part.

次に、ステップS21~ステップS22において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する。具体的には、光照射部20から特定領域に対象測定用のレーザー光(第1のレーザー光)を照射して(ステップS21)、光検出器30により特定領域の計測対象の濃度測定を行い、結果を出力して(対象測定、ステップS22)、処理を終了する。
(レーザー光L1の平面方向における照射位置を調整する動作)
図16は、血中物質濃度測定装置1による血中物質測定動作のさらに別の態様を示すフローチャートである。
Next, in steps S21 and S22, the concentration of the measurement target substance (first blood substance) is measured. Specifically, the light irradiating unit 20 irradiates the specific region with a laser beam for measuring the target (first laser beam) (step S21), the photodetector 30 measures the concentration of the measurement target in the specific region, and the result is output (target measurement, step S22), ending the process.
(Operation of Adjusting the Irradiation Position of the Laser Light L1 in the Planar Direction)
FIG. 16 is a flow chart showing still another aspect of the blood substance measuring operation by the blood substance concentration measuring device 1.

図16において、ステップS10A~ステップS16Aは、リファレンス測定としてレーザー光L1を照射する平面方向の位置を異ならせて特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度を計測し、異なる照射位置におけるリファレンス物質の濃度に基づき、照射位置が被検体部中の平面方向における血管領域に含まれる状態になるように、平面方向の照射位置を調整するステップである。 In FIG. 16, steps S10A to S16A are steps for measuring the concentration of a reference substance (second blood substance) in a specific region by varying the planar position at which the laser light L1 is irradiated as a reference measurement, and adjusting the planar irradiation position based on the concentration of the reference substance at the different irradiation positions so that the irradiation position is included in the blood vessel region in the planar direction of the subject part.

ステップS21~ステップS22は、照射位置が被検体部中の平面方向における血管領域に含まれている状態において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する対象測定のステップである。 Steps S21 and S22 are steps of measuring the concentration of the measurement target substance (first blood substance) when the irradiation position is included in the blood vessel region in the planar direction of the subject part.

図14、15と同じ処理には同一の番号を付して表示する。 The same processes as those in Figures 14 and 15 are indicated with the same numbers.

図16において、ステップS1の判定の結果、リファレンス定を実施する場合(ステップS1:Yes)には、ステップS10A~ステップS16Aにおいて、リファレンス測定を行う。先ず、測定制御部60は制御信号に基づき、レーザー光L1を照射する平面方向の位置を始点位置に移動し(ステップS10A)、光照射部20から特定領域にリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)を照射して(ステップS11)、光検出器30により特定領域のリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度測定を行う(ステップS12)。
16, if the result of the determination in step S1 is that a reference measurement is to be performed (step S1: Yes), the reference measurement is performed in steps S10A to S16A. First, the measurement control unit 60 moves the position in the planar direction where the laser light L1 is irradiated to the starting position based on the control signal (step S10A ), irradiates the specific area with the laser light for reference measurement (second laser light) from the light irradiating unit 20 (step S11), and measures the concentration of the reference substance (second blood substance) in the specific area with the photodetector 30 (step S12).

次に、照射位置が終点位置にあるか否かを判定し(ステップS14)、終点位置にない場合には(ステップS14:No)、照射位置を変更して(ステップS15A)、ステップS11に戻り、終点位置にある場合には(ステップS14:Yes)、すべての照射位置において特定領域におけるリファレンス物質の濃度測定が完了したものとして、ステップS16Aに進む。 Next, it is determined whether the irradiation position is at the end point position (step S14). If it is not at the end point position (step S14: No), the irradiation position is changed (step S15A) and the process returns to step S11. If it is at the end point position (step S14: Yes), it is determined that the concentration measurement of the reference substance in the specific area at all irradiation positions has been completed, and the process proceeds to step S16A.

ステップS16Aでは、すべての照射位置における特定領域のリファレンス物質(第2)
の血中物質の濃度測定結果に基づき、照射位置をリファレンス物質の濃度が最も高い結果が得られたに最適位置に変更する。最適位置では照射位置が被検体部の平面方向の血管領域に含まれていると推定される。
In step S16A, the reference material (second) in the specific region at all irradiation positions is
Based on the result of the measurement of the concentration of the blood substance, the irradiation position is changed to the optimum position where the highest concentration of the reference substance is obtained. At the optimum position, the irradiation position is estimated to be included in the blood vessel region in the planar direction of the subject part.

次に、ステップS21~ステップS22において、計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を計測する。具体的には、光照射部20から特定領域に対象計測用のレーザー光(第1のレーザー光)を照射して(ステップS21)、光検出器30により特定領域の計測対象の濃度測定を行い、結果を出力して(対象計測、ステップS22)、処理を終了する。 Next, in steps S21 and S22, the concentration of the measurement target substance (first blood substance) is measured. Specifically, the light irradiation unit 20 irradiates the specific area with laser light for measuring the target (first laser light) (step S21), the light detector 30 measures the concentration of the measurement target in the specific area, and the result is output (target measurement, step S22), ending the process.

<まとめ>
以上、説明したように、実施の形態に係る血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置1は、生体Obの被検体部Mp0の血液中に含まれる血中物質濃度測定装置1であって、被検体部中の計測対象部分Mpを含む領域にレーザー光を照射する光照射部20と、照射されたレーザー光L1に基づく反射光L2を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器30と、被検体部Mp0と光検出器30との間であって、被検体部Mp0中の特定領域Mpからの反射光L2を光検出器30上に結像可能な位置に配された第1のレンズ40と、反射光L2の強度に基づき特定領域Mpにおける血中物質の濃度を、計測対象部分Mpにおける血中物質の濃度として測定する測定制御部60を備え、光照射部20は、計測対象物質(第1の血中物質)に吸収される対象測定用のレーザー光と、リファレンス物質(第2の血中物質)に吸収されるリファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)とを選択的に照射可能に構成されていることを特徴とする。
<Summary>
As described above, the blood substance concentration measuring device 1 according to the embodiment for measuring the concentration of a blood substance is a blood substance concentration measuring device 1 contained in the blood of a subject part Mp0 of a living organism Ob, and includes a light irradiating unit 20 that irradiates a region including a measurement target part Mp in the subject part with laser light, a photodetector 30 that receives reflected light L2 based on the irradiated laser light L1 and detects the intensity of the reflected light, a first lens 40 that is disposed between the subject part Mp0 and the photodetector 30 at a position where the reflected light L2 from a specific region Mp in the subject part Mp0 can be imaged on the photodetector 30, and a measurement control unit 60 that measures the concentration of the blood substance in the specific region Mp as the concentration of the blood substance in the measurement target part Mp based on the intensity of the reflected light L2, and is characterized in that the light irradiating unit 20 is configured to be able to selectively irradiate laser light for target measurement that is absorbed by the measurement target substance (first blood substance) and laser light for reference measurement (second laser light) that is absorbed by a reference substance (second blood substance).

また、リファレンス測定におけるのレーザー光(第2のレーザー光)が第2の血中物質に吸収される吸収率は、対象測定において、対象測定用のレーザー光が第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい構成としてもよい。さらに、リファレンス物質は、計測対象物質よりも血中における濃度の安定性が高い構成としてもよい。 The absorption rate of the laser light (second laser light) in the reference measurement by the second blood substance may be greater than the absorption rate of the laser light for the target measurement by the first blood substance in the target measurement. Furthermore, the reference substance may be configured to have a more stable concentration in blood than the measurement target substance.

また、測定制御部は60、リファレンス測定用のレーザー光(第2のレーザー光)の照射に基づいて、特定領域Mpが被検体部中の血管領域に含まれている状態におけるリファレンス物質(第2の血中物質)の濃度を測定し、対象測定用のレーザー光の照射に基づいて、特定領域Mpにおける計測対象物質(第1の血中物質)の濃度を測定可能に構成されていてもよい。 The measurement control unit 60 may also be configured to measure the concentration of a reference substance (second blood substance) when the specific region Mp is included in a vascular region in the subject region based on irradiation with a laser light (second laser light) for reference measurement, and to measure the concentration of a measurement target substance (first blood substance) in the specific region Mp based on irradiation with a laser light for target measurement.

また、光検出器30を、被検体部Mp0から光検出器30までの光路Op2に沿って移動させることにより、特定領域Mpの生体における深さが変更可能に構成されており、 ファレンス物質(第2の血中物質)の濃度に基づき、特定領域Mpが被検体部Mp0中の血管領域に含まれる状態になるように、光検出器30の位置を光路OP2に沿って調整可能に構成されていてもよい。 The optical detector 30 is configured to be able to change the depth of the specific region Mp in the living body by moving it along an optical path Op2 from the subject portion Mp0 to the optical detector 30, and the position of the optical detector 30 may be configured to be able to be adjusted along the optical path OP2 so that the specific region Mp is included in the vascular region in the subject portion Mp0 based on the concentration of the reference substance (second blood substance).

係る構成により、生体中における計測対象部分の深さの個体間変動やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。その結果、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において、生体ごとや測定のたびに光学系を適切に調整するといった作業を排し、非侵襲かつ簡便な計測法を実現できる。 This configuration makes it possible to stably perform highly accurate measurements regardless of inter-individual variations in the depth of the measurement target area in the living body or variations in the conditions for irradiating the laser light. As a result, in blood glucose level measurements that are performed daily by patients themselves, work such as appropriately adjusting the optical system for each living body or each time a measurement is performed can be eliminated, realizing a non-invasive and simple measurement method.

≪変形例≫
以上、本開示の具体的な構成について、実施形態を例に説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
<<Variations>>
Although the specific configuration of the present disclosure has been described above using the embodiments as examples, the present disclosure is not limited to the above embodiments except for its essential characteristic components. For example, the present disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiments and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope of the present invention.

(1)上記実施の形態では、血中物質濃度測定装置の検出対象となる計測対象物質(第1の血中物質)として、グルコースを例に、実施の形態を示した。しかしながら、本開示に係る血中物質濃度測定装置の検出可能な血中成分は、上記に限定されるものではなく、血中成分の種類に応じて光照射部20が発するレーザー光L1の波長を異ならせることにより、他の検出対象に対しても広く装置を活用することができる。 (1) In the above embodiment, glucose is used as an example of the measurement target substance (first blood substance) to be detected by the blood substance concentration measuring device. However, the blood components detectable by the blood substance concentration measuring device according to the present disclosure are not limited to the above, and the device can be widely used for other detection targets by varying the wavelength of the laser light L1 emitted by the light irradiating unit 20 depending on the type of blood component.

例えば、光照射部20が発するレーザー光L1の波長は8.23±0.05μm(8.18μm以上8.28μm以下)としてもよく、血中成分は乳酸である構成としてもよい。あるいは、波長は、5.77μm、6.87μm、7.27μm、8.87μm、又は9.55μmから、-0.05μm以上+0.05μm以下の範囲としてもよい。光照射部20が発する光の波長を8.23μmとしたときの光検出器による乳酸濃度の測定値は、自己採血による乳酸値の測定結果と概ね相関することが発明者らの実験により確認されている。 For example, the wavelength of the laser light L1 emitted by the light irradiating unit 20 may be 8.23±0.05 μm (8.18 μm or more and 8.28 μm or less), and the blood component may be lactic acid. Alternatively, the wavelength may be in the range of 5.77 μm, 6.87 μm, 7.27 μm, 8.87 μm, or 9.55 μm, and in the range of -0.05 μm or more and +0.05 μm or less. Experiments by the inventors have confirmed that the lactate concentration measured by a photodetector when the wavelength of light emitted by the light irradiating unit 20 is 8.23 μm generally correlates with the lactate level measurement results from a self-blood sample.

(2)上記実施の形態では、リファレンス測定の検出対象となるリファレンス物質(第2の血中物質)として、ヘモグロビンを例に、実施の形態を示した。しかしながら、本開示に係るリファレンス物質は、上記に限定されるものではなく、リファレンス物質に用いる血中成分の種類に応じて光照射部20が発するレーザー光L1の波長を異ならせることにより、他のリファレンス物質に対しても活用することができる。 (2) In the above embodiment, hemoglobin is used as an example of the reference substance (second blood substance) to be detected in the reference measurement. However, the reference substance according to the present disclosure is not limited to the above, and can be used for other reference substances by varying the wavelength of the laser light L1 emitted by the light irradiation unit 20 depending on the type of blood component used as the reference substance.

(3)上記実施の形態では、光パラメトリック発振器22における、非線形光学結晶223の種類や整合条件を調整することによって、発振されるレーザー光L1の波長を切り替えて調整できる構成としている。 (3) In the above embodiment, the wavelength of the oscillated laser light L1 can be switched and adjusted by adjusting the type and matching conditions of the nonlinear optical crystal 223 in the optical parametric oscillator 22.

しかしながら、光照射部20において、複数の光パラメトリック発振器22を選択的に利用可能として、複数の波長のレーザー光L1を選択的に照射可能な装置構成を採ることにより、複数の種類の血中成分を計測可能な装置としてもよい。異なる波長の光を発する複数の光パラメトリック発振器に対し光源21からの出射光を切り替えて入光させ、それぞれ光パラメトリック発振器から異なる波長の光を選択的に出射させ、それぞれの波長によりリファレンス測定と計測対象に対する本測定とを選択的に行える態様としてもよい。 However, the light irradiation unit 20 may be configured to selectively use multiple optical parametric oscillators 22 and selectively irradiate laser light L1 of multiple wavelengths, thereby making it possible to make the device capable of measuring multiple types of blood components. The light emitted from the light source 21 may be switched to enter multiple optical parametric oscillators that emit light of different wavelengths, and each optical parametric oscillator may selectively emit light of a different wavelength, allowing a reference measurement and an actual measurement of the measurement target to be selectively performed depending on each wavelength.

あるいは、異なる波長の光を発する複数の光照射部20を用い、光結合器、ミラー等を用いて2台の光照射部20からの光をレーザー光L1として選択的に出射させる構成としてもよい。このとき、光の波長によって光路の幅や厚み等が異なる光学系を採用する構成とは異なり、例えば、複数の血中成分に対する光学系において、集光レンズ50、対象載置部10、結像レンズ40、中赤外光を検出可能な光検出器30からなる光学系を共用することができる。 Alternatively, a configuration may be used in which multiple light emitting units 20 emitting light of different wavelengths are used, and light from two of the light emitting units 20 is selectively emitted as laser light L1 using an optical coupler, mirror, or the like. In this case, unlike a configuration that employs an optical system in which the width or thickness of the optical path differs depending on the wavelength of light, for example, an optical system for multiple blood components can share an optical system consisting of a focusing lens 50, a target placement unit 10, an imaging lens 40, and a photodetector 30 capable of detecting mid-infrared light.

(4)上記実施の形態では、光照射部20では、対象測定用の第1のレーザー光とリファレンス測定用の第2のレーザー光は、波長が異なる構成とした。しかしながら、対象測定用の第1のレーザー光が計測対象物質に吸収され、リファレンス測定用の第2のレーザー光がリファレンス物質に吸収される構成であればよく、第1のレーザー光と第2のレーザー光とは波長以外の照射条件を異ならせた構成としてもよい。例えば、第1のレーザー光と第2のレーザー光とで、照射部から出射される光の強度を異ならせた態様としてもよい。 (4) In the above embodiment, the light irradiation unit 20 is configured such that the first laser light for object measurement and the second laser light for reference measurement have different wavelengths. However, as long as the first laser light for object measurement is absorbed by the substance to be measured and the second laser light for reference measurement is absorbed by the reference substance, the first laser light and the second laser light may be configured to have different irradiation conditions other than wavelength. For example, the first laser light and the second laser light may have different intensities of light emitted from the irradiation unit.

(5)上記実施の形態では、計測対象物質とリファレンス物質とは異なる血中物質からなる構成とした。しかしながら、計測対象物質と同じ物質を用いてリファレンス測定をお行う態様としてもよい。 (5) In the above embodiment, the measurement target substance and the reference substance are different blood substances. However, the reference measurement may be performed using the same substance as the measurement target substance.

(6)上記実施の形態では、血中物質濃度測定装置は、計測対象部分Mpと光検出器30との間に結像レンズ40を備えた光学系を例に、実施の形態を示した。しかしながら、本開示に係る血中物質濃度測定装置は、生体Obの測対象部分Mpから反射された反射光L2を光検出器30上において結像させる結像させる構成であればよく、受光側光学系として別の態様に適宜、変更してもよい。例えば、複数のレンズを用いた構成や光路の途中にミラーを配した構成としてもよい。 (6) In the above embodiment, the blood substance concentration measuring device is an optical system having an imaging lens 40 between the measurement target portion Mp and the photodetector 30. However, the blood substance concentration measuring device according to the present disclosure may be configured to image the reflected light L2 reflected from the measurement target portion Mp of the living body Ob on the photodetector 30, and may be changed to another aspect as appropriate as the light receiving optical system. For example, it may be configured using multiple lenses or may be configured with a mirror disposed midway along the optical path.

(7)実施の形態におけるステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。 (7) The order in which steps are performed in the embodiments is merely an example to specifically explain the present invention, and orders other than those described above may also be used. In addition, some of the steps may be performed simultaneously (in parallel) with other steps.

また、各実施の形態、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。 Furthermore, at least some of the functions of each embodiment and its modified examples may be combined.

≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていないものについては、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
<Additional Information>
The above-described embodiments each show a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, components, the arrangement and connection of the components, steps, and the order of steps shown in the embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. Furthermore, among the components in the embodiments, those not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional components constituting a more preferred embodiment.

また、上記の方法が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記方法の一部が、他の方法と同時(並列)に実行されてもよい。 The order in which the above methods are performed is merely an example to specifically explain the present invention, and orders other than those described above may also be used. A part of the above methods may also be performed simultaneously (in parallel) with other methods.

また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 In order to facilitate understanding of the invention, the scale of the components in the figures shown in the above embodiments may differ from the actual scale. Furthermore, the present invention is not limited to the description of the above embodiments, and may be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention.

また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。 Furthermore, all the numbers used above are merely examples to specifically explain the present invention, and the present invention is not limited to the numbers exemplified.

本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法は、生活習慣病の予防・治療において、日常的に血糖値、血中脂質値等の血中物質状態を測定する医療機器として広く利用することができる。 The blood substance concentration measuring device and blood substance concentration measuring method according to one aspect of the present disclosure can be widely used as medical equipment for measuring blood substance conditions such as blood glucose levels and blood lipid levels on a daily basis in the prevention and treatment of lifestyle-related diseases.

1 血中物質濃度測定装置
10、10X 対象載置部
20、20X 光照射部
21 光源
22 光パラメトリック発振器
221 入射側半透鏡
222 出射側半透鏡
223 非線形光学結晶
30 光検出器
40 結像レンズ(第1のレンズ)
50 集光レンズ(第2のレンズ)
60 測定制御部
70、70A 光検出ユニット
71 可動機構
71A 2次元撮像手段
80 絞り
80a 開口
REFERENCE SIGNS LIST 1 Blood substance concentration measuring device 10, 10X Object placement section 20, 20X Light irradiation section 21 Light source 22 Optical parametric oscillator 221 Incident side semi-transparent mirror 222 Exit side semi-transparent mirror 223 Nonlinear optical crystal 30 Photodetector 40 Imaging lens (first lens)
50 Condenser lens (second lens)
60 Measurement control section 70, 70A Light detection unit 71 Movable mechanism 71A Two-dimensional imaging means 80 Aperture 80a Opening

Claims (23)

生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、
前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域にレーザー光を照射する光照射部と、
照射された前記レーザー光に基づく反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、
前記被検体部と前記光検出器との間であって、前記被検体部中の特定領域からの前記反射光を前記光検出器上に結像可能な位置に配された第1のレンズと、
前記反射光の強度に基づき前記特定領域における前記血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記血中物質の濃度として測定する測定制御部を備え、
前記光照射部は、計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光と、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光とを選択的に照射可能に構成されており、前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光より前に照射し、
前記リファレンス測定における、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい
血中物質濃度測定装置。
A blood substance concentration measuring device for measuring a concentration of a blood substance contained in blood of a subject part of a living body, comprising:
a light irradiation unit that irradiates an irradiation area including a measurement target portion in the subject with laser light;
a photodetector that receives reflected light based on the irradiated laser light and detects the intensity of the reflected light;
a first lens disposed between the object and the photodetector at a position capable of forming an image of the reflected light from a specific region in the object on the photodetector;
a measurement control unit that measures the concentration of the blood substance in the specific region as the concentration of the blood substance in the measurement target portion based on the intensity of the reflected light,
the light irradiating unit is configured to selectively irradiate a first laser light for subject measurement, which is absorbed by a first substance in blood that is a measurement target substance, and a second laser light for reference measurement , which is absorbed by a second substance in blood that is a reference substance, and irradiates the second laser light before the first laser light;
An absorption rate of the second laser light by the second blood substance in the reference measurement is greater than an absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement.
Blood substance concentration measuring device.
前記リファレンス物質は、前記計測対象物質よりも血中における濃度の安定性が高い
請求項1に記載の血中物質濃度測定装置。
The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the reference substance has a more stable concentration in blood than the measurement target substance.
前記測定制御部は、前記第2のレーザー光の照射に基づいて、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれている状態における、前記第2の血中物質の濃度を測定し、
前記第1のレーザー光の照射に基づいて、前記特定領域における前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として測定可能に構成されている
請求項1又は2に記載の血中物質濃度測定装置。
the measurement control unit measures a concentration of the second blood substance in a state in which the specific region is included in a blood vessel region in the subject portion based on the irradiation of the second laser light,
3. The blood substance concentration measuring device according to claim 1 or 2, wherein the concentration of the first blood substance in the specific region is measurable as the concentration of the first blood substance in the measurement target portion based on the irradiation of the first laser light.
前記光検出器を、前記被検体部から前記光検出器までの光路に沿って移動させることにより、前記特定領域の前記生体における深さが変更可能に構成されており、
前記第2の血中物質の濃度に基づき、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、前記光検出器の位置を前記光路に沿って調整可能に構成されている
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
the photodetector is configured to be moved along an optical path from the subject portion to the photodetector, so that a depth of the specific region in the living body can be changed;
4. The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the position of the photodetector is adjustable along the optical path so that the specific region is included in a blood vessel region in the subject part based on the concentration of the second blood substance.
前記光照射部は、長を変調することにより前記第1のレーザー光と前記第2のレーザー光とを選択的に照射し、検出可能な血中物質の種類を異ならせる
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
5. The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the light irradiating unit selectively irradiates the first laser light and the second laser light by modulating a wavelength to differentiate types of detectable blood substances.
前記光照射部は、前記第1のレーザー光を出射する光発器と、前記第2のレーザー光を照射する光発器とを有する
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the light irradiating section includes an optical oscillator that emits the first laser light and an optical oscillator that irradiates the second laser light.
前記第1の血中物質はグルコースであり、前記第1のレーザー光の波長は、2.5μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
7. The blood substance concentration measuring device according to claim 1, wherein the first blood substance is glucose, and the wavelength of the first laser light is a predetermined wavelength selected from the range of 2.5 μm or more and 12 μm or less.
前記第2の血中物質はヘモグロビンであり、前記第2のレーザー光の波長は、5.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
8. The blood substance concentration measuring device according to claim 1, wherein the second blood substance is hemoglobin, and the wavelength of the second laser light is a predetermined wavelength selected from the range of 5.0 μm or more and 12 μm or less.
前記光照射部から前記被検体部までの光路における、前記光照射部と前記被検体部との間に位置し前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を前記照射領域に集光させる第2のレンズと、前記光照射部と前記第2のレンズとの間に位置する絞りとを備えた
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
9. The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , further comprising: a second lens located between the light irradiating unit and the test subject in an optical path from the light irradiating unit to the test subject, the second lens focusing the first laser light and the second laser light onto the irradiation area; and an aperture located between the light irradiating unit and the second lens.
前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、
前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に貫通孔が開設されており、
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光は、前記貫通孔を通して前記生体の表面に照射され、
前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器に受光される
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
a subject placement section on which a surface of the living body is placed,
The subject placement portion has a through hole in a region where the surface of the living body comes into contact,
The first laser light and the second laser light are irradiated onto a surface of the living body through the through hole,
The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the reflected light is received by the photodetector through the through hole.
前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、
前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に凹陥部が形成されており、
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光は、前記対象載置部を透過して前記生体の表面に照射され、
前記反射光は、前記対象載置部を透過して前記光検出器に受光される
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
a subject placement section on which a surface of the living body is placed,
the subject placement portion has a recess formed in a region where the surface of the living body comes into contact;
the first laser light and the second laser light are transmitted through the subject placement unit and irradiated onto a surface of the living body;
The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the reflected light is transmitted through the subject placement section and received by the photodetector.
前記計測対象部分は、表皮より内方に位置する前記被検体部中の血管領域であり、
前記第1のレンズは、前記計測対象部分における前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の照射領域を前記光検出器の受光面上に転送させる
請求項1から11の何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
the measurement target portion is a blood vessel region in the subject portion located inside the epidermis,
The blood substance concentration measuring device according to claim 1 , wherein the first lens transfers an irradiation area of the first laser light and the second laser light in the measurement target portion onto a light receiving surface of the photodetector.
前記第1のレーザー光の波長は、6.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である
請求項に記載の血中物質濃度測定装置。
The blood substance concentration measuring device according to claim 7 , wherein the wavelength of the first laser light is a predetermined wavelength selected from the range of 6.0 μm or more and 12 μm or less.
前記第1の血中物質は乳酸であり、前記第1のレーザー光の波長は、5.0μm以上12μm以下の範囲から選択される所定の波長である
請求項1からの何れか1項に記載の血中物質濃度測定装置。
7. The blood substance concentration measuring device according to claim 1, wherein the first blood substance is lactic acid, and the wavelength of the first laser light is a predetermined wavelength selected from the range of 5.0 μm or more and 12 μm or less.
前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、
記光照射部から前記被検体部までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光は前記第2のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播する
請求項に記載の血中物質濃度測定装置。
a subject placement section on which a surface of the living body is placed,
10. The blood substance concentration measuring device according to claim 9, wherein in a section from the light irradiation unit to the subject part in an optical path from the light irradiation unit to the subject part, the first laser light and the second laser light propagate through space except for a section passing through the second lens.
前記生体の表面が当接される対象載置部を備え、a subject placement section on which a surface of the living body is placed,
前記被検体部から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第1のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播するIn a section from the object placement section to the photodetector in the optical path from the object section to the photodetector, the reflected light propagates in a space except for a section passing through the first lens.
請求項1に記載の血中物質濃度測定装置。The blood substance concentration measuring device according to claim 1 .
生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定方法であって、
光照射部から、前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域に計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光を照射し、
前記被検体部と光検出器との間に位置する第1のレンズを用いて、前記被検体部中の特定領域から反射された前記第1のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、
前記光検出器により前記第1のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として対象測定する血中物質濃度測定方法において、
前記対象測定に先立って、
前記光照射部から前記照射領域に、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光を照射し、
前記第1のレンズを用いて、前記特定領域から反射された前記第2のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、
前記光検出器により前記第2のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第2の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第2の血中物質の濃度として測定するリファレンス測定を行い、
前記リファレンス測定において、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい
血中物質濃度測定方法。
A method for measuring a concentration of a substance in blood, comprising the steps of:
a light irradiation unit irradiates an irradiation area including a measurement target portion in the subject part with a first laser light for measuring a target substance, the first laser light being absorbed by a first substance in blood, the first substance being the measurement target substance;
using a first lens located between the object and a photodetector, forming an image of the reflected light of the first laser light reflected from a specific region in the object on the photodetector;
a photodetector receiving reflected light of the first laser light and measuring a concentration of the first blood substance based on the reflected light as a concentration of the first blood substance in the measurement target portion,
Prior to the target measurement,
irradiating the irradiation area with a second laser light for reference measurement, the second laser light being absorbed by a second blood substance as a reference substance from the light irradiation unit;
using the first lens to form an image of the reflected light of the second laser light reflected from the specific region on the photodetector;
performing a reference measurement in which reflected light of the second laser light is received by the photodetector and a concentration of the second blood substance based on the reflected light is measured as the concentration of the second blood substance in the measurement target portion;
In the reference measurement, an absorption rate of the second laser light by the second blood substance is greater than an absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement.
Blood substance concentration measurement method.
前記リファレンス物質は、前記計測対象物質よりも血中における濃度の安定性が高い
請求項17に記載の血中物質濃度測定方法。
The method for measuring the concentration of a substance in blood according to claim 17 , wherein the reference substance has a more stable concentration in blood than the measurement target substance.
前記リファレンス測定では、
前記被検体部から前記光検出器までの光路に沿って前記光検出器の位置を異ならせて前記第2の血中物質の濃度を測定することにより、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、前記光検出器の位置を前記光路に沿って調整する
請求項17又は18に記載の血中物質濃度測定方法。
In the reference measurement,
19. The method for measuring a concentration of a substance in blood according to claim 17 or 18, further comprising: measuring the concentration of the second blood substance by varying a position of the photodetector along an optical path from the subject part to the photodetector, thereby adjusting a position of the photodetector along the optical path so that the specific region is included in a blood vessel region in the subject part .
前記光照射部から前記被検体部までの光路における、前記光照射部と前記被検体部との間に位置し、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を前記照射領域に集光させる第2のレンズと、前記光照射部と前記第2のレンズとの間に位置し、前記光照射部から照査された光を絞る絞りとを用いて、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を前記照射領域に照射する
請求項17から19の何れか1項に記載の血中物質濃度測定方法。
20. The method for measuring a concentration of a substance in blood according to any one of claims 17 to 19, wherein the first laser light and the second laser light are irradiated to the irradiation area using a second lens that is located between the light irradiator and the test subject in an optical path from the light irradiator to the test subject and that focuses the first laser light and the second laser light on the irradiation area, and a diaphragm that is located between the light irradiator and the second lens and that narrows down the light irradiated from the light irradiator.
対象載置部に前記生体の表面を当接し、
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を、前記対象載置部に開設された貫通孔を通して前記生体の表面に照射し、
前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器により受光する
請求項17から20の何れか1項に記載の血中物質濃度測定方法。
A surface of the living body is brought into contact with a subject placement portion;
The first laser light and the second laser light are irradiated onto a surface of the living body through a through hole provided in the target placement portion;
The method for measuring a concentration of a substance in blood according to claim 17 , wherein the reflected light is received by the photodetector through the through hole.
ンピュータに生体の被検体部の血液中に含まれる血中物質の濃度を測定する血中物質濃度測定処理を行わせるプログラムであって、
前記血中物質濃度測定処理は、
光照射部から、前記被検体部中の計測対象部分を含む照射領域に計測対象物質である第1の血中物質に吸収される対象測定用の第1のレーザー光を照射し、
前記被検体部と光検出器との間に位置する第1のレンズを用いて、前記被検体部中の特定領域から反射された前記第1のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、
前記光検出器により前記第1のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第1の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第1の血中物質の濃度として対象測定する血中物質濃度測定処理において、
前記対象測定に先立って、
前記光照射部から前記照射領域に、リファレンス物質である第2の血中物質に吸収されるリファレンス測定用の第2のレーザー光を照射し、
前記第1のレンズを用いて、前記特定領域から反射された前記第2のレーザー光の反射光を前記光検出器上に結像させ、
前記光検出器により前記第2のレーザー光の反射光を受光して、当該反射光に基づく前記第2の血中物質の濃度を、前記計測対象部分における前記第2の血中物質の濃度として測定するリファレンス測定を行い、
前記リファレンス測定において、前記第2のレーザー光が前記第2の血中物質に吸収される吸収率は、前記対象測定において、前記第1のレーザー光が前記第1の血中物質に吸収される吸収率よりも大きい
プログラム。
A program for causing a computer to perform a blood substance concentration measurement process for measuring a concentration of a blood substance contained in blood of a subject part of a living body,
The blood substance concentration measuring process includes:
a light irradiation unit irradiates an irradiation area including a measurement target portion in the subject part with a first laser light for measuring a target substance, the first laser light being absorbed by a first substance in blood, the first substance being the measurement target substance;
using a first lens located between the object and a photodetector, forming an image of the reflected light of the first laser light reflected from a specific region in the object on the photodetector;
a blood substance concentration measurement process for receiving reflected light of the first laser light by the photodetector and measuring a concentration of the first blood substance based on the reflected light as a concentration of the first blood substance in the measurement target portion ,
Prior to the target measurement,
irradiating the irradiation area with a second laser light for reference measurement, the second laser light being absorbed by a second blood substance as a reference substance from the light irradiation unit;
using the first lens to form an image of the reflected light of the second laser light reflected from the specific region on the photodetector;
performing a reference measurement in which reflected light of the second laser light is received by the photodetector and a concentration of the second blood substance based on the reflected light is measured as the concentration of the second blood substance in the measurement target portion;
In the reference measurement, an absorption rate of the second laser light by the second blood substance is greater than an absorption rate of the first laser light by the first blood substance in the subject measurement.
program.
前記リファレンス測定では、
さらに、前記被検体部から前記光検出器までの光路に沿って前記光検出器の位置を異ならせて前記第2の血中物質の濃度を測定することにより、前記特定領域が前記被検体部中の血管領域に含まれる状態になるように、前記光検出器の位置を前記光路に沿って調整する
請求項22に記載のプログラム。
In the reference measurement,
The program according to claim 22, further comprising: measuring the concentration of the second blood substance by varying the position of the photodetector along an optical path from the subject part to the photodetector, thereby adjusting the position of the photodetector along the optical path so that the specific region is included in a blood vessel region in the subject part.
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