JPH07506039A - 非侵入血糖測定 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】

非侵入血糖測定 産業上の手用 この発明は、糖分の測定法に関し、特に非侵入で位相感知的な血液糖分濃度測定 法に関する。 一粱米旦蓋五一 １９９２年度において、１０００万Å以上の米国人が、糖尿病（血液中の糖分の 増加）および低血糖症（血液中の糖分の減少）の患者である。特に、これらの疾 患の重症患者は、侵入式の血糖値検査を一日に４回またはそれ以上行っている。 侵入式の検査技術は、検査が実行されるたびに、血液サンプルを患者から採取す ることを必要とする。精密な臨床血液検査においては、５ないし１０ｍ！の血液 を採取し、生化学的分析用に構成された臨床機器を用いて分析することが必要と される。しかしながら、この検査結果を得るには、しばしば数時間、または数日 の期間を要する。加えて、この種の分析を実行するための装置は高価なものとな り、さらに血液サンプルの採取を必要とし、また熟練の技術者によって分析が行 われなければならない。 １フインガー・ボーク２あるいは“フィンガー・スティック”と称される別の侵 入式技術においては、独立的に集積された装置が使用され、この装置が、はるか に少量の血液サンプル（約０・２５ｍ１）を検査する。この少量の血液サンプル は小さなランセットで指を突き刺すことによって得られる。その後、このサンプ ルは、化学的に処理されたキャリア上に設置され、装置内に挿入される。フィン ガー−ボーク装置は、通常数分以内に糖分濃度の測定結果を提供する。しかしな がら、これらの機器も、個人的な使用としては、非常に高価な物となり、数千ド ルの費用を要する。 最近、ボーダブルなフィンガー・ボーク装置が使用可能になったが、この装置は 、使い捨ての化学処理されたキャリア“ストリップス”を使用する。このボーダ ブル機器は比較的低コスト（約１００ないし３００ドル）であるが、使い捨てキ ャリア“ストリップス”の累積コストは無視できないものとなる。 侵入式の糖分分析技術には幾つかの問題が存在し、少数の患者からしか承諾を得 られないという難点がある。血糖濃度を検査する必要がある多数の人が、フィン ガー・ボークまたは皮下針によって血液を採取する事を好まず、または侵入式の 医学処置に対して一般的な不安を持っている。さらに、別の人々は、サンプリン グに関連する不安を持っており、不快感（痛み）および感染症の可能性を心配す る。別の問題点は、連続的な侵入糖分検査は適切なサンプル位置を利用し尽（し 、この使用された好適な位置が完治するまでは再検査が難しくなることである。 糖分を含む血液成分を測定するための非侵入式の方法についても論じられてきた 。しかしながら、今日まで実用可能な装置に使用される技術は達成されていない 。非侵入式のモニタリング方法は、組織を透過または反射する光の強さに基づく 測定紙方法と、または組織を通過する変調光の位相のシフト（“位相感知式”測 定方法゛）に基づく測定方法に大まかに分類される。 例えば患者の指等の満たされた組織を介して光が通過する際、光が当てられる多 様な成分によって異なって吸収され、すなわち、血液およびその多数の構成要素 、組織（タンパク質、脂肪、水分、コレステロール等）、軟骨、骨等によって異 なる。この結果、異なった成分が各波長に対する吸収スペクトルを形成する。 与えれた光の波長の全体的吸収は“実効アブソープシ［ガと呼ばれ、吸収スペク トルは、異なった波長に対応して変化する。 糖分を含む血液成分の測定のための強さの検出方法として周知のものは、血液の 流れる組織の実効吸収スペクトルの二つまたはそれ以上の波長での測定に基づき 、それから、測定する成分を除いた各血液成分の統計的な吸収スペクトルを削除 する。この削除を行った後、測定する成分の実効スペクトルが残留することが予 測される。 ローゼンタールまたは米国特許第５０８６２２９号は血糖値測定用の近赤外線定 量分析装置を紹介している。この装置は、異なった放射波長を有する複数の近赤 外線レーザ源と、一つまたは、複数の光検出機を備える。例えば指等の血液を含 んだ部分が、レーザ源と光検出機との間に置かれる。光源が点火され、この血液 を含んだ部分を透過する波長が検出される。光検出機の信号から得られた実効吸 収スペクトルが、装置内に記憶されている各成分の統計的吸収スペクトルとそれ ぞれ比較される。糖分のレベルはこの比較によって算出される。 ローゼンタールの装置を含む強さの測定方法においては、述べるような難点があ る。まず、それらの装置は強さを計測するため、測定される信号のノイズ・レベ ルは血液ではなく組織の成分、および周囲の光、組織の温度、周囲の温度、レー ザ・ソースの振幅等の条件の変化の影響を受ける。このことが低Ｓ／Ｎ比をもた らす。最新の低雑音電子技術を使用してもこのＳ／Ｎ比を改善することはできな い。 第二に、削減技術が各成分に対する統計計算的なデータに基づいているため、得 られる結果は必然的に統計的となる。しかしながら、実際の血液糖分レベルと統 計的計測の結果との間の相違は、顕著ものとなる。この観点において、糖分濃度 による吸収は他の要素と比べて非常に小さく、統計誤差は、実際の糖分要素より も大きな設定要素となり得る。 非侵入式の位相感知測定方法は、強さ測定方法に比べて、明確に高い感度とはる かに高いＳ／Ｎ比を有する。この高感度は、ノイズ源が信号の振幅には影響を及 ぼすが位相には影響を及ぼさないことによって達成される。 位相検知技術において、装置は、周知の参照信号（例えば正弦波）を組織を通過 した測定信号と比較する。測定信号には、例えば蛍光発光時間遅延（位相シフト ）等の種々の要素により、参照信号と比較して時間遅延（位相シフト）が発生す る。 コート（およびその他）著の“真位相測定技術を使用する非侵入式光学的偏光波 測定検出”の第３９巻、第７号生医学光学のＩＥＥＥ処理（１９９２年７月発行 ）の第７５２−７５６ページ（“コート”）において、直線偏波された光を切開 された人間の眼の前室を介して透過させ、参照信号と糖分によって変換された測 定信号との間の位相シフトに基づいて、水晶体の糖分レベルを判定することが揚 げられている。ヘリウム・ネオン・レーザ・ビームが、回転可能な直線偏光子と 、これに沿った二つの静止直線偏光子と二つの検出器と連結されて設けられ、こ れが参照および信号出力を生成することに使用される。偏光子は同期電動モータ によって回転される。これらの出力の振幅は正弦波状に変化し、その周波数は回 転偏光子の角速度の二倍となる。出力の位相差は、眼の前室を通過する直線偏光 ベクトルの回転に比例する。 コートの装置の一つの問題点は、同期モータを使用することであり、このモータ は機械的な振動を発生させ、この振動は２００Ｈｚを越えることはできない。 このことから、モータの回転の周波数は異なるソースによって生成される機械的 振動の周波数の領域（ｌ　Ｈｚないし６００１−１ｚ）に降下し、これらの機械 的振動と干渉し、高レベルの測定ノイズを発生させる。結果として、コートの技 術は、機械的振動を絶縁することができる実験室内のみにおいて実施可能であり 、個人的な使用のためのボーダブルな装置に適用するのには適さない。 コートの測定装置の別の問題点は、光を人間の眼を介して透過させることである 。このため、このテストを実際に自己処理することは容易でない。さらに重要な ことに、眼は無意識に高周波運動（眼球の微小運動等）を行う器官であり、この 高周波運動は、システムの駆動モータの回転周波数と同領域に降下し、１ないし ３分のアークの振幅を有する。この装置が実際に使用されると、前述したような 無意識の眼球の運動が測定信号との干渉を誘発し、測定ノイズが著しく増大する 。 コートの装置のさらに別の問題として、同期モータの軸が光信号の伝達の方向に 関連して固定されることができ、一定の精度を有するが数分のアークに適合する ものではないことである。これは、この機器を使用する際リアルタイムで目盛付 けを実施する必要があることを意味する。 したがって、従来の侵入式の血液糖分検査と本質的に同等な精度を備えた非侵入 式の分析装置および方法の開発が常に望まれている。さらに、糖尿病および低血 糖症の患者の糖分レベルの測定用の、非侵入式で低コストな方法および装置が必 要とされる。また、耐久性があり、経済的であり、環境に配慮した非使い捨ての 血液糖分測定装置を提供する必要がある。 発明の概要 以上のことから、本発明の目的は、既存の非侵入式装置の欠点を克服し、糖分そ の他の血液成分を位相感知計測に基づいて測定する非侵入式の位相検知測定装置 および方法を提供することである。 本発明の別の目的は、ポータプルで自宅の内外での個人的な使用に適した非侵入 式の血液糖分モニタを提供することであり、このモニタは、高分散（信号偏波０ 復）の組織を介しての糖分レベル測定を可能にし、機械的振動以上の周波数レン ジで動作し、眼を用いての使用には限定されない。 この発明は、精密な位相検知に基づいた血液成分の濃度の非侵入式の測定用の装 置および方法に広（関連し、高Ｓ／Ｎ比の測定を実現する。 本発明の一面として、偏波周波数シフタを介して位相変調されたレーザ・ビーム を生成し、例えば被験者の指または耳たぶによって誘導される位相差を測定し、 参照信号および測定信号との間の位相差を測定し、得られたデータを処理しこれ を血液糖分濃度として提供するための装置および方法に関する。この様な方法は 、非侵入式で精密な位相感知式の血液中の糖分レベルの測定のためのものであり 、以下のようなステップからなる。： 近赤外線レーザ・ビーム源によって放射されるビームを偏波変調シフタを介して 伝送し、このシフタは圧電変換器によって駆動されて偏波・変調されたビームを 生成し、このビームは偏光の方向を有し、これが偏波面内を回転し、その回転周 波数は、機械的振動の周波数以上の周波数帯に降下し；偏波・変調されたビーム を光学的変換器を介して伝送し、この変換器が偏波・変調されたビームを参照光 学ビームと測定光学ビームとに分離し；測定光学ビームを血液循環身体部分を介 して通過させて通過測定光学ビームを形成し、前記光学変換器は第一のセンサを 備え、これによって参照光学ビームを測定し２これを参照電気信号番ご変換し、 この電気信号は偏波・変調された光学ビームに符合する位相を有し、さらに前記 光学変換器は第二のセンサを備え、通過した測定ビームを計測してこれを測定電 気信号に変換し、この信号は通過光学ビームに一致する位相を合し、この第二の センサは平衡レシーバの形式で構成されることが望ましく、この平衡レジ−・バ は通過し、！；測定光学ビームを偏光された要素と偏波されていない要素とに分 離するための手段と、平面レシーバからの位相を有する散乱しない測定電気信号 を判定するための手段を備え、参照電気信号と測定電気信号との間の位相差を判 定し、この位相差を糖分の濃度に関連する情報に変換する。 好適には、位相差は、非散乱測定電気信号の位相から参照電気信号の位相を減じ ることによって測定される。血液の循環する身体部分は、水分が満だされた組織 のいずれでも良く、その内部に血管が高密度で分布する、例えば指、耳たぶ。 爪先、鼻柱等が好適である。指を使って測定する場合、レーザ・ビームは爪体を 介して透過されることが好適であり、この爪体には特に血管が集中している。 ここで示されているような装置は、バルク光学（クリスタル光学）の使用に基づ いた偏波周波数シフタを備える。この装置は優良なものであるが、比較的に高価 であり、偏波周波数シフタが集積光学工法で製造することができないので、小さ い寸法で簡便に生産することはできない。 ゆえに、本発明は、バルク光学方法およびここに示される装置を改良し、すなわ ち、非侵入式の血液糖分レベルの測定方法および装置を小形化し、そして集積光 学工法で製造できるようにすることをも目的とする。 したがって、発明の別の一面は、集積ファイバ光学を利用して、血液中の糖分レ ベルを、非侵入式で精密、かつ位相感知式で測定するための装置および方法に関 する。この様な方法は以下のようなステップを有する。：近赤外線レーザ・ビー ム・ソースによって放射されたビームを光学位相変調器を介して通過させ、この 変調器はファイバ光学に基づき、圧電変換器によって駆動され、二つの偏波・変 調されたビームを生成し、各ビームは偏光の方向を有し、これが偏波面上を回転 し、この回転の周波数は機械的振動の周波数帯より太き（なり、前記二つのビー ムは参照光学ビームおよび測定光学ビームとなり；測定光学ビームを血液の循環 する身体部分を介して透過させ、透過測定光学ビームを形成（７： 参照光学ビームを計測し、それを電気参照信号に変換し、その位相が偏波・変調 された光学ビームに符合し、 透過測定光学ビームを計測してそれを電気測定信号に変換し、この信号は透過測 定光学ビームに一致する位相を有し、好適には平衡レシーバを使用し、この平衡 レシーバは透過測定光学ビームを偏波された要素と偏光されていない要素に分離 する手段を有し、そして平衡レシーバからの位相を有する非散乱試験電気信号を 決定し： 参照電気信号と試験電気信号との間の位相差を判定し；この位相差を糖分濃度に 関連する情報に変換する。 このような装置は。 レーザ・ビーム・ソースと： 光学位相変調器を備え、この変調器は偏光子と光学ファイバ・システムを含み、 このファイバ・システムは入力結合器を有し、この結合器は、偏波されたレーザ ・ビームを二つの偏波保存光ファイバ・コンダクタに結合し、さらに位相シフタ を有し、この位相シフタはファイバ光学コンダクタの内の一つを使用してその内 部に伝搬するビームを変調し、さらに出力光学結合器を有し、これが変調された ビームと変調されていないビームの位相を再結合および干渉性に混合し、さらに 結合されたビームを二つのファイバ光学コンダクタの出方に結合し、さらに四半 波プレート構成を有し、これが二つの光ファイバ・コンダクタの出方をそれぞれ 偏光・変調された参照ビームおよび測定ビームに結合し、糖分測定ヘッド常備え 、このヘッドは血液循環組織を受け入れるための開口と平衡レシーバを有し、こ の平衡レシーバは組織を透過した後の測定光学ビームを受信し、電気的な測定信 号を形成し、この信号は血液中の糖分との相互作用のため位相シフトに一致し； さらにこの装置は電気信号処理ユニットを備え、この処理ユニットが平衡レシー バの出力と参照ビームとの間の位相差を糖分濃度の測定値に変換する。 好適には、位相差は、非散乱測定電気信号の位相から参照電気信号の位相を減じ ることによって測定される。血液の循環する身体部分は、水分が満たされ、その 内部に血管が高密度で分布する、例えば指、耳たぶ、爪先、鼻柱等の組織のいず れでも良い。措を使って測定する場合、レーザ・ビームは爪体を介して透過され ることが好適であり、この爪体には特に血管が集中している。 本発明の装置および方法のその他の特徴については、以下の説明において記述さ れる。 面の　車な説日 本発明の種々の対象および利点につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明 する。ここで、図中の参照符号はそれぞれ構成部分を示し、モして：図１は、本 発明の好適な実施例に従った装置のブロック線図、図２は、図１における偏波回 転角度測定用の偏波周波数シフタの概要を示す構成図、 図３は、移動平面内における回転ベクトルを示す説明図、図４は、図１の光変換 器を示す概略構成図、図４Ａおよび図４Ｂは、図４の較正セル・カートリッジを 異なる位置から示した部分的な構成図、 図５は、図４の平衡レシーバのブロック線図、図６は、図１の内蔵糖分測定ヘッ ドを示す概略構成図、図６Ａは、図１の遠隔設置糖分測定ユニットの一実施例を 示す概略構成図、図６Ｂは、図１の糖分測定ヘッドの別の実施例を示す概略構成 図、図７は、図１の電気信号処理ユニットのブロック線図、図８は、較正プロセ スを示す説明図、 図９は、本発明の第二の好適な実施例に従った偏波周波数シフタを示す概略構成 図、 図１０は、図９の偏波周波数シフタと結合された平衡レシーバのブロック線図、 図１１は、レーザ・ダイオードの直接周波数変調を利用した本発明の第三の好適 な実施例を示すブロック線図、 図１２は、図１１の偏波周波数シフタを示す概略構成図、図１３は、本発明の別 の好適な実施例に従った装置のブロック線図、図１４は、図１３の光学位相変調 器を示す概略構成図、図１５は、図１４の位相シフタの部分を示す透視図、図１ ６ａ、１６ｂ、および１６ｃは、図１４の光学位相変調器内の三つの位置におけ る偏波軸の位置をＸ−Ｖ座標平面によって示した説明図であり、それぞれ光学偏 波器出力、位相変調器の第一のアーム、位相変調器の第二のアームの位置におけ るものであり、 図１７は、図１３の電気信号処理ユニットのブロック線図である。 発明の詳細な説明 偏波回転角度を計測するための偏光周波数シフタを備えた非　大成の装置および 　法図１には、本発明に係る非侵入式の装置の好適な一実施例が示されている。 統括的に参照符号２０で示される装置は、光源２２、偏波周波数シフタ（“ＰＨ ８”）２４、光学変換ユニット３０、電気信号処理ユニット３４、そしてオーデ ィオ変換Ｗ３５とビジュアル・ディスプレイ３６のうちの一つあるいは両方を選 択的に備える。 ビジュアル・ディスプレイ機器３６は、一般的な液晶ディスプレイまたはベーパ ・プリンタを使用することができる。オーディオ伝送器３５としては、スピーカ （またはマイクロフォン変換器）を使用することができ、視覚障害者のために、 測定値を音声的に表現する。図中において、光信号は二重線で、電気信号は単線 で示されている。 光ｊｉｔ２２は、好適にはレーザ・ビームを生成するレーザ源であり、さらに好 適にはレーザ・ダイオードである。レーザ源２２は、電源ユニット（図示されて いない）と、平行化レンズ４０を備え、これが低拡散の平行光学ビームＢ（１な いし３ｍｍ）を生成する。波長レンジは、計測される成分の光学回転特性のピー クを含む既知の波長レンジに符合するよう設定される。血液等分を測定するため には、レーザ源２２は、７５０ないし１１０００ｎ、例えば８５０ｎｍ（近赤外 線レンジ）で、好適には低ノイズおよび低位相変動をもって動作する。このよう なレーザ・ダイオードは、例えば、スペクトラ・ダイオードＬａｂｓ　（カリフ ォルニア州サン・ノゼ）より市販されている。糖分の他の光学的作用のピーク（ および他の血液成分の同様なピーク）に対応する他の光源および波長レンジを使 用することができることは勿論である。 偏波周波数シフタ２４は、平行化された光学ビームＢを受信し、また圧電変換器 （“ＰＺＴ”）を備え、これは圧電コントローラ２８によって制御される。圧電 コントローラ２８は、既存の回路で構成され、これが例えばノコギリ波または三 角波影状の変調信号を選択された周波数

【で発信し、この周波数は好適には電気 信号処理ユニット３４（以下に述べられる）からのフィードバック制御信号ＦＳ に対応し、さらにＰＺＴ２６を起動して適切な振動を発生させる。ＰＺＴ２６は 、光学ビームＢの成分に位相変調を与えるのに使用され、ＰＦ５２４は直線偏光 された光学ビームＢ１を生成し、このビームは偏波平面内を回転する偏波の方向 を有し、これはその伝搬方向に対して垂直であり、その周波数はＰＺＴ２６のも のの１／２となる。光学ビームＢ１は、光学変換器３ｏに伝送される。 光学変換器３０は光学ビームＢ１を受信し、この光学ビームＢ１の位相に対応す る参照電気信号ＳＲと、この光学ビームＢ１が血液循環組織を通過した後の位相 に対応する偏向電気信号ＳＰを生成し、この偏波電気信号は糖分によって誘発さ れる位相シフトを含み（以下に述べられる）、さらに、測定される血液循環組織 （例えば指）の厚さに比例する振幅を有する電気信号ＳＬを生成する。光変換器 ３０は、さらに、測定される血液循環組織を受け入れる糖分測定ヘッド３２を備 える。ヘッド３２は、光学変換器３０に確実に固定することも（図１参照）、ま たは遠隔使用のため工学変換器３０から物理的に分離し、光ファイバによってこ れと接続する（図６Ａ参照）ことも可能である。 電気信号処理ユニット３４は、光変換器３０に接続され、電気信号ＳＲ，ＳＰ。 およびＳＬを受信し、フィードバック信号ＦＳを提供する。ユニット３４は、信 号ＳＲ，ＳＰを処理して、測定位相差信号Ｓθを生成する。測定信号位相差θヤ 信号ＳＬおよび較正データ（これが血液循環体の効果的な厚みに関する情報を提 供する）と共に取り込まれ、糖分濃度に関する情報に変換される。この情報は、 ビジュアル・ディスプレイ３６上に、例えば小数点以下のディジタル形式で表示 され、このディスプレイ３６は、電気信号処理ユニット３４に接続される。フィ ードバック信号ＦＳは、圧電変換器２４の固定周波数ｆをもった直線的動作を提 供し、ヒステリシスを防止するのに使用される。 多くの糖尿病患者は低い視力を持つので、信号処理ユニット３４は、また（ある いは代替的に）、オーディオ出力ＡＯ（図６Ｂ参照）を有するオーディオ・トラ ンスミッタ３５に接続することもできる。オーディオ・トランスミッタ３５は、 糖分情報を音声で繰り返すことができる（例えば、テレコミユニケイシラン分野 で一般的な合成音声によって）。 図２を参照すると、Ｐ　Ｆ、　Ｓ　２４の好適な構成は、偏波ビーム分離キュー ブ（以後“ＰＢＳＣ”と称する）４２を備え、これが光学ビーム入力サイド４２ ａと、光学ビーム出力サイド４２ｂとを備える。ＰＢＳＣ４２は、非偏波であり 得るビームＢを、二つの光学ビームＢＳＰおよびＢＰＰに、好適には５０１５０ の比率で分割する。光学ビームＢＳＰおよびＢＰＰは偏波されており、直交する （互いに垂直な）偏波方向を有する。光学ビームＢＳＰはいわゆるＳ偏波ビーム であり、結合面（すなわち図面の平面）に対して垂直な偏波方向を有する。光学 ビームＢＰＰはいわゆるＰ偏波ビームであり、結合面（すなわち図面の平面）の 方向の偏波方向を有する。 ＰＢＳＣ４２の二つの近接した側面上には、それぞれ１７４波プレート４４およ び４６が配置される。１／４波プレートは一般的な光学要素であり、波長の１７ ４に相当する遅延を誘発し、また高速軸および低速軸を有することを特徴とする 。各１７４波プレート４４および４６は、それらの高速軸が光学ビームＢＰＰお よびＢＳＰの偏波方向との関係で４５６の角度を形成するような方向性を有する 。 図２中では、プレート４４および４６はＰＢＳＣ４２から分難されて表記されて いるが、実際のＰＦ５２４の構造においては、それらはＰＢＳＣ４２の側面にそ れぞれ接合または接着されることができる。ＰＢＳＣ４２の外側に、ＰＢＳＣ４ ２の中央Ｃから距離Ｌ　４８およびＬ５０の間隔をあけて、ミラー４８および５ ０が配置される。Ｌ４８及びＬ５０の差は、レーザ・ダイオード２２の干渉距離 より短（維持される。必要な精度をミリ・ディグリ−の単位で達成するためには 、前述された距離の差を１ｍｍ未満に抑える必要がある。 ミラーのうちの一つ、例えばミラー５０が、ＰＺＴ２６に付着または接合される 。ＰＺＴ２６は、選択された周波数ｆで作動し、これは機械的な振動（これは典 型的に６００Ｈｚ以下である）の影響を受けないよう充分に高く、また位相シフ トをミリ・ディグリ−の単位（例えば３ミリ・ディグリ−）で測定するために、 充分に低くされる。適合する周波数レンジは６５０　Ｈｚないし１５ｋＨｚであ る。 好適な周波数レンジは７００Ｈｚないし５ｋＨｚである。 ＰＢＳＣ４２の光学ビーム出力サイド４２Ｂ上に、１／４波プレート５２が配置 され、このプレート５２は、１／４波プレート４４の高速軸と平行な高速軸を有 する。プレート５２は好適にはＰＢＳＣ４２に固定される。 動作中において、Ｓ偏波ビームＢＳＰはミラー４８を反射し、ＰＢＳＣ４２のセ ンタＣおよび出力サイド４２Ｂを介してバックへ通過する。Ｐ偏波光学ビームＢ ＰＰはミラー５０を反射して位相変調されＰＢＳＣ４２のセンタＣへ向かってバ ックし、そこでサイド４２Ｂを介して反射され、反射光学ビームＢＳＰと結合さ れる。結合または合成された反射光学ビームＢＳＰおよびＢＰＰは１／４波ブレ ート５２を介して通過し、偏波・変調光学ビームＢ１が提供される。 ＰＦ５２４の出力光学ビームＢ１は、以下に記述するように、角度φおよび振幅 Ｅｏによって定義されるベクトル百となり、これは図３中で、ビームｆ（ｔ）で 表記されている。図３は％ＸＹ座標システムと、この平面内をｆ／２の周波数で 回転する偏波ベクトル豆を示す。角度φは、ベクトルｆの回転の角度であり、こ れは周波数ｆ／２とともに変動する。角度φは、以下の数式によって決定される 。 百（ｔ）＝Ｅｏ百（１） ｅ　（ｔ）＝；ｉｉ’　ｃｏｓφ＋’；　ｓｉｎφｙ φ　＝φθ＋πｆｔ ここでφ　は、ＰＢＳＣ４２のセンタＣと各ミラー４８および５０との間の経路 の距離Ｌ４８およびＬ５０の差に起因する位相シフトの定数であり、ベクトル百 （１）は偏波シングル・ベクトルで、ｄ　および谷　は、座標軸の方向を示す単 Ｘ　Ｙ 位ベクトルで、Ｅｏは、レーザ・ビームＢの振幅である。以下に説明するように 、偏波・変調された光学ビームＢ１の位相、および糖分濃度によって誘導される 位相シフトは、参照偏波器５８（図４）の使用および平衡レシーバ６２（図５） 内の偏波器６８の計測によって復元することができる。 図４．５．および６を参照すると、光学変換器３０は、光学ビーム分離キューブ ５４を含み、これが光学ビーム入力サイド５４ａ、参照光学ビーム出力サイド５ ４「、測定光学ビーム出力サイド５４ｍを備える。これは好適には５０１５０の 比を有し、すなわち、これは一般的な光学要素であり、入力光学ビーム、すなわ ち光学ビームＢ１を、二つの互いに垂直な成分、すなわち光学ＢＲおよびＢＰに ５０：５０の比率で分割する。光学ビームＢＲは、中性減衰器５６．偏波器５８ 、光検出器６０を含む参照チャネル介して伝送される。減衰器５６．偏波器５８ ．および光検出器６ｏは、光学ビームＢＲの軸上に配列され、図４に示されるよ うに、それぞれ参照光学出力５４「から間隔を空けて設置される。参照位相の計 測を遂行するために光学ビーム１３Ｒを使用すればするほど、光学ビームの位相 部分の復元を最適化するため、その強さは減衰器５６によって減衰される。減衰 率は、４０ないし８０％のレベルとなり得る。偏波器５８は、参照信号位相の情 報を復元するために使用される。光検出器６ｏは、参照光学ビームＢＲに相当す る位相変調を有する電気信号ＳＲを生成する。 減衰器５６と偏波器５８の間に、較正の目的で、カートリッジ５９が設置される 。カートリッジ５９は、二つの参照セル５９ａおよび５９ｂと、透明なウィンド ウ６１を含む。セル５９ａは第一の糖分溶解濃度ｃ１を含み、セル５９ｂは第二 の糖分溶解濃度Ｃ２を含む。各セルは、例えば１ｃｍの等しい光学伝送路長（す なわち光学ビームＢＲが伝送する距離）を有する。ウィンドウ６１は、空である ことを除いて、セル５９ａおよび５９ｂと同様の構造を有する。 この実施形態において、セル５９ａ、透過ウィンドウ６１．およびセル５９ｂは 、セル５９ａおよび５９ｂの間に位置するウィンドウ６１と共に、スライディン グ構造的に、−直線に配列される。カートリッジ５９は、図４に示されるように 、。中央”位置から、矢印Ａ１またはＡ２のどちらかの方向へ、それぞれ図４Ａ および図４Ｂに示される位置ヘシフトされる。この動作は、手動、またはマイク ロコントローラ１１６の制御によって自動的に行われる。図４において、カート リッジ５９は、中央位置にあり、光学ビームＢＲは、ウィンドウ６１を介して伝 送する。図４八において、カートリッジ５９は、光学ビームＢＲがセル５９ａを 介して伝送するようにシフトされる。図４Ｂにおいて、カートリッジ５９は、光 学ビームＢＲがセル５９ｂを介して伝送するようシフトされる。ウィンドウ６１ 、セル５９ａおよびセル５９ｂとして他の構造を使用できることは勿論であり、 例えば、セルを軸の回りに設置し、カートリッジ５９をある位置から次の位置へ 回転することができる。 別の光学ビーム、試験光学ビームＢＰは、糖分測定へラド３２を介して平衡レシ ーバ６２へ伝送され、このレシーバ６２は、ビーム・スプリッタ・キューブ５４ の測定光学出力サイド５４ｍに上に連続的に配置される。試験光学ビームＢＰは 糖分測定ヘッド３２を介して伝送され、このヘッド３２は、被測定物（例えば患 者の指Ｆ等の血液循環部分（組織））を含むことができ、図４および図５にＢＰ ｌで示されるような、透過試験光学ビ５−ムを生成する。光学ビームＢＰＩは、 糖分濃度に関する位相シフト情報を伝達する偏波成分と、このような糖分に関す る情報を伝達しない非偏波散乱成分とを含む。これらの成分は、図５中にＢＰＩ として選択的に示されている。特に、光学ビームの血液循環体Ｆを介しての透過 により、光学ビームＢＰの偏波方向が変化する。これが、参照光学ビームＢＲに 関連する位相シフトｅＭを誘発する。さらに、指Ｆを介しての光学ビームＢＰの 通過に伴い、光学ビームＢＰの一部が非偏波化され、これは指の内部での光学ビ ームＢＰの散乱によって発生する。光学ビームＢＰＩの非偏波成分は時定数比例 の強さを有し、位相シフトに関する情報は含まない。したがって、透過光学ビー ムのこの成分は、信号のノイズレベルのみに寄与する。典型的に、光学ビームの ５％以下が、血液循環体を通過した後も、偏波状態を保持する。しかしながら、 光学ビームＢＰＩの偏波成分のみがＡＣ信号を生成するので、この残存する５％ は充分なデータであり、偏波信号を復元するのに使用され得る。 平衡レシーバ６２は、光学信号の非偏波部分を電子的に削除し、偏波成分のみを 残留させる機能を有する。このレシーバは、その出方とじて、透過試験光学ビー ムＢＰＩの相当する試験電気信号ＳＰを有する。 図５には、本発明の好適な実施例に従った平衡レシーバの構造が示されている。 レシーバ６２は、５０：５０の分割比をも７た、ビーム・スプリッタ・プレート ６４を含む。ビーム・スプリッタ・プレート６４は、透過試験光学ビームＢＰＩ を受信し、光学ビームＢＰＩを二つの同等な成分ＢＰＩ−ＡおよびＢＰＩ−Ｂに 分割する。これらの成分のうち一つは、偏波成分に変換される。これに関して、 光学ビーム成分ＢＰＩ−Ａの伝送路上に、偏波器６８および光検出器７ｏが配置 される。別の成分は、非偏波成分として使用される。この観点から、光学ビーム ＢＰＩ−８の経路上には、光検出器７２が配置される。光検出器７ｏおよび７２ は、同等で調和することが好適であり、また、それぞれその出方に偏波成分電気 信号Ｓ−Ａおよび非偏波成分電気信号Ｓ−Ｂを生成する。電気信号Ｓ−Ａは、ま た、偏波電気成分に関連し、電気信号Ｓ−８は、また、非偏波電気成分に関連す る。 平衡レシーバ６２は、また、差動増幅器７４と、ロー・バス・フィルタ７６と、 ディビジョン増幅器７８を含む。光検出器７ｏおよび７２の出力電気信号Ｓ−Ａ およびＳ−Ｂは、差動増幅器７４の入力に接続される。差動増幅器７４の出力は 、ディビジョン増幅器７８の入力に接続される。ロー・パス・フィルタ７６は、 光検出器７２およびディビジョン増幅器７８の間に設置され、信号Ｓ−ＨのＤＣ 信号成分を通過させる。ディビジョン増幅器７８への別の人力は、光検出器の濾 過された出力である。ディビジョン増幅器の信号ＳＰ比出力、その入力の比率で あり、試験電気信号ＳＰを提供する。 糖分測定ヘッド３２の構成の一実施例が図６に示されており、ここで指等の測定 対象物は、対象物受入れ部分に挿入される。ユニット３２は、ハウジング８゜を 含み、このハウジング８０は、中央空洞部８２．バネ式軸止め要素８４．サイド ・オープニング８５．および圧縮バネ８６を備えたバネ式圧力要素８８を有する 。ハウジング８０は、さらに、第二のサイド・オープニング９ｏを有し、これは ガラス板９２と近接して配置される。中央空洞部８２は、測定対象物としての指 Ｆを受入れる機能を提供する。オープニング９０は、光学ビームＢＰを指の爪体 ＮＢに向ける機能を提供する。輸止め要素８４は、光学ビームＢＰが爪体ＮＢを 交差するように、指Ｆの位置を調整する機能を提供する。圧力要素８８は、測定 中の指Ｆの固定と、指Ｆの測定部分の血液量の増加を目的とする。指Ｆの測定部 分の血液を増加させることにより、指Ｆを通して透過される光の散乱を減少させ 、測定におけるＳ／Ｎ比を向上することができる。 指Ｆの爪体ＮＢとは反対の鋼上において、ハウジング８ｏは、平行レシーバ６２ を収容している引っ込み部分９４を有する。平行レシーバ６２のビーム・スプリ ッタ・プレート６４は、指Ｆ上の爪体ＮＢとは別のサイドに位置し、すなわち、 指Ｆのディジタル・バルブＤＰのサイド上に位置する。ビーム・スプリッタ・プ レート６４は、ガラス板９６によって保護される。 引っ込み部分９４は、センサ９８を含み、これが指Ｆの測定部分の厚みを判定し 、前述した信号ＳＬを発信する。センサ９ｏは、キャパシティ・タイプ、または 抵抗タイプのセンサで、指Ｆが挿入されている状態と、挿入されていない状態と の間で、条件に応じて、キャパシティおよび抵抗値を変化させることができる。 図６八を参照すると、糖分測定ヘッド３２Ａの別の実施例を示す。この実施例は 、光変換器３０から遠隔して設置されており、偏波保存光ファイバ・リンク１０ ０を介して変換器３０に接続される。この場合、サイド・オープニング９ｏ内に フェルール１０２が挿入され、ＧＲＩＮロッド・マイクロレンズ（”ＧＲＩＮレ ンズ）１０４を支える。ＧＲＩＮレンズ１０４は、屈折指数をもったグラジェン ト・インデックス・レンズであり、この屈折指数は、レンズの厚さとのあらかじ め決められた関連性をもって変化する。これは、光ファイバ１ｏｏの出方におい て、出力光学ビームＢＰを平行化された形で形成することを目的としている。 これは、光学ビームＢＰが光ファイバ１００を介して伝達される際にその平行特 性を消失するために、使用される。偏波面保存光ファイバおよびＧＲＩＮレンズ は市販で入手可能である。ユニット３２Ａのその他の部品は、図６に示されるユ ニット３２のものと共通である。 図６Ｂを参照すると、血液循環体として患者の耳たぶを使用するための糖分測定 ヘッド３２Ｂの実施例が示されている。この実施例において、糖分測定ヘッド３ ２Ｂは、ヘッド器具１０６に付設され、これは例えばアーク形ヘッド・ホルダー 、またはバンド、またはヘッド・バンド等の一般的なヘッド・セットが使用され 、これが使用者の頭上のマイクロフォンを支えるためのイヤフオンを備える。 ヘッド器具１０６は、糖分濃度情報を再生するためのスピーカ／マイクロフォン ３５を支え、この情報は信号処理ユニットと結合された所要の回路（図示されて いない）によって提供される。好適には、スピーカ／マイクロフォン３５は、ヘ ッド器具１０６の一方の端部によって支えられる。ヘッド器具１０６は、また、 Ｕ字型のクリップ１０１を支え、さらに、これが糖分測定ヘッド３２Ｂを支え、 これは被測定者の耳たぶＥに接触することができる。クリップ１０１の一方のサ イドは、光ファイバ・リンク１００ｂをともなったＧＲＩＮロッド・レンズ１゜ ４ｂを支え、一方、クリップ１０１の別のサイドは、厚みセンサ（図示されてい ない）を備えた平衡レシーバ６２を支える。図６８のＧＲＩＮロッド・レンズ１ ０４ｂ、平衡レシーバ６２．センサは、構造上は図６へのものと同様である。 図７を参照すると、電子信号処理ユニット３４は、位相感知ホモダイン・レシー バ１】４を備え、これが参照電気信号ＳＲおよび試験電気信号ＳＰを受信し、そ の出力上に糖分濃度に比例する電気信号Ｓθを生成し、さらにマイクロコントロ ーラ１１６を備え、これが信号Ｓθを処理して糖分濃度信号ＳＧに変換し、さら にアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）　・コンバータ１１８を備え、これが、例え ば、信号ＳＧを受信してこれをディジタル情報Ｃｃに変換する。Ａ／Ｄコンバー タ１１８の出力は、得られた血液中の糖分濃度の情報を表示するため、ディスプ レイ３６に伝送される。位相検知ホモダイン・レシーバ１１４は、信号ＳＲおよ び８２間の位相差を判定するための機器であり、これは、一般的なロック・イン ・アンプ技術、または位相モードにおけるタイム・インターバル・カウンタ技術 によって構成することができ、これはスタッフォード・リサーチ・システムズ（ カリフォルニア州すニーベイル）より市販入手可能である。 電気信号処理ユニット３４は、さらに、メモリ・ユニット１１５を備え、これは 、マイクロコントローラ１１６に接続され、装置ｌ１２０の所要の較正データ、 患者の測定データ等を記憶することができる。 温度（周囲またはサンプル）変化、光学システムの誤配置、不完全な光学設計（ 与えられる波長に対して不正確な設計）等によって発生する静位相シフトθ０の 効果を排除するため、各測定処理が装置２０の較正をもって開始することが好ま しい。この目的のため、被測定物の実質的な測定に先立って、光学ビームＢＲの 透明ウィンドウ６１（図４）およびそれに続いてセル５９ａ、５９ｂを介しての 最初の透過によって、参照較正処理が実施される。理想的には、セル５９ａおよ び５９ｂを使用する較正処理は省略される。しかしながら、生産性および長期の 使用（例えば数か月および数年）のため、継続的な精度のために頻繁な較正が必 要とされる。 較正のため、セル５９ａおよび５９ｂは、連続的に図４Ａおよび図４Ｂに示され る位置にシフトしくどの順番でも良い）、これにおいてそれらは交互に光学ビー ムＢＲの光学伝送路を妨害する。較正処理は、測定ヘッドに組織が挿入されてい ないこと、信号ＳＲおよびＳＬの意味が反対であること、そしてサンプル拳セル 伝送路の長さは既知（すなわち１ｃｍ）であるので信号ＳＬは使用されないこと を除いて、対象物Ｆの糖分測定と同様である。光学ビームの伝送および得られた 情報の処理の詳細については、血液循環身体部分Ｆの糖分測定を参照しながら以 下に説明する。 両セル５９ａおよび５９ｂは、異なった既知の糖分濃度Ｃ１およびＣ２の糖分溶 液サンプルを含む。このことから、較正測定の結果は、参照位相差θＲ（伝送路 長１ｃｍ当たり）および糖分濃度ＣＧとの関係において二つのポイントを生成す る。この事が図８に示されている。図８において、較正結果は曲線りによって示 されている。この参照較正から、伝送路１ｃｍ当たりの静的位相シフトθ０をめ ることができる。セル５９ａおよび５９ｂが、二つの異なった糖分溶液ではなく 、選択的にある種の光学反応材料（どのを状態でも良い）を含むことができるこ とは勿論であり、これは糖分溶解を二つの異なった既知の濃度で行うのと同様な 偏波・変調されたレーザ・ビーム上での効果を有し、しかも糖分溶液よりも長い 使用寿命をもつ。 しかしながら、組織Ｆの測定において、試験電気信号ＳＰおよび参照電気信号Ｓ Ｒ間の位相シフトθ９は、ビームＢＰの効果的伝送路長ＬＥＦＦを含む多数の要 素に基づいている。効果的長さＬＥＦＦは、測定対象の血液で満たされた部分の みを介して通じるビームＢＰの光学伝送路の一部分のみであり、実際の指の長さ とは異なる。したがって、測定結果から糖分濃度情報をめるため、すべての外部 データを除去する必要がある。 位相シフトθ９は、一般的に次の数式（１）で算出される。 ０Ｍ””ＧＬＣＧＬＬＥＦＦ＋θＳＵＢ＋ｅＯここでｅＳＵＢは、光学能動的、 すなわち使用光の波長において光学的回転の対象となる他の血液成分によって誘 発される位相シフトであり、α６Ｌは、得られた波長について分光データから得 られた既知の光学パラメータである。 しかしながら、各対象物は時間において一定で、糖分濃度の変化に依存するｅＳ ＵＢを有する。このパラメータおよび効果的伝送路長ＬＥＦＦは、異なった糖分 濃度において行われる二つ（またはそれ以上）の測定によって得られ、これのた めに、糖分濃度は従来の侵入式の処理（例えば、フィンガー・ボーク測定、実験 室解析、または他の生化学解析方法により、好適にはフィンガー・ボーク測定に 基づき）によ７て得られる。この目的のため、糖分の測定は少なくとも２回行わ れ、例えば、まず空腹時に、もう一度は凝縮糖分溶液（または他の血糖値を上昇 させる物質）の摂取の１時間後に行う。これらの較正測定は、装置の最初の使用 の前に、スタート・アップ俸較正処理の一貫として、−人につき一回のみ実施さ れる必要がある。これらの較正測定の結果は、以下の数式（２，４）および（２ ，２）で算出される。 θ　＝ａ　ＣＬ　十θ　＋θ　（２，１）ＭＩ　ＧＬ　ＧＬＩ　ＥＦＦ　ＳＵＢ 　Ｏθ　＝ａ　ＣＬ　＋θ　＋θ　（２，２）Ｍ２　ＧＬ　ＣＬ２　ＥＦＦ　Ｓ ＵＢ　Ｏここで、ＣおよびＣＧ　Ｌ　２は計測された糖分濃度で、０Ｍ１および ０Ｍ２ＬＩ はそれぞれ二つの糖分サンプルが得られた時点とほぼ同時点における装置Ｉ２０ の測定位相シフトである。これらの数値は、ユニット１１５内へ誘導され、蓄積 される。−回きりのスタート・アップ較正処理の間に実施されるさらなる較正測 定はより精密な較正情報となる。 数式（２，１）および（２，２）から、効果的長さＬＥＦＦは以下のように算出 される。 数式（３）を数式（１）に代入し、包括的なθ９の算定は以下のようになる。 ここで、数式（４）に従った曲線は、参照較正曲線（４）と比較しなければなら ない。効果的な比較を確立するため、両曲線を伝送路長に対して標準化しなけれ ばならず、すなわち各曲線をその伝送路長で割らなければならない。 図８は、標準化された曲線りおよびＫを示す。曲線りにおいて、縦軸はθＲ／Ｌ （Ｌ＝１ｃｍ）を現し、曲線Ｋにおいて、縦軸は（ｅＭ−００）ＬＥＦＦを現す 。理論的には、両曲線は平行で直線で示される。しかしながら、実際には、理論 的な状態とは多少の相違がある。従って、メモリ・ユニット１１５は、実験的に 得られたデータから作成され得る適切なアルゴリズムを含み、これによって前述 された既知の相関解析によるデータを処理し、前述した相違を最小限にする。 このアルゴリズムの変数の一つは、実際の指の長さであり得る。上記の数式はア ルゴリズムの一部であり、全ての演算はマイクロコントローラ内において自動的 に実行されることは勿論である。ワン・タイムのスタート・アップ較正を含む較 正処理の完了をもって、装置２０の実質的な計測の準備が整う。 次に、本発明の血液糖分測定装置１２０の動作につき、装置内に形成されたヘッ ド３２（すなわち、図４および６の非遠隔方式について）による指Ｆの測定の場 合において説明する。 装置２０が、スイッチ・オンされると、レーザ・ダイオード２２が平行化レンズ ４０を介してＰＦ５２４へ向かうレーザ・ビームを発振する。ＰＦ５２４は、光 学ビームＢのミラー５０およびＰＺＴ２６を介しての偏波変調を生成し、このＰ ＺＴ２６は、圧電コントローラ２８によって駆動される。この結果生じた偏波・ 変調光学ビームＢ１は、光変換器３０に伝送される。光変換器３０は、光学ビー ムＢ１を、偏波・変調参照光学ビームＢＲと、偏波・変調試験光学ビームＢＰと に分割する。参照光学ビームＢＲは、光学減衰器５６．ウィンドウ６１．偏波器 ５８を介して伝送され、光検出器６０によって参照電気信号ＳＲに変換される。 試験光学ビームＢＰは、糖分測定ヘッド３２に伝送される。 血液糖分レベルを測定するため、患者は指Ｆをオープニング８２内へバネ式止め 装置８４に当たるまで挿入し、爪体ＮＢがサイド・オープニング９０の位置に合 うように、指Ｆの位置を調整する。これと同時に、バネ式加圧要素８８が指Ｆの 測定部分の後方に圧力を加え、この際、指の測定される肉質内の血液量が増大し 、測定感度が向上する。 この様にして、試験光学ビームＢＰは、指Ｆの血液を介して透過され、透過光学 ビームＢＰＩとなる。糖分が試験光学ビームＢＰの波長に対して、光学能動材料 であるので、試験光学ビームＢＰの指Ｆを介する透過により、結果の光学ビーム ＢＰＩの偏波方向が変更される。これが、光学ビームＢＰＩの参照光学ビームＢ Ｐとの関連における位相シフトθ９を誘発する。波長λ＝８５０ｎｍで血液糖分 濃度が７０ｍｇ／１００ｍ１に対し、位相シフトは４．７ミリデイグリー程とな る。 伝達された光学ビームＢＰＩは、保護プレート９６を介して、平衡レシーパ６２ のビーム分割プレート６４へ伝送される。平衡レシーバ６２内において、光学ビ ームＢＰＩは二つの光学ビームＢＰＩ−ＡおよびＢＰＩ−Ｂに分割される。成分 ＤＰＩ−Ａは、偏波器６８を介して光検出器７ｏへ向けられる。光検出器７゜は 、光学ビームＢＰＩ−Ａの偏波成分に相当する電気信号Ｓ−＾を生成し、この信 号が差動アンプ７４に入力される。これと同時に、成分ＢＰＩ−Ｂは直接光検出 器７２へ伝送される。光検出器７２は光学ビームＢＰＩ−Ｈの非偏波成分に相当 する電気信号１−８を生成し、これも差動アンプ７４へ入力される。 差動アンプ７４は、光学ビームＢＰＩ−ＡおよびＢＰＩ−Ｂの非偏波成分および 偏波成分に相当する電気信号Ｓ−ＡおよびＳ−Ｂの差である出方を提供する。 したがって、差動アンプ７４の出力信号は偏波成分ＢＰＩ−Ａのみに　ついての 情報を伝達する。しかしながら、相違信号は、なお光の散乱にともなうノイズを 含んでいる。このノイズ成分をさらに削減するため、差動アンプ７４からの出力 信号の振幅は、ディビジタン・アンプ７８内で、同様の散乱ノイズを含んだ光検 出器７２からの信号の振幅によって割算される。特に、光検出器７２の出力は、 １０Ｈｚないし１００Ｈｚの周波数を除去するために、ロー・パス・フィルタ７ ６を透過され、透過信号は分母としてディビジョン・アンプ７８へ提供される。 したがって、結果として得られる試験電気信号ＳＰは、偏波成分ＢＰＩ−Ａに関 する情報を伝達するが、この信号ＳＰの振幅はノイズの影響を受けない。 参照電気信号ＳＲおよび試験電気信号ＳＰは、その後位相感知ホモダイン・レシ ーバ１１４に伝送される。ホモダイン・レシーバの出力の一つは、フィードバッ ク信号ＦＳとして圧電コントローラ２８に伝送される。レシーバ１１４は、位相 差信号Ｓθを抽出し、これがマイクロコントローラ１１６の大刀に伝送される。 これと同時に、マイクロコントローラ１１６は、センサ９８からの長さ測定信号 ＳＬおよびメモリ・ユニット１１５からの較正データを受信する。 アルゴリズム、位相差信号ＳＯ２長さ信号ＳＬ、および較正データに基づいて、 マイクロコントローラ１１６は、糖分濃度に比例する信号ＳＧを生成する。信号 ＳＧは＾／Ｄコンバータ１１８によってディジタル糖分濃度情報ＣＧに変換され 、この情報は、ディスプレイ３６上に示されるか、および／またはディスプレイ ３５上に表示される。この装置は、最良のＳ／Ｎ情報を抽出するために、測定に おいて平均化技術を使用し、糖分濃度の測定を実行するのに１分間までの時間を 要する。パルス性の血液流９人為動作、およびその他の動作のため、平均化は、 血液量の変化を平均して実施される。 図６八に示される遠隔配置糖分測定ヘッドの実施例にしたがって構成された装置 ２０は、光学ビームＢＰが光ファイバ・リンク１００およびＧＲＩＮレンズ１０ ４を介して指Ｆまたはその他の血液循環部分に伝送されることを除いて、図６の 実施例と同様な方法で動作する。 図６Ｂに示される糖分測定ヘッド３２Ｂの実施例にしたがって構成された装置２ ０において、ヘッド器具１０６は、従来のへッドフォンの場合と同様に、患者の 頭部に装着され、変換器１０８が使用者の一方の耳の近（に配置され、この際、 患者のもう一方の耳たぶＥはクリップ１０１によって締め付けられる。この方法 において、耳たぶＥは、光学ビームＢＰの光伝送路上の光ファイバ・リンク１０ ０ｂと平衡レシーバ６２ｂとの間に位置する。その他の全ての部品は、前記の実 施例における同等な部品と同様な原理で作動する。 実際的な構造において、装置２０は約４０ｃｍＸ１５ｃｍＸ２０ｃｍ、またはそ れ以下の小型サイズとなる。このことは、この装置の家庭用またはポータプルモ ニタリング機器としての使用を可能にする。カスタム化ＡＳＩＣディバイスおよ び／またはカスタム化集積回路の使用は、装置のサイズをさらに縮小することを 可能にする。ポータプル使用において電子システムを動作させるために、充電用 電池（または交換電池）を使用することもできる。 環状二色性を測定するための偏波周波数シックを備えた非　入装置および方法 前述した図１ないし図８の実施例は、墨！煎な組織を介して伝達される光の偏波 回転角度の測定に基づいた装置および方法に関する。この前述の装置および方法 は、部分的に、角度の回転の波長への依存が最大値を有することと、装置の好適 な実施例において動的な波長がこの特有の最大値に相関するという前提に基づい ている。 しかしながら、糖分等の光学能動的な媒体は、二つの異なった入射偏波光に対し て相互作用を起こし得ることが知られている。言い換えると、前記の媒体は偏波 入射光の直線成分の角偏波を変えるか、あるいは（もし入射光が右または左の環 状偏波成分を有する場合）その左および右環状偏波成分を異なって吸収する可能 性がある。後者は、“環状二色性”として知られている。 本発明の別の一面は、環状二色性を計測することによって糖分濃度を判定する装 置に関する。全般的には、装置は前述し７た図１ないし図８のもの同様である。 一実施例の主な相違点は、偏波周波数シフタの構造にある。したがって、以下に 続く説明は環状二色性に基づき、これらの異なった成分および要素についてのみ 詳細に説明する。さらに、図９および１０中の第二の実施例の部分におおいて、 第一の実施例と共通の部品は等しい参照番号に１００を加算して示される。 図９を参照すると、環状二色性を計測するための偏波周波数シフタ１４２が示さ れている。図９の偏波周波数シフタは、シフタ１４２が１７４波プレート５２を 備えていないことを除いて、図２の周波数シフタ４２と同一である。 同様に、図１０は図４と同様な光検出器１６２のブロック線図を示し、これは図 ９のシフタの実施例に適したものである。図５のものと同一の部品には、同一の 参照番号に１００を加算して示されている。レシーバ１６２はフォトダイオード １７０を備え、これが試験光学ビームＢＰＩを受信し、これをＤＣ−ＡＣ混成電 気信号に変換する。フォトダイオードの出力の一つはロー・パス・フィルタ１７ ４およびハイ・パス・フィルタ１７１を介して、ディビジョン・アンプ１７８に 接続され、これらのフィルタは互いに並列に接続される。ディビジョン・アンプ １７８の出力はＡＣ信号Ｓ　となり、以下の数式で示される。 ＵＴ Ｓ　ｏ　ｕ　Ｔ　””　（Ａ　ＲＣｏ　Ａ　Ｌ　ＣＤ　）　Ｓ　１　ｎ　（２Ｋ ｆｔ＋φ０）こ０で’　（ＡＲＣＤ　’ＬＣＤ）＝ＣＧＬ　（ａＲＣＤ　”ＬＣ Ｄ）／′！０ここで、α　およびα、。０は左右の環状偏波光に対する吸収係数 であり、ＣＤ α０は非偏波光に対する吸収係数である。 次に、環状二色性の原理に基づく糖分測定のための動作について、先の実施例に 図面より図２および５を除外しこれに代えて図９および１０を参照しながら、以 下説明する。 装置１Ｉ２０がスイッチ・オンされると、レーザ・ダイオード２２がレーザ・ビ ームＢを発振し、このビームは平行化レンズ４０を介してＰＦ５１２４に向けら れる（図９）。ＰＦ５１２４は、ミラー１５０およびＰＺＴ１２６を介して、光 学ビームＢの偏波・変調を行い、このＰＺＴ１２６は圧電コントローラ２８によ って駆動される。結果として生じる偏波・変調された光学ビームＢ１は、５０％ ：５０％混成の左右環状偏波ビームを形成し、これは以下のように算出され得る 。 Ｅ　＝１”　（１＠　ｅ　１２　ｔ　ｔ＋）ＢＩ　ＲＣＰ ＋　７　（１＋　Ｌ　ｅ　ｔ　２　ｔ　ｔ　＋　）ＣＰ ここで、ＥＲＣＰはビームＢｌの右環状偏波成分の振幅’　ＥＬＣＰはビームＢ １の左環状偏波成分の振幅、Ｅ　はビームＢ１の振幅、φ０および

【は第一の実 施例のものと同様に定義される。 光変換器３０は、光学ビームＢ１を偏波・変調参照光学ビームＢＲと、偏波・変 調試験光学ビームＢＰとに分割する。参照光学ビームＢＲは、光学減衰器５６゜ ウィンドウ６１．偏波器５８を介して伝送され、光検知器６０によって参照電気 信号ＳＲに変換される。試験光学ビームＢＰは、糖分測定ヘッド３２へ伝送され る。 血液糖分レベルを測定するため、患者は指Ｆをオープニング８２内へバネ式止め 装置８４に当たるまで挿入し、型床ＮＢがサイド・オープニング９０の位置に合 うように、指Ｆの位置を調整する。これと同時に、バネ式加圧要素８８が指Ｆの 測定部分の後方に圧力を加え、この際、指の測定される肉質内の血液量が増大し 、測定感度が向上する。 この様にして、試験光学ビームＢＰは、指Ｆの血液を介して透過され、透過光学 ビームＢＰ１となる。糖分が試験光学ビームＢＰに波長に対して、光学能動材料 であるので、試験光学ビームＢＰの指Ｆを介する透過により、結果の光学ビーム ＢＰＩの偏波方向が変化する。結果として、入射光の左右の環状偏波成分間に吸 収格差が発生する。波長λ＝８５０ｎｍで血液糖分濃度が７０ｍｇ／１００ｍ１ に対し、吸収格差は（２ないし５）ＸＩＯ’程となる。 伝達された光学ビームＢＰＩは、保護プレート９６を介して、フォトダイオード １７０へ伝送される。フォトダイオード１６０の出力信号は、並列のフィルタ１ ７１および１７４を介してディビジョン・アンプ１７８に伝送され、このアンブ １７８はその出力上にＡＣ信号Ｓ　を生成する。出力信号Ｓ　は試験ＯＵＴ　Ｏ ＵＴ 電気電気信号Ｓ形成し、糖分による光の吸収によって生ずる環状二色性のみにつ いての情報を伝達する。 参照電気信号ＳＲおよび試験電気信号ＳＰは、その後位相感知ホモダイン・レシ ーバ１１４に伝送される。ホモダイン・レシーバの出力の一つは、フィードバッ ク信号ＦＳとして圧電コントローラ２８に供給される。レシーバ１１４は、試験 電気信号ＳＰの振幅を抽出し、これがマイクロコントローラ１１６の入力に伝送 される。これと同時に、マイクロコントローラ１１６は、センサ９８からの長さ 測定信号ＳＬおよびメモリ・ユニット１１５からの較正データを受信する。 各信号は、最終的に、第一の実施例の装置と同様な方法で処理される。 レーザ・ダイオードの周波数変調を 用いた装置および方法の実施例 前述した参照図面】ないしｌＯに示される第一または第二の実施例は、

【／−ザ ・ビームをＰＦ５２４および１２４を介して伝送することによりこれを位相変調 することに係り、これはそれぞれ圧電光変換器２６および１２６の使用に基づい ていた。装置に使用されるレーザ・ソースのコスト的要求と特性（出力、波長。 スペクトル幅）により、ＰＦ５２４の圧電可動子の使用の代わりに、レーザ・ダ イオード２２の直接周波数変調を利用することによってより多くの利点を得るこ ともできる。 図１１は、レーザ・ダイオードの直接的周波数変調を利用した第二の実施例の装 置のブロック線図である。図１２は、図１１の第三の実施例と結合して使用され る偏波周波数シフタの構成を示す概略図である。図１および図２のものと同一の 部品は、同一の参照符号に２００を加算した符号で示される。さらに、同一の部 品の表記は一部省略されている。 図１１に示される装置は、以下の例外を除いて、基本的には図１の装置と同様で ある。圧電変換器（ＰＺＴ）２６．圧電コントローラ２８．電子信号処理ユニッ ト３４から圧電コントローラ２８へのフィードバックＦＳは削除され、幾つかの 新しい要素が付加される。新しい要素は、電流コントローラ２２７．二角波ジェ ネレータ２２９．および電子信号処理ユニット２３４から電流コントローラ２２ ７へのフィードバックＦＳＩである（図１１）。電流コントローラ２２７はレー ザ・ダイオード２２２および三角波ジェネレータ２２９へ接続される。事実的に は、電流コントローラ２２７図１の装置の一要素でもあるが、図示されていなか った。 偏波周波数シフタ（ＰＦＳ）２２４は、ＰＺＴ２６が除去されることを除いて、 ＰＦ５２４と同一である。 図１１および１２の第三の実施例の装置は、ＰＦ５２２４に供給されるレーザ嗜 ビームＢの位相変調が、このビームのレーザ・ダイオード２２２内での直接的周 波数変調によって達成されることを除いて、第一の実施例におけるものと同様な 動作をする。この場合において、ＰＦ５２２４内の位相変調は、次の式で示すこ とができる。 ここで、φ０は静的位相シフト、「はＰＦ３周波数、βはレーず・ダイオードの 周波数−電流変換係数、Δ夏、はＰＦ５２２４内の光学伝送路変化分、Ｉ　は三 角波ジェネレータ２２９によって生成される電流変調の振幅、ｆｏは三角波の周 波数、そしてν０はレーザ・ダイオード２２２の光学的周波数である。 ＰＦ５２２４に関する限り、この装置は、ビームの変調が、ミラーの振動によっ てではなく、レーザ・ダイオード２２２の直接的周波数変化によって行われるの で、両ミラー２４８および２５０が振動の対象とならないことを除いｒＰＦｓ２ ４の方式と同様に動作する。 集積光学機器の偏波周波数シフタを使用する非侵入式の装置および方法の実施例 図１３には、光ファイバに基づいた本発明の実施方法の概略ブロック線図が示さ れている。統括的に参照符号３２０で示された！ＩＩは、レーザ・ビームＢを提 供するレーザ・ソース３２２と、このレーザ・ソース３２２からのレーザ・ビー ムＢを受信する光学位相変調器（ＯＰＭ）３３２と、平衡レシーバ３２８形式の センサを含んだ糖分測定ヘッド３２６と、ＯＰＭ３３２および平衡レシーバ３２ ８に接続された電子信号処理ユニット３３０とを備える。糖分測定ヘッド３２６ は、シングル・モード偏波面保存光ファイバ・リンク３３４を介してＯＰ　Ｍ　 ３３２に接続される。 レーザ・ソース３２２としては、７５０ないし１１０００ｎの波長（近赤外線帯 ）、例えば８５０ｎｍで、低干渉長で動作するレーザ・ダイオードが好適であり 、さらに低ノイズ強および低位相変動であることが好適である。この種のレーザ ・ソースは、例えばスペクトラ・ダイオードＬａｂｓ（カリフォルニア州、サン ノゼ市）によって製造されている。レーザ・ソース３２２は、適宜な電源ユニッ ト（図示されていない）を備える。糖分における他の光学的能動性のピーク（お よび他の血液成分に対する同様なピーク）に適応する他の光源および他の波長帯 を使用することもできることは勿論である。 図１４には、ＯＰＭ３３２の概略図が示されている。図３．　１４．　１５．　 １６ｇ−１６ｅおよび１７を参照すると、ＯＰＭ３３２は、レーザ寺ビーム・ソ ース３２２から放射されるレーザ・ビームＢの伝搬方向に向かって連続的に配列 された以下の要素からなり、それらの要素は、レーザ光のレーザ・ソース３２２ への後方反射を防止する光絶縁器３３６と、入力偏波器３３８と、入力光結合器 ３４４および出力光結合器３４６を用いて互いに連結された二つの光ファイバ・ アーム３４０と３４２と、光ファイバ・アーム３４０に装着された光学位相シフ タ３４８と、】／４波プレート３５０と、糖分参照カートリッジ３５２と、出力 偏波器３５４およびフォトダイオード３５６である。 光偏波器３３８は、図１６ａに示されるように、偏波方向がＸ軸に対して４５０ の角度を成すようにレーザ・ビームＢを偏波し、ここで、輪Ｘは参照Ｘ−Ｖ座標 系の輪の一つである。図１６ａは、偏波器３３８の出力におけるｘ−ｙ参照座標 平面に関する偏波軸の位置を示すグラフである。 光ファイバ・アーム３４０および３４２は、レーザ・ソース３２２からの光を１ ／４波プレート３５０の出力へ伝送するために使用される。光ファイバ３４０お よび３４２は、直交する二つの偏波モードのうちの一つにおいて、それぞれ光の 伝搬を補助する。特に、光ファイバ３４０は、図１６ｂに示されているように、 偏波のｙ軸方向の光モードの伝搬を補助することができるように方向付けられ、 光ファイバ・アーム３４２は、図１６ｃに示されているように、偏波のＸ軸方向 の光モードの伝搬を補助することができるように方向付けられる。 光ファイバ・アーム３４０は、その先学偏波器３３８に接する一端に、ＧＲＩＮ ロッド・マイクロレンズからなる光学レンズ３５８を有する。ＧＲＩＮロブド・ マイクロレンズ３５８からレーザ・ビームはアーム３４０に結合され、入力光学 結合器３４４に伝送される。 入力光結合器３４４は、光ファイバ・アーム３４０および３４２を溶融させるこ とによって形成される。市販の光結合器は、例えばシアスター・オプティックス Ｉｎｃ、（ワシントン州シアトル市）より入手可能である。これは、その動作に おいて５０　：　５０のビーム・スプリッターに類似しており、レーザ・ビーム Ｂを二つの成分Ｂ１およびＢ２に分割する。ビーム成分Ｂ１は、光ファイバ・ア ーム３４０に沿って伝搬し、ビーム成分Ｂ２は光ファイバ・アーム３４２に沿っ て伝搬する。しかしながら、各アームが異なったーモードの伝搬を補助するので 、成分Ｂ１およびＢ２は同一とはならない。 図１５を参照すると、位相シフタ３４８は、薄壁状の圧電リング３６０から成り 、その回りには、光ファイバｅアーム３４０が巻き付けられ、コイル３６２を形 成する。市販のこのタイプの位相シフタは、例えば、バーレイ・インストルーメ ントＩｎｃ、にューヨーク州バーレイパーク、フィッシャー）より入手可能であ る。圧電リング３６０は、電子信号処理ユニット３３０（図示されていない）に 電気的に接続される。ユニット３３０は、圧電リング３６０に信号ＦＳを伝送し 、これは圧電リング３６０の交代的な収縮を引き起こすＡＣ電圧が好適であり、 したがって、位相変調光学ビームＢ１が発生される。 好適には、位相シフタ３４８は、圧電コントローラ４２１（図１７に示される） によりて制御される。圧電コントローラ４２１は一般的な回路であり、変調信号 ＦＳ、例えばノコギリ波または三角波を、選択された周波数１で発振し、好適に は電子信号処理ユニット３３０からのフィードバック制御信号ＦＢに応答的であ り（以下に説明する）、リング３６０を起動して適切な発振を行わせる。 出力光結合器３４６は、さらに、光ファイバ・アーム３４０および３４２を溶融 することによって形成され、アーム３４０および３４２の二つの光伝搬モードの 干渉混成を提供する。結果として、光ファイバ・アーム３４０および３４２の各 出力部分３４０ａおよび３４２ａは、それぞれ垂直方向偏波をともなった光学ビ ームＢ１およびＢ２の補足的な干渉混成を有する。各出力部分３４０ａおよび３ ４２８は、それぞれＧＲＩＮロフトマイクロレンズ、レンズ３４３および３４５ で終結する。 ＧＲＩＮロッド・マイクロレンズ３４３は１７４波プレート３５０のウィンドウ ３５０８と共に配列され、ＧＲＩＮロッド・マイクロレンズ３４５は１７４波プ レート３５０のウィンドウ３５０ｂと共に配列される。１７４波プレート５゜は 、一般的な機器であり、入射ビームの波長の１７４に等しい位相遅延を誘発し、 高速軸および低速軸を有することを特徴とする。１７４波プレート３５０は、入 力偏波器の軸方向に平行な偏波軸の方向を有する。結果として、ＧＲＩＮロッド ・マイクロレンズ３４３から放射されるビームは、ウィンドウ３５０ａを通過し た後、偏波・変調された光学ビームとなり、これが参照光学ビームＢＲとして使 用される。同様に、ＧＲＩＮロッド・マイクロレンズ３４５から放射されるビー ムは、ウィンドウ３５０ｂを通過した後、偏波・変調された光学ビームとなり、 これが測定光学ビームＢＭとして使用される。参照光学ビームＢＲは、偏波器３ ５４を通過し、光検出器３５６によって検知され、これが光学ビームＢＲの位相 に相当する電気参照信号ＳＲを生成する。測定ビームＢＭが、前述した試験ビー ムと同様な方法で使用されることは勿論である。 測定される血液循環組織を受け入れる糖分測定ヘッド３２６は、光変換器３３０ （図示されてない）に固定するか、または遠隔使用のために光変換器３３０から 物理的に分離し、光ファイバ・リンク３３４（図１３、図６Ａおよび６Ｂにおい て要素１００および１００Ｂとして示されている）によってＯＩ）　Ｍ　３２に 結合することができる。これが測定光学ビームＢＭを受信し、以下に説明するよ うに、測定光学ビームＢＭの組織通過後の位相に相当する出方電気測定信号ＳＭ を提供する。したがって、信号ＳＭは、前述した信号ＳＰと本質的に等しくなる 。 電子信号処理ユニット３３０は、ＯＰＭ３３２に接続され、電気信号ＳＲ，ＳＭ 、および光学ビームＢＭが通過する組織の厚さに相当する信号ＳＬを受信し、圧 電ｆＩ４１１信号ＦＳを提供する。ユニット３３０は信号ＳＲおよびＳＭを処理 し、前述されたものと同様な方法で、測定位相差信号ｓｅを生成する。信号ＦＳ は、圧電セラミック・リング６ｏの固定周波数をもつた動作を提供し、ヒステリ シスを防止することに使用される。 各出力光学ビームＢＲおよびＢＭは、偏波・変調された光学ビームであり、電界 Ｅの強さによって特徴付けられる。図３に示されまた記述されたように、前記の 各フィールドＥは、座標系（輪Ｘおよびｙ）、およびこの平面Ｘ７を周波数ｆ／ ２をもって回転する偏波ベクトルニによって現すことができる。 図１４を参照すると、カートリッジ３５２が、較正の目的のため、図４．４ｍ。 ４ｂを参照して説明されたものと同様の方法により、１７４波プレート３５０お よび出力偏波器３５４の間に設置されることが好適である。 図１４．５．６．６Ａおよび６Ｂを参照すると、測定光学信号ＢＭが、糖分測定 ヘッド３２６を介して平衡レシーバ３２８に伝送される。糖分測定ヘッド３２８ は、図１ないし８を参照して説明した相違糖分ヘッドおよび平衡レシーバの実施 例と、実質的に同様な方法で作動し、ここで、図１ないし８中のビームＢＰ。 ＢＰｌ、ＢＰＩ−Ａ、およびＢＰＩ−Ｂは、図１４のビームＢＭ、ＢＭＩ、ＢＭ １−Ａ、およびＢＭＩ−Ｈに相当する。図１４の実施例において、平衡レシーバ ３２８は、光信号ＢＭＩの非偏波成分を電子的に除去し、偏波成分のみを残すよ う機能する。このレシーバは、その出方とじて、透過測定光学ビームＢＭＩの偏 波成分に相当する電気測定信号ＳＭを有する。 図１７を参照すると、電子信号処理ユニット３３０は、Ｉ！！７を参照して既に 説明したユニット３０に類似であり（同一の要素は等しい参照符号で示され、そ れ以外のものは別の表示で示される）、位相検知ホモダイン・レシーバ１１４を 備え、これが参照電気信号ＳＲおよび測定電気信号ＳＭを測定し、その出方に血 液糖分濃度に比例する電気信号Ｓθを生成し、さらにマイクロコントローラ１１ ６を備え、これが信号Ｓθを処理してこれを糖分濃度信号ｓＧに変換し、さらに アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１１８を備え、これが、例えば信号 ＳＧを受信し、これをディジタル情報ＣＧに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１１８ の出力は、血液中の糖分濃度についての得られた情報を表示するために、ディス プレイ１１９に伝送される。 電子信号処理ユニット３３０は、さらに、圧電コントローラ４２１を備え、これ はフィードバック信号ＦＢを介して位相感知ホモダイン・レシーバ１１４に接続 される。圧電コントローラ４２１は、続いて位相シフタ４４８（図２）に接続さ れる。圧電コントローラ４２１は、位相シフタ４４８に供給されるＡＣ電圧信号 ＦＳの波形を制御する装置である。 温度（周囲またはサンプル）変化、光学システムの誤配置、不完全な光学設計（ 与えられる波長に対して不正確な設計）等によって発生する静位相シフトθ。 の作用を排除するため、前述された方法のいずれかにより、各測定処理が装置３ ２０の較正をもって開始することが好ましい（信号ＳＭをＳＰに、ＢＭをＢＰに 代用、その他）。 次に、図１３および１４に示される本発明の血液糖分測定装置の動作につき、装 置内に形成された糖分測定ヘッド３２６の場合（すなわち非遠隔方式）において 説明する。 装置１３２０がスイッチ・オンされると、レーザ・ダイオード３２２が、光ファ イバ・アーム３４０に向かうレーザ・ビームＢを発振する。ビームＢは、入力光 結合器３４４を通過する際、相互に垂直な二つのビーム成分Ｂ１およびＢ２に分 割される。そのうち一つ、すなわちアーム３４０を介して伝搬するビーム成分Ｂ １は、位相シフタ３４８の動作によって位相変調される。アーム３４２を介して 伝搬する別のビーム成分Ｂ２は、変化しないで残る。出力結合器３４６において 、両方のビーム成分Ｂ１およびＢ２は、干渉混成化される。結果として、出力光 結合器３４６を通過した後、光ファイバ・アーム３４０および３４２の各出力部 分３４０ａおよび３４２ａは、それぞれ垂直方向偏波をともなった光学ビームＢ １およびＢ２の補足的な干渉混成を有する。その後、これらのビームは、１／４ 波プレート３５０のウィンドウ３５０ａおよび３５０ｂを通過し、それぞれ光学 ビームＢＲおよびＢＭを形成するため、直線偏向波に変形される。図３に示され るように、これらの波の偏波方向は、位相シフタ３４８の周波数に従った周波数 で回転する。 測定光学ビームＢＭは、糖分測定ヘッド３２６に直接伝送される。参照光学ビー ムＢＲは、セル・カートリッジ３５２および偏波器３５４を介して参照光検出器 ３５６に伝送される。参照光検出器３５６は、参照電気信号ＳＲを提供する。 図６Ａを参照すると、血液糖分レベルを測定するため、患者は指Ｆをオープニン グ８２内へバネ式止め装Ｍ８４に当たるまで挿入し、型床ＮＢがサイド・オープ ニング９０の位置に合うように、指Ｆの位置を調整する。これと同時に、バネ式 加圧要素８８が指Ｆの測定部分の後方に圧力を加え、この際、指の測定される肉 質内の血液量が増大し、測定感度が向上する。 測定ビームＢＭは、レンズ１０４から放出され、指Ｆの血液を通過し、透過測定 ビームＢＭＩとなる（図６ＡのＢＰＩ）。糖分は測定光学ビームＢＭの波長に対 して光学能動的であるので、測定ビームＢＭ（図６中のＢＰ）が指Ｆを通過する ことにより、ビームの偏波方向が変化する。これが、光学ビームＢＭ１（ＢＰｌ ）の参照光学ビームＢＲとの関連における位相シフトθヤを誘導する。図５を参 照して説明した方法において、この位相シフトが判定され、信号ＳＭがめられる 。 その後、参照電気信号ＳＲおよび測定電気信号ＳＭが、位相検知ホモダイン・レ シーバ１１４に伝送される。図１７を参照すると、ホモダイン・レシーバの一つ の出力が、フィードバック信号ＦＢとして圧電コントローラ４２１に提供される 。レシーバ１１４は、位相差信号Ｓθを抽出し、これがマイクロコントローラ１ １６の入力に伝送される。これと同時に、マイクロコントローラ１１６は、セン サ９８からの長さ測定信号ＳＬおよびメモリ・ユニット１１５からの較正データ を受信する。 アルゴリズム、位相差信号Ｓθ、長さ信号ＳＬ、および較正データに基づいて、 マイクロコントローラ１１６は、糖分濃度に比例する信号ｓ６を生成する。信号 ＳＧはＡ／Ｄコンバータ１１８によってディジタル糖分濃度情報ＣＧに変換され 、この情報は、ディスプレイ１１９上に見られるかおよび／または表示される。 この装置は、最良のＳ／Ｎ情報を抽出するために、測定において平均化技術を使 用し、糖分濃度の測定を実行するのに数秒の時間を要する。パルス性の血液流１ 人為動作、およびその他の動作のため、平均化は、血液量の変化を平均して実施 される。 前述されたように、環状二色性に基づいて偏波の変化を測定するための実施例に おいて使用される光学集積実施装置の場合、光学位相変調器３３２は、１／４波 プレート３５０を除去することによって変更される。このように変更された装置 ３２０は、前述した感情二色性に基づくシステムと同様な方法に基づいて、例え ば血液糖分による位相シフトを判定する。 実際的な構造において、装置３２０は約４０　ｃｍｘ　１５　ｃｍＸ　２０　ｃ ｍ、またはそれ以下の小型サイズとなる。このことは、この装置の家庭用または ポータプルモニタリング機器としての使用を可能にする。カスタム化ＡＳＩＣデ ィバイスおよび／またはカスタム化集積回路の使用は、装置のサイズをさらに縮 小することを可能にする。ポータプル使用において電子システムを動作させるた めに、充電用電池（または交換電池）を使用することもできる。 このように、本発明は、非侵入式で精密な血液糖分の位相感知測定装置および方 法を提供するものであることが説明されてきた。これらの方法および装置は機械 的な運動部品の使用を伴わず、機械的な振動の周波数の領域外で作動し、家庭内 およびボーダブル血液検査機器どしての使用に適し、高分散組織による糖分レベ ル測定を可能にする電子処理を利用し、眼球を用いた使用には限定されず、他の 血液循環身体部分にも適用できる。加えて、この機器は鳩たされた血液循環組織 からリアル・タイムで測定を達成するので、血液糖分濃度の変化に２時間程の遅 れが生じる眼の水晶体に比べて効果的である。 装置および方法の説明において幾つかの実施例を使用したが、これらの実施例、 部品、材料および構成は、明確化のための例に過ぎず、種々の設計変更が成し得 ることは勿論である。例えば、カートリッジ５９は、着脱可能にすることもでき 、装置１２０内に内蔵せずに、別々に保管し必要な際に挿入することもできる。 薄壁状の圧電セラミック体３６０は、リング以外の形状とする事もでき、例えば 、ストリップ状にし、これに光ファイバ３４０を装着することもできる。レーザ ・ダイオードの代わりに、近赤外線領域で動作するＬＥＤ　（発光ダイオード） を適切な平行化レンズと共に使用することもできる。装置２０に、充分な記憶容 量を持つメモリ１５を装備し、患者の測定のログ、例えば日付１時間および測定 値等を記録することもできる。また、適当なキーバッドまたは他のデータ入力装 置を使用して、医療投薬適量に関する情報、例えばインシュリンのユニット数等 を記憶することも可能である。この場合、装置２０は病院またはクリニック用ユ ニットとして構成され、その装置はより強力な演算機能を備え、例えば各患者の 較正データの蓄積、各患者の測定ログの維持といったサービスを提供するか、ま た測定精度を向上させるための付加的な電子回路を装備することもできる。例え ば、レーザ・ソースにフィードバック信号を送信し、レーザ・ビームの振幅また は位相の変動を安定化することもできる。 本発明は、例えば糖分のように、短時間の変化を受ける血液成分の検出に特に有 効であり、例えばプロティンのように変化しないまたは非常にゆっくりと変化す る他の光学能動的な成分が存在していても（これが例えば糖分より劣性であるか どうかにかかわらず）有効である。他の光学能動的成分が時間とともに幾らか変 化する場合は、短時間および長時間平均化技術を使用して、他の光学能動的成分 における変化の作用を制御することができる。同様に、二つまたはそれ以上の侵 入式糖分測定を用いるスタート・アップ較正を、非連続的に使用することもでき 、例えば、１年に一回または患者の体重が大きく変動した際に行う。 この発明は、また、血液に付加され、所望の血液成分に選択的に接着する光学能 動的物質の濃度の測定にも有効である。例えば、ある種の血液成分または細胞種 類の特定の抗原因子に付着する光学能動的な単細胞抗体等の物質に使用される。 これは非直接的で非侵入式の血液成分の測定を提供し、その成分が良好または充 分でない場合の診断および治療の目的を持つ。 当業者においては、本発明が説明の目的で前述された実施例に限定されることは なく、種々の設計変更を成し得ることが理解されよう。 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、　６Ｂ ぺ ＦＩＧ、１１ ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、１７ 手続補正書（自発） １．事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１８０７ 平成　６年　特許願　第５１４２９７号２、発明の名称 非侵入血糖測定 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、カリフォルニア　９４９６５、ソーサリト、サンシャ イン　アベニュー１４名　称　サンシャイン　メディカル　インスツルメンツイ ンコーポレイテッド 代表者　ティルマン、ロバート　アール（国　籍）（アメリカ合衆国） ４、代理人 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．赤外線のレーザ ビームを提供するソースを有する非侵入式，精密，かつ位位相檢知方式の血液糖 分濃度測定を行う装置であり、レーザ・ビームの位相変調の供給に使用される圧 電変換器を有する偏波周波激シフタと、赤外線レーザ・ビームを受信する光学入 力と、偏波・変調された赤外線レーザ・ビームを生成する出力とを備え、圧電変 換器を選択された変調周波数で動作させるための圧電コントローラを備え、 糖分測定ヘッドと、前記偏波周波数シフタの前記出力からの前記偏波変調された 赤外線レーザ・ビームを受信するための光学入力と、参照電気信号を提供する出 力とを有する光学変換器を備え、前記糖分測定ヘッドは、血液循環身体部分を受 け入れる空間を有し、組繊を透過する偏波・変調レーザ・ビームの偏波成分に相 当する試験電気信号と、前記血液循環身体部分の厚さに相当する厚さ測定信号を を発振し、 電子信号処理ユニットを備え、このユニットは、前記参照電気信号を受信ずるた めに前記光学変換器に電気的に接続された一つの入力と、前記試験電気信号およ び前記厚さ測定信号を受信するために前記糖分測定ヘッドに接続された複数の入 力とを有し、さらにこの電子信号処理ユニットが、圧電交換器を制御するために 、前記圧電コントローラへのフィードバック・ループを有することを特徴とする 非侵入式糖分測定装置。 ２．光学変換器が、 前記偏波・変調された赤外線レーザ・ビームを受信する光学入力を有するビーム ・スプリッタを備え、このレーザ・ビームを参照光学信号と、試験光学信号とに 分離し、さらに参照光学信号出力と、測定光学出力とを備え、平衡レシーバ形式 の測定センサを備え、このセンサがその出力において試験電気信号を提供し、こ こで糖分測定ヘッドと測定センサが前記測定光学出力端から連続的に配列される ことを特徴とする請求項１記載の非侵入式糖分測定装置。 ３．偏波周波数シフタが、 センタを有する偏波ビーム・スプリッタ・キューブと、ビーム入力端およびこれ に垂直なビーム出力端とを備え、 前記ビーム入力端に対向する前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの測部に配 置された第一の１／４波プレートを１備え、前記ビーム出力端に対向する前記偏 波ビーム・スプリッタ・キューブの測部に配置された第二の１／４波プレートを 備え、前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記出力端上に配置された第三 の１／４波プレートを備え、 前記第一の１／４波プレートの外測に配置され前記圧電交換器に装着された第一 のミラーを備え、 前記第二の１／４波プレートの外測に配置された第二のミラーを備え、ここで、 前記第一および第二のミラーと前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記セ ンタとの距離の差が前記近赤外線レーザ・ビームの干渉距離より短くなることを 特徴とする請求項２記載の非侵入式糖分測定装置。 ４．偏波周波数シフクが 二つの長さの偏波保存光ファイバ・コンダクタを備え、各光ファイバ長は入力端 と出力端を有し、 二つの光ファイバ・コンダクタの入力端の近くにこれらの光ファイバを結合する 入力光学結合器を備え、各光ファイバの入力で得られた光を結合して両方の光フ ァイバ・コンダクタに提供し、 二つの光フ了イバ・コンダクタの出力端の近くにこれらの光ファイバを結合する 光学結合出力を備え、各光ファイバ内を伝搬する光を干渉的に混成化し、この混 成分を各光ファイバ出力に結合し、 圧電変換器を含んだ位相変調器を備え、これが二つの光ファイバ・コンダクタの いずれかに接続され、その内部を伝搬する偏波ビーム成分の偏整を実行し、レー ザ・ビーム・ソースと光ファイバ・コンダクタの一つとの間に挿入された偏波要 素を備え、偏波された光学レーザ・ビーム成分が各光ファイバ・コンダクタ内を 異なった偏波方向をもって伝搬し、出力結合器は垂直偏波方向をもった変調およ び非変調ビーム成分の補足的な干渉混成分を伴った各光ファイバ・コンダクタ出 力を提供し、 光ファイバ・コンダクタ出力に近接する１／４波プレート構成を備え、これを介 して出力レーザ・ビームが伝送され、その際偏波変調参照および測定光学ビビ ームが提供され、 さらに、電子信号処理ユニットが、前記圧電コントローラへのフィードバックル ープを有し、圧電変換器を制御して選択された変調周波数で発振させ、一つの光 ファイバを歪ませ、その内部を伝搬するレーザ・ビーム成分の変調を行うことを 特徴とする請求項２記載の非侵入式糖分測定装置。 ５．圧電交換号が薄壁状の圧電セラミックからなり、その周囲に一の光ファイバ ・コンダクタが巻き付けられることを特徴とする請求項４記載の非侵入式糖分測 定装置。 ６．平衡レシーバは、 ビーム・スプリッタ・プレートをビえ、これが前記糖分センサ・ユニットからの 前記試験光信号を受信し、前記試験光学信号を第一の成分および第二の成分に分 割し、 偏波器および第一の光検出器を備え、前記第一の成分は前記偏波器を介して前記 第一の光検出器に伝送され、前記第一の光検出器は偏波成分に相当する出力を有 し、 第二の光檢出器を備え、これが前記ビームスプリッタ・プレートからの前記第二 の成分を受信し、非偏波成分に相当する出力を有し、第一の入力と第二の入力と 一つの出力を有する差動アンプをビえ、前記差動アンプの前記第一の入力は前記 第一の光検出器の出力に連結され、前記差動アンプの前記第二の入力は前記第二 の光検出器の出力に接続され、ディビジョン・アンプを備え、これは第一の入力 と第二の入力と一つの出力を有し、この出力は電気試験信号であり、前記第二の 光検出器と前記ディビジョン・アンプの前記第二の入力との間に電気的に接続さ れたロー・バス・フィルタを備え、前記差動アンプの前記出力が前記ディビジョ ン・アンプの前記第一の入力に結合されることを特徴とする請求項３また４記載 装置。 ７．平衡レシーバが光受信器からなり、また、偏波周波数シフクが、 偏波ビーム・スプリッタ・キューブを備え、これがセンタ、ビーム入力端、およ びこれに垂直なビーム出力端を有し、第一の１／４波プレートを備え、これが前 記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの測部の前記ビーム入力プレートとは反対 の方向に配置され、第二の１／４波プレートを備え、これが前記偏波ビーム・ス プリッタ・キューブの測部の前記ビーム出力ブレートとは反対の方向に配置され 、前記第一の１／４波プレートの外測に配置され前記圧電変換器に装着さ札た第 一のミラーを備え、 前記第二の１／４波プレートの外測に配置された第二のミラーを備え、ここで、 前記第一および第二のミラーと前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記セ ンタとの距離の差が前記赤外線レーザ・ビームの干渉距離より短くなることを特 徴とする請求項２記載の非侵入式糖分測定装置。 ８．光受信器はフォトダイオードからなり、これがロー・バス・フィルタおよび ハイ・バス・フィルタを介してディビジョン・アンプに接続され、前記ロー・バ ス・フィルタおよび前記ハイ・バス・フィルタは並列に接続され、前記フォトダ イオードは前記糖分センサ・ユニットからの前記試験光学信号を受信し、前記デ ィビジョン・アンプが一つの出力を有することを特徴とする請求項７記載の非侵 入式糖分測定装置。 ９．電子信号処理ユニットが位相感知ホモダインレシーバからなり、これが前記 参照電気信号および前記試験電気信号を受信し、さらに前記位相感知ホモダイン ・レシーバに接続されたマイクロコントローラと、前記マイクロコントローラに 接続されたメモリ手段を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに 記載の非侵入式糖分測定装置。 １０．前記マイクロコントローラに接続されたオーディオ変換器と、前記マイク ロコントローラに接続されたアナログ・ディジタル変換器と、前記アナログ・デ ィジタル変換器接続されたディスプレイ・ユニットを備えることを特徴とする請 求項９記載の非侵入式糖分測定装置。 １１．糖分測定ヘッドは、 前記血液循環身体部分を受け入れるための空間を有するハウジングと、前記測定 光学信号を呉信ずるために前記空間の一つのサイドに設置された光学測定信号入 力と、前記一つのサイドと反対のサイドに配置された前記平衡レシーバと、 前記血液循環身体部分の厚さを測定し、厚さ測定信号を提供するセンサと、前記 血液循環身体部分を固定するための固定手段と、前記血液循環身体部分に圧力を 加える圧力手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記 載の非侵入式糖分測定装置。 １２．糖分測定ヘッドが前記光学変換器から遠隔して配置され、光学測定信号入 力が偏波面保存光ファイバ・リンクを介して前記光学変換器に接続されることを 特徴とする請求項１１記載の非侵入式糖分測定装置。 １３．糖分測定ヘッドが前記光学変換器から遠隔して配置され、光学測定信号入 力が偏波面保存光ファイバ・リンクを介して前記光学変換器に接続され、さらに 、患者の頭部に装着することができるヘッド器具を備え、患者がヘッド器具を装 着した際に、これがオーディオ変換器に接続されたマイクロフォンを患者の耳の 近くで支え、ここで前記糖分測定ユニットは弾力性のＵ型クリップ形状に作成さ れ、前記Ｕ型のクリップ内に前記患者の別の耳の耳たぶを挿入し、前記Ｕ型クリ ップは第一の脚および第二の脚を有し、前期第一の脚は前記偏波面保存光ファイ バ・リンクを支え、前記第二の脚は前記平衡レシーバおよび前記厚さ測定センサ を支え、前記装置の動作中は前記位相変調赤外線レーザ・ビームが前記耳たぶを 介して前記バランス・レシーバに伝送されることを特徴とする請求項１１記載の 装置。 １４．光学変換器が、さらに、光学減衰器、異なった濃度の糖分溶液を含んだ少 なくとの２つのセルを有する参照較正カートリッジ、参照偏波器、前記参照光学 出力端から連続的に配列された参照センサを備えることを特徴とする請求項１な いし１３記載の非侵入式糖分測定装置。 １５．患者の血液循環身体部分における非侵入式の糖分濃度測定方法であり、（ ａ）機械的振動および位相より高いレンジの変調周波数を有する偏波変調ささ れたレーザ・ビームを供給し、 （ｂ）偏波・変調されたレーザ・ビームを参照光学ビームおよび試験光学ビーム とに分割し、 （ｃ）参照光学ビームを偏波器を介して伝送し、偏波参照光学ビームを光検器出 器を用いて計測し、偏波・変調された光ビームの位相に対応する参照電気信号を 形成し、 （ｄ）試験光学ビームを測定される糖分を含んだ血液循環身体部分を介して透過 させ、 （ｉ）透過験光学ビームを偏波成分および非偏波成分に分割し、（ｉｉ）非偏波 成分を非偏波成分電気信号に変換し、（ｉｉｉ）偏波成分を偏波成分電気信号に 変換し、（ｉｖ）偏成分電気信号から非偏波成分電気信号を削除し、第一の削除 信号を求め、 （ｖ）非偏波成分電気信号をロー・バス・フィルタに通し、（ｖｉ）第一の削減 信号をロー・バス・フィルタ透過信号で割り算し、ここで、透過試験光学ビーム の位相に相当する試験電気信号を供給し、（ｅ）参照および試験電気信号間の位 相差を判定し、（ｆ）判定された位相差に基づく試験光学ビームによ。って示さ れる血液循環身体部分の血液濃度を判定する というステップからなる非侵入式糖分濃度測定方法。 １６．ステップ（ａ）が、さらに、 相互に垂直な偏波方向をもつ第一の偏波レーザ・ビームおよび第二の偏波レーザ ・ビームを提供し、 第一または第二の偏波レーザ・ビームのうち一方を選沢された周波数をもって位 相変調し、 位相変調された一つのレーザ・ビームを他の偏波レーザ・ビームと結合し、結合 されたレーザ・ビームを１／４波プレートを介して伝送し、偏波・変調されたレ ーザ・ビーム提供することを特徴とする請求項１５記載の非侵入式糖分濃度測定 方法。 １７．ステップ（ａ）が、さらに、 レーザ．ビームを発振し、 センタを有する偏波ビーム・スプリッタ・キューブを設け、入射ビームをＳ−偏 波ビームとＰ−偏波ビームに分割し、偏波ビーム・スプリッタ・キューブのセン タにレーザ・ビームを伝送し、相互に垂直な偏波方向を有するＳ−偏波レーザ・ ビームおよびＰ−偏波レーザ・ビーム生成し、 キューブ・センタからの第一の距離に第一のミラーを設け、キューブ・センタと 第一のミラーとの間に第一の１／４波プレートを挿入し、Ｓ−偏波レーザ・ビー ムを第一のミラーで反射させ、Ｓ−偏波レーザ・ビームおよび反射Ｓ−偏波・レ ーザ・ビームを第一の１／４波プレートを介して伝送し、キューブ・センタから の第二の距離に第二のミラーを設げ、キューブ・センタと第二のミラーとの間に 第二の１／４波プレートを挿入し、第二のミラーを選択された変調周波数で振動 させ、第二の距離を変動させＰ−偏波レーザ・ビームの位相変調を実施し、Ｐ− 偏波レーザ・ビームを振動している第二のミラーで反射させ、Ｐ−偏波レーザ・ ビームおよび反射Ｐ−偏波・レーザ・ビームを第二の１／４波プレートを介して 伝送し、 反射したＳ−およびＰ−偏波レーザ・ビームを結合し、結合された反射ビームを 第三の１／４波プレートを介して伝送し、ここで、偏波・変調されたレーザ・ビ ームを形成することを特徴とする請求項１５記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 １８．ステップ（ａ）において、第二のミラーの振動のステップが、さらに圧電 変換器を第二のミラーに装着し、これを試制御して第二のミラーを変調周波数で 振動させることを特徴とする請求項１７記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 １９．ステップ（ａ）が、さらに、 レーザ・ビームを発振し、 あらかじめ設定された変調周波数を用いて波形を発生させる手段によって前記レ ーザ・ビームの直接的周波数変調を実施し、センタを有する偏波ビーム・スプリ ッタ・キューブを設け、入射ビームをＳ−偏波ビームとＰ−偏波ビームに分割し 、偏波ビーム・スプリッタ・キューブのセンタにレーザ・ビームを伝送し、相互 に垂直な偏波方向を有するＳ−偏波レーザ・ビームおよびＰ−偏波レーザ・ビー ム生成し、 キューブ・センタからの第一の距離に第一のミラーを設け、キューブ・センタと 第一のミラーとの間に第一の１／４波プレートを挿入し、Ｓ−偏波レーザ・ビー ムを第一のミラーで反射させ、Ｓ−偏波レーザ・ビームおよび反射Ｓ−偏波・レ ーザ・ビームを第一の１／４波プレートを介して伝送し、キューブ・センタから の第二の距離に第二のミラーを設け、キューブ・センタと第二のミラーとの間に 第二の１／４波プレートを挿入し、偏波レーザ・ビームを第二のミラーで反射さ せ、偏波レーザ・ビームおよび反射Ｐ−偏波・レーザ・ビームを第二の１／４波 プレートを介して伝送し、あらかじめ設定された第一の距離と第二の距離との差 を維持し、反射したＳ−およびＰ−偏波レーザ・ビームを結合し、結合された反 射ビームを第三の１／４波プレートを介して伝送し、ここで、偏波・変調された レーザ・ビームを形成することを特徴とする請求項１５記載の非侵入式糖分濃度 測定方法。 ２０．レーザ・ビームとして７５０ないし１０００ｎｍの近赤外線の波長レンジ を選択し、第一および第二の距離の差を１．０ｍｍ以下に抑制することを特徴と する請求項１８または１９記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ２１．ステップ（ａ）および（ｂ）が 二つの長さの偏波保存光ファイバ・コンダクタを結合することによって光学位相 変調器を提供し、各光ファイバ長は入力端と出力端を有し、二つの光ファイバ・ コンダクタの入力端の近くにこれらの光ファイバを結合する入力光学結合器を設 け、各光ファイバの入力で得られた光を結合して両方の光ファイバ・コンダクタ に提供し、二つの光ファイバ・コンダクタの出力端の近くにこれらの光ファイバ を結合する光学結合出力を備え、各光ファイバ内を伝搬する光を干渉的に混成化 し、この混成分を各光ファイバ出力に結合し、レーザ・ビームを偏波要素を介し て二つの内のいずれかの光ファイバ・コンダクタ内へ伝送し、偏波された光学レ ーザ・ビーム成分が各光ファイバ・コンダクタ内を異なった偏波方向をもって伝 搬し、伝搬する二つの偏波ビーム成分のうちのいずれかについて位相変調を行い 、変調および非変調レーザ・ビーム成分を出力結合器において干渉的に結合し、 垂直偏波方向をもった変調および非変調ビーム成分の補足的な干渉混成分を伴っ た各光ファイバ コンダクタ出力を提供し、 第一および第二の光ファイバコンダクタの出力をそれぞれ１／４波プレート・ウ ィンドウを介して伝送し、ここで偏波・変調された参照および試験光学信号を提 供することを特徴とする請求項１５記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ２２．位相変調の実施のステップにおいて、一つの光ファイバ・コンダクタの入 力および出力光結合器の間に圧電体を装着し、この圧電体を選択された変調周波 数で振動させ、光ファイバを歪ませ、この内部を伝搬するレーザ・ビーム成分の 位相変調を実施することを特徴とする請求項２１記載の非侵入式糖分濃度測定方 法。 ２３．圧電体を薄壁状の圧電セラミック・リングで構成し、その周囲に一の光フ ァイバ・コンダクタが巻き付けられ、レーザ・ビームとして７５０ないし１００ ０ｎｍの近赤外線の波長レンジを選択することを特徴とする請求項２２記載の非 侵入式糖分測定方法。 ２４．ステップ（ｂ）が、 ステップ（ｄ）を実施する前に参照および試験電気信号を較正することを特徴と し、較正ステップは、 試験および参照光学ビームのうち一つを選択して較正光学ビームとし、この較正 光学ビームを第一の既知の濃度および厚さをもつ糖分溶液を含んだ第一のセルを 介して伝送し、最初の既知の濃度に対する測定位相格差に符合する第一のデータ ・ポイントを決定し、 較正光学ビームを第一の濃度とは異なる第二の既知の濃度および厚さをもつ糖分 溶液を含んだ第二のセルを介して伝送し、第二のの既知の濃度に対する測定位相 格差に符合する第にのデータ・ポイントを決定し、第一および第二のデータ・ポ イントに基づいて較正データを決定し、ステップ（ｄ）において測定される血液 等分濃度に対する判定された位相差を較正することを特徴とする請求項１５ない し２３のいずれかに記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ２５．ステップ（ｃ）は、 光減衰器を介して参照光学ビームを伝送し、減衰された参照光学ビームを偏波器 を介して伝送し、偏波および減衰された参照光学ビームを光検出器を用いて計測 し、参照電気信号を生成することを特徴とする請求項１５ないし２３のいずれか に記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ２６．ステップ（ｃ）が、 血液循環身体部分を介する試験光学ビームの伝送経路の長さの測定を含むことを 特徴とする請求項２５記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ２７．ステップ（ｅ）が、 さらに、位相感知ホモダイン・レシーバを設け、参照および試験電気信号を受信 し、それより位相差信号を生成することを特徴とする請求項１５ないし２３のい ずれかに記載の装置。 ２８．ステップ（ｆ）が、 さらに、二つの既知の糖分濃度、および二つの位相差信号と前記二つの既知の濃 度の間であらかじめ設定されている相関関係に基づいた第一および第二の測定位 相差信号に相当する収正情報を受信し、ステップ（ｅ）から測定位相差信号を受 信し、測定された位相差信号および較正情報に基づいて血液循環身体部分の糖分 濃度を決定することを特徴とする請求項１５ないし２３のいずれかに記載の非侵 入式糖分濃度測定方法。 ２９．変調周波数を６５０Ｈｚから１０ＫＨｚの間で撰択することを特徴とする 請求項１５ないし２３のいずれかに記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３０．ステップ（ｆ）が、 さらに、血液循環組繊内の血液糖分濃度への測定位相差信号を較正するための情 報を受信し、 ステップ（ｅ）からの測定位相差信号を受信し、測定さ札た位相差信号および較 正情報に基づいて血液糖分濃度を決定ずることを特徴とする請求項１５ないし２ ３のいずれかに記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３１．ステップ（ｆ）が さらに、血液循環組繊の厚さを測定し、これを試験光学ビームによって長さ信号 として現し、 血液循環身体部分内の血液糖分濃度への測定位相差信号を較正するための情報を 受信し、 ステップ（ｅ）からの測定位相差信号を受信し、測定された位相差信号，較正情 報，および長さ信号に基づいて血液糖分濃度を決定することを特徴とする請求項 １５ないし２３のいずれかに記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３２．患者の血液循環身体部分における非侵入式の糖分濃度測定方法であり、（ ａ）機械的振動および位相より高いレンジの変調周波数を有する偏波・変調され たレーザ・ビームを供給し、 （ｂ）偏波・変調されたレーザ・ビームを参照光学ビームおよび試験光学ビーム とに分割し、 （ｃ）参照光学ビームを偏波器を介して伝送し、偏波参照光学ビームを光検出器 を用いて計測し、偏波・変調された光ビームの位相に対応する参照電気信号を形 成し、 （ｄ）試験光学ビームを測定される糖分を含んだ血液循環身体部分を介して透過 させ、 （ｉ）前記試験光学ビーム成分をＡＣおよびＤＣ電気信号成分の混成成分に変換 し、 （ｉｉ）前記混成成分をロー・バス・フィルタおよびハイ・バス・フィルタを介 して伝送することによって前記ＤＣおよびＡＣ電気信号成分を分離し、 （ｅ）前記ＤＣ信号を前記ＡＣ信号で割り、環状二色性に比例する出力電気信号 の形式で比率を提供し、この環状二色性は前記試験光学ビームが血液循環身体部 分を通過する際にその内部で発生し、 （ｆ）測定された環状二色性に基づいて血液循環身体部分の血液糖分濃度を決定 することを特徴とする非侵入式糖分濃度測定方法。 ３３．ステップ（ａ）が、 レーザ・ビームを発振し、 センタを有する偏波ビーム・スプリッタ・キューブを設げ、入射ビームをＳ−偏 波ビームとＰ−偏波ビームに分割し、偏波ビーム・スプリッタ・キューブのセン タにレーザ・ビームを伝送し、相互に垂直な偏波方向を有するＳ−偏波レーザ・ ビームおよびＰ−偏波レーザ・ビーム生成し、 キューブ・センタからの第一の距離に第一のミラーを設け、キューブ・センタと 第一のミラーとの間に第一の１／４波プレートを挿入し、Ｓ−偏波レーザ・ビー ムを第一のミラーで反射させ、Ｓ−偏波レーザビームおよび反射Ｓ−偏波。。 レーザ・ビームを第一の１／４波プレートを介して伝送し、キューブ・センタか らの第二の距離に第二のミラーを設け、キューブ・センタと第二のミラーとの間 に第二の１／４波プレートを挿入し、第二のミラーを撰択された変調周波数で振 動させ、第二の距離を変動させ偏波レーザ・ビームの位相変調を実施し、Ｐ−偏 レーザ・ビームを振動している第二のミラーで反射させ、Ｐ−偏波レーザ・ビー ムおよび反射Ｐ−偏波・レーザ・ビームを第二の１／４波プレートを介して伝送 し、 反射した８−およびｐ−偏波レーザ・ビームを結合して、偏波・変調されたレー ザ・ビームを形成することを特徴とする請求項３２記載の非侵入式糖分濃度測定 方法。 ３４．ステップ（ａ）は、 第二のミラーの振動のステップにおいて、さらに圧電変換器を第二のミラーに装 着し、これを制御して第二のミラーを変調周波数で振動させることを特徴とする 請求項３２または３３記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３５．レーザ・ビームとして７５０ないし１０００ｎｍの近赤外線の波長レンジ を撰択し、第一および第二の距離の差を１．０ｍｍ以下に抑制することを特徴と する請求項３４記載の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３６．ステップ（ｂ）が、 ステップ（ｄ）を実施する前に参照および試験電気信号を較正することを特徴と し、較正ステップは、 試験および参照光学ビームのうち一つを撰択して較正光学ビームとし、この較正 光字ビームを第一の既知の濃度および厚さをもつ糖分溶液を含んだ第一のセルを 介して伝送し、最初の既知の濃度に対する測定位相格差に符合する第一のデータ ・ポイントを決定し、 較正光学ビームを第一の濃度とは異なる第二の既知の濃度および厚さをもつ糖分 溶液を含んだ第二のセルを介して伝送し、第二のの既知の濃度に対する測定位相 格差に符合する第にのデータ・ポイントを決定し、第一および第二のデータ・ポ イントに基づいて較正データを決定し、ステップ（ｄ）において測定される血液 等分濃度に対する判定された位相差を較正することを特徴とする請求項３２記載 の非侵入式糖分濃度測定方法。 ３７．レーザ・ビーム・ソースからの平行化された光の偏波・変調ビームを生成 するための偏波周波数シフタであり、 センタを有する偏波ビーム・スプリッタキューブと、ビーム入力端およびこ れに垂直なビーム出力端とを設け、 偏波ビーム・スプリッタ・キューブのビーム出力端に近接して第一の１／４波プ レートを配置し、 偏波ビーム・スプリッタ・キューブのビーム入力端またはビーム出力端のうちの 一方の反対側のビーム・センタから第一の距離の位置に第一のミラーを設け、第 一のミラーとビーム・スプリッタ・センタとの間に挿入して第二の１／４波プレ ートを設け、 偏波ビーム・スプリッタ・キューブのビーム入力端またはビーム出力端のうちの 別の方の反対側のビーム・センタから第二の距離の位置に第二のミラーを設け、 第一および第二のミラーはセンタ・バックからの放射ビームをセンタへ反射する するよう配置され、 第二のミラーとビーム・スプリッタ・センタとの間に挿入して第三の１／４波プ レートを設け、第二および第三の１／４波プレートはそれぞれ相互に垂直な偏波 方向を有する偏波ビームを生成するように方向付けられ、第一または第二のミラ ーのうち一方に圧電変換器を装着し、コントローラ回路を設け、圧電変換器を制 御して一つのミラーを撰択された機械械的振動数より大８な周波数をもって振動 させ、第二距離を変動させ、入射するレーザ ビームの位相変調を行い、、 ここで第一および第二の距離の差は１．０ｍｍ以下となることを特徴とする偏波 周波数シフタ。 ３８．光源はレーザ ダイオードでありコントローラ回路が電変換器を起動ししミラーの一つを６５０ ないし１５ＫＨｚのレンジ内の撰択的な周波数で振動させることを特徴とする請 求項３７記載の装置。 ３９．コントローラ回路がフィードバック信号を受信し、圧電変換器の振動およ びヒステリシスを制御することを特徴とする請求項３７記載の装置。 ４０．赤外線のレーザ・ビームを使用し精密、かつ位相検知方式の測定を行う非 侵入式の血液糖分濃度測定機器の較正に使用される装置であり、ウィンドウを有 するハウジングと、第一の撰択された濃度の糖分溶液を含んだ第一のセルと、撰 択された第二の濃度の糖分溶液を含んだ第二のセルを備え、第一および第二のセ ルは定義された厚みを有し、位相を有するレーザ・ビームにウィンドウ、第一の セル、第二のセルを撰択的に提供する手段を備え、レーザ・ビームはウィンドウ によっては位相シフトをせず、第一のセルによって第一の量、第二のセルによっ て第二の量位相シフトすることを特徴とする装置。 ４１．撰択的提供手段はハウジングを移動させるたの供給制御信号に対して応答 的であり、ウィンドウ、第一のセル．第二のセルのいずれかを撰択的に提供する こと特徴とする請求項４０記載の装置。 ４２．ウィンドウ、第一のセル．第二のセルのうち提供された一つを通過したレ ーザ・ビームを減衰する光減衰機と、 減衰したレーザ・ビームを偏波する偏波器を備えることを特徴とする請求項４０ または４１記載の装置。 ４３．糖分の光学能動性に適応した波長を有する平行光学ビームを提供するレー ザ光ソースを有し、血液循環組繊の血液糖分測定のための装置を較正する方法で あり、偏波・変調光学ビームを生成する周波政シフタを投げ、位相変調を行う圧 電変換置とこの圧電変換号を制御するコントローラを設け、偏波・変調光学ビー ムを参照光学ビームと試験光学ビームに分割するビーム・スプリッタ機器を設け 、血液循環組繊を試験光学ビームに示す光変換器と、参照偏波器と、参照光学ビ ームを第一の位相を有する参照電気信号に変換する光検出器を設け、組織を通過 した試験光学ビームを第二の位相を有する試験電気信号に変換する平衡レシーバ を設け、光学能動血液成分を試験電気信号と参照電気信号の位相差に応じて濃度 を判定する手段を設け、 （ａ）侵入的処理によって測定された第一の糖分濃度を有する血液循環組繊を介 して試験光学ビームを伝送し、 （ｂ）侵入的処理によって測定された第二の糖分濃度を有する血液循環組繊を介 して試験光学ビームを伝送し、 （ｃ）第一および第二の測定糖分濃度に相当する測定参照および試験電気信号に 基づいて第一および第二の位相差を判定し、（ｄ）第一および第二の判定位相差 および第一および第二の測定糖分濃度に基づいて血液循環組繊の効果的な厚さを 判定し、（ｅ）測定位相差の効果的な厚さ対する比と、侵入式測定による糖分濃 度との測定相関関係を判定し、 （ｆ）参照および試験光学ビームの一方を第一の既知の濃度の糖分溶液を有する 既知の厚さの第一のセルを介して伝送し、第一の既知の濃度についての第一の位 相差を判定し、 （ｇ）一つの光学ビームを第二の既知の濃度の糖分溶液を有する既知の厚さの第 二のセルを介して伝送し、第二の既知の濃度についての第二の位相差を判定し、 （ｈ）第一の位相差および第二の位相差と第一および第二の糖分濃度との直線相 関性を判定し、 （ｉ）統計的相関解析に基づいて、参照直線相関関係と測定相関関係とを比較し 、（ｊ）比較に基づいて、糖分測定の精度および解析度を判定することを特徴と する装置の較正方法。 ４４．ステップ（ｆ）ないし（ｉ）が、試験光学ビームが血液循環組繊を介して 伝送されて糖分が測定されることよりも優先されることを特徴とする請求項４３ 記載の装置の較正方法。 ４５．血液循環組繊が、指、爪先、鼻柱、足の関節、肘、および耳たぶからなる グルーブの中から撰んだ器官をを使用することができる請求項４３または４４記 載の方法。 ４６．非侵入式の血液糖分濃度同定に使用される組繊固定器具であり、偏波・変 調平行ビーム光を受入れるための開口と血液循環組繊を受入れるための空洞部を 有するハウジングを設け、 ビーム・スプリッタ要素を有する平衡レシーバを設け、光が血液循環組繊を通過 した後の試験光学ビームをの受信し、このビームを第一の光学試験ビームおよび 第二の光学試験ビームに分割し、 第一および第二の光学試験ビームの内の一つの伝送路上に挿入された偏波要素を 設け、偏波成分を生成し、 第一の光検出器を設け、偏波成分を偏波成分電気信号に変換し、第二の光験出器 を設け、第一および第二の試験光学ビームのうちの別の一方を非偏波成分電気信 号に変換し、差動アンプを設け偏波および非偏波の成分電気信号間の相違に応じ る相違信号を生成し、ロー・バス・フィルタを設け非偏波成分電気信号をフィル タリングし、ディビジョン・アンプを備え、相違信号およびフィルタード非偏波 電気信号の比率から試験電気信号を生成することを特徴とする非侵入式血液糖分 濃度同定のための組繊固定装置。 ４７．空洞中の血液循環組繊の厚さを測定するためのセンサを設げることを特徴 する請求項４１記載の装置。 ４８．偏波面保存光ファイバの長さが、偏波・変調測定光学ビームをハウジング の第一の開口および偏波面保存光ファイバと空洞部の間に挿入されるＧＲＩＮレ ンズへ結合するのに充分であることを特徴とする請求項４６または４７記載の装 置。 ４９．組繊を接触する部品を投げ、部品を組繊に対して圧迫するための圧力付加 要素を備えることを特徴とする請求項４６ないし４８のいずれかに記載の装置。 ５０．血液循環組織が耳たぶであり、ハウジングとハウジングの空洞内の耳たぶ を支えるヘッド器具を備えることを特徴とする請求項４６記載の装置。 ５１．偏波面保存光ファイバの長さが偏波・変調測定ビームをハウジングの第一 開口に結合するのに充分であることを特徴とする請求項５０記載の装置。 ５２．位相感知方式で精密な非侵入式の血液糖分濃度の測定装置であり、近赤外 線を発生するソースを設け、 前記ソースに接続される電流コントローラを設け、ソースにバイアス電流を供給 し、 前記電流コントローラに接続さ札た波形発生器を設け、変調電流を前記バイアス 電流に挿入し、したがって前記ソースの周波数変調を提供し、偏波周波数シフク を設け、レーザ・ビームの位相変調を実施し、さらに近赤外線レーザを入力する 光入力を設け、偏波・変調された近赤外線レーザ・ビームを提供する光出力を設 け、 糖分測定ヘッドと、前記偏波周波数シフタの前記出力からの前記偏波変調された 赤外線レーザ・ビームを受信するための光学入力と、参照電気信号を提供する出 力とを有する光学変換器を備え、前記糖分測定ヘッドは、血液循環身体部分を受 け入れる空間を有し、組繊を透過する偏波・変調レーザ・ビームの偏波成分に相 当する試験電気信号と、前記血液循環身体部分の厚さに相当する厚さ測定信号を を発振し、 電子信号処理ユニットを備え、このユニットは、前記参照電気信号を受信するた めに前記光学変換器に電気的に接続された一つの入力と、前記試験電気信号およ び前記厚さ測定信号を受信するために前記糖分測定ヘッドに接続された複数の入 力とを有し、さらにこの電子信号処理ユニットが、圧電変換器を制御するために 、前記電流コントローラへのフィードバック・ループを有し、前記偏波周波数シ フタによって生成されるノイズを低減することを特徴とする非侵入式糖分測定装 置。 ５３．光学変換器が、 前記偏波・変調された赤外線レーザ・ビームを受信する光学入力を有するビーム ・スプリッタ・キューブを備え、このレーザ・ビームを参照光学信号と、試験光 学信号とに分離し、さらに参照光学信号出力と、測定光学出力とを備え、平衡レ シーバ形式の測定センサを備え、このセンサがその出力において試験電気信号を 提供し、ここで糖分測定ヘッドと測定センサが前記測定光学出力端から連続的に 配列されることを特徴とする請求項５２記載の非侵入式糖分測定装置。 ５４．光変換器が、光学減衰器、異なった濃度の糖分溶液を含んだ少なくとも２ 枚のセルを有する較正カートリッジと、参照偏波器、前記参照光学出力端から連 続的に配列された参照センサとからなることを特徴とする請求項５３記載の装置 。 ５５．偏波周波政シフタが、 センタを有する偏波ビーム・スプリッタ・キューブと、ビーム入力端およびこれ に垂直なビーム出力端とを備え、 前記ビーム入力端に対向する前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの測部に配 置された第一の１／４波ブレートを備え、前記ビーム出力端に対向する前記偏波 ビーム・スプリッタ・キューブの測部に配置された第二の１／４波プレートを備 え、前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記出力端上に配置された第三の １／４波プレートを備え、 前記第一の１／４波プレートの外測に配置された第一のミラーを備え、前記第二 の１／４波プレートの外測に配置された第二のミラーを備え、ここで、前記第一 および第二のミラーと前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記センタとの 距離の差が前記近赤外線レーザ・ビームの干渉距離より短くなることを特徴とす る請求項２記載の非侵入式糖分測定装置。 ５６．平衡レシーバは、 ビーム・スプリッタ・プレートを備え、これが前記糖分センサ・ユニットからの 前記試験光信号を受信し、前記試験光学信号を第一の成分および第二の成分に分 割し、 偏波器および第一の光検出器を備え、前記第一の成分は前記偏波器を介して前記 第一の光検出器に伝送され、前記第一の光検出器は偏波成分に相当する出力を有 し、 第二の光検出器を備え、これが前記ビームスプリッタ・プレートからの前記第二 の成分を受信し、非偏波成分に相当する出力を有し、第一の入力と第二の入力と 一つの出力を有する差動アンプを備え、前記差動アンプの前記第一の入力は前記 第一の光検出器の出力に連結され、前記差動アンプの前記第二の入力は前記第二 の光検出器の出力に接続され、ディビジョン・アンプを備え、これは第一の入力 と第二の入力と一つの出力を有し、 前記第二の光検出器と前記ディビジョン・アンプの前記第二の入力との間に電気 的に接続されたロー・バス・フィルタを備え、前記差動アンプの前記出力が前記 ディビジョン・アンプの前記第一の入力に結合されることを特徴とする請求項５ ５記載の装置。 ５７．平衡レシーバが光受信器からなり、また、偏波周波数シフタが、 偏波ビーム・スプリッタ・キューブを備え、これがセンタ、ビーム入力端、およ びこれに垂直なビーム出力端を有し、第一の１／４波プレートを備え、これが前 記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの側部の前記ビーム入力プレートとは反対 の方向に配置され、第二の１／４波ブレートを備え、これが前記偏波ビーム・ス プリッタ・キューブの側部の前記ビーム出力ブレートとは反対の方向に配置され 、前記第一の１／４波プレートの外例に配置され前記圧電変換器に装着された第 一のミラーを備え、 前記第二の１／４波プレートの外側に配置された第二のミラーを備え、ここで、 前記第一および第二のミラーと前記偏波ビーム・スプリッタ・キューブの前記セ ンタとの距離の差が前記赤外線レーザ・ビームの干渉距離より短くなることを特 徴とする請求項５３記載の非侵入式糖分測定装置。 ５８．光受信器はフォトダイオードからなり、これがロー・バス・フィルタおよ びハイ・バス・フィルタを介してディビジョン・アンプに接続され、前記ロー・ バス・フィルタおよび前記ハイ・バス・フィルタは並列に接続され、前記フォト ダイオードは前記糖分センサ・ユニットからの前記試験光学信号を受信し、前記 ディビジョン・アンプが一つの出力を有することを特徴とする請求項５７記載の 非侵入式糖分測定装置。 ５９．電子信号処理ユニットが位相感知ホモダインレシーバからなり、これが前 記参照電気信号および前記試験電気信号を受信し、さらに前記位相感知ホモダイ ン・レシーバに接続されたマイクロコントローうと、前記マイクロコントローラ に接続されたメモリ手段を備えることを特徴とする請求項５２ないし５８のいず れかに記載の非侵入式糖分測定装置。 ６０．糖分測定ヘッドは、 前記血液循環身体部分を受け入れるための空間を有するハウジングと、前記測定 光学信号を受信するために前記空間の一つのサイドに設置された光学測定信号入 力と、前記一つのサイドと反対のサイドに配置さ札た前記平衡レシーバと、 前記血液循環身体部分の厚さを測定し、厚さ測定信号を提供するセンサと、前記 血液循環身体部分を固定するための固定手段と、前記血液循環身体部分に圧力を 加える圧力手段とを備えることを特徴とする請求項５２ないし５８のいずれかに 記載の非侵入式糖分測定載置。 ６１．赤外線レーザ・ビームを発生する赤外線レーザ・ソースを備え、レーザ・ ビーム受信する入力および出力を有する第一の光ファイバ・アームと、入力およ び出力を有する第二の光ファイバ・アームを備え、前記光ファイバ・アームを介 しての伝搬方向において前記レーザ・ビームは光の伝搬モードを形成し、 レーザ・ソースと第一の光ファイバ・アームとの間に光絶縁器を設け、レーザ光 のソースの後方反射を最小限にし、 光絶縁器と第一の光ファイバ・アームとの間に入力偏波器を設げ、入力偏波器は レーザ・ビームを偏波し、その偏波方向は前記第一の光ファイバ・アーームの交 点における垂直ｘ−ｙ座標系において、ｘ軸との間に４５°の角度を形成し、第 一および第二の光ファイバ・アームを連結する入力光学結合器を設け、この入力 光学結合器はレーザ・ビームを分割する手段を備え、第一の成分は第一の光ファ イバ・アームを介してさらに伝搬し、第二の成分は第二の光ファイバ・アームを 介してさらに伝搬し、 前記第一の光ファイバ・アームに光位相シフタを連結し、第一の成分を位相変調 し、 第一および第二の光ファイバ・アームの出力を連結する出力光結合器を投げ、こ の結合器は第一および第二の光ファイバの光伝搬モードを干渉混成化する手段を 持ち、各光ファイバ・アームの各出力は、垂直方向の直線偏波を伴った前記第一 の成分および第二の成分の補足的な干渉混成を有し、前記第一の光ファイバアー ムの出力は参照ビームを提供し、第二の光ファイバ・アームの出力は測定ビーム を提供し、 位相遅廷を誘導するため１／４波プレートを設け、前記１／４波プレートは第一 のウィンドウおよび第二のウィンドウを備え、前記第一のウィンドウは前記第一 の光ファイバ・アームの出力と共に配列され、偏波・変調参照光学ビームを生成 し、前記第二のウィンドウは前記第二の光ファイバ・アームの出力と共に配列さ れ、偏波・変調測定光学照ビームを生成し、糖分参照カートリッジは二つのセル からなり二つの既知の糖分濃度に符合し、カートリッジはシフト可能に取り付け られており、参照信号は位置によって、一枚のセルを通過することができ、ある いは別の一枚が全く通過しないことも可能であり、 前記参照ビーム伝搬方向において参照カートリッジの後方に出力偏波器が設置さ れ、 フォトダイオードは出力偏波器の後方に配置され、参照光学ビームを参照電気信 号に変換し、 糖分測定ヘッドは、 偏波変調測定ビームを受信する入力と、血液循環身体部分を受け入れる空間と、 電気測定信号を生成する平衡レシーバ出力と、血液循環体の厚さに比例する厚さ 測定信号を提供する手段と電子信号処理ユニットからなり、このユニットは、前 記フォトダイオードに電気的に結合された第一の入力を有し、前記参照電気信号 を受信し、さらに第二の入力は前記平衡レシーバに接続され、前記電気測定信号 を受信し、第三の入力からは厚さ測定信号を受信するよう構成されることを特徴 とする非侵入式血液糖分測定用ポケット装置。 ６２．位相シフクが圧電体形状で形成され、これに前記第一の光ファイバ・アー ムが装着され、前記圧電体は電気的に前記電子信号処理ユニットに接続され、電 子信号処理ユニットはさらに電圧信号を前記圧電体に提供し、圧電体の交代的な 収縮を起因し、前記レーザ・ビームの第一の要素の位相変調を行うことを特徴と する請求項６１記載の装置。 ６３．位相シフタ圧電体は薄壁体状の圧電リングであり、その回りに、第一の光 ファイバ・アームが巻き付けられ、前記圧電体リングは電子信号処理ユニットに 電気的に接続されることを特徴とする請求項６２記載の装置６４．平衡レシーバ は前記測定信号を偏波成分と非偏波成分に分割する手段と、前記平衡レシーバか らの測定信号の偏波部分を判定する手段を有することを特徴とする請求項６２記 載の装置。 ６５．電子信号処理ユニブトは位相検知ホモダイン・レシーバからなり、これは 前記参照電気信号および前記測定電気信号を受信し、マイクロコントローラが前 記位相検知ホモダイン・レシーバに接続され、メモリ手段がマイクロコントロー ラに接続され、圧電コントローラを備え、前記位相検知ホモダイン・レシーバは フィードバック・ループを介して圧電コントローラに接続され、圧電コントロー ラは電気的に前記圧電体に接続され、 オーディオ変換器が前記マイクロコントローラに後続され、アナログ・ディジタ ル・コンバータが前記マイクロコントローラに接続され前記アナログ・ディジタ ル・コンバータがディスプレイに接続されることを特徴とする請求項記載の６１ ないし６４記載の装置。 ６６．糖分測定ヘッドは、 前記血液循環身体部分を受け入れるための空間を有するハウジングと、前記血液 循環身体部分を固定するための固定手段と、前記血液循環身体部分に圧力を加え る圧力手段とを備え、ここで、前記糖分測定ヘッドの入力は血液循環体を受け入 れるための空間の脇に位置し、平衡レシーバは前記空間の脇に前記の脇とは反対 の脇に位置することを侍徴とする請求項６１ないし６５のいずれかに記載の装置 。 ６７．一つのレーザ・ソースから二つの偏波・変調されたレーザ・ビームを生成 するための光学位相変調であり、 第一の長さの偏波面保存光ファイバのコンダクタが偏波レーザ・ビームを受信す る入力と出力を有し、 第二の長さの偏波面保存光ファイバが入力と出力を有しレーザ・ビームを偏波す るための入力偏波器を備え、このビームは第一の光フォイバ・コンダクタの入力 に伝送され、その偏波方向はｘ−ｙ座標系において前記第一の光ファイバ・アー ムの交差点においてｘ軸に対して４５°の角度形成し、第一および第二の光ファ イバ・コンダクタを連結する入力光学結合器を設け、この入力光学結合器はレー ザ・ビームを分割する手段を備え、第一の成分は第一の光ファイバ・アームを介 してさらに伝搬し、第二の成分は第二の光ファイバ・コンダクタを介してさらに 伝搬し、 前記第一の光ファイバ・コンダクタに光位相シフタを連結し、第一の成分を位相 変調し、 第一および第二の光ファイバ・コンダクタの出力を連結する出力光結合器を設け 、この結合器は第一および第二の光ファイバの光伝搬モードを干渉混成化する手 段を持ち、各光ファイバ・コンダクタの各出力は、垂直方向の直線偏波を伴った 前記第一の成分および第二の成分の補足的な干渉混成を有し、前記第一の光ファ イバ・コンダクタの出力は参照ビームを提供し、第二の光ファイバ・コンダクタ の出力は測定ビームを提供し、 位相遅廷を誘導するため１／４波プレートを設け、前記１／４波プレートは第一 のウィンドウおよび第二のウィンドウを備、前記第一のウィンドウは前記第一の 光ファイバ・コンダクタの出力と共に配列され、偏波・変調参照光学ビームを生 成し、前記第二のウィンドウは前記第二の光ファイバ・コンダクタの出力と共に 配列され、偏波・変調測定光学照ビームを生成することを特徴とする光学変調。 ６８．圧電体を第一の光ファイバ・コンダクタの一部分に装着し、圧電コントロ ーラを設け、圧電体を制御して所望の周波数で振動させ、ここで第一の光ファイ バ・コンダクタが歪みそこを伝搬するレーザ・ビーム成分は位相変調されること を特徴とする請求項６７記載の装置。 ６９．圧電コントローラが圧電体を６５０Ｈｚから１５ｋＨｚのレンジ内の所要 の周波数で振動させることを特徴とする請求項６８記載の装置。 ７０．圧電体は薄壁状の圧電セラミック・リングであり、その回りに、第一の光 ファイバ・コンダクタが巻き付けられことを特徴とする請求項６８または６９記 載の装置。 ７１．圧電コントローラ回路がフィードバック信号を受信し、圧電体の振動およ びヒステリシスを制御することを特徴とする請求項６８ないし７０のいずれかに 記載の装置。