JPH09173323A - 無侵襲生化学計測装置 - Google Patents

無侵襲生化学計測装置

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JPH09173323A
JPH09173323A JP34036495A JP34036495A JPH09173323A JP H09173323 A JPH09173323 A JP H09173323A JP 34036495 A JP34036495 A JP 34036495A JP 34036495 A JP34036495 A JP 34036495A JP H09173323 A JPH09173323 A JP H09173323A
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JP
Japan
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living body
light
reflecting mirror
biochemical
linearly
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JP34036495A
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English (en)
Inventor
Yuji Miyahara
裕二 宮原
Osamu Ozawa
理 小沢
Yutaka Masuzawa
裕 鱒沢
Toshiko Fujii
稔子 藤井
Tsuyoshi Sonehara
剛志 曽根原
Masao Kan
正男 管
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の異なる波長の光を生体の同一場所に照射
し、照射場所の違いによる生体特性の違いを無くし、多
変量解析を用いて定量化することにより、高精度な無侵
襲生化学計測装置を提供する。 【解決手段】複数の光源と少なくとも1個の反射鏡と上
記反射鏡を直線運動または回転運動させる駆動機構を設
け、複数の光源から放射される異なる波長の光を同一光
軸上に反射させて生体に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は医療用の生化学分析
装置に係り、特に、無採血に生体中の生化学成分を高精
度に計測する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近赤外光を用い、生体情報を無侵襲に計
測する装置がメディカル アンド バイオロジカル エ
ンジニアリング アンド コンピューティング,26
巻,1988年,第289頁から第294頁(Medical and B
ioligical Engineering and Computing,26,pp2
89−294)に記載されている。この論文では、波長
778nm,813nm,867nm及び904nmの
4個の半導体レーザを用い、各半導体レーザの光を4本
の光ファイバに入射して生体まで導いている。上記光フ
ァイバは束ねられているが、上記4個の波長の光路は同
一ではなく生体に放射される端面では空間分布を有して
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
は複数光源から放射される光が空間分布をもつため、生
体への照射位置が波長によって異なっていた。生体は不
均一な散乱体であるため、照射位置の違いは測定に大き
な誤差をもたらすという問題があった。波長の違いによ
る生体特性の違いのみを検出し、生体中成分を定量化す
るためには、異なる波長の光を正確に同じ位置に照射す
る必要がある。
【0004】本発明の目的は、複数の異なる波長の光を
生体の同一場所に照射し、照射場所の違いによる生体特
性の違いを無くし、多変量解析を用いて定量化すること
により、高精度な無侵襲生化学計測装置を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は光を直接生体に照射して生体中の生化学物
質の濃度を求める生化学計測装置において、複数個の光
源、少なくとも1個の反射鏡、及び前記反射鏡を直線運
動または回転運動させる駆動機構を設ける。前記複数個
の光源から放射される異なる波長の光を全て前記反射鏡
に集め、反射鏡を直線運動または回転運動させることに
より、ただ一つの同一光軸上に反射させて生体に照射す
る。これにより、異なる波長を生体の同一部位に照射す
ることができるので、ただ1個の光検出器を用い生体の
波長に依存する特性のみを検出することができるので、
高精度の定量測定ができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す。直
線的に配置した異なる波長の5個の半導体レーザ1,5
個のコリメータレンズ2,半導体レーザから放射される
光をそれぞれ反射させる5個の固定された第1の反射鏡
3,第1の反射鏡により反射された光を生体4に向けて
同一光軸上に反射させる第2の可動反射鏡5,可動反射
鏡を直線運動させる反射鏡駆動装置6,生体からの透過
または反射光または音響波を検出する光検出器または音
響検出器7から基本的に構成されている。図中、破線は
光路を表す。
【0007】各半導体レーザが所定の間隔で順次パルス
光を放射し、そのタイミングに合わせて可動反射鏡5を
直線的に移動させる。半導体レーザから放射された光は
それぞれ固定反射鏡3で反射され、さらに可働反射鏡5
で反射され、生体4に照射される。半導体レーザの放射
時間間隔と可動反射鏡の移動時間間隔を同期させること
により、異なる波長の光を常に同一光路上を伝搬させて
生体に入射させることができる。したがって、生体の照
射位置は常に正確に一定であり、生体の空間的な不均一
さに基づく誤差は無くなり、高精度の測定を行うことが
できる。
【0008】生体に近赤外光を照射すると、一部は表面
で反射し、他は生体中を拡散して透過する。その際、近
赤外光の一部は生体物質に吸収される。入射光強度I0
と透過光強度Itとの間には数1で示されるLambert−B
eer の法則が成り立つと考えられる。
【0009】
【数1】 It=I0exp(−ckd) …(数1) ここで、cは吸収物質の濃度、kは吸光係数、dは吸収
物質の厚さを表す。これより目的物質の吸収波長に合わ
せたレーザを用い、試料の厚さを一定にすれば、透過光
強度の測定により目的物質の濃度を求めることができ
る。例えば、グルコースは1560nm,2076n
m,2272nmに特徴的な吸収を有する。したがっ
て、発振波長が1500nmから2500nmの範囲に
ある複数の半導体レーザをグルコース測定に用いること
ができ、その中には発振波長の極大値が1560±30
nm,2080±30nm、または2270±30nm
のいずれかの波長の半導体レーザを含む必要がある。
【0010】図1に示した第1の実施例では5個の半導
体レーザを用いた例が示されているが、用いる半導体レ
ーザの個数は実験的に最適化することが望ましく、半導
体レーザの数が多いほど精度が向上する。また、半導体
レーザの波長は吸収の極大値の波長を含み、所定の間隔
で波長をずらすことが望ましい。例えば、1560nm
の特徴的な吸収を用いる場合、1510nm,1520
nm,1530nm,1540nm,1550nm,1
560nm,1570nm,1580nm,1590n
m,1610nm,1620nmの計11個の波長を有
する半導体レーザを用いることにより、生体中、主に血
液中のグルコース濃度を採血せずに定量することができ
る。
【0011】生体中では光の散乱が大きいため、厚い生
体試料の測定には高出力のレーザを用いる必要がある。
例えば波長1560nm,出力10mWの半導体レーザ
を用いれば約1.5mm の厚さの生体を測定することがで
き、また、100mWのレーザを用いると約8mmの厚さ
の生体を測定することができる。
【0012】本発明の第2の実施例を図2に示す。本実
施例では、可動反射鏡5の中心部を中心とする円周8上
に5個の半導体レーザ1を配置した。可動反射鏡5は反
射鏡駆動装置6により回転運動させる。半導体レーザを
所定の間隔で順次放射し、その放射時間間隔及びタイミ
ングと可動反射鏡の回転のタイミングを同期させ、回転
角度を調整することにより、異なる波長の光を常に同一
光路上を伝搬させて生体4に入射させることができる。
したがって、生体の照射位置は常に正確に一定であり、
生体の空間的な不均一さに基づく誤差は無くなり、高精
度の測定を行うことができる。第1の実施例で述べたよ
うに半導体レーザの個数は多い方が望ましく、波長はグ
ルコースの吸収の極大値の波長を含み、所定の間隔で波
長をずらすことが望ましい。
【0013】本発明の第3の実施例を図3に示す。図
中、実線は電気信号の流れ、点線は光路を示す。半導体
レーザ駆動装置9により5個の半導体レーザ1を順次放
射させ、放射した光を固定反射鏡3により反射させ、さ
らに可動反射鏡5に反射させ、生体4に照射する。可動
反射鏡5は反射鏡駆動装置6により駆動され、直線運動
する。直線運動の移動距離,速度及びタイミングはコン
ピュータ10により駆動制御装置11を介して制御さ
れ、半導体レーザの放射に合わせて順次反射させること
ができる。生体に照射された一部の光は生体中で吸収さ
れるので、透過または反射光、または光音響波を光検出
器または音響センサ7により検出し、その信号は増幅器
12により増幅され、電圧計13で読みとられる。電圧
計で読みとられる信号は、異なる波長のパルス光が所定
の間隔をおいて連続したものであるため、ゲート回路1
4を設けて各パルス光を時間的に分離した。ゲート回路
はコンピュータに接続されており、そのオンオフのタイ
ミングが半導体レーザの放射タイミングに合わせて制御
される。時分割された信号はピーク検出回路15に入力
され、ピークの高さが読みとられ、コンピュータ10に
入力される。コンピュータでは複数波長のピーク信号強
度に基づき、例えば部分最小二乗法など多変量解析を用
いてグルコース濃度が定量化される。
【0014】図4は本発明の第4の実施例である。
(a)図は卓上型の筐体16に実施例1に示した無侵襲
グルコース計測システムを実装したものである。被検者
は検査日時,条件などの必要項目を入力キー17から入
力し、指を測定穴18に挿入して静止させ、ready
状態のランプ19が点灯したら測定開始ボタン20を押
し、一定時間の後、測定終了ランプ21が点灯して測定
が終了する。測定結果はただちに表示部22に表示さ
れ、必要に応じてプリンタ23で印字される。
【0015】(b)図は測定穴近傍の断面図である。測
定穴18の内壁面にコリメータレンズ2及び保護ガラス
24を設け、5個の半導体レーザ1及び光検出器7を配
置した。固定反射鏡3,可動反射鏡5及び反射鏡駆動機
構6の配置及び動作は図1または図3で記述したとおり
である。高精度測定を確保するため半導体レーザ1,固
定反射鏡3,可動反射鏡5,反射鏡駆動機構6及び光検
出器7を、発泡スチロールなどの断熱材料を用いた恒温
箱25の中に設置した。恒温箱の中の温度は温度センサ
26によりモニタされ、ヒータ27及びペルチエ素子2
8により一定温度に制御されている。本装置により、被
検者は指を測定穴に挿入するだけで、血液中のグルコー
ス濃度を無侵襲に測定することができ、採血に伴う苦痛
や感染の危険性から被検者を解放することができる。
【0016】
【発明の効果】本発明では、複数個の光源、少なくとも
1個の反射鏡、及び前記反射鏡を直線運動または回転運
動させる駆動機構が設けられているので、前記複数個の
光源から放射される異なる波長の光を全て反射鏡に集
め、反射鏡を直線運動または回転運動させることによ
り、ただ一つの同一光軸上に反射させて生体に照射する
ことができる。これにより、異なる波長を生体の同一部
位に正確に限定して照射することができるので、ただ1
個の光検出器または音響センサを用い生体の波長に依存
する特性のみを検出することができるので、高精度の定
量測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直線駆動反射鏡を有する第1の実施例の説明
図。
【図2】回転駆動反射鏡を有する第2の実施例の説明
図。
【図3】本発明のシステムのブロック図。
【図4】卓上型無侵襲生化学計測装置の斜視図。
【符号の説明】
1…光源、2…コリメータレンズ、3…固定反射鏡、4
…生体、5…可動反射鏡、6…反射鏡駆動機構、7…光
検出器または音響センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 稔子 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 曽根原 剛志 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 管 正男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源,光検出器または音響センサ,信号処
    理・演算部を含み、光を直接生体に照射して前記生体中
    の生化学物質の濃度を求める生化学計測装置において、
    少なくとも1個の反射鏡、及び前記反射鏡を直線運動ま
    たは回転運動させる駆動機構を設けたことを特徴とする
    無侵襲生化学計測装置。
  2. 【請求項2】光源,光検出器または音響センサ,信号処
    理・演算部を含み、光を直接生体に照射して前記生体中
    の生化学物質の濃度を求める生化学計測装置において、
    少なくとも1個の反射鏡、及び前記反射鏡を直線運動ま
    たは回転運動させる駆動機構を設け、前記光源から放射
    される光を前記反射鏡に集めることを特徴とする無侵襲
    生化学計測装置。
  3. 【請求項3】複数個の光源,1個の光検出器または音響
    センサ,信号処理・演算部を含み、光を直接生体に照射
    して生体中の生化学物質の濃度を求める生化学計測装置
    であり、少なくとも1個の反射鏡、及び前記反射鏡を直
    線運動または回転運動させる駆動機構を設け、前記複数
    個の光源から放射される光を前記反射鏡に集め、ただ一
    つの同一光軸上に反射させて生体に照射することを特徴
    とする無侵襲生化学計測装置。
  4. 【請求項4】複数個の光源,1個の光検出器または音響
    センサ,信号処理・演算部を含み、光を直接生体に照射
    して生体中の生化学物質の濃度を求める生化学計測装置
    であり、少なくとも1個の反射鏡、前記反射鏡を直線運
    動または回転運動させる駆動機構,ゲート回路及びピー
    ク検出回路を設け、前記複数個の光源から順次放射され
    る光を前記反射鏡に集め、ただ一つの同一光軸上に反射
    させて生体に照射し、生体からの透過光,反射光または
    音響信号を、前記ゲート回路により順次放射される光と
    同期させて検出し、前記ピーク検出回路により同期検出
    した信号のピーク値を読みとることを特徴とする無侵襲
    生化学計測装置。
  5. 【請求項5】請求項1,2または3に記載の前記光源は
    半導体レーザであり、発振波長が1500nmから25
    00nmの範囲にあり、発振波長の極大値が1560±
    30nm,2080±30nm、または2270±30
    nmである半導体レーザを含む無侵襲生化学計測装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243632A (ja) * 2001-02-20 2002-08-28 Kurabo Ind Ltd フローセル、検出装置及び液体試料測定装置
WO2005107592A1 (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法
JP2006521869A (ja) * 2003-04-01 2006-09-28 グルコン インク 光音響分析評価方法と装置
JP2007259915A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 成分濃度測定装置
JP2009083505A (ja) * 2001-10-10 2009-04-23 Heidelberger Druckmas Ag 平板印刷機の被印刷体に放射エネルギーを供給する装置および方法
WO2016075886A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Ricoh Company, Ltd. Optical sensor, optical testing apparatus, and optical characteristics detection method

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243632A (ja) * 2001-02-20 2002-08-28 Kurabo Ind Ltd フローセル、検出装置及び液体試料測定装置
JP2009083505A (ja) * 2001-10-10 2009-04-23 Heidelberger Druckmas Ag 平板印刷機の被印刷体に放射エネルギーを供給する装置および方法
JP2010036589A (ja) * 2001-10-10 2010-02-18 Heidelberger Druckmas Ag 平板印刷機の被印刷体に放射エネルギーを供給する装置
JP2006521869A (ja) * 2003-04-01 2006-09-28 グルコン インク 光音響分析評価方法と装置
US9198580B2 (en) 2004-05-06 2015-12-01 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
US8332006B2 (en) 2004-05-06 2012-12-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
US9008742B2 (en) 2004-05-06 2015-04-14 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
US9060691B2 (en) 2004-05-06 2015-06-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
WO2005107592A1 (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法
JP2007259915A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 成分濃度測定装置
WO2016075886A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Ricoh Company, Ltd. Optical sensor, optical testing apparatus, and optical characteristics detection method
JP2016093280A (ja) * 2014-11-13 2016-05-26 株式会社リコー 光学センサ、光学検査装置、及び光学特性検出方法
KR20170063916A (ko) * 2014-11-13 2017-06-08 가부시키가이샤 리코 광학 센서, 광학 검사 장치 및 광학 특성 검출 방법
US10175169B2 (en) 2014-11-13 2019-01-08 Ricoh Company, Ltd. Optical sensor, optical testing apparatus, and optical characteristics detection method

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