JPH11173977A

JPH11173977A - 光学式成分計

Info

Publication number: JPH11173977A
Application number: JP9346037A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Miki; 匡三木; Masayo Haji; 雅代土師; Taketoshi Sato; 武年佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のケモメトリックス法は、処理に多数の
波長の光を必要とするために、分光のための構成や回路
などの装置が大がかりとなり、小型の検査器に応用する
ことは困難である。【解決手段】発光部１がレーザ光源１ａと分光フィル
タ１ｂとを使用して照射する（２ｎ＋１）個以上の波長
域の光を生体試料を介して受光部２で受け、制御部６が
受光部２の出力を２^m次に微分して成分濃度を算出する
ようにして、比較的少ない波長数でオフセット光量など
の変動要因を低減した小型の光学式成分計としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体に光を直接照
射したり、吸引などで浸出させた体液サンプルに光を照
射して、その透過光または反射光の光量変化から、血液
や体液が含む特定成分の濃度を測定する非侵襲や低侵襲
の成分計に関する技術であり、非侵襲血糖計などに応用
できるものである。

【０００２】

【従来の技術】生体内成分の測定装置として、酸化ヘモ
グロビンの濃度を測定するパルスオキシメータや、糖尿
病の予防や管理、診断治療のために使用される非侵襲血
糖計などが提案されている。また、採血や生体組織の破
壊を伴わずに、光学的手段を用いて直接生体組織内の成
分を測定する無侵襲測定装置や、吸引や圧迫により浸出
させた体液や分泌物に対して光学的な手法により成分測
定を行う無侵襲に近い低侵襲式の血糖計も提案されてい
る。

【０００３】こうした光学的な無侵襲式の成分濃度の測
定装置の測定原理は、グルコース糖などの測定物質に対
して吸収されやすい波長の光と、測定物質に吸収されに
くい波長の光を利用しているものである。このとき測定
物質に吸収される光の度合いは、測定物質の対数で表現
した濃度に比例して大きくなるものである。

【０００４】この原理を用いた装置の一般的な構成は、
基準光量Ｌ０と、測定部位に光を照射して透過あるいは
拡散反射した測定光量Ｌ１との対数比率Ｌｏｇ(Ｌ０／
Ｌ１)を吸光度とし、この吸光度と成分濃度との相関を
求めるものである。この方式では測定光量Ｌ１は、グル
コース糖などの測定成分の濃度が大きくなるに連れて小
さくなり、つまり吸光度が大きくなるものである。これ
らの構成では、基準光量Ｌ０は、試料中に測定成分が含
まれない場合の光量や、測定物質に吸収されにくい波長
の光量として演算する場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来使用さ
れている生体内成分の測定装置は、外光の紛れ込みや装
置内部での反射などの影響で、基準光量が変化すること
が多く、算出する吸光度が一定量のオフセット値を持つ
ケースなどが発生する。こうしたケースでは成分濃度と
関係なく吸光度が変動してしまう。

【０００６】このような課題を解決するために、ケモメ
トリックスと呼ばれている方法がある。この方法は、分
光計のような大型の装置を使用して、広範囲な波長域に
ついて吸光度特性をスキャンして測定し、得られたデー
タに統計的な処理を施すものである。

【０００７】しかしケモメトリックスは、処理に多数の
波長の光を必要とするために、分光のための構成や回路
などの装置が大がかりなものとなり、携帯型などの小型
の検査器に応用することが困難であまり実用的ではない
という課題を有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光部がレー
ザ光源と分光フィルタとを使用して照射する（２ｎ＋
１）個以上の波長域の光を生体試料を介して受光部で受
け、制御部が受光部の出力を２^m次に微分して成分濃度
を算出するようにして、比較的少ない波長数でオフセッ
ト光量などの変動要因を低減した小型の光学式成分計と
している。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、発光
部がレーザ光源と分光フィルタとを使用して照射する
（２ｎ＋１）個以上の波長域の光を生体試料を介して受
光部で受け、制御部が受光部の出力を２^m次に微分して
成分濃度を算出するようにして、比較的少ない波長数で
オフセット光量などの変動要因を低減した小型の光学式
成分計としている。

【００１０】請求項２に記載した発明は、発光部を複数
として、複数成分の算出や、より精度の高い計測を可能
とした光学式成分計としている。

【００１１】請求項３に記載した発明は、制御部が受光
部の出力を２次微分するようにして、簡単な構成でオフ
セット光量などの変動要因を低減し、より小型の光学式
成分計としている。

【００１２】請求項４に記載した発明は、制御部が受光
部の出力を２^m次に微分するとともに（２^mー１）次微分
値までの値を算出し、この微分値を使って予め決めた演
算式に基づいて成分濃度を算出するようにして、精度の
高い計測が出来る小型の光学式成分計としている。

【００１３】請求項５に記載した発明は、１つの発光部
から複数の２^m次微分値を得るようにして、一定次数の
高次微分値の代わりに、より低次の微分値を組み合わせ
て対応する波長域でのオフセット値の傾向に合わせた最
小の次数での演算式の設定が可能な、精度の高い計測が
出来る小型の光学式成分計としている。

【００１４】請求項６に記載した発明は、制御部は、発
光部が放射する光の波長域ごとの波長強度の差を比率補
正して演算を行うようにして、分光フィルタやレーザ光
源の感度特性や波長透過特性などの制限をより緩和する
ことができ、構成部品の選択範囲をより広くした、小型
の光学式成分計としている。

【００１５】請求項７に記載した発明は、分光フィルタ
を直方体形状の干渉型フィルタまたは回折格子型フィル
タとし、レーザ光源からの光の入射角度が変わる方向に
回転させる構成として、１つのフィルタを回転させて複
数の波長に分光できる簡単な構成の小型の光学式成分計
としている。

【００１６】請求項８に記載した発明は、分光フィルタ
を厚みが階段状もしくは連続して変わる形状の干渉型フ
ィルタとし、レーザ光源からの光に対して垂直方向にス
ライドさせるようにして、簡単に複数の波長に分光する
ことができる小型の光学式成分計としている。

【００１７】請求項９に記載した発明は、発光部は１５
５０nmから１７００nm、または２１００nmから２３００
nmの波長域から選択した光を照射するようにして、グル
コース糖など生体の重要な成分指標の吸光度が高く且つ
生体への到達深度が深い非侵襲血糖計に応用できる小型
の光学式成分計としている。

【００１８】

【実施例】（実施例１）以下本発明の第１の実施例につ
いて説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック図
である。１は測定用の光線を生体試料である指先に照射
する発光部で、レーザ光源１ａと分光フィルタ１ｂとか
ら成っている。２は発光部１が照射した光を生体試料を
介して受ける受光部で、受光量に応じた信号を制御部２
に伝達している。受光部２は、本実施例ではフォトトラ
ンジスタで構成した受光素子２ａと、受光素子２ａの信
号から受光量を検出する光量検出回路２ｂと、光量検出
回路２ｂのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換部２ｃとから成っている。前記発光部１と受光
素子２ａとは、プローブ３内に収容されている。またプ
ローブ３は、指などの測定部位を固定するための固定部
材を備えている。

【００１９】本実施例では受光素子２ａは発光部１が照
射した光の内生体試料を透過した光を受ける構成として
いるものであるが、発光部１と同一側に配置して、発光
部１が照射した光の内生体試料によって反射された光を
受ける構成としても支障はないものである。

【００２０】発光部１を構成する分光フィルタ１ｂとし
て本実施例では干渉型フィルタを用いており、軸を中心
に回転可能に支持されており、このときの駆動源は駆動
回路４となっている。また、レーザ光源１ａは発光回路
５によって点灯状態を制御されている。以上の構成で駆
動回路４が分光フィルタ１ｂを回転させると、レーザ光
源１ａからの光の侵入角度が変わり、あるいは分光フィ
ルタ１ｂ内の光路長が変化して、レーザ光源１ａが照射
する波長λの光を、ｎを整数としたときに少なくとも
（２ｎ＋１）個以上の波長域の光に分光するものであ
る。つまり本実施例では、λ＋２△λ、λ＋△λ、λ、
λ―△λ、λ―２△λの５つの波長域の光に順次分光し
ている。

【００２１】前記Ａ／Ｄ変換部２ｃの出力信号は、すな
わち受光部２の出力信号は制御部６に伝達されている。
制御部６は、内部に演算部６ａを有しており、受光部２
から受けた信号を演算して、予め実験等によって決定し
たプログラムの一部を構成する演算式によって成分濃度
を演算し、その結果を表示操作部７に表示するものであ
る。また、表示操作部７を使用して使用者が測定開始を
指示したときには、前記駆動回路４と発光回路５を駆動
するものである。なお前記演算は、受光部２からの出力
を取り込んで２^m次に微分し、この微分値を予め決めた
演算式に使用するようにしているものである。制御部６
は、マイコンおよびその周辺回路などによって構成して
いる。なお前記Ａ／Ｄ変換部２ｃは、制御部６にＡ／Ｄ
機能を有するマイクロコンピュータなどを使用する場合
には不要である。

【００２２】また表示操作部７は、使用者の操作を制御
部２に伝達するキーボードや、測定結果を表示する液晶
パネルなどを備えている。

【００２３】以下本実施例の光学式成分計の動作につい
て説明する。使用者が表示操作部７を使用して測定開始
を指示すると、制御部６がこの信号を受けて発光回路５
と分光フィルタ１ｂとを駆動する。すなわち、レーザ光
源１ａが点灯し、分光フィルタ１ｂが回転するものであ
る。分光フィルタ１ｂが回転することによって発光部１
は（２ｎ＋１）個以上の波長域の光を放射する。この光
は、生体試料を透過することによって、生体試料中の血
液成分によって吸光されて減衰するものである。この吸
光度或いは減衰度は、前記光の波長によって、また血液
中に含まれる成分の濃度や温度によって異なるものであ
る。受光部２は、発光部１が照射した光を指先を介して
受け、この受光信号を光量検出回路２ｂ・Ａ／Ｄ変換部
２ｃから制御部６に伝達している。制御部６は内蔵して
いるプログラムに従って、このデータを処理して、血液
成分の濃度を演算して表示操作部７に表示するものであ
る。

【００２４】このとき図２に示しているように、駆動回
路４によって分光フィルタ１ｂをｃ、ｄ、ｅとなるよう
に制御したとする。本実施例では、ｃに示す垂直位置の
場合には光路長が（λ―△２λ）の整数倍となる設定と
しているものである。このときには、分光フィルタ１ｂ
を通過する光は図３（ａ）に示している斜線部ｐのみと
なる。この理由は、本実施例では分光フィルタ１ｂとし
て使用して干渉型のフィルタを使用しているためであ
る。干渉型のフィルタでは、光の干渉作用によって、フ
ィルタ中の光路長がある波長の整数倍となっているとき
は、この波長の光の強度を強め、それ以外の波長の光は
互いに弱め合うものである。この結果、光路長が波長の
整数倍に一致する波長の光のみが分光フィルタ１ｂを通
過する事になるものである。駆動回路４が分光フィルタ
１ｂを更に回転させて、ｄ・ｅに示す位置となった場合
には、フィルタ内の光路長は順次長くなる。ｄの位置の
場合は（λ―△λ）の整数倍の波長の光が、ｅに示す位
置の場合には、λの整数倍の波長の光が通過するもので
ある。つまり、図３（ｂ）に示すｑ、図３（ｃ）に示す
ｒのみとなるものである。

【００２５】制御部６は、受光部２が出力する前記波長
の光を使用して、オフセット光量による影響を避ける形
で生体試料中の成分濃度を演算しているものである。

【００２６】図４は、発明者らがオフセット光量による
影響を確認した実験結果を示している。すなわち、或る
水溶液に波長λの光を照射したときの吸光度の波長特性
を示しているものである。図４は、横軸に波長λを、縦
軸に吸光度を採っている。従って、吸光度が高いほどグ
ラフが上方に位置するものであり、受光部２に入射する
光量は少ないものである。こうした分光装置では、オフ
セット光量による影響を受けやすいものである。図４中
のａは、オフセット光量による影響がない場合の特性を
示している。また、図４中のｂは、オフセット光量によ
る影響を受けて見かけ上吸光度が小さくなっている場合
の特性を示している。図４に示している例は、前波長域
について一定量のオフセット光量が発生しているもので
ある。また図５は、同様にオフセット光量による影響の
現れ方が別のパターンとなっているものである。すなわ
ち、レーザ光源の温度変動などが原因して、波長に比例
したようなオフセット光量が発生しているものである。
ａはオフセット光量による影響がない場合を、ｂはオフ
セット光量による影響がある場合を示している。

【００２７】図４・図５に示しているように、波長λの
光の吸光度Ａ（λ）は、オフセット光量によってＡ
‘（λ）に変化する。従って、この場合制御部７が使用
する成分濃度Ｃを検出するための演算検量式が、Ｃ＝Ｋ
０×Ａ（λ）＋Ｂである場合には、成分濃度が同一であ
っても、Ｋ０×｛Ａ’（λ）―Ａ（λ）｝で示すΔＣだ
け成分濃度の誤差を含んでしまうものである。

【００２８】この点本実施例では、図６・図７で説明し
ているように、２次微分した値を（数２）に示す検量式
に使用しているものである。（数２）に示しているＫ０
やＢの値は、成分濃度が予め判っている試料を測定する
ことによって決定しておき、制御部６のプログラムの一
部として記憶しているものである。

【００２９】Ｃ＝Ｋ０×ｄ２Ａ（λ）＋Ｂ（数２）図６・図７は、図４・図５に示す波形ａ・ｂを２次微分
した波形を示している。２次微分することによって、図
４に示している波形ａ・ｂは、図６に示しているように
１本の特性曲線として示されるものである。また、図５
に示している波形ａ・ｂは、図７に示しているように１
本の特性曲線として示されるものである。つまり２次微
分した値は、オフセット光量による影響を除いた形とな
っているものである。本実施例では、測定結果を（数
３）に代入することによってｄ２Ａ(λ)を求め、このｄ
２Ａ(λ)を（数２）に代入して成分濃度を演算している
ものである。ｄ２Ａ(λ)＝｛Ａ(λ―△λ)-２Ａ(λ)+Ａ(λ+△λ)｝／４（△λ）² （数３）以上のように本実施例によれば、レーザ光源１ａと分光
フィルタ１ｂとを組み合わせた簡易な構成で、複数の波
長における吸光度を測定することが可能となり、これら
の吸光度から演算した微分値を使った演算検量式により
目的成分の濃度を、オフセット光量の影響を避けて測定
することができるものである。

【００３０】また本実施例によれば、微分値の次数を２
^m次とした場合には、図４・図５と図６・図７に示して
いるようにピークを示す波長が同一の波長λとして出現
するため、演算式の作成が容易となるものである。特に
ｍ＝１の２次微分の場合は、分光する波長が最も少なく
て済むものである。

【００３１】なお本実施例によれば、制御部６は受光部
２から（２ｎ＋１）個のデータを受けることができるも
のである。従って、制御部６は最高２ⁿ次微分値までを
算出することができる。例えばｎ＝２とした場合には、
発光部１２は５波長の光を照射することとなり、制御部
６は（数４）に示しているように４次微分値を得ること
ができる。

【００３２】ｄ４Ａ(λ)＝｛Ａ(λ-２△λ)-４Ａ(λ-△λ)+６Ａ(λ)-４Ａ(λ+△λ)+Ａ(λ +２△λ)｝／１６（△λ）² （数４）またこのとき制御部６が有している演算式は、（数５）
に示すものとすることができる。

【００３３】Ｃ＝Ｋ０×ｄ２ⁿＡ（λ）＋Ｂ（数５）（実施例２）続いて本発明の第２の実施例について説明
する。図８は本実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例では、実施例１で説明した発光部１に代えて複
数の発光部１０ａ〜１０ｋを使用しているものである。
つまり本実施例では、第１の発光部１０ａ、第２の発光
部１０ｂ、第ｋの発光部１０と、それぞれの発光部の光
を生体試料の同一部位に照射するための半透明ミラー１
３ａ〜１３ｋを使用しているものである。第１の発光部
１０ａは、レーザ光源１１ａと分光フィルタ１２ａによ
って構成しており、第２の発光部１０ｂはレーザ光源１
１ｂと分光フィルタ１２ｂによって構成しており、第ｋ
の発光部１０ｋはレーザ光源１１ｋと分光フィルタ１２
ｋによって構成している。

【００３４】従って、それぞれの発光部は（２ｎ＋１）
個の波長に分光した光を照射するものである。以上の構
成とすることによって、本実施例の制御部２は複数の波
長の光の吸光度を使用する精度の高い演算式を使用でき
るものである。つまり、本実施例では（数６）に示して
いるような、演算式を使用しているものである。この場
合、λ１、λ２、・・・λｋは、測定成分の複数の吸収
波長や、生体試料中に存在する測定成分以外の成分の吸
収波長に一致させておくと効果が大きいものである。

【００３５】Ｃ＝Ｋ１×d2A(λ1)＋Ｋ２×d2A(λ2)+・・・+Ｋｋ×d2A(λk)＋Ｂ（数６）（数６）中のＫ１、Ｋ２、・・・ＫｋとＢは、予め濃度
の分かっている試料を測定することによって決定し、制
御部６のプログラムとして記憶しているものである。

【００３６】以上の構成で、例えば第１の発光部１０ａ
は制御部６が分光フィルタ１２ａを駆動することによっ
て、（λ１−２△λ）、（λ１−△λ）、λ、（λ１＋
△λ）、（λ１＋２△λ）の波長の光を順次照射する。
受光部２は、生体試料を透過したこれらの光を順次受光
して光量を測定し、（数３）に従って波長λ１での２次
微分値ｄ２Ａ（λ１）を算出する。以下第２の発光部１
０ｂ〜第ｋの発光部１０ｋが照射する光について、受光
部２が受光した信号によって２次微分値ｄ２Ａ（λ２）
〜ｄ２Ａ（λｋ）を算出する。制御部６はこれらの２次
微分値を予め記憶した演算式（数６）に代入して、測定
成分の濃度を算出するものである。

【００３７】

【実施例３】続いて本発明の第３の実施例について説明
する。発実施例の構成は前記実施例１と同様であり、制
御部６が有している検量式の形式を異にするものであ
る。

【００３８】本実施例では、（２ｎ＋１）個に分光した
波長から最高次の２ⁿ次微分値を求める他に、その算出
の途中段階で複数の（２ⁿ―１）次微分値を算出するこ
とができる。

【００３９】例えば、ｎ＝２の５波長の場合には、（数
４）に示す４次微分値の他に、（数７）（数８）に示す
２つの２次微分値を得ることもできる。

【００４０】 d2A(λ+△λ)={A(λ)-2A(λ+△λ)+A(λ+2△λ)}/4(△λ)² （数７） d2A(λ―△λ)={A(λ)-2A(λ―△λ)+A(λ―2△λ)}/4(△λ)² （数８）従って本実施例によれば、（数９）に示しているような
同じ次数の微分値を複数使用する検量式や、（数１０）
に示しているような次数混合型の検量式であっても、自
由に使用することができるものである。このとき、実施
例１で説明しているように、Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２、Ｂなど
の係数は、成分濃度が予め判っている試料を測定して決
定しておくものである。本実施例では生体試料の測定結
果を（数７）（数８）に代入することによって、（数
９）（数１０）のＣを求めるものである。

【００４１】Ｃ＝Ｋ０×ｄ２Ａ（λ―△λ）＋Ｋ１×ｄ２（λ＋△λ）＋Ｂ（数９）Ｃ＝Ｋ０×d4A(λ)＋Ｋ１×d2A(λ―△λ)＋Ｋ２×A(λ+△λ)＋Ｂ（数１０）このように、本実施例によれば複数の微分値を用いた検
量式を使用することによって、より多くの情報を使用す
ることができ、成分濃度の算出がより正確にできるもの
である。

【００４２】（実施例４）続いて本発明の第４の実施例
について説明する。本実施例では図９あるいは図１０に
示している分光フィルタを使用しているものである。

【００４３】図９に示しているものは、階段状加工した
分光フィルタ１５としているものである。会談部分の厚
みｄを波長の整数倍に設定しており、駆動回路４によっ
て光の入射方向に対して垂直方向に移動させるようにし
ている。こうすることによって、レーザ光源１ａに対応
する光路となる厚み部分を変更でき、レーザ光源１ａの
光を複数の波長に分光するものである。

【００４４】図１０に示しているものは、一方の端面を
斜面状に加工した分光フィルタ１６としているものであ
る。駆動回路４によって分光フィルタ１６を上下に駆動
したときに、レーザ光源１ａが照射した光の内、光路長
が波長の整数倍に一致した波長の光だけが通過する構成
となっているものである。

【００４５】以上のように本実施例によれば、分光フィ
ルタを厚みが階段状もしくは連続して変わる形状の緩衝
型フィルタとし、レーザ光源からの光に対して垂直方向
にスライドさせるようにして、複数の波長に分光できる
ものであり、簡単な構成の小型の光学式成分計を実現で
きるものである。

【００４６】（実施例５）次に本発明の第５の実指令に
ついて説明する。本実施例では、発光部１が１５５０ｎ
ｍから１７００ｎｍ、または２１００ｎｍから２３００
ｎｍの波長域から選択した光を照射する構成としている
ものである。前記波長域の波長の光は、グルコース糖な
どの生体の重要な成分指標に対する吸光度が高く、かつ
生体への到達深度が深いものである。このため前記構成
としたものは、非侵襲血糖計に応用できる小型の光学式
成分計を実現できるものである。

【００４７】なおまた、前記各実施例では基準光量を測
定する方法については触れなかったが、一例としては、
指などを挿入する前に減光フィルタを入れてマイコンに
記憶した値と比較するといった方法や、ビームスプリッ
タで２系統に分割した光で基準値を採るような構成とす
ることもできる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、レーザ光源
と分光フィルタとを有しレーザ光源の光を少なくとも
（２ｎ＋１）個以上（ｎは整数）の波長域の光に分光し
て照射する発光部と、発光部から照射され生体試料を透
過した、または生体試料で反射した光を受光し受光量に
応じた信号を出力する受光部と、前記受光部および発光
部を制御する制御部とを備え、前記制御部は受光部の出
力を取り込んで２^m次（ｍ＜ｎ）に微分するとともにこ
の微分値を使って予め決めた演算式に基づいて成分濃度
を算出する構成として、比較的少ない波長数でオフセッ
ト光量などの変動要因を低減した小型の光学式成分計を
実現するものである。

【００４９】請求項２に記載した発明は、レーザ光源と
分光フィルタとを有しレーザ光源の光を少なくとも（２
ｎ＋１）個以上（ｎは整数）の波長域の光に分光して照
射する複数の発光部と、発光部から照射され生体試料を
透過した、または生体試料で反射した光を受光し受光量
に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部および発
光部を制御する制御部とを備え、前記制御部は受光部の
出力を取り込んで２^m次に微分するとともにこの微分値
を使って予め決めた演算式に基づいて成分濃度を算出す
る構成として、複数成分の算出や、より精度の高い計測
を可能とした光学式成分計を実現するものである。

【００５０】請求項３に記載した発明は、ｍを１とし、
制御部が受光部の出力を２次微分するようにして、簡単
な構成でオフセット光量などの変動要因を低減し、より
小型の光学式成分計を実現するものである。

【００５１】請求項４に記載した発明は、レーザ光源と
分光フィルタとを有しレーザ光源の光を少なくとも（２
ｎ＋１）個以上（ｎは整数）の波長域の光に分光して照
射する発光部と、発光部から照射され生体試料を透過し
た、または生体試料で反射した光を受光し受光量に応じ
た信号を出力する受光部と、前記受光部および発光部を
制御する制御部とを備え、前記制御部は受光部の出力を
取り込んで２^m次に微分するとともに（２^mー１）次微分
値までの値を算出し、この微分値を使って予め決めた演
算式に基づいて成分濃度を算出する構成として、精度の
高い計測が出来る小型の光学式成分計を実現するもので
ある。

【００５２】請求項５に記載した発明は、１つの発光部
から複数の２^m次微分値を得る構成として、より低次の
微分値を組み合わせて対応する波長域でのオフセット値
の傾向に合わせた最小の次数での演算式の設定が可能
な、精度の高い計測が出来る小型の光学式成分計を実現
するものである。

【００５３】請求項６に記載した発明は、制御部は、発
光部が放射する光の波長域ごとの波長強度の差を比率補
正して演算を行う構成として、分光フィルタやレーザ光
源の感度特性や波長透過特性などの制限をより緩和する
ことができ、構成部品の選択範囲をより広くした小型の
光学式成分計を実現するものである。

【００５４】請求項７に記載した発明は、分光フィルタ
を直方体形状の干渉型フィルタまたは回折格子型フィル
タとし、レーザ光源からの光の入射角度が変わる方向に
回転させる構成として、１つのフィルタを回転させて複
数の波長に分光できる簡単な構成の小型の光学式成分計
を実現するものである。

【００５５】請求項８に記載した発明は、分光フィルタ
を厚みが階段状もしくは連続して変わる形状の干渉型フ
ィルタとし、レーザ光源からの光に対して垂直方向にス
ライドさせる構成として、簡単に複数の波長に分光する
ことができる小型の光学式成分計を実現するものであ
る。

【００５６】請求項９に記載した発明は、発光部は１５
５０nmから１７００nm、または２１００nmから２３００
nmの波長域から選択した光を照射する構成として、グル
コース糖など生体の重要な成分指標の吸光度が高く且つ
生体への到達深度が深い非侵襲血糖計に応用できる小型
の光学式成分計を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である光学式成分計の構
成を示すブロック図

【図２】同、発光部の構成を説明する説明図

【図３】（ａ）同、図２に示す位置ｃの時に受光部が受
光する光の波長を説明する説明図（ｂ）同、図２に示す位置ｄの時に受光部が受光する光
の波長を説明する説明図（ｃ）同、図２に示す位置ｅの時に受光部が受光する光
の波長を説明する説明図

【図４】同、水溶液を使用してオフセット光量による影
響を確認した吸光特性図

【図５】同、水溶液を使用してオフセット光量による影
響を確認した吸光特性図

【図６】同、図４に示した吸光度特性を有するものの２
次微分の波形を示す説明図

【図７】同、図５に示した吸光度特性を有するものの２
次微分の波形を示す説明図

【図８】本発明の第２の実施例である光学式成分計の構
成を示すブロック図

【図９】本発明の第４の実施例である光学式成分計に使
用している発光部の構成を説明する説明図

【図１０】本発明の第４の実施例である光学式成分計に
使用している発光部の構成を説明する説明図

【符号の説明】

１発光部１ａレーザ光源１ｂ分光フィルタ２受光部３プローブ４駆動回路５発光回路６制御部７表示操作部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と分光フィルタとを有しレー
ザ光源の光を少なくとも（２ｎ＋１）個以上（ｎは整
数）の波長域の光に分光して照射する発光部と、発光部
から照射され生体試料を透過した、または生体試料で反
射した光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部
と、前記受光部および発光部を制御する制御部とを備
え、前記制御部は受光部の出力を取り込んで２^m次（ｍ
＜ｎ）に微分するとともにこの微分値を使って予め決め
た演算式に基づいて成分濃度を算出する光学式成分計。
【請求項２】レーザ光源と分光フィルタとを有しレー
ザ光源の光を少なくとも（２ｎ＋１）個以上（ｎは整
数）の波長域の光に分光して照射する複数の発光部と、
発光部から照射され生体試料を透過した、または生体試
料で反射した光を受光し受光量に応じた信号を出力する
受光部と、前記受光部および発光部を制御する制御部と
を備え、前記制御部は受光部の出力を取り込んで２^m次
に微分するとともにこの微分値を使って予め決めた演算
式に基づいて成分濃度を算出する光学式成分計。
【請求項３】ｍを１とした請求項１または２に記載し
た光学式成分計。
【請求項４】レーザ光源と分光フィルタとを有しレー
ザ光源の光を少なくとも（２ｎ＋１）個以上（ｎは整
数）の波長域の光に分光して照射する発光部と、発光部
から照射され生体試料を透過した、または生体試料で反
射した光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部
と、前記受光部および発光部を制御する制御部とを備
え、前記制御部は受光部の出力を取り込んで２^m次に微
分するとともに（２^mー１）次微分値までの値を算出
し、この微分値を使って予め決めた演算式に基づいて成
分濃度を算出する光学式成分計。
【請求項５】１つの発光部から複数の２^m次微分値を
得る請求項１に記載した光学式成分計。
【請求項６】制御部は、発光部が放射する光の波長域
ごとの波長強度の差を比率補正して演算を行う請求項１
または２記載の光学式成分計。
【請求項７】分光フィルタを直方体形状の干渉型フィ
ルタまたは回折格子型フィルタとし、レーザ光源からの
光の入射角度が変わる方向に回転させる構成とした請求
項１または２に記載した光学式成分計。
【請求項８】分光フィルタを厚みが階段状もしくは連
続して変わる形状の干渉型フィルタとし、レーザ光源か
らの光に対して垂直方向にスライドさせる構成とした請
求項１または２に記載した光学式成分計。
【請求項９】発光部は１５５０nmから１７００nm、ま
たは２１００nmから２３００nmの波長域から選択した光
を照射する請求項１または２に記載した光学式成分計。