JPH11235331A - 光音響による血液中グルコースの非侵襲性測定のための方法と装置 - Google Patents
光音響による血液中グルコースの非侵襲性測定のための方法と装置Info
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- JPH11235331A JPH11235331A JP10334070A JP33407098A JPH11235331A JP H11235331 A JPH11235331 A JP H11235331A JP 10334070 A JP10334070 A JP 10334070A JP 33407098 A JP33407098 A JP 33407098A JP H11235331 A JPH11235331 A JP H11235331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄い表面層での吸収に応える光音響技術を使
った、非侵襲性の血液中グルコース測定のための方法と
装置を提供する。 【解決手段】 励起ソースは電磁エネルギーを提供し、
望まれる波長での励起ソースの照射出力は、光ファイバ
ー束の様な伝送装置を経由し身体表面に照射される。照
射された電磁エネルギーは、被測定サンプルの薄い層で
特性的に吸収され音響エネルギーが生成される。光ビー
ムの吸収は、組織表面とその近くで組織を周期的に加熱
することになる。測定セル内の組織表面上の空気は順番
に加熱され測定セル内に音響放射を生じる。この音響放
射は、一端が測定セルに、他端が基準セルに位置してい
る差動マイクロフォンで検出される。プロセッサーは検
出された音響信号に基づいて物質の濃度を求める。
った、非侵襲性の血液中グルコース測定のための方法と
装置を提供する。 【解決手段】 励起ソースは電磁エネルギーを提供し、
望まれる波長での励起ソースの照射出力は、光ファイバ
ー束の様な伝送装置を経由し身体表面に照射される。照
射された電磁エネルギーは、被測定サンプルの薄い層で
特性的に吸収され音響エネルギーが生成される。光ビー
ムの吸収は、組織表面とその近くで組織を周期的に加熱
することになる。測定セル内の組織表面上の空気は順番
に加熱され測定セル内に音響放射を生じる。この音響放
射は、一端が測定セルに、他端が基準セルに位置してい
る差動マイクロフォンで検出される。プロセッサーは検
出された音響信号に基づいて物質の濃度を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には測定装
置、より詳しくは、光音響法による血液中グルコースの
非侵襲性測定に関する。
置、より詳しくは、光音響法による血液中グルコースの
非侵襲性測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】推定１、６００万人のアメリカ人（米国
総人口のほぼ７％）は、心臓、腎臓、眼、神経にひどい
損傷を生ずる糖尿病を患っている。糖尿病患者は、血液
中のインシュリンを適切なレベルに維持するため血液中
のグルコースレベルを頻繁に、一日に６回位測定する必
要がある。糖尿病は、熱心に検査し治療すれば、失明、
腎臓疾患、心臓発作を含む合併症を７０％ほどまで減ら
すことができる。血液中グルコースレベルをモニターす
るための良く知られている侵襲性の処置としては、患者
の指を刺して血液サンプルを採取し、酵素を基にした方
法を使ってそのグルコース含有量を分析するというもの
がある。痛みを伴い感染症の危険性のあるこの侵襲性方
法は、患者が、必要とされる頻繁な検査と処置を行うの
をしばしば妨げる。加えて、指を刺すモニター法は酵素
を基にしている技術であるため、この技術に掛かる経費
は高い。
総人口のほぼ７％）は、心臓、腎臓、眼、神経にひどい
損傷を生ずる糖尿病を患っている。糖尿病患者は、血液
中のインシュリンを適切なレベルに維持するため血液中
のグルコースレベルを頻繁に、一日に６回位測定する必
要がある。糖尿病は、熱心に検査し治療すれば、失明、
腎臓疾患、心臓発作を含む合併症を７０％ほどまで減ら
すことができる。血液中グルコースレベルをモニターす
るための良く知られている侵襲性の処置としては、患者
の指を刺して血液サンプルを採取し、酵素を基にした方
法を使ってそのグルコース含有量を分析するというもの
がある。痛みを伴い感染症の危険性のあるこの侵襲性方
法は、患者が、必要とされる頻繁な検査と処置を行うの
をしばしば妨げる。加えて、指を刺すモニター法は酵素
を基にしている技術であるため、この技術に掛かる経費
は高い。
【０００３】グルコースの非侵襲性モニターに頼ってい
る技術は、グルコースのレベルを示す光学的合図を非侵
襲的に得るために、通常、赤外線或いは赤外線に近い技
術を利用する。これら赤外線技術の幾つかは、非侵襲性
モニターを行うために直接光音響生成法に頼っている。
直接光音響生成法において、音波は励起ビームが吸収さ
れるサンプルで生ずる。例えば、カロの米国特許第５、
３４８、００２号は、分析対象組織に電磁放射を掛ける
ための光源と音響エネルギーを検出するための変換器を
含む血液中グルコースを測定するための装置を開示して
いる。変換器は指の片側に配置され、入ってくる電磁波
が指の反対側、変換器の反対側に突き当たる。身体部分
の様な組織は、光学的に厚いため、この技術は一般的に
信頼できない。突き当たる電磁エネルギーは、組織によ
って殆ど全て吸収されてしまう。結果として、測定され
る音波は、総入射電磁エネルギーに対応しており、グル
コースによって吸収された部分は全くない。
る技術は、グルコースのレベルを示す光学的合図を非侵
襲的に得るために、通常、赤外線或いは赤外線に近い技
術を利用する。これら赤外線技術の幾つかは、非侵襲性
モニターを行うために直接光音響生成法に頼っている。
直接光音響生成法において、音波は励起ビームが吸収さ
れるサンプルで生ずる。例えば、カロの米国特許第５、
３４８、００２号は、分析対象組織に電磁放射を掛ける
ための光源と音響エネルギーを検出するための変換器を
含む血液中グルコースを測定するための装置を開示して
いる。変換器は指の片側に配置され、入ってくる電磁波
が指の反対側、変換器の反対側に突き当たる。身体部分
の様な組織は、光学的に厚いため、この技術は一般的に
信頼できない。突き当たる電磁エネルギーは、組織によ
って殆ど全て吸収されてしまう。結果として、測定され
る音波は、総入射電磁エネルギーに対応しており、グル
コースによって吸収された部分は全くない。
【０００４】カロで開示されている技術は、グルコース
の様な測定される媒体よりむしろ、水分による放射の吸
収によって生じる逆の効果を補っていない。強力な水分
吸収の効果は二重にある。第一に、組織は水分を高い比
率で含んでいるため、水分吸収は、光ビームが組織を十
分な深さ貫通するのを妨げる。第二に、水分吸収は、グ
ルコースに比較すると圧倒的な音響信号を生ずる。とり
わけ、電磁エネルギーが特定の波長で水分に突き当たっ
た場合、水分は電磁エネルギーを光学的に吸収し、組織
に温度上昇とそれによって生ずる圧力変化を引き起こ
す。水分によって生じる圧力変化は一連の脈或いは波動
として変換器に伝達され、その結果グルコースの測定を
壊滅的に妨げる。水分による放射の吸収によって生じる
逆の効果を扱うのに失敗しているグルコースの直接非侵
襲性モニターのためのもう一つの光音響方法がＥＰ０２
８２２３４に説明されており、音響エネルギーをモニタ
ーするための変換器を利用して血液中グルコースを測定
するための技術を開示している。ＥＰ０２８２２３４で
は、約１３００から１５８０ｎｍの波長範囲で作動する
半導体レーザーが、血流内のグルコースを励起し、音響
エネルギーを生成するために利用されている。この波長
範囲では、水分吸収はグルコースの測定に逆の影響を与
えかねない。他の直接光音響技術と同様、正確な測定の
ためには、媒体は光学的に薄くなければならない。不都
合なことに、何れの身体部分においても殆どの組織は光
学的に厚い。
の様な測定される媒体よりむしろ、水分による放射の吸
収によって生じる逆の効果を補っていない。強力な水分
吸収の効果は二重にある。第一に、組織は水分を高い比
率で含んでいるため、水分吸収は、光ビームが組織を十
分な深さ貫通するのを妨げる。第二に、水分吸収は、グ
ルコースに比較すると圧倒的な音響信号を生ずる。とり
わけ、電磁エネルギーが特定の波長で水分に突き当たっ
た場合、水分は電磁エネルギーを光学的に吸収し、組織
に温度上昇とそれによって生ずる圧力変化を引き起こ
す。水分によって生じる圧力変化は一連の脈或いは波動
として変換器に伝達され、その結果グルコースの測定を
壊滅的に妨げる。水分による放射の吸収によって生じる
逆の効果を扱うのに失敗しているグルコースの直接非侵
襲性モニターのためのもう一つの光音響方法がＥＰ０２
８２２３４に説明されており、音響エネルギーをモニタ
ーするための変換器を利用して血液中グルコースを測定
するための技術を開示している。ＥＰ０２８２２３４で
は、約１３００から１５８０ｎｍの波長範囲で作動する
半導体レーザーが、血流内のグルコースを励起し、音響
エネルギーを生成するために利用されている。この波長
範囲では、水分吸収はグルコースの測定に逆の影響を与
えかねない。他の直接光音響技術と同様、正確な測定の
ためには、媒体は光学的に薄くなければならない。不都
合なことに、何れの身体部分においても殆どの組織は光
学的に厚い。
【０００５】血液中グルコースをモニターするための他
の最近の非侵襲性装置も同様に短所がある。メリーラン
ド州ガイツァーブルグのフートレックス医療器械会社に
よって開発され、米国特許第５、０２８、７８７号、第
５、０７７、３７６号、及び第５、５７６、５４４号に
開示されている「ドリームビーム」と呼ばれる一つのそ
の様な装置は、赤外線放射を利用して非侵襲性グルコー
ス測定を行うように設計されている、略テレビのリモコ
ンサイズのバッテリーで動く箱を含んでいる。約６００
から１０００ｎｍの間の波長を有する赤外線が指を通り
抜ける。この提案も正確な測定を生み出すことはできな
い。ペンシルバニア州ピッツバーグのバイオコントロー
ル技術会社によって開発され、米国特許第５、０７０、
８７４号に開示されている「ダイアセンサー１０００」
と呼ばれるもう一つの非侵襲性装置も、正確な結果を生
み出すことができない。この装置において、卓上用の分
光光度計は、前腕の皮膚を通って血液中に入り、それか
らセンサーに反射される光ビームを使用して人のグルコ
ースパターンを見分ける様に設計されている。マイクロ
プロセッサーは、データを解釈し、血液中グルコースレ
ベルを計算する様になっている。この反射技術には、弱
いリターン信号、組織からの散乱（信号を弱め、ばらつ
きを増加する）、強い背景光に依る干渉を含む多くの短
所がある。
の最近の非侵襲性装置も同様に短所がある。メリーラン
ド州ガイツァーブルグのフートレックス医療器械会社に
よって開発され、米国特許第５、０２８、７８７号、第
５、０７７、３７６号、及び第５、５７６、５４４号に
開示されている「ドリームビーム」と呼ばれる一つのそ
の様な装置は、赤外線放射を利用して非侵襲性グルコー
ス測定を行うように設計されている、略テレビのリモコ
ンサイズのバッテリーで動く箱を含んでいる。約６００
から１０００ｎｍの間の波長を有する赤外線が指を通り
抜ける。この提案も正確な測定を生み出すことはできな
い。ペンシルバニア州ピッツバーグのバイオコントロー
ル技術会社によって開発され、米国特許第５、０７０、
８７４号に開示されている「ダイアセンサー１０００」
と呼ばれるもう一つの非侵襲性装置も、正確な結果を生
み出すことができない。この装置において、卓上用の分
光光度計は、前腕の皮膚を通って血液中に入り、それか
らセンサーに反射される光ビームを使用して人のグルコ
ースパターンを見分ける様に設計されている。マイクロ
プロセッサーは、データを解釈し、血液中グルコースレ
ベルを計算する様になっている。この反射技術には、弱
いリターン信号、組織からの散乱（信号を弱め、ばらつ
きを増加する）、強い背景光に依る干渉を含む多くの短
所がある。
【０００６】現在まで、非侵襲性グルコース監視装置
は、上記で論じられた装置を含め、連邦医薬品監理局に
依って認可されていない。これは、大部分を光の透過も
しくは反射に頼っている現在の方法が、一般的に十分な
感度を有していないのが主な理由である。とりわけ、グ
ルコース分子による吸収は、他の血液中成分に比較する
と極端に弱い。その結果、他の血液中成分によって生成
されるリターン信号は、グルコースに依るものに比べて
圧倒的であり、測定結果は不正確になる。加えてこれら
光学技術は、組織や細胞壁を通して散乱する光によって
引き起こされるノイズによって厳しく制限される。その
様なノイズを抑えるのには通常、精巧な化学計量データ
プロセスアルゴリズムが必要とされる。それ故、必要と
されているのは、痛みを伴わず、非侵襲性で、正確且つ
経済的な血液中グルコースをモニターするための装置と
方法である。
は、上記で論じられた装置を含め、連邦医薬品監理局に
依って認可されていない。これは、大部分を光の透過も
しくは反射に頼っている現在の方法が、一般的に十分な
感度を有していないのが主な理由である。とりわけ、グ
ルコース分子による吸収は、他の血液中成分に比較する
と極端に弱い。その結果、他の血液中成分によって生成
されるリターン信号は、グルコースに依るものに比べて
圧倒的であり、測定結果は不正確になる。加えてこれら
光学技術は、組織や細胞壁を通して散乱する光によって
引き起こされるノイズによって厳しく制限される。その
様なノイズを抑えるのには通常、精巧な化学計量データ
プロセスアルゴリズムが必要とされる。それ故、必要と
されているのは、痛みを伴わず、非侵襲性で、正確且つ
経済的な血液中グルコースをモニターするための装置と
方法である。
【０００７】
【発明の要約】先行技術の前述及び他の短所は、照射に
応じて第一媒体の表面上に第二媒体中を伝搬する音響エ
ネルギーを生成するため熱拡散によって第一媒体の一部
を照射するためのソースと、音響エネルギーを検出し音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出器
と、音響信号と成分の特性に応じて成分の濃度を求める
ためのプロセッサーとを含む、第一媒体中の成分の濃度
を求めるための装置を提供する本発明がこれに取り組み
そして克服している。もう一つの態様では、本発明は、
照射に応じて第一媒体の表面上に第二媒体中を伝搬する
音響エネルギーを生成するために熱拡散によって第一媒
体の一部を照射する段階と、音響エネルギーを検出し音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する段階と、音響
信号と成分の特性に応じて成分の濃度を求める段階とを
含む第一媒体中の成分の濃度を求めるための方法を提供
する。
応じて第一媒体の表面上に第二媒体中を伝搬する音響エ
ネルギーを生成するため熱拡散によって第一媒体の一部
を照射するためのソースと、音響エネルギーを検出し音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出器
と、音響信号と成分の特性に応じて成分の濃度を求める
ためのプロセッサーとを含む、第一媒体中の成分の濃度
を求めるための装置を提供する本発明がこれに取り組み
そして克服している。もう一つの態様では、本発明は、
照射に応じて第一媒体の表面上に第二媒体中を伝搬する
音響エネルギーを生成するために熱拡散によって第一媒
体の一部を照射する段階と、音響エネルギーを検出し音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する段階と、音響
信号と成分の特性に応じて成分の濃度を求める段階とを
含む第一媒体中の成分の濃度を求めるための方法を提供
する。
【０００８】更なるもう一つの態様において、本発明
は、励起に応じて第二媒体中を伝搬する音響エネルギー
を生成するため熱拡散によって第一媒体の一部を励起す
るために検体の吸収特性に一致する波長で電磁エネルギ
ーを提供するためのソースと、音響エネルギーを検出し
音響エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出
器と、音響信号と検体の吸収スペクトルに応じて濃度を
求めるためのプロセッサーを含む第一媒体中の検体の濃
度を測定するための装置を提供する。更なる態様におい
て、本発明は、励起に応じて第二媒体中を伝搬する音響
エネルギーを生成するために熱拡散によって第一媒体の
一部を励起するため検体の吸収特性に一致する波長で電
磁エネルギーを提供する段階と、音響エネルギーを検出
し音響エネルギーに応じて音響信号を提供する段階と、
音響信号と検体の吸収スペクトルに応じて濃度を求める
段階とを含む第一媒体中の検体の濃度を測定するための
方法を提供する。
は、励起に応じて第二媒体中を伝搬する音響エネルギー
を生成するため熱拡散によって第一媒体の一部を励起す
るために検体の吸収特性に一致する波長で電磁エネルギ
ーを提供するためのソースと、音響エネルギーを検出し
音響エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出
器と、音響信号と検体の吸収スペクトルに応じて濃度を
求めるためのプロセッサーを含む第一媒体中の検体の濃
度を測定するための装置を提供する。更なる態様におい
て、本発明は、励起に応じて第二媒体中を伝搬する音響
エネルギーを生成するために熱拡散によって第一媒体の
一部を励起するため検体の吸収特性に一致する波長で電
磁エネルギーを提供する段階と、音響エネルギーを検出
し音響エネルギーに応じて音響信号を提供する段階と、
音響信号と検体の吸収スペクトルに応じて濃度を求める
段階とを含む第一媒体中の検体の濃度を測定するための
方法を提供する。
【０００９】もう一つの態様において、本発明は、照射
に応じて身体部分の表面上の空気中を伝搬する音響エネ
ルギーを生成するため熱拡散によって身体部分の一部を
照射するためのソースと、音響エネルギーを検出し音響
エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出器
と、音響信号とグルコースの特性に応じてグルコースの
濃度を求めるためのプロセッサーとを含む身体部分中の
グルコースの濃度を求めるための装置を提供する。更な
る態様において、本発明は、照射に応じて身体部分の表
面上の空気中を伝搬する音響エネルギーを生成するため
に熱拡散によって身体部分の一部を照射する段階と、音
響エネルギーを検出し音響エネルギーに応じて音響信号
を提供する段階と、音響信号とグルコースの特性に応じ
てグルコースの濃度を求める段階とを含む身体部分中の
グルコースの濃度を求めるための方法を提供する。
に応じて身体部分の表面上の空気中を伝搬する音響エネ
ルギーを生成するため熱拡散によって身体部分の一部を
照射するためのソースと、音響エネルギーを検出し音響
エネルギーに応じて音響信号を提供するための検出器
と、音響信号とグルコースの特性に応じてグルコースの
濃度を求めるためのプロセッサーとを含む身体部分中の
グルコースの濃度を求めるための装置を提供する。更な
る態様において、本発明は、照射に応じて身体部分の表
面上の空気中を伝搬する音響エネルギーを生成するため
に熱拡散によって身体部分の一部を照射する段階と、音
響エネルギーを検出し音響エネルギーに応じて音響信号
を提供する段階と、音響信号とグルコースの特性に応じ
てグルコースの濃度を求める段階とを含む身体部分中の
グルコースの濃度を求めるための方法を提供する。
【００１０】本発明の前述及び付加的特徴と利点は、以
下の詳細な説明と付随の図面から明らかになるであろ
う。図面と記述された説明において、図面と記載された
説明の両方を通して、似た特徴は似た数字で表され、数
字が本発明の様々な特徴を示している。
下の詳細な説明と付随の図面から明らかになるであろ
う。図面と記述された説明において、図面と記載された
説明の両方を通して、似た特徴は似た数字で表され、数
字が本発明の様々な特徴を示している。
【００１１】
【好適実施例の詳細な説明】図１では、サンプルの濃度
を測定するための非侵襲性光音響システム１０が示され
ている。本発明の非侵襲性光音響システム１０は、血液
中グルコースレベルを測定するために利用されるのが好
ましく、薄い表面層での吸収に反応する間接的で、試薬
の無い、差動的な、光音響技術を提供する。特に、本発
明において、熱拡散長によって特徴付けられた、被測定
サンプルの比較的薄い層における吸収のみが、音響放射
の生成に関与する。本発明の間接光音響システム１０
は、光学的に厚い状態下であっても、サンプルの吸収を
厳密に検査するためにこの様に使用できる。本発明は、
血液中グルコースレベルの測定のみに限定されず、他の
物質或いは検体、特に人体組織における濃度を測定する
ために利用することもできる。例えば本発明は、血流中
のアデノシン三燐酸塩、アルコール、ガス、ヘモグロビ
ン、コレステロール、様々なイオン、及び麻薬の乱用を
測定するために利用することもできる。
を測定するための非侵襲性光音響システム１０が示され
ている。本発明の非侵襲性光音響システム１０は、血液
中グルコースレベルを測定するために利用されるのが好
ましく、薄い表面層での吸収に反応する間接的で、試薬
の無い、差動的な、光音響技術を提供する。特に、本発
明において、熱拡散長によって特徴付けられた、被測定
サンプルの比較的薄い層における吸収のみが、音響放射
の生成に関与する。本発明の間接光音響システム１０
は、光学的に厚い状態下であっても、サンプルの吸収を
厳密に検査するためにこの様に使用できる。本発明は、
血液中グルコースレベルの測定のみに限定されず、他の
物質或いは検体、特に人体組織における濃度を測定する
ために利用することもできる。例えば本発明は、血流中
のアデノシン三燐酸塩、アルコール、ガス、ヘモグロビ
ン、コレステロール、様々なイオン、及び麻薬の乱用を
測定するために利用することもできる。
【００１２】図１、２に示す様に、光音響システム１０
は、グルコースの様なサンプルの濃度を測定するため
に、励起ソース１２、コントローラー／モジュレーター
１４、プローブ１６、ロックイン増幅器１８、プロセッ
サー２０を含んでいる。励起ソースは皮膚の様な組織を
照射するために利用される電磁エネルギーを提供する。
望ましい波長での励起ソース１２の放射の出力は、光フ
ァイバー束の様な伝送装置２２に連結され、この光ファ
イバー束は電磁エネルギーを身体表面２４に照射する。
本発明は、伝送装置２２の利用に限定されない。励起ソ
ース１２の放射の出力は直接身体表面２４に伝えること
もできるし、伝送装置２２を通して間接的に伝えること
もできる。しかしながら図示する目的で、光ファイバー
束の形の伝送装置２２を利用する。下文にて論議される
様に、照射されると、音響エネルギーが、熱拡散長によ
って特徴付けられた、被測定サンプルの比較的薄い層に
おける電磁エネルギーの吸収によって生成される。
は、グルコースの様なサンプルの濃度を測定するため
に、励起ソース１２、コントローラー／モジュレーター
１４、プローブ１６、ロックイン増幅器１８、プロセッ
サー２０を含んでいる。励起ソースは皮膚の様な組織を
照射するために利用される電磁エネルギーを提供する。
望ましい波長での励起ソース１２の放射の出力は、光フ
ァイバー束の様な伝送装置２２に連結され、この光ファ
イバー束は電磁エネルギーを身体表面２４に照射する。
本発明は、伝送装置２２の利用に限定されない。励起ソ
ース１２の放射の出力は直接身体表面２４に伝えること
もできるし、伝送装置２２を通して間接的に伝えること
もできる。しかしながら図示する目的で、光ファイバー
束の形の伝送装置２２を利用する。下文にて論議される
様に、照射されると、音響エネルギーが、熱拡散長によ
って特徴付けられた、被測定サンプルの比較的薄い層に
おける電磁エネルギーの吸収によって生成される。
【００１３】図２に詳細に示す様に、音響エネルギー
は、測定セル２６、基準セル２８、ウインドウ３０、差
動マイクロフォン３２を含むプローブ１６により検出さ
れる。音波は、照射された組織２４の薄い組織からの熱
伝達によって測定セル２６内で生成される。特に、放射
の出力は、光ファイバー束の様な伝送装置２２に連結さ
れ、組織の様なサンプルを照射する。光ビームの吸収
は、結果的に、組織表面２４及びその近くで組織を周期
的に加熱することになる。放射は、測定セル２６のウイ
ンドウ３０を通して組織表面に集中される。測定セル２
６は、その一端が、測定セル開口部上に取り付けられた
ウインドウ３０により気密密封されている。ウインドウ
３０は、励起ソース１２からの光の透過のために適切な
材料を選択して作るのが好ましい。レーザービームは、
特定の周波数で変調されるため、組織の温度もレーザー
ビームが入射する範囲では同じ周波数で変調される。測
定セル２６内の組織表面２４と接触している空気３８
は、同じ変調された周波数で周期的に順に加熱される。
測定セル２６内の空気の周期的な温度変化のために空気
は周期的に膨張、収縮し、その結果、測定セル２６内に
同じ変調された周波数で周期的な音波が生じる。この音
波は、一端４０が測定セル２６内にあり、他端４２が基
準セル２８内にある差動マイクロフォン３２で検出され
る。空気３８自体での光の吸収は最小であり、それ故実
質上は、全ての熱は、照射された組織２４の薄い層内で
の光の吸収により発生する。
は、測定セル２６、基準セル２８、ウインドウ３０、差
動マイクロフォン３２を含むプローブ１６により検出さ
れる。音波は、照射された組織２４の薄い組織からの熱
伝達によって測定セル２６内で生成される。特に、放射
の出力は、光ファイバー束の様な伝送装置２２に連結さ
れ、組織の様なサンプルを照射する。光ビームの吸収
は、結果的に、組織表面２４及びその近くで組織を周期
的に加熱することになる。放射は、測定セル２６のウイ
ンドウ３０を通して組織表面に集中される。測定セル２
６は、その一端が、測定セル開口部上に取り付けられた
ウインドウ３０により気密密封されている。ウインドウ
３０は、励起ソース１２からの光の透過のために適切な
材料を選択して作るのが好ましい。レーザービームは、
特定の周波数で変調されるため、組織の温度もレーザー
ビームが入射する範囲では同じ周波数で変調される。測
定セル２６内の組織表面２４と接触している空気３８
は、同じ変調された周波数で周期的に順に加熱される。
測定セル２６内の空気の周期的な温度変化のために空気
は周期的に膨張、収縮し、その結果、測定セル２６内に
同じ変調された周波数で周期的な音波が生じる。この音
波は、一端４０が測定セル２６内にあり、他端４２が基
準セル２８内にある差動マイクロフォン３２で検出され
る。空気３８自体での光の吸収は最小であり、それ故実
質上は、全ての熱は、照射された組織２４の薄い層内で
の光の吸収により発生する。
【００１４】測定セル２６と基準セル２８は、互いに接
近して配置され、例えば外側の縁がお互いから１ｍｍか
ら１ｃｍ内にあり、且つ放射が一つのセルから他のセル
へと拡散しないだけ十分離れている空気セルであるのが
好ましい。測定及び基準セル２６と２８の端４０と４２
は各々、身体部分の表面２４によって形成される。セル
２６と２８の縁は、それぞれ個々のセル２６と２８内に
実質的に密封された空間を形成するために身体表面２４
に押しつけられるのが好ましい。差動セル２６及び２８
は、典型的には筋肉の痙攣及び／又は皮下脈管を通して
の脈動する血流から発生する身体性ノイズによるロック
イン増幅器１８への負担のかけ過ぎを防ぐ。各々のセル
２６と２８は、二つの接近して配置されたセル２６と２
８から、それらが身体表面２４に押しつけられた時に、
音響応答における差異を測定する差動マイクロフォン３
２の音響ポートにそれぞれ接続されている音響アウトレ
ット４０と４２を有する。光音響信号は、身体表面２４
の照射によって測定セル２６内で生成される。操作時に
は、身体表面２４の照射に際して、測定セル２６はレー
ザー照射された身体表面４６上に配置され、基準セル２
８はレーザー照射されていない身体表面４８上に配置さ
れる。セル２６と２８の両方に時々生成されるであろう
身体性ノイズは、差動マイクロフォン３２によって抑制
される。とりわけ、大きさと位相に関して殆ど同じであ
る測定及び基準セル２６と２８両方からのノイズ信号
は、差動マイクロフォン３２によって相殺される。この
様に、差動マイクロフォン３２は音響信号を背景雑音か
ら分離する。
近して配置され、例えば外側の縁がお互いから１ｍｍか
ら１ｃｍ内にあり、且つ放射が一つのセルから他のセル
へと拡散しないだけ十分離れている空気セルであるのが
好ましい。測定及び基準セル２６と２８の端４０と４２
は各々、身体部分の表面２４によって形成される。セル
２６と２８の縁は、それぞれ個々のセル２６と２８内に
実質的に密封された空間を形成するために身体表面２４
に押しつけられるのが好ましい。差動セル２６及び２８
は、典型的には筋肉の痙攣及び／又は皮下脈管を通して
の脈動する血流から発生する身体性ノイズによるロック
イン増幅器１８への負担のかけ過ぎを防ぐ。各々のセル
２６と２８は、二つの接近して配置されたセル２６と２
８から、それらが身体表面２４に押しつけられた時に、
音響応答における差異を測定する差動マイクロフォン３
２の音響ポートにそれぞれ接続されている音響アウトレ
ット４０と４２を有する。光音響信号は、身体表面２４
の照射によって測定セル２６内で生成される。操作時に
は、身体表面２４の照射に際して、測定セル２６はレー
ザー照射された身体表面４６上に配置され、基準セル２
８はレーザー照射されていない身体表面４８上に配置さ
れる。セル２６と２８の両方に時々生成されるであろう
身体性ノイズは、差動マイクロフォン３２によって抑制
される。とりわけ、大きさと位相に関して殆ど同じであ
る測定及び基準セル２６と２８両方からのノイズ信号
は、差動マイクロフォン３２によって相殺される。この
様に、差動マイクロフォン３２は音響信号を背景雑音か
ら分離する。
【００１５】プローブ１６からの検出された信号は次
に、差動マイクロフォン３２からの出力信号を記録し平
均するロックイン増幅器１８に掛けられる。ロックイン
増幅器１８は、出力信号から、コントローラー／モジュ
レーター１４の制御下で励起ソース１２によって生成さ
れた照射された光の変調周波数と同じ周波数成分を有す
る信号のみを抽出する。抽出された周波数成分は次に、
一般的にはマイクロプロセッサーデータ収集システムで
あるプロセッサー２０に掛けられる。プロセッサー２０
は、ＳＮ比を改善するために、抽出された音響信号の一
時的周波数応答を分析するため、周波数領域分析を実行
する。化学計量スペクトル分析技術は、検出限界や精度
を改善するため、観察された光音響スペクトルを導き出
すのに利用することもできる。
に、差動マイクロフォン３２からの出力信号を記録し平
均するロックイン増幅器１８に掛けられる。ロックイン
増幅器１８は、出力信号から、コントローラー／モジュ
レーター１４の制御下で励起ソース１２によって生成さ
れた照射された光の変調周波数と同じ周波数成分を有す
る信号のみを抽出する。抽出された周波数成分は次に、
一般的にはマイクロプロセッサーデータ収集システムで
あるプロセッサー２０に掛けられる。プロセッサー２０
は、ＳＮ比を改善するために、抽出された音響信号の一
時的周波数応答を分析するため、周波数領域分析を実行
する。化学計量スペクトル分析技術は、検出限界や精度
を改善するため、観察された光音響スペクトルを導き出
すのに利用することもできる。
【００１６】本発明の光音響システム１０は、身体部
分、即ち皮膚の様な媒体の表面２４から特性熱拡散長内
でグルコースを測定する。熱拡散長は、次の方程式に依
って定義される。 拡散長＝ （Ｄ／πｆ）0.5 （１） 但しＤ＝ 熱拡散率（ｃｍ2 ／ｓ） ｆ＝ 励起ソースの変調周波数（Ｈｚ） π＝ ３．１４１５９２６５（定数） 拡散率（Ｄ）は、次の方程式に依って定義される。 Ｄ＝ ｋ／（ρｃ） （２） 但しｋ＝ 熱伝導率（ｃａｌ／ｃｍ−ｓ−℃） ｃ＝ 物質の熱容量（ｃａｌ／ｇ−℃） ρ＝ 物質の密度（ｇ／ｃｍ3 ） 例えば、方程式（２）に依ると、熱容量（ｃ）を０．８
ｃａｌ／ｇ−℃、熱伝導率（ｋ）を２３−２５℃で０．
００１５±０．００３ｃａｌ／ｃｍ−ｓ−℃と仮定する
と、一般的皮膚の拡散率（Ｄ）は約７×１０-4ｃｍ2 ／
ｓとなる。方程式（１）に依ると、一般的皮膚での熱拡
散率（Ｄ）約７×１０-4ｃｍ2 ／ｓと１Ｈｚの変調周波
数（ｆ）を有するダイオードレーザーに対しては、一般
的皮膚の熱拡散長は、約１５０μｍとなる。この様に、
放射される光の周波数を適当に選択すれば、拡散長を約
１００から２００μｍにすることができる。
分、即ち皮膚の様な媒体の表面２４から特性熱拡散長内
でグルコースを測定する。熱拡散長は、次の方程式に依
って定義される。 拡散長＝ （Ｄ／πｆ）0.5 （１） 但しＤ＝ 熱拡散率（ｃｍ2 ／ｓ） ｆ＝ 励起ソースの変調周波数（Ｈｚ） π＝ ３．１４１５９２６５（定数） 拡散率（Ｄ）は、次の方程式に依って定義される。 Ｄ＝ ｋ／（ρｃ） （２） 但しｋ＝ 熱伝導率（ｃａｌ／ｃｍ−ｓ−℃） ｃ＝ 物質の熱容量（ｃａｌ／ｇ−℃） ρ＝ 物質の密度（ｇ／ｃｍ3 ） 例えば、方程式（２）に依ると、熱容量（ｃ）を０．８
ｃａｌ／ｇ−℃、熱伝導率（ｋ）を２３−２５℃で０．
００１５±０．００３ｃａｌ／ｃｍ−ｓ−℃と仮定する
と、一般的皮膚の拡散率（Ｄ）は約７×１０-4ｃｍ2 ／
ｓとなる。方程式（１）に依ると、一般的皮膚での熱拡
散率（Ｄ）約７×１０-4ｃｍ2 ／ｓと１Ｈｚの変調周波
数（ｆ）を有するダイオードレーザーに対しては、一般
的皮膚の熱拡散長は、約１５０μｍとなる。この様に、
放射される光の周波数を適当に選択すれば、拡散長を約
１００から２００μｍにすることができる。
【００１７】角質層が比較的薄く、組織表面下の薄い層
内でグルコースにアクセスできるような身体の範囲にお
いてモニターするのには、本発明はこの様にとりわけ便
利である。唇の内側は粘膜が比較的薄く、一般的に約５
０−１００μｍの範囲にあるため、好適な身体の部分で
ある。粘膜の下にある間質液もしくは毛細血管内のグル
コースは、このように、上記で論議された様な推定拡散
長の約１００−２００μｍ内でアクセスできる。間質液
内のグルコースは血液中のものと通常良く平衡している
ので、本発明は、毛細血管においてと同様に間質液にお
いてもグルコースを測定するために利用することができ
る。本発明は、濁った状態にも比較的影響を受けない。
特に、入射光は、赤血球、組織、血管壁の様な散乱媒体
によって拡散されるけれども、光学吸収プロセスは光音
響生成が続く限り続く。散乱の存在は、相互に作用する
範囲の半径を増加するけれども、光音響応答は殆ど同じ
ままである。生物学的組織は光を高度に散乱する傾向の
ある媒体であるため、このことは特別重要である。
内でグルコースにアクセスできるような身体の範囲にお
いてモニターするのには、本発明はこの様にとりわけ便
利である。唇の内側は粘膜が比較的薄く、一般的に約５
０−１００μｍの範囲にあるため、好適な身体の部分で
ある。粘膜の下にある間質液もしくは毛細血管内のグル
コースは、このように、上記で論議された様な推定拡散
長の約１００−２００μｍ内でアクセスできる。間質液
内のグルコースは血液中のものと通常良く平衡している
ので、本発明は、毛細血管においてと同様に間質液にお
いてもグルコースを測定するために利用することができ
る。本発明は、濁った状態にも比較的影響を受けない。
特に、入射光は、赤血球、組織、血管壁の様な散乱媒体
によって拡散されるけれども、光学吸収プロセスは光音
響生成が続く限り続く。散乱の存在は、相互に作用する
範囲の半径を増加するけれども、光音響応答は殆ど同じ
ままである。生物学的組織は光を高度に散乱する傾向の
ある媒体であるため、このことは特別重要である。
【００１８】励起ソース１２は、測定される物質の吸収
が比較的強く、水分の様な、全ゆる干渉物質の吸収が比
較的弱い波長と一致する波長で作動可能であるが好まし
い。例えば図３のグラフ３４に関していえば、血流中の
グルコースの濃度を求めるためには、励起ソース１２
は、強い光音響放射を引き起こすために、約１５２０−
１８５０ｎｍ及び約２０５０−２３４０ｎｍからのスペ
クトル範囲でグルコースの吸収帯域に合わされるのが好
ましい。これら波長範囲において、水の吸収は比較的弱
く、グルコースの吸収は比較的強い。この様に、本発明
によれば、組織が高い割合の水分を含んでいても、上記
に規定した波長領域では、電磁放射は正確に測定するの
に十分な深さまで組織を貫くことができる。水分吸収に
もかかわらず、グルコースによる電磁放射の吸収によっ
て生成された音響信号は、水分によって生成されたもの
に負けることはない。とりわけ、電磁エネルギーが上記
に規定した波長でグルコースに突き当たる場合、グルコ
ースはエネルギーを光学的に吸収し、温度上昇を引き起
こし、空気中に間接的に音響放射を生成する。グルコー
スによって生じた音響放射は、一連の脈動もしくは波動
としてマイクロフォンに伝達される。
が比較的強く、水分の様な、全ゆる干渉物質の吸収が比
較的弱い波長と一致する波長で作動可能であるが好まし
い。例えば図３のグラフ３４に関していえば、血流中の
グルコースの濃度を求めるためには、励起ソース１２
は、強い光音響放射を引き起こすために、約１５２０−
１８５０ｎｍ及び約２０５０−２３４０ｎｍからのスペ
クトル範囲でグルコースの吸収帯域に合わされるのが好
ましい。これら波長範囲において、水の吸収は比較的弱
く、グルコースの吸収は比較的強い。この様に、本発明
によれば、組織が高い割合の水分を含んでいても、上記
に規定した波長領域では、電磁放射は正確に測定するの
に十分な深さまで組織を貫くことができる。水分吸収に
もかかわらず、グルコースによる電磁放射の吸収によっ
て生成された音響信号は、水分によって生成されたもの
に負けることはない。とりわけ、電磁エネルギーが上記
に規定した波長でグルコースに突き当たる場合、グルコ
ースはエネルギーを光学的に吸収し、温度上昇を引き起
こし、空気中に間接的に音響放射を生成する。グルコー
スによって生じた音響放射は、一連の脈動もしくは波動
としてマイクロフォンに伝達される。
【００１９】図１において、励起ソース１２は複数のレ
ーザーダイオードであってもよい。レーザーダイオード
は、その嵩張らないサイズと低価格に依り一般的には好
ましい。ダイオードレーザーの調整できる波長範囲は、
グルコースの濃度の測定のための様な幾つかの場合にお
いては、作動可能な望ましい波長範囲を作り出せる程十
分大きくないので、吸収が最も強い波長範囲に一致する
電磁エネルギーを生成するために、各々が可変同調可能
波長を有している複数のダイオードを利用することもで
きる。その様な場合、ダイオードから結果として生じる
ビームは、図２に示される様に身体表面２４を照射する
ために、直接もしくは光ファイバー束の様な伝送装置２
２を通して伝えられる。伝送装置２２は光ファイバー束
に限定されず、励起ソース１２によって生成された電磁
放射を身体表面２４に確実に伝えることができればどん
な導波手段であってもよい。
ーザーダイオードであってもよい。レーザーダイオード
は、その嵩張らないサイズと低価格に依り一般的には好
ましい。ダイオードレーザーの調整できる波長範囲は、
グルコースの濃度の測定のための様な幾つかの場合にお
いては、作動可能な望ましい波長範囲を作り出せる程十
分大きくないので、吸収が最も強い波長範囲に一致する
電磁エネルギーを生成するために、各々が可変同調可能
波長を有している複数のダイオードを利用することもで
きる。その様な場合、ダイオードから結果として生じる
ビームは、図２に示される様に身体表面２４を照射する
ために、直接もしくは光ファイバー束の様な伝送装置２
２を通して伝えられる。伝送装置２２は光ファイバー束
に限定されず、励起ソース１２によって生成された電磁
放射を身体表面２４に確実に伝えることができればどん
な導波手段であってもよい。
【００２０】加えて、本発明は、励起ソース１２の様な
一つ或いはそれ以上のダイオードレーザーの使用に限定
されない。むしろ本発明は、半導体装置と同様に従来
の、又は新しく開発されたコヒーレント光及び非コヒー
レント光源を利用してもよい。その様な既知のソースに
は、これに限定されるものではないが、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、光学パラメトリック共振器レーザー（ＯＰ
Ｏ）、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）ベース光源，加
熱されたワイヤー及びランプの様な他の非コヒーレント
光源が含まれる。ＯＰＯレーザーはＥ．スミス、Ｆ．
Ｔ．アレッチ、Ｅ．Ｏ．シュルツ−デュボア（北オラン
ダ、アムステルダム１９７２年）共著、レーザーハンド
ブック「光学パラメトリック発振器」第１巻８３７−８
９５ページで論議されている。ＦＴＩＲベース継続光源
は、ロジャーＷ．ジョーンズ、ジョンＦ．マックレラン
ド共著、応用分光学、第５０巻、第１０号、１９９６年
「位相変調ＦＴＩＲ光音響分光学を使用した層状サンプ
ルの量的深さのプロファイリング」で論議されている。
複数のダイオードレーザーを使用する際は、望ましい波
長のスペクトルを作るために一つ或いはそれ以上の光源
を組み合わせて使用することが望ましい。
一つ或いはそれ以上のダイオードレーザーの使用に限定
されない。むしろ本発明は、半導体装置と同様に従来
の、又は新しく開発されたコヒーレント光及び非コヒー
レント光源を利用してもよい。その様な既知のソースに
は、これに限定されるものではないが、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、光学パラメトリック共振器レーザー（ＯＰ
Ｏ）、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）ベース光源，加
熱されたワイヤー及びランプの様な他の非コヒーレント
光源が含まれる。ＯＰＯレーザーはＥ．スミス、Ｆ．
Ｔ．アレッチ、Ｅ．Ｏ．シュルツ−デュボア（北オラン
ダ、アムステルダム１９７２年）共著、レーザーハンド
ブック「光学パラメトリック発振器」第１巻８３７−８
９５ページで論議されている。ＦＴＩＲベース継続光源
は、ロジャーＷ．ジョーンズ、ジョンＦ．マックレラン
ド共著、応用分光学、第５０巻、第１０号、１９９６年
「位相変調ＦＴＩＲ光音響分光学を使用した層状サンプ
ルの量的深さのプロファイリング」で論議されている。
複数のダイオードレーザーを使用する際は、望ましい波
長のスペクトルを作るために一つ或いはそれ以上の光源
を組み合わせて使用することが望ましい。
【００２１】本文において提供されている例は、本発明
を実施する特定の例を示すものであり、本発明をこれら
の例に限定すると解釈されるべきではない。図３に、
０．７５−Ｍ（即ち１３．５ｇ／ｄｌ）グルコース／水
溶液から求めたグルコースの吸収スペクトルのグラフ３
４を示す。グルコースの吸収スペクトルは、グルコース
測定のための適当なレーザー波長を求めるために測定さ
れる。特に、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ）が、
この場合２ｃｍ-1のスペクトル分解能を有するウイスコ
ンシン州マディソンのマットソン計器のギャラクシーモ
デル７６００が、０．５ｍｍパス長セルでグルコース／
水溶液の吸収スペクトルを測定するために使用された。
図３に示すグルコースの吸収スペクトルは、グルコース
溶液の吸収度から水のみの吸収度を差し引くことによっ
て導き出した。グルコース吸収の二つの比較的強いピー
ク４６と４８は、約１６００と２１２０ｎｍにあり、二
つのより低いピーク５０と５２は、約２２７０と２３２
０ｎｍにある。図４に、水の吸収スペクトルのグラフ５
４を示す。図３に示されるグルコース吸収ピークは、水
分吸収透過ウインドウ内にある。水分透過ウインドウ内
においてでさえ、水分による吸収は、対象となる濃度の
範囲におけるグルコースによる吸収よりもずっと強い。
図４に基づけば、水分５６と６８の吸収深度は、それぞ
れ約２１２０と１６００ｎｍにおいて約０．５７と４．
８ｍｍである。吸収深度は、入射光が１／ｅ（但しｅ＝
約２，７１８２８の数値を有する自然対数の底）に減じ
られる距離として定義される。吸収深度が推定熱拡散長
より大きい限り、測定は有効に行うことができる。
を実施する特定の例を示すものであり、本発明をこれら
の例に限定すると解釈されるべきではない。図３に、
０．７５−Ｍ（即ち１３．５ｇ／ｄｌ）グルコース／水
溶液から求めたグルコースの吸収スペクトルのグラフ３
４を示す。グルコースの吸収スペクトルは、グルコース
測定のための適当なレーザー波長を求めるために測定さ
れる。特に、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ）が、
この場合２ｃｍ-1のスペクトル分解能を有するウイスコ
ンシン州マディソンのマットソン計器のギャラクシーモ
デル７６００が、０．５ｍｍパス長セルでグルコース／
水溶液の吸収スペクトルを測定するために使用された。
図３に示すグルコースの吸収スペクトルは、グルコース
溶液の吸収度から水のみの吸収度を差し引くことによっ
て導き出した。グルコース吸収の二つの比較的強いピー
ク４６と４８は、約１６００と２１２０ｎｍにあり、二
つのより低いピーク５０と５２は、約２２７０と２３２
０ｎｍにある。図４に、水の吸収スペクトルのグラフ５
４を示す。図３に示されるグルコース吸収ピークは、水
分吸収透過ウインドウ内にある。水分透過ウインドウ内
においてでさえ、水分による吸収は、対象となる濃度の
範囲におけるグルコースによる吸収よりもずっと強い。
図４に基づけば、水分５６と６８の吸収深度は、それぞ
れ約２１２０と１６００ｎｍにおいて約０．５７と４．
８ｍｍである。吸収深度は、入射光が１／ｅ（但しｅ＝
約２，７１８２８の数値を有する自然対数の底）に減じ
られる距離として定義される。吸収深度が推定熱拡散長
より大きい限り、測定は有効に行うことができる。
【００２２】図５に、１００ｍｇ／ｄｌグルコース／水
溶液の吸収における割合変化のグラフ６０を示すが、こ
れは、水だけのもの（図４）に、図３で示す７．５−Ｍ
グルコース／水溶液でのものを合わせて推定したもので
ある。正の数値は、グルコースの存在によって吸収が増
加したことを示す。負の数値は、グルコースが水の分子
に置き換わったために水の吸収が減少したことを示す。
増加は、１６００ｎｍで約０．１２％の最大値６２、２
１２０ｎｍで約０．０５７％のもう一つの最大値６４に
達する。図３、５を見ると、グルコースに関しては２１
２０ｎｍでの吸収ピーク４８は１６００ｎｍでの吸収ピ
ーク４６より強いが、１６００ｎｍピークでの吸収ピー
ク４６は、図５に示されるように、水の吸収に関するよ
り高い割合６２（係数約２．１）であるために感度はよ
り高くなっている。
溶液の吸収における割合変化のグラフ６０を示すが、こ
れは、水だけのもの（図４）に、図３で示す７．５−Ｍ
グルコース／水溶液でのものを合わせて推定したもので
ある。正の数値は、グルコースの存在によって吸収が増
加したことを示す。負の数値は、グルコースが水の分子
に置き換わったために水の吸収が減少したことを示す。
増加は、１６００ｎｍで約０．１２％の最大値６２、２
１２０ｎｍで約０．０５７％のもう一つの最大値６４に
達する。図３、５を見ると、グルコースに関しては２１
２０ｎｍでの吸収ピーク４８は１６００ｎｍでの吸収ピ
ーク４６より強いが、１６００ｎｍピークでの吸収ピー
ク４６は、図５に示されるように、水の吸収に関するよ
り高い割合６２（係数約２．１）であるために感度はよ
り高くなっている。
【００２３】当業者は、本発明が、薄い表面層における
吸収に反応する間接的な光音響技術を提供することに向
けられており、図１に示される構成に限られないことが
分かるであろう。とりわけ、本発明のもう一つの実施例
によれば、本発明は音波を検出するために表面の上に配
置されたマイクロフォンと共に利用できる様になってい
る。加えて、本発明は、検出された音響信号を背景ノイ
ズ信号の様な干渉信号から抽出するためロックイン増幅
器を使用することには限定されない。むしろ、音響信号
を平均し、次にそれを干渉信号から区別するために、デ
ジタルオスシロスコープもしくは他のデータ収集装置を
利用してもよい。操作時、本発明は、図６で示す本発明
の実験装置６６に図示する様に、様々なグルコース濃度
でのグルコース／水溶液の光音響測定を提供するために
利用することができる。フロリダ州オーランドのシュワ
ルツ電子光学会社に依るＣｏ：Ｍｇ：Ｆ2 レーザーは、
励起ソースとして利用される約１９００から２５００ｎ
ｍに調整できる出力波長を提供する。約１Ｈｚで脈動す
るレーザー６８は、同調ミラー７０によって方向を決め
られ、次にレンズ７２によって５０ｍｌガラスビーカー
内のグルコース／水溶液７４に焦点を合わせられる。グ
ルコース／水溶液７４上の空気中に配置されているマイ
クロフォン７６は、上記で論議された様に間接的に生成
された、結果として生じた音波７８を測定するために使
用される。マイクロフォン７６からの出力は、増幅のた
めに前置増幅器９４に掛けられる。増幅された信号は、
記録と各々の波長設定で約２０パルスに平均するため
に、この場合オレゴン州ウイルソンビルのテクトロニク
ス製デジタルオスシロスコープである記録器８０に掛け
られる。
吸収に反応する間接的な光音響技術を提供することに向
けられており、図１に示される構成に限られないことが
分かるであろう。とりわけ、本発明のもう一つの実施例
によれば、本発明は音波を検出するために表面の上に配
置されたマイクロフォンと共に利用できる様になってい
る。加えて、本発明は、検出された音響信号を背景ノイ
ズ信号の様な干渉信号から抽出するためロックイン増幅
器を使用することには限定されない。むしろ、音響信号
を平均し、次にそれを干渉信号から区別するために、デ
ジタルオスシロスコープもしくは他のデータ収集装置を
利用してもよい。操作時、本発明は、図６で示す本発明
の実験装置６６に図示する様に、様々なグルコース濃度
でのグルコース／水溶液の光音響測定を提供するために
利用することができる。フロリダ州オーランドのシュワ
ルツ電子光学会社に依るＣｏ：Ｍｇ：Ｆ2 レーザーは、
励起ソースとして利用される約１９００から２５００ｎ
ｍに調整できる出力波長を提供する。約１Ｈｚで脈動す
るレーザー６８は、同調ミラー７０によって方向を決め
られ、次にレンズ７２によって５０ｍｌガラスビーカー
内のグルコース／水溶液７４に焦点を合わせられる。グ
ルコース／水溶液７４上の空気中に配置されているマイ
クロフォン７６は、上記で論議された様に間接的に生成
された、結果として生じた音波７８を測定するために使
用される。マイクロフォン７６からの出力は、増幅のた
めに前置増幅器９４に掛けられる。増幅された信号は、
記録と各々の波長設定で約２０パルスに平均するため
に、この場合オレゴン州ウイルソンビルのテクトロニク
ス製デジタルオスシロスコープである記録器８０に掛け
られる。
【００２４】本実験装置６６によって行われた測定の結
果を、図７に示すグラフ８２で図示する。正規化された
音響強度は、Ｉ／Ｅとして求められ、但しＩは音響強度
のピーク、Ｅは入射レーザーエネルギーである。グルコ
ースは約２１２０ｎｍで比較的広くて強いピーク８４
を、そして約２２７０と２３２０ｎｍでそれぞれ二つの
より弱いピーク８６と８８を有する。これらピーク８
４、８６、８８は、図３に示すグルコース吸収スペクト
ルから予想されるものと一致する。本発明は、光学的に
厚い状態の下でさえ、グルコースを測定するために、こ
の様に利用できる。図８は、様々な励起波長における水
分対グルコース濃度に関するグルコースの正規化された
光音響強度における割合増加を示すグラフ９０である。
光音響強度は、濃度が２０倍変化する間、グルコース濃
度にほぼ線形に比例している。水に関する光音響強度９
２における増加は、２１４７ｎｍの励起波長において約
４０００ｍｇ／ｄｌで約７．７％である。
果を、図７に示すグラフ８２で図示する。正規化された
音響強度は、Ｉ／Ｅとして求められ、但しＩは音響強度
のピーク、Ｅは入射レーザーエネルギーである。グルコ
ースは約２１２０ｎｍで比較的広くて強いピーク８４
を、そして約２２７０と２３２０ｎｍでそれぞれ二つの
より弱いピーク８６と８８を有する。これらピーク８
４、８６、８８は、図３に示すグルコース吸収スペクト
ルから予想されるものと一致する。本発明は、光学的に
厚い状態の下でさえ、グルコースを測定するために、こ
の様に利用できる。図８は、様々な励起波長における水
分対グルコース濃度に関するグルコースの正規化された
光音響強度における割合増加を示すグラフ９０である。
光音響強度は、濃度が２０倍変化する間、グルコース濃
度にほぼ線形に比例している。水に関する光音響強度９
２における増加は、２１４７ｎｍの励起波長において約
４０００ｍｇ／ｄｌで約７．７％である。
【００２５】本実験装置は、データ分析アルゴリズムの
助け無しで、約２００ｍｇ／ｄｌまでのグルコース濃度
を測定する能力を証明している。検出感度は、図５で示
す様に、ほぼ１６００ｎｍの励起波長に切り替えること
により、約２．１の係数で改善される。更に、図８で示
される実験誤差は全て、主にレーザーパルスエネルギー
の変動によって生じている。最新のＣｏ：ＭｇＦ2 レー
ザーにおけるパルスツーパルス変動はかなり高く、約１
０から２０％である。より安定したレーザーを使用すれ
ば、測定感度は実質的に更に改良できる。ダイオードレ
ーザーは数十分の長い期間に亘って約０．１％以下の変
動であり、非常に安定していることが知られている。準
備データを、約１６００ｎｍでダイオードレーザーに期
待できるものに外挿することにより、約３０から４００
ｍｇ／ｄｌの、対象となる生理学上の濃度範囲に必要と
される高い感度を達成できる。
助け無しで、約２００ｍｇ／ｄｌまでのグルコース濃度
を測定する能力を証明している。検出感度は、図５で示
す様に、ほぼ１６００ｎｍの励起波長に切り替えること
により、約２．１の係数で改善される。更に、図８で示
される実験誤差は全て、主にレーザーパルスエネルギー
の変動によって生じている。最新のＣｏ：ＭｇＦ2 レー
ザーにおけるパルスツーパルス変動はかなり高く、約１
０から２０％である。より安定したレーザーを使用すれ
ば、測定感度は実質的に更に改良できる。ダイオードレ
ーザーは数十分の長い期間に亘って約０．１％以下の変
動であり、非常に安定していることが知られている。準
備データを、約１６００ｎｍでダイオードレーザーに期
待できるものに外挿することにより、約３０から４００
ｍｇ／ｄｌの、対象となる生理学上の濃度範囲に必要と
される高い感度を達成できる。
【００２６】当業者には、本発明が上記本文において示
され説明されたものに限られず、又上に述べた物質的な
器具のサイズの範囲に限られるものでも無いことは理解
できるであろう。本発明の範囲は請求項によってのみ制
限される。
され説明されたものに限られず、又上に述べた物質的な
器具のサイズの範囲に限られるものでも無いことは理解
できるであろう。本発明の範囲は請求項によってのみ制
限される。
【図１】本発明の好適実施例に依る非侵襲性光音響測定
装置の図である。
装置の図である。
【図２】図１に示されるプローブの詳細な図である。
【図３】０．７５−Ｍグルコース／水溶液から導き出さ
れるグルコースの吸収スペクトルを示すグラフである。
れるグルコースの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図４】水分の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】水に対する１００ｍｇ／ｄｌグルコース／水溶
液の吸収特性の推定の割合変化を示すグラフである。
液の吸収特性の推定の割合変化を示すグラフである。
【図６】グルコース／水溶液中のグルコースの非侵襲性
光音響測定に関する実験装置を示す図である。
光音響測定に関する実験装置を示す図である。
【図７】図６に示す測定装置から生成される、飽和グル
コース／水溶液と水の光音響スペクトルを示すグラフで
ある。
コース／水溶液と水の光音響スペクトルを示すグラフで
ある。
【図８】様々なレーザー波長における、水分中グルコー
ス濃度に対する、グルコースの正規化された音響強度に
おける割合の増加を示すグラフである。
ス濃度に対する、グルコースの正規化された音響強度に
おける割合の増加を示すグラフである。
１０ 非侵襲性光音響システム １２ 励起ソース １４ コントローラー／モジュレーター １６ プローブ １８ ロックイン増幅器 ２０ プロセッサー ２２ 伝送装置 ２４、４６、４８ 身体表面 ２６ 測定セル ２８ 基準セル ３０ ウインドウ ３２、７６ マイクロフォン ３８ 空気 ６８ 同調可能レーザー ７０ 同調ミラー ７２ レンズ ７４ グルコース／水溶液 ７８ 音波 ８０ 記録器 ９４ 前置増幅器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (72)
- 【請求項１】 照射に応じて第一媒体の表面上の第二媒
体中を伝搬する音響エネルギーを生成するために熱拡散
によって前記第一媒体の一部を照射するためのソース
と、前記音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギー
に応じて音響信号を提供するための検出器と、前記音響
信号と成分の特性に応じて前記成分の濃度を求めるため
のプロセッサーとから成ることを特徴とする、第一媒体
中の成分の濃度を求めるための装置。 - 【請求項２】 前記成分が血液中グルコースを含むこと
を特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項３】 前記第一媒体が身体の部分を含むことを
特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項４】 前記身体の部分が内唇を含むことを特徴
とする、請求の範囲第３項に記載の装置。 - 【請求項５】 前記第二媒体が空気を含むことを特徴と
する、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項６】 前記ソースがレーザーを更に含むことを
特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項７】 前記ソースが前記成分の吸収特性に一致
する波長で電磁エネルギーを提供することを特徴とす
る、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項８】 前記成分がグルコースを含むことを特徴
とする、請求の範囲第７項に記載の装置。 - 【請求項９】 前記波長の範囲が約１５２０ナノメート
ルと１８５０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第８項に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記波長の範囲が約２０５０ナノメー
トルと２３４０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第９項に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための前記検
出器が、前記第一媒体の外側に配置され前記音響エネル
ギーを検出するための前記第二媒体に接触している前記
音響エネルギーを前記音響信号に変換するための装置を
更に含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の
装置。 - 【請求項１２】 前記変換装置がマイクロフォンから成
ることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記マイクロフォンが差動マイクロフ
ォンから成ることを特徴とする、請求の範囲第１２項に
記載の装置。 - 【請求項１４】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための前記検
出器が、前記第一媒体の照射される部分と接触して配置
され前記差動マイクロフォンに接続されている第一セル
と、前記照射される部分に近接して前記第一媒体と接触
して配置され前記差動マイクロフォンに接続されている
第二セルとを更に含み、前記音響エネルギーが前記第一
媒体への照射の影響によって前記第一セル内で生成され
ることを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載の装
置。 - 【請求項１５】 前記音響信号を記録及び平均し、前記
成分の光音響スペクトルを生成するための装置を更に含
むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記音響信号と前記成分の特性に応じ
て前記成分の濃度を求めるための前記プロセッサーが前
記音響信号の前記光音響スペクトルを分析するための分
析器を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に
記載の装置。 - 【請求項１７】 前記照射を前記ソースから前記第一媒
体へ伝送するための誘導装置を更に含むことを特徴とす
る、請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記誘導装置が、光ファイバー誘導装
置を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第１７項に
記載の装置。 - 【請求項１９】 前記照射に応じて前記第一媒体の表面
上の第二媒体内を伝搬する音響エネルギーを生成するた
めに熱拡散によって前記第一媒体の一部を照射する段階
と、前記音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギー
に応じて音響信号を提供する段階と、前記音響信号と前
記成分の特性に応じて前記成分の濃度を求める段階とか
ら成ることを特徴とする、第一媒体内の成分の濃度を求
める方法。 - 【請求項２０】 前記成分が血液中グルコースを含むこ
とを特徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記第一媒体が身体の部分を含むこと
を特徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記身体の部分が内唇を含むことを特
徴とする、請求の範囲第２１項に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記第二媒体が空気を含むことを特徴
とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記照射に応じて前記第一媒体の表面
上の第二媒体内を伝搬する音響エネルギーを生成するた
めに熱拡散によって前記第一媒体の一部を照射する前記
段階が、前記成分の吸収特性に一致する波長で電磁エネ
ルギーを提供する段階を更に含むことを特徴とする、請
求の範囲第２０項に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記成分がグルコースを含むことを特
徴とする、請求の範囲第２４項に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記波長の範囲が約１５２０ナノメー
トルと１８５０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第２５項に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記波長の範囲が約２０５０ナノメー
トルと２３４０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第２６項に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する前記段階が、
前記第一媒体の外側に配置され前記音響エネルギーを検
出するために前記第二媒体に接触している前記音響エネ
ルギーを前記音響信号に変える段階を更に含むことを特
徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記第一媒体の外側に配置され前記音
響エネルギー装置を検出するために前記第二媒体に接触
している前記音響エネルギーを前記音響信号に変える前
記段階が、前記音響信号を背景信号から区別する段階を
更に含むことを特徴とする、請求の範囲第２８項に記載
の方法。 - 【請求項３０】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する前記段階が、
前記第一媒体の前記照射される部分に接触して配置され
ている第一セル内で第一音響応答を求める段階と、前記
第一媒体に接触して前記照射される部分に近接して配置
されている第二セル内で第二音響応答を求める段階と、
前記音響信号を生成するために前記第一及び第二音響応
答を区別する段階とを更に含むことを特徴とする、請求
の範囲第２９項に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記音響信号を記録及び平均し、前記
成分の光音響スペクトルを生成する段階を更に含むこと
を特徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項３２】 前記音響信号と前記成分の特性に応じ
て前記成分の濃度を求める前記段階が、前記音響信号の
前記光音響スペクトルを分析する段階を更に含むことを
特徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項３３】 誘導装置を利用して、前記照射を前記
ソースから前記第一媒体へ伝送する段階を更に含むこと
を特徴とする、請求の範囲第１９項に記載の方法。 - 【請求項３４】 前記誘導装置が光ファイバー誘導装置
を含むことを特徴とする、請求の範囲第３３項に記載の
方法。 - 【請求項３５】 励起に応じて第二媒体内を伝搬する音
響エネルギーを生成するために熱拡散によって前記第一
媒体の一部を励起するため検体の吸収特性に一致する波
長で電磁エネルギーを提供するための手段と、前記音響
エネルギーを検出し、前記音響エネルギーに応じて音響
信号を提供するための手段と、前記音響信号と前記検体
の吸収スペクトルに応じて前記濃度を求めるための手段
とから成ることを特徴とする、第一媒体内の検体の濃度
を測定するための装置。 - 【請求項３６】 前記検体が血液中グルコースを含むこ
とを特徴とする、請求の範囲第３５項に記載の装置。 - 【請求項３７】 前記第一媒体が身体部分を含むことを
特徴とする、請求の範囲第３５項に記載の装置。 - 【請求項３８】 前記第二媒体が空気を含むことを特徴
とする、請求の範囲第３５項に記載の装置。 - 【請求項３９】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための前記手
段が、差動マイクロフォンと、前記第一媒体の前記照射
される部分に接触して配置され、前記差動マイクロフォ
ンに接続されている第一セルと、前記照射される部分に
近接して前記第一媒体に接触し配置され、前記差動マイ
クロフォンに接続されている第二セルとを更に含み、前
記音響エネルギーが、前記電磁エネルギーに応じて前記
第二媒体の膨張と収縮によって前記第一セル内に生成さ
れることを特徴とする、請求の範囲第３５項に記載の装
置。 - 【請求項４０】 前記音響信号と前記検体の吸収スペク
トルに応じて前記濃度を求めるための前記手段が、前記
検体の光音響スペクトルを生成するための手段を更に含
むことを特徴とする、請求の範囲第３９項に記載の装
置。 - 【請求項４１】 前記励起に応じて第二媒体内を伝搬す
る音響エネルギーを生成するために熱拡散によって前記
第一媒体の一部を励起するため前記検体の吸収特性に一
致する波長で電磁エネルギーを提供する段階と、前記音
響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーに応じて音
響信号を提供する段階と、前記音響信号と前記検体の吸
収スペクトルに応じて前記濃度を求める段階とから成る
ことを特徴とする、第一媒体内の検体の濃度を測定する
ための方法。 - 【請求項４２】 前記検体が血液中グルコースを含むこ
とを特徴とする、請求の範囲第４１項に記載の方法。 - 【請求項４３】 前記第一媒体が身体部分を含むことを
特徴とする、請求の範囲第４１項に記載の方法。 - 【請求項４４】 前記第二媒体が空気を含むことを特徴
とする、請求の範囲第４１項に記載の方法。 - 【請求項４５】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する前記段階が、
前記第一媒体の前記照射される部分に接触して配置され
前記差動マイクロフォンに接続されている第一セル内で
第一音響応答を生成する段階と、前記照射される部分に
近接して前記第一媒体に接触して配置され前記差動マイ
クロフォンに接続されている第二セル内で第二音響応答
を生成する段階と、前記音響信号を生成するために前記
第一及び第二音響応答を差動マイクロフォンに適用する
段階とを更に含むことを特徴とする、請求の範囲第４１
項に記載の方法。 - 【請求項４６】 前記音響信号と前記検体の吸収スペク
トルに応じて前記濃度を求める前記段階が、前記検体の
光音響スペクトルを生成する段階を更に含むことを特徴
とする、請求の範囲第４１項に記載の方法。 - 【請求項４７】 照射に応じて身体部分の表面上の空気
中を伝搬する音響エネルギーを生成するために熱照射に
よって前記身体部分の一部を照射するためのソースと、
前記音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーに応
じて音響信号を提供するための検出器と、前記音響信号
とグルコースの特性に応じて前記グルコースの濃度を求
めるためのプロセッサーとから成ることを特徴とする、
身体部分内のグルコースの濃度を求めるための装置。 - 【請求項４８】 前記身体部分が内唇を含むことを特徴
とする、請求の範囲第４７項に記載の装置。 - 【請求項４９】 前記ソースがレーザーを更に含むこと
を特徴とする、請求の範囲第４７項に記載の装置。 - 【請求項５０】 前記ソースが前記グルコースの吸収特
性に一致する波長範囲で電磁エネルギーを提供すること
を特徴とする、請求の範囲第４７項に記載の装置。 - 【請求項５１】 前記波長の範囲が約１５２０ナノメー
トルと１８５０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第５０項に記載の装置。 - 【請求項５２】 前記波長の範囲が約２０５０ナノメー
トルと２３４０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第５０項に記載の装置。 - 【請求項５３】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための前記検
出器が、前記身体部分の外側に配置され前記音響エネル
ギー検出のため前記空気に接触している、前記音響エネ
ルギーを前記音響信号に変換するための装置を更に含む
ことを特徴とする、請求の範囲第４７項に記載の方法。 - 【請求項５４】 前記変換装置がマイクロフォンを含む
ことを特徴とする、請求の範囲第５３項に記載の装置。 - 【請求項５５】 前記マイクロフォンが差動マイクロフ
ォンを含むことを特徴とする、請求の範囲第５４項に記
載の装置。 - 【請求項５６】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供するための前記検
出器が、前記身体部分の照射される部分と接触して配置
され、前記差動マイクロフォンに接続されている第一セ
ルと、前記照射される部分に近接して前記身体部分に接
触して配置され、前記差動マイクロフォンに接続されて
いる第二セルとを更に含み、前記音響エネルギーが前記
身体部分への照射の影響によって前記第一セル内に生成
されることを特徴とする、請求の範囲第５５項に記載の
装置。 - 【請求項５７】 前記音響信号を記録及び平均し、前記
グルコースの光音響スペクトルを生成するための装置を
更に含むことを特徴とする、請求の範囲第４７項に記載
の装置。 - 【請求項５８】 前記音響信号と前記グルコースの特性
に応じて前記成分の濃度を求めるための前記プロセッサ
ーが、前記音響信号の光音響スペクトルを分析するため
の分析器を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第４
７項に記載の装置。 - 【請求項５９】 前記照射を前記ソースから前記身体部
分に伝送するための誘導装置を更に含むことを特徴とす
る、請求の範囲第４７項に記載の装置。 - 【請求項６０】 前記誘導装置が光ファイバー誘導装置
を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第５９項に記
載の装置。 - 【請求項６１】 照射に応じて身体部分の表面上の空気
中を伝搬する音響エネルギーを生成するために、熱拡散
によって前記身体部分の一部を照射する段階と、前記音
響エネルギーを検出し前記音響エネルギーに応じて音響
信号を提供する段階と、前記音響信号とグルコースの特
性に応じて前記グルコースの濃度を求める段階とから成
ることを特徴とする、身体部分内のグルコースの濃度を
求めるための方法。 - 【請求項６２】 前記身体部分が内唇を含むことを特徴
とする、請求の範囲第６１項に記載の方法。 - 【請求項６３】 前記照射に応じて前記身体部分の表面
上の空気中を伝搬する音響エネルギーを生成するために
熱拡散によって前記身体部分の一部を照射する前記段階
が、前記グルコースの吸収特性に一致する波長で電磁エ
ネルギーを提供する段階を更に含むことを特徴とする、
請求の範囲第６１項に記載の方法。 - 【請求項６４】 前記波長の範囲が約１５２０ナノメー
トルと１８５０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第６３項に記載の方法。 - 【請求項６５】 前記波長の範囲が約２０５０ナノメー
トルと２３４０ナノメートルの間であることを特徴とす
る、請求の範囲第６３項に記載の方法。 - 【請求項６６】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する前記段階が、
前記身体部分の外側に前記音響エネルギーを検出するた
めに前記空気に接触して配置され前記音響エネルギーを
前記音響信号に変える段階を更に含むことを特徴とす
る、請求の範囲第６１項に記載の方法。 - 【請求項６７】 前記身体部分の外側に前記音響エネル
ギー装置を検出するために前記空気に接触して配置され
前記音響エネルギーを前記音響信号に変える前記段階
が、前記音響信号を背景信号から区別する段階を更に含
むことを特徴とする、請求の範囲第６６項に記載の方
法。 - 【請求項６８】 前記音響エネルギーを検出し、前記音
響エネルギーに応じて音響信号を提供する前記段階が、
前記身体部分の前記照射される部分に接触して配置され
ている第一セル内で第一音響応答を求める段階と、前記
照射される部分と近接して前記身体部分に接触して配置
されている第二セル内で第二音響応答を求める段階と、
前記音響信号を生成するために前記第一及び第二音響応
答を区別する段階とを更に含むことを特徴とする、請求
の範囲第６７項に記載の方法。 - 【請求項６９】 前記音響信号を記録及び平均し、前記
グルコースの光音響スペクトルを生成する段階を更に含
むことを特徴とする、請求の範囲第６１項に記載の方
法。 - 【請求項７０】 前記音響信号と前記グルコースの特性
に応じて前記グルコースの濃度を求める前記段階が、前
記音響信号の前記光音響スペクトルを分析する段階を更
に含むことを特徴とする、請求の範囲第６１項に記載の
方法。 - 【請求項７１】 誘導装置を利用して、前記照射を前記
ソースから前記身体部分へ伝送する段階を更に含むこと
を特徴とする、請求の範囲第６１項に記載の方法。 - 【請求項７２】 前記誘導装置が光ファイバー誘導装置
を含むことを特徴とする、請求の範囲第７１項に記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/978317 | 1997-11-25 | ||
| US08/978,317 US5941821A (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method and apparatus for noninvasive measurement of blood glucose by photoacoustics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11235331A true JPH11235331A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3210632B2 JP3210632B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=25525965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33407098A Expired - Fee Related JP3210632B2 (ja) | 1997-11-25 | 1998-11-25 | 光音響による血液中グルコースの非侵襲性測定のための装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5941821A (ja) |
| EP (2) | EP0919180B1 (ja) |
| JP (1) | JP3210632B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990045525A (ja) |
| DE (1) | DE69837425T2 (ja) |
| TW (1) | TW408219B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003265477A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-09-24 | Samsung Electronics Co Ltd | 光音響分光学を用いた非侵襲的な生体成分の測定装置及びその測定方法 |
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| JP2016171908A (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-29 | 日本電信電話株式会社 | 成分濃度測定装置 |
| JP2017192841A (ja) * | 2017-08-03 | 2017-10-26 | キヤノン株式会社 | 生体検査装置 |
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|---|---|---|---|---|
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