TWI661187B - 光學性濃度測定方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種能夠藉由簡易之手段而直到極微量區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出特定之化學成分的濃度之濃度測定方法、以及能夠正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域均以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之濃度測定方法。
將相對於被測定對象而光吸收率為相異之第1波長之光和第2波長之光，對於被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於各波長之光之該照射所致的從被測定對象所光學性而來之各波長之光，藉由共通的受光感測器而受光，形成因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於第1波長之光之訊號和關連於第2波長之光之訊號之兩者間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出在被測定對象中的化學成分之濃度。

Description

光學性濃度測定方法
本發明，係有關於針對液體、氣體中的特定之化學成分的濃度、蔬果之糖度、日本酒之酒度(甘口度、辛口度)等而進行測定的濃度測定方法。
在半導體之製造中，經常會對於半導體製造裝置之處理腔內而經由同一管線來供給混合氣體。在此混合氣體之供給中，係有必要將成分氣體之混合比在處理製程期間中而保持為一定或者是意圖性地瞬間作變更。因此，係在氣體供給管線中，配設有具備氣體流量計測機構、氣體流量調整機構的例如質量流控制系統組件(FCSC)等之流量控制裝置。在此FCSC中，關於能夠以何種程度來正確地檢測出構成混合氣體之各成分氣體的每單位時間之流量(以下，係有記載為「單位流量」的情況)一事，係為重要。
在如同現今一般之多會有實施從原子尺度等級到奈尺度等級之像是成膜或者是蝕刻之類的處理製程之機會的半導體製造製程中，係有必要正確且瞬間性地將正要導入至 處理腔中之前的混合氣體中之各成分氣體的單位流量一直計測至微量區域為止。
在能夠滿足上述要求一般之先前技術之流量控制裝置中，一般而言，係對於混合前之單一成分氣體的流量作計測，並根據該流量計測值來算出混合氣體之目的的混合比。
然而，在被導入至處理腔中的時間點下之混合氣體的混合比(於後，係會有記載為「實際混合比」的情形)，於製程之實行中係並非能夠保證絕對會與根據流量計測值所算出的混合比(於後，係會有記載為「計測混合比」的情形)相同。因此，在先前技術中，係具備有反饋機構，該反饋機構，係恆常性地或者是以特定之時間間隔來實施各單一成分氣體之流量計測，並當若是任一之單一成分氣體的流量有所變動，則基於該變動值來以會成為原本之特定之混合比的方式而對於各單一成分氣體之流量進行調整(例如，專利文獻1)。
另一方面，例如，係亦存在有使用藉由非分散式紅外線吸收方式來測定材料氣體之分壓的分壓測定感測器並基於此感測器之分壓計測值來藉由演算而算出材料氣體之濃度的氣體濃度測定系統(例如，專利文獻2)。
又，在MOCVD(使用有機金屬化合物之CVD：Metal-Organic Compound Chemical Vapor Deposition)中，亦同樣的，為了形成均一之膜，係有必要在膜形成製程期間中，以使有機金屬化合物之供給濃度 成為一定的方式、或者是以為了會成為所期望之成分分布之膜而對應於成分分布來對於供給濃度賦予變動的方式，來對於有機金屬化合物之供給濃度作控制。一般而言，有機金屬化合物，係藉由起泡等來混入至載體氣體中並供給至處理腔處。所使用的有機金屬化合物，係並不被限定於單一種類，而亦會有使用複數種的情況。作為將複數種之有機金屬化合物依據設計值來作供給之方法，例如，係存在有使用紅外線氣體分析手段之方法(例如，專利文獻3)。
進而，在蔬果之生產、出貨的技術領域中，亦同樣的，蔬果之甘味成分等的成分濃度之測定，在決定所出貨之蔬果的賣價一事上係為重要。亦即是，由於蘋果、梨、桃子、柿子、草莓、西瓜等之蔬果的甘味，係會對於貨品的售價帶來重大的影響，因此，對於蔬果的生產者而言，能夠得知是否成為對於為了出貨所進行的採收而言為最適當的甘味一事，係為重要的課題。作為對於蔬果之甘味程度作判斷的其中一個方法，係存在有使用紅外線來以非接觸而測定蔬果中之糖度的方法(例如，專利文獻4)。
進而，在醫療領域中，由於若是能夠針對血流中之血液成分、例如針對紅血球數、白血球數、血小板數、網狀紅血球數、血紅素量，而並不進行抽血地來對於生體以非接觸(非破壞、非侵入)而瞬間進行測定，則不僅是能夠減輕患者的負擔，並且也能夠將醫生和護士、醫 療技師的勞動負荷作身心性的減輕，因此，係期望能夠簡單且瞬間性地對於生體來以非接觸式而無侵入地進行測定。例如，近年來，就連年輕人也多所出現有糖尿病的疾病，而強烈希望可出現一種能夠簡易並以短時間來進行精確度為高之檢查的檢查方法。進而，不僅是在醫生的管理下之患者，而亦存在有多數的潛在性患者(隱性患者)，而，此種患者之例如在汽車的駕駛中而突然發生血糖值的降低並成為意識不清或者是意識朦朧而導致事故之發生的情形，係日益增加。血液中之葡萄糖濃度(血糖值、血糖)，在正常情況下，係藉由各種賀爾蒙(胰島素、升血糖激素、皮質醇等)之作用而恆常被調節在一定的範圍內，但是，若是起因於各種的因素而導致此調節機制出現破綻，則血液中的糖分會異常增加，並成為糖尿病。糖尿病之此一病名，係代表血糖值(血液中之葡萄糖(glucose)濃度)成為病態性的高濃度，當血糖值或血紅素Alc值超過一定之基準的情況時，會被診斷為糖尿病。糖尿病，除了係會引發起因於高血糖自身所導致的症狀以外，長期而言，血中之高濃度的葡萄糖也會起因於其之醛基的高反應性而引發與血管內皮之蛋白質相互結合的糖化反應，並逐漸破壞體內的微小血管，而會有對於包含有眼睛、腎臟等肢體內的各種臟器造成重大的障礙(糖尿病性神經障礙、糖尿病性視網膜症、糖尿病性腎臟病之微小血管障礙)的情形(併發症)。因此，血糖值之適當的管理，在維持嚴格的血糖控制、對於飲食療法、運動療法之 評估、胰島素投予量之調節、評估、對於由藥物療法所導致的低血糖之確認、預測、對於低血糖之不安的消除、避免成為重症高血糖等的觀點上，於糖尿病的治療中係為重要。
在醫院等之醫療機關處的血糖值之測定，一般而言，係為由從生體之手指、手腕等而抽取血液的所謂侵入法所進行者。又，糖尿病的患者，於該治療中，係在醫院而於醫生的指導下來進行血糖值之檢查。另一方面，由於血糖值多會有需要每天進行測定的情形，因此，患者也多會有在自身的醫院病床上或者是在家庭中而使用血糖自我測定(SMBG)器來自行對於血糖值作測定的機會。但是，雖然測定係變得簡便，然而係仍舊需要自行或者是在他人的協助下而進行抽血。抽血，係藉由對於手指或手腕進行穿刺而進行。在此穿刺中，由於係伴隨有痛感和刺傷，因此，對於患者會賦予肉體上和精神上的負擔。雖然也可考慮如同最近一般而使用無痛注射針，但是，仍舊無法避免所伴隨的刺傷，而成為需要進行對起因於傷口所導致的感染症之預防等之衛生保護。最近，作為對於此種課題作解決者，係提案有非侵入法(例如，專利文獻5、專利文獻6)。
另一方面，在日本，於糖尿病的判定中，係需要對於血糖值和血紅素Alc值之雙方進行測定。作為對於血糖值和血紅素Alc值之雙方進行測定的方法，例如，係存在有專利文獻7中所記載之方法。
更進而，亦希望開發一種能夠對於日本酒之製造過程中之日本酒度、酸度、胺基酸度而藉由簡易的構成來以高精確度且即時性地進行測定之方法。日本酒，在味道、香氣上而言，係為一種極為敏感的酒。日本酒，係以日本酒度來代表甘口、辛口度，並以酸度來代表香醇、清澈的口味度。所謂日本酒度，係指「在日本酒之中融入有多少的糖分和酸」，而為代表清酒之比重的單位。將測定對象設為15℃，並使稱為「日本酒度計」之比重計漂浮，而進行計測。此時，將與4℃之蒸餾水相同重量的酒之日本酒度設為「0」，並將較此而更輕者以「+」(正)值來作表現，且將較此而更重者以「-」(負)值來作表現。在日本酒中，對於甘味賦予決定性之因素者，係為葡萄糖濃度。
相對於代表甘口、辛口度之日本酒度，「酸度(清澈度-香醇度)」，係代表「濃厚度、深度」。日本酒，若是酸度越高，則越接近香醇的口感，若是酸度越低，則會成為越清澈的口感。若是日本酒度為相同，則酸度較高的酒口感會較辛辣，若是酸度為低，則口感會較甘甜。相反的，若是酸度為低，則酒的味道會變得沒有尖銳度或爽口度，而反倒會有變成模糊無特色之味道的情形。
但是，此酸度，係並不僅會對於「濃厚度」造成影響，而也會對於實際的「甘甜、辛辣」的味覺造成影響。一般而言，若是酸度越高，則會有感到較為辛辣的傾向。相反的，若是酸度為低，則就算是糖度並不高，也會有甘 甜的感覺。測定方法，係為對於為了將10ml之清酒作中和所需要的0.1N標準氫氧化鈉溶液之滴定ml數作測定。若是此值為大，則係表現為「清澈口感」，若是此值為小，則係表現為「濃厚口感」。又，在日本酒中，胺基酸度(旨味度)亦為重要。所謂胺基酸，係為成為「旨味」的來源之重要因素，若是胺基酸度為高，則「旨味」要素係為多，該日本酒的味道會被感覺為濃厚。但是，並非是胺基酸度越高則旨味便會越增加，若是胺基酸度過高，則會導致雜味的產生。
如同以上所說明一般，在日本酒的製造中，日本酒度、酸度、胺基酸度之管理，係會對於所製造出之日本酒的販賣價值(於後，亦會有稱為「售價」的情形)產生大幅度的影響。日本酒度、酸度、胺基酸度，由於係會依存於濕度、溫度、衛生條件而敏感地變動，因此，在日本酒的製造中，係在濕度、溫度、衛生條件上進行有嚴格的管理，在製造過程中，日本酒度、酸度、胺基酸度係會被頻繁地作測定。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-138407號公報
[專利文獻2]日本特開2010-109304號公報
[專利文獻3]日本特開2006-324532號公報
[專利文獻4]日本特開2003-114191號公報
[專利文獻5]日本特開2008-256398號公報
[專利文獻6]日本特開2006-141712號公報
[專利文獻7]日本特開2012-137500號公報
在以上所揭示之各專利文獻所記載的濃度測定法或濃度調整法中，係存在有如同下述一般之課題。
在專利文獻1中，由於係僅是在處理腔之上游側處而進行流量計測並作反饋，因此，仍然並未對於計測混合比和實際混合比是否會成為相同一事的課題作解決。進而，為了將氣體之混合狀態設為均一，係有必要在從混合位置起直到對於處理腔之導入位置為止的供給管線中取得充分的長度，於此情況，想要使計測混合比和實際混合比成為相同一事係會變得更加困難。為了保證計測混合比和實際混合比之相同性，係可考慮將混合位置和導入位置盡可能地相互靠近，但是，於此情況，係會產生難以保證混合之均一的問題。若是除了前述之課題以外亦更進而想要對於此種課題作解決，則機構係會變得更加複雜，而成為需要採用更加高度性之控制技術。進而，在專利文獻1之構成中，由於係為流量計測，因此係並無法進行氣體種類之特定。
在專利文獻2的情況中，由於係為分壓測 定，因此，係並不適於進行如同本案一般之精確度為高的測定，更何況，若是成為在微量尺度區域下的分壓測定，則不可否認的，測定誤差係會變大。
在專利文獻3中所揭示之方法，由於係身為具備有對於從氣體混合室所供給至反應室中之混合氣體中的各原料氣體之濃度進行測定的第1紅外線氣體分析手段、和對於從前述反應室所排出之排出氣體中的各原料氣體之濃度進行測定的第2紅外線氣體分析手段，並根據前述第1以及第2紅外線氣體分析手段之測定結果來演算出前述反應室內之各原料氣體的消耗量並將各演算值與預先所決定的設計值間之差分作為控制量來對於前述流量控制手段和氣體供給源溫度控制部以及基板溫度控制部中之任一者個別進行調整的構成，因此，係並未對於在反應室內壁面處等之除了成膜以外所消耗的原料氣體作考慮，故而想要以均一之膜厚來形成均一成分之薄膜一事係為困難。並且，由於在專利文獻3之中係並未揭示紅外線氣體分析手段之具體例，因此，若是成為想要以奈尺度等級之均一膜厚來形成均一成分之薄膜，則為了將有機金屬化合物以特定之濃度來以一定之時間而供給至處理腔中，係有必要對於有機金屬化合物之供給濃度作嚴格的管理，而要求進行高精確度之濃度測定，但是，想要滿足此一要求，係並非容易。
在專利文獻4中所記載之方法，係對於蔬果照射相異波長之2個的單色光，並根據關連於各單色光之 複數之實測例的光透過率Ta、Tb之值和該例之實測糖度C之值，來分別決定出特定式之係數，並使用該決定出的各係數和所計測出之2個的單色光之光透過率之資料，來根據前述特定式而求取出糖度，因此，係僅能夠得到被作了糖度計測之蔬果的平均糖度。故而，當蔬果乃身為在接近表皮處或者是在接近果芯處而具有高糖度之蔬果的情況時，依存於所食用之部分，係會有難以避免糖度並不充分而使商品價值有所降低的蔬果被混入至出貨商品中的情況之虞。
在專利文獻5、6之方法中，會由於患者之緊張而導致在測定患部處流汗或者是體溫上升，而無法避免測定誤差。在血糖測定器之測定法中，係存在有酵素電極法和酵素比色(比色定量)法。作為酵素電極法，係存在有葡萄糖氧化酶(GOD)法、葡萄糖去氫酶(GDH)法。作為酵素比色(比色定量)法，係存在有己糖激酶(HX)法、葡萄糖氧化酶/過氧化酶(GOD/POD)法。但是，係存在有下述一般之課題：亦即是，當血容比(對於在一定量之血液中所包含的紅血球之比例作調查的檢查)值為20%~約60%之間的情況時，係並不會出現各器測定值之誤差，然而，當如同極度的貧血患者或透析患者一般之血容比值為低於20%的血液中，係會展現有更高之值，相反的，在新生兒或生理前之女性等一般的血容比值為超過55%的多血症血中，會展現有更低之值。故而，對於極度的貧血患者或透析患者而言，係並不合 適。進而，GOD法，係有著若是血液中之溶存氧分壓越大則血糖值會被測定為越低的問題。故而，GOD法，係並不適合對於為了進行呼吸管理而正使用有氧的患者來使用。進而，還會有起因於測定器之使用方法或試驗紙之安裝方法、血液之抽引、滴下的技巧之確認等而導致無法得到正常的測定值之情形。
在專利文獻7中所記載之方法，由於係身為藉由相異之波長的光之反射來分別檢測出由血紅素所致之呈色和由糖化血紅素所致之呈色以及由葡萄糖所致之呈色的相同之測定原理所進行之測定，因此，係有著能夠謀求裝置之簡略化、小型化的優點，但是，係需要供以進行血紅素用、糖化血紅素用、葡萄糖用之3種的呈色之試藥，並需要進行呈色作業，並且，也有著需要進行抽血的負擔。
又，在日本酒的製造中，係在濕度、溫度、衛生條件上進行有嚴格的管理，在製造過程中，日本酒度、酸度、胺基酸度係會被頻繁地作測定，但是，至今為止，仍尚未提供有能夠對於日本酒度、酸度、胺基酸度而以簡易之手段來非破壞性且正確而迅速地一直測定至極微量區域之濃度的方法。
如同根據以上說明而能夠理解一般，至今為止，係尚未能夠提供一種可藉由簡易之手段而直到極微量區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出特定之化學成分的濃度之濃度測定方法。
又，另外，至今為止，也尚未能夠提供一種不論是針 對氣體、液體或固體而均能夠在同一之測定系、同一條件下來以高精確度而即時性地測定出被測定物中之複數之化學成分的濃度測定法。
進而，至今為止，也尚未能夠提供一種可正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而均將被測定對象中之化學成分的濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之濃度測定方法。
更進而，至今為止，也尚未能夠提供一種能夠以簡單之構成來正確且迅速地進行即時性之測定的濃度測定方法。
本發明，係為有鑑於上述問題而進行了努力研究者。
其中一個目的，係在於提供一種能夠以簡單之構成來正確且迅速地對於化學成分之濃度進行即時性之測定的濃度測定方法。
本發明之另外一個目的，係在於能夠提供一種可藉由簡便之構成，而不論是針對氣體、液體或固體均能夠正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而將被測定對象中之化學成分的濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之濃度測定方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種能夠以非破壞性、非接觸性來藉由簡單的構成而迅速且正確地對於化學成分之濃度一直測定至極微量區域為止的濃度測定方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種就算是對起因於電性電路、電子元件等之系統的構成要素之特性變動、環境變動的測定誤差之排除為少，也能夠實質性地在可能的狀態下而對於化學成分之濃度一直測定至極微量區域為止的濃度測定方法。
本發明之又另外一個目的，係在於能夠在至少實質上並不存在有起因於患者之緊張而導致在測定患部處流汗或者是體溫上升所導致的測定誤差(起因於檢體/被測定對象之生理狀態所導致的誤差：於後，亦會有記載為「生理誤差」的情形)之狀態下，而以簡便之構成和方法來以非侵入性而對於血糖值進行測定的濃度測定方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種能夠以簡單之構成來正確且迅速地對於被測定對象中之複數之化學成分的濃度進行即時性之測定的濃度測定方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種能夠以相同之構成和方法來簡便地對於血糖值和血紅素Alc值的雙方進行測定的濃度測定方法。
本發明之第1觀點，係為一種濃度測定方法，其係為對於被測定對象中之特定的化學成分之濃度作光學性測定之濃度測定方法，其特徵為：將相對於前述化學成分而具有吸收性的第1波長之光、和相對於前述化學成分而不具有吸收性或實質性不具有吸收性或者是相較於 前述第1波長之光而吸收性為較低的第2波長之光，藉由1個的發光手段來朝向前述被測定對象而以分時(time sharing)法進行照射，將起因於該照射所產生的從前述被測定對象而來之光，藉由1個的受光手段而受光，將起因於該受光所產生的基於前述第1波長之光所致的第1受光訊號和基於前述第2波長之光所致的第2受光訊號，輸入至差動電路中，將基於因應於該輸入而從前述差動電路所輸出之輸出訊號，與預先記憶在記憶手段中之資料作對照，並導出前述特定的化學成分之濃度。
本發明之第2觀點，係為一種濃度測定方法，其特徵為：將相對於被測定對象而光吸收率為相異之第1波長之光和第2波長之光，對於前述被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於各波長之光之該照射所致的從前述被測定對象所光學性而來之前述各波長之光，藉由共通的受光感測器而受光，形成因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1波長之光之訊號和關連於前述第2波長之光之訊號之兩者間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出並測定在前述被測定對象中的化學成分之濃度被測定量。
本發明之第3觀點，係為一種濃度測定方法，其特徵為：將相對於被測定對象而光吸收率為相異之第1光和第2光，對於前述被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於對前述被測定對象照射各光一事而從前述被測定對象所光學性而來之各 光，藉由共通的受光感測器而受光，基於因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1光之訊號和關連於前述第2光之訊號，來形成差動訊號，基於該差動訊號，來導出在前述被測定對象中的所期望之化學成分之濃度。
若依據本發明，則係能夠藉由簡易之手段而直到極微量區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出特定之化學成分的濃度。
又，另外，亦能夠不論是針對氣體、液體或固體而均能夠在同一之測定系、同一條件下來以高精確度而即時性地測定出被測定物中之複數之化學成分的濃度。
進而，係能夠提供一種可正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而均將被測定對象中之化學成分的濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之濃度測定方法。
100‧‧‧光學性濃度測定系統
100-1‧‧‧光學性濃度測定次系統
100-2‧‧‧控制、操作次系統
100-3‧‧‧光學性濃度測定裝置
101‧‧‧光源部
101a、101b‧‧‧光源
102‧‧‧集光光學部
103、103a、103b‧‧‧照射光
104‧‧‧被測定對象
105、105a、105b‧‧‧透射光
106‧‧‧受光感測器部
107、107a、107b‧‧‧電性訊號
108‧‧‧差動訊號形成部
109‧‧‧差動輸出訊號
110‧‧‧訊號儲存/處理部
111‧‧‧輸出訊號
112‧‧‧顯示部
113‧‧‧控制部
114‧‧‧操作部
201~211‧‧‧步驟
500、600、700、800‧‧‧光學性氣體濃度測定系統
801‧‧‧分歧型光纖
801a、801b‧‧‧分歧光學路徑
802a、802b‧‧‧照射光
900、1000、1300、1400‧‧‧差動訊號形成部(電路構成)
901‧‧‧光二極體
902‧‧‧積分放大器
903、903a、903b‧‧‧取樣/保持電路
904、904a、904‧‧‧差動放大器
905‧‧‧差動訊號輸出
906‧‧‧差動前訊號輸出
1101‧‧‧差動訊號形成要素部
1301‧‧‧ADC
1302‧‧‧訊號輸出
1401‧‧‧積分放大器部
1402‧‧‧1/10倍積分放大器部
1701‧‧‧攜帶終端裝置
1703‧‧‧GPS測位部
1704‧‧‧演算處理部
1705‧‧‧記憶裝置
1706‧‧‧顯示部
1708‧‧‧加速度感測器
1709‧‧‧角速度感測器
1800‧‧‧差動訊號形成部
1801‧‧‧受光感測器部
1802‧‧‧積分電路部
1803‧‧‧數位-類比轉換部
1804‧‧‧差動訊號形成要素部
1805‧‧‧光二極體
1806‧‧‧運算放大器
1807、1808‧‧‧訊號
1809‧‧‧差動訊號
Lλ1‧‧‧第1波長之光
Lλ2‧‧‧第2波長之光
[圖1]圖1，係為用以對於本發明之濃度測定方法的原理作說明之時序表。
[圖2]圖2，係為用以對於為了將本發明具體化的光學性濃度測定系統之合適的實施形態例之其中一個構成作 說明之區塊圖。
[圖3]圖3，係為用以對於本發明之濃度測定方法的合適實施形態例之其中一者作說明的流程圖。
[圖4]圖4，係為用以對於在圖3之例中的訊號輸出時序作說明之時序表。
[圖5]圖5，係為用以求取出檢量線之流程圖。
[圖6]圖6，係為氣體濃度GC與「-log(1-△T)」之間的關係之圖表。
[圖7]圖7，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之合適的實施形態例之其中一個的主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖8]圖8，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖9]圖9，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之另外一個其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖10]圖10，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之又另外一個其他合適的實施形態例之其中一個的主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖11]圖11，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之合適的其中一例作說明之模式性構成說明圖。
[圖12]圖12，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之另外的合適之其中一例作說明之模式性構成說明圖。
[圖13]圖13，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之又一合適的其中一例作說明之模式性構成說明圖。
[圖14]圖14，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之又另外一合適的其中一例作說明之模式性構成說明圖。
[圖15]圖15，係為對於針對氣體濃度所測定的吸光度之值和與所計測出的訊號相重疊的雜訊之標準差的3倍之值之間的關係作展示的圖表。
[圖16]係為針對將本發明適用於攜帶型終端裝置中的情況時之其中一種實施形態作展示的概略外觀圖。
[圖17]圖17，係為將本發明適用於攜帶型終端裝置中的情況時之其中一種實施形態的內部構成之區塊圖。
[圖18]圖18，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之又另外一合適的其中一例作說明之模式性構成說明圖。
圖1，係為用以對於本發明之濃度測定方法的原理作說明之時序表。在本發明中，係將用以使本發明之濃度測定方法具體化的濃度測定裝置啟動，並將在該裝置 所被置放的空間中之背景光的絕對值之訊號，作為輸出S20和S10之差而讀出(絕對值輸出X)。
接著，藉由受光感測器來受光從發出第1波長之光(Lλ1)之光源1而來的光，並將作為輸出S30和輸出S40之差的差分輸出訊號(G△1)讀出(作為背景光和光源1之光的和而被輸出)。
接著，藉由相同的受光感測器來受光從發出第2波長之光(Lλ2)之光源2而來的光，並將作為輸出S50和輸出S60之差的差分輸出訊號(G△2)讀出(作為背景光和光源2之光的和而被輸出)。
利用絕對值輸出X，就算是產生有起因於溫度變化等所導致的被測定對象之吸光度的變化、光源之光量變化等，也能夠對於測定資料進行校正。
藉由將由光源1、2所得到之受光訊號作為差分輸出訊號來輸出，由於係能夠將電路系之雜訊除去，因此，就算是微弱的濃度，也能夠以高精確度而檢測出來。
在圖1中，「↑」，係代表受光感測器之輸出時序。輸出時序「↑」，原理上，係身為受光感測器之輸出的上揚開始時間點(t1)和下挫開始時間點(t2)，但是，在圖1中，輸出時序「↑」，係被設為上揚開始時間點(t1)和下挫開始時間點(t2)之間的時序。其理由係在於，若是一次的測定結果，則為了進行下一次的測定，電子電路之一部分係被作重置之故。亦即是，由於測定時間和重置時間也可能會有起因於電路之時間延遲而導致重 疊的情形，因此，為了確實地避免此影響，輸出時序「↑」係被設為上揚開始時間點(t1)和下挫開始時間點(t2)之間的時序。
在圖2中，係針對將本發明之濃度測定方法具體化的合適之實施形態例之其中一者的光學性濃度測定系統100之構成例的區塊圖作展示。
光學性濃度測定系統100，係由光源部101、集光光學部102、受光感測器部106、差動訊號形成部108、訊號儲存/處理部110、顯示部112、控制部113、操作部114，而構成之。
圖2中所示之光學性濃度測定系統100，係由光學性氣體濃度測定次系統100-1和控制、操作次系統100-2所構成。
光學性氣體濃度測定次系統100-1，係具備有光學性氣體濃度測定裝置100-3。
光學性濃度測定次系統100-1，係具備有光源部101、集光光學部102、受光感測器部106、差動訊號形成部108、訊號儲存/處理部110、顯示部112。
控制、操作次系統100-2，係由控制部113、操作部114所構成。
使所期望的化學成分之濃度被作測定的被測定對象104，係被配置在集光光學部102和受光感測器部106之間的特定之位置處。
圖2中所示之光源部101，雖係藉由發出第1波長之 光(Lλ1)之光源101a和發出第2波長之光(Lλ2)之光源101b之2個的光源來構成，但是，在本發明中，係並不被限定於此，亦可為發出第1波長之光(Lλ1)和第2波長之光(Lλ2)之單一光源。
能夠照射如同上述一般之2種以上的相異波長之光之發光部，係可具備有2個以上的可照射1種波長之光之發光元件。進而，前述發光部，係以至少具備有1個的能夠照射2種以上之相異波長之光的發光元件(多波長發光元件)為理想。藉由此，由於係能夠減少設置在裝置內部之發光元件的數量，因此，裝置之小型化係成為可能。
當採用2個的光源的情況時，由於若是以能夠在略同一之光軸上而進行照射的方式，來將2個的光源盡可能地作接近配設，則係能夠提高測定值之精確度，因此係為理想。
當藉由單一光源來照射2個的波長之光(Lλ1、Lλ2)的情況時，於採用單一光源的情況時，光(Lλ1)和光(Lλ2)，係在被照射至被測定對象104處之前，先藉由波長選擇光學濾波器等之手段而被選擇性地分離。
當藉由單一光源來照射2個的波長之光(Lλ1、Lλ2)的情況時，係以使用分光濾波器等之光學性波長選擇濾波器來配合於照射時序而照射所符合之波長之光的方式，來進行裝置之設計。
第1波長之光(Lλ1)和第2波長之光(Lλ2)，係亦可為單一波長之光，但是，若是對於LED 等之光源的獲取容易度以及成本作考慮，則係以採用在波長中具備有帶寬幅度的多波長之光為理想。此種光，較理想，其之中心波長(峰值強度之波長)係為λ1或者是λ2。
在本發明中，光(Lλ1)，係身為相對於被進行濃度測定之化學成分而具有吸收性之波長的光。相對於此，光(Lλ2)，係身為相對於該化學成分而不具有吸收性或實質性不具有吸收性，或者是相對於該化學成分而吸收性為較該光(Lλ1)更低之波長的光。
在本發明中，作為光(Lλ2)，由於若是相對於該化學成分而不具有吸收性、或者是該吸收性與光(Lλ1)之吸收性間的差越大，則測定精確度會越提昇，因此，係以採用此種光(Lλ2)為理想。
當在同一之被測定對象處而對複數之化學成分之濃度作測定的情況時，光(Lλ1)，係準備有與所測定之化學成分之數量相對應的數量。亦即是，當為N個化學成分的情況時，光(Lλ1)，係準備n個的光(Lλ1n：n為正整數)。
光(Lλ1n：n為正整數)之中的所符合之1個的光，係選擇僅對於所對應之1個的化學成分而展現有吸收性並對於其他之化學成分之任一者而均不會展現有吸收性或者是實質性不會展現有吸收性之波長或者是波長區域的光。例如，當在同一之被測定對象處而對於葡萄糖和血紅素進行測定的情況時，係選擇雖然對於葡萄糖係展現有吸收性 但是對於血紅素則並不展現吸收性之光(Lλ11)、和雖然對於葡萄糖係並不展現吸收性但是對於血紅素則係展現有吸收性之光(Lλ12)。
光(Lλ2)，係選擇對於任何之化學成分而均不會展現有吸收性或者是實質性不會展現有吸收性之光。
當然的，光源部之光源，係選擇會發光此一條件之光者並作使用。
光(Lλ1)和光(Lλ2)，係依據分時法而被照射至被測定對象104處。
光(Lλ1)和光(Lλ2)，當被照射至被測定對象104處時，較理想，係在同一光軸或者是實質性同一光軸上而被作照射。亦即是，假設就算是在被測定對象104中而身為濃度測定之對象的化學成分存在有空間性、時間性之非均一分布或者是存在有參差分布的情況時，亦由於光(Lλ1)和光(Lλ2)之在被測定對象104中所透射的位置係為同一或者是實質性同一，並且測定時間係為極短的時間，因此係有著測定誤差之影響為極少而能夠以高精確度來進行測定之優點。
由光(Lλ1)和光(Lλ2)所成之照射光103，係被照射至被測定對象104處，其結果，透射光105係從被測定對象104之相反側而射出。
透射光105，係射入至位於受光感測器部106處的受光感測器之受光面中。
受光感測器部106，係回應此受光而輸出電性訊號 107。
訊號107，係身為基於光(Lλ1)所得之訊號107a和基於光(Lλ2)所得之訊號107b的其中一者之訊號。
訊號107a和訊號107b，係以所設定的時間差而依序或同時地被輸入至差動訊號形成部108中。
當以所設定的時間差而被輸入的情況時，先被輸入的訊號，係依存於情況而亦會有配合於用以形成差動訊號之時序而在差動訊號形成部108內之特定電路處被作特定時間之保持的情形。
因應於訊號107之輸入而從差動訊號形成部108所輸出之差動訊號109，係被傳輸至訊號儲存/處理部110處並為了作為輸出訊號111來輸出而被儲存/施加處理。
輸出訊號111，係被傳輸至顯示部112處。受訊了輸出訊號111之顯示部112，係將所測定出的化學成分之濃度顯示，在顯示部112之顯示畫面上作為與輸出訊號111相對應之值而作顯示。
以上之一連串的流程，係因應於從操作部114而來之指令，而被控制部113所控制。
構成受光感測器部106之受光感測器，係可為如同光二極體一般之單一元件，亦可為將特定數量之受光像素作了一維配列的線感測器或是作了二維配列的區域感測器。
當所應測定之化學成分在被測定對象體104中而為不均勻的情況時，由於係會有起因於測定之位置依存性所導致的誤差造成測定精確度降低的可能性，因此，係以採用 線感測器或區域感測器為理想。特別是，藉由採用具備有將透射光105會垂直於被測定對象體104之光軸而射出的射出面作覆蓋之大小的區域感測器，由於係能夠將測定精確度作更進一步的提高，因此係為理想。
針對光(Lλ1)和光(Lλ2)，至今為止，雖係以單一波長之光來作了說明，但是，係並不被限定於此，亦可在波長中而具有帶域寬幅(波長區域)。亦即是，在本發明中，係亦可使用特定之波長區域的光束。
接著，根據圖3、圖4，對於藉由圖2之系統100來實際進行濃度測定之例作說明。圖3，係為用以對於本發明之濃度測定方法的合適實施形態例之其中一者作說明的流程圖。
若是操作部114之測定開始用的按鍵開關被按下，則係開始濃度測定(步驟201)。
在步驟202中，係亦包含身為被測定對象之檢體104是否被適當地設置在特定之位置處一事地，而對於檢體104之有無作判斷。若是判斷檢體104係被適當地作了設置，則在步驟202中，係對於用以對檢體104中之所應測定的化學成分之濃度進行測定所必要且適當的第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)作選擇。
第1光(Lλ2)和第2光(Lλ2)之選擇，係藉由將第1光(Lλ1)用之光源101a和第2光(Lλ2)用之光源101b設置在光學性濃度測定系統100之特定位置處，或者是藉由分光器來作分光，而進行之。
當藉由設置光源一事來進行的情況時，由於係能夠預先根據檢體104中之應測定的化學成分之吸收頻譜來選擇第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)，因此，係能夠在步驟201之前，配置步驟203。
接著，在步驟204中，實行用以基於測定資料來導出所應測定的化學成分之濃度值的檢量線之取得的開始。
在檢量線的取得中，除了藉由將預先被記憶在光學性濃度測定系統100之記憶部中的檢量線之資料讀出一事來實行以外，亦可如同在圖5中所示一般，藉由另外作成檢量線一事而實行之。
若是結束了檢量線之取得，則係如同在步驟206中所示一般，開始檢體104之測定。
若是開始測定，則在檢體104處，係以特定之間隔的分時(time sharing)而以特定之時間被照射第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)。
透射過檢體104而來之第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)，係藉由設置在受光感測器部106處之受光感測器而被受光(步驟207)。
受光感測器，若是以分時而受光第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)之各透射光，則係在每次之受光時，分別輸出與受光量相對應之大小的輸出訊號。因應於此輸出訊號，而算出「-log(1-△T)」(步驟208)。
接著，在步驟209中，判定「-log(1-△T)」 是否為檢量線之範圍。
若是「-log(1-△T)」係為檢量線之範圍，則係基於檢量線資料來導出檢體104中之作為目標的化學成分之濃度(步驟210)。
圖4，係為用以對於在圖3之例中的訊號輸出時序作說明之時序表。亦即是，圖4，係為對於第1光源101a之輸出OUT1、第2光源101b之輸出OUT2、受光感測器之輸出OUT3、差動訊號之輸出OUT4以及氣體濃度GC的時間回應作展示之時序表。
於此，所謂光源之輸出，係指在點燈時間中所輻射之光量，當身為指向性為高之光的情況時，係實質性相當於藉由受光感測器所受光的光之光量。
在本發明中，由於係能夠如同圖7~圖9中所記載一般地，藉由集光光學部102來集光從光源101a、101b而來之光，或者是如同圖10中所示一般地而採用分歧型光纖801，因此，若是將光源101a、101b之輻射面對於集光光學部102之射入面或者是分歧型光纖801之射入面而作接近或者是接觸，並配設光源101a、101b，則在光源101a、101b之點燈時間中所輻射之光量，係可近似性地或者是實質性地相當於藉由受光感測器所受光的光量。
氣體濃度GC，例如，係在圖4中所示之T1~T4之時序中而檢測出輸出訊號(差動訊號輸出OUT4)，並作為根據該檢測出之輸出訊號值和預先所取得的檢量線而導出的目的之氣體之濃度的變化而作測定。
在圖4中，係對於與時間一同地作階段性增加之氣體濃度GC的模樣作展示。
第1光源之輸出OUT1和第2光源之輸出OUT2，若是在如同圖4中所示一般之時序處，而以相互間之特定間隔和反覆間隔來在同一軸上被作輸出，則在時序T1之前，由於測定之目的的氣體係並不存在，因此受光感測器之輸出OUT3，係作為相同大小之脈衝S11、脈衝S21而被輸出。
在時序T1與T2的期間、時序T2與T3的期間、時序T3與T4之期間中，脈衝S12、S22、S13、S23、S14、S24係被輸出。脈衝S12、S13、S14之大小，係為與脈衝S11相同之大小，相對於此，脈衝S22、S23、S24之大小，係因應於測定之目的的氣體之吸光的程度而階段性地變低。
亦即是，從第2光源而來之光，由於係被測定之目的的氣體所吸收，在受光感測器處所受光的光量係會因應於氣體濃度而階段性地減少，因此，脈衝S22、S23、S24之大小，係因應於測定之目的的氣體之濃度的程度，而階段性地變低。
根據圖5，對於在氣體濃度之測定前而預先取得檢量線的方法之其中一例作說明。圖5，係為用以求取出檢量線之流程圖。
為了得到檢量線，係利用檢量線取得裝置。
若是開始檢量線之取得(步驟ST1)，則在步驟ST2 中，係判斷是否完成了光學測定胞之準備。
若是完成了光學測定胞之準備，則係移行至步驟ST3。在步驟ST3中，係判斷是否將特定之載體氣體以特定之單位量來導入至了胞內。
若是判斷已將特定之載體氣體以特定之單位量來導入至了胞內，則係移行至步驟ST4。
針對此載體氣體，係亦可作省略，並改變為判斷胞內是否成為了特定之真空度的步驟。關於判斷此胞內是否成為了特定之真空度一事，係亦可作省略。
不論如何，為了得到更為正確的檢量線，在移行至步驟ST4之前，係有必要預先對於胞內進行清淨。
在步驟ST4中，係將複數之濃度的測定對象之氣體依序導入至胞中，並對於各濃度之氣體的吸光度作測定。
若是結束測定，則係移行至步驟ST5。
在步驟ST5中，係基於吸光度之測定資料來作成檢量線。
在圖6中，對於如此這般所作成的檢量線之其中一例作展示。
圖6，係為對於氣體濃度GC與「-log(1-△T)」之間的關係作展示之圖表。
若是作成了檢量線，則係能夠移行至檢體之濃度測定。
接著，針對圖7~圖10中所示之本發明之理想的實施形態例作說明。在圖7~圖10中，針對與圖2 相同之處，係使用與圖2相同的元件符號來作展示。
圖7，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之合適的實施形態例之其中一個的主要部100a作說明之示意性構成說明圖。圖7，係為由透射光所致的濃度測定之例。
在主要部500中，光源部，係由發出第1光(Lλ1)之第1光源101a和發出第2光(Lλ2)之第2光源101b所構成。
從第1光源101a所發出之第1光(Lλ1)，係藉由集光光學部102而被集光於光軸上並作為照射光103a而通過光軸上來照射至被測定對象104處。照射光103a中之無法在被測定對象體104中而被完全吸收的量之光，係作為透射光105a而從被測定對象體104射出。
透射光105，係射入至受光感測器部106受光面中。
透射光105a，若是被受光感測器部106所受光，則從受光感測器部106，係輸出因應於透射光105a之光量而被作了光電轉換的電性訊號107。
從受光感測器部106所輸出的訊號107，係被輸入至藉由差動訊號形成電路所構成的差動訊號形成部108。
從第2光源101b所發出之第2光(Lλ2)，亦係與第1光(Lλ1)相同的，作為照射光103b而通過光軸上來照射至被測定對象104處，因應於此，透射光105b係從被測定對象體104而射出。
在第2光(Lλ2)的情況時，其係於被測定對象體 104中而並不會被吸收，或者是就算被吸收相較於第1光(Lλ1)其吸收性亦為較低，因此，關於照射光103b和透射光105b，該些之光量係為相同或實質性相同，或者是，該些間之光量差，係相較於照射光103a和透射光105a之間的光量差而為更少。
圖8，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。圖7之例的情況，係為由透射光所致之測定，相對於此，圖8的情況，係為由反射光所致之測定，除此之外，由於係與圖7之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖9，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之另外一個其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
圖7之例的情況，係為由透射光所致之測定，相對於此，圖9的情況，係為由散射光所致之測定，除此之外，由於係與圖7之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖10，係為用以對於將本發明之濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之又另外一個其他合適的實施形態例之其中一個的主要部作說明之示意性構成說明圖。圖10之例的情況，係為在圖7之例的情況之集光光學部102中採用分歧型光纖801的情況，由於係與圖7之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖11，係展示有用以對於在本發明中所採用 的差動訊號形成部之合適的其中一例作說明之電路圖。
差動訊號形成部900，係藉由(電荷)積分放大器902、取樣/保持電路903、差動放大器904，而構成之。
對於蔬果等之身為進行濃度測定之對象的被測定對象體104照射濃度測定用之特定之波長的光所產生之透射光、反射光或散射光，若是被受光用之光二極體901所受光，則係從二極體901而輸出與該受光量相對應的電性訊號P1。電性訊號P1，係被輸入至積分放大器902中。
積分放大器902，係為為了成為能夠一直測定至檢體107之氣體濃度的微小之變化而進行高感度化所設置者。
積分放大器902之輸出訊號，係被輸入至取樣/保持電路903中。
被作了取樣/保持的類比訊號，係被輸入至差動放大器904中。
「將本發明作了具體化的氣體濃度之測定例」
接著，針對將本發明作了具體化的例子，藉由氣體濃度之測定例來作說明。
於此，係記述有使用複數之相異波長之光並將該複數之光以分時(time sharing)來作照射而對濃度作測定的濃度測定方法之合適的實施形態的其中一例。
以下，主要，係針對在測定中使用有透射光的氣體濃度測定例之合適的實施形態之其中一者作說明。
當然的，對於該技術領域中之具備有通常知識者而 言，當在測定中代替透射光而使用反射光或者是使用散射光的情況時，亦係被包含於本發明之範圍內。
又，當然的，以下所說明之型態例，就算是在代替氣體濃度而對於溶液之濃度或者是蔬果之糖度等進行測定的情況時，亦能夠容易地適用。
為了將本發明作為氣體濃度測定裝置而具體化，係能夠將該測定裝置，藉由以適合於測定之目的一事作為前提並且能夠容易的獲取之通常的光源和受光光二極體、電子電路零件等來構成，因此，在以下之說明中，係將對於該技術領域中具備有通常知識者而言為明確知悉的構成省略，而僅對於要點作簡略的記載。
檢體(被測定對象)，例如，係為在氣體配管中流動之氣體。
在氣體配管中，係設置有使在測定中所使用之光(測定光hλ)作射入的射入面、和使該光在前述氣體配管中透射並射出至外部之射出面。
該射入面、該射出面，係藉由相對於測定光hλ而透射率為「1」或略為「1」的材料所構成。
在前述氣體配管中所流動之氣體，不論是單一種類的氣體或者是複數種類之混合氣體，均能夠對於目的之氣體濃度進行測定。
以下，作為身為檢體之氣體的種類，當為單一種類的情況時，係針對例如為三甲基鎵(TMGa)的情況來作記述。
作為檢體之氣體的種類，除此之外，係亦可列舉出三甲基銦(TMIn)或四氯化鈦(TiCl4)等。
在三甲基鎵(TMGa)之氣體濃度測定中，例如，作為第1光源101a，係採用發光中心光波長為500nm之光(Lλ1)的LED，其之光強度，係設為1.0mW/cm2/nm。
作為第2光源101b，係採用發光中心光波長為230nm之光(Lλ2)的LED，其之光強度，係設為1.0mW/cm2/nm。
在本發明中，從第1光源101a所輻射之光(Lλ1)103a和從第2光源101b所輻射之光(Lλ2)103b，係分別在相異之時刻(分時)而透射過檢體104，並射入至受光感測器部106之受光感測器中。作為受光感測器，例如，係可使用Hamamatsu Photonics公司製之光二極體(S1336-18BQ)。此情況中之受光感測器的受光感度，係在光波長500nm處而為0.26A/W，並在光波長230nm處而為0.13A/W。
受光感測器部106之輸出訊號107，係被輸入至差動訊號形成電路108中，因應於此，從差動訊號形成電路108係輸出有輸出訊號109。
第1光源101a，係採用輻射出會依存於檢體104之氣體的濃度而使吸光度改變之光的光源，第2光源101b，係採用輻射出依存於檢體104之氣體的濃度而吸光度並不會改變或者是實質性不會改變之光的光源。
在以上之氣體濃度的測定例中，雖係針對對 於透射光作測定的圖7之情況之例來作了說明，但是，當然的，在圖8中所示之使用反射光之構成的情況時或者是圖9中所示之使用散射光之構成的情況時，係亦能夠作適用，而並不需另外作詳細的敘述。
又，在圖7所示之構成中，第1光源101a之光路和第2光源101b之光路，若是並不存在有集光光學部102，則會在被測定對象104處而有所相異，但是，較理想，係以使該些能夠盡可能地接近於同一光路的方式，來將第1光源101a和第2光源101b盡可能地作近接配置。
或者是，若是代替集光光學部102，而採用如同圖10中所示一般之分歧型光纖801，則由於係能夠實質性地設為同一光路，因此係為理想。
在圖11中，針對用以對於差動訊號形成電路之合適之例的其中一個構成作說明之構成圖作展示。
在圖11所示之差動訊號形成電路900中，係為了以成為能夠一直測定至檢體107之氣體濃度的微小之變化而進行高感度化，而設置有(電荷)積分放大器902。
(電荷)積分放大器902之輸出訊號，係被輸入至取樣/保持電路903中。
被作了取樣/保持的類比訊號，係被輸入至ADC1301中。
從ADC1301，係輸出有基於第1光源所得之光訊號和基於第2光源所得之光訊號以及此些之差動訊號。
如同前述一般，圖4，係為對於第1光源 101a之輸出OUT1、第2光源101b之輸出OUT2、受光感測器之輸出OUT3、差動訊號之輸出OUT4以及氣體濃度GC的時間回應作展示之時序表。
於此，所謂光源之輸出，係指在點燈時間中所輻射之光量，當身為指向性為高之光的情況時，係實質性相當於藉由受光感測器所受光的光之光量。
在本發明中，由於係能夠如同圖7~圖9中所記載一般地，藉由集光光學部102來集光從光源101a、101b而來之光，或者是如同圖10中所示一般地而採用分歧型光纖801，因此，若是將光源101a、101b之輻射面對於集光光學部102之射入面或者是分歧型光纖801之射入面而作接近或者是接觸，並配設光源101a、101b，則在光源101a、101b之點燈時間中所輻射之光量，係可近似性地或者是實質性地相當於藉由受光感測器所受光的光量。
一般而言，吸光度係藉由下述之式而被賦予。
於此，「I0」係代表射入光之強度，「I」係代表透射光之強度，「K」係代表氣體濃度。α係為係數，並為根據檢體104中之光路長度以及檢體104中之身為濃度測定對象之氣體的吸光係數等所決定之值。
又，「△T」係代表吸光度差。在本實施形態中，係以相對於第1光源101a而α會實質性地成為0並且相對於第2光源101b而α會成為2.18×10-4/ppm的方式，來設定前述光路長度。若是將從第1光源101a所輻射之光(Lλ1)的透射光之強度設為「I1」，並將從第2光源101b所輻射之光(Lλ2)的透射光之強度設為「I2」，則I1，若是根據係相對於第1光源之光波長而無關於氣體濃度地透射率差均會實質性為0一事，式(1)係可變形為如同式(2)一般。
於此，「X」係為差動訊號之輸出值，而與「I1-I2」相等。
在本方式中，係能夠使用吸收率會隨著氣體濃度而改變之第1光源101a的輸出OUT1、和吸收率並不會隨著氣體濃度而改變之第2光源101b的輸出OUT2，而以高精確度來計測出檢體104之吸光度。
因此，係並不需要使用氣體濃度為已知之參考樣本而於每次計測中均進行用以作成檢量線的測定。
就算是作為氣體濃度計而測定係或氣體之溫度等有所改變，也能夠安定地測定出吸收率的變化。
係以會使當氣體濃度為「0」的情況時之基於第1光 源101a所得到的在積分放大器902中之積分電荷量(1)和基於第2光源101b所得到的在積分放大器902中之積分電荷量(2)成為相等或者是實質性相等的方式，來進行設定。
於此，在本實施形態中，係以會成為6.1×10-9C的方式，來對於第1光源101a之輸出時的積分時間(1)和第2光源101b之輸出時的積分時間作了調整。
在本實施形態中之積分時間(1)和積分時間(2)，係分別設為4.0msec、2.0msec。
於圖15中，針對此時之對於針對氣體濃度所測定的吸光度之值和與所計測出的訊號相重疊的雜訊之標準差的3倍之值之間的關係作展示。
又，在使用此電荷量而進行了測定的情況時，係確認到，雜訊之主要成份，係身為質子散粒雜訊。
根據其結果，可以得知，若是電荷量之值為6.1×10-9C，則由於與訊號電荷量之平方根成正比的質子散粒雜訊之影響相對性而言係為小，因此係能夠以99%之信賴度而將吸光度差一直測定至5×10-5為止。亦即是，係能夠以0.1ppm之精確度來測定出氣體濃度。
進而，在本發明之實施形態中，就算是溫度有所改變，也由於係根據基於光波長為相異之2個的光間之訊號的差而得到輸出，因此係能夠將起因於溫度所改變的透射率之變動量作抵消。故而，假設就算是在測定中而發生有溫度變動，也能夠以安定之感度而得到高精確度之結果。
在本發明中，藉由在將本發明作了具體化的濃度測定機器中，組入例如Wi-Fi、Bluetooth(註冊商標)、NFC等之近距離通訊用的通訊模組或者是衛星通訊用之通訊模組，係能夠使其作為網路上之資訊終端裝置而起作用。例如，醫院的住院患者，係可當成為了測定時間時、或者是依據從護士站而來的指示，而在病床上藉由本發明之非侵入型態的濃度測定器來測定血液中之糖度，並將該測定資料直接送訊至護士站處。藉由此，係能夠對於醫護人員之需要前往各患者的病房而進行測定的勞動負擔有所減輕。
進而，例如，在自家等處而進行觀察療養的糖尿病可能患者或者是血糖值為低或為高之人，會有在進行汽車的駕駛時而發生血糖值的異常狀態並導致意識朦朧而變得難以進行正常的駕駛並造成事故之發生的情況，但是，若是裝著本發明之具有通訊功能之非侵入型態的濃度測定器並在駕駛中使其進行測定動作，則係能夠檢測出血糖值之異常並立即對於正在駕駛的汽車發出該異常檢測之訊號，而使汽車立即自動停止或者是將汽車自動誘導至道路兩旁之安全地區並使其停止。之後，係可進行投予所攜帶的胰島素並使血糖值回復正常。
又，係可將異常檢測之資料，與駕駛者之所必要的個人資料一同地自動送訊至附近的醫院處，並聽取由醫院所發出的應急指示。
在本發明之具體化中，雖係於圖11中對於差 動訊號形成電路之其中一個合適例作了展示，但是，本發明係並不被限定於此，亦可將圖12~圖14中所示之各差動訊號形成電路，作為合適之例的其中一者而採用。
在圖12~圖14中，與圖11中所示之元件符號發揮有相同的功能者，係附加與圖11中所示之元件符號相同的元件符號。
圖12之情況，係除了差動訊號輸出905用之電路以外，更進而附加有差動前訊號輸出1001用之電路，除此之外，係與圖11之情況相同。
藉由附加差動前訊號輸出1001用之電路，相較於圖11之情況，係有著下述之優點：亦即是，就算是發生了起因於溫度變化等所導致的吸光度之絕對值的變動、或者是在光源之光輸出中發生有時間性的變動，也能夠對於該些變動量進行測定並作校正。
圖13之情況，相較於圖12之情況，係將取樣/保持電路(903a、903b)差動放大器(904a、904b)和訊號被作傳輸之系統設置2個系統，並進而設置有ADC1301。
藉由此構成，相較於圖12，係有著能夠將積分放大器之偏位除去的優點。
圖14，係為將圖13的情況之例更具體性地作了電路設計之例。
係設置有與積分放大器902相同之積分(積蓄)放大器部1401、和1/10倍放大器部1402，在各差動放大器部 (904a、904b)處，係為了具備有差動輸出而分別設置有2個的儀表放大器。
藉由設為此種構成，係有著能夠將差動放大器之偏位除去的優點。
接著，針對具備有本發明之濃度測定功能的電子裝置之合適例的其中一個實施形態作說明。
圖16、圖17，係為針對將本發明適用於攜帶型終端裝置中的情況時之其中一種實施形態作展示的概略外觀圖。
圖16係為概略外觀圖，圖17係為內部構成之區塊圖。
圖16、圖17中所示之攜帶終端裝置1701，係藉由GPS(Global Positioning System)測位部1703、演算處理部1704、記憶裝置1705和顯示部1706所構成。
當身為並不需要GPS測位之裝置的情況時，係將GPS測位部1703省略。
又，係亦可具備有GPS測位部1703，並將加速度感測器1708、角速度感測器1709省略。
作為攜帶終端裝置1701之例，係可列舉出具有導航功能之行動電話機器、PDA(Personal Digital Assistants)、平板、行動PC等之行動電子機器，或手錶、具有電子機器功能之偵察機(scouter)、項鍊、戒指、腕輪等之裝著品。
作為攜帶終端裝置1701之例，係可更進而列舉出登 山用之攜帶氣壓計、高度計、碼錶等。
攜帶終端裝置1701，係能夠與送受訊基地、送受訊衛星、被搭載在汽車上之NAVI系統、手持NAVI機器、與機構內網路系統相互作了連接之送受訊器、其他之攜帶終端裝置等的具有送受訊功能之裝置相互進行通訊。
在後續之說明中，作為具有送受訊功能之裝置的例子，以送受訊衛星1702之例來作說明。
GPS測位部1703，係受訊從送受訊衛星1702所送訊而來之位置資訊訊號，並作為對於現在位置進行測位之第1現在位置演算部而起作用。
演算處理部1704，係被輸入有檢測出步數之上下加速度感測器1708以及檢測出方位之角速度感測器1709的檢測訊號，並基於此些訊號來對於現在位置進行自律測位，並且實行導航處理。
演算處理部1704，係藉由微電腦、CPU等所構成。
記憶裝置1705，係藉由將在演算處理部1704處所實行之處理程式作儲存並且對於在演算處理中所需要的記憶表作記憶之ROM1705a、和將在演算處理過程中所必要的演算結果等作記憶之RAM1705b、以及將導航處理結束時的現在位置資訊作記憶之非揮發性記憶體1705c，而構成之。
顯示部1706，係為顯示從演算處理部1704所輸出之導航畫像資訊者，並由液晶顯示器、有機EL顯示器等所構成。
時計部1707，係將在GPS測位部1703動作時而藉由從此GPS測位部1703所輸出之代表年/月/日/時刻的現在時刻資訊來作了修正的年/月/日/時刻作顯示。
在演算處理部1704中，係被輸入有從GPS測位部1703所輸出之現在位置資訊、和從時計部1707所輸出之代表年/月/日/時刻之現在時刻資訊、和從裝著於保持攜帶終端裝置701之使用者之腰位置處的加速度感測器1708所輸出之加速度資訊、和從被裝著於攜帶終端裝置1701處之陀螺儀等之角速度感測器1709所輸出的與使用者之步行方向的方位相對應之角速度資訊、以及從本發明之濃度測定部1710而來的濃度測定資訊。
濃度測定部1710，係藉由在圖7~圖10中所示之光學性濃度測定系統或者是具備有與該系統相同之功能的光學性濃度測定機器所構成，並可構成為可裝卸地來裝備在攜帶終端裝置1701本體處，亦可構成為與本體一體性地來構成。
當將濃度測定部1710可裝卸地而裝備在本體處的情況時，於進行測定時，係能夠將濃度測定部1710從本體而卸下並例如使其與身體相接觸，而例如能夠對於血液之糖度作測定。
濃度測定部1710，係以就算是從本體而卸下也能夠在濃度測定部1710和本體之間進行通訊的方式，而在濃度測定部1710和本體之雙方處，設置有例如Wi-Fi、Bluetooth(註冊商標)、NFC等之近距離通訊用的通訊模 組。
若依據攜帶終端裝置1701，則係能夠將濃度測定資料、位置資訊資料、被記憶在記憶裝置1705中之個人特定資料，送訊至送訊目標處。例如，當在駕駛汽車時而於血液中之糖度值出現有異常的情況時，係將代表異常之訊號傳輸至汽車處而使汽車自動停止，並同時對於家庭醫生或者是習慣看診的醫生所在的醫院而傳輸濃度測定資料、位置資訊資料以及個人特定資料，而能夠從送訊目標之醫生來聽取適當之處置的指示，依存於情況，也能夠迅速地準備救護車。
在演算處理部1704處，係被連接有與外部之無線通訊機器進行無線通訊的通訊部1711。
在ROM1705a中，係儲存有各地區位置資訊記憶表。
除此之外，在ROM1705a中，係亦被儲存有進行自律測位演算之自律測位演算用程式、和對於藉由GPS測位部1703所演算出的現在位置資訊以及藉由以自律測位用程式所進行之自律測位演算處理而演算出的現在位置資訊之其中一者作選擇之演算部選擇處理程式。
在各地區位置資訊記憶表中，係記載有全國之縣市鄉鎮名稱和各縣市鄉鎮之公所所在地名、和公所所在地之緯度(N)以及經度(E)。
演算處理部1704，係依據進行自律測位演算之自律測位演算用程式，而實行自律測位演算處理。
此自律測位演算處理，係當藉由演算部選擇 處理而選擇了自律演算處理時會被啟動，並在初期狀態下，先將前一次之藉由GPS測位部1703所測位的現在位置設定為初期位置，之後再作為對於特定之主程式的於每特定時間(例如10msec)中之時間插入處理而被實行。
亦即是，首先，係讀入藉由角速度感測器9所檢測出的角速度θv，接著，對於角速度θv進行積分而算出方位θ，之後，移行至下一步驟。
在所移行至之下一步驟中，係讀入藉由加速度感測器1708所檢測出的上下加速度G，並根據上下加速度G之變化形態來算出步數P，再對於所算出的步數P乘上特預先所特定的步幅W，而算出移動距離L，再基於所算出的方位θ以及距離L來對於現在位置資訊作更新，而將更新後的現在位置資訊重疊於地圖資訊上再顯示於顯示部1706處，之後，結束時間插入處理，並回到特定之主程式。
進而，演算處理部1704，係依據演算部選擇處理程式而實行對於藉由GPS測位部1703所測位出的現在位置資訊以及藉由以自律測位演算處理而測位出的現在位置資訊之其中一者作選擇之演算部選擇處理。
在此演算部選擇處理中，當對於攜帶終端裝置1701投入電源並選擇了導航處理時，會開始實行，並實行進行選擇之演算部選擇處理。
作為攜帶終端裝置1701之例，係可列舉出具有導航功能之行動電話機器、PDA(Personal Digital Assistants)、平板、行動PC等之行動電子機器，或手錶、具有電子機器功能之偵察機(scouter)、項鍊、戒指、腕輪等之裝著品。
在至今為止之例中，雖係針對差動訊號之形成乃是經由差動電路、差動放大電路等之電性電路(硬體)來形成的情況而作了例示，但是，本發明係並不被限定於此，而亦可採用數位演算處理之軟體來形成之。
針對合適之實施形態的其中一例，使用圖18來作說明。
圖18中所示之實施形態，係具備有差動訊號形成部1800、和受光感測器部1801。
差動訊號形成部1800，係具備有積分電路部1802、類比-數位轉換(A/D轉換)部(ADC)1803、和差動訊號形成要素部1804。
在受光感測器部1801處，係作為測定用之受光感測器，而被設置有光二極體1805。在積分電路部1802處，係被設置有運算放大器108、電容器C1、開關SW1。
圖11之情況的差動訊號形成部900之例，雖係為使用類比訊號來形成差動訊號905者，但是，在圖18之例中，差動訊號1809，係在將從積分電路部1802所輸出的訊號807進行了類比-數位轉換(A/D轉換)之後，施加數位演算處理，而形成之。
光二極體1805之輸出端子，係被與運算放大器1809之反轉輸入銷作電性連接。
運算放大器1806之非反轉輸入銷係被接地。
在積分電路部1802和ADC1803之間，係因應於需要而被設置有開關SW2並形成訊號傳輸路徑。該訊號傳輸路徑，係可藉由將積分電路部1802和ADC1803之間作電性連接一事，而形成之。
波長或波長帶域為相異之2個的光(第1光和第2光)，若是以分時而被依序照射至被測定對象(檢體)處，則因應於該照射，透過被測定對象而來之第1光和第2光，係以分時而依序在光二極體1805處被受光。
光二極體1805若是受光，則會產生光電荷，該光電荷，係被積蓄在電容器C1中。當開關SW2為ON的情況時，從積分電路部1802，係輸出有與此積蓄電荷量相對應的大小之電壓的訊號1807。訊號1807，係被輸入至類比-數位轉換手段(ADC)1803中並被數位訊號化，而作為訊號1808來從ADC1803輸出。被作了數位化的訊號1808，係被輸入至差動訊號形成要素部1804中。
與第1光相對應之訊號1808a和與第2光相對應之訊號1808b中的較先被輸入之訊號，係至少被暫時性地保存在差動訊號形成要素部1804內部直到較後被輸入之訊號被作輸入為止。
與作為測定目的之第1光和第2光的各者相對應之訊號1808a、1808b，若是依序被輸入至差動訊號形成要素部1804中，則基於此些之訊號1808a、1808b，在差動訊號形成要素部1804中係實施差動訊號形成處理，差動訊 號1809係被從差動訊號形成要素部1804中而輸出。
如同以上所說明一般，本發明之濃度測定方法，係為能夠在各種之形態中而作具體化者，並具備有萬能性。

Claims (10)

  1. 一種濃度測定方法，係為對於被測定對象中之特定的化學成分之濃度作光學性測定之濃度測定方法，其特徵為：將相對於前述化學成分而具有吸收性的第1波長之光、和相對於前述化學成分而不具有吸收性或實質性不具有吸收性或者是相較於前述第1波長之光而吸收性為較低的第2波長之光，藉由1個的發光手段來朝向前述被測定對象而以分時(time sharing)法進行照射，將起因於該照射所產生的從前述被測定對象而來之光，藉由1個的受光手段而受光，將起因於該受光所產生的基於前述第1波長之光所致的第1受光訊號和基於前述第2波長之光所致的第2受光訊號，輸入至共通之積分電路中，在前述積分電路中，係將針對前述第1受光訊號之積分時間和針對前述第2受光訊號之積分時間分別相互獨立地作設定，將藉由前述積分電路所積分的基於前述第1受光訊號之訊號和基於前述第2受光訊號之訊號輸入至差動電路中，將基於因應於該輸入而從前述差動電路所輸出之輸出訊號之測定值，與預先記憶在記憶手段中之資料作對照，並導出前述特定的化學成分之濃度。
  2. 一種濃度測定方法，其特徵為：將相對於被測定對象而光吸收率為相異之第1波長之光和第2波長之光，對於前述被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於各波長之光之該照射所致的光學性地中介於前述被測定對象而來之前述各波長之光，藉由共通的受光感測器而受光，將因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1波長之光之第1訊號和關連於前述第2波長之光之第2訊號，輸入至共通之積分電路中，在前述積分電路中，係將針對前述第1訊號之積分時間和針對前述第2訊號之積分時間分別相互獨立地作設定，形成藉由前述積分電路所積分的基於前述第1訊號之訊號和基於前述第2訊號之訊號間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出在前述被測定對象中的化學成分之濃度。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之濃度測定方法，其中，前述被測定對象，係身為氣體狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之濃度測定方法，其中，前述被測定對象，係身為液體狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之濃度測定方法，其中，前述被測定對象，係為蔬果。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之濃度測定方法，其中，前述發光手段，係具備有發光前述第1波長之光的光源、和發光前述第2波長之光的光源。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之濃度測定方法，其中，前述發光手段，係具備有發光前述第1波長之光和前述第2波長之光的光源。
  8. 一種濃度測定方法，其特徵為：將相對於被測定對象而光吸收率為相異之第1光和第2光，對於前述被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於對前述被測定對象照射各光一事而光學性地中介於前述被測定對象而來之各光，藉由共通的受光感測器而受光，將基於因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1光之訊號和關連於前述第2光之訊號，輸入至共通之積分電路中，在前述積分電路中，係將針對關連於前述第1光之訊號之積分時間和針對關連於前述第2光之訊號之積分時間分別相互獨立地作設定，基於藉由前述積分電路所積分的基於關連於前述第1光之訊號之訊號和基於關連於前述第2光之訊號之訊號，來形成差動訊號，基於該差動訊號，來導出在前述被測定對象中的所期望之化學成分之濃度。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之濃度測定方法，其中，前述以分時法所進行之照射，係在發光與受光的光學軸為相同或者是實質性相同之照射光路徑上傳播而進行之。
  10. 如申請專利範圍第8項所記載之濃度測定方法，其中，前述以分時法所進行之照射，係於在前述被測定對象處而為相同或者是實質性相同之照射光路徑上傳播而進行之。
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