JP2003240709A - 特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子 - Google Patents
特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子Info
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- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型の光学素子で大きな計測信号を得ること
ができる、特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃
度測定用接触子を提供する。 【解決手段】 屈折率ｎｃの測定対象物に屈折率ｎｆの
接触部を密着させる工程Ａ、接触部に波長λの光を角度
θで入射させる工程Ｂ、対象物内にしみ出し、伝播した
後帰還した光の強度を計測する工程Ｃ、計測結果に基づ
き対象物中の特定成分濃度を求める工程Ｄを含み、工程
Ｂで、下記式（数１）で算出した対象物内へのしみ出し
深さｚが１０ミクロン以上となるように角度θを設定す
る方法。 【数１】
ができる、特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃
度測定用接触子を提供する。 【解決手段】 屈折率ｎｃの測定対象物に屈折率ｎｆの
接触部を密着させる工程Ａ、接触部に波長λの光を角度
θで入射させる工程Ｂ、対象物内にしみ出し、伝播した
後帰還した光の強度を計測する工程Ｃ、計測結果に基づ
き対象物中の特定成分濃度を求める工程Ｄを含み、工程
Ｂで、下記式（数１）で算出した対象物内へのしみ出し
深さｚが１０ミクロン以上となるように角度θを設定す
る方法。 【数１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、グルコ−ス、コレ
ステロ−ル、エタノ−ル等の濃度を測定する、特定成分
の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子に関
する。
ステロ−ル、エタノ−ル等の濃度を測定する、特定成分
の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、減衰全反射（以降ＡＴＲと記述す
る）測定装置を用いて被検体、とりわけ生体や溶液の特
定成分を測定する方法が種々提案されている。
る）測定装置を用いて被検体、とりわけ生体や溶液の特
定成分を測定する方法が種々提案されている。
【０００３】例えば、特開平９−１１３４３９号公報に
は、図４に示すように、平行に向かい合った一対の反射
面を備えた透明なＡＴＲ素子４１に上下の口唇４２を密
着させて血糖値を測定する方法が提案されている。この
方法によると、ＡＴＲ素子４１を口にくわえて上下から
押さえつけた後、ＡＴＲ素子４１に光を入射させ、図４
の破線で示すようにＡＴＲ素子４１の反射面と口唇４２
の境界で全反射を繰り返してＡＴＲ素子４１の外部にし
み出した光を分析する。
は、図４に示すように、平行に向かい合った一対の反射
面を備えた透明なＡＴＲ素子４１に上下の口唇４２を密
着させて血糖値を測定する方法が提案されている。この
方法によると、ＡＴＲ素子４１を口にくわえて上下から
押さえつけた後、ＡＴＲ素子４１に光を入射させ、図４
の破線で示すようにＡＴＲ素子４１の反射面と口唇４２
の境界で全反射を繰り返してＡＴＲ素子４１の外部にし
み出した光を分析する。
【０００４】また、ＢＭＥ、Ｖｏｌ．５、Ｎｏ．８（日
本エムイー学会、１９９１）には、ＺｎＳｅ光学結晶等
からなるＡＴＲ素子を口唇の粘膜に密着させたのち、こ
のＡＴＲ素子に波長９〜１１ミクロンのレ−ザ光を進入
させてＡＴＲ素子の内部で多重的に反射させ、その吸収
光、散乱反射光を分析することにより血糖値や血中エタ
ノ−ル濃度を測定する方法が提案されている。この方法
によると、リアルタイムに、かつ非侵襲的にグルコ−ス
濃度やエタノ−ル濃度、コレステロ−ル濃度等の特定成
分の濃度を測定することができる。この方法は、エバネ
ッセント光（いわゆる浸みだし光）を定量分析に応用し
たものである。ＡＴＲ素子を進行する光はわずかに口唇
に浸入し、そこに存在する体液中の各成分の影響を受け
る。例えば、グルコ−スには光の波数が１０８０ｃｍ-1
において光吸収ピ−クが存在するため、この波数の光を
生体に照射した場合、生体中のグルコ−ス濃度の変化に
応じて、吸収量が異なってくる。従って、この光の生体
からの帰還光を測定することにより、体液の各種成分の
濃度変化にともなう吸収量の変化を検出することがで
き、すなわち、各成分の濃度を得ることが可能になる。
本エムイー学会、１９９１）には、ＺｎＳｅ光学結晶等
からなるＡＴＲ素子を口唇の粘膜に密着させたのち、こ
のＡＴＲ素子に波長９〜１１ミクロンのレ−ザ光を進入
させてＡＴＲ素子の内部で多重的に反射させ、その吸収
光、散乱反射光を分析することにより血糖値や血中エタ
ノ−ル濃度を測定する方法が提案されている。この方法
によると、リアルタイムに、かつ非侵襲的にグルコ−ス
濃度やエタノ−ル濃度、コレステロ−ル濃度等の特定成
分の濃度を測定することができる。この方法は、エバネ
ッセント光（いわゆる浸みだし光）を定量分析に応用し
たものである。ＡＴＲ素子を進行する光はわずかに口唇
に浸入し、そこに存在する体液中の各成分の影響を受け
る。例えば、グルコ−スには光の波数が１０８０ｃｍ-1
において光吸収ピ−クが存在するため、この波数の光を
生体に照射した場合、生体中のグルコ−ス濃度の変化に
応じて、吸収量が異なってくる。従って、この光の生体
からの帰還光を測定することにより、体液の各種成分の
濃度変化にともなう吸収量の変化を検出することがで
き、すなわち、各成分の濃度を得ることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のＡＴＲ測定装置は、以下のような問題点を
有していた。
ような従来のＡＴＲ測定装置は、以下のような問題点を
有していた。
【０００６】一般に、ＡＴＲ測定装置は物質の表面分析
に用いられることが多く、入射角度も４５度がほとんど
であった。そのため、エバネッセント波の浸入する深さ
は、波長オ−ダであり、僅かな距離しか光が生体中を通
過しない。したがって、体液中を通過する光の光路長が
非常に短いために、体液によって吸収される光の吸収量
が非常に小さいので、１回の全反射では十分な信号強度
を得ることができなかった。
に用いられることが多く、入射角度も４５度がほとんど
であった。そのため、エバネッセント波の浸入する深さ
は、波長オ−ダであり、僅かな距離しか光が生体中を通
過しない。したがって、体液中を通過する光の光路長が
非常に短いために、体液によって吸収される光の吸収量
が非常に小さいので、１回の全反射では十分な信号強度
を得ることができなかった。
【０００７】そこで、繰り返し全反射をさせて信号強度
を増加させることも試みられているが、何回も反射させ
るために素子が大型化し、光学素子のコストが高くなる
という問題点があった。また、素子が大きくなった結
果、測定範囲も広範囲にわたってしまい、測定したい場
所からの信号を得ることができなかった。
を増加させることも試みられているが、何回も反射させ
るために素子が大型化し、光学素子のコストが高くなる
という問題点があった。また、素子が大きくなった結
果、測定範囲も広範囲にわたってしまい、測定したい場
所からの信号を得ることができなかった。
【０００８】本発明は、上記の問題点に鑑み、小型の光
学素子で大きな計測信号を得ることができる、特定成分
の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子を提
供することを目的とする。
学素子で大きな計測信号を得ることができる、特定成分
の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明の濃度測定方法は、屈折率がｎｃの測
定対象物に、屈折率がｎｆの物質からなる接触部を密着
させる工程Ａ、前記接触部に入射角度θで光を入射させ
る工程Ｂ、前記接触部より前記測定対象物内にしみ出
し、前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還し
た前記光の強度を計測する工程Ｃ、前記工程Ｃにおいて
計測された前記光の強度に基づいて、前記測定対象物に
含まれる特定成分の濃度を算出する工程Ｄを含む特定成
分の濃度測定方法であって、前記工程Ｂにおいて、下記
式（数２）により算出した、前記接触部から前記測定対
象物内への前記光のしみ出し深さｚが１０ミクロン以上
となるように前記入射角度θを設定することを特徴とす
る。
るために、本発明の濃度測定方法は、屈折率がｎｃの測
定対象物に、屈折率がｎｆの物質からなる接触部を密着
させる工程Ａ、前記接触部に入射角度θで光を入射させ
る工程Ｂ、前記接触部より前記測定対象物内にしみ出
し、前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還し
た前記光の強度を計測する工程Ｃ、前記工程Ｃにおいて
計測された前記光の強度に基づいて、前記測定対象物に
含まれる特定成分の濃度を算出する工程Ｄを含む特定成
分の濃度測定方法であって、前記工程Ｂにおいて、下記
式（数２）により算出した、前記接触部から前記測定対
象物内への前記光のしみ出し深さｚが１０ミクロン以上
となるように前記入射角度θを設定することを特徴とす
る。
【００１０】
【数２】
【００１１】ただし、ｚは前記しみ出し深さ（単位ミク
ロン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミク
ロン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に
入射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率
をあらわす。
ロン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミク
ロン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に
入射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率
をあらわす。
【００１２】また、本発明の濃度測定用接触子は、測定
対象物に密着させる接触部と、前記接触部に照射する光
を入射するための光入力部と、前記光入力部より前記接
触部に照射され、前記接触部よりしみ出して前記測定対
象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光を出射する
ための光出力部とを備えた濃度測定用接触子であって、
前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光
が、再び前記接触部に照射することなく前記光出力部よ
り出射することを特徴とする。
対象物に密着させる接触部と、前記接触部に照射する光
を入射するための光入力部と、前記光入力部より前記接
触部に照射され、前記接触部よりしみ出して前記測定対
象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光を出射する
ための光出力部とを備えた濃度測定用接触子であって、
前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光
が、再び前記接触部に照射することなく前記光出力部よ
り出射することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１４】本発明の濃度測定方法は、屈折率がｎｃの
測定対象物に、屈折率がｎｆの物質からなる接触部を密
着させる工程Ａ、前記接触部に入射角度θで光を入射さ
せる工程Ｂ、前記接触部より前記測定対象物内にしみ出
し、前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還し
た前記光の強度を計測する工程Ｃ、前記工程Ｃにおいて
計測された前記光の強度に基づいて、前記測定対象物に
含まれる特定成分の濃度を算出する工程Ｄを含む特定成
分の濃度測定方法であって、前記工程Ｂにおいて、上記
式（数２）により算出した、前記接触部から前記測定対
象物内への前記光のしみ出し深さｚが１０ミクロン以上
となるように前記入射角度θを設定することを特徴とす
る。
測定対象物に、屈折率がｎｆの物質からなる接触部を密
着させる工程Ａ、前記接触部に入射角度θで光を入射さ
せる工程Ｂ、前記接触部より前記測定対象物内にしみ出
し、前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還し
た前記光の強度を計測する工程Ｃ、前記工程Ｃにおいて
計測された前記光の強度に基づいて、前記測定対象物に
含まれる特定成分の濃度を算出する工程Ｄを含む特定成
分の濃度測定方法であって、前記工程Ｂにおいて、上記
式（数２）により算出した、前記接触部から前記測定対
象物内への前記光のしみ出し深さｚが１０ミクロン以上
となるように前記入射角度θを設定することを特徴とす
る。
【００１５】ただし、ｚは前記しみ出し深さ（単位ミク
ロン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミク
ロン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に
入射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率
をあらわす。
ロン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミク
ロン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に
入射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率
をあらわす。
【００１６】ここで、測定対象物が生体組織であり、特
定成分がグルコースであることが好ましい。また、接触
部に入射する光の波長λが１．１ミクロン〜１０ミクロ
ンであることが好ましい。
定成分がグルコースであることが好ましい。また、接触
部に入射する光の波長λが１．１ミクロン〜１０ミクロ
ンであることが好ましい。
【００１７】また、工程Ｃにおいて、測定対象物内を伝
播した後接触部に帰還した光を、再び前記接触部に照射
することなく、前記光の強度を計測することが好まし
い。
播した後接触部に帰還した光を、再び前記接触部に照射
することなく、前記光の強度を計測することが好まし
い。
【００１８】また、本発明の濃度測定用接触子は、測定
対象物に密着させる接触部と、前記接触部に照射する光
を入射するための光入力部と、前記光入力部より前記接
触部に照射され、前記接触部よりしみ出して前記測定対
象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光を出射する
ための光出力部とを備えた濃度測定用接触子であって、
前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光
が、再び前記接触部に照射することなく前記光出力部よ
り出射することを特徴とする。
対象物に密着させる接触部と、前記接触部に照射する光
を入射するための光入力部と、前記光入力部より前記接
触部に照射され、前記接触部よりしみ出して前記測定対
象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光を出射する
ための光出力部とを備えた濃度測定用接触子であって、
前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰還した光
が、再び前記接触部に照射することなく前記光出力部よ
り出射することを特徴とする。
【００１９】ここで、接触部に入射する光の入射角度を
所定範囲に制限する光束遮断手段をさらに備えることが
好ましい。光束遮断手段としては、切り欠き部、光遮断
膜等が挙げられる。また、光束遮断手段がさらに光吸収
体を備えることが好ましい。
所定範囲に制限する光束遮断手段をさらに備えることが
好ましい。光束遮断手段としては、切り欠き部、光遮断
膜等が挙げられる。また、光束遮断手段がさらに光吸収
体を備えることが好ましい。
【００２０】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いてさらに詳しく説明する。
を用いてさらに詳しく説明する。
【００２１】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
ついて図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態１における特定成分の濃度測定方法及び濃度測定用接
触子を示す概略図である。
ついて図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態１における特定成分の濃度測定方法及び濃度測定用接
触子を示す概略図である。
【００２２】本実施の形態では、一例として、測定対象
物である生体組織に濃度測定用接触子を接触させて、特
定成分であるグルコースの濃度を計測する例について説
明する。
物である生体組織に濃度測定用接触子を接触させて、特
定成分であるグルコースの濃度を計測する例について説
明する。
【００２３】光源１には、例えば中赤外光を発生する光
源を用いる。例えばタングステンやＳｉＣ光源が好まし
い。特に、グルコ−スのような吸収波数が約１０８０ｃ
ｍ-1や１０３３ｃｍ-1にあるような物質の濃度を測定す
るような場合、これらの光源を用いることが好ましい。
源を用いる。例えばタングステンやＳｉＣ光源が好まし
い。特に、グルコ−スのような吸収波数が約１０８０ｃ
ｍ-1や１０３３ｃｍ-1にあるような物質の濃度を測定す
るような場合、これらの光源を用いることが好ましい。
【００２４】濃度測定用接触子２の材料としては、中赤
外光を透過し、化学的に安定で、機械的強度に優れてい
るものが好ましく、例えば、ゲルマニウムやシリコンを
用いる。
外光を透過し、化学的に安定で、機械的強度に優れてい
るものが好ましく、例えば、ゲルマニウムやシリコンを
用いる。
【００２５】濃度測定用接触子２の材料としてシリコン
を用いる場合には、例えば、波長１．１〜１０ミクロン
で透明なシリコン単結晶基板を用いる。特にホウ素やリ
ン等の不純物含有量が小さく、抵抗率も１００Ωｃｍ以
上のものが好ましい。さらには、抵抗率が１５００Ωｃ
ｍ以上のものが好ましい。これら高抵抗率のシリコン
は、約９〜１０ミクロンの赤外波長で透過率が高く、こ
れらの波長帯に吸収領域を有するグルコ−ス等の物質を
測定する場合に好ましい。
を用いる場合には、例えば、波長１．１〜１０ミクロン
で透明なシリコン単結晶基板を用いる。特にホウ素やリ
ン等の不純物含有量が小さく、抵抗率も１００Ωｃｍ以
上のものが好ましい。さらには、抵抗率が１５００Ωｃ
ｍ以上のものが好ましい。これら高抵抗率のシリコン
は、約９〜１０ミクロンの赤外波長で透過率が高く、こ
れらの波長帯に吸収領域を有するグルコ−ス等の物質を
測定する場合に好ましい。
【００２６】光入力部３の表面には反射防止膜を設ける
ことが好ましい。反射防止膜の材料としては、例えばダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やＺｎＳｅを用い
る。膜厚としては約１．１から１．３ミクロンが好まし
く、更には１．２ミクロン程度が好ましい。
ことが好ましい。反射防止膜の材料としては、例えばダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やＺｎＳｅを用い
る。膜厚としては約１．１から１．３ミクロンが好まし
く、更には１．２ミクロン程度が好ましい。
【００２７】生体と密着させる接触部４は、例えば、そ
の生体と密着する部分の面積が２ｃｍ2以下であること
が好ましい。面積を２ｃｍ2以下にすることにより、生
体への食い込みが大きくなり、密着性がよくなって安定
に計測することができる。
の生体と密着する部分の面積が２ｃｍ2以下であること
が好ましい。面積を２ｃｍ2以下にすることにより、生
体への食い込みが大きくなり、密着性がよくなって安定
に計測することができる。
【００２８】接触部４の形状は特に限定するものではな
いが、略円形状であると、測定対象物が生体の場合は、
測定時の痛みが少ないため好ましい。更に外周部に面取
り部分、もしくは丸み部分を設けることにより、更に痛
みが低減化できるため好ましい。
いが、略円形状であると、測定対象物が生体の場合は、
測定時の痛みが少ないため好ましい。更に外周部に面取
り部分、もしくは丸み部分を設けることにより、更に痛
みが低減化できるため好ましい。
【００２９】光出力部５には、光入力部３と同様に反射
防止膜を設けることが好ましい。
防止膜を設けることが好ましい。
【００３０】このように本実施の形態の濃度測定用接触
子２は、光入力部３と接触部４と光出力部５とが一体化
されており、接触部４から帰還した光が再度接触部４に
照射されることなく直接、光出力部５より出射する構造
を有している。
子２は、光入力部３と接触部４と光出力部５とが一体化
されており、接触部４から帰還した光が再度接触部４に
照射されることなく直接、光出力部５より出射する構造
を有している。
【００３１】次に、接触部４に入射させる光の入射角度
θについて説明する。入射角度θは上記式（数２）より
求める。ただし、ｚは前記しみ出し深さ（単位ミクロ
ン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミクロ
ン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に入
射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率を
あらわす。
θについて説明する。入射角度θは上記式（数２）より
求める。ただし、ｚは前記しみ出し深さ（単位ミクロ
ン）、λは前記接触部に入射する光の波長（単位ミクロ
ン）、ｎｆは前記接触部の屈折率、θは前記接触部に入
射する光の入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率を
あらわす。
【００３２】例えば、測定対象物として生体を用いる場
合、生体の屈折率をｎｃ＝１．３とし、接触部に屈折率
がｎｆ＝４のゲルマニウムを用い、しみ出し深さｚ＝１
０ミクロン、グルコースの吸収波長を約９．６ミクロン
とした場合、上記式（数２）より、入射角度θは約２１
度となる。
合、生体の屈折率をｎｃ＝１．３とし、接触部に屈折率
がｎｆ＝４のゲルマニウムを用い、しみ出し深さｚ＝１
０ミクロン、グルコースの吸収波長を約９．６ミクロン
とした場合、上記式（数２）より、入射角度θは約２１
度となる。
【００３３】そこで、入射角度を２１度、２０度、また
は１９度に設定して、口唇粘膜に本実施の形態の濃度測
定用接触子２を接触させて、分光スペクトルを計測した
結果を図２に示す。図からわかるように、入射角度が２
１度の場合、グルコースの吸収波長で吸収ピークが観察
された。入射角度が２０度の場合も、１０８０ｃｍ-1に
吸収ピークがあらわれ、入射角度が２１度の場合よりも
Ｓ／Ｎが改善された。さらに入射角度が１９度の場合
は、入射角度が２０度の場合よりも飛躍的に吸光度が大
きく観察されていることがわかる。これは上記式（数
２）からわかるように、しみ出し深さｚが約７８ミクロ
ンに増大した結果、吸光度が増大したものである。した
がって、入射角度を約２１度以下、すなわちしみ出し深
さを１０ミクロン以上になるように設定することで、良
好なグルコース濃度の計測をすることができた。
は１９度に設定して、口唇粘膜に本実施の形態の濃度測
定用接触子２を接触させて、分光スペクトルを計測した
結果を図２に示す。図からわかるように、入射角度が２
１度の場合、グルコースの吸収波長で吸収ピークが観察
された。入射角度が２０度の場合も、１０８０ｃｍ-1に
吸収ピークがあらわれ、入射角度が２１度の場合よりも
Ｓ／Ｎが改善された。さらに入射角度が１９度の場合
は、入射角度が２０度の場合よりも飛躍的に吸光度が大
きく観察されていることがわかる。これは上記式（数
２）からわかるように、しみ出し深さｚが約７８ミクロ
ンに増大した結果、吸光度が増大したものである。した
がって、入射角度を約２１度以下、すなわちしみ出し深
さを１０ミクロン以上になるように設定することで、良
好なグルコース濃度の計測をすることができた。
【００３４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
ついて図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態の
濃度測定用接触子の概略断面図である。
ついて図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態の
濃度測定用接触子の概略断面図である。
【００３５】光源３１から出射した光３２は全方位に放
射されるが、これらの光を曲面ミラーやレンズ（図示し
ない）を用いてできるだけ集光させるとともに、平行光
線にして濃度測定用接触子３３の光入力部４０に入射さ
せることが好ましい。
射されるが、これらの光を曲面ミラーやレンズ（図示し
ない）を用いてできるだけ集光させるとともに、平行光
線にして濃度測定用接触子３３の光入力部４０に入射さ
せることが好ましい。
【００３６】しかし、光源３１が点光源でないことか
ら、光３２を完全な平行光にすることは困難なため、接
触部３４に入射する光の入射角度θは一定とならない。
そのため、図に示したような入射角度がθ１となる光が
存在し、この光が光出力部３５を介して、光検出器３６
に入射することにより計測値に大きな影響を与える。こ
れは、接触部３４に入射する光の入射角度が変われば、
生体内部を伝播する光の経路が変化するからである。
ら、光３２を完全な平行光にすることは困難なため、接
触部３４に入射する光の入射角度θは一定とならない。
そのため、図に示したような入射角度がθ１となる光が
存在し、この光が光出力部３５を介して、光検出器３６
に入射することにより計測値に大きな影響を与える。こ
れは、接触部３４に入射する光の入射角度が変われば、
生体内部を伝播する光の経路が変化するからである。
【００３７】従って、入射角度をある特定の角度に限定
することが好ましく、そのため濃度測定用接触子３３の
一部を切り欠き、第１の切り欠き部３７及び第２の切り
欠き部３８を形成する。これにより、特定の角度以外の
不要光線を多く遮断することができ、不要光線が光検出
器３６に到達しなくなるため有用である。本実施の形態
のように、２ヶ所以上に切り欠き部を設けることで、光
検出器３６に到達する光を、更に限定でき、接触部３４
に入射する光の特定入射角度成分を多く検出できるので
特に好ましい。また、第１の切り欠き部３７または／及
び第２の切り欠き部３８に光吸収体を設けることが好ま
しい。
することが好ましく、そのため濃度測定用接触子３３の
一部を切り欠き、第１の切り欠き部３７及び第２の切り
欠き部３８を形成する。これにより、特定の角度以外の
不要光線を多く遮断することができ、不要光線が光検出
器３６に到達しなくなるため有用である。本実施の形態
のように、２ヶ所以上に切り欠き部を設けることで、光
検出器３６に到達する光を、更に限定でき、接触部３４
に入射する光の特定入射角度成分を多く検出できるので
特に好ましい。また、第１の切り欠き部３７または／及
び第２の切り欠き部３８に光吸収体を設けることが好ま
しい。
【００３８】また、光入力部４０または光出力部３５に
光遮断膜３９を設け、不要光が光検出器３６に入射しな
いようにすることが好ましい。光遮断膜３９の材料とし
ては、光を遮断するものであればよく、アルミニウム、
銀、金、タングステン、タングステンシリサイド等が挙
げられる。更には、光遮断膜３９として光吸収体を用い
れば、光遮断膜３９から反射して、濃度測定用接触子３
３の内部を繰り返し反射して、再び光検出器３６に入射
する光の量を低減することができるので好ましい。
光遮断膜３９を設け、不要光が光検出器３６に入射しな
いようにすることが好ましい。光遮断膜３９の材料とし
ては、光を遮断するものであればよく、アルミニウム、
銀、金、タングステン、タングステンシリサイド等が挙
げられる。更には、光遮断膜３９として光吸収体を用い
れば、光遮断膜３９から反射して、濃度測定用接触子３
３の内部を繰り返し反射して、再び光検出器３６に入射
する光の量を低減することができるので好ましい。
【００３９】光吸収体の材料としては、２酸化チタン、
２酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化ジルコニウムが、特
にグルコースの吸収波長の光を多く吸収することができ
るため好ましい。この中でも、２酸化ケイ素は、吸収も
大きくコストも安いため特に好ましい。
２酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化ジルコニウムが、特
にグルコースの吸収波長の光を多く吸収することができ
るため好ましい。この中でも、２酸化ケイ素は、吸収も
大きくコストも安いため特に好ましい。
【００４０】光検出器３６は、特に限定するものではな
いが、例えば焦電センサやＭＣＴ検出器を用いる。
いが、例えば焦電センサやＭＣＴ検出器を用いる。
【００４１】また、図示しないが、例えば光源３１と濃
度測定用接触子３３との間に分光手段を設けると、特定
成分の波長分光特性が計測できるので、種々の波長での
吸収特性を得ることができるため好ましい。特に干渉計
を用いた分光法ＦＴ−ＩＲ法は高感度な計測ができるた
め好ましい。
度測定用接触子３３との間に分光手段を設けると、特定
成分の波長分光特性が計測できるので、種々の波長での
吸収特性を得ることができるため好ましい。特に干渉計
を用いた分光法ＦＴ−ＩＲ法は高感度な計測ができるた
め好ましい。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、小型の光学素子で大き
な計測信号を得ることができる、特定成分の濃度測定方
法及びそれに用いる濃度測定用接触子を提供することが
できる。
な計測信号を得ることができる、特定成分の濃度測定方
法及びそれに用いる濃度測定用接触子を提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施の形態における特定成分の濃度
測定方法及び濃度測定用接触子を示す概略図
測定方法及び濃度測定用接触子を示す概略図
【図２】同実施の形態における濃度測定用接触子を用い
て口唇粘膜の吸光度を測定した結果を示す特性図
て口唇粘膜の吸光度を測定した結果を示す特性図
【図３】本発明の他の実施の形態における濃度測定用接
触子を示す概略断面図
触子を示す概略断面図
【図４】従来のＡＴＲ素子を用いた濃度測定方法を示す
概略図
概略図
１，３１ 光源
２，３３ 濃度測定用接触子
３，４０ 光入力部
４，３４ 接触部
５，３５ 光出力部
６，３６ 光検出器
３２ 光
３７ 第１の切り欠き部
３８ 第２の切り欠き部
３９ 光遮断膜
４１ ＡＴＲ素子
４２ 口唇
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 塩井 正彦
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 EE02
EE10 EE12 GG10 HH01 HH06
JJ01 JJ11 JJ14 KK01
4C038 KK10 KL05 KL07 KM00 KX02
KY03 KY04 KY11
Claims (16)
- 【請求項１】 屈折率がｎｃの測定対象物に、屈折率が
ｎｆの物質からなる接触部を密着させる工程Ａ、前記接
触部に入射角度θで光を入射させる工程Ｂ、前記接触部
より前記測定対象物内にしみ出し、前記測定対象物内を
伝播した後前記接触部に帰還した前記光の強度を計測す
る工程Ｃ、前記工程Ｃにおいて計測された前記光の強度
に基づいて、前記測定対象物に含まれる特定成分の濃度
を算出する工程Ｄを含む特定成分の濃度測定方法であっ
て、前記工程Ｂにおいて、下記式（数１）により算出し
た、前記接触部から前記測定対象物内への前記光のしみ
出し深さｚが１０ミクロン以上となるように前記入射角
度θを設定することを特徴とする特定成分の濃度測定方
法。 【数１】 ただし、ｚは前記しみ出し深さ（単位ミクロン）、λは
前記接触部に入射する光の波長（単位ミクロン）、ｎｆ
は前記接触部の屈折率、θは前記接触部に入射する光の
入射角度、ｎｃは前記測定対象物の屈折率をあらわす。 - 【請求項２】 測定対象物が生体組織であり、特定成分
がグルコースであることを特徴とする、請求項１記載の
特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項３】 接触部に入射する光の波長λが１．１ミ
クロン〜１０ミクロンであることを特徴とする、請求項
２記載の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項４】 工程Ｃにおいて、測定対象物内を伝播し
た後接触部に帰還した光を、再び前記接触部に照射する
ことなく、前記光の強度を計測することを特徴とする、
請求項１記載の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項５】 測定対象物に密着させる接触部と、前記
接触部に照射する光を入射するための光入力部と、前記
光入力部より前記接触部に照射され、前記接触部よりし
み出して前記測定対象物内を伝播した後前記接触部に帰
還した光を出射するための光出力部とを備えた濃度測定
用接触子であって、前記測定対象物内を伝播した後前記
接触部に帰還した光が、再び前記接触部に照射すること
なく前記光出力部より出射することを特徴とする濃度測
定用接触子。 - 【請求項６】 接触部がゲルマニウムまたはシリコンで
あることを特徴とする、請求項５記載の濃度測定用接触
子。 - 【請求項７】 接触部の測定対象物と密着する部分の面
積が２ｃｍ2以下であることを特徴とする、請求項５記
載の濃度測定用接触子。 - 【請求項８】 接触部の外周形状が略円形状であること
を特徴とする、請求項５記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項９】 接触部の外周部に面取りまたは丸み部分
を設けたことを特徴とする、請求項５記載の濃度測定用
接触子。 - 【請求項１０】 接触部に入射する光の入射角度を所定
範囲に制限する光束遮断手段をさらに備えたことを特徴
とする、請求項５記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項１１】 光束遮断手段が切り欠き部であること
を特徴とする、請求項１０記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項１２】 切り欠き部が、光入力部と接触部との
間に設けた第１の切り欠き部と、前記接触部と光出力部
との間に設けた第２の切り欠き部とからなることを特徴
とする、請求項１１記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項１３】 光束遮断手段が、少なくとも光入力部
または光出力部に設けた光遮断膜であることを特徴とす
る、請求項１０記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項１４】 光束遮断手段がさらに光吸収体を備え
たことを特徴とする、請求項１０記載の濃度測定用接触
子。 - 【請求項１５】 光吸収体が酸化物であることを特徴と
する、請求項１４記載の濃度測定用接触子。 - 【請求項１６】 酸化物が二酸化ケイ素であることを特
徴とする、請求項１５記載の濃度測定用接触子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002044634A JP2003240709A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子 |
| CNB038013983A CN1300569C (zh) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | 生物信息测量装置和生物信息测量方法 |
| EP03705252A EP1429136A1 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Apparatus for measuring biological information and method for measuring biological information |
| US10/489,175 US7262836B2 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Apparatus for measuring biological information and method for measuring biological information |
| PCT/JP2003/001677 WO2003071254A1 (fr) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Dispositif permettant de mesurer des donnees biologiques et procede de mesure de donnees biologiques |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002044634A JP2003240709A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240709A true JP2003240709A (ja) | 2003-08-27 |
| JP2003240709A5 JP2003240709A5 (ja) | 2005-08-04 |
Family
ID=27783936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002044634A Withdrawn JP2003240709A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 特定成分の濃度測定方法及びそれに用いる濃度測定用接触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003240709A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005323799A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Jasco Corp | 血糖値測定装置 |
| WO2005115244A1 (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 生体情報測定用光学素子およびそれを用いた生体情報測定装置 |
| JP2015200656A (ja) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | アントン パール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＧｍｂＨ | 偏光プリズム、及び、測定装置 |
-
2002
- 2002-02-21 JP JP2002044634A patent/JP2003240709A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005323799A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Jasco Corp | 血糖値測定装置 |
| JP4563075B2 (ja) * | 2004-05-14 | 2010-10-13 | 日本分光株式会社 | 血糖値測定装置 |
| WO2005115244A1 (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 生体情報測定用光学素子およびそれを用いた生体情報測定装置 |
| JP2015200656A (ja) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | アントン パール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＧｍｂＨ | 偏光プリズム、及び、測定装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061004 |