JP2003270131A - 特定成分の濃度測定方法 - Google Patents
特定成分の濃度測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 濃度測定用接触子が飲料物等の付着により汚
れている場合であっても高精度に特定成分の濃度を測定
することが可能な測定方法を提供する。 【解決手段】 光源、濃度測定用接触子及び光検出器を
備えた濃度測定装置を用い、測定対象物に接した濃度測
定用接触子に光源からの光を入射させ、濃度測定用接触
子から測定対象物に入射し伝播した後帰還した光量を光
検出器で計測する工程、測定対象物と離れた濃度測定用
接触子に光源からの光を入射させ、濃度測定用接触子か
ら出射した後帰還した光量を光検出器で計測する工程、
上記工程での計測結果に基づき測定対象物中の特定成分
濃度を算出する工程を含む方法。
れている場合であっても高精度に特定成分の濃度を測定
することが可能な測定方法を提供する。 【解決手段】 光源、濃度測定用接触子及び光検出器を
備えた濃度測定装置を用い、測定対象物に接した濃度測
定用接触子に光源からの光を入射させ、濃度測定用接触
子から測定対象物に入射し伝播した後帰還した光量を光
検出器で計測する工程、測定対象物と離れた濃度測定用
接触子に光源からの光を入射させ、濃度測定用接触子か
ら出射した後帰還した光量を光検出器で計測する工程、
上記工程での計測結果に基づき測定対象物中の特定成分
濃度を算出する工程を含む方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織等の測定
対象物に含まれるグルコ−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に関
する。
対象物に含まれるグルコ−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６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５１に上下の口唇５２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５１を口にくわえて上下から
押さえつけた後、ＡＴＲ素子５１に光を入射させ、図６
の破線で示すようにＡＴＲ素子５１の反射面と口唇５２
の境界で全反射を繰り返してＡＴＲ素子５１の外部にし
み出した光を分析する。
は、図６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５１に上下の口唇５２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５１を口にくわえて上下から
押さえつけた後、ＡＴＲ素子５１に光を入射させ、図６
の破線で示すようにＡＴＲ素子５１の反射面と口唇５２
の境界で全反射を繰り返してＡＴＲ素子５１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】一般に、ＡＴＲ測定装置を用いて、物質表
面の吸光度を測定したり、また吸光度を用いて濃度を算
出する場合、図７に示す測定方法を行っていた。
面の吸光度を測定したり、また吸光度を用いて濃度を算
出する場合、図７に示す測定方法を行っていた。
【０００６】ます、バックグランド測定工程において、
光源から出射した光をＡＴＲ素子に入射させ、ＡＴＲ素
子を測定対象である試料に接触させないで、例えば空気
や純水等の参照物の分光計測を行い、計測結果をメモリ
に記憶することにより、バックグランドを測定する。バ
ックグランド測定を行うのは、光源や光検出器などの波
長特性を補正するためと、これらの特性が経年的に変化
した場合にも、正確な吸光度や濃度を算出できるように
するためである。
光源から出射した光をＡＴＲ素子に入射させ、ＡＴＲ素
子を測定対象である試料に接触させないで、例えば空気
や純水等の参照物の分光計測を行い、計測結果をメモリ
に記憶することにより、バックグランドを測定する。バ
ックグランド測定を行うのは、光源や光検出器などの波
長特性を補正するためと、これらの特性が経年的に変化
した場合にも、正確な吸光度や濃度を算出できるように
するためである。
【０００７】次に、測定対象である試料をＡＴＲ素子と
接触するように設定した後、試料の測定を行う。
接触するように設定した後、試料の測定を行う。
【０００８】次に、バックグランド測定時の光検出器か
らの検出信号をＩｂ、試料測定時の光検出器からの検出
信号をＩｍとすると、ｌｏｇ10（Ｉｂ／Ｉｍ）を算出す
る。この値は一般に吸光度と呼ばれる。このようにする
と、吸光度と試料中の特定成分の濃度には相関関係があ
るため、予め吸光度と濃度との検量線を求めておけば、
算出された吸光度より試料中の特定成分の濃度を推定す
ることができる。
らの検出信号をＩｂ、試料測定時の光検出器からの検出
信号をＩｍとすると、ｌｏｇ10（Ｉｂ／Ｉｍ）を算出す
る。この値は一般に吸光度と呼ばれる。このようにする
と、吸光度と試料中の特定成分の濃度には相関関係があ
るため、予め吸光度と濃度との検量線を求めておけば、
算出された吸光度より試料中の特定成分の濃度を推定す
ることができる。
【０００９】
【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。
【００１０】すなわち、バックグランド測定時に、ＡＴ
Ｒ素子表面が汚れていたり、前回の測定時の残留物等が
付着していたような場合、特定成分の測定精度が悪くな
っていた。
Ｒ素子表面が汚れていたり、前回の測定時の残留物等が
付着していたような場合、特定成分の測定精度が悪くな
っていた。
【００１１】また、例えば口唇粘膜においてグルコース
濃度を測定する場合、口腔内の洗浄が不十分であると
き、お茶やジュース等の成分が口唇粘膜に残存し、測定
結果に悪影響を与えていた。
濃度を測定する場合、口腔内の洗浄が不十分であると
き、お茶やジュース等の成分が口唇粘膜に残存し、測定
結果に悪影響を与えていた。
【００１２】本発明は上記の問題点に鑑み、測定時に、
濃度測定用接触子が飲料物等の付着により汚れている場
合であっても、高精度に特定成分の濃度を測定すること
が可能な測定方法を提供することを目的とする。
濃度測定用接触子が飲料物等の付着により汚れている場
合であっても、高精度に特定成分の濃度を測定すること
が可能な測定方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の特定成分の濃度測定方法は、光源、濃度測
定用接触子及び光検出器を備えた濃度測定装置を用い、
測定対象物に接した状態の前記濃度測定用接触子に前記
光源から出射した光を入射させ、前記濃度測定用接触子
から前記測定対象物内に入射し、前記測定対象物内を伝
播した後前記濃度測定用接触子に帰還した光の光量を前
記光検出器により計測する工程Ａ、前記測定対象物と離
れた状態の前記濃度測定用接触子に前記光源から出射し
た光を入射させ、前記濃度測定用接触子から前記濃度測
定用接触子外に出射した後、前記濃度測定用接触子に帰
還した光の光量を前記光検出器により計測する工程Ｂ、
並びに前記工程Ａ及び前記工程Ｂにおいて計測された結
果に基づいて、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Ｃを含むことを特徴とする。
に、本発明の特定成分の濃度測定方法は、光源、濃度測
定用接触子及び光検出器を備えた濃度測定装置を用い、
測定対象物に接した状態の前記濃度測定用接触子に前記
光源から出射した光を入射させ、前記濃度測定用接触子
から前記測定対象物内に入射し、前記測定対象物内を伝
播した後前記濃度測定用接触子に帰還した光の光量を前
記光検出器により計測する工程Ａ、前記測定対象物と離
れた状態の前記濃度測定用接触子に前記光源から出射し
た光を入射させ、前記濃度測定用接触子から前記濃度測
定用接触子外に出射した後、前記濃度測定用接触子に帰
還した光の光量を前記光検出器により計測する工程Ｂ、
並びに前記工程Ａ及び前記工程Ｂにおいて計測された結
果に基づいて、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Ｃを含むことを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】本発明の一実施の形態における特定成分の
濃度測定方法は、光源、濃度測定用接触子及び光検出器
を備えた濃度測定装置を用い、測定対象物に接した状態
の前記濃度測定用接触子に前記光源から出射した光を入
射させ、前記濃度測定用接触子から前記測定対象物内に
入射し、前記測定対象物内を伝播した後前記濃度測定用
接触子に帰還した光の光量を前記光検出器により計測す
る工程Ａ、前記測定対象物と離れた状態の前記濃度測定
用接触子に前記光源から出射した光を入射させ、前記濃
度測定用接触子から前記濃度測定用接触子外に出射した
後、前記濃度測定用接触子に帰還した光の光量を前記光
検出器により計測する工程Ｂ、並びに前記工程Ａ及び前
記工程Ｂにおいて計測された結果に基づいて、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Ｃを含
むことを特徴とする。
濃度測定方法は、光源、濃度測定用接触子及び光検出器
を備えた濃度測定装置を用い、測定対象物に接した状態
の前記濃度測定用接触子に前記光源から出射した光を入
射させ、前記濃度測定用接触子から前記測定対象物内に
入射し、前記測定対象物内を伝播した後前記濃度測定用
接触子に帰還した光の光量を前記光検出器により計測す
る工程Ａ、前記測定対象物と離れた状態の前記濃度測定
用接触子に前記光源から出射した光を入射させ、前記濃
度測定用接触子から前記濃度測定用接触子外に出射した
後、前記濃度測定用接触子に帰還した光の光量を前記光
検出器により計測する工程Ｂ、並びに前記工程Ａ及び前
記工程Ｂにおいて計測された結果に基づいて、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Ｃを含
むことを特徴とする。
【００１６】ここで、濃度測定用接触子がＡＴＲ素子で
あり、測定対象物に入射する光が、前記ＡＴＲ素子から
しみ出したエバネッセント光であることが好ましい。
あり、測定対象物に入射する光が、前記ＡＴＲ素子から
しみ出したエバネッセント光であることが好ましい。
【００１７】本発明の特定成分の濃度測定方法におい
て、特定成分としては、グルコ−ス、コレステロ−ル、
エタノ−ル等が挙げられ、測定対象物としては、前記特
定成分を含む溶液、血液、血漿等の体液、生体組織等が
挙げられる。この中で、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。
て、特定成分としては、グルコ−ス、コレステロ−ル、
エタノ−ル等が挙げられ、測定対象物としては、前記特
定成分を含む溶液、血液、血漿等の体液、生体組織等が
挙げられる。この中で、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。
【００１８】また、工程Ｃにおいて、工程Ｂにおいて計
測された光量を用いて、工程Ａにおいて計測された光量
を補正し、得られた結果に基づいて測定対象物に含まれ
る特定成分の濃度を算出することが好ましい。
測された光量を用いて、工程Ａにおいて計測された光量
を補正し、得られた結果に基づいて測定対象物に含まれ
る特定成分の濃度を算出することが好ましい。
【００１９】また、工程Ｂにおいて計測された光量が所
定の値よりも大きい場合、工程Ａにおける計測結果が無
効であると判定する工程Ｄをさらに含んでいてもよい。
定の値よりも大きい場合、工程Ａにおける計測結果が無
効であると判定する工程Ｄをさらに含んでいてもよい。
【００２０】また、濃度測定装置が表示部をさらに備
え、工程Ｂにおいて計測された光量が所定の値よりも大
きい場合、測定対象物の洗浄を指示するメッセージを前
記表示部に表示する工程Ｅをさらに含んでいてもよい。
え、工程Ｂにおいて計測された光量が所定の値よりも大
きい場合、測定対象物の洗浄を指示するメッセージを前
記表示部に表示する工程Ｅをさらに含んでいてもよい。
【００２１】また、工程Ａの前に、濃度測定用接触子上
に付着物が存在するか否かを判定する工程Ｆをさらに含
むことが好ましい。
に付着物が存在するか否かを判定する工程Ｆをさらに含
むことが好ましい。
【００２２】ここで、濃度測定装置が表示部をさらに備
え、工程Ｆにおいて、濃度測定用接触子上に付着物が存
在すると判定された場合、前記濃度測定用接触子の表面
を清浄にするように指示するメッセージを前記表示部に
表示する工程Ｇをさらに含むことが好ましい。
え、工程Ｆにおいて、濃度測定用接触子上に付着物が存
在すると判定された場合、前記濃度測定用接触子の表面
を清浄にするように指示するメッセージを前記表示部に
表示する工程Ｇをさらに含むことが好ましい。
【００２３】また、工程Ｆにおいて、測定対象物と離れ
た状態の濃度測定用接触子に光源から出射した光を入射
させ、前記濃度測定用接触子から前記濃度測定用接触子
外に出射した後、前記濃度測定用接触子に帰還した光の
Ｐ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量とを光検出器によ
り計測し、前記Ｐ偏光成分の計測値と前記Ｓ偏光成分の
計測値とに基づいて、前記濃度測定用接触子上に付着物
が存在するか否かを判定することが好ましい。
た状態の濃度測定用接触子に光源から出射した光を入射
させ、前記濃度測定用接触子から前記濃度測定用接触子
外に出射した後、前記濃度測定用接触子に帰還した光の
Ｐ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量とを光検出器によ
り計測し、前記Ｐ偏光成分の計測値と前記Ｓ偏光成分の
計測値とに基づいて、前記濃度測定用接触子上に付着物
が存在するか否かを判定することが好ましい。
【００２４】ここで、工程Ｆにおいて、Ｐ偏光成分の計
測値をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉ
ｐ／Ｉｓまたはｌｏｇ10（Ｉｐ／Ｉｓ）を算出し、算出
された値が所定の値以上である場合に、濃度測定用接触
子上に付着物が存在すると判定することが好ましい。
測値をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉ
ｐ／Ｉｓまたはｌｏｇ10（Ｉｐ／Ｉｓ）を算出し、算出
された値が所定の値以上である場合に、濃度測定用接触
子上に付着物が存在すると判定することが好ましい。
【００２５】また、工程Ｆにおいて、Ｐ偏光成分の計測
値をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉｓ
／Ｉｐまたはｌｏｇ10（Ｉｓ／Ｉｐ）を算出し、算出さ
れた値が所定の値以下である場合に、濃度測定用接触子
上に付着物が存在すると判定してもよい。
値をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉｓ
／Ｉｐまたはｌｏｇ10（Ｉｓ／Ｉｐ）を算出し、算出さ
れた値が所定の値以下である場合に、濃度測定用接触子
上に付着物が存在すると判定してもよい。
【００２６】（実施の形態１）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。図１
は本発明の一実施の形態における特定成分の濃度測定方
法に用いる濃度測定装置を示す概略図である。
態について、図面を用いてさらに詳しく説明する。図１
は本発明の一実施の形態における特定成分の濃度測定方
法に用いる濃度測定装置を示す概略図である。
【００２７】本実施の形態では、一例として、測定対象
物中の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。
物中の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。
【００２８】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等の指紋領域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等の指紋領域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。
【００２９】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。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１５００Ωｃｍ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。
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。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１５００Ωｃｍ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。
【００３０】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。
【００３１】接触部４には、測定対象物を接触させる。
例えば、グルコース溶液を測定する場合、この部分にグ
ルコース溶液を滴下し、接触部４の表面上をすべて覆わ
せる。表面張力の効果によって、グルコースは接触部４
よりこぼれることなく計測に必要な適度の量が接触部４
に保持されるので、安定に計測することができる。
例えば、グルコース溶液を測定する場合、この部分にグ
ルコース溶液を滴下し、接触部４の表面上をすべて覆わ
せる。表面張力の効果によって、グルコースは接触部４
よりこぼれることなく計測に必要な適度の量が接触部４
に保持されるので、安定に計測することができる。
【００３２】また、測定対象物が生体である場合には、
接触部４に生体を密着させる。ここで、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。
接触部４に生体を密着させる。ここで、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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】偏光子７は、ある特定の偏光成分の光を取
り出す働きを有する。偏光子７を回転させることで、光
検出器６に到達する光の偏光成分をＳ偏光またはＰ偏光
に任意に設定することができる。偏光子７は、図１の位
置に限定されず、光源１と光検出器６との光路上にあれ
ばよい。
り出す働きを有する。偏光子７を回転させることで、光
検出器６に到達する光の偏光成分をＳ偏光またはＰ偏光
に任意に設定することができる。偏光子７は、図１の位
置に限定されず、光源１と光検出器６との光路上にあれ
ばよい。
【００３６】図中偏光子７の実線方向はＳ偏光成分の光
の振動方向を示し、破線方向はＰ偏光成分の光の振動方
向を示す。偏光子７は同一振動方向の光しか通過させな
いため、例えば図の実線方向に設定してＳ偏光成分の計
測を行った後、Ｐ偏光成分を測定するには、偏光子７を
９０度回転させればよい。
の振動方向を示し、破線方向はＰ偏光成分の光の振動方
向を示す。偏光子７は同一振動方向の光しか通過させな
いため、例えば図の実線方向に設定してＳ偏光成分の計
測を行った後、Ｐ偏光成分を測定するには、偏光子７を
９０度回転させればよい。
【００３７】また、図示しないが、例えば光源１と濃度
測定用接触子２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。
測定用接触子２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。
【００３８】また、図示しないが、光検出器６での計測
結果や測定者に対するメッセージ等を表示する表示部を
備えていることが好ましい。
結果や測定者に対するメッセージ等を表示する表示部を
備えていることが好ましい。
【００３９】次に、上記の測定装置を用いた本実施の形
態の特定成分の濃度測定方法について、グルコース濃度
を口唇粘膜から測定する場合を例に取り説明する。図２
は、本実施の形態における特定成分の濃度測定方法の測
定フローを示す概略図である。
態の特定成分の濃度測定方法について、グルコース濃度
を口唇粘膜から測定する場合を例に取り説明する。図２
は、本実施の形態における特定成分の濃度測定方法の測
定フローを示す概略図である。
【００４０】図２に示すように、最初にバックグランド
測定を行なう。バックグランド測定は、図１に示す接触
部４に口唇粘膜を密着させない状態で、濃度測定用接触
子２の光入力部３に光源１から出射した光を入射させ、
接触部４から接触部４外に出射した後、接触部４に帰還
し、光出力部５から濃度測定用接触子２外に出力した光
の光量を光検出器６により計測する。このとき偏光子７
は、Ｐ偏光またはＳ偏光のどちらに設定されていてもよ
い。また、接触部４の全面を覆うように、接触部４上を
水で濡らして分光測定してもよい。
測定を行なう。バックグランド測定は、図１に示す接触
部４に口唇粘膜を密着させない状態で、濃度測定用接触
子２の光入力部３に光源１から出射した光を入射させ、
接触部４から接触部４外に出射した後、接触部４に帰還
し、光出力部５から濃度測定用接触子２外に出力した光
の光量を光検出器６により計測する。このとき偏光子７
は、Ｐ偏光またはＳ偏光のどちらに設定されていてもよ
い。また、接触部４の全面を覆うように、接触部４上を
水で濡らして分光測定してもよい。
【００４１】次に、接触部４に口唇粘膜を密着させ、第
１の分光測定（測定１）を行う。このとき偏光子７は、
バックグランド測定時と同じ設定にして測定を行う。バ
ックグランド測定の場合と同様に、濃度測定用接触子２
の光入力部３に光源１から出射した光を入射させ、接触
部４から口唇粘膜内に入射し、口唇粘膜内を伝播した後
接触部４に帰還し、光出力部５から濃度測定用接触子２
外に出力した光の光量を光検出器６により計測する。次
に、バックグランド測定での計測値をＩｂ、第１の分光
測定での計測値をＩｍ１としたとき、ｌｏｇ10（Ｉｂ／
Ｉｍ１）を算出することにより、口唇粘膜の吸光度を求
める。
１の分光測定（測定１）を行う。このとき偏光子７は、
バックグランド測定時と同じ設定にして測定を行う。バ
ックグランド測定の場合と同様に、濃度測定用接触子２
の光入力部３に光源１から出射した光を入射させ、接触
部４から口唇粘膜内に入射し、口唇粘膜内を伝播した後
接触部４に帰還し、光出力部５から濃度測定用接触子２
外に出力した光の光量を光検出器６により計測する。次
に、バックグランド測定での計測値をＩｂ、第１の分光
測定での計測値をＩｍ１としたとき、ｌｏｇ10（Ｉｂ／
Ｉｍ１）を算出することにより、口唇粘膜の吸光度を求
める。
【００４２】次に、接触部４を口唇粘膜から離し、接触
部４上に付着した唾液や汚れをふき取らずに、バックグ
ランド測定と同様の方法により第２の分光測定（測定
２）を行う。次に、第２の分光測定での計測値をＩｍ２
としたとき、ｌｏｇ10（Ｉｂ／Ｉｍ２）を算出すること
により、唾液または汚れの吸光度を求める。
部４上に付着した唾液や汚れをふき取らずに、バックグ
ランド測定と同様の方法により第２の分光測定（測定
２）を行う。次に、第２の分光測定での計測値をＩｍ２
としたとき、ｌｏｇ10（Ｉｂ／Ｉｍ２）を算出すること
により、唾液または汚れの吸光度を求める。
【００４３】図３に、ｌｏｇ10（Ｉｂ／Ｉｍ２）の分光
特性の一例を示す。正常な計測が行われた場合は、接触
部４に残る体液成分はほとんど唾液であるので、図３に
示す通常特性のような分光特性となる。しかし、測定前
にお茶やジュース等の飲料物を飲んで、口腔内の洗浄が
不十分な場合は、同図に示す茶飲後のような分光特性と
なり、通常の場合と大きく異なることがある。通常の場
合と比較すると、吸光度が全体的に大きくなるととも
に、１１００ｃｍ-1を中心とする１２００ｃｍ-1から１
０００ｃｍ-1近辺の、グルコースの吸収ピークが存在す
る波数領域でのスペクトル形状が変化していることがわ
かる。
特性の一例を示す。正常な計測が行われた場合は、接触
部４に残る体液成分はほとんど唾液であるので、図３に
示す通常特性のような分光特性となる。しかし、測定前
にお茶やジュース等の飲料物を飲んで、口腔内の洗浄が
不十分な場合は、同図に示す茶飲後のような分光特性と
なり、通常の場合と大きく異なることがある。通常の場
合と比較すると、吸光度が全体的に大きくなるととも
に、１１００ｃｍ-1を中心とする１２００ｃｍ-1から１
０００ｃｍ-1近辺の、グルコースの吸収ピークが存在す
る波数領域でのスペクトル形状が変化していることがわ
かる。
【００４４】図４に、お茶及び水の吸光度を示す。図
中、一点鎖線が水、破線が比較的濃度の薄いお茶、実線
が濃度が濃いお茶の吸光度である。このように、お茶の
濃度が濃い程、水に比べて吸光度が大きくなり、スペク
トル形状が変化していることがわかる。したがって、図
３において、茶飲後に第２の分光測定を行った場合に通
常と異なる測定結果が得られ、グルコース濃度の算出に
悪い影響を与えるのは、お茶の吸光度の影響であると考
えられる。
中、一点鎖線が水、破線が比較的濃度の薄いお茶、実線
が濃度が濃いお茶の吸光度である。このように、お茶の
濃度が濃い程、水に比べて吸光度が大きくなり、スペク
トル形状が変化していることがわかる。したがって、図
３において、茶飲後に第２の分光測定を行った場合に通
常と異なる測定結果が得られ、グルコース濃度の算出に
悪い影響を与えるのは、お茶の吸光度の影響であると考
えられる。
【００４５】したがって、第２の分光測定を終了し、分
光特性を算出した際に、吸光度もしくはスペクトル形状
が大きく変化し、特定の波数の光に対する吸光度が所定
の値よりも大きい場合は、口唇粘膜と接触部４の間に妨
害成分を含んだ状態で第１の分光測定を行った可能性が
高いため、第１の分光測定における計測結果が無効であ
ると判定される。
光特性を算出した際に、吸光度もしくはスペクトル形状
が大きく変化し、特定の波数の光に対する吸光度が所定
の値よりも大きい場合は、口唇粘膜と接触部４の間に妨
害成分を含んだ状態で第１の分光測定を行った可能性が
高いため、第１の分光測定における計測結果が無効であ
ると判定される。
【００４６】ここで、口腔内を洗浄するように指示する
メッセージが表示部に表示されるように設定されていて
もよい。このようにすると、口腔内を冷水または温水等
で洗浄した後、再測定を行うことができるため、正確な
グルコース濃度を求めることができる。
メッセージが表示部に表示されるように設定されていて
もよい。このようにすると、口腔内を冷水または温水等
で洗浄した後、再測定を行うことができるため、正確な
グルコース濃度を求めることができる。
【００４７】また、第２の分光測定で得られた計測値Ｉ
ｍ２に基づいて妨害成分の影響を計算し、第１の分光測
定で得られた計測値Ｉｍ１を補正してもよい。このよう
にすると、妨害成分の影響を取り除くことができるの
で、正確なグルコース濃度を求めることができる。
ｍ２に基づいて妨害成分の影響を計算し、第１の分光測
定で得られた計測値Ｉｍ１を補正してもよい。このよう
にすると、妨害成分の影響を取り除くことができるの
で、正確なグルコース濃度を求めることができる。
【００４８】（実施の形態２）本実施の形態における特
定成分の濃度測定方法では、バックグランド測定を行う
前に、濃度測定用接触子上に付着物が存在するか否かを
判定する工程を行う。これは、前の測定時に付着した残
留物等により接触部４上が汚れている状態でバックグラ
ンド測定を行い、測定値に悪影響を及ぼすのを防ぐため
に行う。
定成分の濃度測定方法では、バックグランド測定を行う
前に、濃度測定用接触子上に付着物が存在するか否かを
判定する工程を行う。これは、前の測定時に付着した残
留物等により接触部４上が汚れている状態でバックグラ
ンド測定を行い、測定値に悪影響を及ぼすのを防ぐため
に行う。
【００４９】まず、偏光子７でＳ偏光成分の光が通過で
きるようにして、口唇粘膜を接触部４に密着させない状
態でＳ偏光成分の分光測定を行う。続いて、偏光子７を
９０度回転させてＰ偏光成分の光が通過できるようにし
て、Ｐ偏光成分の分光特性を測定する。
きるようにして、口唇粘膜を接触部４に密着させない状
態でＳ偏光成分の分光測定を行う。続いて、偏光子７を
９０度回転させてＰ偏光成分の光が通過できるようにし
て、Ｐ偏光成分の分光特性を測定する。
【００５０】次に、Ｐ偏光成分の計測値をＩｐ、Ｓ偏光
成分の計測値をＩｓとし、例えばＩｐ／Ｉｓを算出す
る。Ｉｐ／Ｉｓを算出することで、接触部４上の付着物
の吸光特性を評価することができる。
成分の計測値をＩｓとし、例えばＩｐ／Ｉｓを算出す
る。Ｉｐ／Ｉｓを算出することで、接触部４上の付着物
の吸光特性を評価することができる。
【００５１】図５に、Ｉｐ／Ｉｓの分光特性を示す。図
中通常と示したグラフは、接触部４の表面が清浄な状態
での分光特性で、茶飲後と示したグラフは、お茶を飲ん
だ後口唇粘膜を一度密着させ、口唇粘膜を離した状態で
の分光特性を示す。このように、両者には大きな違いが
あることがわかる。したがって、Ｉｐ／Ｉｓの値が所定
の値以上を示した場合は、接触部４上に付着物が存在す
ると判断できるため、接触部４表面を洗浄するメッセー
ジを表示部に表示することが好ましい。接触部４表面を
洗浄後再び測定を行うことにより、グルコース濃度の測
定精度を向上させることができる。
中通常と示したグラフは、接触部４の表面が清浄な状態
での分光特性で、茶飲後と示したグラフは、お茶を飲ん
だ後口唇粘膜を一度密着させ、口唇粘膜を離した状態で
の分光特性を示す。このように、両者には大きな違いが
あることがわかる。したがって、Ｉｐ／Ｉｓの値が所定
の値以上を示した場合は、接触部４上に付着物が存在す
ると判断できるため、接触部４表面を洗浄するメッセー
ジを表示部に表示することが好ましい。接触部４表面を
洗浄後再び測定を行うことにより、グルコース濃度の測
定精度を向上させることができる。
【００５２】ここで、接触部４に入射させる光の入射角
度λは、下記式（１）より求めたｚ／λが０．２５以上
となるように設定することが好ましい。
度λは、下記式（１）より求めたｚ／λが０．２５以上
となるように設定することが好ましい。
【００５３】
【数１】
【００５４】ただし、ｚは接触部に入射する光の付着物
へのしみ出し深さ（単位ミクロン）、λは接触部に入射
する光の波長（単位ミクロン）、ｎｆは接触部の屈折
率、θは接触部に入射する光の入射角度、ｎｃは付着物
の屈折率をあらわす。
へのしみ出し深さ（単位ミクロン）、λは接触部に入射
する光の波長（単位ミクロン）、ｎｆは接触部の屈折
率、θは接触部に入射する光の入射角度、ｎｃは付着物
の屈折率をあらわす。
【００５５】例えば、付着物がお茶の場合、波長約９．
６ミクロンでのお茶の屈折率ｎｃを１．２４とすると、
接触部に屈折率ｎｆが４のゲルマニウムを用いたとき、
ｚ／λ＝０．２５となる入射角度θは約４５度となる。
このような入射角度で光を接触部に入射させることで、
Ｓ偏光とＰ偏光の付着物内での光の吸光度に大きな差が
生じる。このＳ偏光とＰ偏光との吸光度差により、付着
物の有無を検出することができる。入射角度は、４５度
より小さければ有効であるが、臨界角よりも大きいこと
が好ましい。臨界角よりも小さくなると光が全反射条件
を満足しないために光が付着物中に拡散して帰還する光
の量が減少するとともに、Ｐ偏光とＳ偏光の光の光路差
が減少してしまうためである。実験の結果、ｚ／λ＝
０．９以上、すなわち接触部にゲルマニウムを使用した
場合、入射角度を２１度や２０度にすると特に良好な結
果が得られ、１９度にすると更に好ましい結果が得られ
た。
６ミクロンでのお茶の屈折率ｎｃを１．２４とすると、
接触部に屈折率ｎｆが４のゲルマニウムを用いたとき、
ｚ／λ＝０．２５となる入射角度θは約４５度となる。
このような入射角度で光を接触部に入射させることで、
Ｓ偏光とＰ偏光の付着物内での光の吸光度に大きな差が
生じる。このＳ偏光とＰ偏光との吸光度差により、付着
物の有無を検出することができる。入射角度は、４５度
より小さければ有効であるが、臨界角よりも大きいこと
が好ましい。臨界角よりも小さくなると光が全反射条件
を満足しないために光が付着物中に拡散して帰還する光
の量が減少するとともに、Ｐ偏光とＳ偏光の光の光路差
が減少してしまうためである。実験の結果、ｚ／λ＝
０．９以上、すなわち接触部にゲルマニウムを使用した
場合、入射角度を２１度や２０度にすると特に良好な結
果が得られ、１９度にすると更に好ましい結果が得られ
た。
【００５６】なお、本実施の形態では、Ｉｐ／Ｉｓを用
いて濃度測定用接触子上に付着物が存在するか否かを判
定する工程を行ったが、これに限定されず、ｌｏｇ
10（Ｉｐ／Ｉｓ）を用いても同様の効果を得ることがで
きる。また、Ｉｓ／Ｉｐまたはｌｏｇ10（Ｉｓ／Ｉｐ）
を算出し、算出された値が所定の値以下である場合に、
濃度測定用接触子上に付着物が存在すると判定してもよ
い。
いて濃度測定用接触子上に付着物が存在するか否かを判
定する工程を行ったが、これに限定されず、ｌｏｇ
10（Ｉｐ／Ｉｓ）を用いても同様の効果を得ることがで
きる。また、Ｉｓ／Ｉｐまたはｌｏｇ10（Ｉｓ／Ｉｐ）
を算出し、算出された値が所定の値以下である場合に、
濃度測定用接触子上に付着物が存在すると判定してもよ
い。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、濃度測定用接触子の接
触部表面に、特定成分の濃度測定を妨害する物質が付着
していることを判定することにより、濃度測定用接触子
が飲料物等の付着により汚れている場合であっても、高
精度に特定成分の濃度を測定することが可能な測定方法
を提供することができる。
触部表面に、特定成分の濃度測定を妨害する物質が付着
していることを判定することにより、濃度測定用接触子
が飲料物等の付着により汚れている場合であっても、高
精度に特定成分の濃度を測定することが可能な測定方法
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
測定方法に用いる濃度測定装置を示す概略図
測定方法に用いる濃度測定装置を示す概略図
【図２】同特定成分の濃度測定方法の測定フローを示す
概略図
概略図
【図３】同特定成分の濃度測定方法における、第２の分
光測定での分光特性を示す特性図
光測定での分光特性を示す特性図
【図４】お茶及び水の分光特性を示す特性図
【図５】本発明の他の実施の形態における特定成分の濃
度測定方法において、濃度測定用接触子上に付着物が存
在するか否かを判定する工程での分光特性を示す特性図
度測定方法において、濃度測定用接触子上に付着物が存
在するか否かを判定する工程での分光特性を示す特性図
【図６】従来のＡＴＲ測定装置を示す概略図
【図７】従来の特定成分の濃度測定方法の測定フローを
示す概略図
示す概略図
１ 光源
２ 濃度測定用接触子
３ 光入力部
４ 接触部
５ 光出力部
６ 光検出器
７ 偏光子
５１ ＡＴＲ素子
５２ 口唇
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB12 BB14 CC16 DD01
DD02 EE02 EE05 GG04 GG10
HH01 HH06 JJ01 JJ19 KK01
MM01 MM05 MM14 NN01 PP04
4C038 KK00 KK10 KL05 KL07 KM01
KX01 KX02 KY03 KY04
Claims (11)
- 【請求項１】 光源、濃度測定用接触子及び光検出器を
備えた濃度測定装置を用い、測定対象物に接した状態の
前記濃度測定用接触子に前記光源から出射した光を入射
させ、前記濃度測定用接触子から前記測定対象物内に入
射し、前記測定対象物内を伝播した後前記濃度測定用接
触子に帰還した光の光量を前記光検出器により計測する
工程Ａ、前記測定対象物と離れた状態の前記濃度測定用
接触子に前記光源から出射した光を入射させ、前記濃度
測定用接触子から前記濃度測定用接触子外に出射した
後、前記濃度測定用接触子に帰還した光の光量を前記光
検出器により計測する工程Ｂ、並びに前記工程Ａ及び前
記工程Ｂにおいて計測された結果に基づいて、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Ｃを含
む特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項２】 濃度測定用接触子がＡＴＲ素子であり、
測定対象物に入射する光が、前記ＡＴＲ素子からしみ出
したエバネッセント光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】 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または
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、工程Ｂにおいて計測さ
れた光量を用いて、工程Ａにおいて計測された光量を補
正し、得られた結果に基づいて測定対象物に含まれる特
定成分の濃度を算出することを特徴とする、請求項１〜
３のいずれか１項に記載の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項５】 工程Ｂにおいて計測された光量が所定の
値よりも大きい場合、工程Ａにおける計測結果が無効で
あると判定する工程Ｄをさらに含むことを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の特定成分の濃度測
定方法。 - 【請求項６】 濃度測定装置が表示部をさらに備え、工
程Ｂにおいて計測された光量が所定の値よりも大きい場
合、測定対象物の洗浄を指示するメッセージを前記表示
部に表示する工程Ｅをさらに含むことを特徴とする、請
求項１〜３のいずれか１項に記載の特定成分の濃度測定
方法。 - 【請求項７】 工程Ａの前に、濃度測定用接触子上に付
着物が存在するか否かを判定する工程Ｆをさらに含むこ
とを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の
特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項８】 濃度測定装置が表示部をさらに備え、工
程Ｆにおいて、濃度測定用接触子上に付着物が存在する
と判定された場合、前記濃度測定用接触子の表面を清浄
にするように指示するメッセージを前記表示部に表示す
る工程Ｇをさらに含むことを特徴とする、請求項７記載
の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項９】 工程Ｆにおいて、測定対象物と離れた状
態の濃度測定用接触子に光源から出射した光を入射さ
せ、前記濃度測定用接触子から前記濃度測定用接触子外
に出射した後、前記濃度測定用接触子に帰還した光のＰ
偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量とを光検出器により
計測し、前記Ｐ偏光成分の計測値と前記Ｓ偏光成分の計
測値とに基づいて、前記濃度測定用接触子上に付着物が
存在するか否かを判定することを特徴とする、請求項７
または８記載の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項１０】 工程Ｆにおいて、Ｐ偏光成分の計測値
をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉｐ／
Ｉｓまたはｌｏｇ10（Ｉｐ／Ｉｓ）を算出し、算出され
た値が所定の値以上である場合に、濃度測定用接触子上
に付着物が存在すると判定することを特徴とする、請求
項９記載の特定成分の濃度測定方法。 - 【請求項１１】 工程Ｆにおいて、Ｐ偏光成分の計測値
をＩｐ、Ｓ偏光成分の計測値をＩｓとしたとき、Ｉｓ／
Ｉｐまたはｌｏｇ10（Ｉｓ／Ｉｐ）を算出し、算出され
た値が所定の値以下である場合に、濃度測定用接触子上
に付着物が存在すると判定することを特徴とする、請求
項９記載の特定成分の濃度測定方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075732A JP2003270131A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 特定成分の濃度測定方法 |
| PCT/JP2003/003187 WO2003078981A1 (fr) | 2002-03-19 | 2003-03-18 | Instrument de mesure de concentration |
| US10/480,036 US7167735B2 (en) | 2002-03-19 | 2003-03-18 | Concentration measuring instrument, and method of measuring the concentration of a specific component in a subject of measurement |
| JP2003576940A JPWO2003078981A1 (ja) | 2002-03-19 | 2003-03-18 | 濃度測定装置 |
| CNB038008165A CN1280622C (zh) | 2002-03-19 | 2003-03-18 | 浓度测定装置和测定对象中的特殊成分的浓度的测定方法 |
| EP20030712725 EP1486771A1 (en) | 2002-03-19 | 2003-03-18 | Concentration measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075732A JP2003270131A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 特定成分の濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270131A true JP2003270131A (ja) | 2003-09-25 |
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ID=28035386
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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