JPH0850093A - グルコース濃度の分光学的測定法 - Google Patents
グルコース濃度の分光学的測定法Info
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- JPH0850093A JPH0850093A JP7232584A JP23258495A JPH0850093A JP H0850093 A JPH0850093 A JP H0850093A JP 7232584 A JP7232584 A JP 7232584A JP 23258495 A JP23258495 A JP 23258495A JP H0850093 A JPH0850093 A JP H0850093A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近赤外域のより短い波長の光波を使用するこ
とにより、精度のよいグルコース濃度測定を光学的に行
う。 【解決手段】 光源２よりの測定光をサンプル１５に照
射し、サンプル１５よりの反射光からサンプル中のグル
コースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルよ
りグルコース濃度を測定する方法において、上記吸収ス
ペクトルの使用すべき選択波長として複数の波長を用
い、該複数の選択波長は、波長帯域９５０〜１１５０nm
又は１１５０〜１３００nmの何れか１つの波長帯域より
選ばれた波長とする。上記選択波長は可視領域に限りな
く近いので、生体組織のより深部まで浸透するととも
に、水の吸収の影響が小さいので、精度のよい測定結果
が得られる。複数の選択波長は互いに近いものが選ばれ
ているので、この点からも測定精度が向上する。
とにより、精度のよいグルコース濃度測定を光学的に行
う。 【解決手段】 光源２よりの測定光をサンプル１５に照
射し、サンプル１５よりの反射光からサンプル中のグル
コースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルよ
りグルコース濃度を測定する方法において、上記吸収ス
ペクトルの使用すべき選択波長として複数の波長を用
い、該複数の選択波長は、波長帯域９５０〜１１５０nm
又は１１５０〜１３００nmの何れか１つの波長帯域より
選ばれた波長とする。上記選択波長は可視領域に限りな
く近いので、生体組織のより深部まで浸透するととも
に、水の吸収の影響が小さいので、精度のよい測定結果
が得られる。複数の選択波長は互いに近いものが選ばれ
ているので、この点からも測定精度が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、糖類の１つである
グルコースの濃度を、類似する分子構造を有する他の糖
類、例えばサッカロース、等の濃度と分光学的に分離測
定する方法に関し、特に、食品、農産物、果物、あるい
は、人・動物等の生体液の糖度を外部から非破壊的に、
つまり測定対象液を物体から外部に取り出すことなく、
測定する方法に関する。
グルコースの濃度を、類似する分子構造を有する他の糖
類、例えばサッカロース、等の濃度と分光学的に分離測
定する方法に関し、特に、食品、農産物、果物、あるい
は、人・動物等の生体液の糖度を外部から非破壊的に、
つまり測定対象液を物体から外部に取り出すことなく、
測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記した非破壊的測定方法は、測定対象
物から測定対象生体液を取り出す工程を省略することが
できるため極めて有用である。
物から測定対象生体液を取り出す工程を省略することが
できるため極めて有用である。
【０００３】ところで、この非破壊的測定方法において
は、測定可能範囲は測定対象物の表皮層のみだけである
のは不十分である。例えば、測定対象物が果物の場合、
表皮層である果皮は、組織構造や化学成分の構成、分布
などが内部の果肉のそれらと異なっている。果肉の糖度
を測定するためには、表皮層より深い部位を測定する必
要がある。
は、測定可能範囲は測定対象物の表皮層のみだけである
のは不十分である。例えば、測定対象物が果物の場合、
表皮層である果皮は、組織構造や化学成分の構成、分布
などが内部の果肉のそれらと異なっている。果肉の糖度
を測定するためには、表皮層より深い部位を測定する必
要がある。
【０００４】従来技術として、特開昭６０−２３６６３
１号公報には人の血清中の糖類、特にグルコース、を非
破壊的に測定する方法が示されている。この測定方法は
入射角変調法と云われるものであって、基本的には、外
部から光波（測定光）をサンプルに照射して、サンプル
内部から拡散反射して返ってくる光波をスペクトル分析
する分光学的方法である。この方法においては、光波の
サンプルに対する入射角を変更する。この入射角が小さ
ければ、即ち、垂直入射に近ければ、光が表皮下深くま
で浸透し、この入射角が大きければ、光の浸透深さは浅
くなる。このように光の表皮下浸透深さを変えて分光信
号をとり出してその差信号をとれば、より深い深部の情
報、つまり糖度、を分離して取り出すことが可能であ
る。
１号公報には人の血清中の糖類、特にグルコース、を非
破壊的に測定する方法が示されている。この測定方法は
入射角変調法と云われるものであって、基本的には、外
部から光波（測定光）をサンプルに照射して、サンプル
内部から拡散反射して返ってくる光波をスペクトル分析
する分光学的方法である。この方法においては、光波の
サンプルに対する入射角を変更する。この入射角が小さ
ければ、即ち、垂直入射に近ければ、光が表皮下深くま
で浸透し、この入射角が大きければ、光の浸透深さは浅
くなる。このように光の表皮下浸透深さを変えて分光信
号をとり出してその差信号をとれば、より深い深部の情
報、つまり糖度、を分離して取り出すことが可能であ
る。
【０００５】
【従来技術の問題点】ところが、上記従来方法において
は、入射角を変調させるための機構が複雑になるという
問題があるとともに、光波の入射角を変化させると表皮
表面の反射特性が変わることが影響して再現性が悪くな
るという問題がある。
は、入射角を変調させるための機構が複雑になるという
問題があるとともに、光波の入射角を変化させると表皮
表面の反射特性が変わることが影響して再現性が悪くな
るという問題がある。
【０００６】又、上記従来方法においては、光波の測定
波長として近赤外域の波長、２２７０±１５nm、２１０
０±１５nm、１７６５±１５nm、１５７５±１５nm、が
使用され、参照波長として、１０００〜２７００nmの波
長が使用されているが、よりよい測定精度を実現するた
めには、測定波長は近赤外域のより短い波長を使用すべ
きである。これは、特に農産物や果物等の生体液中には
水分が多量に含まれるために、使用する光波の水に対す
る透過性が問題となり、この透過性は短波長側ほど大き
くなるからである。
波長として近赤外域の波長、２２７０±１５nm、２１０
０±１５nm、１７６５±１５nm、１５７５±１５nm、が
使用され、参照波長として、１０００〜２７００nmの波
長が使用されているが、よりよい測定精度を実現するた
めには、測定波長は近赤外域のより短い波長を使用すべ
きである。これは、特に農産物や果物等の生体液中には
水分が多量に含まれるために、使用する光波の水に対す
る透過性が問題となり、この透過性は短波長側ほど大き
くなるからである。
【０００７】尚、中赤外域の波長、特に、７５００〜１
５０００nm域の赤外は指紋領域と呼ばれ、スペクトル分
析上有効な波長域であり、有機化合物の同定・定量に古
くから使われてきた。しかし、この領域では、バックグ
ランドとなる水の吸収が著しく大きいので、一般には、
水分を含む特定成分を定量することは不可能とされてい
る。また、可視光は水透過性が良好であるけれども、可
視域では無色の糖類も多いので、光色による定量は困難
であり、かつ可視域には特異な吸収帯域のスペクトルは
存在しない。
５０００nm域の赤外は指紋領域と呼ばれ、スペクトル分
析上有効な波長域であり、有機化合物の同定・定量に古
くから使われてきた。しかし、この領域では、バックグ
ランドとなる水の吸収が著しく大きいので、一般には、
水分を含む特定成分を定量することは不可能とされてい
る。また、可視光は水透過性が良好であるけれども、可
視域では無色の糖類も多いので、光色による定量は困難
であり、かつ可視域には特異な吸収帯域のスペクトルは
存在しない。
【０００８】本発明者は、測定装置をより簡略化できる
分光学的測定方法を開発した。
分光学的測定方法を開発した。
【０００９】この分光学的測定方法は、次の通りであ
る。
る。
【００１０】すなわち、光源よりの測定光をサンプルに
照射し、サンプルよりの反射光からサンプル中のグルコ
ースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルより
グルコース濃度を測定する方法にして、光源の光強度を
第１所定値に設定してサンプルの第１深度のグルコース
の吸収スペクトルを算出する第１ステップと、光源の光
強度を第２所定値に設定してサンプルの第２深度のグル
コースの吸収スペクトルを算出する第２ステップと、第
１及び第２のステップの各算出吸収スペクトルの差によ
りサンプルの第１及び第２深度間の深部のグルコースの
吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルに基づいて
サンプルの深部のグルコースの濃度を測定する第３ステ
ップとを含むことを特徴とするグルコース濃度の分光学
的測定方法である。
照射し、サンプルよりの反射光からサンプル中のグルコ
ースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルより
グルコース濃度を測定する方法にして、光源の光強度を
第１所定値に設定してサンプルの第１深度のグルコース
の吸収スペクトルを算出する第１ステップと、光源の光
強度を第２所定値に設定してサンプルの第２深度のグル
コースの吸収スペクトルを算出する第２ステップと、第
１及び第２のステップの各算出吸収スペクトルの差によ
りサンプルの第１及び第２深度間の深部のグルコースの
吸収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルに基づいて
サンプルの深部のグルコースの濃度を測定する第３ステ
ップとを含むことを特徴とするグルコース濃度の分光学
的測定方法である。
【００１１】上記測定方法によれば、光源の光強度を変
更するという手法を採用することによりサンプルの表皮
層のバックグランドノイズを除去して所望測定部位であ
る深部のグルコースの濃度を測定するものであるから、
従来方法に必要とされた光波入射角変調装置の如き複雑
な装置は不要となり、上記第１の問題を解決することが
できる。
更するという手法を採用することによりサンプルの表皮
層のバックグランドノイズを除去して所望測定部位であ
る深部のグルコースの濃度を測定するものであるから、
従来方法に必要とされた光波入射角変調装置の如き複雑
な装置は不要となり、上記第１の問題を解決することが
できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記第２の問題点を解決することにあり、近赤外域
のより短い波長の光波を使用することによってより精度
のよい測定結果を得ることのできる分光学的測定方法を
提供することにある。
は、上記第２の問題点を解決することにあり、近赤外域
のより短い波長の光波を使用することによってより精度
のよい測定結果を得ることのできる分光学的測定方法を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記目的
を達成するための本発明に係る測定方法は次の如くであ
る。
を達成するための本発明に係る測定方法は次の如くであ
る。
【００１４】すなわち、本発明は、光源よりの測定光を
サンプルに照射し、サンプルよりの反射光からサンプル
中のグルコースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペ
クトルよりグルコース濃度を測定する方法において、上
記吸収スペクトルの使用すべき選択波長は複数とし、該
複数の選択波長は、波長帯域９５０〜１１５０nm又は１
１５０〜１３００nmの何れか１つの波長帯域より選ばれ
た波長としたことを特徴とするグルコース濃度の分光学
的測定方法である。
サンプルに照射し、サンプルよりの反射光からサンプル
中のグルコースの吸収スペクトルを算出し、該吸収スペ
クトルよりグルコース濃度を測定する方法において、上
記吸収スペクトルの使用すべき選択波長は複数とし、該
複数の選択波長は、波長帯域９５０〜１１５０nm又は１
１５０〜１３００nmの何れか１つの波長帯域より選ばれ
た波長としたことを特徴とするグルコース濃度の分光学
的測定方法である。
【００１５】上記方法によれば、吸収スペクトルのこれ
らの選択波長は、従来の測定波長より短かく可視領域に
近づいているから、生体組織のより深部まで浸透する。
従って、生体組織の測定部位の自由度が従来に較べて拡
大する。特に、人の血管を流れる血液中のグルコースの
濃度を測定したい場合、上記選択波長の光波を使用すれ
ば、光波は、毛細血管が分布している真皮、あるいはそ
れに近い部位に十分到達するので、これを非破壊的に、
つまり血液を取り出すことなく、測定することが可能と
なる。また、上記選択波長の光波つまり可視領域に近い
短波長を利用するため、水の吸収の影響が小さく、使用
する光源のスペクトル輝度も高くなるので、つまりＳ／
Ｎ比が大きくなるので、装置性能が向上し、より精度の
よい測定結果が得られるという利点がある。さらに、複
数の選択波長は互いに近いものが選ばれているため、こ
の点からも測定精度が向上する。
らの選択波長は、従来の測定波長より短かく可視領域に
近づいているから、生体組織のより深部まで浸透する。
従って、生体組織の測定部位の自由度が従来に較べて拡
大する。特に、人の血管を流れる血液中のグルコースの
濃度を測定したい場合、上記選択波長の光波を使用すれ
ば、光波は、毛細血管が分布している真皮、あるいはそ
れに近い部位に十分到達するので、これを非破壊的に、
つまり血液を取り出すことなく、測定することが可能と
なる。また、上記選択波長の光波つまり可視領域に近い
短波長を利用するため、水の吸収の影響が小さく、使用
する光源のスペクトル輝度も高くなるので、つまりＳ／
Ｎ比が大きくなるので、装置性能が向上し、より精度の
よい測定結果が得られるという利点がある。さらに、複
数の選択波長は互いに近いものが選ばれているため、こ
の点からも測定精度が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面に従って本発明
を具体的に説明する。
を具体的に説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例に係る測定方法を
実施するために使用される装置を示している。先ず、こ
の装置を説明する。
実施するために使用される装置を示している。先ず、こ
の装置を説明する。
【００１８】図において、ＭＩは公知のマイケルソン干
渉光学系で、光源２と、該光源２よりの光を通すスリッ
ト７aと、該スリット７aを通過した光を固定ミラー３と
移動ミラー５とに向けて互いに直交する２つの光波Ｒ1,
Ｒ2に分割投射するビームスプリッタ４と、各ミラー３,
５より反射されかつビームスプリッタ４上で再び重ね合
わされた光を通すスリット７bと、移動ミラー５を所定
位置に移動させるための移動ミラー駆動装置６を備えて
いる。移動ミラー駆動装置６は、コンピュータ１２に接
続されており、該コンピュータよりの信号により制御さ
れる。光源２の光強度は光源強度コントローラ１により
調整することができる。光源強度コントローラ１は、コ
ンピュータ１２に接続されており、該コンピュータより
の信号により制御される。
渉光学系で、光源２と、該光源２よりの光を通すスリッ
ト７aと、該スリット７aを通過した光を固定ミラー３と
移動ミラー５とに向けて互いに直交する２つの光波Ｒ1,
Ｒ2に分割投射するビームスプリッタ４と、各ミラー３,
５より反射されかつビームスプリッタ４上で再び重ね合
わされた光を通すスリット７bと、移動ミラー５を所定
位置に移動させるための移動ミラー駆動装置６を備えて
いる。移動ミラー駆動装置６は、コンピュータ１２に接
続されており、該コンピュータよりの信号により制御さ
れる。光源２の光強度は光源強度コントローラ１により
調整することができる。光源強度コントローラ１は、コ
ンピュータ１２に接続されており、該コンピュータより
の信号により制御される。
【００１９】図中８は反射ミラーであって、マイケルソ
ン干渉光学系ＭＩの集光板７bより出射された光波を積
分球９に向けて反射する。反射ミラー８と積分球９との
間にはバンドパスフィルタ１３を介在せしめている。バ
ンドパスフィルタ１３の通過により選択された波長帯域
の光波すなわち測定光は、積分球９内にその入射口より
入射するとともに、該積分球のサンプル窓に設置された
サンプル１５に照射される。サンプルに浸透した光波
は、サンプルの表皮下内部組織で拡散反射して再びサン
プル表面に出てくる。これらの拡散反射光は、積分球９
で集光されて、積分球の今１つの窓に設置された検知器
１０、すなわち光電変換器、で検知される。検知器１０
で光電変換された電気信号は、増幅器１１で増幅され、
次いでＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、該
デジタル信号がコンピュータ１２に入力される。
ン干渉光学系ＭＩの集光板７bより出射された光波を積
分球９に向けて反射する。反射ミラー８と積分球９との
間にはバンドパスフィルタ１３を介在せしめている。バ
ンドパスフィルタ１３の通過により選択された波長帯域
の光波すなわち測定光は、積分球９内にその入射口より
入射するとともに、該積分球のサンプル窓に設置された
サンプル１５に照射される。サンプルに浸透した光波
は、サンプルの表皮下内部組織で拡散反射して再びサン
プル表面に出てくる。これらの拡散反射光は、積分球９
で集光されて、積分球の今１つの窓に設置された検知器
１０、すなわち光電変換器、で検知される。検知器１０
で光電変換された電気信号は、増幅器１１で増幅され、
次いでＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、該
デジタル信号がコンピュータ１２に入力される。
【００２０】次に、バンドパスフィルタ１３により選択
される測定波長領域について説明する。
される測定波長領域について説明する。
【００２１】前記したように、本発明の測定対象物であ
る食品、農産物、果物あるいは人・動物等の生体液は含
水量が多い。このため、水の光吸収について考察するこ
とが重要である。
る食品、農産物、果物あるいは人・動物等の生体液は含
水量が多い。このため、水の光吸収について考察するこ
とが重要である。
【００２２】図２に近赤外領域における水の吸光係数を
示している。横軸は波長、縦軸は吸光係数を夫々示して
いる。図に明らかなように、純水の吸収ピークは、１.
９３μm,１.４３μm,１.１５μm,および０.９６μmの帯
域にある。そして、光の透過性は短波長側ほど大きい。
波長１.９３μmと０.９６μmにおける水の吸光度を比較
すると、３〜４桁も違う。このため、前記従来の測定波
長帯よりさらに可視領域に近い近赤外域において、目的
とする化学成分、すなわち糖類、の定量できる波長帯が
存在するならば、水を含む生体組織への光の浸透深さが
より深くなり、目的とする部位の成分濃度を代表する濃
度を有する部位まで十分に深く到達する訳である。ま
た、可視領域に近い波長域が利用できることは、使用す
る光源のスペクトル輝度も高くなることから測定装置の
性能がよくなるという利点がある。
示している。横軸は波長、縦軸は吸光係数を夫々示して
いる。図に明らかなように、純水の吸収ピークは、１.
９３μm,１.４３μm,１.１５μm,および０.９６μmの帯
域にある。そして、光の透過性は短波長側ほど大きい。
波長１.９３μmと０.９６μmにおける水の吸光度を比較
すると、３〜４桁も違う。このため、前記従来の測定波
長帯よりさらに可視領域に近い近赤外域において、目的
とする化学成分、すなわち糖類、の定量できる波長帯が
存在するならば、水を含む生体組織への光の浸透深さが
より深くなり、目的とする部位の成分濃度を代表する濃
度を有する部位まで十分に深く到達する訳である。ま
た、可視領域に近い波長域が利用できることは、使用す
る光源のスペクトル輝度も高くなることから測定装置の
性能がよくなるという利点がある。
【００２３】そこで、本発明者等は、糖類サンプルとし
て、実用的に意味をもち、しかもその分子構造が非常に
類似しているグルコースとサッカロースをとり上げ、近
赤外域においてその分離定量性を調べた。その結果、グ
ルコースとサッカロースの近赤外スペクトルは非常に類
似しているためにその混合系ではスペクトルは重畳し干
渉するにもかかわらず、従来の測定波長よりも短い波長
でかつ有意差のある波長の帯域があることを知見した。
上記バンドパスフィルタ１３はこの波長帯域の光波のみ
を透過させる作用を有する。
て、実用的に意味をもち、しかもその分子構造が非常に
類似しているグルコースとサッカロースをとり上げ、近
赤外域においてその分離定量性を調べた。その結果、グ
ルコースとサッカロースの近赤外スペクトルは非常に類
似しているためにその混合系ではスペクトルは重畳し干
渉するにもかかわらず、従来の測定波長よりも短い波長
でかつ有意差のある波長の帯域があることを知見した。
上記バンドパスフィルタ１３はこの波長帯域の光波のみ
を透過させる作用を有する。
【００２４】この有意帯域の光波又はスペクトルを以下
に詳述する。
に詳述する。
【００２５】水溶液系サンプルにおいては、図３に示す
ように、サッカロース水溶液やグルコース水溶液の純水
に対するスペクトルの有意差は目視的には判別しにく
い。そこで、グルコース水溶液と純水の差スペクトル
(図４)及びサッカロース水溶液と純水の差スペクトル
(図５)を調べてみた。この差スペクトルは、グルコース
水溶液やサッカロース水溶液のスペクトルからそれらの
含有水量の純水のスペクトルを差し引いたものである
(以下これを疑似純グルコース又は疑似純サッカロース
という)。図４,５において、各グラフのナンバーはグル
コースやサッカロースのモル濃度を示している。 すなわち、Ｎo１ : ２.０Ｍol／リットル Ｎo２ : １.０Ｍol／ リットル Ｎo３ : ０.５Ｍol／ リットル Ｎo４ : ０.２５Ｍol／ リットル Ｎo５ : ０.１２５Ｍol／ リットル 次に、グルコースとサッカロースのスペクトルの差をみ
るために、疑似純グルコーススペクトルと疑似純サッカ
ローススペクトルを比較すれば、図６のようになり、そ
の差スペクトル(疑似純グルコーススペクトル−疑似純
サッカローススペクトル)は図７のようになる。前記し
たように、グルコースとサッカロースは分子構造的には
非常に類似しており、スペクトルにもそのことが反映さ
れている(図６)。しかし、このように類似した分子構造
をしていても、１１５０〜１３００nm帯域及び９５０〜
１１５０nm帯域に有意差が観測される。
ように、サッカロース水溶液やグルコース水溶液の純水
に対するスペクトルの有意差は目視的には判別しにく
い。そこで、グルコース水溶液と純水の差スペクトル
(図４)及びサッカロース水溶液と純水の差スペクトル
(図５)を調べてみた。この差スペクトルは、グルコース
水溶液やサッカロース水溶液のスペクトルからそれらの
含有水量の純水のスペクトルを差し引いたものである
(以下これを疑似純グルコース又は疑似純サッカロース
という)。図４,５において、各グラフのナンバーはグル
コースやサッカロースのモル濃度を示している。 すなわち、Ｎo１ : ２.０Ｍol／リットル Ｎo２ : １.０Ｍol／ リットル Ｎo３ : ０.５Ｍol／ リットル Ｎo４ : ０.２５Ｍol／ リットル Ｎo５ : ０.１２５Ｍol／ リットル 次に、グルコースとサッカロースのスペクトルの差をみ
るために、疑似純グルコーススペクトルと疑似純サッカ
ローススペクトルを比較すれば、図６のようになり、そ
の差スペクトル(疑似純グルコーススペクトル−疑似純
サッカローススペクトル)は図７のようになる。前記し
たように、グルコースとサッカロースは分子構造的には
非常に類似しており、スペクトルにもそのことが反映さ
れている(図６)。しかし、このように類似した分子構造
をしていても、１１５０〜１３００nm帯域及び９５０〜
１１５０nm帯域に有意差が観測される。
【００２６】グルコース・サッカロース混合水溶液の３
成分系において、上記有意差の認められる１１５０〜１
３００mの帯域における３つの代表的波長、すなわちグ
ルコースの相対的に支配的な吸光度の代表波長(１２３
０nm)、サッカロースの相対的に支配的な吸光度の代表
波長(１２０５nm)、グルコースとサッカロースの濃度に
依存しないベース波長(１２８５nm)を使用した数学式で
グルコース、サッカロース及び純水の３成分が分離定量
できる。それに基づいて未知サンプルを検定した結果を
図８,９に示している。図８はグルコース・サッカロー
ス混合水溶液における下記のグルコース濃度適用モデル
式(定数を含む線形一次式)により求めた検定濃度(縦軸)
と実測濃度(既知濃度・横軸)の関係を示している。
成分系において、上記有意差の認められる１１５０〜１
３００mの帯域における３つの代表的波長、すなわちグ
ルコースの相対的に支配的な吸光度の代表波長(１２３
０nm)、サッカロースの相対的に支配的な吸光度の代表
波長(１２０５nm)、グルコースとサッカロースの濃度に
依存しないベース波長(１２８５nm)を使用した数学式で
グルコース、サッカロース及び純水の３成分が分離定量
できる。それに基づいて未知サンプルを検定した結果を
図８,９に示している。図８はグルコース・サッカロー
ス混合水溶液における下記のグルコース濃度適用モデル
式(定数を含む線形一次式)により求めた検定濃度(縦軸)
と実測濃度(既知濃度・横軸)の関係を示している。
【００２７】検定適用モデル式 Cg＝Pg0＋Pg1A(λ1)＋Pg2A(λ2)＋Pg3A(λ3) Ｃg:グルコース検定濃度 Ａ(λ1),Ａ(λ2),Ａ(λ3):各選択波長(λ1＝１２０５n
m,λ2＝１２３０nm,λ3＝１２８５nm)における吸光度 Ｐg0,Ｐg1,Ｐg2,Ｐg3:係数 上記モデル式の係数は、必要な個数の標準サンプルにつ
いて試験を行って求められる。図中の直線は実測濃度と
検定濃度が１対１に対応する関係を示している。図
中「。」印は一定個数のサンプルについて行った結果をプ
ロットしたものであるが、何れの結果も直線に沿ってい
ることが明らかであり、これにより、上記選択波長を用
いてグルコースが分離定量できることが分かる。
m,λ2＝１２３０nm,λ3＝１２８５nm)における吸光度 Ｐg0,Ｐg1,Ｐg2,Ｐg3:係数 上記モデル式の係数は、必要な個数の標準サンプルにつ
いて試験を行って求められる。図中の直線は実測濃度と
検定濃度が１対１に対応する関係を示している。図
中「。」印は一定個数のサンプルについて行った結果をプ
ロットしたものであるが、何れの結果も直線に沿ってい
ることが明らかであり、これにより、上記選択波長を用
いてグルコースが分離定量できることが分かる。
【００２８】上記説明はグルコースについてであるが、
サッカロースについても、上記と同様に、３つの選択波
長(１２０５nm,１２３０nm,１２８５nm)を用いて分離定
量できる。図９はグルコース・サッカロース混合水溶液
におけるサッカロース濃度検定適用モデル式により求め
た検定濃度(縦軸)と実測濃度(既知濃度・横軸)の関係を
示している。この場合も、サンプルについて行った結果
が１対１対応直線に沿っていることが明らかである。
サッカロースについても、上記と同様に、３つの選択波
長(１２０５nm,１２３０nm,１２８５nm)を用いて分離定
量できる。図９はグルコース・サッカロース混合水溶液
におけるサッカロース濃度検定適用モデル式により求め
た検定濃度(縦軸)と実測濃度(既知濃度・横軸)の関係を
示している。この場合も、サンプルについて行った結果
が１対１対応直線に沿っていることが明らかである。
【００２９】同様にして、１つの有意差帯域９５０〜１
１５０nmにおける代表的な波長(９５０nm,９８０nm,１
１０７nm)を用いてグルコース、サッカロース及び純水
の３成分を分離定量することが可能である。
１５０nmにおける代表的な波長(９５０nm,９８０nm,１
１０７nm)を用いてグルコース、サッカロース及び純水
の３成分を分離定量することが可能である。
【００３０】さらに、１３００〜１４５０nmの帯域にお
いてもグルコース及びサッカロースのスペクトルの有意
差がみられる(図７では部分的にしか示していない)。従
って、この帯域における３つの代表的波長(１３４９nm,
１３８５nm,１４００nm)を使用して成分を分離できる。
前記の例と同様にして数学式を用いて検量線を求め、未
知サンプルを検定した結果を図１０(グルコース濃度を
示す)及び図１１(サッカロース濃度)に示している。各
図に明らかなように、検定結果を示す「。」印は何れも略
１対１対応直線に沿っている。
いてもグルコース及びサッカロースのスペクトルの有意
差がみられる(図７では部分的にしか示していない)。従
って、この帯域における３つの代表的波長(１３４９nm,
１３８５nm,１４００nm)を使用して成分を分離できる。
前記の例と同様にして数学式を用いて検量線を求め、未
知サンプルを検定した結果を図１０(グルコース濃度を
示す)及び図１１(サッカロース濃度)に示している。各
図に明らかなように、検定結果を示す「。」印は何れも略
１対１対応直線に沿っている。
【００３１】図１に示した測定装置に使用する光波の選
択波長は、上記したように、３つの波長帯域９５０〜１
１５０nm,１１５０〜１３００nm,１３００〜１４５０nm
の何れかより選ばれた波長である。
択波長は、上記したように、３つの波長帯域９５０〜１
１５０nm,１１５０〜１３００nm,１３００〜１４５０nm
の何れかより選ばれた波長である。
【００３２】さて、次に、図１において、サンプル１５
の深部bの組織の糖類濃度、具体的には一例としてグル
コース濃度の測定方法を具体的に説明する。
の深部bの組織の糖類濃度、具体的には一例としてグル
コース濃度の測定方法を具体的に説明する。
【００３３】先ず第１ステップとして、サンプルの表皮
層ａの組織のスペクトルを調べるために、光源強度コン
トローラ１により光源２よりの光を所定の光強度に設定
する。すなわち、積分球９よりサンプル１５に向けて照
射される光波が表皮層aだけに入射しかつ外部に再び反
射するように調整する。このようにして、サンプル１５
の表皮層aのスペクトルが測定されるのである。この場
合、バンドパスフィルタ１３では必要な波長帯域、例え
ば１１５０〜１３００nm、の光波のみが透過する。コン
ピュータ１２では、入力信号からインタフェログラム
（干渉波形）を算出し、次いでこのインタフェログラム
をフーリエ変換して通常の吸収スペクトルを算出する。
次いで、第２ステップとして、光源強度コントローラ１
により光源上の光強度を増加し、積分球９よりの光波が
サンプル１５の深部bまで浸透するようにする。このよ
うにして、サンプル１５の表皮層aと深部bの両者のスペ
クトルを算出する。この場合も、コンピュータ１２では
表皮層aの測定の場合と同様のプログラムが実行され
る。次いで、第３ステップとして、コンピュータ12にお
いて、第１ステップ及び第２ステップで得られた両スペ
クトルの差スペクトルを算出し、次いで、上記波長帯域
１１５０〜１３００nmの中から、目的成分すなわちグル
コースの濃度測定に必要な数個の波長、例えば１２０５n
m,１２３０nmおよび１２８５nmの３波長を選択し、次い
で、これらの選択波長を前記した所定の数学式に適用し
てグルコース濃度を求める。
層ａの組織のスペクトルを調べるために、光源強度コン
トローラ１により光源２よりの光を所定の光強度に設定
する。すなわち、積分球９よりサンプル１５に向けて照
射される光波が表皮層aだけに入射しかつ外部に再び反
射するように調整する。このようにして、サンプル１５
の表皮層aのスペクトルが測定されるのである。この場
合、バンドパスフィルタ１３では必要な波長帯域、例え
ば１１５０〜１３００nm、の光波のみが透過する。コン
ピュータ１２では、入力信号からインタフェログラム
（干渉波形）を算出し、次いでこのインタフェログラム
をフーリエ変換して通常の吸収スペクトルを算出する。
次いで、第２ステップとして、光源強度コントローラ１
により光源上の光強度を増加し、積分球９よりの光波が
サンプル１５の深部bまで浸透するようにする。このよ
うにして、サンプル１５の表皮層aと深部bの両者のスペ
クトルを算出する。この場合も、コンピュータ１２では
表皮層aの測定の場合と同様のプログラムが実行され
る。次いで、第３ステップとして、コンピュータ12にお
いて、第１ステップ及び第２ステップで得られた両スペ
クトルの差スペクトルを算出し、次いで、上記波長帯域
１１５０〜１３００nmの中から、目的成分すなわちグル
コースの濃度測定に必要な数個の波長、例えば１２０５n
m,１２３０nmおよび１２８５nmの３波長を選択し、次い
で、これらの選択波長を前記した所定の数学式に適用し
てグルコース濃度を求める。
【００３４】上記スペクトルを実行することにより、グ
ルコースが全く含まれないか、または有意味なほど含ま
れない表皮層aのバックグランドノイズが除去されると
ともに、深部bの組織のグルコースの濃度の測定値を得
ることができる。
ルコースが全く含まれないか、または有意味なほど含ま
れない表皮層aのバックグランドノイズが除去されると
ともに、深部bの組織のグルコースの濃度の測定値を得
ることができる。
【図１】 本発明の測定方法を実施するための測定装置
の概略図である。
の概略図である。
【図２】 近赤外帯域における水の吸光係数を示すグラ
フである。
フである。
【図３】 純水,グルコース水溶液及びサッカロース水
溶液の吸光度スペクトルを示すグラフである。
溶液の吸光度スペクトルを示すグラフである。
【図４】 グルコース水溶液と純水の差スペクトルを示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】 サッカロース水溶液と純水の差スペクトルの
吸光度差を示すグラフである。
吸光度差を示すグラフである。
【図６】 疑似純グルコーススペクトル及び疑似純サッ
カローススペクトルの吸光度差を示すグラフである。
カローススペクトルの吸光度差を示すグラフである。
【図７】 疑似純グルコーススペクトルと疑似純サッカ
ローススペクトルの差スペクトルの吸光度差を示すグラ
フである。
ローススペクトルの差スペクトルの吸光度差を示すグラ
フである。
【図８】 グルコース・サッカロース混合水溶液におけ
る本発明実施例に係るグルコース濃度検定適用モデル式
により特定の選択波長を適用して求めた検定濃度と実測
濃度との関係を示すグラフである。
る本発明実施例に係るグルコース濃度検定適用モデル式
により特定の選択波長を適用して求めた検定濃度と実測
濃度との関係を示すグラフである。
【図９】 グルコース・サッカロース混合水溶液におけ
る本発明実施例に係るサッカロース濃度検定適用モデル
式により求めた検定濃度と実測濃度との関係を示すグラ
フである。
る本発明実施例に係るサッカロース濃度検定適用モデル
式により求めた検定濃度と実測濃度との関係を示すグラ
フである。
【図１０】 他の特定の選択波長を適用した場合の図８
と同様のグラフである。
と同様のグラフである。
【図１１】 他の特定の選択波長を適用した場合の図９
と同様のグラフである。
と同様のグラフである。
１ 光源強度コントローラ ２ 光源 ３ 固定ミラー ４ ビームスプリッター ５ 移動ミラー ６ 移動ミラー駆動装置 ７a,７b スリット ８ 反射ミラー ９ 積分球 １０ 検知器 １１ 増幅器 １２ コンピュータ １３ バンドパスフィルタ １４ Ａ／Ｄ変換器 １５ サンプル ＭＩ マイケルソン干渉光学系
Claims (1)
- 【請求項１】 光源よりの測定光をサンプルに照射し、
サンプルよりの反射光からサンプル中のグルコースの吸
収スペクトルを算出し、該吸収スペクトルよりグルコー
ス濃度を測定する方法にして、上記吸収スペクトルの使
用すべき選択波長は複数とし、該複数の選択波長は、波
長帯域９５０〜１１５０nm又は１１５０〜１３００nmの
何れか１つの波長帯域より選ばれた波長であることを特
徴とするグルコース濃度の分光学的測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7232584A JPH0850093A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | グルコース濃度の分光学的測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7232584A JPH0850093A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | グルコース濃度の分光学的測定法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29082187A Division JPH0827235B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | 糖類濃度の分光学的測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850093A true JPH0850093A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16941653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7232584A Pending JPH0850093A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | グルコース濃度の分光学的測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850093A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008116365A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Omron Corp | 評価指標算出装置、評価装置、評価指標算出方法、評価指標算出装置制御プログラム、および該プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008175794A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tohoku Univ | 反射測定装置および方法 |
| CN118961623A (zh) * | 2023-07-24 | 2024-11-15 | 株式会社爱宕 | 蔬果的非破坏测定装置及非破坏测定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192842A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-27 | Nat Res Dev | Analyzer |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP7232584A patent/JPH0850093A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192842A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-27 | Nat Res Dev | Analyzer |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008116365A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Omron Corp | 評価指標算出装置、評価装置、評価指標算出方法、評価指標算出装置制御プログラム、および該プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008175794A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tohoku Univ | 反射測定装置および方法 |
| CN118961623A (zh) * | 2023-07-24 | 2024-11-15 | 株式会社爱宕 | 蔬果的非破坏测定装置及非破坏测定方法 |
| WO2025022793A1 (ja) * | 2023-07-24 | 2025-01-30 | 株式会社アタゴ | 青果物の非破壊測定装置及び非破壊測定方法 |
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