JP2004279427A - 目的物の成分濃度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目的物の成分濃度測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】特定目的物のための第１波長帯域の光を発生させる光源と、第１波長帯域から第２波長帯域の光を発生させるように所定周波数帯域の信号を発生させるＲＦ信号発生部と、ＲＦ信号によって第２波長帯域の＋次数及び−次数のビームを発生させるチューナブルフィルターと、チューナブルフィルターから発生する前記＋次数及び−次数のビームがそれぞれ照射される測定対象体及び基準物体から反射または透過される第１及び第２出力ビームを検出する第１及び第２光検出部と、＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式があらかじめ保存され、強度関係式を利用して前記基準物体からの第２出力ビームから前記測定対象体に対する入力ビームを算出し、第１出力ビーム及び前記算出された入力ビームを利用して計算された吸光度から前記目的物の成分濃度を測定する成分濃度測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は目的物の濃度測定に係り、特に基準光と信号光との測定時間差を除去することによってさらに正確に生体組織内の体液などの目的物の成分濃度を測定する方法及び装置に関する。

最近生活環境が大きく改善され、かつ生の質が良くなるにつれて個人の健康への関心が高まりつつある。その結果、随時個人の健康状態を容易に点検できる家庭用医療機器の開発に多くの研究が進んでおり、新製品が続々開発されつつある。正常人の場合、生体内に存在する体液が有機的に循環及び調節されつつその量が一定の範囲内で維持されるようになっている。体液には血液、尿、間質液、汗、唾液などの成分があり、特に血液、尿（糖、蛋白質）などの体液内の成分の濃度は健康状態を知らせる非常に重要な変数である。また、血液内に存在するグルコース、ヘモグロビン、ビリルビン、コレステロール、アルブミン、クレアチニン、蛋白質、尿素などの濃度測定は重要な対象となる。

しかし、生体がいかなる疾患にかかれば体液成分の組成でも量に変化が起きて危険な状況に直面できる。例えば、正常人の血糖濃度は食前に８０ｍｇ／ｄｌ程度であり、食後に１２０ｍｇ／ｄｌ程度であるが、生体はこのような血糖濃度を維持するために食前または食後にすい臓で適正量のインシュリンを分泌して肝及び骨格筋細胞に吸収させる。ところで、疾患的原因やその他の原因によりすい臓から正常糖維持に必要なだけのインシュリンが生産されない場合、血液内に過多のグルコースが存在するようになり、これによって心臓及び肝疾患、動脈硬化症、高血圧、白内障、網膜出血、神経損傷、聴力損失、視力減退などが現れる恐れがあり、さらには死亡してしまうこともありうる。このような極端的な結果が現れる前に生体内の体液成分の変化を測定することは重要な技術的課題である。

体液成分の濃度測定方式は、対象物質の一部を直接採取して測定する侵襲的方式と、対象物質を採取せずに測定する非侵襲的方式とがあるが、侵襲的方式が有するいろいろな問題点ゆえに非侵襲的に体液成分を容易に診断できる技術開発が進みつつある。既存の体液成分、例えば血糖の測定は、血液を採取して診断試薬と反応させ、これを臨床分析機器を利用するか、または試薬と反応したテストストリップの変色などを定量化して行っている。しかし、かかる血液の採取は、毎日検査しなければならない場合に糖尿病患者が大きい苦痛を感じ、疾病に感染される恐れも高まり、また連続的なモニターが難しくて緊急時に対応し難くなる。また、ストリップや試薬の場合、消耗品を多量使用せねばならないためにユーザーには経済的負担となり、環境汚染物質であるために処理時に問題となる。したがって、糖尿病患者の血糖調節や正常人の健康診断のために血液を採取することなく、また、ストリップや消耗品なしに血糖濃度を診断できる技術の開発が要求されている。このような目的をなすために非採血式血糖測定方法が多く研究されつつあるが、まだ商業化された機器は発売されていない。

一方、生体内の体液成分の濃度を測定するために使われる分光学的方法は、大部分生体組織の一部に可視光線及び近赤外線（ＮＩＲ）波長領域の光を照射し、これから反射されるか、または透過されて出る光を検出する方式であって、主にスペクトルを測定して濃度を推定している。特定目的物の成分濃度を推定するためには測定しようとする成分に最もよく感応する波長はもちろん、干渉物質があたえる影響を効果的に相殺できる帯域の基準光源を必要とする。従来技術では基準光源として連続発光（ＣＷ）ランプ光源を使用して値段の高いアレイ検出器で強度を測定するか、分光計でスペクトルを測定して濃度を算出するか、いくつかの発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）を基準光源として使用する。

また、測定しようとする成分は、体液中、特に血液内に存在する濃度が非常に低く、生体組織及び血液では光の吸収影響よりは散乱効果が非常に大きいために検出される信号が微弱でこの信号を増幅させるための方法を必要とする。また、生体内に存在する有機物は絶えず流れているので測定時間が速くて初めて正確な成分濃度を測定できる。これと同時に、人体に照射される全体平均エネルギーは人体組織に損傷を与える範囲を超えてはならないことを考慮しなければならない。特に、７００〜２５００ｎｍの近赤外線領域ではグルコースに対する吸収バンドが広く分布されており、大きい水の背景スペクトルに比べて吸収されるグルコースの最大値が相対的に小さいために小さな信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するので正確な濃度測定に多くの難しさがある。

前記のような生体内体の液成分濃度測定方法に関する従来技術としては、特許文献１ないし４がある。特許文献１は非侵襲的血糖測定のための方法を開示するが、この時、６００〜１１００ｎｍ領域の波長を使用し、このような波長は多様な形態のＬＥＤから得られ、生体内に透過または反射された光のエネルギーと基準光のエネルギー差を比較分析してグルコース濃度を予測する。しかし、この技術は実際提示したグルコース吸収波長領域で十分な信号を得るためには、多数のＬＥＤを組合わせて使用せねばならず、したがって相異なる波長を有するＬＥＤ間の配列が容易でない。また、相異なる波長のＬＥＤを組合わせて使用するために生体組織への照射査時に波長別に同じ位置を通過できなくて正確な濃度測定が難しい。さらに、６００〜１１００ｎｍ領域では有用なグルコース情報を含んでいない。

特許文献２は、生体内に存在する多様な散乱効果を減らすために隣接波長を使用する技術を開示する。すなわち、信号波長として１６００ｎｍを使用し、基準波長としては信号波長より長いが、波長間差が少ない１６３０〜１６６０ｎｍ領域を使用する。特許文献３は、改善されたインターフェース部を具備していろいろな波長を含む光源を生体に照射し、これから反射／透過される光をスペクトル分析機を使用して血中成分濃度を非侵襲的に測定する方法を開示する。

特許文献４は、音響光学素子を使用して発生された光を利用し、これを生体に照射すれば生体組織の体積が変化するが、それら間の差分吸光度を計算して成分濃度を予測する方法を開示する。特に、成分濃度を予測するために組織の血液体積を変化させることを特徴とする。

前記のように多様な測定方法のうち目的物の成分濃度を測定するためには主に吸光度を測定し、これを多変量統計分析して成分濃度を分析する。吸光度は、サンプルから測定される信号光強度と基準光強度間の負のログ指数の比で表現できる。この時、生体がない時に測定される基準光強度と、生体がある時に測定される信号光強度とは一定時間の間隔をおいて測定されるために、基準光強度と信号光強度との測定時間差が存在する。基準光強度と信号光強度とを同時に測定することによって測定時間差を除去できるが、この時に利用される方法としては、生体にビームを照射する前にビーム分割器でビームを分離して、そのうち一つのビームは基準光強度チャンネルに、他の一つのビームは信号光強度チャンネルに送った後、これらをそれぞれ測定して特定成分濃度を予測する。この場合、入力ビームを分割するために追加的な光学系及び関連部品を必要とするのでコンパクトなシステムを構成し難い短所がある。一方、ビーム分割器を使用しない場合には基準光強度をまず測定し、次いで信号光強度を測定して吸光度を計算する方法が多く使われているが、この時、生体内での測定時間差により発生するいろいろな変化に大きく影響されるので、正確な成分濃度予測が難しい問題点がある。
ＵＳＰ５，０８６，２２９号公報 ＵＳＰ５，２２２，４９５号公報 ＵＳＰ６，１５２，８７６号公報 ＵＳＰ５，３７２，１３５号公報

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、基準光と信号光間の測定時間差を除去することによってさらに正確に目的物の成分濃度を測定できる方法を提供するところにある。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記目的物の成分濃度測定方法を実現するのに最も適した装置を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するために本発明による目的物の成分濃度測定方法は、（ａ）波長別に基準物体に対する＋次数のビーム及び−次数のビーム間の強度関係式を設定する段階と、（ｂ）特定目的物のための第１波長帯域の光が印加されれば、測定対象体及び基準物体から第２波長帯域の＋次数及び−次数の出力ビームを獲得する段階と、（ｃ）前記強度関係式を利用して、前記（ｂ）段階で獲得された基準物体からの−次数の出力ビームの強度から＋次数の入力ビームの強度を算出する段階と、（ｄ）前記（ｂ）段階で獲得された測定対象体からの＋次数の出力ビームの強度及び前記（ｃ）段階で算出された＋次数の入力ビームの強度を利用して吸光度を計算し、計算された吸光度から成分濃度を測定する段階と、を含む。

前記他の技術的課題を達成するために本発明による目的物の成分濃度測定装置は、特定目的物のための第１波長帯域の光を発生させる光源と、前記第１波長帯域から第２波長帯域の光を発生させるように所定周波数帯域の信号を発生させるＲＦ信号発生部と、前記第１波長帯域の光が印加され、前記ＲＦ信号発生部から提供されるＲＦ信号によって前記第２波長帯域の＋次数及び−次数のビームを発生させるチューナブルフィルターと、前記チューナブルフィルターから発生する前記＋次数のビームが照射される測定対象体から反射または透過される第１出力ビームを検出する第１光検出部と、前記チューナブルフィルターから発生する前記−次数のビームが照射される基準物体から反射または透過される第２出力ビームを検出する第２光検出部と、前記チューナブルフィルターから発生する前記＋次数及び−次数のビームがそれぞれ照射される測定対象体及び基準物体から反射または透過される出力ビームを検出する第１及び第２光検出部と、＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式があらかじめ保存され、前記強度関係式を利用して前記基準物体からの第２出力ビームから前記測定対象体に対する入力ビームを算出し、前記第１光検出部から検出された測定対象体からの第１出力ビーム及び前記算出された測定対象体に対する入力ビームを利用して吸光度を計算し、計算された吸光度から前記目的物の成分濃度を測定する信号処理部と、を含む。

本発明によれば、測定対象体が存在していない時の基準光強度、すなわち、測定対象体の入力ビームの強度及び測定対象体が存在する時の信号光強度、すなわち、測定対象体からの出力ビームの強度に対する測定時間差が除去されることによって生体内での測定時間差により発生するいろいろな変化に影響されなくなって体液などの目的物の成分濃度を侵襲的または非侵襲的にさらに正確に測定できる。

また、音響光学素子よりなるチューナブルフィルターを採用することによって動きがある機械的な要素を全く使用しないために振動や衝撃などの外部環境変化にほとんど影響されないだけでなく、高速の波長スキャニングが可能な利点がある。また、チューナブルフィルターに印加されるＲＦ信号の周波数を可変させることによって成分分析用光源のスペクトル帯域幅を自在に調節できて狭い吸収バンドを有する物質の成分分析にも有利な利点がある。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい一実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明による目的物の成分濃度測定装置の一実施例の構成を示すブロック図であって、光源１１１、集光レンズ１１２、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号発生部１１３、チューナブルフィルター１１４、第１及び第２ビームガイド部１１８、１１９、第１及び第２光検出部１２２、１２３、増幅部１２４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１２５、信号処理部１２６、保存部１２７及び表示部１２８よりなる。光照射部は、光源１１１、集光レンズ１１２、ＲＦ信号発生部１１３、チューナブルフィルター１１４、第１及び第２ビームガイド部１１８、１１９を具備する。未説明符号１１５、１１６及び１１７はそれぞれチューナブルフィルター１１４から発生する＋次数、‘０’次数及び−次数の回折ビームを意味する。また、１２０は測定対象体を、１２１は容器あるいはキュベットに入っている基準物体をそれぞれ意味する。ここで、基準物体は透過率が１００％である物体であって、基準物体において入力ビームの強度は出力ビームの強度と同一な値となる。したがって、基準物体１２１を空いている容器またはキュベットに取り替えうる。

図１を参照すれば、光源１１１は、人体の生体成分のうち特定成分に吸収される特定波長帯域の光信号を発生させる。人体の特定成分とは、体液のうちグルコース、ヘモグロビン、アルブミン、コレステロールなどの物質であり、各成分はその物質の特性によって特定波長の光を吸収する。光源１１１としては、測定しようとする特定成分によって多様な種類のランプを使用でき、ここではハロゲンランプを例とする。

集光レンズ１１２は、光源１１１から発生する光信号を集光するように光源１１１の光路上に固設され、集光レンズ１１２を通じて集められた光信号はチューナブルフィルター１１４に印加される。ここで、集光レンズ１１２は、必ずしも備える必要はなくユーザーの選択によって具備可能な構成要素である。

ＲＦ信号発生部１１３は、集光レンズ１１２を通じてチューナブルフィルター１１４に印加される光信号の波長を可変させるためのＲＦ信号を発生させてチューナブルフィルター１１４に供給する。この時、ＲＦ信号発生部１１３から供給されるＲＦ信号の周波数は、チューナブルフィルター１１４から４００〜１２，０００ｎｍ範囲の波長の光を発生させうる周波数であることが望ましい。チューナブルフィルター１１４は、望ましくはチューニング範囲が広くかつチューニング速度が速くてマイクロ秒（μｓ）単位の高速波長スキャニングが可能な音響光学素子よりなり、変換器１１４ａ及び音響光学媒質１１４ｂ、例えば、クリスタルが結合されて構成される。

ＲＦ信号発生部１１３とチューナブルフィルター１１４との動作を連係して説明すれば次の通りである。

ＲＦ信号発生部１１３は外部から電気赤信号を入力されれば、音響光学媒質１１４ｂと結合された変換器１１４ａにＲＦ信号を供給する。変換器１１４ａは音響光学媒質１１４ｂに超音波面を発生させるが、この時、光源１１１から入射されるビームが音響光学媒質１１４ｂ内で超音波面と相互作用してブラッグ条件を満たすことにより＋／−次数回折ビームを発生させ、入射ビームの一部がそのまま通過して０次数回折ビームを発生させる。すなわち、チューナブルフィルター１１４に印加された光はＲＦ信号発生部１１３から供給されたＲＦ信号の周波数によって波長が可変され、チューナブルフィルター１１４の音響光学媒質１１４ｂの回折角によって＋次数のビーム１１５、０次数のビーム１１６、＋次数と同じ反射次数を有する−次数のビーム１１７を発生させて＋次数のビーム１１５は第１ビームガイド部１１８に、−次数のビームは第２ビームガイド部１１９に提供する。ここでは、＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７は、それぞれ＋１の反射次数及び−１の反射次数を有するビームを例とすることができ、０次数のビーム１１６は使われないので遮断させる。この時、＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７のうちいずれか一つを信号光として使用でき、ここでは＋次数のビーム１１５は信号光として、−次数のビーム１１７は基準光を算出するための補助光として使用することを例とする。

第１及び第２ビームガイド部１１８、１１９は、チューナブルフィルター１１４から発生する＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７をそれぞれ平行に伝送するためのものであって、テーパアルミニウムチューブ、ガラス棒、空洞の導波管で具現される。第１及び第２ビームガイド部１１８、１１９から発生する＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７は測定対象体１２０及び基準物体１２１にそれぞれ照射される。測定対象体１２０は、インビト（ｉｎｖｉｔｏ）実施時には指や耳朶などの生体組織の一部分になり、インビトロ（ｉｎｖｉｔｒｏ）実施時にはサンプルを収容できるキュベットのような一定な容器になりうる。すなわち、測定対象体１２０が生体組織である場合に非侵襲的に成分の濃度を測定し、測定対象体１２０がサンプルキュベットである場合に侵襲的に成分の濃度を測定する。

一方、測定対象体１２０として血液を含む生体組織の表面と生体組織の内部との屈折率が相異なるため、第１ビームガイド部１１８と測定対象体１２０間には屈折率を整合させうる屈折率整合部材を追加的に配置することによって測定対象体１２０の内部と外部との屈折率の差を整合させて全体的な信号対雑音比を向上させうる。

第１光検出部１２２は、測定対象体１２０から透過または反射されて出る信号光を検出して増幅部１２４に提供し、第２光検出部１２３は基準物体１２１から発生する基準光を検出して増幅部１２４に提供する。第１及び第２光検出部１２２、１２３はＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＩｎＳｂ等で製造されるフォトディテクタで具現される。増幅部１２４は、第１及び第２光検出部１２２、１２３から検出された信号光及び基準光を所定レベルに増幅させ、Ａ／Ｄ変換部１２５でデジタル形態に変換させて信号処理部１２６に供給する。

信号処理部１２６は通常マイクロプロセッサーよりなり、＋次数と−次数間の光強度関係式及び体液内の各測定対象成分の濃度を予測するためのアルゴリズムが内蔵され、Ａ／Ｄ変換部１２５から提供されるデジタルデータを処理して分析した後、基準光強度及び信号光強度から吸光度を計算して濃度予測アルゴリズムで該当成分の濃度を計算する。すなわち、測定に使われた光波長ビーム吸光度の比較分析により体液成分の正確な濃度を予測できる予測モデル式が備えられ、計算された吸光度及び予測モデル式によって測定しようとする体液成分の濃度を算出できる。

保存部１２７は信号処理部１２６の処理結果を保存し、表示部１２８は信号処理部１２６の処理結果を画面上にディスプレイする。

図２は特定目的物、例えば、グルコース水溶液の濃度変化に対して分光計を使用して０．５ｍｍ経路長で測定した吸収スペクトルであって、グルコース水溶液から水を除去した場合の吸収スペクトルである。図２に図示されたように、グルコースに対する吸光度が大きい感応波長領域は１５００〜１７００ｎｍ領域及び２１００ｎｍ領域であることが分かる。したがって、グルコースの成分濃度を測定するためには、チューナブルフィルター１１４から提供される光波長が１５００〜１７００ｎｍ領域及び２１００ｎｍ領域を含むようにＲＦ信号発生部１１３のＲＦ信号の周波数を調整する。

図３は、本発明による目的物の成分濃度測定方法を説明するためのフローチャートである。

図３を参照すれば、３１０段階では波長別に＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式を設定する。３１０段階について図４を参照してさらに細部的に説明する。図４を参照すれば、４１０段階ではＲＦ信号発生部１１３から特定波長発生のためのＲＦ信号をチューナブルフィルター１１４に印加する。一例として、目的物がグルコースである場合、チューナブルフィルター１１４から１５００〜１７００ｎｍ領域及び２１００ｎｍ領域を含む１２００〜２４００ｎｍの波長を得るために印加されるＲＦ信号の周波数は５４〜１１９ＭＨｚとなる。４２０段階では、前記４１０段階で印加されたＲＦ信号によってチューナブルフィルター１１４から発生する＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７を基準物体１２１にそれぞれ照射し、基準物体１２１から＋次数及び−次数の出力ビームの強度をそれぞれ測定する。このために、測定対象体１２０は基準物体１２１に取り替えられる。４３０段階では、前記４２０段階で測定された＋次数の出力ビームの強度ｙ及び−次数の出力ビームの強度ｘから＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式（ｙ＝ｋｘ、ここでｋは比例定数）を獲得し、チューナブルフィルター１１４に印加される光波長とチューナブルフィルター１１４から発生する光波長及び／またはＲＦ信号の周波数に対応させてデータベース化して信号処理部１２６に保存する。

また図３に戻って、３２０段階では光源１１１から発生する第１波長帯域の光から第２波長帯域の光を発生させるためにＲＦ信号発生部１１３から所定周波数を有するＲＦ信号をチューナブルフィルター１１４に印加する。

３３０段階では、前記３２０段階で印加されたＲＦ信号によってチューナブルフィルター１１４から発生する＋次数のビーム１１５及び−次数のビーム１１７を第１及び第２ビームガイド部１１８、１１９を通じて測定対象体１２０及び基準物体１２１にそれぞれ照射し、測定対象体１２０及び基準物体１２１から＋次数及び−次数の出力ビームをそれぞれ獲得してその強度を測定する。

３４０段階では、前記３１０段階で獲得した強度関係式（ｙ＝ｋｘ）を利用して、前記３３段階で獲得された基準物体１２１からの−次数の出力ビームの強度ｘから基準物体１２１からの＋次数の出力ビームの強度ｙを算出する。この時、基準物体１２１が透過率が１００％であるために出力ビームの強度は入力ビームの強度と同一な値となり、算出された＋次数の出力ビームの強度ｙが＋次数の入力ビームの強度、すなわち、測定対象体１２０に照射される＋次数の入力ビームの強度となる。

３５０段階では、前記３３０段階で獲得された測定対象体１２０からの＋次数の出力ビームと前記３４０段階で算出された基準物体１２１からの＋次数の出力ビーム、すなわち、測定対象体１２０に対する＋次数の入力ビームを利用して吸光度を計算し、３６０段階では、前記３５０段階で計算された吸光度から該当目的物の成分濃度を測定する。すなわち、測定対象体１２０に対する＋次数の出力ビームの強度を信号光強度として、＋次数の入力ビームの強度を基準光強度として設定し、これらに対する負のログ指数の比を計算して吸光度を決定する。

前記の過程を要約すれば、成分濃度測定対象が生体である場合、＋次数の出力ビームの強度を生体に該当する測定対象体１２０から第１光検出部１２２により直接検出し、これと同時に生体がない時の＋次数の入力ビームの強度は、基準物体１２１から第２光検出部１２３により検出された−次数の出力ビームからあらかじめ内蔵された＋次数のビーム及び−次数のビームの強度関係式によって計算される。このような過程によれば、測定対象体１２０への入力ビームの強度及び出力ビームの強度が測定時間差なしにほぼ同時に測定され、これから計算される吸光度及び特定成分濃度予測アルゴリズムにより実際濃度を正確に算出できる。ここで、特定目的物の成分濃度予測アルゴリズムとしては、多変量回帰分析法のうち一つであるＰＬＳＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法を利用できる。

本発明はまた、コンピュータで再生できる記録媒体にコンピュータが読取れるコードとして具現することが可能である。コンピュータで再生できる記録媒体は、コンピュータシステムによって読取られるデータが保存されるあらゆる記録装置を含む。コンピュータで再生できる記録媒体の例としてはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリヤウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態に具現されるものも含む。また、コンピュータで再生できる記録媒体はネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータが読取れるコードが保存されて実行される。そして本発明を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは当業者により容易に推論される。

以上、図面及び明細書で最適の実施例が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するために使われたものであって意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。

本発明は、測定対象体の入力ビームの強度及び測定対象体からの出力ビームの強度の獲得が同時になされるにつれて時間差が除去されて侵襲的または非侵襲的にグルコース、ヘモグロビン、ビリルビン、コレステロール、アルブミン、クレアチニン、蛋白質、尿素などの目的物の成分濃度をさらに正確に測定でき、かかる技術は目的物の成分濃度による健康診断を目的とする多様な分野に適用される。

本発明による目的物の成分濃度測定装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 グルコース水溶液から水を除去した結果の波長別吸収スペクトルを示す図面である。 本発明による目的物の成分濃度測定方法を説明するためのフローチャートである。 図３の３１段階をさらに細部的に説明するフローチャートである。

符号の説明

１１１ 光源
１１２ 集光レンズ
１１３ ＲＦ信号発生部
１１４ チューナブルフィルター
１１４ａ 変換器
１１４ｂ 音響光学媒質
１１５ ＋次数のビーム
１１６ ０次数のビーム
１１７ −次数のビーム
１１８、１１９ 第１及び第２ビームガイド部
１２０ 測定対象体
１２１ 基準物体
１２２、１２３ 第１及び第２光検出部
１２４ 増幅部
１２５ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
１２６ 信号処理部
１２７ 保存部
１２８ 表示部

Claims (8)

1. （ａ）波長別に基準物体に対する＋次数のビーム及び−次数のビーム間の強度関係式を設定する段階と、
   （ｂ）目的物のための第１波長帯域の光が印加されれば、測定対象体及び前記基準物体から第２波長帯域の＋次数及び−次数の出力ビームを獲得する段階と、
   （ｃ）前記強度関係式を利用して、前記（ｂ）段階で獲得された基準物体からの−次数の出力ビームの強度から＋次数の入力ビームの強度を算出する段階と、
   （ｄ）前記（ｂ）段階で獲得された測定対象体からの＋次数の出力ビームの強度及び前記（ｃ）段階で算出された＋次数の入力ビームの強度を利用して吸光度を計算し、計算された吸光度から成分濃度を測定する段階と、を含むことを特徴とする目的物の成分濃度測定方法。
2. 前記（ａ）段階は、
   （ａ１）所定周波数帯域のＲＦ信号によって、光源から提供される第１波長帯域のビームから第２波長帯域の＋次数及び−次数のビームを発生させる段階と、
   （ａ２）前記（ａ１）段階で発生した＋次数及び−次数のビームをそれぞれ前記基準物体に照射し、前記基準物体から＋次数及び−次数の出力ビームを獲得する段階と、
   （ａ３）前記（ａ２）段階で獲得された＋次数及び−次数の出力ビームから前記＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式を設定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の目的物の成分濃度測定方法。
3. 前記（ｂ）段階は、
   （ｂ１）所定周波数帯域のＲＦ信号によって、光源から提供される第１波長帯域のビームから第２波長帯域の＋次数及び−次数のビームを発生させる段階と、
   （ｂ２）前記（ｂ１）段階で発生した＋次数及び−次数のビームをそれぞれ前記測定対象体及び基準物体に照射し、前記測定対象体及び基準物体からそれぞれ＋次数及び−次数の出力ビームを獲得する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の目的物の成分濃度測定方法。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の方法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
5. 特定目的物のための第１波長帯域の光を発生させる光源と、
   前記第１波長帯域から第２波長帯域の光を発生させるように所定周波数帯域の信号を発生させるＲＦ信号発生部と、
   前記第１波長帯域の光が印加され、前記ＲＦ信号発生部から提供されるＲＦ信号によって前記第２波長帯域の＋次数及び−次数のビームを発生させるチューナブルフィルターと、
   前記チューナブルフィルターから発生する前記＋次数のビームが照射される測定対象体から反射または透過される第１出力ビームを検出する第１光検出部と、
   前記チューナブルフィルターから発生する前記−次数のビームが照射される基準物体から反射または透過される第２出力ビームを検出する第２光検出部と、
   ＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式があらかじめ保存され、前記強度関係式を利用して前記基準物体からの第２出力ビームから前記測定対象体に対する入力ビームを算出し、前記第１光検出部から検出された測定対象体からの第１出力ビーム及び前記算出された測定対象体に対する入力ビームを利用して吸光度を計算し、計算された吸光度から前記目的物の成分濃度を測定する信号処理部と、を含むことを特徴とする目的物の成分濃度測定装置。
6. 前記装置は、前記チューナブルフィルターから発生する＋次数及び−次数のビームが前記測定対象体及び基準物体に平行に伝えられるようにガイドするビームガイド部をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の目的物の成分濃度測定装置。
7. 前記装置は、前記ビームガイド部と前記測定対象体間に位置し、前記測定対象体の内部及び外部の屈折率の差を整合させるための屈折率整合部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の目的物の成分濃度測定装置。
8. 前記信号処理部は、前記チューナブルフィルターから発生する＋次数及び−次数のビームを波長別にそれぞれ前記基準物体に照射し、前記基準物体から獲得される＋次数及び−次数の出力ビームから波長別＋次数及び−次数のビーム間の強度関係式を得ることを特徴とする請求項５に記載の目的物の成分濃度測定装置。
   
   

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