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JP2008113891A - Optical measurement unit - Google Patents

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JP2008113891A
JP2008113891A JP2006300734A JP2006300734A JP2008113891A JP 2008113891 A JP2008113891 A JP 2008113891A JP 2006300734 A JP2006300734 A JP 2006300734A JP 2006300734 A JP2006300734 A JP 2006300734A JP 2008113891 A JP2008113891 A JP 2008113891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
measurement
unit
measurement site
transmitted
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006300734A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Kogure
一也 木暮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2006300734A priority Critical patent/JP2008113891A/en
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate measurement by miniaturizing an optical measurement unit and non-invasively executing measurement and to improve measuring accuracy. <P>SOLUTION: When measuring a blood glucose level using a transmission light 22, a near-infrared laser light absorbed by glucose at a high absorptance and a visible light non-absorbed by glucose are transmitted through a measurement object site 25. After transmitting the lights through the measurement object site a plurality of times by a reflection means 40, this optical measurement unit detects the light transmission amount. This method can secure the sufficient optical path length of the transmission light 22 so as to improve the measurement accuracy, even if the thickness of the measurement object site 25 is thin. The transmission amount of the visible light is used as a reference to correct a state change in the skin tissue of the measurement object site 25. The optical path length is also calculated in the measurement so as to correct the change in the transmission amount due to the change in the optical path length caused by dispersion of the measurement object site. This method can provide the optical measurement unit executing a highly accurate measurement, being miniaturized and invasively executing the measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学測定ユニットに係り、特に非侵襲、小型化で測定精度が高い光学測定ユニットに関する。   The present invention relates to an optical measurement unit, and more particularly to an optical measurement unit that is non-invasive, downsized, and has high measurement accuracy.

被測定部位の内部の特定成分(例えば糖分)を検出する方法として、侵襲法と非侵襲法がある。非侵襲で測定する方法の一例として、近赤外光を用いる等して光学的に測定する方法が知られている。   There are an invasive method and a non-invasive method as a method for detecting a specific component (for example, sugar) inside the measurement site. As an example of a non-invasive measurement method, a method of optical measurement using near infrared light is known.

以下特定成分の光学的な測定方法の一例として、血中のグルコース濃度(血糖値)の測定方法を例に説明する。   Hereinafter, a blood glucose concentration (blood glucose level) measurement method will be described as an example of an optical measurement method for a specific component.

血中のグルコース濃度(血糖値)を測定するには、近赤外光のグルコースによる吸収量の差異を検出する方法がある。具体的には、近赤外光をある部位において透過させ、その透過光量から血糖値の測定とする方法である。その方法として、最も有用な部位として、指先などが考えられている(例えば特許文献1、特許文献2参照。)。
特許第3093871号公報(第2,3頁、第1図) 特許第3692751号公報(第3頁、第1図)
In order to measure the blood glucose concentration (blood glucose level), there is a method of detecting a difference in absorption amount of near-infrared light by glucose. Specifically, it is a method in which near-infrared light is transmitted through a certain site and blood glucose level is measured from the amount of transmitted light. As the method, a fingertip or the like is considered as the most useful part (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese Patent No. 3038771 (pages 2, 3 and 1) Japanese Patent No. 3692751 (page 3, FIG. 1)

光学的に血糖値の測定を行う場合には、上記の如く被測定部位に対して透過光を使用する方法や、反射光を利用する方法があり、いずれもグルコースによる光の吸収量を測定し、血糖値を算出している。しかし、グルコースの光の吸収量は非常に小さいため、特に自身の光量が小さい反射光(拡散反射光)による方法では、非常に高感度な測定が要求される。   When measuring blood glucose level optically, there are a method of using transmitted light and a method of using reflected light as described above, both of which measure the amount of light absorbed by glucose. The blood sugar level is calculated. However, since the amount of absorbed light of glucose is very small, particularly highly sensitive measurement is required in the method using reflected light (diffuse reflected light) with a small amount of light.

それに対して透過光を使用する方法では、透過される光を直接扱うことができるため、光の使用効率が高く、比較的容易に血糖値を検出することが可能である。しかし、光を透過させるため、被測定部位がどこであっても同様な測定ができるというわけではない。例えば、ある程度の測定感度(測定精度)を得るためには、被測定部位としてある程度の厚みがある部位にて測定する必要がある。   On the other hand, in the method using transmitted light, since the transmitted light can be directly handled, the light use efficiency is high, and the blood sugar level can be detected relatively easily. However, since light is transmitted, the same measurement cannot be performed regardless of the measurement site. For example, in order to obtain a certain degree of measurement sensitivity (measurement accuracy), it is necessary to measure at a part having a certain thickness as a part to be measured.

しかし、ある程度の厚さがある部位では、その中には、骨などの光を透過しにくい組織や、太い血管が存在する可能性がある。透過光はグルコース以外の血中成分(具体的にはヘモグロビン)の影響を強く受けるため、太い血管が存在する部位での測定は好ましくない。そのため、測定精度及び再現性が確保できない可能性がある。   However, in a portion having a certain thickness, there may be a tissue such as a bone that does not transmit light or a thick blood vessel. Since transmitted light is strongly influenced by blood components other than glucose (specifically, hemoglobin), measurement at a site where a thick blood vessel is present is not preferable. Therefore, measurement accuracy and reproducibility may not be ensured.

また従来では、指先などを被測定部位として利用していたが、指先であっても、骨や太い血管が内在する可能性があり、また、指先では表面の曲率が高く、測定位置が安定しないために、再現性が低下する問題があった。   Conventionally, a fingertip or the like has been used as a measurement site, but even a fingertip may contain bones or thick blood vessels, and the fingertip has a high surface curvature and the measurement position is not stable. For this reason, there is a problem that the reproducibility is lowered.

すなわち、測定精度を確保するためには、毛細血管での測定が可能な部位であり、骨などが内在しない部位である必要がある。しかし、このような被測定部位の場合、光が透過する組織の厚さは薄いものとなる。従って、その薄い組織に測定するための光を照射した場合、その光がグルコースによって吸収される確率が低くなる可能性があり、測定感度の低下を招く問題があった。   In other words, in order to ensure measurement accuracy, it is necessary to be a site that can be measured with capillaries and that does not contain bones. However, in the case of such a region to be measured, the thickness of the tissue through which light passes is thin. Therefore, when the thin tissue is irradiated with light for measurement, there is a possibility that the probability of the light being absorbed by glucose may be lowered, leading to a problem of a decrease in measurement sensitivity.

本発明は、上記した問題点を解決することにある。   The present invention is to solve the above-described problems.

本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第1に、近赤外レーザ光を被測定部位に透過させることにより該被測定部位の内部における糖分を測定する光学測定ユニットであって、第1挟持片と第2挟持片とにより前記被測定部位を挟持する測定部と、前記糖分による吸収率が高い前記近赤外レーザ光を出射光として前記第1挟持片から前記被測定部位に出射する発光部と、反射により前記出射光の一部を前記被測定部位内に複数回透過させる反射手段と、前記被測定部位を透過した前記出射光の一部を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づき前記出射光の前記被測定部位における透過量を算出し、前記糖分に換算する制御部と、を具備することにより解決するものである。   The present invention has been made in view of the various circumstances described above. First, it is an optical measurement unit that measures the sugar content in a measurement site by transmitting near-infrared laser light to the measurement site. A measuring unit that holds the measurement site between the first holding piece and the second holding piece, and the near-infrared laser beam having a high absorption rate due to the sugar content as outgoing light from the first holding piece. A light emitting unit that emits to the site; a reflection unit that transmits a part of the emitted light by reflection to the site to be measured a plurality of times; and a light receiving unit that receives a part of the emitted light that has passed through the site to be measured. And a control unit that calculates a transmission amount of the emitted light through the measurement site based on a light reception result of the light receiving unit, and converts the calculated amount into the sugar content.

第2に、近赤外レーザ光を被測定部位に透過させることにより該被測定部位の内部における糖分を測定する光学測定ユニットであって、第1挟持片と第2挟持片とにより前記被測定部位を挟持する測定部と、前記糖分による吸収率が高い前記近赤外レーザ光を出射光として導波路となる前記第1挟持片から前記被測定部位に出射する発光部と、前記被測定部位を透過した前記出射光の一部を反射して前記被測定部位に入射させる反射手段と、前記被測定部位内を複数回透過した光を透過光として受光する受光部と、前記透過光に基づき前記出射光の前記被測定部位における透過量を算出し、前記糖分に換算する制御部と、を具備することにより解決するものである。   Second, an optical measurement unit that measures sugar in the measurement site by transmitting near-infrared laser light to the measurement site. The measurement unit includes a first clamping piece and a second clamping piece. A measurement unit that sandwiches the region, a light emitting unit that emits the near-infrared laser light having a high absorptance due to the sugar to the measurement site from the first sandwiching piece serving as a waveguide, and the measurement site Based on the transmitted light, a reflecting means for reflecting a part of the emitted light that has passed through the light and entering the measured site, a light receiving unit that receives light transmitted through the measured site multiple times as transmitted light, and the transmitted light It solves by providing the control part which calculates the permeation | transmission amount in the said to-be-measured site | part of the said emitted light, and converts into the said sugar content.

また、前記測定部に、前記反射手段を複数設けることを特徴とするものである。   Further, the measuring unit is provided with a plurality of the reflecting means.

また、前記発光部から前記受光部に至る光路中に光分配素子を配置し、該光分配素子により前記出射光と前記透過光とを分離することを特徴とするものである。   Further, a light distribution element is disposed in an optical path from the light emitting unit to the light receiving unit, and the emitted light and the transmitted light are separated by the light distribution element.

また、前記光分配素子は偏光ビームスプリッタであることを特徴とするものである。   The light distribution element is a polarization beam splitter.

また、前記発光部から前記受光部に至る光路中に、偏光状態変更手段を設け、前記透過光を前記出射光と異なる偏光状態にすることを特徴とするものである。   In addition, a polarization state changing unit is provided in an optical path from the light emitting unit to the light receiving unit, and the transmitted light is changed to a polarization state different from the emitted light.

また、前記偏光状態変更手段は4分の1波長板であることを特徴とするものである。   The polarization state changing means is a quarter-wave plate.

また、前記発光部は、前記出射光の一部として前記近赤外レーザ光に対する基準となる光を出射し、前記受光部は、前記透過光に含まれる前記基準となる光の基準透過光を検出し、前記制御部は、前記透過光および前記基準透過光に基づいて前記糖分を算出することを特徴とするものである。   The light emitting unit emits a reference light for the near infrared laser light as a part of the emitted light, and the light receiving unit receives a reference transmitted light of the reference light included in the transmitted light. And the controller calculates the sugar content based on the transmitted light and the reference transmitted light.

本発明によれば、小型化が可能とされ、非侵襲であり測定精度の高い光学測定ユニットを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical measurement unit that can be reduced in size, is noninvasive, and has high measurement accuracy.

第1に、被測定部位に近赤外レーザ光を出射および透過させてこの透過量に基づき被測定部位のグルコース濃度を測定するので、測定装置の小型化が実現し、非侵襲で容易な測定が可能である。また、骨などの光を透過しにくい組織や太い血管が内在しない部位での測定が可能となる。被測定部位としては例えば、耳たぶや手のひらの指の間など、組織の薄いひだ状部位であるが、透過光をミラーにより反射させ、被測定部位内を往復させることにより、測定に使用する光(透過光)の光路長を稼ぐことができる。従って、透過光がグルコースによって吸収される確率が高くなり、測定精度(測定感度)を向上させることができる。   First, since the near-infrared laser beam is emitted and transmitted to the measurement site and the glucose concentration of the measurement site is measured based on the amount of transmission, the measurement apparatus can be downsized and non-invasive and easy measurement can be performed. Is possible. In addition, it is possible to measure at a site where a tissue such as a bone that hardly transmits light or a thick blood vessel is not present. The site to be measured is, for example, a thin pleat-like region of tissue such as between the earlobe or the finger of the palm, but the light used for measurement is reflected by reflecting the transmitted light by a mirror and reciprocating in the site to be measured ( The optical path length of transmitted light) can be earned. Therefore, the probability that transmitted light is absorbed by glucose increases, and the measurement accuracy (measurement sensitivity) can be improved.

第2に、透過光を反射させるミラーを複数設けることにより、透過光が被測定部位内を透過する回数を増やすことができる。これにより、例えば、被測定部位は薄いひだ状部でありながら、その組織の厚みの3倍や4倍などの長い光路長を確保することができ、より測定精度を向上させることができる。   Second, by providing a plurality of mirrors that reflect the transmitted light, the number of times the transmitted light is transmitted through the region to be measured can be increased. Thereby, for example, although the measurement site is a thin pleated portion, a long optical path length such as 3 or 4 times the thickness of the tissue can be secured, and the measurement accuracy can be further improved.

第3に、光学測定ユニットの発光部から受光部に至る光路中に光分配素子を配置し、光分配素子により発光部から出射した光(出射光)と、受光部で受光する光(透過光)とを分離する。更に光路中には偏光状態変更手段を設け、透過光を出射光と異なる偏光状態にする。これにより、被測定部位の面積が小さく、出射光と透過光が同一の導波路を伝搬する場合であっても、正確に透過光を受光することができる。   Third, a light distribution element is disposed in the optical path from the light emitting unit to the light receiving unit of the optical measurement unit, and light emitted from the light emitting unit by the light distribution element (emitted light) and light received by the light receiving unit (transmitted light) ). Further, a polarization state changing means is provided in the optical path so that the transmitted light is in a polarization state different from that of the outgoing light. Thereby, even when the area of the measurement site is small and the emitted light and the transmitted light propagate through the same waveguide, the transmitted light can be accurately received.

第4に、被測定部位の皮膚組織の状態による変化と、被測定部位の変化(ばらつき)による透過量の変化とを自動的に補正することができるので、これによっても測定精度を向上させることができる。   Fourthly, since the change due to the state of the skin tissue of the measurement site and the change of the transmission amount due to the change (variation) of the measurement site can be automatically corrected, this also improves the measurement accuracy. Can do.

より具体的には、近赤外レーザ光に加えて、基準となる可視光(可視レーザ光)を被測定部位に出射、透過させて被測定部位における可視光の透過量を測定し、この変化量に基づき近赤外レーザ光の透過量を補正する。これにより、皮膚組織の状態による透過量の変化を測定値に反映させることができ、測定誤差を低減できる。また、被測定部位を透過する光の光路長を検出し、この変化量によっても測定値を補正することで、より測定精度を高めることができる。   More specifically, in addition to near-infrared laser light, reference visible light (visible laser light) is emitted to and transmitted through the measurement site, and the amount of visible light transmitted through the measurement site is measured. The transmission amount of the near infrared laser beam is corrected based on the amount. Thereby, the change of the permeation | transmission amount by the state of skin tissue can be reflected in a measured value, and a measurement error can be reduced. Further, the measurement accuracy can be further improved by detecting the optical path length of the light transmitted through the measurement site and correcting the measurement value based on the amount of change.

以下に本発明に係る光学測定ユニットの実施形態の一例を、図1から図6を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the optical measurement unit according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.

まず、図1から図3を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、第1の実施形態における光学測定ユニットを、血糖値測定装置に採用した場合の一例を示す図であり、図1(A)が外観平面図、図1(B)が図1(A)のa−a線断面図である。   First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an example of the case where the optical measurement unit according to the first embodiment is adopted in a blood glucose level measuring device, FIG. 1 (A) is an external plan view, and FIG. 1 (B) is FIG. It is the sectional view on the aa line of A).

血糖値測定装置100の外部筐体8の一主面には、例えば電源スイッチ4、測定開始・停止ボタン5、表示部2等が設けられている。血糖値測定装置100は、光学測定ユニット1を備える。   For example, a power switch 4, a measurement start / stop button 5, a display unit 2, and the like are provided on one main surface of the external housing 8 of the blood glucose level measuring apparatus 100. The blood glucose level measuring apparatus 100 includes an optical measurement unit 1.

光学測定ユニット1は、測定部3と、発光部11と、受光部12と、制御部6と、反射手段40とを有し、近赤外レーザ光を被測定部位に透過させることにより被測定部位の内部における糖分を測定する。   The optical measuring unit 1 includes a measuring unit 3, a light emitting unit 11, a light receiving unit 12, a control unit 6, and a reflecting means 40, and measures the measurement by transmitting near-infrared laser light to the measurement site. Measure sugar content inside the site.

測定部3は、被測定部位との接触部となり、外部筐体8から導出する。また、測定部3は、第1挟持片31と第2挟持片32とを有し、これらにより被測定部位を挟持する。ここでは一例として第1挟持片31および第2挟持片32は、例えばそれぞれの一端が固定され、他端が開閉可能な構成とされ、他端の開閉により被測定部位を挟んで保持(以下挟持)するクリップ状とする。   The measurement unit 3 serves as a contact portion with the part to be measured and is led out from the external housing 8. Moreover, the measurement part 3 has the 1st clamping piece 31 and the 2nd clamping piece 32, and clamps a to-be-measured site | part by these. Here, as an example, the first sandwiching piece 31 and the second sandwiching piece 32 are configured such that, for example, one end of each is fixed and the other end can be opened and closed. ) To clip.

測定部3は、第1挟持片31と第2挟持片32とが最大に開いた状態でも、生体端部の限られた部位を挟持可能な程度に小さく設定されている。また、測定部3は、被測定部位を常に所定の負荷で挟持できる構成とされている。第1挟持片31と第2挟持片32とをクリップ状に構成することにより、測定部3で挟持できる生体の部位を限定でき、被測定部位が測定部3によって挟まれて血糖値が計測されるときの測定安定性が向上する。   The measuring unit 3 is set to be small enough to clamp a limited part of the living body end even when the first holding piece 31 and the second holding piece 32 are opened to the maximum. Moreover, the measurement part 3 is set as the structure which can always clamp a to-be-measured site | part with a predetermined load. By configuring the first sandwiching piece 31 and the second sandwiching piece 32 in a clip shape, it is possible to limit the part of the living body that can be sandwiched by the measuring unit 3, and the measured site is sandwiched by the measuring unit 3 to measure the blood sugar level. The measurement stability is improved.

第1挟持片31の一端は、光学測定ユニット1内の発光部11及び受光部12と接続され、他端には例えばミラー311および集光レンズ312、および偏光状態変更手段41が設けられる。偏光状態変更手段は、ここでは例えば4分の1波長板(以下λ/4板)41である。発光部11から出力された光(以下出射光20)は、図1(B)の矢印の如く、導波路となる第1挟持片31内を伝搬してミラー311で反射され集光レンズ312で集光されて、λ/4板41を通過して被測定部位に出射される。   One end of the first clamping piece 31 is connected to the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12 in the optical measurement unit 1, and the other end is provided with, for example, a mirror 311, a condenser lens 312, and a polarization state changing unit 41. Here, the polarization state changing means is, for example, a quarter-wave plate (hereinafter referred to as λ / 4 plate) 41. The light output from the light emitting unit 11 (hereinafter referred to as outgoing light 20) propagates through the first sandwiching piece 31 serving as a waveguide and is reflected by the mirror 311 as indicated by the arrow in FIG. The light is collected, passes through the λ / 4 plate 41, and is emitted to the site to be measured.

第2挟持片32は、例えば、第1挟持片31の出射部(集光レンズ312およびλ/4板41)と対向する端部に、反射手段40が設けられる。第1の実施形態では反射手段を1つ設けた場合を示す。反射手段は、例えば被測定部位側の主面を反射面とした凹面鏡40であり、被測定部位を透過した出射光20の一部を反射し、当該反射光21を被測定部位に再び入射させる。   For example, the second sandwiching piece 32 is provided with the reflecting means 40 at an end portion of the first sandwiching piece 31 that faces the emitting portion (the condensing lens 312 and the λ / 4 plate 41). The first embodiment shows a case where one reflecting means is provided. The reflecting means is, for example, a concave mirror 40 having a main surface on the measurement site side as a reflection surface, reflects a part of the emitted light 20 that has passed through the measurement site, and makes the reflected light 21 incident on the measurement site again. .

被測定部位を再び透過した反射光21の一部は、透過光22として集光レンズ312により集光されミラー311で反射され、第1挟持片31を伝搬して受光部12で受光される。   A part of the reflected light 21 transmitted again through the measurement site is collected as transmitted light 22 by the condenser lens 312, reflected by the mirror 311, propagated through the first sandwiching piece 31, and received by the light receiving unit 12.

導波路となる第1挟持片31は、出射光20および受光すべき透過光22が外部に漏れないような形状(例えば筒状)および材質であり、第1挟持片31および第2挟持片32は、発光部11及び受光部12と共に光学測定ユニット1の一部を構成する。   The first sandwiching piece 31 serving as a waveguide has a shape (for example, a cylindrical shape) and a material such that the emitted light 20 and the transmitted light 22 to be received do not leak to the outside, and the first sandwiching piece 31 and the second sandwiching piece 32. Constitutes a part of the optical measurement unit 1 together with the light emitting part 11 and the light receiving part 12.

発光部11は、グルコースによる吸収率が高い第1出射光と、基準となる第2出射光と含む出射光20を出力する。詳細は後述するが、発光部11は発光素子として、半導体レーザダイオードを備え、第1出射光として単一波長の近赤外レーザ光を出力する。近赤外レーザ光は、透過光においてグルコースによる吸収率が高い例えば1580nmの波長を採用する。   The light emission part 11 outputs the emitted light 20 containing the 1st emitted light with the high absorption factor by glucose, and the 2nd emitted light used as a reference | standard. Although details will be described later, the light emitting unit 11 includes a semiconductor laser diode as a light emitting element, and outputs a near-infrared laser beam having a single wavelength as the first emitted light. The near-infrared laser beam employs a wavelength of, for example, 1580 nm, which has a high absorption rate by glucose in the transmitted light.

また、発光部11は、他の半導体レーザダイオードまたはLED(Light Emitting Diode)を備え、第2出射光として可視光を出力する。本実施形態では可視光として、例えば波長660nmのレーザ光(可視レーザ光)を採用する。この波長は、グルコースに対して吸収が無いか又は極めて少ない波長であり、なおかつある程度波長が長く、被測定部位の皮膚組織によってある程度の減衰が認められる波長である。可視光を基準とすることで、近赤外レーザ光の測定部位による「ばらつき」を補正することができる。   The light emitting unit 11 includes another semiconductor laser diode or LED (Light Emitting Diode), and outputs visible light as the second emitted light. In the present embodiment, for example, laser light having a wavelength of 660 nm (visible laser light) is employed as visible light. This wavelength is a wavelength that has no or very little absorption with respect to glucose, is long to some extent, and is a wavelength at which a certain amount of attenuation is recognized by the skin tissue of the measurement site. By using the visible light as a reference, it is possible to correct “variation” of the near-infrared laser light due to the measurement site.

受光部12は、例えば光検知器(Photo Detector)を備え、第1出射光(近赤外レーザ光)のうち被測定部位を透過し、凹面鏡40で反射されて再び被測定部位を透過して第1挟持片31に入射された光を第1透過光(以下レーザ透過光)として受光する。また、第2出射光(可視光)のうち被測定部位を透過して凹面鏡40で反射され、再び被測定部位を透過して第1挟持片31に入射された光を第2透過光(以下可視透過光)として受光する。   The light receiving unit 12 includes, for example, a light detector (Photo Detector), transmits the measurement target portion of the first emitted light (near infrared laser light), is reflected by the concave mirror 40, and transmits the measurement target portion again. The light incident on the first sandwiching piece 31 is received as first transmitted light (hereinafter referred to as laser transmitted light). Further, the second outgoing light (visible light) is transmitted through the measurement site, reflected by the concave mirror 40, and again transmitted through the measurement site and incident on the first clamping piece 31 as second transmitted light (hereinafter referred to as “second transmission light”). (Visible transmitted light).

受光部12が、可視透過光を検知することにより、被測定部位における可視光の透過量(透過率)を算出できる。従ってこれを基準として近赤外レーザ光の透過量を補正できる。   By detecting the visible transmitted light, the light receiving unit 12 can calculate the transmission amount (transmittance) of visible light in the measurement site. Therefore, the transmission amount of near-infrared laser light can be corrected based on this.

また、より測定精度を向上させるため、例えば光路長検出部19等を設け、実際の被測定部位の厚みを測定し、これにより補正を行っても良い。   Further, in order to further improve the measurement accuracy, for example, an optical path length detection unit 19 or the like may be provided, and the thickness of the actual measurement site may be measured and corrected accordingly.

一例を説明すると、光路長検出部19は、第1挟持片31と第2挟持片32とによって実際の被測定部位の厚み(被測定部位を透過する光の光路長)を検出するものであり、例えば角度検出部である。   Explaining an example, the optical path length detection unit 19 detects the actual thickness of the site to be measured (the optical path length of the light that passes through the site to be measured) by the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32. For example, an angle detector.

角度検出部19は、第1挟持片31と第2挟持片32とでなす角度θを検出する。角度検出部19は、例えば、エンコーダからのパルスをカウントするデジタルカウンタ、およびスリットが設けられた回転板などにより構成され、第1挟持片31と第2挟持片32とが被測定部位を挟持する際の角度θによってこれらの移動量を距離に換算する。   The angle detector 19 detects an angle θ formed by the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32. The angle detection unit 19 includes, for example, a digital counter that counts pulses from the encoder, and a rotary plate provided with a slit, and the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32 clamp the measurement site. These movement amounts are converted into distances according to the angle θ.

なお、光路長検出部は角度検出部19に限らず、例えばマイクロメータなどのように第1挟持片31と第2挟持片32との移動量を距離に換算するものであってもよい。測定部3がクリップ状ではなく、例えば第1挟持片31および第2挟持片32のスライドにより被測定部位を挟持するような構成の場合には、そのスライド量により被測定部位の光路長が検出できる。しかしながら、測定部3をクリップ状にすることにより、被測定部位に対する負荷の安定化が可能である。測定部3をクリップ状とさせて挟持できる被測定部位がある程度限定できる等の利点を考慮し、本実施形態では以下角度検出部19を採用した場合を例に説明する。   The optical path length detection unit is not limited to the angle detection unit 19 and may be a unit that converts the movement amount of the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32 into a distance, such as a micrometer. In the case where the measurement unit 3 is not clip-shaped and is configured such that the measurement site is clamped by the slide of the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32, for example, the optical path length of the measurement site is detected by the slide amount. it can. However, it is possible to stabilize the load on the part to be measured by making the measuring unit 3 a clip. Considering the advantage that the measurement site 3 can be clamped and limited to some extent, the present embodiment will be described by taking the case where the angle detection unit 19 is employed as an example.

制御部6は、例えばプリント基板上に集積化された半導体集積回路により構成され、演算処理部を有する。演算処理部は、受光部12が検知したレーザ透過光の光量より、被測定部位における近赤外レーザ光の透過量(または透過率)を算出する。   The control unit 6 is configured by, for example, a semiconductor integrated circuit integrated on a printed circuit board, and includes an arithmetic processing unit. The arithmetic processing unit calculates the transmission amount (or transmittance) of the near-infrared laser light at the measurement site from the light amount of the laser transmission light detected by the light receiving unit 12.

また、演算処理部は、受光部12が検知した可視透過光の光量より、被測定部位における可視光の透過量(または透過率)を算出する。   Further, the arithmetic processing unit calculates the transmission amount (or transmittance) of visible light in the measurement site from the light amount of the visible transmission light detected by the light receiving unit 12.

さらに、演算処理部は、角度検知部19が検出した第1挟持片31と第2挟持片32とで成す角度θによって、被測定部位内における近赤外レーザ光の光路長を算出する。   Further, the arithmetic processing unit calculates the optical path length of the near-infrared laser light in the measurement site based on the angle θ formed by the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32 detected by the angle detection unit 19.

そして、可視光の透過量(以下可視透過量)および光路長により、近赤外レーザ光の透過量(以下レーザ透過量)を補正する。   Then, the transmission amount of near-infrared laser light (hereinafter referred to as laser transmission amount) is corrected based on the transmission amount of visible light (hereinafter referred to as visible transmission amount) and the optical path length.

詳細は後述するが、可視透過量の変化量に基づいて、これと同一の被測定部位を透過したレーザ透過量を補正することで、被測定部位の変化や、被測定部位における皮膚組織の変化の「ばらつき」による測定誤差を低減化させることができる。   Although details will be described later, based on the amount of change in visible transmission, by correcting the amount of laser transmission that has passed through the same site to be measured, changes in the site to be measured and changes in skin tissue at the site to be measured The measurement error due to “variation” can be reduced.

また、被測定部位の光路長に基づきレーザ透過量を補正することで、被測定部位の「ばらつき」による測定誤差を低減化させることができる。   Further, by correcting the laser transmission amount based on the optical path length of the measurement site, it is possible to reduce measurement errors due to “variation” of the measurement site.

さらに演算処理部は、上記の如く、補正したレーザ透過量を血糖値データに換算し、制御部6は、表示ドライバによって血糖値データを表示部2に表示する。   Further, as described above, the arithmetic processing unit converts the corrected laser transmission amount into blood glucose level data, and the control unit 6 displays the blood glucose level data on the display unit 2 by the display driver.

表示部2は、制御部6の一部である表示ドライバに接続される。表示部2は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)パネル、有機EL(Electronic Luminescent)表示パネル等であり、血糖値やその他測定情報(例えば測定エラーの通知、日時等)が測定者に認識可能に表示されるものであればよい。また、制御部6に接続される電源部(不図示)が設けられる。電源は、ACアダプターによる充電や電池またはこれらの併用等とされている。   The display unit 2 is connected to a display driver that is a part of the control unit 6. The display unit 2 is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) panel, an organic EL (Electronic Luminescent) display panel, etc., and displays a blood glucose level and other measurement information (for example, notification of measurement error, date and time) so that the measurer can recognize it. Anything can be used. In addition, a power supply unit (not shown) connected to the control unit 6 is provided. The power source is charged by an AC adapter, a battery, or a combination thereof.

なお、第1挟持片31および第2挟持片32に、接触検知センサが設けられ、正常な接触が検知されたのちに測定装置を動作させる構成としても良い。   In addition, it is good also as a structure by which a contact detection sensor is provided in the 1st clamping piece 31 and the 2nd clamping piece 32, and a measuring apparatus is operated after a normal contact is detected.

図2を参照して、本実施形態の光学測定ユニット1について説明する。図2(A)は、測定部3により被測定部位25が挟まれた状態で、出射光20および透過光22が被測定部位25を通る様子を示す概略図であり、図2(B)は、光学測定ユニット1の主要部分の一例について説明する概要図である。   With reference to FIG. 2, the optical measurement unit 1 of this embodiment is demonstrated. FIG. 2A is a schematic view showing a state in which the emitted light 20 and the transmitted light 22 pass through the measurement site 25 in a state where the measurement site 25 is sandwiched by the measurement unit 3, and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a main part of the optical measurement unit 1.

既述の如く、半導体レーザダイオードLD1から出力された出射光20は、被測定部位25を透過し、凹面鏡40で反射して被測定部位25に再び入射し、透過光22として光検知器PDにて受光される。   As described above, the emitted light 20 output from the semiconductor laser diode LD1 passes through the measurement site 25, is reflected by the concave mirror 40, and is incident again on the measurement site 25, and is transmitted to the photodetector PD as transmitted light 22. Is received.

図2(B)の如く出射光20は、コリメータレンズ43によって平行光となり、光分配素子42を通過する。光分配素子は例えば偏光ビームスプリッタ(PBS:Polarizing Beam Splitter)42である。また、発光部11(半導体レーザダイオードLD)から受光部12(光検知器PD)に至る光路中には、λ/4板41が設けられる。   As shown in FIG. 2B, the emitted light 20 is converted into parallel light by the collimator lens 43 and passes through the light distribution element 42. The light distribution element is, for example, a polarizing beam splitter (PBS) 42. A λ / 4 plate 41 is provided in the optical path from the light emitting unit 11 (semiconductor laser diode LD) to the light receiving unit 12 (photodetector PD).

第1の実施形態では、出射光20と、透過光22が同じ導波路(第1挟持片31)を伝搬するため、偏光ビームスプリッタ(以下PBS)42およびλ/4板41により、受光すべき透過光22を分離する。   In the first embodiment, since the emitted light 20 and the transmitted light 22 propagate through the same waveguide (first sandwiching piece 31), they should be received by the polarization beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 42 and the λ / 4 plate 41. The transmitted light 22 is separated.

すなわち、直線偏光状態が例えばP偏光の出射光20が、λ/4板41を通過すると、円偏光となり、被測定部位25を透過する。出射光20の一部は凹面鏡40によって反射する。本実施形態では反射手段として凹面鏡40を採用しており、被測定部位25に再び入射する反射光21のビームを絞ることができる。反射光21は再び被測定部位25を透過し、透過光22としてλ/4板41を通過し、出射光20の直線偏光状態から90度回転した直線変更状態となる。つまり、λ/4板41を2回通過することにより、透過光22の直線偏光状態はS偏光となり、PBS42によって出射光21と分離することができる。分離された透過光22は、コリメータレンズ44を介して、光検知器PDで検知される。   That is, when the outgoing light 20 having a linear polarization state, for example, P-polarized light passes through the λ / 4 plate 41, it becomes circularly polarized light and passes through the measurement site 25. A part of the outgoing light 20 is reflected by the concave mirror 40. In the present embodiment, the concave mirror 40 is employed as the reflecting means, and the beam of the reflected light 21 incident on the measurement site 25 can be narrowed down. The reflected light 21 passes through the measurement site 25 again, passes through the λ / 4 plate 41 as the transmitted light 22, and is in a linear change state rotated 90 degrees from the linearly polarized state of the outgoing light 20. That is, by passing through the λ / 4 plate 41 twice, the linearly polarized state of the transmitted light 22 becomes S-polarized light and can be separated from the emitted light 21 by the PBS 42. The separated transmitted light 22 is detected by the photodetector PD through the collimator lens 44.

反射により被測定部位25を複数回(ここでは2回)透過した出射光20の一部は、透過光22として第1挟持片(導波路)31を伝搬して光検知器PDで受光される。すなわち、透過光22の光路長としては、反射光21の光路長も加算されており、実際の被測定部位25の厚みのほぼ2倍となる。   Part of the emitted light 20 that has been transmitted through the measurement site 25 multiple times (here, twice) by reflection propagates through the first sandwiching piece (waveguide) 31 as transmitted light 22 and is received by the photodetector PD. . That is, the optical path length of the reflected light 21 is also added as the optical path length of the transmitted light 22, which is almost twice the thickness of the actual measurement site 25.

血糖値を測定するには、生体内のグルコース濃度を検出するのが効率的である。また、血糖値を非侵襲(無採血)で測定する場合、人体に対して透過性を有する波長帯の光を使用することになるが、グルコースの場合、近赤外帯光のいくつかのスペクトルに対して吸光特性を有することが知られている。そこで、本実施形態では出射光20として近赤外レーザ光を採用し、これを被測定部位25に透過させてグルコースによる吸収率を検出し、血糖値を測定する。   In order to measure the blood glucose level, it is efficient to detect the glucose concentration in the living body. In addition, when measuring blood sugar levels non-invasively (without blood sampling), light in a wavelength band that is transparent to the human body is used. In the case of glucose, some spectra of near-infrared light are used. It is known to have light absorption characteristics. Therefore, in the present embodiment, near-infrared laser light is employed as the emitted light 20 and is transmitted through the measurement site 25 to detect the absorption rate by glucose, thereby measuring the blood glucose level.

このとき、被測定部位25の厚みが厚い方が透過光22の光路長が長くなり、グルコースに吸収される確率が高くなる。本実施形態では、凹面鏡40による反射光21も被測定部位に透過させることにより、出射光20の一部を被測定部位25内で往復させ、光路長を稼いでいる(図2(A))。   At this time, the thicker the portion to be measured 25, the longer the optical path length of the transmitted light 22, and the higher the probability of being absorbed by glucose. In the present embodiment, the reflected light 21 from the concave mirror 40 is also transmitted to the measurement site, whereby a part of the emitted light 20 is reciprocated in the measurement site 25, thereby increasing the optical path length (FIG. 2A). .

尚、図2ではλ/4板41をPBS42と被測定部位25の間に配置した例を示したが、これに限らない。すなわち透過光22はPBS42に入射する以前に、出射光20と異なる直線偏光状態になればよいので、例えば被測定部位25と凹面鏡40の間にλ/4板41を配置してもよい。   Although FIG. 2 shows an example in which the λ / 4 plate 41 is disposed between the PBS 42 and the measurement site 25, the present invention is not limited to this. That is, the transmitted light 22 only needs to be in a linearly polarized state different from that of the outgoing light 20 before entering the PBS 42, and therefore, for example, a λ / 4 plate 41 may be disposed between the measurement site 25 and the concave mirror 40.

また、後述するが、出射光20として近赤外レーザ光の他に可視光(可視レーザ光)も出射される。従って光学測定ユニット1は、それぞれのレーザ光に対して図2の構成を有するが、凹面鏡40およびλ/4板41は共通である。   As will be described later, visible light (visible laser light) is emitted as the emitted light 20 in addition to the near-infrared laser light. Therefore, the optical measurement unit 1 has the configuration of FIG. 2 for each laser beam, but the concave mirror 40 and the λ / 4 plate 41 are common.

図3は、血糖値の被測定部位25と血糖値測定装置100とを示す概要図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a blood sugar level measurement site 25 and a blood sugar level measuring apparatus 100.

本実施形態の血糖値測定装置100により挟まれる被測定部位25について説明すると、例えば手の指の間(図3(A))や耳たぶ(図3(B))など、比較的その厚みが薄いひだ状の部分を被測定部位25とすると好適である。被測定部位を透過する光の光路長が短い方が、測定誤差も少なくできるからである。   The measurement site 25 sandwiched by the blood sugar level measuring apparatus 100 of the present embodiment will be described. For example, the thickness is relatively thin, such as between fingers (FIG. 3A) and earlobe (FIG. 3B). It is preferable that the pleated portion is the measurement site 25. This is because the measurement error can be reduced when the optical path length of the light passing through the measurement site is shorter.

グルコースに吸収量される透過光量によって、グルコース濃度を測定する場合、透過光の光路長となる被測定部位がある程度厚い方が、グルコースによって吸収される確率が高くなるので望ましい。   When measuring the glucose concentration based on the amount of transmitted light absorbed by glucose, it is desirable that the portion to be measured that is the optical path length of the transmitted light is thick to some extent because the probability of being absorbed by glucose increases.

しかし、例えば人体においてそのような被測定部位には、骨など光を透過しにくい組織や、太い血管が存在する場合が多い。特に透過光はグルコース以外の血中成分(具体的にはヘモグロビン)の影響を強く受けるため、太い血管が存在する部位での測定は好ましくなく、測定精度及び再現性が確保できない可能性がある。   However, for example, in a human body, there are many cases where a tissue that does not transmit light, such as bones, or a thick blood vessel exists in such a measurement site. In particular, the transmitted light is strongly influenced by blood components other than glucose (specifically, hemoglobin), so measurement at a site where a thick blood vessel exists is not preferable, and measurement accuracy and reproducibility may not be ensured.

そこで、本実施形態では、被測定部位として毛細血管での測定が可能であり、骨などが内在しない部位を採用する。具体的には上記の如く手のひらの指の間や耳たぶなどのひだ状部である。   Therefore, in the present embodiment, a measurement is possible with a capillary vessel as the measurement site, and a site where no bone or the like is present is employed. Specifically, it is a pleated part such as a finger or an earlobe as described above.

そして、グルコースに吸収される確率を高めるため、凹面鏡40により出射光20を反射させ、被測定部位に再度透過させる。そしてその透過光22を受光して、グルコースを測定する。つまり、薄い被測定部位でありながら、反射光21の光路長を加算することにより光路長を稼げるので、グルコースに吸収させる確率を高めることができ、測定精度を向上させることができる(図2参照)。   Then, in order to increase the probability of being absorbed by glucose, the outgoing light 20 is reflected by the concave mirror 40 and transmitted again to the measurement site. And the transmitted light 22 is received and glucose is measured. That is, although it is a thin site to be measured, the optical path length can be increased by adding the optical path length of the reflected light 21, so that the probability of absorption by glucose can be increased and the measurement accuracy can be improved (see FIG. 2). ).

また、第1挟持片31および第2挟持片32は、それぞれの一端が例えば角度検出部19で固定され、他端が開閉可能なクリップ状の構成であり、これにより被測定部位25を挟持する。このとき、被測定部位25に常に所定の負荷がかかるようにすることで、再現性の向上が図られる。   Each of the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32 has a clip-like configuration in which one end is fixed by, for example, the angle detection unit 19 and the other end can be opened and closed. . At this time, reproducibility can be improved by always applying a predetermined load to the measurement site 25.

さらに、第1挟持片31と第2挟持片32とでなす角度θは、最大角度が、生体端部の限られた部位を挟持可能な程度に小さく設定される。詳しく説明すると、測定部3を最大に開いた状態でも、生体のひだ状部など、薄く限られた部位しか挟めない構成とすることで、被測定部位をある程度限定することが可能となる。例えば、第1挟持片31と第2挟持片32との最大開き角度として、第1挟持片31の先に位置する集光レンズ312と、第2挟持片32の先に位置する集光レンズ322との間の距離が、1cm程度までしか開かないような最大角度とすることで、これらに挟持される被測定部位は、例えば指の間や耳たぶ等の特定部位に限定され、被測定部位により測定値に大きな「ばらつき」が生じることを回避させることができる。   Furthermore, the angle θ formed by the first sandwiching piece 31 and the second sandwiching piece 32 is set so small that the maximum angle can sandwich a limited part of the living body end. More specifically, even when the measuring unit 3 is opened to the maximum, the measurement site can be limited to some extent by adopting a configuration in which only a thin and limited site such as a fold-like part of a living body can be sandwiched. For example, as the maximum opening angle between the first sandwiching piece 31 and the second sandwiching piece 32, the condenser lens 312 located at the tip of the first sandwiching piece 31 and the condenser lens 322 located at the tip of the second sandwiching piece 32. The measurement part sandwiched between them is limited to a specific part such as a finger or an earlobe, for example, depending on the part to be measured. It is possible to avoid a large “variation” in the measured value.

図4は、本実施形態の光学測定ユニット1の概略を示す回路ブロック図の一例である。   FIG. 4 is an example of a circuit block diagram illustrating an outline of the optical measurement unit 1 of the present embodiment.

発光部11は、第1発光素子LD1および第2発光素子LD2を有する。第1発光素子LD1は例えば半導体レーザダイオードであり、第2発光素子LD2は半導体レーザダイオードまたはLEDである。ここでは第2発光素子LD2として半導体レーザダイオードを採用する場合を例に説明する。   The light emitting unit 11 includes a first light emitting element LD1 and a second light emitting element LD2. The first light emitting element LD1 is, for example, a semiconductor laser diode, and the second light emitting element LD2 is a semiconductor laser diode or LED. Here, a case where a semiconductor laser diode is employed as the second light emitting element LD2 will be described as an example.

第1発光素子LD1は、制御部6のレーザドライバ63aにより駆動され、出射波長が例えば1580nmの第1出射光(近赤外レーザ光)201を出力する。第2発光素子LD2は、制御部6のレーザドライバ63bにより駆動され、出射波長が例えば660nmの第2出射光(可視光:レーザ光)202を出力する。なお、第2発光素子LD2の出射波長は、近赤外レーザ光201と異なる波長であり、グルコースに対する吸収が無いか又は極めて少なく、皮膚組織によってある程度の減衰が認められる波長であれば、660nmに限られないが、660nmの出射波長の半導体レーザダイオードであれば一般的であり安価である。   The first light emitting element LD1 is driven by the laser driver 63a of the control unit 6 and outputs first emitted light (near infrared laser light) 201 having an emission wavelength of, for example, 1580 nm. The second light emitting element LD2 is driven by the laser driver 63b of the control unit 6, and outputs second emitted light (visible light: laser light) 202 having an emission wavelength of, for example, 660 nm. Note that the emission wavelength of the second light emitting element LD2 is a wavelength different from that of the near-infrared laser light 201, and has a wavelength that does not absorb or very little absorbs glucose, and has a certain degree of attenuation by skin tissue. Although not limited, a semiconductor laser diode having an emission wavelength of 660 nm is common and inexpensive.

第1発光素子LD1から出力された近赤外レーザ光201の一部は、当該近赤外レーザ光201の偏光をそろえるPBSまたは検光子24を通過し、更にコリメータレンズ43a、ハーフミラー15aおよびFMD(Front Monitor Diode)16aを介してAPC(Auto Power Control)13aに入力される。   Part of the near-infrared laser light 201 output from the first light emitting element LD1 passes through the PBS or analyzer 24 that aligns the polarization of the near-infrared laser light 201, and further collimator lens 43a, half mirror 15a, and FMD. (Front Monitor Diode) 16a is input to an APC (Auto Power Control) 13a.

第2発光素子LD2から出力された可視光202の一部は、コリメータレンズ43b、ハーフミラー15bおよびFMD(Front Monitor Diode)16bを介してAPC(Auto Power Control)13bに入力される。   Part of the visible light 202 output from the second light emitting element LD2 is input to an APC (Auto Power Control) 13b via a collimator lens 43b, a half mirror 15b, and an FMD (Front Monitor Diode) 16b.

APC13a、13bは、それぞれ近赤外レーザ光201、可視光202のパワーを一定に維持する等の制御を行う。   The APCs 13a and 13b perform control such as maintaining the power of the near infrared laser beam 201 and the visible light 202 constant, respectively.

コリメータレンズ43aおよびPBS42aは、第1発光素子LD1に対応して設けられ、コリメータレンズ43bおよびPBS42bは、第2発光素子LD2に対応して設けられている。近赤外レーザ光201は、コリメータレンズ43aにより平行光となり、PBS42aに入射し、可視光202もコリメータレンズ43bにより平行光となり、PBS42bに入射する(図2参照)。   The collimator lens 43a and the PBS 42a are provided corresponding to the first light emitting element LD1, and the collimator lens 43b and the PBS 42b are provided corresponding to the second light emitting element LD2. The near-infrared laser beam 201 becomes parallel light by the collimator lens 43a and enters the PBS 42a, and the visible light 202 also becomes parallel light by the collimator lens 43b and enters the PBS 42b (see FIG. 2).

近赤外レーザ光201と可視光202とは、それぞれに対応して設けられたPBS42a、42bを通過したのちに、一方を透過させ、もう一方を反射させるダイクロイックミラー17によって合成され、λ/4板41を通過して、第1挟持部31端部から被測定部位25に出射される。被測定部位25中で出射光20の一部は、グルコースにより吸収され、また、皮膚組織により若干減衰するなどして、被測定部位25から出射され、第2挟持片32の端部に設けられた凹面鏡40にて反射される。当該反射光21は再び被測定部位25内を透過し、反射光21の一部はグルコースにより吸収され、又皮膚組織により若干減衰するなどして、透過光22として被測定部位25から出射される。   The near-infrared laser beam 201 and the visible light 202 are combined by the dichroic mirror 17 that passes through one of the PBSs 42a and 42b provided in correspondence with each other and then reflects the other. The light passes through the plate 41 and is emitted from the end of the first clamping unit 31 to the measurement site 25. A part of the emitted light 20 in the measurement site 25 is absorbed by glucose and slightly attenuated by the skin tissue, and is emitted from the measurement site 25 and provided at the end of the second clamping piece 32. Reflected by the concave mirror 40. The reflected light 21 passes through the measurement site 25 again, and a part of the reflected light 21 is absorbed by glucose and is attenuated by the skin tissue to be emitted from the measurement site 25 as transmitted light 22. .

このように、近赤外レーザ光201および可視光202を合成した出射光20を被測定部位25に照射することにより、出射光20が被測定部位25を透過する光路を一つにすることができるので、実際に血糖を測定する部位で、基本的な透過光22の光量を測定できる。   In this way, by irradiating the measurement site 25 with the emitted light 20 obtained by synthesizing the near-infrared laser beam 201 and the visible light 202, the optical path through which the emitted light 20 passes through the measurement site 25 can be unified. Therefore, the amount of basic transmitted light 22 can be measured at a site where blood glucose is actually measured.

また、異なる波長の近赤外レーザ光201および可視光202を利用する測定であっても、測定は一度で済むため、近赤外レーザ光201と可視光202を逐次切り替えて測定する場合と比較して、測定時間を短くできる。また、近赤外レーザ光201は視認できないため、可視光202が同時に出射されていることで、測定中であることを認識することができる。   In addition, even in the measurement using the near-infrared laser beam 201 and the visible light 202 having different wavelengths, the measurement only needs to be performed once. Compared to the case where the near-infrared laser beam 201 and the visible light 202 are sequentially switched and measured. Thus, the measurement time can be shortened. Further, since the near-infrared laser beam 201 cannot be visually recognized, it can be recognized that the visible light 202 is being emitted at the same time that the measurement is being performed.

被測定部位25から出射した透過光22はλ/4板41を通過することにより、出射光20とは異なる直線変更状態となり、その状態でダイクロイックミラー17に入射する。   The transmitted light 22 emitted from the part to be measured 25 passes through the λ / 4 plate 41, thereby changing the straight line state different from that of the emitted light 20, and enters the dichroic mirror 17 in this state.

透過光22は、ダイクロイックミラー17により、第1透過光(レーザ透過光)221と、第2透過光(可視透過光)222とに分離され、それぞれ受光部12にて受光される。   The transmitted light 22 is separated into a first transmitted light (laser transmitted light) 221 and a second transmitted light (visible transmitted light) 222 by the dichroic mirror 17 and received by the light receiving unit 12.

受光部12は、第1受光部PD1と、第2受光部PD2とを有する。ダイクロイックミラー17により、分離されたレーザ透過光221は、PBS42aに再び入射する。レーザ透過光221(透過光22)は、出射光21(近赤外レーザ光201)とは異なる直線偏光状態になっているため、PBS42aによって分離されレーザ透過光221のみが第1受光部PD1で検知される。検知されたレーザ透過光221の受光量(以下レーザ透過量N)が、実際の測定値である。   The light receiving unit 12 includes a first light receiving unit PD1 and a second light receiving unit PD2. The laser transmitted light 221 separated by the dichroic mirror 17 is incident on the PBS 42a again. Since the laser transmitted light 221 (transmitted light 22) is in a linearly polarized state different from that of the emitted light 21 (near infrared laser light 201), only the laser transmitted light 221 is separated by the PBS 42a in the first light receiving unit PD1. Detected. The detected amount of received laser transmitted light 221 (hereinafter referred to as laser transmission amount N) is an actual measurement value.

同様に、分離された可視透過光222は、PBS42bに再び入射する。可視透過光222(透過光22)は、出射光21(可視光202)とは異なる直線偏光状態になっているため、PBS42bによって分離され可視透過光222のみが第2受光部PD2で検知される。   Similarly, the separated visible transmitted light 222 is incident on the PBS 42b again. Since the visible transmitted light 222 (transmitted light 22) is in a linearly polarized state different from that of the emitted light 21 (visible light 202), only the visible transmitted light 222 is detected by the second light receiving unit PD2 after being separated by the PBS 42b. .

このように、偏光によって出射光20と透過光22を分離することにより、被測定部位の面積が小さく、出射光と透過光が同一の導波路を伝搬する場合であっても、正確に透過光を受光することができる。   Thus, by separating the outgoing light 20 and the transmitted light 22 by polarization, the area of the measurement site is small, and even when the outgoing light and the transmitted light propagate through the same waveguide, the transmitted light can be accurately measured. Can be received.

第1受光部PD1および第2受光部PD2のいずれも例えばInGaAsフォトダイオードなどであり、それぞれ受光した透過光22を電気信号に変換する。電気信号は、受光した光の強度に比例し、増幅器14a、14bにより増幅され、制御部6のA/D変換器62に出力される。   Each of the first light receiving part PD1 and the second light receiving part PD2 is, for example, an InGaAs photodiode or the like, and converts each received transmitted light 22 into an electric signal. The electric signal is proportional to the intensity of the received light, is amplified by the amplifiers 14 a and 14 b, and is output to the A / D converter 62 of the control unit 6.

制御部6は、DSP(Digital signal processor)61と、A/D変換回路62と、レーザドライバ63a、63bと、演算処理部65とを有する。また、制御部6は、測定結果等のデータを表示部に出力するための表示ドライバ64や、他の制御に必要な他の回路(不図示)等も有する。   The control unit 6 includes a DSP (Digital signal processor) 61, an A / D conversion circuit 62, laser drivers 63 a and 63 b, and an arithmetic processing unit 65. The control unit 6 also includes a display driver 64 for outputting data such as measurement results to the display unit, other circuits (not shown) necessary for other controls, and the like.

光学測定ユニット1で増幅された受光量に基づく信号(受信信号)は、A/D変換回路62によりデジタル信号に変換され、DSP61内の演算処理部65に入力される。   A signal (reception signal) based on the amount of received light amplified by the optical measurement unit 1 is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 62 and input to the arithmetic processing unit 65 in the DSP 61.

演算処理部65は、受信信号に基づき、被測定部位のグルコース濃度を算出する。本実施形態では、グルコースによる吸収が大きい波長の近赤外レーザ光201を用いて、その吸光率Iに基づきグルコース濃度を算出する。吸光率Iは、発光部11から照射された近赤外レーザ光201の出射光量(強度)と、被測定部位25を透過したレーザ透過光221の受光量(強度)とで求めることができる。被測定部位25に出射される波長λの出射光20の強度をL0(λ)とし、受光した波長λの透過光22の強度をL(λ)とすると、被測定部位25の吸光率I(λ)は、ln(L(λ)/L0(λ))で求められる(なお、出射光20が一定の場合には、受光強度そのものが吸光率と等価である。)。   The arithmetic processing unit 65 calculates the glucose concentration at the measurement site based on the received signal. In the present embodiment, the glucose concentration is calculated based on the absorbance I using near-infrared laser light 201 having a wavelength that is largely absorbed by glucose. The absorptance I can be obtained from the amount of emitted light (intensity) of the near-infrared laser light 201 emitted from the light emitting unit 11 and the amount of received light (intensity) of the laser transmitted light 221 that has passed through the measurement site 25. Assuming that the intensity of the emitted light 20 having the wavelength λ emitted to the measurement site 25 is L0 (λ) and the intensity of the transmitted light 22 having the received wavelength λ is L (λ), the absorbance I ( λ) is obtained by ln (L (λ) / L0 (λ)) (in the case where the emitted light 20 is constant, the received light intensity itself is equivalent to the absorbance).

吸光率Iは、グルコース濃度と所定の相関関係を有する。従って、制御部6に吸光率Iとグルコース濃度の相関関数を保持させることにより、被測定部位25のグルコース濃度を演算することができる。   The absorbance I has a predetermined correlation with the glucose concentration. Therefore, the glucose concentration of the measurement site 25 can be calculated by causing the control unit 6 to hold the correlation function between the absorbance I and the glucose concentration.

さらに制御部6において、被測定部位25の皮膚組織の状態変化に伴うレーザ透過量N(測定値)の変化を補正する。さらに、測定精度を向上させるため、被測定部位25の変化による光路長変化に伴ったレーザ透過量Nの変化を補正するとよい。以下これについて説明する。   Further, the control unit 6 corrects the change in the laser transmission amount N (measured value) accompanying the change in the state of the skin tissue of the measurement site 25. Furthermore, in order to improve the measurement accuracy, it is preferable to correct the change in the laser transmission amount N accompanying the change in the optical path length due to the change in the measurement site 25. This will be described below.

皮膚組織の状態の変化に伴うレーザ透過量Nの変化は、同一の被測定部位25に出射された可視光202の透過量(以下可視透過量V)によって補正する。   The change in the laser transmission amount N accompanying the change in the state of the skin tissue is corrected by the transmission amount of the visible light 202 emitted to the same measurement site 25 (hereinafter, the visible transmission amount V).

既述の如く、可視光202は、グルコースによる吸収がなく、皮膚組織によってある程度の減衰が認められる波長である。従って、可視透過量Vの変化量によって基準となる透過状態が測定できる。   As described above, the visible light 202 has a wavelength that is not absorbed by glucose and is attenuated to some extent by the skin tissue. Therefore, the reference transmission state can be measured by the change amount of the visible transmission amount V.

詳しく説明すると、予め生体の特定部位の透過量(以下参照透過量)を測定させて制御部6に保持させ、これと可視透過量Vとを比較する。これにより、可視透過量Vの変化量(可視透過量と参照透過量の差分)は、被測定部位25そのものの変化(ずれ)や、皮膚組織の状態の変化、又は、皮膚組織の組織変化を示す第1のシフト量として測定できる。   More specifically, the permeation amount (hereinafter referred to as reference permeation amount) of a specific part of the living body is measured in advance and held in the control unit 6, and this is compared with the visible permeation amount V. Thereby, the change amount of the visible transmission amount V (difference between the visible transmission amount and the reference transmission amount) is the change (deviation) of the measured region 25 itself, the change of the state of the skin tissue, or the tissue change of the skin tissue. It can be measured as the first shift amount shown.

近赤外レーザ光201は、可視光202と同一の被測定部位25を透過するため、測定されたレーザ透過量N(測定値)には、第1の基準シフト量が含まれている。そこで、演算処理部65によって、第1のシフト量に基づきレーザ透過量Nを補正する演算を行う。   Since the near-infrared laser beam 201 passes through the same site to be measured 25 as the visible light 202, the measured laser transmission amount N (measured value) includes the first reference shift amount. Therefore, the arithmetic processing unit 65 performs a calculation for correcting the laser transmission amount N based on the first shift amount.

また、演算処理部65は、角度検出部19が検出した第1挟持片31と第2挟持片32とでなす角度θによって、被測定部位25内における近赤外レーザ光201の光路長Lを算出する(図3(B)参照)。被測定部位25がばらつくと、被測定部位25を透過するレーザ透過量Nも変化し、測定誤差の要因となる。本実施形態では、制御部6にあらかじめ期待値が保持されており、その期待値からの被測定部位25の光路長Lの変化量(第2のシフト量)を算出することにより、多少の被測定部位の「ばらつき」があっても、これを補正することができる。   In addition, the arithmetic processing unit 65 determines the optical path length L of the near-infrared laser light 201 in the measurement site 25 based on the angle θ formed by the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32 detected by the angle detection unit 19. Calculate (see FIG. 3B). If the part to be measured 25 varies, the amount of laser transmission N transmitted through the part to be measured 25 also changes, causing a measurement error. In the present embodiment, an expected value is stored in the control unit 6 in advance, and by calculating the amount of change (second shift amount) of the optical path length L of the measured region 25 from the expected value, Even if there is "variation" in the measurement site, this can be corrected.

これにより、被測定部位25が、例えば指先の爪の部分や、指の間、耳たぶなどと変化した場合であっても、常にその部位に特有の変化量および光路長の変化量で補正したレーザ透過量Nを得ることができる。   As a result, even when the measurement site 25 changes, for example, with a fingernail portion, between fingers, or an earlobe, the laser is always corrected with the amount of change peculiar to that site and the change in optical path length. A transmission amount N can be obtained.

詳しく説明すると、演算処理部65は、以下の(1)式により、第1のシフト量および第2のシフト量を算出し、皮膚組織等の状態の変化や光路長の変化によるレーザ透過量Nの測定誤差を排除した血糖値データGを算出する。   More specifically, the arithmetic processing unit 65 calculates the first shift amount and the second shift amount according to the following equation (1), and the laser transmission amount N due to the change in the state of the skin tissue or the like or the change in the optical path length. The blood glucose level data G from which the measurement error is eliminated is calculated.

G=f(N,A,V) … (1)
ここで、N:レーザ透過量、A:第1挟持片31と第2挟持片32とでなす角度(θ)、V:可視透過量。
G = f (N, A, V) (1)
Here, N: laser transmission amount, A: angle (θ) formed by the first clamping piece 31 and the second clamping piece 32, and V: visible transmission amount.

制御部6は、表示ドライバ64によって血糖値データGを測定結果として表示部に表示する。さらに、測定部6は、測定開始・停止のボタンの押下や、測定状態の監視等に対応した既知の各種制御を行う。また、測定部3に接触検出センサを設けた場合には、制御部6は、正常な接触を検知したのちに測定処理(レーザ駆動等)を開始する等、接触状態の検出に関する処理を行う。   The control unit 6 causes the display driver 64 to display the blood glucose level data G as a measurement result on the display unit. Further, the measurement unit 6 performs various known controls corresponding to pressing of a measurement start / stop button, monitoring of a measurement state, and the like. Further, when a contact detection sensor is provided in the measurement unit 3, the control unit 6 performs a process related to detection of a contact state, such as starting a measurement process (laser drive or the like) after detecting normal contact.

なお、図は省略するが、光学測定ユニット1に温度検出部(例えば温度センサ)を設けても良い。温度センサは、被測定部位25の温度(またはそれに加えて外気温)を測定するものである。近赤外レーザ光201によるグルコースの吸光特性は温度によって変化する。そこで温度センサによって血糖値の測定前に温度を測定し、その測定結果から近赤外レーザ光201の波長を微小な範囲で補正する。尚、可視光については温度の影響は受けず、温度補正は不要である。   Although not shown, the optical measurement unit 1 may be provided with a temperature detector (for example, a temperature sensor). The temperature sensor measures the temperature of the measurement site 25 (or in addition to the outside air temperature). The absorption characteristics of glucose by the near-infrared laser light 201 vary with temperature. Therefore, the temperature is measured by the temperature sensor before the blood glucose level is measured, and the wavelength of the near infrared laser beam 201 is corrected within a minute range from the measurement result. Note that visible light is not affected by temperature and does not require temperature correction.

例えば、第1発光素子LD1から出射される近赤外レーザ光201の発振波長は、第1発光素子LD1に供給される電流または第1発光素子LD1の温度により変化する特性を有するので、予め測定したグルコースの吸光特性の温度依存性に基づき、近赤外レーザ光201を出射する第1発光素子LD1の温度または駆動電流を制御する。例えば、近赤外レーザ光201の駆動電流で制御する場合には、レーザ駆動量を算出して、レーザドライバ63aにフィードバックさせる。これにより、近赤外レーザ光201は、被測定部位25の温度に応じてそれぞれ本実施形態の波長の条件を満たす範囲で最も効率の良い波長が選択され、例えば数nm程度シフトされる。これにより、さらに正確な血糖値が測定可能となる。   For example, since the oscillation wavelength of the near-infrared laser beam 201 emitted from the first light emitting element LD1 has a characteristic that changes depending on the current supplied to the first light emitting element LD1 or the temperature of the first light emitting element LD1, it is measured in advance. The temperature or drive current of the first light emitting element LD1 that emits the near-infrared laser light 201 is controlled based on the temperature dependence of the absorption characteristics of glucose. For example, when controlling with the drive current of the near-infrared laser beam 201, the laser drive amount is calculated and fed back to the laser driver 63a. Thereby, the near-infrared laser beam 201 is selected with the most efficient wavelength within the range satisfying the wavelength condition of the present embodiment according to the temperature of the measurement site 25, and is shifted by, for example, several nm. Thereby, a more accurate blood glucose level can be measured.

また、上記の例では近赤外レーザ光201および可視光202をダイクロイックミラー17にて合成し、出射光20とした場合を説明したが、これに限らず、近赤外レーザ光201および可視光202を所定のタイミングで逐次個別に出力してもよい。   In the above example, the case where the near-infrared laser beam 201 and the visible light 202 are synthesized by the dichroic mirror 17 to be the emitted light 20 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the near-infrared laser beam 201 and the visible light are combined. 202 may be sequentially output individually at a predetermined timing.

測定部3によって被測定部位25を挟み込む状態を維持していれば、近赤外レーザ光201および可視光202が所定の時間差で出射されても良く、可視透過光222によって同一の被測定部位25におけるレーザ透過光221の補正が可能である。   If the measurement unit 3 maintains the state where the measurement site 25 is sandwiched, the near-infrared laser beam 201 and the visible light 202 may be emitted with a predetermined time difference. The laser transmitted light 221 can be corrected.

この場合、出射光20を合成する必要はないので、ダイクロイックミラー17は不要である。また例えば測定光(受光部12にて受光する光)として平行光を採用する場合は、半導体レーザダイオードは拡散光であるためコリメータレンズが必要となるが、拡散光をそのまま測定する場合にはレンズは不要である。   In this case, since it is not necessary to synthesize the emitted light 20, the dichroic mirror 17 is unnecessary. Further, for example, when parallel light is used as measurement light (light received by the light receiving unit 12), a semiconductor laser diode is diffused light, so a collimator lens is required. However, when measuring diffused light as it is, a lens is used. Is unnecessary.

そして、発光を制御するCPUにて作成されたタイミングにより、所定の時間差で第1発光素子LD1および第2発光素子LD2からそれぞれ近赤外レーザ光201および可視光202が出力される。   Then, near-infrared laser light 201 and visible light 202 are output from the first light-emitting element LD1 and the second light-emitting element LD2, respectively, with a predetermined time difference at the timing created by the CPU that controls light emission.

また、受光部12においても、レーザ透過光221および可視透過光222が個別に受光されるので、ダイクロイックミラー23は不要である。   In the light receiving unit 12 also, the laser transmitted light 221 and the visible transmitted light 222 are individually received, so that the dichroic mirror 23 is unnecessary.

更に、受光部12の光検知器を、レーザ透過光221(1580nm)および可視透過光222(660nm)の2つの波長を受光、検知できる1つのフォトダイオードPDで構成してもよい。受光部12にフォトダイオードを採用する場合、一般的にはフォトダイオードは受光感度が狭いので、図4の如く、2つの波長のそれぞれに対応してフォトダイオードPD1、PD2を設ける。しかしながら、1つのフォトダイオードで受光できれば、これらを分離する必要はなく、増幅器も1つでよいので、部品点数の削減や、装置の小型化に寄与できる。   Further, the light detector of the light receiving unit 12 may be configured by one photodiode PD that can receive and detect two wavelengths of the laser transmitted light 221 (1580 nm) and the visible transmitted light 222 (660 nm). When a photodiode is employed for the light receiving unit 12, generally, the photodiode has a narrow light receiving sensitivity, so that photodiodes PD1 and PD2 are provided corresponding to two wavelengths as shown in FIG. However, if light can be received by one photodiode, it is not necessary to separate them, and only one amplifier is required, which can contribute to reduction in the number of components and downsizing of the apparatus.

本実施形態では、例えば、分光分析装置やFTIR分析装置などの光学測定ユニット部に要求される長い光路長や、ミラーなどの稼働部が不要であり、小型化を図ることができる。また、単一波長のレーザ光の透過光を受光するので、回折格子などにより分光する必要が無く、受光側のものは、例えば、レンズとPhoto Detectorとで構成できる。従って、光学測定ユニット1の小型化、軽量化が実現し、例えば血糖値測定装置に採用した場合には携帯性を大幅に向上させることができる。そのサイズは、例えば手のひらに収まり、片手での携帯および操作が十分可能な程度である。   In the present embodiment, for example, a long optical path length required for an optical measurement unit such as a spectroscopic analyzer or an FTIR analyzer, or an operating part such as a mirror is unnecessary, and downsizing can be achieved. In addition, since the transmitted light of the laser light having a single wavelength is received, it is not necessary to split the light with a diffraction grating or the like, and the light receiving side can be composed of, for example, a lens and a photo detector. Therefore, the optical measurement unit 1 can be reduced in size and weight. For example, when the optical measurement unit 1 is employed in a blood glucose level measuring apparatus, portability can be greatly improved. The size is small enough to fit in the palm of the hand and can be carried and operated with one hand.

さらに、本実施形態では、グルコースの吸光スペクトルのみを測定し、不要なスペクトルの測定をしないため、測定時間を短縮することが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, only the absorption spectrum of glucose is measured, and unnecessary spectrum is not measured, so that the measurement time can be shortened.

次に図5を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、測定部3に、反射手段40を複数設けるものである。また第1の実施形態と同一の構成要素についてはその説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the measuring unit 3 is provided with a plurality of reflecting means 40. The description of the same components as those in the first embodiment is omitted.

図5は、第2の実施形態における光学測定ユニット1の主要部分の一例について説明する概略図である。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a main part of the optical measurement unit 1 according to the second embodiment.

グルコースに吸収される確率を高め、測定精度を向上させるには、透過光22(反射光21)の光路長が長い方が望ましい。そこで、測定部3に2つの凹面鏡40(第1凹面鏡401、第2凹面曲402)を設ける。   In order to increase the probability of being absorbed by glucose and improve the measurement accuracy, it is desirable that the optical path length of the transmitted light 22 (reflected light 21) is long. Therefore, the measurement unit 3 is provided with two concave mirrors 40 (a first concave mirror 401 and a second concave curve 402).

第1凹面鏡401は、第2挟持片32に設けられ、第2凹面鏡402は、発光素子LDから出力された出射光20が第1凹面鏡401によって反射し、当該反射光21が更に反射して、被測定部位25を透過するよう調整される。そして、被測定部位25を3回透過した透過光22は、レンズ44およびミラー321を介して第2挟持片32を導波路として受光部12にて受光される。つまり、透過光22の光路長としては被測定部位25の3倍の光路長を確保できる。   The first concave mirror 401 is provided on the second sandwiching piece 32, and the second concave mirror 402 reflects the emitted light 20 output from the light emitting element LD by the first concave mirror 401, and further reflects the reflected light 21. Adjustment is made so as to pass through the measurement site 25. The transmitted light 22 that has passed through the measurement site 25 three times is received by the light receiving unit 12 through the lens 44 and the mirror 321 with the second sandwiching piece 32 as a waveguide. That is, the optical path length of the transmitted light 22 can be ensured to be three times the optical path length of the measurement site 25.

この場合、出射光20と透過光22の導波路が異なるため、偏光によりこれらを分離する必要はなく、具体的にはλ/4板やPBSが不要となる。   In this case, since the waveguides of the outgoing light 20 and the transmitted light 22 are different from each other, it is not necessary to separate them by polarized light. Specifically, a λ / 4 plate or PBS is not necessary.

このように、被測定部位25がある程度広く確保できる場合には、複数の凹面鏡を第1挟持部31及び第2挟持部32に繰り返し配置することで、透過光22の光路長を稼ぐことができる。また被測定部位25を透過させる回数が奇数回であれば出射光20と透過光22は異なる導波路を伝搬するので、偏光による分離は不要である。   As described above, when the measurement site 25 can be secured to some extent, the optical path length of the transmitted light 22 can be gained by repeatedly arranging a plurality of concave mirrors in the first clamping unit 31 and the second clamping unit 32. . Further, if the number of times of transmission through the measurement site 25 is an odd number, the outgoing light 20 and the transmitted light 22 propagate through different waveguides, so that separation by polarization is unnecessary.

次に図6を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、測定部3に、3個の反射手段40を設けるものである。また第1の実施形態と同一の構成要素についてはその説明を省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the measuring unit 3 is provided with three reflecting means 40. The description of the same components as those in the first embodiment is omitted.

図6は、第3の実施形態における光学測定ユニット1の主要部分の一例について説明する概略図である。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a main part of the optical measurement unit 1 according to the third embodiment.

測定部3に3個の凹面鏡40(401、402、403)を設ける場合は、第1凹面鏡401を、第2挟持片32に設け、第2凹面鏡402を第1挟持部31に設け、更に第3凹面鏡403を第2挟持部32に設ける。第2凹面曲402は、発光素子LDから出射した出射光20が第1凹面鏡401により反射し、当該反射光21を更に反射して、被測定部位25を透過させ、第3凹面曲403に入射するように調整される。第3凹面強403は反射光21を更に反射して被測定部位25を透過するように調整される。   When three concave mirrors 40 (401, 402, 403) are provided in the measurement unit 3, the first concave mirror 401 is provided in the second clamping piece 32, the second concave mirror 402 is provided in the first clamping unit 31, and the first Three concave mirrors 403 are provided in the second clamping unit 32. The second concave curve 402 is that the emitted light 20 emitted from the light emitting element LD is reflected by the first concave mirror 401, further reflects the reflected light 21, passes through the measurement site 25, and enters the third concave curve 403. To be adjusted. The third concave surface strength 403 is adjusted so that the reflected light 21 is further reflected and transmitted through the measurement site 25.

そして、被測定部位25を4回透過した透過光22は、レンズ44を介して第1挟持片31に入射し、PBS42a、42bおよびミラー311’により出射光20と分離されて光検知器PDにて受光される。つまり、透過光22の光路長としては被測定部位25の4倍の光路長を確保できる。   Then, the transmitted light 22 that has passed through the measurement site 25 four times enters the first holding piece 31 through the lens 44, is separated from the emitted light 20 by the PBSs 42a and 42b, and the mirror 311 ′, and enters the photodetector PD. Is received. That is, the optical path length of the transmitted light 22 can be ensured to be four times the optical path length of the measurement site 25.

この場合は、出射光20と透過光22の導波路が同一となるため、第1の実施形態の如く、偏光による分離が必要であり、レーザ透過光221および可視透過光222のそれぞれを近赤外レーザ光201および可視光202と分離するため、PBS42a、42bを設ける。   In this case, since the waveguides of the outgoing light 20 and the transmitted light 22 are the same, separation by polarization is necessary as in the first embodiment, and each of the laser transmitted light 221 and the visible transmitted light 222 is changed to near red. PBSs 42a and 42b are provided to separate the external laser beam 201 and the visible light 202 from each other.

また、λ/4板41は、例えば第2凹面鏡402と被測定部位25の間に設ける。これにより出射光20と異なる直線偏光状態の透過光22を得ることができる。   Further, the λ / 4 plate 41 is provided between the second concave mirror 402 and the measurement site 25, for example. Thereby, the transmitted light 22 in a linearly polarized state different from the emitted light 20 can be obtained.

更に、第3の実施形態においては、偏光状態変更手段は、2分の1波長板(λ/2)板であってもよい。λ/2板に例えばP偏光が通過すると、S偏光に変わるため、λ/2板は、発光部11から受光部12間の光路上で光が一度だけ通過する位置に設ける。例えば第3凹面鏡403で反射した反射光21(透過光22)が通過する第1挟持部31の、被測定部位25とレンズ44の間である。   Furthermore, in the third embodiment, the polarization state changing means may be a half-wave plate (λ / 2) plate. For example, when P-polarized light passes through the λ / 2 plate, it changes to S-polarized light. Therefore, the λ / 2 plate is provided at a position where light passes only once on the optical path between the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12. For example, it is between the part to be measured 25 and the lens 44 of the first clamping unit 31 through which the reflected light 21 (transmitted light 22) reflected by the third concave mirror 403 passes.

以上、光学測定ユニット1を採用した血糖値測定装置を例に説明したが、これに限らず本実施形態の光学測定ユニット1を、例えば果物の果糖を測定する装置に採用しても良い。
As described above, the blood sugar level measuring apparatus employing the optical measuring unit 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the optical measuring unit 1 according to the present embodiment may be employed in an apparatus for measuring fruit fructose, for example.

本発明に係る光学測定ユニットを血糖値測定装置に用いた場合の一実施の形態を示す説明図であり、(A)は外観平面図、(B)は(A)のa−a線断面図である。It is explanatory drawing which shows one Embodiment at the time of using the optical measuring unit which concerns on this invention for a blood glucose level measuring apparatus, (A) is an external appearance top view, (B) is the sectional view on the aa line of (A). It is. 光学測定ユニットの主要構成部分を示す概略図である。It is the schematic which shows the main components of an optical measurement unit. 光学測定ユニットを採用した血糖値測定装置により被測定部位が挟まれた状態を示す説明図であり、(A)は手の指の間が被測定部位とされた概要図、(B)は耳たぶが被測定部位とされた概要図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the to-be-measured site | part was pinched | interposed by the blood glucose level measuring apparatus which employ | adopted the optical measurement unit, (A) is the schematic diagram by which the to-be-measured part was set between the fingers of a hand, (B) is an earlobe It is the schematic diagram made into the to-be-measured site | part. 本発明に係る光学測定ユニットの第1の実施形態を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a first embodiment of an optical measurement unit according to the present invention. 本発明に係る光学測定ユニットの第2の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 2nd Embodiment of the optical measurement unit which concerns on this invention. 本発明に係る光学測定ユニットの第3の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 3rd Embodiment of the optical measurement unit which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学測定ユニット
2 表示部
3 測定部
4 電源スイッチ
5 測定開始・停止ボタン
6 制御部
8 外部筐体
11 発光部
12 受光部
13a、13b APC
14a、14b 増幅器
15a、15b ハーフミラー
16a、16b FMD
17 ダイクロイックミラー
19 光路長検出部(角度検出部)
20 出射光
201 近赤外レーザ光(第1出射光)
202 可視光(第2出射光)
21 反射光(出射光)
22 透過光
221 レーザ透過光(第1透過光)
222 可視透過光(第2透過光)
25 被測定部位
31 第1挟持片
32 第2挟持片
311、311’、321 ミラー
312、322 集光レンズ
40、401、402、403 凹面鏡(反射手段)
41 λ/4板(偏光状態変更手段)
42a、42b PBS(偏光ビームスプリッタ)
43a、43b、44a、44b コリメータレンズ
61 DSP
62 A/D変換回路(A/D変換器)
63a、63b レーザドライバ
64 表示ドライバ
65 演算処理部
100 血糖値測定装置
LD レーザダイオード(発光部)
LD1 レーザダイオード(第1発光部)
LD2 レーザダイオード(第2発光部)
PD フォトダイオード(受光部)
PD1 フォトダイオード(第1受光部)
PD2 フォトダイオード(第2受光部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical measuring unit 2 Display part 3 Measuring part 4 Power switch 5 Measurement start / stop button 6 Control part 8 External housing 11 Light emitting part 12 Light receiving part 13a, 13b APC
14a, 14b Amplifier 15a, 15b Half mirror 16a, 16b FMD
17 Dichroic mirror 19 Optical path length detector (angle detector)
20 outgoing light 201 near infrared laser light (first outgoing light)
202 Visible light (second outgoing light)
21 Reflected light (emitted light)
22 Transmitted light 221 Laser transmitted light (first transmitted light)
222 Visible transmitted light (second transmitted light)
25 measurement site 31 first clamping piece 32 second clamping piece 311, 311 ′, 321 mirror 312, 322 condenser lens 40, 401, 402, 403 concave mirror (reflecting means)
41 λ / 4 plate (polarization state changing means)
42a, 42b PBS (polarization beam splitter)
43a, 43b, 44a, 44b Collimator lens 61 DSP
62 A / D converter circuit (A / D converter)
63a, 63b Laser driver 64 Display driver 65 Arithmetic processing unit 100 Blood glucose level measuring device LD Laser diode (light emitting unit)
LD1 Laser diode (first light emitting part)
LD2 Laser diode (second light emitting part)
PD photodiode (light receiving part)
PD1 photodiode (first light receiving part)
PD2 photodiode (second light receiving part)

Claims (8)

近赤外レーザ光を被測定部位に透過させることにより該被測定部位の内部における糖分を測定する光学測定ユニットであって、
第1挟持片と第2挟持片とにより前記被測定部位を挟持する測定部と、
前記糖分による吸収率が高い前記近赤外レーザ光を出射光として前記第1挟持片から前記被測定部位に出射する発光部と、
反射により前記出射光の一部を前記被測定部位内に複数回透過させる反射手段と、
前記被測定部位を透過した前記出射光の一部を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づき前記出射光の前記被測定部位における透過量を算出し、前記糖分に換算する制御部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
An optical measurement unit that measures sugar in the measurement site by transmitting near-infrared laser light to the measurement site,
A measurement unit for clamping the measurement site by the first clamping piece and the second clamping piece;
A light emitting unit that emits the near-infrared laser light having a high absorption rate due to the sugar as the emitted light from the first clamping piece to the measurement site;
Reflecting means for transmitting a part of the emitted light into the measurement site a plurality of times by reflection;
A light receiving unit for receiving a part of the emitted light transmitted through the measurement site;
A control unit that calculates the amount of transmission of the emitted light in the measurement site based on the light reception result of the light receiving unit, and converts it into the sugar content;
An optical measurement unit comprising:
近赤外レーザ光を被測定部位に透過させることにより該被測定部位の内部における糖分を測定する光学測定ユニットであって、
第1挟持片と第2挟持片とにより前記被測定部位を挟持する測定部と、
前記糖分による吸収率が高い前記近赤外レーザ光を出射光として導波路となる前記第1挟持片から前記被測定部位に出射する発光部と、
前記被測定部位を透過した前記出射光の一部を反射して前記被測定部位に入射させる反射手段と、
前記被測定部位内を複数回透過した光を透過光として受光する受光部と、
前記透過光に基づき前記出射光の前記被測定部位における透過量を算出し、前記糖分に換算する制御部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
An optical measurement unit that measures sugar in the measurement site by transmitting near-infrared laser light to the measurement site,
A measurement unit for clamping the measurement site by the first clamping piece and the second clamping piece;
A light emitting unit that emits the near-infrared laser light having a high absorption rate due to the sugar to the measurement site from the first sandwiching piece serving as a waveguide;
Reflecting means for reflecting a part of the emitted light transmitted through the measurement site and entering the measurement site;
A light receiving unit that receives light transmitted through the measurement site a plurality of times as transmitted light;
A control unit that calculates a transmission amount of the emitted light in the measurement site based on the transmitted light, and converts the calculated amount into the sugar;
An optical measurement unit comprising:
前記測定部に、前記反射手段を複数設けることを特徴とする請求項2に記載の光学測定ユニット。   The optical measurement unit according to claim 2, wherein a plurality of the reflection means are provided in the measurement unit. 前記発光部から前記受光部に至る光路中に光分配素子を配置し、該光分配素子により前記出射光と前記透過光とを分離することを特徴とする請求項2に記載の光学測定ユニット。   The optical measurement unit according to claim 2, wherein a light distribution element is disposed in an optical path from the light emitting unit to the light receiving unit, and the emitted light and the transmitted light are separated by the light distribution element. 前記光分配素子は偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項4に記載の光学測定ユニット。   The optical measurement unit according to claim 4, wherein the light distribution element is a polarization beam splitter. 前記発光部から前記受光部に至る光路中に、偏光状態変更手段を設け、前記透過光を前記出射光と異なる偏光状態にすることを特徴とする請求項4に記載の光学測定ユニット。   The optical measurement unit according to claim 4, wherein a polarization state changing unit is provided in an optical path from the light emitting unit to the light receiving unit, and the transmitted light is set to a polarization state different from that of the emitted light. 前記偏光状態変更手段は4分の1波長板であることを特徴とする請求項6に記載の光学測定ユニット。   The optical measurement unit according to claim 6, wherein the polarization state changing unit is a quarter-wave plate. 前記発光部は、前記出射光の一部として前記近赤外レーザ光に対する基準となる光を出射し、前記受光部は、前記透過光に含まれる前記基準となる光の基準透過光を検出し、前記制御部は、前記透過光および前記基準透過光に基づいて前記糖分を算出することを特徴とする請求項2に記載の光学測定ユニット。   The light emitting unit emits a reference light for the near-infrared laser light as a part of the emitted light, and the light receiving unit detects a reference transmitted light of the reference light included in the transmitted light. The optical measurement unit according to claim 2, wherein the control unit calculates the sugar content based on the transmitted light and the reference transmitted light.
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