JP2013064631A - 濃度測定方法及び濃度測定装置 - Google Patents
濃度測定方法及び濃度測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013064631A JP2013064631A JP2011203102A JP2011203102A JP2013064631A JP 2013064631 A JP2013064631 A JP 2013064631A JP 2011203102 A JP2011203102 A JP 2011203102A JP 2011203102 A JP2011203102 A JP 2011203102A JP 2013064631 A JP2013064631 A JP 2013064631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- water
- absorption coefficient
- solute
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 153
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 133
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 60
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 6
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 45
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 abstract description 11
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 239000000306 component Substances 0.000 description 23
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 18
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 18
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000004153 glucose metabolism Effects 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 208000020832 chronic kidney disease Diseases 0.000 description 1
- 208000022831 chronic renal failure syndrome Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 230000037323 metabolic rate Effects 0.000 description 1
- 201000008383 nephritis Diseases 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000036186 satiety Effects 0.000 description 1
- 235000019627 satiety Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
- G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N2021/3129—Determining multicomponents by multiwavelength light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N2021/3129—Determining multicomponents by multiwavelength light
- G01N2021/3133—Determining multicomponents by multiwavelength light with selection of wavelengths before the sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/256—Arrangements using two alternating lights and one detector
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
【解決手段】演算部は、記憶部に予め記憶しておいた情報(事前準備)を参照して、体液を構成する水(溶媒)の吸収係数(μaw(λ))と、グルコースの見かけの吸収係数(μ’ag(λ))とを得る(S11)。そして、測定時に皮膚に照射した光の波長(λ1),(λ2)…ごとに、参照した水の吸収係数(μaw(λ))、グルコースの見かけの吸収係数(μ’ag(λ)、および測定した吸収係数(μa(λ))に基づいて、以下の(式8)を適用し、皮膚の体液中に含まれるグルコース(第一の溶質)の体積分率(Vg)、および水(溶媒)の体積分率(Vw)を得る(S12)。
【選択図】図2
Description
一方、高齢化社会の到来により、予防医学に対する要求の高まりを受けて、個人における代謝量管理の重要性が急速に増大している。中でも、血糖値測定は、食前や食後の血糖値を測定することで糖代謝の反応が分かることが知られており、糖尿病のごく初期段階での糖代謝の反応を評価することで、糖尿病の早期診断に基づく早期治療が可能になる。
また、血糖値を連続的に測定する方法としては、静脈に注射針を刺した状態で連続的に血糖値相応のグルコースの測定を行う機器が米国にて開発されており、現在臨床試験中である。しかし、静脈に注射針を刺したままにしているために、血糖値の測定中に針が抜ける危険性や感染症の危険性がある。
この装置は、測定対象物に特定波長の光または連続光を照射し、その光吸収量からBeer-Lambert則に基づいて、成分の濃度を算出している。
こうした多変量解析を用いた測定装置(測定方法)では、シミュレーションによって検量線を作成しており、測定対象物の温度変動や成分間の相互作用が考慮されていない。よって、測定対象物の温度変動がある場合や、さらに測定対象に複数成分が含まれている場合、濃度測定の際に誤差が大きくなり、目的の成分を正確に測定することが困難であった。
また、こうした多数の試料をシミュレーションでなく実測し、こうした実測による光吸収量に基づいて検量線を作成することも考えられるが、こうした相互作用を考慮した検量線の作成は多くの時間と手間が掛かり、実用的ではない。
すなわち、本発明の濃度測定方法は、溶媒である水に溶質を溶解させた溶液中の溶質濃度を、吸光光度法によって測定する濃度測定方法であって、
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略同一の、互いに異なる第一と第二の波長の1組の光を前記溶液にそれぞれ入射させ、前記溶液における、前記第一の波長の吸収係数(μa(λ1))と、前記第二の波長の吸収係数(μa(λ2))とを測定する工程と、
前記第一の波長の水の吸収係数(μaw(λ1))、および前記第二の波長の水の吸収係数(μaw(λ2))をそれぞれ参照する工程と、
前記第一の波長の溶質の吸収係数(μag(λ1))、および前記第二の波長の溶質の吸収係数(μag(λ2))をそれぞれ参照する工程と、
これら吸収係数(μa(λ1))、(μa(λ2))、(μaw(λ1))、(μaw(λ2))、(μag(λ1))、および(μag(λ2))に基づいて、連立方程式(式1)(式2)を適用し、未知の溶質の体積分率(Vg1)、および水の体積分率(Vw1)を得る工程と、
を少なくとも備えたことを特徴とする。
前記第三の波長の水の吸収係数(μaw(λ3))、および前記第三の波長の溶質の吸収係数(μag(λ3))とともに(式3)に適用し、この(式3)と前記(式1)(式2)の中から任意の数の式を用いて連立方程式を構成して、未知の溶質の体積分率(Vg1)、および水の体積分率(Vw1)を得ることを特徴とする。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量の絶対値が略同一であり、かつ正負が逆である、互いに異なる第四と第五の波長の1組の光を前記溶液にそれぞれ入射させ、前記溶液における前記第四の波長の吸収係数(μa(λ4))と、前記第五の波長の吸収係数(μa(λ5))とを測定する工程と、
前記第四の波長の水の吸収係数(μaw(λ4))、および前記第五の波長の水の吸収係数(μaw(λ5))をそれぞれ参照する工程と、
前記第四の波長の溶質の吸収係数(μag(λ4))、および前記第五の波長の溶質の吸収係数(μag(λ5))をそれぞれ参照する工程と、
これら吸収係数(μa(λ4))、(μa(λ5))、(μaw(λ4))、(μaw(λ5))、(μag(λ4))、および(μag(λ5))に基づいて、連立方程式(式4)(式5)を適用し、未知の溶質の体積分率(Vg2)、および水の体積分率(Vw2)を得る工程と、
を少なくとも備えたことを特徴とする。
前記第六の波長の水の吸収係数(μaw(λ6))、および前記第六の波長の溶質の吸収係数(μag(λ6))とともに(式6)に適用し、この(式6)と前記(式4)(式5)の中から任意の数の式を用いて連立方程式を構成して、未知の溶質の体積分率(Vg2)、および水の体積分率(Vw2)を得ることを特徴とする。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略同一の、互いに異なる第七と第八の波長の1組の光を照射可能な光源と、
前記第七の波長の水の吸収係数(μaw(λ7))、前記第八の波長の水の吸収係数(μaw(λ8))、前記第七の波長の溶質の吸収係数(μag(λ7))、および前記第八の波長の溶質の吸収係数(μag(λ8))をそれぞれ記憶する記憶部と、
これら吸収係数(μaw(λ7))、(μaw(λ8))、(μag(λ7))、および(μag(λ8))に基づいて、前記溶液の溶質の体積分率(Vg3)、および水の体積分率(Vw3)を算出する演算部と、
を少なくとも備えたことを特徴とする。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量の絶対値が略同一であり、かつ正負が逆である、互いに異なる第十と第十一の波長の1組の光を照射可能な光源と、
前記第十の波長の水の吸収係数(μaw(λ10))、前記第十一の波長の水の吸収係数(μaw(λ11))、前記第十の波長の溶質の吸収係数(μag(λ10))、および前記第十一の波長の溶質の吸収係数(μag(λ11))をそれぞれ記憶する記憶部と、
これら吸収係数(μaw(λ10))、(μaw(λ11))、(μag(λ10))、および(μag(λ11))に基づいて、前記溶液の溶質の体積分率(Vg4)、および水の体積分率(Vw4)を算出する演算部と、
を少なくとも備えたことを特徴とする。
なお、本実施形態は発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
この濃度測定装置100は、第一の溶質を溶解させた溶液中の第一の溶質の濃度を、吸光光度法によって正確に測定可能なものであり、演算部101、記憶部102、表示部103、計測光強度取得部(測定部)104と、照射部105および受光部106からなる測定ユニット107を備えている。
なお、本発明では、水(溶媒)とグルコースのように、互いに相互作用を生じる水溶液に対しても適用できる。ここでいう相互作用とは、溶媒に対して溶質を溶解させた際に生じるクラスターの形成による作用、例えば、分子間の水素結合数の変化、グルコース水溶液中の水とグルコースの水素結合、水と塩化ナトリウムのイオン結合などが挙げられる。
計測光強度取得部(測定部)104は、グルコースの濃度が未知である第一の試料、即ち、皮膚(観測対象)の真皮層(任意の層)に存在する体液の吸収係数(μa(λ))を測定する。
受光部106は、例えば、光がガラスセル110を透過した光を受光すればよい。
濃度測定装置100は、測定を行う前に、予め、水(溶媒)に所定量のグルコース(第一の溶質)を溶解させて、グルコース濃度が既知の溶液を作成し、この溶液における吸収係数の測定値からグルコースの見かけの吸収係数(μ’ag(λ))を算出し、記憶部102に記憶させておく。なお、図8に、グルコース(第一の溶質)の見かけの吸収係数(μ’ag(λ))と水(溶媒)の吸収係数(μaw(λ))の例を示す。
まず、測定者は、濃度測定装置100を動作させる。そして、まず最初に、ガラスセル110に試料を入れない状態で、第一の波長の光、例えば1450nmの光を照射部(光源)105から出射させる(S1)。
そして、(式7)に基づいて、演算部101は試料の吸収係数を算出する(S10)。
そして、測定時に皮膚に照射した光の波長(λ1),(λ2)…ごとに、参照した水の吸収係数(μaw(λ))、グルコースの見かけの吸収係数(μ’ag(λ)、および測定した吸収係数(μa(λ))に基づいて、以下の(式8)を適用し、皮膚の体液中に含まれるグルコース(第一の溶質)の体積分率(Vg)、および水(溶媒)の体積分率(Vw)を得る(S12)。
グルコース水溶液において、成分はグルコースと水の2つである。水溶液中では、グルコースと水が水素結合により相互に作用を及ぼすと考えられる。血糖値相当のグルコース水溶液のように水がグルコースに比較して十分に多い場合、全てのグルコースは水素結合の影響を受け、水については一部がその影響を受けると考えられる。よって、水については、グルコースと結合した水(水和水)と結合していない水(バルク水)を別成分として考える。この考えにもとづくとグルコース水溶液の吸収係数は、式(9)のように表すことができる。
このグラフにおける水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略ゼロである波長1300nmをA波長、1430nmをD波長、1789nmをG波長とする。また、水の温度変化による水の吸収係数の変化量が+0.01(mm−1)である波長1390nmをB波長、1420nmをC波長とする。更に、水の温度変化による水の吸収係数の変化量が−0.01(mm−1)である波長1450nmをE波長、1588nmをF波長とする。
本発明の測定波長の組合せとして、まず、第一の波長の吸収係数(μa(λ1))と、第二の波長の吸収係数(μa(λ2))とを測定した上で、第一の波長の水の吸収係数(μaw(λ1))、第二の波長の水の吸収係数(μaw(λ2))、および第一の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ1))、第二の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ2))をそれぞれ参照し、これら吸収係数(μa(λ1))、(μa(λ2))、(μaw(λ1))、(μaw(λ2))、(μag(λ1))、および(μag(λ2))に基づいて、連立方程式(式1)(式2)を適用し、未知のグルコースの体積分率(Vg1)、および水の体積分率(Vw1)を得る。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略ゼロである第三の波長の光によって、グルコース水溶液の第三の波長の吸収係数(μa(λ3))を測定する工程を更に備え、この第三の波長の水の吸収係数(μaw(λ3))、および前記第三の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ3))とともに(式3)に適用し、この(式3)と(式1)(式2)の中から任意の数の式を用いて連立方程式を構成して、未知のグルコースの体積分率(Vg1)、および水の体積分率(Vw1)を得ることもできる。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量の絶対値が略同一であり、かつ正負が逆である、互いに異なる第四と第五の波長の1組の光をグルコース水溶液にそれぞれ入射させ、グルコース水溶液における、第四の波長の吸収係数(μa(λ4))と、第五の波長の吸収係数(μa(λ5))とを測定する工程を備え、
第四の波長の水の吸収係数(μaw(λ4))、第五の波長の水の吸収係数(μaw(λ5))、および第四の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ4))、第五の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ5))をそれぞれ参照して、これら吸収係数(μa(λ4))、(μa(λ5))、(μaw(λ4))、(μaw(λ5))、(μag(λ4))、および(μag(λ5))に基づいて、連立方程式(式4)(式5)を適用し、未知のグルコースの体積分率(Vg2)、および水の体積分率(Vw2)を得ることもできる。
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略ゼロである第六の波長の光によって、グルコース水溶液の第六の波長の吸収係数(μa(λ6))を測定する工程を更に備え、
第六の波長の水の吸収係数(μaw(λ6))、および第六の波長のグルコースの吸収係数(μag(λ6))とともに(式6)に適用し、この(式6)と(式4)(式5)の中から任意の数の式を用いて連立方程式を構成して、未知のグルコースの体積分率(Vg2)、および水の体積分率(Vw2)を得ることもできる。
(他の濃度測定方法1)
図4は、本発明の濃度測定方法の他の一例を示すフローチャートである。
この実施形態においては、上述した(式1)に2波長のデータを代入した2つの式から体積分率を求める。この場合、光源として波長の異なる4種類の光を測定対象(試料)に照射させる必要がある。ここでは、波長1450nmと波長1588nmの光のペアと、波長1440nmと1300nmの光のペアを用いている。これら光の波長のペアは、水の吸収係数における温度変動量が互いに同じになるように選択される。それ以外の部分は図2に示す手順と同様である。
図5は、本発明の濃度測定方法の他の一例を示すフローチャートである。
この実施形態においては、図4に示す実施形態で示した2つの波長ペアのうち、波長1440nmの光と波長1300nmの光とは水の吸収係数の温度変化がほぼゼロである。従って、これらの波長の光は、波長ペアの差分を用いず単独で用いても、水の温度変化による影響が殆ど無い。よって、精度の高い測定が可能である。この実施形態では、波長1450nmの光、波長1588nmの光、および波長1440nmの光を用いた構成を示している。それ以外の部分は図2に示す手順と同様である。
(他の濃度測定装置1)
図6は、本発明の濃度測定装置の他の一例を示すブロックダイアグラムである。
この実施形態に示した濃度測定装置おいては、互いに異なる波長の光を照射する3つの光射出部(光源)を備え、それぞれの光源から照射した光を測定対象(試料)で反射させた反射光(後方散乱光)を受光する構成である。図1に示した測定対象(試料)を透過させた透過光を受光する構成と比べて、試料自体に光の反射性がある場合に好適に適用でき、また、試料を入れたセルの一面に光学反射膜を形成することでも実現できる。
図7は、本発明の濃度測定装置の他の一例を示すブロックダイアグラムである。
この実施形態に示した濃度測定装置おいては、複数の波長を含む光、例えば白色光を照射する光射出部(光源から)出射させた光を分光手段で特定の波長ごとに光を分光させ、分光させた後の光を測定対象(試料)に入射させて吸収係数を測定する構成である。分光手段としては、例えば、プリズムや回折格子などを備えた分光器を用いればよい。
μa(λ1):波長λ1における水溶液の吸収係数
μa(λ2):波長λ2における水溶液の吸収係数
εw(λ1):波長λ1における水のモル吸光係数
εw(λ2):波長λ2における水のモル吸光係数
εg(λ1):波長λ1における溶質のモル吸光係数
εg(λ2):波長λ2における溶質のモル吸光係数
Cw:水のモル濃度
Cg:溶質のモル濃度
をそれぞれ表している。
Claims (15)
- 溶媒である水に溶質を溶解させた溶液中の溶質濃度を、吸光光度法によって測定する濃度測定方法であって、
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略同一の、互いに異なる第一と第二の波長の1組の光を前記溶液にそれぞれ入射させ、前記溶液における前記第一の波長の吸収係数(μa(λ1))と、前記第二の波長の吸収係数(μa(λ2))とを測定する工程と、
前記第一の波長の水の吸収係数(μaw(λ1))、および前記第二の波長の水の吸収係数(μaw(λ2))をそれぞれ参照する工程と、
前記第一の波長の溶質の吸収係数(μag(λ1))、および前記第二の波長の溶質の吸収係数(μag(λ2))をそれぞれ参照する工程と、
これら吸収係数(μa(λ1))、(μa(λ2))、(μaw(λ1))、(μaw(λ2))、(μag(λ1))、および(μag(λ2))に基づいて、連立方程式(式1)(式2)を適用し、未知の溶質の体積分率(Vg1)、および水の体積分率(Vw1)を得る工程と、
を少なくとも備えたことを特徴とする濃度測定方法。
Vg1+Vw1=1 (式2) - 溶媒である水に溶質を溶解させた溶液中の溶質濃度を、吸光光度法によって測定する濃度測定方法であって、
水の温度変化による水の吸収係数の変化量の絶対値が略同一であり、かつ正負が逆である、互いに異なる第四と第五の波長の1組の光を前記溶液にそれぞれ入射させ、前記溶液における前記第四の波長の吸収係数(μa(λ4))と、前記第五の波長の吸収係数(μa(λ5))とを測定する工程と、
前記第四の波長の水の吸収係数(μaw(λ4))、および前記第五の波長の水の吸収係数(μaw(λ5))をそれぞれ参照する工程と、
前記第四の波長の溶質の吸収係数(μag(λ4))、および前記第五の波長の溶質の吸収係数(μag(λ5))をそれぞれ参照する工程と、
これら吸収係数(μa(λ4))、(μa(λ5))、(μaw(λ4))、(μaw(λ5))、(μag(λ4))、および(μag(λ5))に基づいて、連立方程式(式4)(式5)を適用し、未知の溶質の体積分率(Vg2)、および水の体積分率(Vw2)を得る工程と、
を少なくとも備えたことを特徴とする濃度測定方法。
Vg2+Vw2=1 (式5) - 溶媒である水に溶質を溶解させた溶液中の溶質濃度を、吸光光度法によって測定する濃度測定装置であって、
水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略同一の、互いに異なる第七と第八の波長の1組の光を照射可能な光源と、
前記第七の波長の水の吸収係数(μaw(λ7))、前記第八の波長の水の吸収係数(μaw(λ8))、前記第七の波長の溶質の吸収係数(μag(λ7))、および前記第八の波長の溶質の吸収係数(μag(λ8))をそれぞれ記憶する記憶部と、
これら吸収係数(μaw(λ7))、(μaw(λ8))、(μag(λ7))、および(μag(λ8))に基づいて、前記溶液の溶質の体積分率(Vg3)、および水の体積分率(Vw3)を算出する演算部と、
を少なくとも備えたことを特徴とする濃度測定装置。 - 前記第七の波長は1440〜1480nmの範囲であり、前記第八の波長は、1500〜1800nmの範囲であることを特徴とする請求項3記載の濃度測定装置。
- 前記光源は、水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略ゼロである第九の波長の光を更に照射可能であることを特徴とする請求項5または6記載の濃度測定装置。
- 前記第九の波長は、1789±10nm、1440±10nm、または1000〜1300nmのいずれかの波長域であることを特徴とする請求項7記載の濃度測定装置。
- 前記光源は、複数の波長からなる光を、少なくとも前記第七の波長の光、および前記第八の波長の光にそれぞれ分光する分光手段を含むことを特徴とする請求項5ないし8いずれか1項記載の濃度測定装置。
- 溶媒である水に溶質を溶解させた溶液中の溶質濃度を、吸光光度法によって測定する濃度測定装置であって、
水の温度変化による水の吸収係数の変化量の絶対値が略同一であり、かつ正負が逆である、互いに異なる第十と第十一の波長の1組の光を照射可能な光源と、
前記第十の波長の水の吸収係数(μaw(λ10))、前記第十一の波長の水の吸収係数(μaw(λ11))、前記第十の波長の溶質の吸収係数(μag(λ10))、および前記第十一の波長の溶質の吸収係数(μag(λ11))をそれぞれ記憶する記憶部と、
これら吸収係数(μaw(λ10))、(μaw(λ11))、(μag(λ10))、および(μag(λ11))に基づいて、前記溶液中の溶質の体積分率(Vg4)、および水の体積分率(Vw4)を算出する演算部と、
を少なくとも備えたことを特徴とする濃度測定装置。 - 前記第十の波長は1440〜1480nmの範囲であり、前記第十一の波長は、1500〜1800nmの範囲であることを特徴とする請求項10記載の濃度測定装置。
- 前記光源は、水の温度変化による水の吸収係数の変化量が略ゼロである第十二の波長の光を更に照射可能であることを特徴とする請求項10または11記載の濃度測定装置。
- 前記第十二の波長は、1789±10nm、1440±10nm、または1000〜1300nmのいずれかの波長域であることを特徴とする請求項12記載の濃度測定装置。
- 前記光源は、複数の波長からなる光を、少なくとも前記第十の波長の光、および前記第十一の波長の光にそれぞれ分光する分光手段を含むことを特徴とする請求項10ないし13いずれか1項記載の濃度測定装置。
- 前記溶質はグルコースであり、前記溶液はグルコース水溶液であることを特徴とする請求項1ないし14いずれか1項記載の濃度測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011203102A JP5866910B2 (ja) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | 濃度測定方法及び濃度測定装置 |
US13/614,566 US20130073220A1 (en) | 2011-09-16 | 2012-09-13 | Concentration measurement method and concentration measurement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011203102A JP5866910B2 (ja) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | 濃度測定方法及び濃度測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013064631A true JP2013064631A (ja) | 2013-04-11 |
JP5866910B2 JP5866910B2 (ja) | 2016-02-24 |
Family
ID=47881442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011203102A Expired - Fee Related JP5866910B2 (ja) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | 濃度測定方法及び濃度測定装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130073220A1 (ja) |
JP (1) | JP5866910B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9030654B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-05-12 | Seiko Epson Corporation | Concentration determination apparatus and concentration determination method for measuring a concentration of a measured component contained in a living body tissue |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5761708B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2015-08-12 | セイコーエプソン株式会社 | 濃度定量方法及び濃度定量装置 |
US10206619B1 (en) * | 2017-04-28 | 2019-02-19 | Maxim Integrated Products, Inc. | Device and method for monitoring body hydration |
CN112763434A (zh) * | 2019-10-21 | 2021-05-07 | 合肥新标智能设备有限公司 | 一种酒精浓度测量仪 |
CN112362544B (zh) * | 2020-10-14 | 2023-01-20 | 南京吉泽信息科技有限公司 | 基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07284490A (ja) * | 1994-02-22 | 1995-10-31 | Minolta Co Ltd | グルコース濃度測定装置 |
JP2000037355A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-02-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | グルコース濃度測定方法および装置 |
US20030160961A1 (en) * | 1998-12-23 | 2003-08-28 | Molecular Devices Corporation | Determination of light absorption pathlength in a vertical-beam photometer |
JP2005517923A (ja) * | 2002-02-12 | 2005-06-16 | オプテイスカン・バイオメデイカル・コーポレーシヨン | 吸光スペクトルからのサンプル中の被検体濃度の決定方法 |
JP2007301154A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置 |
JP2009136329A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法 |
JP2009213563A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置 |
JP2010066280A (ja) * | 1997-03-25 | 2010-03-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | グルコース濃度の定量装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5370114A (en) * | 1992-03-12 | 1994-12-06 | Wong; Jacob Y. | Non-invasive blood chemistry measurement by stimulated infrared relaxation emission |
US6414779B1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-07-02 | Opeical Biopsy Technologies, Inc. | Integrated angled-dual-axis confocal scanning endoscopes |
-
2011
- 2011-09-16 JP JP2011203102A patent/JP5866910B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-09-13 US US13/614,566 patent/US20130073220A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07284490A (ja) * | 1994-02-22 | 1995-10-31 | Minolta Co Ltd | グルコース濃度測定装置 |
JP2010066280A (ja) * | 1997-03-25 | 2010-03-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | グルコース濃度の定量装置 |
JP2000037355A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-02-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | グルコース濃度測定方法および装置 |
US20030160961A1 (en) * | 1998-12-23 | 2003-08-28 | Molecular Devices Corporation | Determination of light absorption pathlength in a vertical-beam photometer |
JP2005517923A (ja) * | 2002-02-12 | 2005-06-16 | オプテイスカン・バイオメデイカル・コーポレーシヨン | 吸光スペクトルからのサンプル中の被検体濃度の決定方法 |
JP2007301154A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置 |
JP2009136329A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法 |
JP2009213563A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9030654B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-05-12 | Seiko Epson Corporation | Concentration determination apparatus and concentration determination method for measuring a concentration of a measured component contained in a living body tissue |
US9332936B2 (en) | 2011-06-21 | 2016-05-10 | Seiko Epson Corporation | Concentration determination apparatus and concentration determination method for detecting an absorbance of living body tissue based on a light intensity and measuring a concentration of a measured component contained in living body tissue |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5866910B2 (ja) | 2016-02-24 |
US20130073220A1 (en) | 2013-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Afara et al. | Characterization of connective tissues using near-infrared spectroscopy and imaging | |
Shao et al. | In vivo blood glucose quantification using Raman spectroscopy | |
Lundsgaard-Nielsen et al. | Critical-depth Raman spectroscopy enables home-use non-invasive glucose monitoring | |
Li et al. | Simultaneous measurement of deep tissue blood flow and oxygenation using noncontact diffuse correlation spectroscopy flow-oximeter | |
JP5463545B2 (ja) | 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム | |
JP5866910B2 (ja) | 濃度測定方法及び濃度測定装置 | |
WO2006040841A1 (ja) | 血糖値の非侵襲測定装置 | |
JP5674093B2 (ja) | 濃度定量装置及び濃度定量方法並びにプログラム | |
DK2689234T3 (en) | PROCEDURE FOR DETERMINING THE ABSORPTION COEFFICIENT IN UNCLEAR MEDIUM | |
Kewin et al. | Evaluation of hyperspectral NIRS for quantitative measurements of tissue oxygen saturation by comparison to time-resolved NIRS | |
WO2009059433A1 (en) | Quantification of an absorber through a scattering medium | |
US9332936B2 (en) | Concentration determination apparatus and concentration determination method for detecting an absorbance of living body tissue based on a light intensity and measuring a concentration of a measured component contained in living body tissue | |
Yadav et al. | Comparative study of different measurement sites using NIR based non-invasive glucose measurement system | |
Istfan et al. | Hemodynamics of the sternocleidomastoid measured with frequency domain near-infrared spectroscopy towards non-invasive monitoring during mechanical ventilation | |
JP2010005047A (ja) | 光学式生体成分測定用の検量モデルの作成方法及び非侵襲血糖値測定装置 | |
JP2010082246A (ja) | 生体スペクトルの測定データ処理方法 | |
WO2022185454A1 (ja) | 成分測定装置および成分測定方法 | |
Cortese et al. | In vivo characterization of the optical and hemodynamic properties of the human sternocleidomastoid muscle through ultrasound-guided hybrid near-infrared spectroscopies | |
JP2012081123A (ja) | 濃度定量装置及び濃度定量方法並びにプログラム | |
JP5761708B2 (ja) | 濃度定量方法及び濃度定量装置 | |
JP5849539B2 (ja) | 水分量測定方法及び水分量測定装置 | |
Lee et al. | Small separation frequency-domain near-infrared spectroscopy for the recovery of tissue optical properties at millimeter depths | |
Mazumder et al. | Interferometric near-infrared spectroscopy (iNIRS) reveals that blood flow index depends on wavelength | |
JP5552819B2 (ja) | 濃度測定装置 | |
Zou et al. | Investigation of spectral interferences on the accuracy of broadband CW-NIRS tissue SO2 determination |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140826 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150526 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150715 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150724 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5866910 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |