JP4216272B2 - 生体情報測定用光学部材、および生体情報算出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、生体組織を光学的に測定することによって、体液中のグルコース、コレステロール、尿素、トリグリセリド、タンパク質等を非侵襲的に算出するための、生体情報測定用光学部材、および生体情報算出装置に関する。
生体や溶液中の特定成分を測定するための従来の光学測定装置について説明する。
平行に向かい合った一対の反射面を備える透明な減衰全反射素子（以下、ＡＴＲプリズムと称する）に上下の口唇を密着させて、血糖値を測定するための光学測定装置がある
（たとえば、特許文献１参照）。この従来の光学測定装置を第１の従来技術と呼ぶ。
（たとえば、特許文献１参照）。この従来の光学測定装置を第１の従来技術と呼ぶ。
より具体的に述べると、従来の生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図１２に示されているように、セレン化亜鉛、シリコンまたはゲルマニウム等からなるＡＴＲプリズム１２０１を口にくわえて、口唇１２０３によりＡＴＲプリズム１２０１を押さえつけた状態で、ＡＴＲプリズム１２０１に光ファイバ１２０２より光を入射させる。
そして、ＡＴＲプリズム１２０１の反射面と口唇１２０３との境界でわずかに口唇１２０３に浸入しつつ全反射する（すなわち、減衰全反射する）ことを繰り返し、ＡＴＲプリズム１２０１の外部に出射した光を、光ファイバ１２０４を利用して取り出し、分析する。つまり、出射した光の光スペクトルを解析し、測定対象である特定成分が吸収しやすい波長の光の光量を算出することによって、その波長の光が特定成分によってどれくらい吸収されたのかを知ることができる。かくして、生体中の特定成分を定量的に測定することができるわけである。
また、ＺｎＳｅ結晶等からなるＡＴＲプリズムを口唇の粘膜に密着させた後、このＡＴＲプリズムに波長９〜１１μｍのレーザ光を入射させ、ＡＴＲプリズムの内部で多重反射させ、その減衰全反射光、散乱反射光等を分析することによって、血糖値や血中エタノール濃度を測定するための光学測定装置がある（たとえば、非特許文献１参照）。この従来の光学測定装置を第２の従来技術と呼ぶ。
ＡＴＲプリズム中を進行する光は、わずかに口唇に浸入した後に反射する。
反射した光は、口唇中に存在する体液中の各成分の影響をうけ、口唇に侵入する前よりも減衰している。
そこで、反射光の光量を測定することにより、体液中の各成分の情報を得ることができる。
第１および第２の従来技術は、エバネッセント波（いわゆる染み出し光）を定量分析に応用したものである。
また、生体組織に当接される凹部を有する当接手段と、凹部内の一部より検出光を出射する検出光出射手段と、凹部内の他の一部に設けられ、検出光が入射される検出光入射手段を備え、当接手段は、生体組織の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から構成され、当接手段と生体組織とが当接した状態で、検出光は凹部にはまり込んだ生体組織を通過した後に検出光入射手段に入射する生体情報検出用接触子がある（たとえば、特許文献２参照）。この従来の生体情報検出用接触子を第３の従来技術と呼ぶ。
生体組織へのダメージが少なく、容易かつ高精度に生体情報の測定が可能となる。
特開平０９−１１３４３９号公報
国際公開第０１／０５８３５５号パンフレット
福島英生、他５名、「血糖値の非侵襲的計測法−光学的ブドウ糖センサの開発−」、ＢＭＥ、社団法人日本エムイー学会、１９９１年、第５巻、第８号、ｐ．１６−２１
しかしながら、第１から第３の従来技術の何れにおいても、太陽光、照明からの光等の、測定用光源以外からの光は、外乱光となってしまうことが多い。
このため、上述した従来の技術には、外乱光による生体情報測定への悪影響が発生することがあるという課題があった。
なお、第１および第２の従来技術では、エバネッセント波の生体へ浸入する染み出し深さｄは、およそ
で求められる。
ＡＴＲプリズムとしてＺｎＳｅ結晶（ｎ１＝２．０）を用い、λ０＝１０ミクロン、θ１＝４５°とした場合について計算すると、生体の屈折率は約１．３〜１．５程度であるから、ｎ２＝１．４１のときｄ＝２９ミクロンとなり、数十ミクロン程度の表面とその近傍の状態に関する情報が得られることが分かる。
ここに、エバネッセント波の電場は深さに応じて指数関数的に減衰していく。
したがって、生体組織をＡＴＲプリズムの生体組織測定部に密着させることが非常に重要である。
ところが、第１および第２の従来技術は、ともに、ＡＴＲプリズムを口唇にくわえたのみまたは押圧したのみである。
そのため、口唇とＡＴＲプリズムとを密着させることが困難である。
このために、第１および第２の従来技術では、正確な生体情報の測定が困難になることがあった。
また、第３の従来技術では、形成された凹部に生体組織を隆起させ、隆起させた部位を選択的に測定することが可能になるが、やはり前述の第１、第２の従来技術と同様に生体組織と生体組織測定部との密着が非常に重要である。
しかしながら、生体組織と生体組織測定部の密着が困難であるために、生体組織と生体組織測定部の密着が不十分である場合には光路長が変化してしまい、正確な生体情報の測定が困難になることがあった。
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、外乱光による生体情報測定への悪影響を抑制することができる、生体情報測定用光学部材、および生体情報算出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、
発光された光を入射する入射面、生体組織が接触する接触面、および前記生体組織が接触した前記接触面で反射された光、または前記生体組織が接触した前記接触面を介して前記生体組織を通過してきた光を出射する出射面を有する光学素子と、
前記接触面を露出させ、前記光学素子の外周部を包囲するように設けられた光学素子カバーとを備え、
前記生体組織の一部が入り込める空間が、前記光学素子と前記光学素子カバーとの間に形成されており、
前記接触面は、前記空間の外側に突出している、生体情報測定用光学部材である。
前記空間を覆うように設けられた、移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込むことが好ましい。
前記空間カバーは、弾性体によって保持されていることが好ましい。
前記生体組織が前記接触面に接触しているときに、前記空間を減圧する減圧手段をさらに備えたことが好ましい。
前記空間を覆うように設けられた、窓をもつ移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込み、
前記減圧手段は、前記窓を通じて排気を行うことによって、前記空間を減圧することが好ましい。
前記光学素子カバーの外面の全部または一部に設けられた減光手段をさらに備えていることが好ましい。
前記減光手段は、光を反射する光反射体、光を吸収する光吸収体、および光を散乱する光散乱体の内の少なくとも一つであることが好ましい。
前記接触面は、溝をもつことが好ましい。
前記光学素子は、屈折率が１．５５以上であることが好ましい。
前記接触面は、曲面をもつことが好ましい。
前記光学素子カバーの端面の、前記生体組織に接触する部分は、曲面をもつことが好ましい。
本発明に係る生体情報測定用光学部材と、
前記光を発光する光源と、
前記出射面から出射された前記光を検出する光検出器と、
前記検出の結果に基づいて、前記生体組織を有する生体に関する生体情報を演算する演算部とを備えた、生体情報算出装置もまた、本発明の趣旨に含まれる。
演算される前記生体情報は、前記生体組織に含まれる物質の濃度に関する情報であることが好ましい。
発光された光を入射する入射面、生体組織が接触する接触面、および前記生体組織が接触した前記接触面で反射された光、または前記生体組織が接触した前記接触面を介して前記生体組織を通過してきた光を出射する出射面を有する光学素子と、
前記接触面を露出させ、前記光学素子の外周部を包囲するように設けられた光学素子カバーとを備え、
前記生体組織の一部が入り込める空間が、前記光学素子と前記光学素子カバーとの間に形成されており、
前記接触面は、前記空間の外側に突出している、生体情報測定用光学部材である。
前記空間を覆うように設けられた、移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込むことが好ましい。
前記空間カバーは、弾性体によって保持されていることが好ましい。
前記生体組織が前記接触面に接触しているときに、前記空間を減圧する減圧手段をさらに備えたことが好ましい。
前記空間を覆うように設けられた、窓をもつ移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込み、
前記減圧手段は、前記窓を通じて排気を行うことによって、前記空間を減圧することが好ましい。
前記光学素子カバーの外面の全部または一部に設けられた減光手段をさらに備えていることが好ましい。
前記減光手段は、光を反射する光反射体、光を吸収する光吸収体、および光を散乱する光散乱体の内の少なくとも一つであることが好ましい。
前記接触面は、溝をもつことが好ましい。
前記光学素子は、屈折率が１．５５以上であることが好ましい。
前記接触面は、曲面をもつことが好ましい。
前記光学素子カバーの端面の、前記生体組織に接触する部分は、曲面をもつことが好ましい。
本発明に係る生体情報測定用光学部材と、
前記光を発光する光源と、
前記出射面から出射された前記光を検出する光検出器と、
前記検出の結果に基づいて、前記生体組織を有する生体に関する生体情報を演算する演算部とを備えた、生体情報算出装置もまた、本発明の趣旨に含まれる。
演算される前記生体情報は、前記生体組織に含まれる物質の濃度に関する情報であることが好ましい。
本発明は、外乱光による生体情報測定への悪影響を抑制することができるという長所を有する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
はじめに、図１（ａ）〜（ｃ）を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
はじめに、図１（ａ）〜（ｃ）を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
ここに、図１（ａ）は、本発明の実施の形態１の生体情報測定用光学部材の上面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１の生体情報測定用光学部材の側面図であり、図１（ｃ）は、本発明の実施の形態１の生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である。
図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の生体情報測定用光学部材は、光入射面１１、光出射面１２、生体組織測定部１３、プリズムカバー１４、生体組織格納部１５から構成されている。
つまり、本実施の形態の生体情報測定用光学部材は、発光された光を入射する光入射面１１、口唇等の生体組織（図示せず）が接触する接触面に当たる生体組織測定部１３、および生体組織が接触した生体組織測定部１３で反射された光を出射する光出射面１２を有するプリズム１００と、生体組織測定部１３を露出させ、プリズム１００の外周部を包囲するように設けられたプリズムカバー１４とを備えている。
プリズム１００の材料は、測定に利用する光の波長に応じたものを用いることができる。
なお、プリズム１００の材料の具体例としては、シリコン、ゲルマニウム、ＳｉＣ、ダイアモンド、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、溶融石英、フッ化カルシウム、プラスチックおよびＫｒＳ等が挙げられる。
ここで、グルコースのように、波数１０３３ｃｍ−１、１０８０ｃｍ−１等の中赤外域と波長１〜２．５マイクロメートルの近赤外域に吸収ピークがあるような物質を測定する場合には、中赤外域では約１０００〜１１００ｃｍ−１の波数領域で透過率が高い材料が好ましい。
このような観点から、プリズム１００の材料は、前述の透過率の低下の原因となるホウ素やリン等の不純物の含有量が小さい、シリコンやゲルマニウムであることが好ましい。なお、ホウ素やリン等の不純物の含有量が小さいほど、シリコンやゲルマニウムの抵抗率は高くなる。このため、その抵抗率が１００Ωｃｍ以上であれば好ましく、その抵抗率が１５００Ωｃｍ以上であればさらに好ましい。
近赤外域の場合には、プリズム１００の材料は、シリコン、もしくは高屈折率プラスチックであって、シリコンの場合には、同様の理由により、抵抗率が１００Ωｃｍ以上のものが好ましく、抵抗率が１５００Ωｃｍ以上のものがさらに好ましい。なお、プリズム１００の材料は、フッ化カルシウム、溶融石英等であっても良い。
図１（ｂ）に示されているように、生体組織測定部１３は、生体組織の一部が入り込む側のプリズムカバー１４の端面よりも、生体組織格納部１５の外側に突出している。
これは測定対象である生体組織を測定時に生体組織測定部１３に接触させるが、生体組織測定部１３をプリズムカバー１４より突出させることにより、生体組織と生体組織測定部１３の接触圧力を向上させることで、密着性を向上させるためである。
図１（ｃ）に示されているように、生体組織測定部１３の外周部に生体組織測定部１３を取り囲むように、プリズムカバー１４が設けられている。
そして、このプリズムカバー１４には、減光手段１６が設けられている。
減光手段１６は、光検出器に光の入射する確率を減らすためのものであればよく、光吸収体、光散乱体、光反射体の何れで構成してもよい。
光吸収体の具体例としては、外乱光として考えられる各種波長の光を吸収する光学薄膜等が挙げられる。
より具体的には、そのような光学薄膜を、膜内で光を多重干渉し効率よく不要な光を吸収できるように、適切な厚さの単層膜または多層膜で形成することが好ましい。
なお、このような光学薄膜の材料の具体例としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、アモルファスＳｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＷＳｉ２、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴｉＷ、Ｃｏ、ＳｉＧｅ、ＴｉＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＦｅＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＣｒＮ、ＭｏＮ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＴｉＯ２等が挙げられる。
また、このような光学薄膜の形成方法の具体例としては、化学気相成長法、プラズマ気相成長法、光ＣＶＤ法、真空蒸着法、液相エピキタシー法、ゾル−ゲル法、陽極酸化反応法、酸化還元法、レーザアブレーション法等が挙げられる。
光散乱体の具体例としては、光を散乱させるように、プリズムカバー１４の表面をブラスト加工等で荒らしたもの等が挙げられる。
光反射体の具体例としては、アルミニウム等で形成された光学薄膜等が挙げられる。
また、図１（ｂ）に示されているように、生体組織格納部１５は、生体組織接触部１３とプリズムカバー１４の間に設けられ、凹部になっている。
なお、プリズム１００は本発明の光学素子に対応し、プリズムカバー１４は本発明の光学素子カバーに対応し、減光手段１６は本発明の減光手段に対応する。
つぎに、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の動作について説明する。
まず、生体組織測定部１３に生体組織を接触させる。
その後、さらに押圧していくと、生体組織は、生体組織格納部１５の凹部に入り込んでいく。
このように生体組織を生体組織格納部１５に入り込ませることで、生体組織と生体組織測定部１３との密着性を向上させる。
プリズムカバー１４は、生体組織測定部１３の外周部に設けることにより、生体組織格納部１５を形成し、部屋の照明光、太陽光、人体からの輻射、その他測定に悪影響を及ぼす外乱光が生体組織測定部１３に入射することを防ぐ。
なお、生体情報測定用光学部材を一体的に形成した場合の例を示したが、本発明の実施の形態の、生体組織測定部２１３とプリズムカバー２１４とが別体となった生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図２に示すように、プリズムカバー２１４に減光手段２１６を設けた部分を別途作成し、その後、光入射面２１１、生体組織測定部２１３等を有する部分を組み込んでもよい。なお、光入射面２１１、生体組織測定部２１３等を有する部分の外側面の内、組み込みが行われた後にも外部に露出する部分（光入射面２１１や光出射面を除く、なお、図２においては斜線が施されている）には、外乱光が生体組織測定部２１３に入射することを防ぐための減光手段が設けられていてもよい。
（実施の形態２）
はじめに、図３（ａ）〜（ｃ）を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
はじめに、図３（ａ）〜（ｃ）を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
ここに、図３（ａ）は、本発明の実施の形態２の、動作前における生体情報測定用光学部材の鳥瞰図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態２の、動作後における、すなわち生体組織を生体組織測定部３１３に接触させた状態における生体情報測定用光学部材の鳥瞰図であり、図３（ｃ）は、本発明の実施の形態２の、動作前における生体情報測定用光学部材のＡ−Ａ′線における断面図である。
本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成は前述した実施の形態１の生体情報測定用光学部材の構成と類似しているが、生体組織格納部カバー３３１が備えられている。この生体組織格納部カバー３３１には、生体組織測定部３１３と実質的に等しい大きさ及び形状を有する切り欠き部３３４と、切り欠き部３３４の四隅からＡ−Ａ′線に平行な方向に設けられた切り込み３３２（図３（ａ）においては点線で示されている）とが設けられている。
切り欠き部３３４及び切り込み３３２が設けられているために、生体組織格納部カバー３３１は、図３（ｂ）に示されているようにプリズム３００に接触しながら沈み込むことができる。
このような観点から、生体組織格納部カバー３３１の材料は、シリコンゴムや天然ゴムなどの適度な弾性を有するゴムであることが好ましい。
図３（ｃ）に示されているように、バネ３３３が設けられているために、生体組織格納部カバー３３１は、生体組織を生体組織測定部３１３へ押圧した場合に沈み込み、生体組織を生体組織測定部３１３から外した場合に元の状態に復帰する。
また、バネ３３３を設けることによって、生体組織格納部カバー３３１を沈みこませるために必要な力を、バネ３３３のバネ定数を適切に選んで設計することができるので、密着性向上のための最適設計ができる。
なお、生体組織格納部カバー３３１は、本発明の空間カバーに対応する。
つぎに、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、生体組織を生体組織測定部３１３に接触させる前段階では、生体組織格納部３１５は、生体組織格納部カバー３３１によって閉ざされている。
このため、生体情報測定用光学部材を保管する場合等にも、生体組織格納部３１５にチリ、ホコリ等のごみが入り込み難い。
生体組織が生体組織測定部３１３に押圧された場合に、生体組織格納部カバー３３１が、生体組織を生体組織測定部３１３に押し当てる圧力により、図３（ｂ）に示されているように沈み込む。
生体組織格納部カバー３３１には図３（ａ）に示されているような切り欠き部３３４及び切り込み３３２が設けられているので、図３（ｂ）に示されているように生体組織格納部カバー３３１が沈み込むことができる。
図３（ｃ）に示されているように、バネ３３３が設けられているために、生体組織格納部カバー３３１は、生体組織を生体組織測定部３１３へ押圧すると沈み込み、生体組織を生体組織測定部３１３から外すと元の状態に復帰する。
なお、バネ３３３の変わりにゴム等の弾性体を用いても良い。
また、生体組織格納部カバー３３１には、プリズムカバー３１４に設けられた減光手段３１６のような減光手段を必ずしも設ける必要はないが、生体組織からの輻射を防げるためにそのような減光手段を設けてもよい。
（実施の形態３）
はじめに、図４を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
はじめに、図４を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成について説明する。
ここに、図４は、本発明の実施の形態３の生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である。
本実施の形態の生体情報測定用光学部材の構成は前述した実施の形態２の生体情報測定用光学部材の構成と類似しているが、プリズム４００、およびプリズムカバー４１４の底面部を貫通する吸引孔４４１が設けられている。
もちろん、生体組織格納部カバー４３１にも吸引孔４４１と重なる位置に丸い窓が設けられている。
そのため、ポンプ４９９は、生体組織格納部カバー４３１がプリズム４００に接触した生体組織によって押圧されて生体組織格納部４１５の内部に沈み込んだ際には、そのような窓を通じて排気を行うことによって、生体組織格納部４１５の内部を減圧することができるわけである。
なお、ポンプ４９９は、本発明の減圧手段に対応する。
つぎに、本実施の形態の生体情報測定用光学部材の動作について説明する。
生体組織を生体組織測定部４１３に接触させた後、ポンプ４９９を用いて吸引孔４４１より吸引を行って排気する。
そして、生体組織格納部４１５内を負圧にすることで、密着性を向上させる。
なお、吸引を行うための孔は、プリズムカバー４１４の側面部を貫通するように設けられていてもよい。もちろん、このような場合には、吸引を行うための孔の位置によっては生体組織格納部カバー４３１に窓が設けられていなくてもよい。
また、ポンプ４９９を用いる例を示したが、本発明の実施の形態の、吸引孔４４１に一方向バルブ９１１が設けられた生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図９に示すように、吸引孔４４１に逆流防止弁をもつ一方向バルブ９１１を設けてもよい。より具体的には、生体組織が生体組織測定部４１３に押圧された際に、生体組織が生体組織格納部４１５を満たすと、生体組織格納部４１５内の空気が吸引孔４４１から一方向バルブ９１１を通じて排気され、生体組織が生体組織測定部４１３に密着するような吸盤の構成を利用してもよい。
以上においては、実施の形態１〜３について詳細に説明を行った。
（Ａ）なお、生体組織測定部が略平面状である場合について説明したが、本発明の実施の形態の、生体組織測定部５１３が溝５５１を有する生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図５（ａ）、および本発明の実施の形態の、溝５５１に生体組織５９９が密着し、密着した生体組織５９９の中を光５５２が透過しているときの模式図である図５（ｂ）に示すように、生体組織測定部５１３が溝５５１を有するプリズム５００を利用してもよい。
図５（ｂ）に示すように、生体組織測定部５１３に設けられた複数の溝５５１に生体組織５９９を密着させ、密着させた生体組織５９９に光５５２を透過させて測定を行う。
このようにすることによって、生体組織５９９が接触した生体組織測定部５１３を介して生体組織５９９を通過してきた光５５２の光路長が、複数の溝５５１の１つ分の寸法で決定される。このため、
に示されているランベルト−ベールの法則から分かるように、光路長が溝５５１の寸法によって機械的に決定され、精度よく測定を行うことができる。複数の溝５５１の内の一つの溝を形成する一方の面から出射した光５５２が、一方の面と生体組織５９９との界面で屈折し、その溝を形成する他方の面と生体組織５９９との界面まで生体組織５９９内を直進し、その界面で再び屈折して他方の面に帰還するように（図５（ｂ）参照）、プリズム５００の屈折率は生体の屈折率１．３〜１．５よりも高い１．５５以上であることが好ましい。
もちろん、複数の溝５５１が設けられている場合について説明したが、本発明の実施の形態の、生体組織測定部１０１３が溝１０５１を有する生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図１０（ａ）、本発明の実施の形態の、溝１０５１に生体組織１０９９が密着し、密着した生体組織１０９９の中を光１０５２が透過しているときの模式図である図１０（ｂ）に示すように、生体組織測定部１０１３が一つの溝１０５１を有するプリズム１０００を利用してもよい。
（Ｂ）また、本発明の実施の形態の、生体組織と接触する部分が丸くなった生体組織測定部６１３を備えた生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図６に示すように、生体組織測定部６１３の外周部を曲面にしてもよい。
このようにすることによって、生体組織をプリズム６００の生体組織測定部６１３に押し付ける際、痛みを軽減できる。
なお、生体組織測定部６１３の外周部の曲面は、何れの方向に関しても丸みを帯びており、痛みを確実に軽減することができる。
また、生体組織が生体組織格納部６１５により導入されやすくなり、生体組織測定部６１３の外周部が曲面でない場合と比較して、生体組織の変形がより緩やかになり、生体組織と生体組織測定部６１３の密着性を向上させることが可能である。
もちろん、生体組織測定部６１３の外周部を曲面にするとともに、生体組織測定部６１３に溝５５１のような溝を設けてもよい。
（Ｃ）また、本発明の実施の形態の、生体組織と接触する部分が丸くなったプリズムカバー７１４を備えた生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図７に示すように、プリズムカバー７１４の端面の、生体組織に接触する部分を曲面にしてもよい。
このようにすると、生体組織を生体組織測定部７１３に押し当てる際、痛みを軽減でき、また、生体組織が生体組織格納部７１５により導入されやすくなるため好ましい。
（Ｄ）また、プリズムを利用する場合について説明したが、本発明の実施の形態の、光ファイバの端部として生体組織測定部１１１３をもつ光ファイバ束１１００、１１０１を有する生体情報測定用光学部材の鳥瞰図である図１１（ａ）、および本発明の実施の形態の、隙間１１５１に生体組織１１９９が密着し、密着した生体組織１１９９の中を光１１５２が透過しているときの模式図である図１１（ｂ）に示すように、光ファイバ束１１００、１１０１を利用してもよい。
光１１５２は、光入射面１１１１から光ファイバ束１１００に入射し、光ファイバ束１１００を通過して、隙間１１５１側の光ファイバの端部から生体組織１１９９に入射する。そして、光１１５２は、生体組織１１９９から出射して、光ファイバ束１１０１の隙間１１５１側の光ファイバの端部から光ファイバ束１１０１に入射し、光ファイバ束１１０１を通過して、光出射面１１１２から出射する。
このようにすると、生体情報測定用光学部材の軽量化が実現できるため好ましい。
（実施の形態４）
はじめに、図８を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報算出装置の構成について説明する。
はじめに、図８を主として参照しながら、本実施の形態の生体情報算出装置の構成について説明する。
ここに、図８は、本発明の実施の形態４の生体情報算出装置の概略図である。
本実施の形態の生体情報算出装置は、光を発光する光源８８１と、上述した実施の形態１で説明された生体情報測定用光学部材１と、プリズム１００から出射された光を検出する光検出器８８２と、検出の結果に基づいて、生体組織を有する生体に関する生体情報を演算する演算部８８３とから構成されている。
もちろん、光源８８１と生体情報測定用光学部材１との間には、グレーティングを用いた分光装置、フーリェ変換分光装置等の分光器（図示せず）が設けられていてもよい。
光源８８１は、ＬＤ、ＬＥＤ、ハロゲン光源、半導体レーザ、ＳｉＣを棒状に焼結したグローバ光源、ＣＯ２レーザ、タングステン灯等のような、測定対象である測定成分の吸収波長の光を発する手段である。なお、光源８８１がＬＤである場合について図示を行っている。
光源８８１は、グルコースのように、波数１０３３ｃｍ−１、１０８０ｃｍ−１等の中赤外域と１〜２．５マイクロメートルの近赤外域に吸収ピークがあるような物質を測定する場合、中赤外光で測定する際には、比較的広い波長範囲をカバーすることができ、１０マイクロメートル程度の長波長領域でも良好に発光するという観点から、グローバ光源が好ましい。また、光源８８１は、１０００ｎｍから２５００ｎｍの近赤外光を測定する場合は、ハロゲン光源が好ましい。
このように、発光される光は、波長が１０００ｎｍと１００００ｎｍとの間にある光を含んでいることが望ましい。
光検出器８８２は、中赤外域の場合は、水銀、テルル、カドミウムの混晶を利用するＭＣＴ検出器、焦電センサ、ＤＴＧＳ検出器、サーミスタ、サーモパイル、ゴーレイセル等、近赤外域の場合は、ＰｂＳ検出器、ＩｎＳｂ検出器、ＰｂＳｅ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器、Ｓｉ検出器等の手段である。
演算部８８３は、コンピュータである。
演算される生体情報の具体例としては、グルコース、トリグリセライド、尿素、コレステロール（総コレステロール）、およびタンパク質等の濃度に関する情報等が挙げられる。
なお、光源８８１は本発明の光源に対応し、光検出器８８２は本発明の光検出器に対応し、演算部８８３は本発明の演算部に対応する。
つぎに、本実施の形態の生体情報算出装置の動作について説明する。
なお、本実施の形態の生体情報算出装置の動作について説明しながら、本発明に関連する発明の生体情報算出方法の一実施の形態についても説明する。
光源８８１より発光された光８５２は、生体情報測定用光学部材１に入射する。
生体情報測定用光学部材１に入射された光８５２は、生体組織測定部１３に接触している生体組織で透過・散乱・吸収され、生体情報測定用光学部材１の光出射面１２より出射される。
生体情報測定用光学部材１より出射された光８５２は、光検出器８８２によって検出される。
演算部８８３は、光検出器８８２による検出の結果を利用して、生体情報を演算する。
本実施の形態によれば、上述した実施の形態１で説明された生体情報測定用光学部材１が利用されるため、生体組織測定部以外の面から入射する迷光の影響を軽減し、生体組織と光学素子との密着性を向上させ、被検試料中の標的成分の濃度を安定かつ容易に演算することができ、たとえば医療用途での体液成分の測定に有用である。
なお、本発明に関連する発明のプログラムは、上述した本発明に関連する発明の生体情報算出方法の全部または一部のステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
また、本発明に関連する発明の記録媒体は、上述した本発明に関連する発明の生体情報算出方法の全部または一部のステップの全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体である。
なお、上記「一部のステップ」とは、それらの複数のステップの内の、一つまたは幾つかのステップを意味する。
また、上記「ステップの動作」とは、前記ステップの全部または一部の動作を意味する。
また、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
また、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
また、上述したコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
なお、以上説明した様に、本発明または本発明に関連する発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
本発明にかかる生体情報測定用光学部材、および生体情報算出装置は、外乱光による生体情報測定への悪影響を抑制することができ、有用である。
１１ 光入射面
１２ 光出射面
１３ 生体組織測定部
１４ プリズムカバー
１５ 生体組織格納部
１６ 減光手段
１００ プリズム
３３１ 生体組織格納部カバー
３３２ 切り込み
３３３ バネ
３３４ 切り欠き部
４４１ 吸引孔
４９９ ポンプ
５５１ 溝
５５２ 光
８８１ 光源
８８２ 光検出器
８８３ 演算部
１２ 光出射面
１３ 生体組織測定部
１４ プリズムカバー
１５ 生体組織格納部
１６ 減光手段
１００ プリズム
３３１ 生体組織格納部カバー
３３２ 切り込み
３３３ バネ
３３４ 切り欠き部
４４１ 吸引孔
４９９ ポンプ
５５１ 溝
５５２ 光
８８１ 光源
８８２ 光検出器
８８３ 演算部
Claims (13)
- 発光された光を入射する入射面、生体組織が接触する接触面、および前記生体組織が接触した前記接触面で反射された光、または前記生体組織が接触した前記接触面を介して前記生体組織を通過してきた光を出射する出射面を有する光学素子と、
前記接触面を露出させ、前記光学素子の外周部を包囲するように設けられた光学素子カバーとを備え、
前記生体組織の一部が入り込める空間が、前記光学素子と前記光学素子カバーとの間に形成されており、
前記接触面は、前記空間の外側に突出している、生体情報測定用光学部材。 - 前記空間を覆うように設けられた、移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込む請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。 - 前記空間カバーは、弾性体によって保持されている請求項２記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記生体組織が前記接触面に接触しているときに、前記空間を減圧する減圧手段をさらに備えた請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記空間を覆うように設けられた、窓をもつ移動可能な空間カバーをさらに備え、
前記空間カバーは、前記接触面に接触した前記生体組織によって押圧されたときには、前記空間に沈み込み、
前記減圧手段は、前記窓を通じて排気を行うことによって、前記空間を減圧する請求項４記載の、生体情報測定用光学部材。 - 前記光学素子カバーの外面の全部または一部に設けられた減光手段をさらに備えた請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記減光手段は、光を反射する光反射体、光を吸収する光吸収体、および光を散乱する光散乱体の内の少なくとも一つである請求項６記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記接触面は、溝をもつ請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記光学素子は、屈折率が１．５５以上である請求項８記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記接触面は、曲面をもつ請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。
- 前記光学素子カバーの端面の、前記生体組織に接触する部分は、曲面をもつ請求項１記載の、生体情報測定用光学部材。
- 請求項１記載の生体情報測定用光学部材と、
前記光を発光する光源と、
前記出射面から出射された前記光を検出する光検出器と、
前記検出の結果に基づいて、前記生体組織を有する生体に関する生体情報を演算する演算部とを備えた、生体情報算出装置。 - 演算される前記生体情報は、前記生体組織に含まれる物質の濃度に関する情報である請求項１２記載の、生体情報算出装置。
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