JP4901432B2 - Component concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、人間、動物又は果実等の被測定物の非侵襲な成分濃度測定装置及びその成分濃度測定装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a non-invasive component concentration measuring apparatus for an object to be measured such as a human being, an animal, or a fruit, and a control method for the component concentration measuring apparatus.
高齢化が進み、成人病に対する対応が大きな課題になりつつある。血糖値などの検査においては血液の採取が必要なために患者にとって大きな負担となるので、血液を採取しない非侵襲な成分濃度測定装置が注目されている。現在までに開発された非侵襲な成分濃度測定装置としては、皮膚内に電磁波を照射し、測定対象とする血液成分、例えば、血糖値の場合はグルコース分子に吸収され、局所的に加熱して熱膨張を起こして生体内から発生する音波を観測する、光音響法が注目されている。 With the aging of society, dealing with adult diseases is becoming a major issue. In blood glucose level and other tests, blood collection is necessary, which places a heavy burden on the patient. Therefore, a non-invasive component concentration measurement apparatus that does not collect blood has attracted attention. As a non-invasive component concentration measuring device that has been developed so far, the skin is irradiated with electromagnetic waves and absorbed by blood molecules to be measured, for example, glucose molecules in the case of blood glucose levels, and heated locally. A photoacoustic method that observes a sound wave generated from a living body due to thermal expansion has attracted attention.
しかし、グルコースと電磁波との相互作用は小さく、また生体に安全に照射し得る電磁波の強度には制限があり、生体の血糖値測定においては、十分な効果をあげるに至っていない。 However, the interaction between glucose and electromagnetic waves is small, and there is a limit to the intensity of electromagnetic waves that can be safely irradiated to a living body, so that a sufficient effect has not been achieved in measuring blood glucose levels in the living body.
図7および図8は、従来例として、光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例を示す図である。図7は光パルスを電磁波として用いた第1の従来例である(例えば、非特許文献1参照。)。本例では血液成分として血糖、すなわちグルコースを測定対象としている。図7において、駆動回路604はパルス状の励起電流をパルス光源616に供給し、パルス光源616はサブマイクロ秒の持続時間を有する光パルスを発生し、発生した光パルスは被測定物610に照射される。光パルスは被測定物610の内部にパルス状の光音響信号と呼ばれる音波を発生させ、発生した音波は超音波検出器613により検出され、さらに音圧に比例した電気信号に変換される。
7 and 8 are diagrams showing a configuration example of a conventional blood component concentration measuring apparatus using a photoacoustic method as a conventional example. FIG. 7 shows a first conventional example using a light pulse as an electromagnetic wave (see, for example, Non-Patent Document 1). In this example, blood glucose, that is, glucose is the measurement target as the blood component. In FIG. 7, a
変換された電気信号の波形は波形観測器620により観測される。この波形観測器620は上記励起電流に同期した信号によりトリガされ、変換された電気信号は波形観測器620の管面上の一定位置に表示され、変換された電気信号は積算及び平均して測定することができる。このようにして得られた電気信号の振幅を解析して、被測定物610の内部の血糖値、すなわちグルコースの量が測定される。図7に示す例の場合はサブマイクロ秒のパルス幅の光パルスを最大1kHzの繰り返しで発生し、1024個の光パルスを平均して、前記電気信号を測定しているが十分な精度が得られていない。
The waveform of the converted electric signal is observed by the
そこで、より精度を高める目的で、連続的に強度変調した光源を用いる第2の従来例が開示されている。図8に第2の従来例の装置の構成を示す(例えば、特許文献1参照。)。本例も血糖を主な測定対象として、異なる波長の複数の光源を用いて、高精度化を試みている。説明の煩雑さを避けるために、図8により光源の数が2の場合の動作を説明する。図8において、異なる波長の光源、即ち、第1の光源601及び第2の光源605は、それぞれ駆動回路604及び駆動回路608により駆動され、連続光を出力する。
Therefore, a second conventional example using a light source that is continuously intensity-modulated has been disclosed for the purpose of improving accuracy. FIG. 8 shows the configuration of a second conventional apparatus (see, for example, Patent Document 1). In this example as well, blood sugar is the main measurement target, and high accuracy is attempted using a plurality of light sources having different wavelengths. In order to avoid complicated explanation, the operation when the number of light sources is 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 8, light sources having different wavelengths, that is, a
第1の光源601及び第2の光源605が出力する光は、モータ618により駆動され一定回転数で回転するチョッパ板617により断続される。ここでチョッパ板617は不透明な材質により形成され、モータ618の軸を中心とする第1の光源601及び第2の光源605の光が通過する円周上に、互いに素な個数の開口部が形成されている。
Light output from the
上記の構成により、第1の光源601及び第2の光源605の各々が出力する光は互いに素な変調周波数f1及び変調周波数f2で強度変調された後、合波部609により合波され、1の光束として被測定物610に照射される。
With the above-described configuration, the light output from each of the
被測定物610の内部には第1の光源601の光により周波数f1の光音響信号が発生し、第2の光源605の光により周波数f2の光音響信号が発生し、これらの光音響信号は、音響センサ619により検出され、音圧に比例した電気信号に変換され、その周波数スペクトルが、周波数解析器621により観測される。本例においては、複数の光源の波長は全てグルコースの吸収波長に設定されており、各波長に対応する光音響信号の強度は、血液中に含まれるグルコースの量に対応した電気信号として測定される。
Inside the object to be measured 610 photoacoustic signal having the frequency f 1 is generated by the light of the
ここで、予め光音響信号の測定値の強度と別途採血した血液によりグルコースの含有量を測定した値との関係を記憶しておいて、前記光音響信号の測定値からグルコースの量を測定している。
上述の従来例においては以下のような課題がある。光音響法による成分濃度の測定では、断続的な光の出射によって被測定物の被出射部位に局所的な温度変化が生じる。被測定物に含まれる測定対象となる成分には温度依存性があるため、被測定物が発生する光音響信号にも温度依存性が生じる。光音響信号の温度依存性によって成分濃度測定装置の測定精度が著しく低下する問題がある。 The conventional example described above has the following problems. In the measurement of the component concentration by the photoacoustic method, a local temperature change occurs in the portion to be measured of the object to be measured due to intermittent emission of light. Since the component to be measured included in the measurement object has temperature dependency, the photoacoustic signal generated by the measurement object also has temperature dependency. Due to the temperature dependence of the photoacoustic signal, there is a problem that the measurement accuracy of the component concentration measuring apparatus is significantly lowered.
本発明は、温度依存性による測定精度の低下を防止し、被測定物の成分濃度を高精度に測定可能な成分濃度測定装置及びその成分濃度測定装置の制御方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a component concentration measuring apparatus capable of measuring a component concentration of an object to be measured with high accuracy, and a control method for the component concentration measuring apparatus, which prevent a decrease in measurement accuracy due to temperature dependence. .
(課題を解決するための手段)
上記の課題を解決するために、本発明に係る成分濃度測定装置は、被測定物の温度変化を求め、その温度変化に基づいて補正を行うことを特徴とする。
(Means for solving the problem)
In order to solve the above problems, a component concentration measuring apparatus according to the present invention is characterized in that a temperature change of an object to be measured is obtained and correction is performed based on the temperature change.
具体的には、本発明に係る成分濃度測定装置は、互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段で変調された前記2波の光を合波する光合波手段と、前記光合波手段で合波された光を被測定物に出射する光出射手段と、前記被測定物の温度を測定する温度測定手段と、前記光出射手段からの光によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出し、前記温度測定手段が測定する前記被測定物の温度から前記被測定物の温度変化を求め、前記温度変化に基づいて補正を行う音波検出手段と、を備え、前記温度測定手段は、前記光出射手段からの光を透過させかつ前記被測定物に接触しかつ熱伝導性を有することで前記被測定物の熱を伝達する窓、開口部で前記窓を保持しかつ内部に前記温度測定器及び前記光出射手段を保持しかつ熱伝導性を有することで前記窓に伝達した前記被測定物の熱を伝達する窓枠、並びに、前記窓枠の温度を測定することで前記被測定物の温度を測定する温度測定器を有し、前記被測定物で反射又は散乱された前記光出射手段からの光が前記窓を通過する光の光路に交わらないように前記窓の表面に形成され、前記被測定物で反射又は散乱された光を反射する光反射膜、或いは、前記被測定物で反射又は散乱された前記光出射手段からの光が前記窓を通過する光の光路に交わるように前記窓に装着され、前記光出射手段からの光を透過する直線偏光板又は光アイソレータ、或いは、前記窓枠の内表面に装着され、前記被測定物で反射又は散乱された光のうち、前記窓を透過した光を吸収する吸光体を備えることを特徴とする。 Specifically, the component concentration measuring apparatus according to the present invention includes an optical modulation unit that electrically modulates intensity of two light beams having different wavelengths with signals of the same frequency and opposite phase, and the optical modulation unit modulates the light. Optical combining means for combining the two light beams, light emitting means for emitting the light combined by the optical combining means to the object to be measured, and temperature measuring means for measuring the temperature of the object to be measured And detecting a photoacoustic signal generated from the measured object by light from the light emitting means, obtaining a temperature change of the measured object from the temperature of the measured object measured by the temperature measuring means, Sound wave detecting means for performing correction based on the change , wherein the temperature measuring means transmits the light from the light emitting means, contacts the object to be measured, and has thermal conductivity, thereby measuring the object to be measured. Window that transfers the heat of the object, the window at the opening A window frame that holds the temperature measuring device and the light emitting means inside and has heat conductivity and transmits heat of the object to be measured transmitted to the window; and a temperature of the window frame. A temperature measuring device for measuring the temperature of the object to be measured by measuring, so that the light from the light emitting means reflected or scattered by the object to be measured does not cross the optical path of the light passing through the window Formed on the surface of the window to reflect light reflected or scattered by the object to be measured, or light from the light emitting means reflected or scattered by the object to be measured passes through the window. A linear polarizing plate or optical isolator that is mounted on the window so as to cross the optical path of the light passing therethrough and transmits light from the light emitting means, or mounted on the inner surface of the window frame and reflected by the object to be measured Or out of the scattered light passing through the window Characterized in that it comprises a light absorbing material that absorbs light.
上記の成分濃度測定装置は、前記被測定物の局所的な前記温度変化を求め、前記温度変化に基づいて算術的な補正を行うことで、温度依存性による測定精度の低下を防止し、前記被測定物の成分濃度を高精度に測定することができる。
上記の成分濃度測定装置は、前記窓が前記被測定物への光の出射を妨げることなく、前記窓を前記被測定物に接触させることが可能となり、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。
The component concentration measuring apparatus obtains the local temperature change of the object to be measured, and performs arithmetic correction based on the temperature change to prevent a decrease in measurement accuracy due to temperature dependence, The component concentration of the object to be measured can be measured with high accuracy.
The component concentration measuring apparatus can bring the window into contact with the object to be measured without preventing the window from emitting light to the object to be measured. The temperature can be measured more accurately.
本発明に係る成分濃度測定装置では、前記窓及び前記窓枠は、熱伝導率が230W/m・K以上の材料で形成されていることが好ましい。 In the component concentration measuring apparatus according to the present invention, the window and the window frame are preferably formed of a material having a thermal conductivity of 230 W / m · K or more.
上記の成分濃度測定装置は、前記窓及び前記窓枠が前記被測定物の熱を伝えやすく、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。 In the component concentration measuring apparatus, the window and the window frame can easily transmit heat of the object to be measured, and the temperature measuring device can measure the temperature of the object to be measured more accurately.
上記の成分濃度測定装置は、光反射膜を備えるため、前記被測定物で反射又は散乱された光が前記窓を透過して前記窓枠に吸収されて発熱する事態を低減でき、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。 Since the component concentration measuring apparatus includes a light reflecting film, it is possible to reduce the situation where light reflected or scattered by the object to be measured is transmitted through the window and absorbed by the window frame to generate heat, and the temperature measurement is performed. The instrument can measure the temperature of the object to be measured more accurately.
上記の成分濃度測定装置は、直線偏光板又は光アイソレータを備えるため、前記被測定物で反射又は散乱された光が前記窓を透過して前記窓枠に吸収されて発熱する事態を低減でき、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。 Since the component concentration measuring apparatus includes a linearly polarizing plate or an optical isolator, it is possible to reduce the situation where light reflected or scattered by the object to be measured passes through the window and is absorbed by the window frame to generate heat, The temperature measuring device can measure the temperature of the object to be measured more accurately.
上記の成分濃度測定装置は、吸光体を備えるため、前記被測定物で反射又は散乱された光が前記窓枠に吸収されて発熱する事態を低減でき、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。 Additional constituent concentration measuring apparatus, comprising a light absorbing material, wherein it is possible to reduce the situation in which light reflected or scattered by the object to be measured generates heat is absorbed by the window frame, wherein the temperature measuring device of the object to be measured The temperature can be measured more accurately.
本発明に係る成分濃度測定装置では、前記光出射手段からの光の光路に交わらないように前記窓の表面を覆い及び/又は前記窓枠の表面を覆う断熱材を備えることが好ましい。 In the component concentration measuring apparatus according to the present invention, it is preferable to include a heat insulating material that covers the surface of the window and / or covers the surface of the window frame so as not to cross the optical path of the light from the light emitting means.
上記の成分濃度測定装置は、前記断熱材が前記窓及び/又は前記窓枠を伝わる熱の影響を低下させ、前記温度測定器が前記被測定物の温度をより正確に測定できる。 In the component concentration measuring device, the heat insulating material reduces the influence of heat transmitted through the window and / or the window frame, and the temperature measuring device can measure the temperature of the object to be measured more accurately.
本発明は、温度依存性による測定精度の低下を防止し、被測定物の成分濃度を高精度に測定可能な成分濃度測定装置及びその成分濃度測定装置の制御方法を提供することができる。 The present invention can provide a component concentration measuring apparatus and a method for controlling the component concentration measuring apparatus that can prevent the measurement accuracy from being lowered due to temperature dependency and can measure the component concentration of the measurement object with high accuracy.
(発明を実施するための最良の形態)
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。また、各実施形態に係る成分濃度測定装置において、電源、あるいは全体の動作を制御する制御部などの通常の技術により実現できる部分は図示せず、同一部材及び同一部位には同一符号を付した。
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, in the component concentration measuring apparatus according to each embodiment, a part that can be realized by a normal technique such as a power source or a control unit that controls the entire operation is not shown, and the same members and the same parts are denoted by the same reference numerals. .
図1に、本実施形態に係る成分濃度測定装置の概略図を示す。本実施形態に係る成分濃度測定装置100は、互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調する光変調手段110と、光変調手段110で変調された2波の光を合波する光合波手段120と、光合波手段120で合波された光を被測定物199に出射する光出射手段140と、被測定物199の温度を測定する温度測定手段200と、光出射手段140からの光によって被測定物199から発生する光音響信号を検出し、温度測定手段200が測定する被測定物199の温度から被測定物199の温度変化を求め、温度変化に基づいて補正を行う音波検出手段150と、を備えることを特徴とする。さらに、図1の光変調手段110は、2個の駆動回路111a,111b、2個の光源112a,112b、遅延調整器113及び発信器114を有する。図1の音波検出手段150は、音波検出器151、前置増幅器152、位相検波増幅器153、光音響信号出力端子154及び成分濃度算出部155を有する。図1の温度測定手段200は、窓210、温度測定器220及び温度信号出力端子230を有する。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a component concentration measuring apparatus according to this embodiment. The component
光源112としては、例えば、分布帰還型半導体レーザ(DFB−LD)がある。ここでは、光源112a,112bは、互いに波長が異なり、かつ、被測定物199の吸収波長となる光を出力することが好ましい。図1の成分濃度測定装置100では、光源112aの発振波長が1.38μmであり、光源112bの発振波長が1.61μmである。また、光源112は、ヒーター又はペルチェ素子で加熱又は冷却することにより出力する光の波長を変化できることが好ましい。光源112は、例えば、波長安定度が0.1nmであり、0.1℃単位で光源112の温度を安定化できる。
An example of the
例えば、光源112aに電力を供給する駆動回路111aが光源112aに接続され、光源112bに電力を供給する駆動回路111bが光源112bに接続される。駆動回路111は、例えば、500kHzの周波数で光源112が出力する光を直接変調する。また、発信器114は、任意の周波数、例えば、周波数が1kHz〜1MHzのパルス列を発生させ、これを駆動回路111a,111bに出力する。遅延調整器113は、例えば、0.1n秒単位の精度で遅延を付与でき、光源112a,112bを逆位相で駆動するために、発信器114が発生させたパルス列に周期の半分の遅延を付与するように調整する。
For example, a
光伝搬手段130aは、例えば、光源112aと光合波手段120の光入力端子(不図示)との間を接続する。また、光伝搬手段130bは、例えば、光源112bと光合波手段120の光入力端子との間を接続する。光合波手段120としては、例えば、光カプラがある。また、光伝搬手段130としては、例えば、光ファイバ又は光導波路がある。
The light propagation unit 130a connects, for example, between the
光出射手段140は、例えば、光合波手段120の光出力端子(不図示)に接続される。ここで、光出射手段140は、先端に出射口141が装着されることが好ましい。出射口141としては、例えば、光ファイバコリメータ、材料がBK7(登録商標)、SFL−11(登録商標)、石英又はサファイアの全反射プリズム、或いは、フェルールがある。
The light emitting means 140 is connected to, for example, a light output terminal (not shown) of the optical multiplexing means 120. Here, the light emitting means 140 is preferably provided with an
被測定物199は、光出射手段140から光が光熱変換され、熱が発生する。被測定物199としては、人体又は人体の一部、例えば、指がある。被測定物199が指であれば、成分濃度測定装置100は、血液中のグルコースの濃度を測定できる。また、被測定物199としては、例えば、実験用ラット、みかん等の果実、或いは、人体又は実験用ラットから採取した採取物もある。被測定物199が果実であれば、成分濃度測定装置100は、果実の糖度、すなわち、果実の甘さを測定できる。
In the device under
被測定物199で発生する熱は、例えば、窓210を通じて温度測定器220で測定される。温度測定器220は、例えば、測定した被測定物199の温度を温度信号出力端子230に出力する。また、温度信号出力端子230には、例えば、成分濃度算出部155が接続される。成分濃度算出部155は、例えば、温度信号出力端子230が出力する温度信号に基づいて被測定物199の温度変化を求め、温度変化に基づいて補正を行う。この補正値S’は、数1で示される。
The heat generated in the device under
光出射手段140から光を出射された被測定物199は、光音響効果によって光音響信号を発生する。音波検出器151は、例えば、被測定物199が発生する光音響信号を検出して電気信号に変換する。ここで、音波検出器151は、検出感度が最高となる共振周波数を、光変調手段110の変調周波数に合せた周波数、例えば、500kHzに合せることが好ましい。音波検出器151としては、例えば、超音波センサがある。前置増幅器152は、例えば、音波検出器151からの電気信号を増幅して出力する。位相検波増幅器153は、例えば、光変調手段110の変調周波数と同一周波数成分となる電気信号を抽出し、光音響信号出力端子154に出力する。光音響信号出力端子154には、例えば、成分濃度算出部155が接続される。成分濃度算出部155は、例えば、光音響信号出力端子154が出力する電気信号に基づいて被測定物199の成分濃度を算出する。被測定物199の成分濃度Mは、数2で示される。
The device under
成分濃度測定装置100は、以下のように制御することができる。本実施形態に係る成分濃度測定装置の制御方法は、光変調手段110が互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調し、光合波手段120が光変調手段110で変調された2波の光を合波し、光出射手段140が光合波手段120で合波された光を被測定物199に出射し、温度測定手段200が被測定物199の温度を測定し、音波検出手段150が、光出射手段140からの光によって被測定物199から発生する光音響信号を検出し、温度測定手段200で測定する被測定物199の温度から被測定物199の温度変化を求め、温度変化に基づいて補正を行う。以上のように、本実施形態に係る成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置の制御方法は、被測定物199の局所的な温度変化を求め、温度変化に基づいて算術的な補正を行うことで、温度依存性による測定精度の低下を防止し、被測定物199の成分濃度を高精度に測定することができる。
The component
ここで、本実施形態に係る成分濃度測定装置の制御方法では、温度測定手段200が被測定物199の温度を測定している間、温度測定手段200を被測定物199に接触させていることが好ましい。図1では、温度測定手段200の窓210を被測定物199に接触させている。成分濃度測定装置100は、温度測定手段200を被測定物199に接触させることで、被測定物199の温度が温度測定手段200に伝わりやすくなり、温度測定手段200が被測定物199の温度をより正確に測定できる。
Here, in the control method of the component concentration measurement apparatus according to the present embodiment, the
以下、本実施形態に係る成分濃度測定装置をより詳細に説明する。図2に、筐体を備える形態の成分濃度測定装置の縦断面図を示した。図2に示すように、本実施形態に係る成分濃度測定装置では、温度測定手段は、光出射手段140からの光を透過させる窓210、被測定物(不図示)の温度を測定する温度測定器220、及び、窓210を保持し、温度測定器220を搭載する窓枠240を有し、窓枠240が内部に固定され、窓210及び温度測定器220を収容する筐体300をさらに備えることが好ましい。筐体300は、例えば、ネジ310及びバネ320を有する挟み込み機構300c及び筐体本体300a,300bからなるプラスチック製のクリップ型筐体である。筐体300は、例えば、筐体本体300aの側に音波検出器151を収容し、筐体本体300bの側に光出射手段140、窓210及び温度測定器220を収容する。ネジ310を締めることで、筐体本体300a,300bで被測定物を挟み込むことができる。
Hereinafter, the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of a component concentration measuring apparatus having a casing. As shown in FIG. 2, in the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment, the temperature measuring means measures the temperature of the
温度測定器220は、窓210及び被測定物の近くに配置することが好ましい。温度測定器220としては、例えば、白金抵抗体、サーミスタ等の温度センサがある。また、コード220aは、例えば、温度測定器220に接続され、温度測定器220が測定する温度信号を伝える。光出射手段140は、例えば、先端に、出射口141としての直角プリズムが装着される。また、コード151aは、例えば、音波検出器151に接続され、音波検出器151が検出する光音響信号を伝える。
The
成分濃度測定装置100は、窓210が被測定物への光の出射を妨げることなく、窓210を被測定物に接触させることが可能となり、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。このとき、筐体300から温度測定器220をわずかに隆起させることが好ましい。被測定物からの熱伝導を良くでき、被測定物を挟み込みやすく、被測定物を窓210により強く押し当てることができる。
In the component
本実施形態に係る成分濃度測定装置では、窓210及び窓枠240は、熱伝導率が230W/m・K以上の材料で形成されていることが好ましい。このような窓210の材料としては、例えば、サファイアがある。また、窓枠240の材料としては、アルミ、銅、金又は銀がある。窓210及び窓枠240として用いる材料の中で熱伝導率が最も高いのは銀であり、銀の熱伝導率は420W/m・Kである。また、被測定物が接触してから窓210の温度が一定になるまでの時間を短縮するため、窓枠240は、体積を小さく、例えば、3cm3以下にすることが好ましい。成分濃度測定装置100は、窓210及び窓枠240が被測定物の熱を伝えやすく、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。
In the component concentration measuring apparatus according to this embodiment, the
被測定物で反射又は散乱された光が窓210を透過すると、窓枠240に吸収されて発熱することがある。この熱によって、温度測定器220が被測定物の温度を正確に測定できなくなる場合がある。本実施形態に係る成分濃度測定装置では、窓210は、光出射手段140からの光を透過する直線偏光板250が、光出射手段140からの光の光路に交わるように装着されていることが好ましい。図2では、出射口141と窓210との間に位置するように直線偏光板250を装着している。また、直線偏光板250の代わりに光アイソレータ(不図示)を装着しても良く、消光比が最も優れるファラデー回転子を用いた光アイソレータを装着することが好ましい。直線偏光板250が被測定物で反射又は散乱された光を透過せず、成分濃度測定装置100は、被測定物で反射又は散乱された光が窓210を透過して窓枠240に吸収されて発熱する事態を低減でき、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。
When light reflected or scattered by the object to be measured passes through the
本実施形態に係る成分濃度測定装置では、窓枠240の表面を覆う断熱材270を備えることが好ましい。断熱材270としては、例えば、筐体300及び外気からの熱を断熱する特性を有するゴム、繊維又は発泡スチロールがある。成分濃度測定装置100は、断熱材270が窓枠240へ伝わる熱の影響を低下、例えば、外気或いは被測定物で反射又は散乱された光が筺体300に吸収されて発生した熱を断熱でき、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。図2は、窓枠240の表面を断熱材で覆った場合であるが、光出射手段140からの光の光路に交わらないように窓210の表面を断熱材270で覆っても良い。また、窓枠240の表面を断熱材270で覆い、かつ、光出射手段140からの光の光路に交わらないように窓210の表面を断熱材270で覆っても良い(不図示)。
In the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment, it is preferable to include a
図3に、窓枠の縦断面図を示した。本実施形態に係る成分濃度測定装置では、窓210は、表面に、被測定物で反射又は散乱された光を反射する光反射膜280が、光出射手段140からの光の光路に交わらないように形成されていることが好ましい。図3では、窓210の下面に光反射膜280が形成されているが、窓210の上面に光反射膜280を形成しても良い。光反射膜280は、例えば、アルミ、銅、銀又は金等の金属を蒸着して形成できる。光反射膜280が被測定物で反射又は散乱された光をさらに反射するので、成分濃度測定装置100は、被測定物で反射又は散乱された光が窓210を透過して窓枠240に吸収されて発熱する事態を低減でき、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the window frame. In the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment, the
図4に、窓枠の上面図を示した。例えば、溝241を窓枠240に設け、温度測定器220は、熱伝導性の高い接着剤で溝241に接着される。図4では窓210の形状が円盤状であるが、特に限定されない。
FIG. 4 shows a top view of the window frame. For example, the
図5に、吸光体を装着した形態の窓枠の縦断面図を示した。また、図6に、吸光体を装着した形態の窓枠の上面図を示した。本実施形態に係る成分濃度測定装置100では、窓枠240は、表面に、被測定物で反射又は散乱された光を吸収する吸光体290が装着されていることが好ましい。吸光体290は、例えば、光出射部141の下部に位置するように、窓枠240の表面に装着される。吸光体290としては、例えば、黒色ゴム又は黒色繊維がある。また、吸光体290が黒色ゴムの場合は、吸光による熱を窓枠240に伝えにくくするため、低熱伝導率を有する発泡ゴムを用いることが好ましい。さらに、窓枠240の表面と吸光体290との間に断熱材を挟んでも良い(不図示)。吸光体290が被測定物で反射又は散乱された光を吸収するので、成分濃度測定装置100は、被測定物で反射又は散乱された光が窓枠240に吸収されて発熱する事態を低減でき、温度測定器220が被測定物の温度をより正確に測定できる。
FIG. 5 shows a vertical cross-sectional view of a window frame with a light absorber attached. FIG. 6 shows a top view of a window frame in which a light absorber is mounted. In the component
本発明に係る成分濃度測定装置は、日常の健康管理や美容上のチェックに利用することができる。また、人間ばかりでなく、動物についても健康管理に利用することができる。また、本発明に係る成分濃度測定装置は、人間や動物だけではなく、液体中の成分濃度を測定する分野、例えば果実の糖度測定にも適用することができる。 The component concentration measuring apparatus according to the present invention can be used for daily health management and cosmetic check. Moreover, not only humans but also animals can be used for health management. Moreover, the component concentration measuring apparatus according to the present invention can be applied not only to humans and animals but also to the field of measuring component concentrations in liquids, for example, sugar content measurement of fruits.
100:成分濃度測定装置
110:光変調手段
111,111a,111b:駆動回路
112,112a,112b:光源
113:遅延調整器
114:発振器
120:光合波手段
130,130a,130b:光伝搬手段
140:光出射手段
141:出射口
150:音波検出手段
151:音波検出器
151a、220a:コード
152:前置増幅器
153:位相検波増幅器
154:光音響信号出力端子
155:成分濃度算出部
199:被測定物
200:温度測定手段
210:窓
220:温度測定器
230:温度信号出力端子
240:窓枠
241:溝
250:直線偏光板
270:断熱材
280:光反射膜
290:吸光体
300:筐体
300a、300b:筐体本体
300c:挟み込み機構
310:ネジ
320:バネ
601:第1の光源
604:駆動回路
605:第2の光源
608:駆動回路
609:合波部
610:被測定物
613:超音波検出器
616:パルス光源
617:チョッパ板
618:モータ
619:音響センサ
620:波形観測器
621:周波数解析器
100: Component concentration measuring device 110: Light modulation means 111, 111a, 111b: Drive
Claims (3)
前記光変調手段で変調された前記2波の光を合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光を被測定物に出射する光出射手段と、
前記被測定物の温度を測定する温度測定手段と、
前記光出射手段からの光によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出し、前記温度測定手段が測定する前記被測定物の温度から前記被測定物の温度変化を求め、前記温度変化に基づいて補正を行う音波検出手段と、
を備え、
前記温度測定手段は、前記光出射手段からの光を透過させかつ前記被測定物に接触しかつ熱伝導性を有することで前記被測定物の熱を伝達する窓、開口部で前記窓を保持しかつ内部に前記温度測定器及び前記光出射手段を保持しかつ熱伝導性を有することで前記窓に伝達した前記被測定物の熱を伝達する窓枠、並びに、前記窓枠の温度を測定することで前記被測定物の温度を測定する温度測定器を有し、
前記被測定物で反射又は散乱された前記光出射手段からの光が前記窓を通過する光の光路に交わらないように前記窓の表面に形成され、前記被測定物で反射又は散乱された光を反射する光反射膜、或いは、
前記被測定物で反射又は散乱された前記光出射手段からの光が前記窓を通過する光の光路に交わるように前記窓に装着され、前記光出射手段からの光を透過する直線偏光板又は光アイソレータ、或いは、
前記窓枠の内表面に装着され、前記被測定物で反射又は散乱された光のうち、前記窓を透過した光を吸収する吸光体を備える成分濃度測定装置。 Light modulation means for electrically intensity-modulating two waves of light of different wavelengths with signals of the same frequency and opposite phase;
Optical multiplexing means for combining the two light beams modulated by the optical modulation means;
Light emitting means for emitting the light combined by the optical combining means to the object to be measured;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the object to be measured;
A photoacoustic signal generated from the object to be measured is detected by light from the light emitting means, and a temperature change of the object to be measured is obtained from the temperature of the object to be measured which is measured by the temperature measuring means. A sound wave detecting means for performing correction based on;
Equipped with a,
The temperature measuring means transmits the light from the light emitting means, contacts the object to be measured, and has thermal conductivity so that the heat of the object to be measured is transmitted, and the window is held by an opening. In addition, a window frame that holds the temperature measuring device and the light emitting means inside and has heat conductivity to transmit the heat of the object to be measured transmitted to the window, and measures the temperature of the window frame Having a temperature measuring device for measuring the temperature of the object to be measured,
Light that is formed on the surface of the window so that the light from the light emitting means reflected or scattered by the object to be measured does not cross the optical path of the light passing through the window, and is reflected or scattered by the object to be measured A light reflecting film that reflects
A linearly polarizing plate that is attached to the window so that light from the light emitting means reflected or scattered by the object to be measured crosses an optical path of light passing through the window and transmits light from the light emitting means, or Optical isolator or
A component concentration measuring device comprising a light absorber that is attached to an inner surface of the window frame and absorbs light transmitted through the window among light reflected or scattered by the object to be measured .
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