JP2003215033A - Device and method for quantitatively determining living components - Google Patents

Device and method for quantitatively determining living components

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JP2003215033A
JP2003215033A JP2002010828A JP2002010828A JP2003215033A JP 2003215033 A JP2003215033 A JP 2003215033A JP 2002010828 A JP2002010828 A JP 2002010828A JP 2002010828 A JP2002010828 A JP 2002010828A JP 2003215033 A JP2003215033 A JP 2003215033A
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light
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biological component
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JP2002010828A
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Japanese (ja)
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Katsuhiko Maruo
勝彦 丸尾
Mitsuhiro Tsuruki
充啓 鶴来
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct near-infrared spectral measurement preferably by a light source having relatively low power consumption and make a measured spectrum itself being resistant to disturbance. <P>SOLUTION: The device for quantitatively determining living components comprises a light source unit 1 emitting light including wavelengths within a range of 1300 to 2500 nm, a measuring probe unit 2, a focusing unit 3 arranged behind the measuring probe unit 2 and collecting signal light guided thereby, a light receiving element unit 4 detecting the signal light collected by the focusing unit 3 as a detection signal, and a calculating unit 6 selecting a near-infrared spectrum within a wavelength range of 1300 to 2500 nm by calculating the detection signal detected by the light receiving element unit 4, and quantitatively determining a targeted living component concentration from the near-infrared spectrum selected. The measuring probe unit 2 comprises a measuring probe 21, an illumination side light guiding unit 22, and a plurality of detection side light guiding units 23. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体成分を定量す
る生体成分定量装置およびその方法に関するものであ
り、特に、近赤外領域における光の吸収を利用し、例え
ば生体組織中または体液中の化学成分を分光分析する分
光分析装置およびその方法に関連し、具体的な応用例と
しては、皮膚スペクトルを測定することにより皮膚組織
中のグルコース濃度の定量分析を行う血糖値測定装置に
適用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for quantifying biological components and a method for quantifying biological components, and in particular, it utilizes absorption of light in the near-infrared region and, for example, in living tissues or body fluids. The present invention relates to a spectroscopic analysis device for spectroscopically analyzing chemical components and a method thereof, and as a specific application example, it is applied to a blood glucose level measurement device for quantitatively analyzing glucose concentration in skin tissue by measuring a skin spectrum. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】図２０に回折格子を用いた従来の分光分
析装置を示す（特開２０００−１３１３２２公報参
照）。2. Description of the Related Art FIG. 20 shows a conventional spectroscopic analyzer using a diffraction grating (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-131322).

【０００３】この分光分析装置は、生体組織中のグルコ
ース濃度の定量分析を行うものであり、図２０に示すよ
うに、光源ユニット１と、測定プローブユニット２PA
と、回析格子ユニット５と、受光素子ユニット４と、演
算ユニット６とを備えている。This spectroscopic analyzer is for quantitatively analyzing the glucose concentration in a living tissue, and as shown in FIG. 20, the light source unit 1 and the measurement probe unit 2PA.
And a diffraction grating unit 5, a light receiving element unit 4, and an arithmetic unit 6.

【０００４】光源ユニット１は、ハロゲンランプからな
る光源１１およびこの光源１１からの光を測定プローブ
ユニット２PAの入光部に集光するレンズ系１４などによ
り構成される。The light source unit 1 is composed of a light source 11 composed of a halogen lamp, a lens system 14 for condensing light from the light source 11 on a light entering portion of the measurement probe unit 2PA, and the like.

【０００５】測定プローブユニット２PAは、例えば円柱
状に形成され、生体成分を含む例えば皮膚などの測定対
象ＭＯに宛われる測定プローブ２１と、光源ユニット１
と測定プローブ２１との間に接続される光ファイバなど
であって、光源ユニット１からの光を測定プローブ２１
に導光して測定対象ＭＯに照射する照射側導光部２２
と、測定プローブ２１に一方の端部が設けられ他方の端
部が後方に延びる光ファイバなどであって、照射側導光
部２２により導光され測定プローブ２１から照射されて
測定対象ＭＯから反射されて来る光を信号光として後方
に導光する検出側導光部２３とにより構成されている。The measuring probe unit 2PA is formed, for example, in a cylindrical shape, and the measuring probe 21 directed to the measuring object MO containing biological components, such as the skin, and the light source unit 1.
An optical fiber or the like connected between the measuring probe 21 and the measuring probe 21.
Irradiation-side light guide unit 22 that guides light to the MO to irradiate the measurement target MO
An optical fiber or the like having one end provided on the measurement probe 21 and the other end extending rearward. The measurement probe 21 is guided by the irradiation side light guide 22 and is irradiated from the measurement probe 21 and reflected from the measurement target MO. The detection side light guide section 23 that guides the coming light as signal light to the rear side.

【０００６】回析格子ユニット５は、検出側導光部２３
により導光された信号光を分光する回析格子などにより
構成される。受光素子ユニット４は、回析格子ユニット
５で分光された光を検出するためのＩｎＧａＡｓアレイ
型の受光素子などにより構成される。演算ユニット６
は、例えばパソコン（パーソナルコンピュータ）により
構成され、例えば受光素子ユニット４で得られた信号を
もとにグルコース濃度を演算するものである。The diffraction grating unit 5 includes a detection side light guide section 23.
It is configured by a diffraction grating or the like that separates the signal light guided by the. The light receiving element unit 4 is composed of an InGaAs array type light receiving element or the like for detecting the light dispersed by the diffraction grating unit 5. Arithmetic unit 6
Is composed of a personal computer (personal computer), for example, and calculates the glucose concentration based on the signal obtained by the light receiving element unit 4, for example.

【０００７】このような構成の分光分析装置では、スペ
クトル測定に際して光源１１からの光が測定プローブユ
ニット２PAを経由してセラミック板などのリファレンス
板に照射され、そのリファレンス板で反射した光（リフ
ァレンス信号）が回析格子ユニット５を介して受光素子
ユニット４に入光し、この受光素子ユニット４でリファ
レンス信号が得られ、演算ユニット６に取り込まれる。In the spectroscopic analyzer having such a configuration, the light from the light source 11 is applied to the reference plate such as the ceramic plate through the measurement probe unit 2PA in the spectrum measurement, and the light reflected by the reference plate (reference signal) is used. ) Enters the light receiving element unit 4 via the diffraction grating unit 5, and a reference signal is obtained by this light receiving element unit 4 and is taken into the arithmetic unit 6.

【０００８】この後、接触位置を一定化するための位置
決め治具を用い、測定プローブユニット２PAの測定プロ
ーブ２１を、皮膚表面の接触圧力が１００〜５００ｇｆ
／ｃｍ2 になるように当接させた状態で、測定プローブ
２１から光が皮膚組織に照射される。これにより、皮膚
組織内を透過あるいは拡散反射した光（測定信号）が測
定プローブユニット２PAの検出側導光部２３で受光され
る。受光された光は、回析格子ユニット５を介して受光
素子ユニット４に入光し、この受光素子ユニット４で測
定信号が得られ、演算ユニット６に取り込まれる。After that, using a positioning jig for keeping the contact position constant, the contact pressure on the skin surface of the measuring probe 21 of the measuring probe unit 2PA is 100 to 500 gf.
The measurement probe 21 irradiates the skin tissue with light in the state of being brought into contact with the skin tissue so as to be / cm 2 . As a result, the light (measurement signal) transmitted or diffusely reflected in the skin tissue is received by the detection-side light guide 23 of the measurement probe unit 2PA. The received light enters the light receiving element unit 4 through the diffraction grating unit 5, the measurement signal is obtained by the light receiving element unit 4, and the measurement signal is taken in by the arithmetic unit 6.

【０００９】この後、演算ユニット６において、リファ
レンス信号と測定信号をもとにグルコース濃度が演算さ
れる。このとき、グルコース濃度の定量には予め作成し
た検量式が用いられる。この検量式の作成には通常、多
変量解析によるスペクトル解析手法が用いられ、標準手
段で定量されたグルコース濃度を目的変量に、上記分光
分析装置による測定で得た生体組織スペクトルを説明変
数として多変量解析が行われる。多変量解析手段として
は、重回帰分析、ＰＬＳ回帰分析、ニューラルネットワ
ーク等の解析手段が用いられている。Thereafter, the glucose concentration is calculated in the calculation unit 6 based on the reference signal and the measurement signal. At this time, a calibration formula prepared in advance is used to quantify the glucose concentration. Generally, a spectral analysis method by multivariate analysis is used for the preparation of this calibration formula, and the glucose concentration quantified by the standard means is used as the target variable, and the biological tissue spectrum obtained by the measurement by the spectroscopic analyzer is used as an explanatory variable. Random analysis is performed. As the multivariate analysis means, analysis means such as multiple regression analysis, PLS regression analysis and neural network are used.

【００１０】ところで、皮膚に当接された状態で近赤外
スペクトルを測定する測定プローブを構成する照射側導
光部の光ファイバと検出側導光部の光ファイバとの中心
間距離は、２ｍｍ以下に設定される。図２１に示すよう
に、人間を含む生物の皮膚組織は、通常、角質層を含む
表皮層、真皮層、皮下組織層の３層から形成される。真
皮層は毛細血管等が発達しており、血中グルコースに応
じた物質移動が速やかに起こり、血中グルコース濃度
（血糖値）に対して真皮組織中のグルコース濃度は追随
して変化すると考えられている。皮下組織は脂肪組織が
中心であり、水溶性のグルコースは皮下組織中には均一
に存在しにくい。このため、血中グルコース濃度（血糖
値）を精度よく測定するには、真皮の近赤外スペクトル
を選択的に測定する必要があるので、我々は、真皮の近
赤外スペクトルを選択的に測定する手法として、２ｍｍ
以下に光ファイバの間隔を設定した測定プローブを用い
る方法を使用した。By the way, the center-to-center distance between the optical fiber of the light guide section on the irradiation side and the optical fiber of the light guide section on the detection side constituting the measuring probe for measuring the near infrared spectrum in the state of being in contact with the skin is 2 mm. It is set below. As shown in FIG. 21, the skin tissue of organisms including humans is usually formed of three layers including an epidermal layer including the stratum corneum, a dermis layer, and a subcutaneous tissue layer. It is considered that the dermal layer has well-developed capillaries and the like, mass transfer in response to blood glucose occurs rapidly, and the glucose concentration in dermal tissue follows the blood glucose concentration (blood glucose level). ing. The subcutaneous tissue is mainly adipose tissue, and water-soluble glucose is difficult to uniformly exist in the subcutaneous tissue. Therefore, in order to measure the blood glucose level (blood glucose level) with high accuracy, it is necessary to selectively measure the near-infrared spectrum of the dermis. Therefore, we selectively measure the near-infrared spectrum of the dermis. 2mm as a method
The method using a measuring probe in which the distance between the optical fibers is set is used below.

【００１１】この方法は図２１に示すように、測定プロ
ーブの照射側導光部の光ファイバ２２１から照射された
近赤外光は皮膚組織中を透過、拡散し、後方に散乱した
光が検出側導光部の光ファイバ２３１に到達する特性を
利用したものである。検出側導光部の光ファイバ２３１
に到達した近赤外光の経路は、図２１に示したＵ字型の
経路をとると考えられ、その経路の皮膚組織への到達深
さは受発光間隔により変化する。したがって、上記測定
プローブの受発光間隔を適切に設定することにより、相
構造である皮膚組織の真皮層の近赤外スペクトルを選択
的に測定することが可能となる。In this method, as shown in FIG. 21, the near-infrared light emitted from the optical fiber 221 of the light guide portion on the irradiation side of the measurement probe is transmitted and diffused through the skin tissue, and the light scattered backward is detected. This utilizes the characteristic of reaching the optical fiber 231 of the side light guide portion. Optical fiber 231 of the light guide section on the detection side
It is considered that the path of the near-infrared light that has reached the path takes the U-shaped path shown in FIG. 21, and the depth of arrival of the path to the skin tissue varies depending on the light emitting / receiving interval. Therefore, it is possible to selectively measure the near-infrared spectrum of the dermis layer of the skin tissue having the phase structure by appropriately setting the light emitting / receiving interval of the measurement probe.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示した真
皮組織の近赤外スペクトルを選択的に測定し皮膚組織中
のグルコース濃度を定量する手法や血液中の血糖やコレ
ステロールのような微量成分の定量を行う場合、目的と
する成分の濃度信号に対して測定に混入するノイズ信号
を小さくすることが重要である。生体や生体由来の測定
対象においてＳ／Ｎの高いスペクトル測定を行うには、
以下の３項目が重要である。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention A technique for selectively measuring the near-infrared spectrum of dermal tissue and quantifying the glucose concentration in the skin tissue and the trace components such as blood glucose and cholesterol in the blood as shown in the prior art. In the case of quantifying, it is important to reduce the noise signal mixed in the measurement with respect to the concentration signal of the target component. To perform spectrum measurement with high S / N on a living body or a measurement target derived from a living body
The following three items are important.

【００１３】装置ノイズを小さくし安定性の向上をは
かること 従来例に示したようにノイズの大きい部位のスペクト
ル測定を避け、ノイズの小さい安定した部位を選択的に
測定すること 測定条件の再現性を向上させること しかしながら、生体や生体由来の血液等の測定対象から
目的とする成分の定量を行う場合、散乱による影響が非
常に大きいため、通常、強い強度の光を必要とする。光
源の強度を大きくする場合、光源の出力は印加電圧の４
乗に比例して光源の安定性が悪化することが知られてお
り、単に出力の大きい光源を利用するだけでは、光源自
体の不安定性が増す上に、発生する熱エネルギーにより
装置が高温化し、これにより熱的な装置の不安定性も増
大するため、効果的な対策とは成り得ない。したがっ
て、より小さい消費電力の光源で良好な近赤外スペクト
ルの測定を行うことが重要な第１の課題となる。Reducing device noise and improving stability Avoid spectral measurement of a noisy site as shown in the prior art, and selectively measure a stable site with little noise Reproducibility of measurement conditions However, in the case of quantifying a target component from a measurement target such as a living body or blood derived from a living body, since the influence of scattering is very large, light of high intensity is usually required. When increasing the intensity of the light source, the output of the light source is 4
It is known that the stability of the light source deteriorates in proportion to the power of the power source. By simply using a light source with a large output, the instability of the light source itself increases, and the generated heat energy causes the temperature of the device to rise. As a result, thermal instability of the device also increases, so that it cannot be an effective countermeasure. Therefore, it is an important first problem to perform good near-infrared spectrum measurement with a light source with smaller power consumption.

【００１４】測定条件の再現性については、測定時の検
出部へ導光する手段の位置再現性が大きな要因となる。
図２０に示すように、検出側導光部が単一となる測定プ
ローブユニットを用いて皮膚スペクトルを測定する場
合、同一部位で、かつ近接する皮膚組織といえども光学
特性はミクロ的には均一とは言えず、汗腺や毛根等が局
在するため、測定位置が数十μｍずれるだけで、測定ス
ペクトルは位置変化の影響を受ける。同様に、血液スペ
クトルを測定する場合においても、赤血球の分散状態の
影響を受ける。このことは、検出側導光部の接触位置が
数十〜数百μｍずれたり、測定プローブの接触部分の局
所的な接触圧力が変化するような非常に小さい測定条件
の変化が、測定スペクトルに影響することが有り得るこ
とを意味する。Regarding the reproducibility of the measurement conditions, the position reproducibility of the means for guiding the light to the detection portion during measurement is a major factor.
As shown in FIG. 20, when a skin spectrum is measured using a measurement probe unit having a single detection-side light guide section, the optical characteristics are microscopically uniform even at the same site and even in the adjacent skin tissue. However, since sweat glands, hair roots, etc. are localized, the measurement spectrum is affected by the positional change only by shifting the measurement position by several tens of μm. Similarly, when measuring a blood spectrum, it is affected by the dispersion state of red blood cells. This means that a very small change in the measurement conditions such as a contact position of the detection-side light guide unit being displaced by several tens to several hundreds of μm or a local contact pressure of the contact part of the measurement probe is changed in the measurement spectrum. It means that it can be affected.

【００１５】このような誤差要因に対して、近赤外分光
分析手法では、可能なかぎり多くの条件下で測定したス
ペクトルを多変量解析することで外乱に強い検量式を作
成することで上記の誤差要因を小さくするのが通常の方
法であるが、測定スペクトル自体が外乱に強いものであ
る方が、定量精度の向上あるいはロバスト化に役立つこ
とは言うまでもない。したがって、外乱に強い近赤外ス
ペクトルの実現が重要な第２の課題となる。With respect to such error factors, in the near infrared spectroscopic analysis method, a calibration formula resistant to disturbance is created by multivariate analysis of spectra measured under as many conditions as possible. It is the usual method to reduce the error factor, but it goes without saying that the measurement spectrum itself being more resistant to disturbance is more useful for improving the quantitative accuracy or making it robust. Therefore, the realization of a near-infrared spectrum resistant to disturbance is the second important issue.

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、比較的小さい消費電力の光源で良好な近赤外ス
ペクトルの測定を行うことが可能となり、測定スペクト
ル自体を外乱に強いものとすることができる生体成分定
量装置およびその方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and makes it possible to perform favorable near-infrared spectrum measurement with a light source of relatively small power consumption, and to make the measured spectrum itself resistant to disturbance. It is an object of the present invention to provide a biological component quantifying device and a method therefor.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１記載の発明の生体成分定量装置は、生体成分
を含む測定対象に宛われる測定プローブと、１３００〜
２５００ｎｍの範囲内の波長を含む光を発する光源と、
この光源と前記測定プローブとの間に設けられる光学的
導光手段であって、前記光源からの光を前記測定プロー
ブに導光して前記測定対象に照射する照射側導光手段
と、前記測定プローブに一方の端部が設けられ他方の端
部が後方に延びる複数の光学的導光手段であって、これ
ら複数の光学的導光手段の各々と前記照射側導光手段と
の各中心間距離が、前記測定対象と対向する前記測定プ
ローブの面において０．２〜２．０ｍｍの範囲内の値に
設定されて成り、前記照射側導光手段により導光され前
記測定プローブから照射されて前記測定対象から反射さ
れて来る光を信号光として後方にそれぞれ導光する複数
の検出側導光手段と、これら複数の検出側導光手段の各
後方に設けられ、その検出側導光手段により導光された
信号光を集光する集光手段と、この集光手段により集光
された信号光を検出信号として検出する検出手段と、こ
の検出手段により検出された検出信号を演算処理するこ
とにより、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤
外スペクトルを選択し、この選択した近赤外スペクトル
から目的とする生体成分濃度を定量する演算処理手段と
を備えることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a biological component quantifying apparatus for measuring a biological probe containing a biological component.
A light source that emits light including a wavelength within a range of 2500 nm;
An optical guide means provided between the light source and the measurement probe, the irradiation side light guide means for guiding the light from the light source to the measurement probe and irradiating the measurement target, and the measurement. A plurality of optical light guide means provided with one end on the probe and the other end extending rearward, and between the centers of the plurality of optical light guide means and the irradiation side light guide means. The distance is set to a value within a range of 0.2 to 2.0 mm on the surface of the measurement probe facing the measurement target, and the light is guided by the irradiation side light guiding means and is irradiated from the measurement probe. A plurality of detection-side light guide means for guiding the light reflected from the measurement object as signal light to the rear, and a plurality of detection-side light guide means provided behind each of the plurality of detection-side light guide means. Collection that collects the signal light guided Means, detecting means for detecting the signal light condensed by this condensing means as a detection signal, and arithmetic processing of the detection signal detected by this detecting means to obtain near-red light in the wavelength range of 1300 to 2500 nm. And an arithmetic processing means for selecting an outer spectrum and quantifying a target biological component concentration from the selected near-infrared spectrum.

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、当該
照射側導光手段を構成する光学的導光手段を複数備え、
これら複数の光学的導光手段は、前記測定対象と対向す
る前記測定プローブの面において、位置的に複数の円の
各周上に配置され、前記複数の検出側導光手段は、それ
ら複数の円の各中心に配置されることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guide means includes a plurality of optical light guide means that constitute the irradiation side light guide means.
The plurality of optical light guide means are arranged on respective circumferences of a plurality of circles in terms of position on the surface of the measurement probe facing the measurement object, and the plurality of detection side light guide means are arranged on the plurality of circles. It is characterized by being arranged at each center of the circle.

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、当該
照射側導光手段を構成する光学的導光手段を複数備え、
これら複数の光学的導光手段は、前記測定対象と対向す
る前記測定プローブの面において、位置的に一の円の周
上に配置され、前記複数の検出側導光手段は、その円の
中心に密着ないし近接した状態で配置されることを特徴
とする。According to a third aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guiding means includes a plurality of optical light guiding means which constitute the irradiation side light guiding means.
The plurality of optical light guide means are disposed on the circumference of one circle in terms of position on the surface of the measurement probe facing the measurement object, and the plurality of detection side light guide means are arranged at the center of the circle. It is characterized in that it is arranged in close contact with or close to.

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、前記
測定対象と対向する前記測定プローブの面において、位
置的に一の円の中心に配置され、前記複数の検出側導光
手段は、その円の周上に配置されることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guiding means is a circle of a position on the surface of the measurement probe facing the measurement object. It is characterized in that it is arranged at the center, and the plurality of detection-side light guide means are arranged on the circumference of the circle.

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の生
体成分定量装置において、前記光源は半導体光源である
ことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the fourth aspect, the light source is a semiconductor light source.

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記光学
的導光手段は光ファイバであることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any of the first to fifth aspects, the optical guiding means is an optical fiber.

【００２３】請求項７記載の発明は、請求項１から６の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記集光
手段は、前記複数の検出側導光手段により導光された信
号光をそれぞれ平行光とする複数のコリメートレンズ
と、これら複数のコリメートレンズによる各平行光を前
記検出手段の受光部に結像する集光レンズとにより構成
されることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any one of the first to sixth aspects, the condensing means collects the signal light guided by the plurality of detection side light guiding means. It is characterized in that it is constituted by a plurality of collimating lenses for making parallel light, and a condenser lens for forming an image of each of the parallel light by the plurality of collimating lenses on the light receiving portion of the detecting means.

【００２４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の生
体成分定量装置において、前記複数のコリメートレンズ
と前記集光レンズとの間に配置される波長選択フィルタ
からなる分光手段を備えることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the seventh aspect, there is provided a spectroscopic means including a wavelength selection filter arranged between the plurality of collimating lenses and the condenser lens. Characterize.

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項１から６の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記集光
手段は積分球であることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any one of the first to sixth aspects, the condensing means is an integrating sphere.

【００２６】請求項１０記載の発明は、請求項１から９
のいずれかに記載の生体成分定量装置において、前記検
出手段の受光部の面積は、前記検出側導光手段の断面積
より大きいことを特徴とする。[0026] The tenth aspect of the invention is the first to ninth aspects of the invention.
In the biological component quantification device according to any one of items 1 to 3, the area of the light receiving portion of the detection means is larger than the cross-sectional area of the detection side light guide means.

【００２７】請求項１１記載の発明は、請求項１記載の
生体成分定量装置で使用される生体成分定量方法であっ
て、前記照射側導光手段によって前記光源からの光を前
記測定プローブに導光して前記測定対象に照射し、前記
複数の検出側導光手段によって、前記照射側導光手段に
より導光され前記測定プローブから照射されて前記測定
対象から反射されて来る光を信号光として前記集光手段
側に導光し、前記集光手段によって前記検出側導光手段
により導光された信号光を集光し、前記検出手段によっ
て前記集光手段により集光された信号光を検出信号とし
て検出し、前記演算処理手段によって、前記検出手段に
より検出された検出信号を演算処理することにより、１
３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクトル
を選択し、この選択した近赤外スペクトルから目的とす
る生体成分濃度を定量することを特徴とする。The invention according to claim 11 is a method for quantifying a biological component used in the biological component quantifying device according to claim 1, wherein the irradiation side light guiding means guides light from the light source to the measuring probe. The light is irradiated to the measurement target, and the plurality of detection-side light guide units guide the light guided by the irradiation-side light guide unit to the light emitted from the measurement probe and reflected from the measurement target as signal light. The signal light guided to the light condensing unit side is condensed by the light condensing unit, and the signal light guided by the detection side light guiding unit is condensed, and the signal light condensed by the light condensing unit is detected by the detecting unit. By detecting the signal as a signal and processing the detection signal detected by the detecting means by the calculating means,
It is characterized in that a near-infrared spectrum within a wavelength range of 300 to 2500 nm is selected, and the concentration of a target biological component is quantified from the selected near-infrared spectrum.

【００２８】ここで、生体組織である皮膚のように数十
から数百μｍオーダーで毛根や汗腺が存在し、位置的な
不均一性を有する測定対象や、血液のように赤血球の分
散度合いで不均一性が発生する測定対象においては、測
定時の検出部へ導光する手段の位置再現性が大きな要因
となる。そこで、皮膚のように数十から数百μｍｍオー
ダーで測定位置の局所的な不均一性を有する測定対象の
測定スペクトルの再現性を向上させるために、複数の測
定信号の平均化手法を用いることが上記第２の課題の解
決に有効であることを解明し、検出側導光手段を複数設
け、これら複数の検出側導光手段により導光された信号
光を集光手段で集光することにより、測定対象の不均一
性に起因する信号を平均化し、測定スペクトル自体を外
乱に強いものとすることができ、測定精度の向上を可能
にした。このことは、定量精度の向上あるいはロバスト
化に役立つことは言うまでもない。Here, hair roots and sweat glands are present on the order of several tens to several hundreds of μm such as the skin which is a living tissue, and the measurement target has positional non-uniformity, or the degree of dispersion of red blood cells such as blood. In a measurement target in which non-uniformity occurs, the position reproducibility of the means for guiding light to the detection unit during measurement is a major factor. Therefore, in order to improve the reproducibility of the measurement spectrum of the measurement target that has local nonuniformity of the measurement position on the order of tens to hundreds of μmm like skin, use an averaging method of multiple measurement signals. It is clarified that is effective in solving the above-mentioned second problem, and a plurality of detection-side light guide means are provided, and the signal light guided by the plurality of detection-side light guide means is condensed by the light condensing means. As a result, the signals caused by the non-uniformity of the measurement target can be averaged, and the measurement spectrum itself can be made to be resistant to disturbances, and the measurement accuracy can be improved. It goes without saying that this is useful for improving quantitative accuracy or making it robust.

【００２９】また、複数の検出側導光手段により導光さ
れた信号光を集光手段で重ね合わせることにより、検出
手段で検出される検出信号のレベルを上げることがで
き、比較的低い消費電力の光源で良好な近赤外スペクト
ルの測定を行うことが可能となり、上記第１の課題を解
決することができた。Further, by superimposing the signal light guided by the plurality of detection-side light guide means by the condensing means, the level of the detection signal detected by the detection means can be increased, and the power consumption is relatively low. It has become possible to perform favorable near-infrared spectrum measurement with the light source of No. 3, and it has been possible to solve the first problem.

【００３０】[0030]

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明に
係る第１実施形態の生体成分定量装置の概略構成図、図
２は図１中の測定対象と対向する測定プローブの面の構
造を示す図、図３は図１中の各検出側光ファイバの後方
側端面の構造を示す図であり、これらの図を参照しなが
ら第１実施形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a surface of a measurement probe facing a measurement target in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the structure of the rear end face of each detection-side optical fiber in FIG. 1, and the first embodiment will be described with reference to these diagrams.

【００３１】第１実施形態の生体成分定量装置は、皮膚
組織中のグルコース濃度を定量するための装置（システ
ム）であり、図１に示すように、光源ユニット１と、測
定プローブユニット２と、集光ユニット３と、受光素子
ユニット４と、回析格子ユニット５と、演算ユニット６
とを備えている。The biological component quantification device of the first embodiment is a device (system) for quantifying the glucose concentration in skin tissue, and as shown in FIG. 1, a light source unit 1, a measurement probe unit 2, Focusing unit 3, light receiving element unit 4, diffraction grating unit 5, and arithmetic unit 6
It has and.

【００３２】光源ユニット１は、１３００〜２５００ｎ
ｍの範囲内の波長を含む光を発するものであり、タング
ステンハロゲンランプなどの光源１１と、この光源１１
からの光を点光源とするためのピンホール１２ａを持つ
ピンホール板１２と、このピンホール板１２と光源１１
との間に介設されるメカニカル熱遮蔽板１３と、ピンホ
ール板１２におけるピンホール１２ａからの光を測定プ
ローブユニット２の所定部分に集光するレンズ系１４と
により構成されている。The light source unit 1 is 1300 to 2500n.
The light source 11 emits light having a wavelength within the range of m, and a light source 11 such as a tungsten halogen lamp and the light source 11
A pinhole plate 12 having a pinhole 12a for making light from a point light source, and the pinhole plate 12 and the light source 11
And a lens system 14 for condensing light from the pinhole 12a in the pinhole plate 12 onto a predetermined portion of the measurement probe unit 2.

【００３３】測定プローブユニット２は、大別すると、
測定プローブ２１と、照射側導光部２２と、複数の検出
側導光部２３とにより一体に構成されている。The measuring probe unit 2 is roughly classified as follows.
The measurement probe 21, the irradiation-side light guide portion 22, and the plurality of detection-side light guide portions 23 are integrally configured.

【００３４】測定プローブ２１は、例えば円柱状に形成
され、生体成分（グルコース）を含む例えば皮膚などの
測定対象ＭＯに宛われるものであり、図１の例では、測
定対象ＭＯに接触されている。The measurement probe 21 is formed, for example, in a cylindrical shape and is directed to a measurement target MO such as skin containing a biological component (glucose). In the example of FIG. 1, the measurement probe 21 is in contact with the measurement target MO. .

【００３５】照射側導光部２２は、光源ユニット１と測
定プローブ２１との間に接続される光ファイバなどであ
って、光源ユニット１からの光を測定プローブ２１に導
光して測定対象ＭＯに照射するものである。図２の例で
は、照射側導光部２２は、複数（同図では１２×３本）
の光ファイバ２２１を束にして構成され、これら複数の
光ファイバ２２１は、測定対象ＭＯと対向する測定プロ
ーブ２１の面２１１において、位置的に複数（同図では
３つ）の円の各周上に１２本ずつ配置されている。そし
て、その反対側の照射側導光部２２の端部には、光源ユ
ニット１と接続するための接続部２２ａが設けられ、こ
の接続部２２ａが上記所定部分となって光源ユニット１
からの光が入光するようになっている。The irradiation side light guide section 22 is an optical fiber or the like connected between the light source unit 1 and the measurement probe 21, and guides the light from the light source unit 1 to the measurement probe 21 to measure the object MO. To irradiate. In the example of FIG. 2, there are a plurality of irradiation side light guide portions 22 (12 × 3 in the figure).
Of the optical fibers 221 are bundled, and the plurality of optical fibers 221 are positionally located on each circumference of a plurality of (three in the figure) circles on the surface 211 of the measurement probe 21 facing the measurement object MO. 12 pieces are arranged in each. Then, a connection portion 22a for connecting to the light source unit 1 is provided at an end portion of the irradiation side light guide portion 22 on the opposite side, and the connection portion 22a serves as the above-mentioned predetermined portion.
The light from is coming in.

【００３６】複数の検出側導光部２３は、それぞれ測定
プローブ２１に一方の端部が設けられ他方の端部が後方
に延びる複数の光ファイバなどであって、照射側導光部
２２により導光され測定プローブ２１から照射されて測
定対象ＭＯから反射されて来る光を信号光として後方に
それぞれ導光するものである。図２の例では、各検出側
導光部２３の光ファイバ２３１は上記各円の中心に配置
されている一方、その反対側の他方の端部には、図１，
図３に示すように、後方の集光ユニット３と接続するた
めの接続部２３ａが設けられ、この接続部２３ａの端面
の中心に光ファイバ２３１が配置されている。また、測
定プローブ２１の面２１１において、同一の円周上の複
数の光ファイバ２２１の各々とその円の中心の光ファイ
バ２３１との各中心間距離Ｌは、０．２〜２．０ｍｍの
範囲内の値に設定されている。The plurality of detection-side light guide sections 23 are, for example, a plurality of optical fibers provided with one end of the measurement probe 21 and the other end extending rearward. The light, which is emitted from the measurement probe 21 and reflected from the measurement target MO, is guided backward as signal light. In the example of FIG. 2, the optical fiber 231 of each of the detection-side light guide portions 23 is arranged at the center of each circle, while the other end portion on the opposite side of FIG.
As shown in FIG. 3, a connection portion 23a for connecting to the rear light collecting unit 3 is provided, and an optical fiber 231 is arranged at the center of the end face of the connection portion 23a. Further, on the surface 211 of the measurement probe 21, the center-to-center distance L between each of the plurality of optical fibers 221 on the same circumference and the optical fiber 231 at the center of the circle is in the range of 0.2 to 2.0 mm. Is set to a value within.

【００３７】集光ユニット３は、複数の検出側導光部２
３の各後方に設けられ、その検出側導光部２３により導
光された信号光を集光するものであり、図１の例では、
複数の検出側導光部２３により導光された信号光をそれ
ぞれ平行光とする複数のコリメートレンズ３１と、これ
ら複数のコリメートレンズ３１による各平行光を受光素
子ユニット４の受光部に結像する結像レンズ３２とによ
り構成されている。The light collecting unit 3 includes a plurality of detection-side light guide portions 2.
3 is provided at the rear of each of the light sources 3, and collects the signal light guided by the detection-side light guide section 23. In the example of FIG.
A plurality of collimator lenses 31 that make the signal light guided by the plurality of detection-side light guide portions 23 parallel light, and the respective parallel lights by the plurality of collimator lenses 31 are focused on the light receiving portion of the light receiving element unit 4. It is composed of an imaging lens 32.

【００３８】受光素子ユニット４は、集光ユニット３に
より集光された信号光を検出信号として検出するもので
あり、図１の例では、結像レンズ３２により集光された
信号光を検出信号として受光するＩｎＧａＡｓアレイ型
の受光素子４１と、この受光素子４１で得られた検出信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２とにより
構成されている。The light receiving element unit 4 detects the signal light collected by the light collecting unit 3 as a detection signal. In the example of FIG. 1, the signal light collected by the imaging lens 32 is detected signal. The light receiving element 41 is an InGaAs array type light receiving element 41 which receives the light and the A / D converter 42 which converts the detection signal obtained by the light receiving element 41 into a digital signal.

【００３９】回析格子ユニット５は、集光ユニット３と
受光素子ユニット４との間に設けられ、結像レンズ３２
により集光された信号光を反射する反射鏡５１と、この
反射鏡５１により反射された信号光を分光して受光素子
４１に入光させる回析格子５２とにより構成されてい
る。The diffraction grating unit 5 is provided between the light collecting unit 3 and the light receiving element unit 4, and the imaging lens 32 is provided.
The reflecting mirror 51 reflects the signal light collected by the above, and the diffraction grating 52 that separates the signal light reflected by the reflecting mirror 51 into the light receiving element 41.

【００４０】演算ユニット６は、例えばパソコンにより
構成され、皮膚組織中のグルコース濃度を定量するため
の処理を従来と同様に実行するものであり、例えば受光
素子ユニット４により検出されデジタル化された検出信
号を演算処理することにより、１３００〜２５００ｎｍ
の波長範囲内の近赤外スペクトルを選択し、この選択し
た近赤外スペクトルから目的とする生体成分濃度を定量
する。The arithmetic unit 6 is composed of, for example, a personal computer, and executes the processing for quantifying the glucose concentration in the skin tissue in the same manner as in the conventional case. For example, it is detected by the light receiving element unit 4 and digitized. By processing the signal, 1300-2500 nm
The near-infrared spectrum in the wavelength range of is selected, and the target biological component concentration is quantified from the selected near-infrared spectrum.

【００４１】なお、第１実施形態では、クラッド径２０
０μｍ、コア径１７５μｍ、ＮＡ＝０．２の光ファイバ
を使用した。In the first embodiment, the cladding diameter 20
An optical fiber having a diameter of 0 μm, a core diameter of 175 μm, and an NA of 0.2 was used.

【００４２】このように構成される生体成分定量装置で
は、光源１１からの光はピンホール１２ａで点光源とし
て機能し、レンズ系１４を通って照射側導光部２２の接
続部２２ａにおける入光部分に導かれる。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the light source 11 functions as a point light source in the pinhole 12a, passes through the lens system 14, and enters the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22. Guided to the part.

【００４３】そして、照射側導光部２２により導光され
測定プローブ２１から照射されて測定対象ＭＯから反射
されて来る光は、複数の検出側導光部２３により信号光
として後方の集光ユニット３にそれぞれ導光される。導
光された信号光は、コリメートレンズ３１で平行光にさ
れ、結像レンズ３２に導かれた後、反射鏡５１を介して
回析格子５２のスリット位置に結像される。ここで、結
像レンズ３２による入射角度は回析格子５２のＮＡ以下
に設定することが望ましく、第１実施形態では０．２５
である。The light guided by the irradiation side light guide section 22 and irradiated from the measurement probe 21 and reflected from the measurement object MO is signal light by a plurality of detection side light guide sections 23 as a rear light collecting unit. 3 is guided to each. The guided signal light is collimated by the collimator lens 31, is guided to the imaging lens 32, and then is imaged at the slit position of the diffraction grating 52 via the reflecting mirror 51. Here, it is desirable to set the incident angle by the imaging lens 32 to be equal to or less than the NA of the diffraction grating 52, and in the first embodiment, it is 0.25.
Is.

【００４４】反射鏡５１からの信号光は、回析格子５２
により分光され、受光素子４１で受光された後、Ａ／Ｄ
変換器４２でデジタル信号に変換される。デジタル化さ
れた検出信号は、演算ユニット６で演算処理され、１３
００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクトルか
ら目的とする生体成分濃度が算出される。The signal light from the reflecting mirror 51 is transmitted to the diffraction grating 52.
After being separated by the light and received by the light receiving element 41, the A / D
It is converted into a digital signal by the converter 42. The digitized detection signal is arithmetically processed by the arithmetic unit 6, and 13
The target biological component concentration is calculated from the near infrared spectrum within the wavelength range of 00 to 2500 nm.

【００４５】図４（ａ）に、第１実施形態の生体成分定
量装置で測定して得た皮膚スペクトル（波長に対する吸
光度）の特性図を示し、図４（ｂ）に、検出側導光部を
１本にし、他の検出側導光部の出力を遮断して（ａ）と
同一部位を測定して得た皮膚スペクトルの特性図を示
す。ただし、図４（ａ），（ｂ）では、測定時のべ一ス
ライン変動等に起因するスペクトル変動の大きさを見る
ために、約５０本の皮膚スペクトルを重ね書きしてあ
る。また、双方の特性図に見られる２箇所のスパイク
は、アレイ素子の欠損部分によるものである。FIG. 4 (a) shows a characteristic diagram of the skin spectrum (absorbance with respect to wavelength) obtained by measurement with the biological component quantification device of the first embodiment, and FIG. 4 (b) shows the detection-side light guide section. The characteristic diagram of the skin spectrum obtained by measuring the same site as in (a) is shown in FIG. However, in FIGS. 4A and 4B, about 50 skin spectra are overwritten in order to see the magnitude of the spectrum fluctuation caused by the baseline fluctuation and the like at the time of measurement. Further, the two spikes seen in both characteristic diagrams are due to the defective portion of the array element.

【００４６】図４から検出側導光部が１本の場合、受光
素子からの出力電圧信号が第１実施形態のそれと比較す
ると約３分の１に減少するのがわかる。換言すると、第
１実施形態によれば、従来の約３倍程度の光信号を検出
することができるのである。It can be seen from FIG. 4 that the output voltage signal from the light receiving element is reduced to about one-third when the number of the light guide section on the detection side is one, compared with that of the first embodiment. In other words, according to the first embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about three times that of the conventional one.

【００４７】また、図４（ａ）の特性曲線の幅が図４
（ｂ）のそれよりも狭くなっているのが目視できる。例
えば、１５８０ｎｍにおける幅を分散（標準偏差）で比
較すると、図４（ａ）では０．００５０ＡＵ (Absorban
ce Unit)であったのに対し、図４（ｂ）では０．００９
２ＡＵであった。このことは、図４（ａ）の装置の方が
図４（ｂ）の装置よりもスペクトル変動を小さくするこ
とができ、皮膚スペクトルを安定的に測定することがで
きることを示している。In addition, the width of the characteristic curve of FIG.
It can be visually confirmed that it is narrower than that of (b). For example, comparing the widths at 1580 nm with the variance (standard deviation), 0.0050 AU (Absorban) is obtained in FIG.
ce Unit), but 0.009 in FIG. 4 (b)
It was 2 AU. This shows that the apparatus of FIG. 4 (a) can reduce the spectrum variation more than the apparatus of FIG. 4 (b) and can stably measure the skin spectrum.

【００４８】以上、第１実施形態によれば、測定プロー
ブユニット２に複数の検出側導光部２３を設け、測定対
象ＭＯからの信号光を集光ユニット３で集光することに
より、従来と同様の光源ユニット１で、従来の約３倍程
度の光信号を検出することが可能となった。また、複数
の検出側導光部２３を用いることで、測定時の位置誤差
に起因するスペクトル変動を小さくすることができた。As described above, according to the first embodiment, the measurement probe unit 2 is provided with the plurality of detection-side light guide portions 23, and the signal light from the measurement target MO is condensed by the condensing unit 3 to achieve the conventional structure. With the same light source unit 1, it has become possible to detect an optical signal that is about three times that of the conventional one. Further, by using the plurality of detection-side light guide portions 23, it is possible to reduce the spectrum variation due to the position error during measurement.

【００４９】（第２実施形態）図５は本発明に係る第２
実施形態の生体成分定量装置の概略構成図であり、この
図を参照しながら第２実施形態について説明する。(Second Embodiment) FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
It is a schematic block diagram of the biological component quantification device of embodiment, 2nd Embodiment is described, referring this figure.

【００５０】第２実施形態の生体成分定量装置は、図５
に示すように、光源ユニット１と、測定プローブユニッ
ト２と、集光ユニット３と、演算ユニット６とを第１実
施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違
点として、受光素子ユニット４Ａと、集光ユニット３の
複数のコリメートレンズ３１とその結像レンズ３２との
間に介設される波長選択フィルタ５Ａを備えている。The biological component quantifying device of the second embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the light source unit 1, the measurement probe unit 2, the light collecting unit 3, and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the first embodiment, and the difference from the first embodiment is that The element unit 4A, and the wavelength selection filter 5A provided between the plurality of collimating lenses 31 of the condensing unit 3 and the imaging lens 32 thereof are provided.

【００５１】受光素子ユニット４Ａは、集光ユニット３
により集光された信号光を検出信号として検出するもの
であり、その信号光を検出信号として受光するＩｎＧａ
Ａｓ単素子の受光素子４１Ａと、この受光素子４１Ａで
得られた検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器４２とにより構成されている。The light receiving element unit 4A is the light collecting unit 3
InGa that detects the signal light condensed by the detector as a detection signal and receives the signal light as the detection signal.
The light receiving element 41A is a single element of As, and the A / D converter 42 which converts the detection signal obtained by the light receiving element 41A into a digital signal.

【００５２】このように構成される生体成分定量装置で
は、光源１１からの光はピンホール１２ａで点光源とし
て機能し、レンズ系１４を通って照射側導光部２２の接
続部２２ａにおける入光部分に導かれる。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the light source 11 functions as a point light source in the pinhole 12a, passes through the lens system 14, and enters the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22. Guided to the part.

【００５３】そして、照射側導光部２２により導光され
測定プローブ２１から測定対象ＭＯに照射された光は、
皮膚組織を拡散反射し、後方に散乱した光が複数の検出
側導光部２３に入射し、信号光として後方の集光ユニッ
ト３に導かれる。複数の検出側導光部２３により導かれ
た信号光は、コリメートレンズ３１で平行光にされ、結
像レンズ３２により受光素子４１Ａの受光面に結像す
る。このとき、複数のコリメートレンズ３１と結像レン
ズ３２との間に介設された波長選択フィルタ５Ａによっ
て信号光が分光される。なお、複数波長の信号を計測す
る場合は、ホイールに必要な波長の干渉フィルタを配置
し、そのホイールを回転させる機構が追加される。ま
た、可変長型の干渉フィルタを用いることもできる。The light guided by the irradiation side light guide portion 22 and irradiated from the measurement probe 21 to the measurement object MO is
The light diffusely reflected by the skin tissue and scattered back enters the plurality of detection-side light guide portions 23 and is guided to the rear light collecting unit 3 as signal light. The signal light guided by the plurality of detection-side light guides 23 is collimated by the collimator lens 31, and is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the imaging lens 32. At this time, the signal light is dispersed by the wavelength selection filter 5A provided between the plurality of collimator lenses 31 and the imaging lens 32. In addition, when measuring signals of a plurality of wavelengths, a mechanism for arranging an interference filter of a required wavelength on the wheel and rotating the wheel is added. A variable length type interference filter can also be used.

【００５４】信号光が受光素子４１Ａの受光面に結像す
ることにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２でデジ
タル信号に変換された後、演算ユニット６で演算処理さ
れ、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペ
クトルから目的とする生体成分濃度が算出される。A signal obtained by forming an image of the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42 and then processed by the operation unit 6 to obtain a wavelength of 1300 to 2500 nm. The target biological component concentration is calculated from the near-infrared spectrum within the wavelength range.

【００５５】以上、第２実施形態によれば、第１実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となる。As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of the conventional optical signal, and to reduce the spectrum fluctuation caused by the position error during measurement. It becomes possible.

【００５６】また、受光素子ユニット４Ａにおいて、φ
３００μｍの円形の断面を有する受光素子を使用すれ
ば、クラッド径２００μｍ、コア径１７５μｍの光ファ
イバを使用しているので、受光素子ユニット４Ａの受光
部の面積が検出側導光部２３の光ファイバ２３１の断面
積より大きいから、光ファイバから照射される信号を受
光素子面に結像させる際の、にじみの影響や結像のずれ
の影響を小さくすることができ、調整も容易という効果
がある。In the light receiving element unit 4A, φ
If a light receiving element having a circular cross section of 300 μm is used, an optical fiber having a clad diameter of 200 μm and a core diameter of 175 μm is used. Therefore, the area of the light receiving portion of the light receiving element unit 4A is the optical fiber of the detection side light guide portion 23. Since it is larger than the cross-sectional area of 231, it is possible to reduce the influence of bleeding and the influence of deviation of the image when the signal emitted from the optical fiber is imaged on the light receiving element surface, and it is easy to adjust. .

【００５７】（第３実施形態）図６は本発明に係る第３
実施形態の生体成分定量装置における測定対象と対向す
る測定プローブの面の構造を示す図であり、この図を参
照しながら第３実施形態について説明する。(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structure of the surface of the measurement probe which opposes a measurement target in the biological component quantification device of embodiment, and 3rd Embodiment is described, referring this figure.

【００５８】第３実施形態の生体成分定量装置は、光源
ユニット１と、集光ユニット３と、受光素子ユニット４
と、回析格子ユニット５と、演算ユニット６とを第１実
施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違
点として、測定プローブユニット２Ａを備えている。The biological component quantifying device according to the third embodiment includes a light source unit 1, a light collecting unit 3, and a light receiving element unit 4.
The diffraction grating unit 5 and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the first embodiment, and the measurement probe unit 2A is provided as a difference from the first embodiment.

【００５９】測定プローブユニット２Ａは、図６に示す
ように、第１実施形態の測定プローブユニット２との相
違点として、照射側導光部２２Ａを構成する光ファイバ
２２１の本数が２９本に設定され、これら複数の光ファ
イバ２２１が、測定プローブ２１の面２１１において、
位置的に一の円の周上に配置され、複数の検出側導光部
２３の複数の光ファイバ２３１がその円の中心に密着な
いし近接した状態で配置されている。また、複数の光フ
ァイバ２３１の中心とその円周に配置された複数の光フ
ァイバ２２１の各々との間隔は８００μｍに設定され
る。As shown in FIG. 6, the measurement probe unit 2A is different from the measurement probe unit 2 of the first embodiment in that the number of optical fibers 221 constituting the irradiation side light guide portion 22A is set to 29. The plurality of optical fibers 221 are connected to each other on the surface 211 of the measurement probe 21.
Positionally arranged on the circumference of one circle, the plurality of optical fibers 231 of the plurality of detection-side light guide portions 23 are arranged in close contact with or close to the center of the circle. The distance between the center of the plurality of optical fibers 231 and each of the plurality of optical fibers 221 arranged on the circumference thereof is set to 800 μm.

【００６０】以上、第３実施形態によれば、第１実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となる。As described above, according to the third embodiment, as in the first embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of the conventional optical signal, and to reduce the spectrum fluctuation due to the position error during measurement. It becomes possible.

【００６１】（第４実施形態）図７は本発明に係る第４
実施形態の生体成分定量装置の概略構成図、図８は図７
中の測定対象と対向する測定プローブの面の構造を示す
図であり、これらの図を参照しながら第４実施形態につ
いて説明する。(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the biological component quantifying device according to the embodiment.
It is a figure which shows the structure of the surface of the measurement probe which opposes the measurement object inside, and demonstrates 4th Embodiment, referring these figures.

【００６２】第４実施形態の生体成分定量装置は、図７
に示すように、集光ユニット３と、演算ユニット６とを
第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態と
の相違点として、光源ユニット１Ａと、測定プローブユ
ニット２Ｂと、第２実施形態と同様の受光素子ユニット
４Ａとを備えている。The biological component quantifying device of the fourth embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the light collecting unit 3 and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the first embodiment, and the difference from the first embodiment is that the light source unit 1A, the measurement probe unit 2B, and The light receiving element unit 4A similar to that of the second embodiment is provided.

【００６３】光源ユニット１Ａは、１３００〜２５００
ｎｍの範囲内の波長を含む光を発するものであり、可変
長レーザーの光源１１Ａと、この光源１１Ａからの光を
測定プローブユニット２Ｂの所定部分に集光するレンズ
系１４とにより構成されている。The light source unit 1A is 1300 to 2500.
It emits light having a wavelength in the range of nm, and is composed of a variable-length laser light source 11A and a lens system 14 that focuses the light from the light source 11A on a predetermined portion of the measurement probe unit 2B. .

【００６４】測定プローブユニット２Ｂは、図８に示す
ように、第１実施形態の測定プローブユニット２との相
違点として、照射側導光部２２Ｂを構成する光ファイバ
２２１の本数が１本に設定され、この光ファイバ２２１
が、測定プローブ２１の面２１１において、位置的に一
の円の中心に配置され、複数の検出側導光部２３の複数
の光ファイバ２３１がその円の周上に配置されている。
また、光ファイバ２２１の中心とその円周に配置された
複数の光ファイバ２３１の各々との間隔は６５０μｍに
設定される。なお、照射側導光部２２Ｂには、第１実施
形態と同様に光源ユニット１Ａと接続するための接続部
２２ａが設けられ、この接続部２２ａが上記所定部分と
なる。As shown in FIG. 8, the measurement probe unit 2B is different from the measurement probe unit 2 of the first embodiment in that the number of optical fibers 221 constituting the irradiation side light guide section 22B is set to one. This optical fiber 221
However, on the surface 211 of the measurement probe 21, the plurality of optical fibers 231 of the plurality of detection-side light guide sections 23 are arranged at the center of one circle in terms of position, and are arranged on the circumference of the circle.
The distance between the center of the optical fiber 221 and each of the plurality of optical fibers 231 arranged on the circumference thereof is set to 650 μm. The irradiation side light guide portion 22B is provided with a connection portion 22a for connecting to the light source unit 1A as in the first embodiment, and the connection portion 22a serves as the predetermined portion.

【００６５】このように構成される生体成分定量装置で
は、可変長レーザーの光源１１Ａからの光は、レンズ系
１４を通って照射側導光部２２Ｂの接続部２２ａにおけ
る入光部分に導かれる。そして、照射側導光部２２Ｂに
より導光され測定プローブ２１から測定対象ＭＯに照射
された光は、皮膚組織を拡散反射し、後方に散乱した光
が複数の検出側導光部２３に入射し、信号光として後方
の集光ユニット３に導かれる。複数の検出側導光部２３
により導かれた信号光は、コリメートレンズ３１で平行
光にされ、結像レンズ３２により受光素子４１Ａの受光
面に結像する。信号光が受光素子４１Ａの受光面に結像
することにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２でデ
ジタル信号に変換された後、演算ユニット６で演算処理
され、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外ス
ペクトルから目的とする生体成分濃度が算出される。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the light source 11A of the variable length laser is guided through the lens system 14 to the light incident part in the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22B. The light guided by the irradiation side light guide 22B and emitted from the measurement probe 21 to the measurement target MO diffusely reflects the skin tissue, and the light scattered backward enters the plurality of detection side light guides 23. , Is guided to the rear light collecting unit 3 as signal light. Multiple detection-side light guides 23
The signal light guided by is collimated by the collimator lens 31, and is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the imaging lens 32. A signal obtained by forming an image of the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42, and then arithmetically processed by the arithmetic unit 6 so that it is within a wavelength range of 1300 to 2500 nm. The target biological component concentration is calculated from the near infrared spectrum of.

【００６６】以上、第４実施形態によれば、第１実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となる。As described above, according to the fourth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to detect an optical signal which is about a multiple of the conventional optical signal, and to reduce the spectrum fluctuation due to the position error during measurement. It becomes possible.

【００６７】（第５実施形態）図９は本発明に係る第５
実施形態の生体成分定量装置の概略構成図であり、この
図を参照しながら第５実施形態について説明する。(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is a schematic block diagram of the biological component quantification device of embodiment, and 5th Embodiment is described, referring this figure.

【００６８】第５実施形態の生体成分定量装置は、図９
に示すように、測定プローブユニット２Ｂと、集光ユニ
ット３と、受光素子ユニット４Ａと、演算ユニット６と
を第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態
との相違点として、光源ユニット１Ｂを備えている。The biological component quantifying device of the fifth embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the measurement probe unit 2B, the light collecting unit 3, the light receiving element unit 4A, and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the fourth embodiment, and as a difference from the fourth embodiment, The light source unit 1B is provided.

【００６９】この光源ユニット１Ｂは、１３００〜２５
００ｎｍの範囲内の波長を含む光を発するものであり、
複数の光源１１Ｂと、これら複数の光源１１Ｂからの光
を照射側導光部２２Ｂの接続部２２ａの入光部分に集光
するレンズ系とにより構成されている。そのレンズ系
は、複数の光源１１Ｂからの光をそれぞれ平行光にする
ための複数のコリメートレンズ１４１と、それらの各平
行光を測定プローブユニット２Ｂの所定部分に集光する
レンズ１４２とにより構成されている。また、複数の光
源１１Ｂには、異なった中心波長（１５３０ｎｍ，１６
００ｎｍ，１６８０ｎｍ）の光を発するＬＥＤが使用さ
れ、測定波長の切替えは印加電圧によって行われる。This light source unit 1B includes 1300 to 25
Emits light containing a wavelength within the range of 00 nm,
It is composed of a plurality of light sources 11B and a lens system that condenses light from the plurality of light sources 11B on a light incident portion of the connection portion 22a of the irradiation side light guide portion 22B. The lens system is composed of a plurality of collimating lenses 141 for making the lights from the plurality of light sources 11B into parallel lights, respectively, and a lens 142 for condensing the respective parallel lights at a predetermined portion of the measurement probe unit 2B. ing. Further, the plurality of light sources 11B have different center wavelengths (1530 nm, 16
An LED emitting light of 00 nm, 1680 nm) is used, and switching of the measurement wavelength is performed by an applied voltage.

【００７０】このように構成される生体成分定量装置で
は、複数の光源１１Ｂからの光は、上記レンズ系を通っ
て照射側導光部２２Ｂの接続部２２ａにおける入光部分
に導かれる。そして、照射側導光部２２Ｂにより導光さ
れ測定プローブ２１から測定対象ＭＯに照射された光
は、皮膚組織を拡散反射し、後方に散乱した光が複数の
検出側導光部２３に入射し、信号光として後方の集光ユ
ニット３に導かれる。複数の検出側導光部２３により導
かれた信号光は、コリメートレンズ３１で平行光にさ
れ、結像レンズ３２により受光素子４１Ａの受光面に結
像する。信号光が受光素子４１Ａの受光面に結像するこ
とにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２でデジタル
信号に変換された後、演算ユニット６で演算処理され、
１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクト
ルから目的とする生体成分濃度が算出される。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the plurality of light sources 11B is guided to the light incident part in the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22B through the lens system. The light guided by the irradiation side light guide 22B and emitted from the measurement probe 21 to the measurement target MO diffusely reflects the skin tissue, and the light scattered backward enters the plurality of detection side light guides 23. , Is guided to the rear light collecting unit 3 as signal light. The signal light guided by the plurality of detection-side light guides 23 is collimated by the collimator lens 31, and is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the imaging lens 32. The signal obtained by forming an image of the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42, and then processed by the operation unit 6.
The target biological component concentration is calculated from the near-infrared spectrum in the wavelength range of 1300 to 2500 nm.

【００７１】以上、第５実施形態によれば、第４実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となる。As described above, according to the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of that of the conventional one, and to reduce the spectrum fluctuation caused by the position error during measurement. It becomes possible.

【００７２】（第６実施形態）図１０は本発明に係る第
６実施形態の生体成分定量装置の概略構成図、図１１は
図１０中の測定対象と対向する測定プローブの面の構造
を示す図、図１２は図１０中のリファレンス板と対向す
る基準値測定プローブの面の構造を示す図、図１３は図
１０中の各検出側光ファイバの後方側端面の構造を示す
図であり、これらの図を参照しながら第６実施形態につ
いて説明する。(Sixth Embodiment) FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying apparatus according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 11 shows a structure of a surface of a measurement probe facing a measurement object in FIG. FIG. 12 is a diagram showing the structure of the surface of the reference value measurement probe facing the reference plate in FIG. 10, and FIG. 13 is a diagram showing the structure of the rear end face of each detection-side optical fiber in FIG. The sixth embodiment will be described with reference to these drawings.

【００７３】第６実施形態の生体成分定量装置は、図１
０に示すように、光源ユニット１と、集光ユニット３
と、演算ユニット６とを第１実施形態と同様に備えてい
るほか、第１実施形態との相違点として、測定プローブ
ユニット２Ｃと、第２実施形態と同様の受光素子ユニッ
ト４Ａと、複数のコリメートレンズ３１と結像レンズ３
２との間に介設される可変長型の干渉フィルタ５Ｂと、
この干渉フィルタ５Ｂと複数のコリメートレンズ３１と
の間に介設されるメカニカルシャッタ７とを備えてい
る。The biological component quantifying device of the sixth embodiment is shown in FIG.
As shown in 0, the light source unit 1 and the light collecting unit 3
And a calculation unit 6 as in the first embodiment. As a difference from the first embodiment, a measurement probe unit 2C, a light receiving element unit 4A similar to the second embodiment, and a plurality of Collimating lens 31 and imaging lens 3
A variable length type interference filter 5B interposed between the
The mechanical filter 7 is provided between the interference filter 5B and the plurality of collimating lenses 31.

【００７４】測定プローブユニット２Ｃは、第１実施形
態の測定プローブユニット２との相違点として、図１１
に示すように、照射側導光部２２Ｃを構成する光ファイ
バ２２１の本数が２４本に設定され、これら複数の光フ
ァイバ２２１が、測定プローブ２１の面２１１におい
て、位置的に２つの円の各周上に１２本ずつ配置される
一方、検出側導光部２３の本数が２本に設定され、これ
ら検出側導光部２３の各光ファイバ２３１が上記各円の
中心に配置されている。The measurement probe unit 2C differs from the measurement probe unit 2 of the first embodiment in that FIG.
24, the number of the optical fibers 221 forming the irradiation side light guide portion 22C is set to 24, and the plurality of optical fibers 221 are positionally two circles on the surface 211 of the measurement probe 21. The number of detection-side light guide portions 23 is set to two, while the number of each of the detection-side light guide portions 23 is set to two, while the optical fibers 231 of the detection-side light guide portions 23 are arranged at the centers of the circles.

【００７５】さらに、測定プローブユニット２Ｃには、
リファレンス信号検出用として、円柱状の基準値測定プ
ローブ２４と、この基準値測定プローブ２４と照射側導
光部２２Ｃの接続部２２ａとの間に設けられ１２本の光
ファイバ２５１からなる照射側導光部２５と、検出側導
光部２６とが具備されている。この検出側導光部２６
は、基準値測定プローブ２４に一方の端部が設けられ他
方の端部が後方の集光ユニット３に延びる光ファイバ２
６１などであって、照射側導光部２５により導光され基
準値測定プローブ２４から照射されてリファレンス板Ｒ
Ｂから反射されて来る光を信号光として後方に導光する
ものである。図１２の例では、１２本の光ファイバ２５
１が、基準値測定プローブ２４の面２４１において、位
置的に一の円の周上に配置される一方、検出側導光部２
６の光ファイバ２６１がその円の中心に配置されてい
る。また、検出側導光部２６の後方側端部には、集光ユ
ニット３と接続するための接続部２６ａが設けられ、こ
の接続部２６ａの端面の中心に光ファイバ２６１が配置
されている（図１３参照）。Furthermore, the measurement probe unit 2C includes
For reference signal detection, a cylindrical reference value measuring probe 24, and an irradiation side guide including twelve optical fibers 251 provided between the reference value measuring probe 24 and the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22C. A light unit 25 and a detection-side light guide unit 26 are provided. This detection side light guide section 26
Is the optical fiber 2 having one end provided on the reference value measurement probe 24 and the other end extending to the rear light collecting unit 3.
61, etc., which is guided by the irradiation-side light guide portion 25 and is irradiated from the reference value measurement probe 24 to be the reference plate R.
The light reflected from B is guided backward as signal light. In the example of FIG. 12, 12 optical fibers 25
1 is arranged on the circumference of one circle on the surface 241 of the reference value measurement probe 24, while the detection side light guide section 2 is provided.
Six optical fibers 261 are arranged at the center of the circle. Further, a connection portion 26a for connecting to the light collecting unit 3 is provided at the rear end portion of the detection-side light guide portion 26, and the optical fiber 261 is arranged at the center of the end surface of this connection portion 26a ( (See FIG. 13).

【００７６】なお、第６実施形態でも、第１実施形態と
同様に、クラッド径２００μｍ、コア径１７５μｍ、Ｎ
Ａ＝０．２の光ファイバが使用される。In the sixth embodiment, the cladding diameter is 200 μm, the core diameter is 175 μm, and N is the same as in the first embodiment.
An optical fiber with A = 0.2 is used.

【００７７】このように構成される生体成分定量装置で
は、光源１１からの光はピンホール１２ａで点光源とし
て機能し、レンズ系１４を通って照射側導光部２２Ｃの
接続部２２ａにおける入光部分に導かれる。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the light source 11 functions as a point light source in the pinhole 12a, passes through the lens system 14, and enters the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22C. Guided to the part.

【００７８】そして、照射側導光部２２Ｃにより導光さ
れ測定プローブ２１から測定対象ＭＯに照射された光
は、皮膚組織を拡散反射し、後方に散乱した光が複数の
検出側導光部２３に入射し、信号光として後方の集光ユ
ニット３に導かれる。一方、照射側導光部２５により導
光され基準値測定プローブ２４から照射されてリファレ
ンス板ＲＢから反射されて来る光は、検出側導光部２６
によりリファレンス信号光として後方の集光ユニット３
に導光される。The light guided by the irradiation side light guide portion 22C and emitted from the measurement probe 21 to the measurement object MO is diffusely reflected on the skin tissue, and the light scattered backward is a plurality of detection side light guide portions 23. And is guided to the rear light collecting unit 3 as signal light. On the other hand, the light guided by the irradiation side light guide section 25, emitted from the reference value measurement probe 24 and reflected from the reference plate RB is detected side light guide section 26.
As a reference signal light, the rear light collecting unit 3
Be guided to.

【００７９】複数の検出側導光部２３，２６により導か
れた信号光およびリファレンス信号光は、コリメートレ
ンズ３１で平行光にされ、結像レンズ３２により受光素
子４１Ａの受光面に結像する。このとき、信号光および
リファレンス信号光は、複数のコリメートレンズ３１と
結像レンズ３２との間に介設された干渉フィルタ５Ｂに
よって分光される。また、信号光とリファレンス信号光
の測定切替えは、メカニカルシャッタ７の開閉によって
行われる。The signal light and the reference signal light guided by the plurality of detection side light guide portions 23 and 26 are collimated by the collimator lens 31, and are imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the image forming lens 32. At this time, the signal light and the reference signal light are dispersed by the interference filter 5B provided between the plurality of collimator lenses 31 and the imaging lens 32. The measurement switching between the signal light and the reference signal light is performed by opening and closing the mechanical shutter 7.

【００８０】リファレンス信号光が受光素子４１Ａの受
光面に結像することにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換
器４２でデジタル信号に変換された後、演算ユニット６
に取り込まれるほか、信号光が受光素子４１Ａの受光面
に結像することにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４
２でデジタル信号に変換された後、演算ユニット６で演
算処理され、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近
赤外スペクトルから目的とする生体成分濃度が算出され
る。A signal obtained by forming an image of the reference signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42, and then the arithmetic unit 6 is operated.
In addition to being captured by the A / D converter 4, the signal obtained by imaging the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is
After being converted into a digital signal in 2, the arithmetic unit 6 performs arithmetic processing to calculate the target biological component concentration from the near infrared spectrum within the wavelength range of 1300 to 2500 nm.

【００８１】以上、第６実施形態によれば、第１実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となるほか、リファレンス
信号を測定毎に取り込むことで測定装置の安定性がより
向上する。As described above, according to the sixth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of that of the conventional one, and to reduce the spectrum fluctuation caused by the position error during measurement. In addition, the stability of the measuring device is further improved by incorporating the reference signal for each measurement.

【００８２】（第７実施形態）図１４は本発明に係る第
７実施形態の生体成分定量装置の概略構成図であり、こ
の図を参照しながら第７実施形態について説明する。(Seventh Embodiment) FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment will be described with reference to this figure.

【００８３】第７実施形態の生体成分定量装置は、図１
４に示すように、光源ユニット１Ａと、測定プローブユ
ニット２Ｂと、受光素子ユニット４Ａと、演算ユニット
６とを第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施
形態との相違点として、集光ユニット３に代えて測定プ
ローブユニット２Ｂと受光素子ユニット４Ａとの間に設
けられる積分球８を備えている。The biological component quantifying device of the seventh embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the light source unit 1A, the measurement probe unit 2B, the light receiving element unit 4A, and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the fourth embodiment, and as a difference from the fourth embodiment, Instead of the light collecting unit 3, an integrating sphere 8 provided between the measurement probe unit 2B and the light receiving element unit 4A is provided.

【００８４】このように構成される生体成分定量装置で
は、可変長レーザーの光源１１Ａからの光は、レンズ系
１４を通って照射側導光部２２Ｂの接続部２２ａにおけ
る入光部分に導かれる。そして、照射側導光部２２Ｂに
より導光され測定プローブ２１から測定対象ＭＯに照射
された光は、皮膚組織を拡散反射し、後方に散乱した光
が複数の検出側導光部２３に入射し、信号光として後方
の集光ユニット３に導かれる。複数の検出側導光部２３
により導かれた信号光は、積分球８内で集光され、受光
素子４１Ａで受光される。信号光が受光素子４１Ａで受
光されることにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２
でデジタル信号に変換された後、演算ユニット６で演算
処理され、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤
外スペクトルから目的とする生体成分濃度が算出され
る。In the biological component quantifying device having such a structure, the light from the light source 11A of the variable length laser is guided to the light incident part in the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22B through the lens system 14. The light guided by the irradiation side light guide 22B and emitted from the measurement probe 21 to the measurement target MO diffusely reflects the skin tissue, and the light scattered backward enters the plurality of detection side light guides 23. , Is guided to the rear light collecting unit 3 as signal light. Multiple detection-side light guides 23
The signal light guided by is condensed in the integrating sphere 8 and is received by the light receiving element 41A. The signal obtained by receiving the signal light by the light receiving element 41A is the A / D converter 42.
After being converted into a digital signal by the calculation unit 6, the calculation unit 6 calculates the target biological component concentration from the near-infrared spectrum within the wavelength range of 1300 to 2500 nm.

【００８５】以上、第７実施形態によれば、第４実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となる。As described above, according to the seventh embodiment, as in the fourth embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of the conventional optical signal, and to reduce the spectrum fluctuation caused by the position error during measurement. It becomes possible.

【００８６】（第８実施形態）図１５は本発明に係る第
８実施形態の生体成分定量装置の概略構成図、図１６は
図１５中の測定対象と対向する測定プローブの面の構造
を示す図、図１７は図１５中の集光ユニットにおけるコ
リメートレンズアレイの正面図であり、これらの図を参
照しながら第８実施形態について説明する。(Eighth Embodiment) FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 16 shows a structure of a surface of a measurement probe facing a measurement object in FIG. FIG. 17 and FIG. 17 are front views of the collimator lens array in the light collecting unit in FIG. 15, and the eighth embodiment will be described with reference to these drawings.

【００８７】第８実施形態の生体成分定量装置は、図１
５に示すように、光源ユニット１と、受光素子ユニット
４Ａと、波長選択フィルタ５Ａと、演算ユニット６とを
第２実施形態と同様に備えているほか、第２実施形態と
の相違点として、測定プローブユニット２Ｄと、集光ユ
ニット３Ａとを備えている。The biological component quantifying device of the eighth embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the light source unit 1, the light receiving element unit 4A, the wavelength selection filter 5A, and the arithmetic unit 6 are provided in the same manner as in the second embodiment, and as a difference from the second embodiment, The measuring probe unit 2D and the condensing unit 3A are provided.

【００８８】測定プローブユニット２Ｄは、図１６に示
すように、第２実施形態の測定プローブユニット２との
相違点として、照射側導光部２２Ｄを構成する光ファイ
バ２２１の本数が８４本に設定され、これら複数の光フ
ァイバ２２１が、測定プローブ２１の面２１１におい
て、位置的に７つの円の各周上に１２本ずつ配置され、
検出側導光部２３の本数が７本（図１５では３本のみ図
示）に設定され、それら７本の検出側導光部２３の７本
の光ファイバ２３１が上記各円の中心に配置されてい
る。As shown in FIG. 16, the measurement probe unit 2D is different from the measurement probe unit 2 of the second embodiment in that the number of the optical fibers 221 constituting the irradiation side light guide portion 22D is set to 84. The plurality of optical fibers 221 are positionally arranged on the surface 211 of the measurement probe 21 such that twelve optical fibers 221 are arranged on each circumference of seven circles.
The number of the detection-side light guide portions 23 is set to seven (only three are shown in FIG. 15), and the seven optical fibers 231 of the seven detection-side light guide portions 23 are arranged at the center of each circle. ing.

【００８９】集光ユニット３Ａは、複数の検出側導光部
２３の各後方に設けられ、その検出側導光部２３により
導光された信号光を集光するものであり、図１５，図１
７に示すように、複数の検出側導光部２３により導光さ
れた信号光をそれぞれ平行光とする複数のコリメートレ
ンズ部３１１が形成されたコリメートレンズアレイ３１
Ａと、このコリメートレンズアレイ３１Ａによる各平行
光を受光素子ユニット４Ａの受光部に結像する結像レン
ズ３２とにより構成されている。The light collecting unit 3A is provided behind each of the plurality of detection-side light guide portions 23 and collects the signal light guided by the detection-side light guide portions 23. 1
As shown in FIG. 7, a collimating lens array 31 in which a plurality of collimating lens portions 311 that convert the signal light guided by the plurality of detection-side light guiding portions 23 into parallel light are formed.
A and an image forming lens 32 that forms an image of each parallel light from the collimator lens array 31A on the light receiving portion of the light receiving element unit 4A.

【００９０】このように構成される生体成分定量装置で
は、光源１１からの光はピンホール１２ａで点光源とし
て機能し、レンズ系１４を通って照射側導光部２２Ｄの
接続部２２ａにおける入光部分に導かれる。そして、照
射側導光部２２Ｄにより導光され測定プローブ２１から
測定対象ＭＯに照射された光は、皮膚組織を拡散反射
し、後方に散乱した光が複数の検出側導光部２３に入射
し、信号光として後方の集光ユニット３Ａに導かれる。
複数の検出側導光部２３により導かれた信号光は、コリ
メートレンズアレイ３１Ａで平行光にされ、結像レンズ
３２により受光素子４１Ａの受光面に結像する。このと
き、波長選択フィルタ５Ａによって信号光が分光され
る。In the biological component quantifying device having such a structure, the light from the light source 11 functions as a point light source at the pinhole 12a, passes through the lens system 14, and enters the connection part 22a of the irradiation side light guide part 22D. Guided to the part. The light guided by the irradiation side light guide 22D and emitted from the measurement probe 21 to the measurement target MO diffuses and reflects the skin tissue, and the light scattered backward enters the plurality of detection side light guides 23. , Is guided to the rear light collecting unit 3A as signal light.
The signal light guided by the plurality of detection-side light guide sections 23 is collimated by the collimator lens array 31A and is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the imaging lens 32. At this time, the signal light is dispersed by the wavelength selection filter 5A.

【００９１】信号光が受光素子４１Ａの受光面に結像す
ることにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２でデジ
タル信号に変換された後、演算ユニット６で演算処理さ
れ、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペ
クトルから目的とする生体成分濃度が算出される。A signal obtained by forming an image of the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42 and then processed by the operation unit 6 to obtain a signal of 1300 to 2500 nm. The target biological component concentration is calculated from the near-infrared spectrum within the wavelength range.

【００９２】以上、第８実施形態によれば、第２実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となるほか、集光ユニット
３Ａにコリメートレンズアレイ３１Ａを用いることで、
集光ユニットをコンパクトに構成することができ、受光
素子ユニットに受光面積の小さい可変長型の干渉フィル
タを用いても複数の検出側導光部の集光ができる。As described above, according to the eighth embodiment, as in the second embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of the conventional optical signal, and to reduce the spectrum fluctuation due to the position error during measurement. Besides, it is possible to use the collimating lens array 31A for the light collecting unit 3A,
The condensing unit can be configured compactly, and even if a variable length type interference filter having a small light receiving area is used for the light receiving element unit, the plurality of detection-side light guide portions can be condensed.

【００９３】（第９実施形態）図１８は本発明に係る第
９実施形態の生体成分定量装置における集光ユニットの
一部構成図、図１９は同集光ユニットの正面図であり、
これらの図を参照しながら第９実施形態について説明す
る。(Ninth Embodiment) FIG. 18 is a partial structural view of a light collecting unit in a biological component quantifying apparatus according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a front view of the light collecting unit.
The ninth embodiment will be described with reference to these drawings.

【００９４】第９実施形態の生体成分定量装置は、光源
ユニット１と、測定プローブユニット２Ｄと、受光素子
ユニット４Ａと、波長選択フィルタ５Ａと、演算ユニッ
ト６とを第８実施形態と同様に備えているほか、図１
８，図１９に示すように、複数のコリメートレンズ３１
周りの構造以外は第１実施形態などの集光ユニット３と
同様に構成される集光ユニット３Ｂを備えている。すな
わち、各コリメートレンズ３１は、筒状のレンズホルダ
３０内に収められ、入光部側に検出側導光部２３の光フ
ァイバ２３１が接続され、各レンズホルダ３０は束ねら
れる。The biological component quantifying device of the ninth embodiment comprises a light source unit 1, a measurement probe unit 2D, a light receiving element unit 4A, a wavelength selection filter 5A, and an arithmetic unit 6 as in the eighth embodiment. In addition,
8, a plurality of collimating lenses 31 as shown in FIG.
A light collecting unit 3B having the same structure as the light collecting unit 3 of the first embodiment and the like is provided except for the surrounding structure. That is, each collimator lens 31 is housed in the cylindrical lens holder 30, the optical fiber 231 of the detection-side light guide 23 is connected to the light entrance side, and the lens holders 30 are bundled.

【００９５】このように構成される生体成分定量装置で
は、光源１１からの光はピンホール１２ａで点光源とし
て機能し、レンズ系１４を通って照射側導光部２２Ｄの
接続部２２ａにおける入光部分に導かれる。そして、照
射側導光部２２Ｄにより導光され測定プローブ２１から
測定対象ＭＯに照射された光は、皮膚組織を拡散反射
し、後方に散乱した光が複数の検出側導光部２３に入射
し、信号光として後方の集光ユニット３Ａに導かれる。
複数の検出側導光部２３により導かれた信号光は、各コ
リメートレンズ３１で平行光にされ、結像レンズ３２に
より受光素子４１Ａの受光面に結像する。このとき、波
長選択フィルタ５Ａによって信号光が分光される。In the biological component quantifying device constructed as described above, the light from the light source 11 functions as a point light source at the pinhole 12a, passes through the lens system 14, and enters at the connection portion 22a of the irradiation side light guide portion 22D. Guided to the part. The light guided by the irradiation side light guide 22D and emitted from the measurement probe 21 to the measurement target MO diffuses and reflects the skin tissue, and the light scattered backward enters the plurality of detection side light guides 23. , Is guided to the rear light collecting unit 3A as signal light.
The signal light guided by the plurality of detection-side light guides 23 is collimated by each collimator lens 31, and is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 41A by the imaging lens 32. At this time, the signal light is dispersed by the wavelength selection filter 5A.

【００９６】信号光が受光素子４１Ａの受光面に結像す
ることにより得られる信号は、Ａ／Ｄ変換器４２でデジ
タル信号に変換された後、演算ユニット６で演算処理さ
れ、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペ
クトルから目的とする生体成分濃度が算出される。A signal obtained by forming an image of the signal light on the light receiving surface of the light receiving element 41A is converted into a digital signal by the A / D converter 42, and then arithmetically processed by the arithmetic unit 6 to obtain a signal of 1300 to 2500 nm. The target biological component concentration is calculated from the near-infrared spectrum within the wavelength range.

【００９７】以上、第９実施形態によれば、第８実施形
態と同様に、従来の複数倍程度の光信号を検出すること
が可能となり、測定時の位置誤差に起因するスペクトル
変動を小さくすることが可能となるほか、各コリメート
レンズ３１毎にレンズホルダ３０を設け、このレンズホ
ルダ３０の入光部側に検出側導光部２３の光ファイバ２
３１を接続することにより、コリメートレンズ３１と光
ファイバ２３１との軸合わせが容易となる。また、各レ
ンズホルダ３０を束ねることで集光ユニットをコンパク
トに構成することができ、受光素子ユニットに受光面積
の小さい可変長型の干渉フィルタを用いても複数の検出
側導光部の集光ができる。As described above, according to the ninth embodiment, as in the eighth embodiment, it is possible to detect an optical signal that is about a multiple of that of the conventional one, and to reduce the spectrum fluctuation caused by the position error during measurement. In addition to the above, the lens holder 30 is provided for each collimator lens 31, and the optical fiber 2 of the detection side light guide section 23 is provided on the light entrance side of the lens holder 30.
By connecting 31 to each other, the axial alignment between the collimator lens 31 and the optical fiber 231 becomes easy. Further, by condensing the lens holders 30 into a light collecting unit, the light collecting unit can be made compact. You can

【００９８】なお、上記各実施形態では、導光手段とし
て光ファイバが使用される構成になっているが、これに
限らず、内面を鏡面に仕上げた金属管が使用される構成
でもよい。In each of the above embodiments, an optical fiber is used as the light guide means, but the invention is not limited to this, and a metal tube whose inner surface is mirror-finished may be used.

【００９９】また、測定対象は、主に皮膚を例示した
が、本発明の測定対象は、これに限定されるものではな
く、たとえば血液でもかまわない。血液のスペクトルを
測定する場合、測定プローブを血液中に浸漬して行う
か、あるいは非常に薄い介在物を介して接触させて行
う。Although the measurement target is mainly skin, the measurement target of the present invention is not limited to this, and blood may be used, for example. When measuring the spectrum of blood, it is performed by immersing the measurement probe in blood or by contacting it through a very thin inclusion.

【０１００】[0100]

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明の生体成分定量装置は、生体成分を含む測
定対象に宛われる測定プローブと、１３００〜２５００
ｎｍの範囲内の波長を含む光を発する光源と、この光源
と前記測定プローブとの間に設けられる光学的導光手段
であって、前記光源からの光を前記測定プローブに導光
して前記測定対象に照射する照射側導光手段と、前記測
定プローブに一方の端部が設けられ他方の端部が後方に
延びる複数の光学的導光手段であって、これら複数の光
学的導光手段の各々と前記照射側導光手段との各中心間
距離が、前記測定対象と対向する前記測定プローブの面
において０．２〜２．０ｍｍの範囲内の値に設定されて
成り、前記照射側導光手段により導光され前記測定プロ
ーブから照射されて前記測定対象から反射されて来る光
を信号光として後方にそれぞれ導光する複数の検出側導
光手段と、これら複数の検出側導光手段の各後方に設け
られ、その検出側導光手段により導光された信号光を集
光する集光手段と、この集光手段により集光された信号
光を検出信号として検出する検出手段と、この検出手段
により検出された検出信号を演算処理することにより、
１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクト
ルを選択し、この選択した近赤外スペクトルから目的と
する生体成分濃度を定量する演算処理手段とを備えるの
で、例えば、生体組織である皮膚や生体由来の血液等の
測定対象から目的とする成分の定量を行う際、検出側導
光手段を複数設け、これら複数の検出側導光手段により
導光された信号光を集光手段で集光することにより、比
較的小さい消費電力の光源で良好な近赤外スペクトルの
測定を行うことが可能となり、測定スペクトル自体を外
乱に強いものとすることができる。EFFECTS OF THE INVENTION As is clear from the above, the biological component quantifying device according to the first aspect of the present invention comprises a measuring probe directed to a measuring object containing a biological component and 1300 to 2500.
A light source that emits light having a wavelength in the range of nm, and an optical light guide means provided between the light source and the measurement probe, wherein the light from the light source is guided to the measurement probe. An irradiation side light guide means for irradiating a measurement target and a plurality of optical light guide means provided with one end portion of the measurement probe and the other end portion extending rearward. And the distance between the centers of the irradiation side light guide means is set to a value within a range of 0.2 to 2.0 mm on the surface of the measurement probe facing the measurement target. A plurality of detection-side light guide means that respectively guide the light guided by the light guide means, emitted from the measurement probe, and reflected from the measurement target backward as signal light, and the plurality of detection-side light guide means. It is provided at the rear of each of the Condensing means for condensing the signal light guided by the optical means, detecting means for detecting the signal light condensed by this condensing means as a detection signal, and the detection signal detected by this detecting means By processing
Since a near-infrared spectrum within a wavelength range of 1300 to 2,500 nm is selected, and an arithmetic processing unit for quantifying a target biological component concentration from the selected near-infrared spectrum is provided, for example, skin or living body which is a living tissue. When quantifying a target component from a measurement target such as blood derived from, a plurality of detection-side light guide means are provided, and the signal light guided by the plurality of detection-side light guide means is collected by the light collection means. As a result, it is possible to measure a good near-infrared spectrum with a light source that consumes relatively small power, and the measured spectrum itself can be resistant to disturbance.

【０１０１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、当該
照射側導光手段を構成する光学的導光手段を複数備え、
これら複数の光学的導光手段は、前記測定対象と対向す
る前記測定プローブの面において、位置的に複数の円の
各周上に配置され、前記複数の検出側導光手段は、それ
ら複数の円の各中心に配置されるので、複数の光学的導
光手段により導光された光の各々を等距離離間した検出
側導光手段で受光することができる。According to a second aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guide means includes a plurality of optical light guide means that constitute the irradiation side light guide means.
The plurality of optical light guide means are arranged on respective circumferences of a plurality of circles in terms of position on the surface of the measurement probe facing the measurement object, and the plurality of detection side light guide means are arranged on the plurality of circles. Since the light is arranged at each center of the circle, each of the light guided by the plurality of optical light guides can be received by the detection-side light guides that are equidistant from each other.

【０１０２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、当該
照射側導光手段を構成する光学的導光手段を複数備え、
これら複数の光学的導光手段は、前記測定対象と対向す
る前記測定プローブの面において、位置的に一の円の周
上に配置され、前記複数の検出側導光手段は、その円の
中心に密着ないし近接した状態で配置されるので、複数
の光学的導光手段により導光された光の各々をほぼ等距
離離間した複数の検出側導光手段で受光することができ
る。According to a third aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guiding means includes a plurality of optical light guiding means which constitute the irradiation side light guiding means.
The plurality of optical light guide means are disposed on the circumference of one circle in terms of position on the surface of the measurement probe facing the measurement object, and the plurality of detection side light guide means are arranged at the center of the circle. Since they are arranged in close contact with or close to each other, each of the light guided by the plurality of optical light guide means can be received by the plurality of detection side light guide means which are separated by substantially the same distance.

【０１０３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の生
体成分定量装置において、前記照射側導光手段は、前記
測定対象と対向する前記測定プローブの面において、位
置的に一の円の中心に配置され、前記複数の検出側導光
手段は、その円の周上に配置されるので、照射側導光手
段により導光された光を等距離離間した複数の検出側導
光手段で受光することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the first aspect, the irradiation side light guide means is a circle of a position on the surface of the measurement probe facing the measurement target. Since the plurality of detection-side light guide means arranged at the center are arranged on the circumference of the circle, the light guided by the irradiation-side light guide means is separated by a plurality of detection-side light guide means. Can receive light.

【０１０４】請求項５記載の発明は、請求項４記載の生
体成分定量装置において、前記光源は半導体光源である
ので、光源のコンパクト化が可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the fourth aspect, since the light source is a semiconductor light source, the light source can be made compact.

【０１０５】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記光学
的導光手段は光ファイバであるので、測定プローブを測
定対象に宛う際の操作性が向上する。According to a sixth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any one of the first to fifth aspects, since the optical guiding means is an optical fiber, when the measuring probe is directed to the measuring object. Operability is improved.

【０１０６】請求項７記載の発明は、請求項１から６の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記集光
手段は、前記複数の検出側導光手段により導光された信
号光をそれぞれ平行光とする複数のコリメートレンズ
と、これら複数のコリメートレンズによる各平行光を前
記検出手段の受光部に結像する集光レンズとにより構成
されるのであり、この構成でも、比較的小さい消費電力
の光源で良好な近赤外スペクトルの測定を行うことが可
能となり、測定スペクトル自体を外乱に強いものとする
ことができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any one of the first to sixth aspects, the condensing means collects the signal light guided by the plurality of detection side light guide means. It is composed of a plurality of collimating lenses that make parallel light, and a condenser lens that forms an image of each of the parallel lights of the plurality of collimating lenses on the light receiving portion of the detecting means. It becomes possible to measure a good near-infrared spectrum with a light source of electric power, and the measured spectrum itself can be made resistant to disturbance.

【０１０７】請求項８記載の発明は、請求項７記載の生
体成分定量装置において、前記複数のコリメートレンズ
と前記集光レンズとの間に配置される波長選択フィルタ
からなる分光手段を備えるので、分光するための構成が
簡単である。According to the eighth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to the seventh aspect, since the biological component quantifying device is provided with a spectroscopic means including a wavelength selection filter arranged between the plurality of collimating lenses and the condenser lens, The structure for spectroscopy is simple.

【０１０８】請求項９記載の発明は、請求項１から６の
いずれかに記載の生体成分定量装置において、前記集光
手段は積分球であり、この構成でも、比較的小さい消費
電力の光源で良好な近赤外スペクトルの測定を行うこと
が可能となり、測定スペクトル自体を外乱に強いものと
することができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the biological component quantifying device according to any one of the first to sixth aspects, the condensing means is an integrating sphere. Even with this configuration, a light source with relatively small power consumption is used. It becomes possible to measure a good near-infrared spectrum, and the measured spectrum itself can be made resistant to disturbance.

【０１０９】請求項１０記載の発明は、請求項１から９
のいずれかに記載の生体成分定量装置において、前記検
出手段の受光部の面積は、前記検出側導光手段の断面積
より大きいので、検出側導光手段から照射される信号を
検出手段に結像させる際の、にじみの影響や結像のずれ
の影響を小さくすることができ、調整も容易という効果
がある。The invention according to claim 10 is the same as claims 1 to 9.
In the biological component quantification device according to any one of 1 to 3, since the area of the light receiving portion of the detection means is larger than the cross-sectional area of the detection side light guide means, the signal emitted from the detection side light guide means is connected to the detection means. It is possible to reduce the influence of bleeding and the influence of image formation deviation when forming an image, and there is an effect that adjustment is easy.

【０１１０】請求項１１記載の発明は、請求項１記載の
生体成分定量装置で使用される生体成分定量方法であっ
て、前記照射側導光手段によって前記光源からの光を前
記測定プローブに導光して前記測定対象に照射し、前記
複数の検出側導光手段によって、前記照射側導光手段に
より導光され前記測定プローブから照射されて前記測定
対象から反射されて来る光を信号光として前記集光手段
側に導光し、前記集光手段によって前記検出側導光手段
により導光された信号光を集光し、前記検出手段によっ
て前記集光手段により集光された信号光を検出信号とし
て検出し、前記演算処理手段によって、前記検出手段に
より検出された検出信号を演算処理することにより、１
３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクトル
を選択し、この選択した近赤外スペクトルから目的とす
る生体成分濃度を定量するので、比較的小さい消費電力
の光源で良好な近赤外スペクトルの測定を行うことが可
能となり、測定スペクトル自体を外乱に強いものとする
ことができる。An eleventh aspect of the present invention is a biological component quantifying method used in the biological component quantifying device according to the first aspect, wherein light from the light source is guided to the measuring probe by the irradiation side light guiding means. The light is irradiated to the measurement target, and the plurality of detection-side light guide units guide the light guided by the irradiation-side light guide unit to the light emitted from the measurement probe and reflected from the measurement target as signal light. The signal light guided to the light condensing unit side is condensed by the light condensing unit, and the signal light guided by the detection side light guiding unit is condensed, and the signal light condensed by the light condensing unit is detected by the detecting unit. By detecting the signal as a signal and processing the detection signal detected by the detecting means by the calculating means,
A near-infrared spectrum in the wavelength range of 300 to 2500 nm is selected, and the concentration of the target biological component is quantified from the selected near-infrared spectrum. It becomes possible to perform measurement, and the measurement spectrum itself can be made resistant to disturbance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る第１実施形態の生体成分定量装置
の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１中の測定対象と対向する測定プローブの面
の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a surface of a measurement probe which faces a measurement object in FIG.

【図３】図１中の各検出側光ファイバの後方側端面の構
造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of a rear end face of each detection-side optical fiber in FIG.

【図４】（ａ）は、第１実施形態の生体成分定量装置で
測定して得た皮膚スペクトルの特性図、（ｂ）は、検出
側導光部を１本にし、他の検出側導光部の出力を遮断し
て（ａ）と同一部位を測定して得た皮膚スペクトルの特
性図である。FIG. 4 (a) is a characteristic diagram of a skin spectrum obtained by measurement with the biological component quantification device of the first embodiment, and FIG. 4 (b) shows one detection-side light guide unit and another detection-side conduction unit. It is a characteristic diagram of the skin spectrum obtained by cutting off the output of the light part and measuring the same part as (a).

【図５】本発明に係る第２実施形態の生体成分定量装置
の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a second embodiment of the present invention.

【図６】本発明に係る第３実施形態の生体成分定量装置
における測定対象と対向する測定プローブの面の構造を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a surface of a measurement probe that faces a measurement target in a biological component quantification device according to a third embodiment of the present invention.

【図７】本発明に係る第４実施形態の生体成分定量装置
の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図８】図７中の測定対象と対向する測定プローブの面
の構造を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a structure of a surface of a measurement probe facing a measurement object in FIG.

【図９】本発明に係る第５実施形態の生体成分定量装置
の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１０】本発明に係る第６実施形態の生体成分定量装
置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１１】図１０中の測定対象と対向する測定プローブ
の面の構造を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a structure of a surface of a measurement probe facing a measurement target in FIG.

【図１２】図１０中のリファレンス板と対向する基準値
測定プローブの面の構造を示す図である。12 is a diagram showing a structure of a surface of a reference value measurement probe facing a reference plate in FIG.

【図１３】図１０中の各検出側光ファイバの後方側端面
の構造を示す図である。13 is a diagram showing a structure of a rear end face of each detection-side optical fiber in FIG.

【図１４】本発明に係る第７実施形態の生体成分定量装
置の概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１５】本発明に係る第８実施形態の生体成分定量装
置の概略構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a biological component quantifying device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図１６】図１５中の測定対象と対向する測定プローブ
の面の構造を示す図である。16 is a diagram showing the structure of the surface of the measurement probe facing the measurement object in FIG.

【図１７】図１５中の集光ユニットにおけるコリメート
レンズアレイの正面図である。FIG. 17 is a front view of a collimating lens array in the light collecting unit in FIG.

【図１８】本発明に係る第９実施形態の生体成分定量装
置における集光ユニットの一部構成図である。FIG. 18 is a partial configuration diagram of a light collecting unit in the biological component quantifying device of the ninth embodiment according to the present invention.

【図１９】同集光ユニットの正面図である。FIG. 19 is a front view of the light collecting unit.

【図２０】回折格子を用いた従来の分光分析装置の構成
図である。FIG. 20 is a configuration diagram of a conventional spectroscopic analysis device using a diffraction grating.

【図２１】近赤外スペクトルによる血中グルコース濃度
の測定原理図である。FIG. 21 is a diagram showing the principle of measuring blood glucose concentration by a near infrared spectrum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１Ａ，１Ｂ 光源ユニット ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 測定プローブユニット ２１ 測定プローブ ２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ 照射側導光部 ２３ 検出側導光部 ３，３Ａ，３Ｂ 集光ユニット ４，４Ａ 受光素子ユニット ５ 回析格子ユニット ５Ａ 波長選択フィルタ ５Ｂ 干渉フィルタ ６ 演算ユニット ７ メカニカルシャッタ ８ 積分球 1,1A, 1B Light source unit 2,2A, 2B, 2C, 2D measurement probe unit 21 Measuring probe 22, 22A, 22B, 22C, 22D Irradiation side light guide section 23 Detection-side light guide 3,3A, 3B Condensing unit 4,4A light receiving element unit 5 diffraction grating unit 5A wavelength selection filter 5B interference filter 6 arithmetic unit 7 Mechanical shutter 8 integrating sphere

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 BB12 BB14 CC16 EE02 EE11 EE12 FF08 GG01 GG02 GG03 GG10 HH01 HH06 JJ02 JJ03 JJ05 JJ11 JJ13 JJ16 JJ17 KK01 KK03 MM01 MM02 MM05 MM09 4C038 KK10 KL05 KL07 KM00 KX02 KY01 KY03 KY04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2G059 AA01 AA05 BB12 BB14 CC16                       EE02 EE11 EE12 FF08 GG01                       GG02 GG03 GG10 HH01 HH06                       JJ02 JJ03 JJ05 JJ11 JJ13                       JJ16 JJ17 KK01 KK03 MM01                       MM02 MM05 MM09                 4C038 KK10 KL05 KL07 KM00 KX02                       KY01 KY03 KY04

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 生体成分を含む測定対象に宛われる測定
プローブと、 １３００〜２５００ｎｍの範囲内の波長を含む光を発す
る光源と、 この光源と前記測定プローブとの間に設けられる光学的
導光手段であって、前記光源からの光を前記測定プロー
ブに導光して前記測定対象に照射する照射側導光手段
と、 前記測定プローブに一方の端部が設けられ他方の端部が
後方に延びる複数の光学的導光手段であって、これら複
数の光学的導光手段の各々と前記照射側導光手段との各
中心間距離が、前記測定対象と対向する前記測定プロー
ブの面において０．２〜２．０ｍｍの範囲内の値に設定
されて成り、前記照射側導光手段により導光され前記測
定プローブから照射されて前記測定対象から反射されて
来る光を信号光として後方にそれぞれ導光する複数の検
出側導光手段と、 これら複数の検出側導光手段の各後方に設けられ、その
検出側導光手段により導光された信号光を集光する集光
手段と、 この集光手段により集光された信号光を検出信号として
検出する検出手段と、 この検出手段により検出された検出信号を演算処理する
ことにより、１３００〜２５００ｎｍの波長範囲内の近
赤外スペクトルを選択し、この選択した近赤外スペクト
ルから目的とする生体成分濃度を定量する演算処理手段
とを備えることを特徴とする生体成分定量装置。1. A measurement probe directed to a measurement target containing a biological component, a light source that emits light having a wavelength within a range of 1300 to 2500 nm, and an optical light guide provided between the light source and the measurement probe. An irradiation side light guide means for guiding the light from the light source to the measurement probe to irradiate the measurement target, and the measurement probe is provided with one end and the other end is rearward. A plurality of extending optical light guide means, wherein a center-to-center distance between each of the plurality of optical light guide means and the irradiation side light guide means is 0 on a surface of the measurement probe facing the measurement target. The light is set to a value within the range of 2 to 2.0 mm, and the light guided by the irradiation side light guiding means, irradiated from the measurement probe and reflected from the measurement target is used as signal light to the rear, respectively. Guide light A plurality of detection-side light guide means, a condenser means provided behind each of the plurality of detection-side light guide means for condensing the signal light guided by the detection-side light guide means, and the condenser means The detection means for detecting the signal light condensed by the detection means as a detection signal, and the detection signal detected by the detection means are arithmetically processed to select the near infrared spectrum in the wavelength range of 1300 to 2500 nm. A biological component quantifying device, comprising: an arithmetic processing unit for quantifying a target biological component concentration from a selected near-infrared spectrum. 【請求項２】 前記照射側導光手段は、当該照射側導光
手段を構成する光学的導光手段を複数備え、これら複数
の光学的導光手段は、前記測定対象と対向する前記測定
プローブの面において、位置的に複数の円の各周上に配
置され、前記複数の検出側導光手段は、それら複数の円
の各中心に配置されることを特徴とする請求項１記載の
生体成分定量装置。2. The irradiation side light guiding means comprises a plurality of optical light guiding means constituting the irradiation side light guiding means, and the plurality of optical light guiding means opposes the measurement target. 2. The living body according to claim 1, characterized in that the plurality of detection-side light guide means are arranged on respective circumferences of a plurality of circles in terms of position, and the plurality of detection-side light guide means are arranged at respective centers of the plurality of circles. Component quantification device. 【請求項３】 前記照射側導光手段は、当該照射側導光
手段を構成する光学的導光手段を複数備え、これら複数
の光学的導光手段は、前記測定対象と対向する前記測定
プローブの面において、位置的に一の円の周上に配置さ
れ、前記複数の検出側導光手段は、その円の中心に密着
ないし近接した状態で配置されることを特徴とする請求
項１記載の生体成分定量装置。3. The irradiation side light guiding means comprises a plurality of optical light guiding means constituting the irradiation side light guiding means, and the plurality of optical light guiding means opposes the measurement target. 2. The surface is arranged on the circumference of one circle in terms of position, and the plurality of detection-side light guide means are arranged in close contact with or close to the center of the circle. Biological component quantification device. 【請求項４】 前記照射側導光手段は、前記測定対象と
対向する前記測定プローブの面において、位置的に一の
円の中心に配置され、前記複数の検出側導光手段は、そ
の円の周上に配置されることを特徴とする請求項１記載
の生体成分定量装置。4. The irradiation-side light guide means is disposed at the center of one circle in terms of position on the surface of the measurement probe facing the measurement object, and the plurality of detection-side light guide means are arranged in the circle. The biological component quantifying device according to claim 1, wherein the biological component quantifying device is arranged on the circumference of the. 【請求項５】 前記光源は半導体光源であることを特徴
とする請求項４記載の生体成分定量装置。5. The biological component quantifying device according to claim 4, wherein the light source is a semiconductor light source. 【請求項６】 前記光学的導光手段は光ファイバである
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の生
体成分定量装置。6. The biological component quantifying device according to claim 1, wherein the optical light guide means is an optical fiber. 【請求項７】 前記集光手段は、前記複数の検出側導光
手段により導光された信号光をそれぞれ平行光とする複
数のコリメートレンズと、これら複数のコリメートレン
ズによる各平行光を前記検出手段の受光部に結像する集
光レンズとにより構成されることを特徴とする請求項１
から６のいずれかに記載の生体成分定量装置。7. The condensing means includes a plurality of collimating lenses that convert the signal light guided by the plurality of detection-side light guiding means into parallel lights, and the parallel lights by the plurality of collimating lenses. 2. A condensing lens for forming an image on the light receiving portion of the means.
7. The biological component quantification device according to any one of 1 to 6. 【請求項８】 前記複数のコリメートレンズと前記集光
レンズとの間に配置される波長選択フィルタからなる分
光手段を備えることを特徴とする請求項７記載の生体成
分定量装置。8. The biological component quantifying device according to claim 7, further comprising a spectroscopic unit including a wavelength selection filter arranged between the plurality of collimating lenses and the condenser lens. 【請求項９】 前記集光手段は積分球であることを特徴
とする請求項１から６のいずれかに記載の生体成分定量
装置。9. The biological component quantifying device according to claim 1, wherein the light converging means is an integrating sphere. 【請求項１０】 前記検出手段の受光部の面積は、前記
検出側導光手段の断面積より大きいことを特徴とする請
求項１から９のいずれかに記載の生体成分定量装置。10. The biological component quantifying device according to claim 1, wherein an area of a light receiving portion of the detecting means is larger than a cross-sectional area of the detecting side light guiding means. 【請求項１１】 請求項１記載の生体成分定量装置で使
用される生体成分定量方法であって、 前記照射側導光手段によって前記光源からの光を前記測
定プローブに導光して前記測定対象に照射し、 前記複数の検出側導光手段によって、前記照射側導光手
段により導光され前記測定プローブから照射されて前記
測定対象から反射されて来る光を信号光として前記集光
手段側に導光し、 前記集光手段によって前記検出側導光手段により導光さ
れた信号光を集光し、前記検出手段によって前記集光手
段により集光された信号光を検出信号として検出し、 前記演算処理手段によって、前記検出手段により検出さ
れた検出信号を演算処理することにより、１３００〜２
５００ｎｍの波長範囲内の近赤外スペクトルを選択し、
この選択した近赤外スペクトルから目的とする生体成分
濃度を定量することを特徴とする生体成分定量方法。11. The biological component quantification method used in the biological component quantification device according to claim 1, wherein the irradiation side light guiding means guides the light from the light source to the measurement probe. The plurality of detection side light guide means, the light guided by the irradiation side light guide means, radiated from the measurement probe and reflected from the measurement target is directed to the condensing means side as signal light. Guiding light, collecting the signal light guided by the detection-side light guiding means by the condensing means, and detecting the signal light condensed by the condensing means by the detecting means as a detection signal, The arithmetic processing means performs arithmetic processing on the detection signal detected by the detecting means, thereby obtaining 1300-2.
Select the near infrared spectrum in the wavelength range of 500 nm,
A method for quantifying a biological component, which comprises quantifying a target biological component concentration from the selected near-infrared spectrum.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532183A (en) * 2004-04-07 2007-11-15 センシス メディカル インク A compact instrument for non-invasive measurement of glucose by near infrared spectroscopy
JP2010540964A (en) * 2007-10-04 2010-12-24 ザ・キュレイターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリ Optical device components
JP2011203077A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Otsuka Denshi Co Ltd Optical measurement apparatus, optical measurement system, and fiber coupler
CN106018322A (en) * 2016-06-29 2016-10-12 浙江大学 Fruit internal quality spectrum detection device capable of performing automatic reference and dark field acquisition

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