特開 2023-41424 ＡＴＲプリズム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023041424

(43)【公開日】2023-03-24

(54)【発明の名称】ＡＴＲプリズム

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/04 20060101AFI20230316BHJP

   G01N 21/552 20140101ALI20230316BHJP

【ＦＩ】

G02B5/04 F

G01N21/552

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021148796

(22)【出願日】2021-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100129148

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 淳也

(72)【発明者】

【氏名】富田 充

【テーマコード（参考）】

2G059

2H042

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059AA05

2G059BB04

2G059BB13

2G059EE01

2G059EE02

2G059EE12

2G059GG01

2G059HH01

2G059JJ12

2G059KK01

2H042CA01

2H042CA15

2H042CA17

(57)【要約】

【課題】ＡＴＲプリズムの光検出精度の低下を防止する。
【解決手段】ＡＴＲプリズムは、肉厚２ｍｍにおいて、８～１０μｍの波長域での内部透過率が９０％以上である材料により構成される。ＡＴＲプリズムは、第一全反射面を含む第一表面と、第二全反射面を含む第二表面と、第一表面又は第二表面に形成される凹部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

肉厚２ｍｍにおいて、８～１０μｍの波長域での内部透過率が９０％以上である材料により構成されるＡＴＲプリズムであって、
第一全反射面を含む第一表面と、
第二全反射面を含む第二表面と、
前記第一表面又は前記第二表面に形成される凹部と、を備えるＡＴＲプリズム。

【請求項2】

前記第一表面は、測定対象物に接触する接触面であり、
前記第二表面は、前記測定対象物に接触しない非接触面であり、
前記凹部は、前記第二表面に形成される請求項１に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項3】

前記凹部は、底面を有し、
前記底面は、前記第二全反射面を含み、
前記底面から離間された位置で前記凹部を覆う被覆部材を備える請求項２に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項4】

前記材料は、ガラスである請求項１から３のいずれか１項に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項5】

前記ガラスは、カルコゲナイドガラスである請求項４に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項6】

前記カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｓ ５０～８０％、Ｓｂ ０～４０％（但し０％を含まない）、Ｇｅ ０～１８％（但し０％を含まない）、Ｓｎ ０～２０％、Ｂｉ ０～２０％を含有する請求項５に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項7】

前記カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｔｅ ４～８０％、Ｇｅ ０～５０％（但し０％を含まない）、Ｇａ ０～２０％を含有する請求項５に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項8】

前記凹部の前記底面と前記被覆部材との離間距離は、０．１～３．０ｍｍである請求項３に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項9】

前記凹部は、前記底面の全周を囲む壁面を有する請求項３又は８に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項10】

前記凹部の前記底面は、四辺を有する矩形状に構成されており、
前記凹部は、前記底面を囲む壁面を有しており、
前記壁面は、前記底面において対向する二辺に対応する二つの壁面のみを有する請求項３又は８に記載のＡＴＲプリズム。

【請求項11】

前記凹部の前記底面と前記第一表面との距離は、０．１～３．０ｍｍである請求項３、８、９、１０のいずれか１項に記載のＡＴＲプリズム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＡＴＲプリズムに関する。

【背景技術】

【0002】

非侵襲で血糖値等の生体情報を取得する方法として、ＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法が知られている。ＡＴＲ法では、被測定物に接触して配置されたＡＴＲプリズムで全反射が生じる際に、全反射面からしみ出したエバネッセント波を利用して被測定物の吸収スペクトルを取得する。

【0003】

例えば特許文献１には、ＡＴＲプリズムを備える測定装置が開示されている。ＡＴＲプリズムは、入射面、第一全反射面、第二全反射面及び出射面を備える。このＡＴＲプリズムは、第一全反射面を生体に接触させた状態で、入射面から入射されるプローブ光を第一全反射面と第二全反射面との間で繰り返し全反射させる。その後、プローブ光は、出射面から出射し、光検出器によって検出信号に変換される（同文献の段落００３９～００４１参照）。

【0004】

上記の測定装置は、ＡＴＲプリズムを支持する第一支持部及び第二支持部を備える。第一支持部は、光ファイバ等の部品を支持する箱状の部材である。第二支持部は、ＡＴＲプリズムを挿入して固定するための凹部を備えるブロック状の部材である（同文献の段落０１７０～０１７２及び図１６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－７４０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の測定装置では、第二支持部の凹部にＡＴＲプリズムが収容された場合に、ＡＴＲプリズムの第二全反射面が凹部の底面に接触する構成となっている。このように第二全反射面が他の部材に接触していると、第二全反射面におけるプローブ光の全反射が阻害され、ＡＴＲプリズムの光検出精度が低下するおそれがあった。ここで、光検出精度とは、ＡＴＲプリズムの出射面より取り出される光成分の信号対雑音比（ＳＮ比）を指す。

【0007】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ＡＴＲプリズムの光検出精度の低下を防止することを技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、肉厚２ｍｍにおいて、８～１０μｍの波長域での内部透過率が９０％以上である材料により構成されるＡＴＲプリズムであって、第一全反射面を含む第一表面と、第二全反射面を含む第二表面と、前記第一表面又は前記第二表面に形成される凹部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

かかる構成によれば、第一表面又は第二表面に形成される凹部に全反射面を設けることができる。これより、ＡＴＲプリズムを備える測定装置の他の部材や塵埃等の異物が凹部に形成される全反射面に接触することを防止できる。したがって、凹部の全反射面に所期の全反射を生じさせることができ、ＡＴＲプリズムの光検出精度の低下を防止することができる。

【0010】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記第一表面は、測定対象物に接触する接触面であり、前記第二表面は、前記測定対象物に接触しない非接触面であり、前記凹部は、前記第二表面に形成されてもよい。

【0011】

第一表面を測定対象物に接触させ、この第一表面の第一全反射面と第二表面の第二全反射面とによって光の全反射を繰り返すことで、測定対象物の情報をＡＴＲプリズムによって検出することができる。第二表面は、測定対象物に接触することなく、しかも測定装置の他の部材や塵埃等の異物にも接触することがないため、ＡＴＲプリズムは、光検出精度を低下させることなくこの情報を取得することができる。

【0012】

本発明に係るＡＴＲプリズムでは、前記凹部は、底面を有し、前記底面は、前記第二全反射面を含み、前記底面から離間された位置で前記凹部を覆う被覆部材を備えてもよい。被覆部材により凹部を覆うことで、測定装置における他の部材や塵埃等の異物が接触しないように、底面における第二全反射面を保護することができる。

【0013】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記材料は、ガラスであってもよい。この場合、ガラスは、カルコゲナイドガラスであってもよい。カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｓ ５０～８０％、Ｓｂ ０～４０％（但し０％を含まない）、Ｇｅ ０～１８％（但し０％を含まない）、Ｓｎ ０～２０％、Ｂｉ ０～２０％を含有してもよい。或いは、カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｔｅ ４～８０％、Ｇｅ ０～５０％（但し０％を含まない）、Ｇａ ０～２０％を含有するものでもよい。

【0014】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記凹部の前記底面と前記被覆部材との離間距離は、０．１～３．０ｍｍであってもよい。これにより、凹部の底面に設けられる第二全反射面を被覆部材によって確実に保護することができる。

【0015】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記凹部は、前記底面の全周を囲む壁面を有してもよい。底面の全周を壁面によって囲むことで、底面に設けられる第二全反射面に異物が接触することを確実に防止できる。

【0016】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記凹部の前記底面は、四辺を有する矩形状に構成されており、前記凹部は、前記底面を囲む壁面を有しており、前記壁面は、前記底面において対向する二辺に対応する二つの壁面のみを有してもよい。

【0017】

かかる構成によれば、二つの壁面のみによって凹部の底面を囲むことで、測定装置の他の部材が凹部の底面に接触することを防止できる。さらに、壁面が設けられていない底面の残りの二辺は、壁面の制約を受けることなく、その間隔を決めることができる。これにより、底面の全周を壁面で囲む場合と比較して、底面の面積、すなわち第二全反射面の面積を大きく確保することが可能となる。

【0018】

本発明に係るＡＴＲプリズムにおいて、前記凹部の前記底面と前記第一表面との距離は、０．１～３．０ｍｍであってもよい。これにより、第一表面の第一全反射面と、凹部の底面に設けられる第二全反射面との間で、光の全反射を効果的に行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ＡＴＲプリズムの光検出精度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第一実施形態に係るＡＴＲプリズムを備える測定装置の断面図である。

【図2】ＡＴＲプリズムの分解斜視図である。

【図3】ＡＴＲプリズムの断面図である。

【図4】ＡＴＲプリズムの製造方法における一工程を示す断面図である。

【図5】ＡＴＲプリズムの製造方法における一工程を示す断面図である。

【図6】第二実施形態に係るＡＴＲプリズムを備える測定装置の断面図である。

【図7】ＡＴＲプリズムの分解斜視図である。

【図8】ＡＴＲプリズムの底面図である。

【図9】ＡＴＲプリズムの製造方法における一工程を示す断面図である。

【図10】第三実施形態に係るＡＴＲプリズムを備える測定装置の断面図である。

【図11】第四実施形態に係るＡＴＲプリズムの分解斜視図である。

【図12】ＡＴＲプリズムの部分拡大側面図である。

【図13】第五実施形態に係るＡＴＲプリズムの分解斜視図である。

【図14】ＡＴＲプリズムの部分拡大側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図５は、第一実施形態に係るＡＴＲプリズムを備える測定装置及びＡＴＲプリズムの製造方法を示す。

【0022】

図１に示すように、測定装置１は、ＡＴＲプリズム２と、光源３と、受光部４とを主に備える。図１及び図２に示すように、ＡＴＲプリズム２は、光源３からの光が入射する入射部５と、入射した光を反射する各反射部６ａ，６ｂと、各反射部６ａ，６ｂで反射した光を出射する出射部７と、反射部６ｂの一部を被覆する被覆部材８と、入射部５と出射部７との間に形成される側面９と、を備える。

【0023】

入射部５は、反射部６ａ，６ｂに対して傾斜する傾斜面５ａを含む。傾斜面５ａの傾斜角度θ１としては、例えば４５°又は６０°が採用されるが、これらの角度に限定されず、ＡＴＲプリズム２の形状、寸法に応じて適宜設定され得る。

【0024】

各反射部６ａ，６ｂは、第一反射部６ａと、第二反射部６ｂとを含む。第一反射部６ａは、ＡＴＲプリズム２における一つの表面（以下「第一表面」という）２ａに形成されている。第二反射部６ｂは、ＡＴＲプリズム２における他の表面（以下「第二表面」という）２ｂに形成されている。第二表面２ｂは、ＡＴＲプリズム２の厚さ方向（図２において符号Ｔで示す方向。以下同じ）において、第一表面２ａの反対側に位置する。第一表面２ａの長さ寸法Ｌ１は、第二表面２ｂの長さ寸法Ｌ２よりも大きい。また、第一表面２ａの面積は、第二表面２ｂの面積よりも大きい。

【0025】

第一表面２ａ及び第二表面２ｂの幅寸法Ｗは、例えば２～１５ｍｍであり、好ましくは３～１２ｍｍである。ＡＴＲプリズム２の第一表面２ａ（第一反射部６ａ）の長さ寸法Ｌ１は、例えば５～３０ｍｍであり、好ましくは７～２７ｍｍである。ＡＴＲプリズム２の第二表面２ｂ（第二反射部６ｂ）の長さ寸法Ｌ２は、例えば３～２０ｍｍであり、好ましくは５～１７ｍｍである。第一表面２ａと第二表面２ｂとの離間距離、すなわちＡＴＲプリズム２の厚さ寸法Ｔは、例えば１～１０ｍｍであり、好ましくは、２～８ｍｍである。

【0026】

第一反射部６ａは、入射部５からＡＴＲプリズム２内に導入された光を反射する第一全反射面を含む。第一全反射面は、第一表面２ａの全面に形成されているが、これに限らず、第一表面２ａの一部に第一全反射面が形成されてもよい。第一全反射面は、測定対象物である生体試料（以下、単に「試料」という）Ｓに接触する接触面である。

【0027】

図１及び図２に示すように、第二反射部６ｂは、被覆部材８によって覆われる凹部１０と、凹部１０を囲む露出面１１とを含む。

【0028】

凹部１０は、底面１２と、底面１２を囲む各第一壁面１３ａ～１３ｄと、被覆部材８を支持する支持面１４と、支持面１４を囲む各第二壁面１５ａ～１５ｄと、を含む。

【0029】

底面１２は、入射部５からＡＴＲプリズム２内に導入された光を反射する第二全反射面を含む。本実施形態では、底面１２の全面が第二全反射面として構成されるが、これに限らず、底面１２の一部に第二全反射面が形成されてもよい。この第二全反射面は、試料Ｓに接触しない非接触面である。

【0030】

図２に示すように、底面１２は四辺を有する矩形状に構成されるが、この形状に限定されない。底面１２の長さ寸法Ｌ３（図１参照）は、好ましくは１～１９ｍｍであり、より好ましくは２～１８ｍｍである。底面１２の幅寸法Ｗ１は、好ましくは１～１５ｍｍであり、より好ましくは、１．５～１４ｍｍである。

【0031】

露出面１１と底面１２との距離、すなわち凹部１０の深さＤ（図３参照）は、好ましくは０．５～５ｍｍであり、より好ましくは、１～４ｍｍである。底面１２と第一表面２ａとの距離、すなわち凹部１０が形成されている箇所におけるＡＴＲプリズム２の厚さＴ１（図３参照）は、好ましくは１～５ｍｍであり、より好ましくは２～４ｍｍである。厚さＴ１が上記範囲内であれば、入射されるプローブ光を第一全反射面と第二全反射面との間で繰り返し全反射させる回数を増やすことにより検出信号の精度を高めつつ、ＡＴＲプリズム２の強度を維持できる。

【0032】

各第一壁面１３ａ～１３ｄは、底面１２の全周（四辺）を囲むように、四つの壁面を含む。各第一壁面１３ａ～１３ｄは、底面１２と被覆部材８とを離間させるためのものである。各第一壁面１３ａ～１３ｄは、底面１２に対して垂直な状態を図示しているが、この態様に限定されない。各第一壁面１３ａ～１３ｄは、図３において二点鎖線で示すように、底面１２に対して角度θ３で傾斜してもよい。この傾斜角度θ３が６０°以上９０°未満であれば、後述する成形工程において、ガラス成形体を徐冷、冷却した後に、ガラス成形体を第二成形型１７から容易に離型することが可能となる。

【0033】

支持面１４は、底面１２から離間された位置で被覆部材８を支持する。支持面１４は、凹部１０の深さ方向における中途部に形成される。支持面１４は、底面１２とほぼ平行な面である。支持面１４は、四辺を有する矩形状に構成されるが、この形状に限定されない。支持面１４は、被覆部材８の一部に接触することにより、この被覆部材８を支持する。

【0034】

各第二壁面１５ａ～１５ｄは、支持面１４の全周（四辺）を囲むように、四つの壁面を含む。各第二壁面１５ａ～１５ｄは、支持面１４によって支持される被覆部材８の端面を被覆する。ＡＴＲプリズムの厚さ方向における各第二壁面１５ａ～１５ｄの長さ寸法は、被覆部材８の厚さ寸法以下とされることが好ましい。図３に示すように、各第二壁面１５ａ～１５ｄは、支持面１４に対して垂直でなくてもよく、二点鎖線で示すように、支持面１４に対して角度θ３で傾斜してもよい。

【0035】

露出面１１は、凹部１０の全周を囲むように形成される。露出面１１は、矩形状に構成されるが、この形状に限定されない。露出面１１には、測定装置１の他の構成部材（例えばＡＴＲプリズム２の支持部材等）が接触し得る。

【0036】

出射部７は、反射部６ａ，６ｂに対して傾斜する傾斜面７ａを含む。傾斜面７ａの傾斜角度θ２（図２参照）としては、例えば４５°又は６０°が採用されるが、これらの角度に限定されず、ＡＴＲプリズム２の形状、寸法に応じて適宜設定され得る。

【0037】

図１及び図２に示すように、被覆部材８は、四辺を有する矩形状の板状部材により構成されるが、この形状に限定されるものではない。被覆部材８は、例えばガラス板により構成されるが、この材質に限定されず、セラミック板、樹脂板、金属板でも構わない。

【0038】

被覆部材８の面積は、ＡＴＲプリズム２の凹部１０における底面１２の面積よりも大きい。被覆部材８の厚さ寸法は、好ましくは１～３ｍｍであり、より好ましくは１．５～２．５ｍｍである。被覆部材８と凹部１０の底面１２との離間距離Ｄ１は、好ましくは０．１～３．０ｍｍであり、より好ましくは０．２～２．５ｍｍである。

【0039】

被覆部材８は、例えば接着剤を介して凹部１０の支持面１４に固定される。これに限らず、被覆部材８は、オプティカルコンタクト、はんだ付け等の手段によって支持面１４に固定されてもよい。

【0040】

側面９は、入射部５と出射部７とをＡＴＲプリズム２の長手方向（図１、図２において符号Ｌ１又はＬ２で示す方向。以下同じ）に離間させる。また、側面９は、第一反射部６ａと第二反射部６ｂとをＡＴＲプリズム２の厚さ方向に離間させる。側面９と反射部６ａ，６ｂの反射面とが為す角度は、９０°とされているが、この角度は、本実施形態に限定されない。

【0041】

ＡＴＲプリズム２は、例えば肉厚２ｍｍにおいて、８～１０μｍの波長域での内部透過率が９０％以上、好ましくは９１％以上、より好ましくは９２％以上である材料により構成される。ＡＴＲプリズムの材料としては、例えば、ゲルマニウム、シリコンといった結晶材料や、ガラス等が好適に用いられる。

【0042】

ＡＴＲプリズムの材料としてのガラスは、例えばカルコゲナイドガラスであってもよい。カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｓ ５０～８０％、Ｓｂ ０～４０％（但し０％を含まない）、Ｇｅ ０～１８％（但し０％を含まない）、Ｓｎ ０～２０％、Ｂｉ ０～２０％を含有してもよい。

【0043】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｓの含有量は、モル百分率で、より好ましくは５５％以上、更に好ましくは６０％以上、より好ましくは７５％以下、更に好ましくは７０％以下である。ガラス中のＳの含有量が５０％未満になると、ガラス化し難くなる。一方、ガラス中のＳの含有量が８０％を超えると、ガラスの耐候性が低下することにより、ＡＴＲプリズムの使用環境が制限されることになる。

【0044】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｓｂの含有量は、モル百分率で、より好ましくは５％以上、更に好ましくは１０％以上、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３３％以下である。ガラス中にＳｂを含有しない場合、または、その含有量が４０％を超えると、ガラス化し難くなる。

【0045】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｇｅの含有量は、モル百分率で、より好ましくは２％以上、更に好ましくは４％以上、より好ましくは２０％以下、更に好ましくは１５％以下である。ガラス中にＧｅを含有しない場合、ガラス化し難くなる。一方、ガラス中のＧｅの含有量が１８％を超えると、ガラス中からＧｅ系の結晶が析出することにより、ＡＴＲプリズムの特性を満たす内部透過率を得難くなる。

【0046】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｓｎの含有量は、モル百分率で、より好ましくは１％以上、更に好ましくは５％以上、より好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下である。ガラス中のＳｎは、ガラス化を促進する成分である。しかし、ガラス中のＳｎの含有量が２０％を超えると、ガラス化し難くなる。

【0047】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｂｉの含有量は、モル百分率で、より好ましくは０．５％以上、更に好ましくは２％以上、より好ましくは１０％以下、更に好ましくは８％以下である。ガラス中のＢｉは、ガラスの溶融時に、原料がガラス化するのに必要なエネルギーを抑える成分である。一方、ガラス中のＢｉの含有量が２０％を超えると、ガラス中からＢｉ系の結晶が析出することにより、ＡＴＲプリズムの特性を満たす内部透過率を得難くなる。

【0048】

上記の組成に限らず、カルコゲナイドガラスは、モル百分率で、Ｔｅ ４～８０％、Ｇｅ ０～５０％（但し０％を含まない）、Ｇａ ０～２０％を含有するものでもよい。

【0049】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｔｅの含有量は、モル百分率で、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上、より好ましくは７５％以下、更に好ましくは７０％以下である。ガラス中のＴｅの含有量が４％未満になると、ガラス化し難くなる。一方、ガラス中のＴｅの含有量が８０％を超えると、ガラスからＴｅ系の結晶が析出することにより、ＡＴＲプリズムの特性を満たす内部透過率を得難くなる。

【0050】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｇｅの含有量は、モル百分率で、より好ましくは１％以上、更に好ましくは５％以上、より好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下である。ガラス中にＧｅを含有しない場合、ガラス化し難くなる。一方、ガラス中のＧｅの含有量が５０％を超えると、ガラスからＧｅ系の結晶が析出することにより、ＡＴＲプリズムの特性を満たす内部透過率を得難くなる。

【0051】

上記カルコゲナイドガラスにおいて、Ｇａの含有量は、モル百分率で、より好ましくは０．１％以上、更に好ましくは１％以上、より好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下である。ガラス中にＧａを含有することにより、ガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性（ガラス化の安定性）を高めることができる。

【0052】

また、近赤外光を用いた光学機器によるＡＴＲプリズムの加工品位や内部品位などの確認を可能にするため、上記ガラスは、肉厚２ｍｍにおいて、１～２μｍの波長帯での内部透過率が１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが更に好ましい。これにより、高い品質のＡＴＲプリズムを適用することが可能となる。

【0053】

図１に示すように、光源３は、ＡＴＲプリズム２の入射部５の近傍において、この入射部５の傾斜面５ａに対向するように配置される。光源３は、ＡＴＲプリズム２の入射部５に対して例えば赤外光を照射するように構成される。光源３は、例えば赤外領域のレーザ光を射出する量子カスケードレーザを含む装置により構成されるが、この実施態様に限定されない。なお、ここでいう赤外光とは、波長域が８～１０μｍの光を指す。

【0054】

図１に示すように、受光部４は、出射部７の近傍において、出射部７の傾斜面７ａに対向するように配置される。

【0055】

以下、測定装置１による生体情報の測定方法について説明する。図１において、光源３から受光部４まで伝搬する光を、連続する複数の矢印によって示す。図１に示すように、光源３から放射された光（赤外光）は、入射部５からＡＴＲプリズム２内に導入される。この光は、第一反射部６ａと第二反射部６ｂとの間で反射（全反射）を繰り返しながら、出射部７まで伝搬する。

【0056】

第一反射部６ａに試料Ｓが接触している場合、光はＡＴＲプリズム２から出ることなく、ＡＴＲプリズム２の第一反射部６ａと試料Ｓとの接触面で全反射する。この場合において、光は、僅かな距離だけ試料Ｓ側にしみ出し（エバネッセント波）、その際に試料Ｓで光の吸収があれば吸収物質の濃度に応じて反射光が減衰するため、試料Ｓに含まれる測定対象物の吸収スペクトルを取得することができる。出射部７から出て受光部４に到達した光に基づいて測定された赤外吸収スペクトルと、試料Ｓ内部の状況との間には相関関係があるため、この赤外吸収スペクトルに基づいて、試料Ｓに含まれる血糖値等の生体情報を取得することが可能となる。

【0057】

以下、上記構成のＡＴＲプリズム２をガラスから製造する方法について説明する。本方法は、母材ガラスを用意する準備工程と、母材ガラスからＡＴＲプリズム２を成形する成形工程と、を備える。

【0058】

準備工程では、例えば、ガラス組成が、モル百分率で、Ｓ ６０％、Ｓｂ ３０％、Ｇｅ ５％、Ｓｎ ５％のカルコゲナイドガラス、又は、ガラス組成が、モル百分率で、Ｔｅ ７０％、Ｇｅ ２５％、Ｇａ ５％のカルコゲナイドガラスにより構成される母材ガラスを用意する。図４に示すように、母材ガラス２０は、直方体状に構成されるが、この形状に限定されない。準備工程では、母材ガラス２０の表面の全体又はその一部に研磨加工（鏡面処理）が施されてもよい。

【0059】

成形工程では、母材ガラス２０を加熱しながら成形型によって押圧することで、ＡＴＲプリズム２を成形する。図４及び図５に示すように、成形工程に使用される成形型１６～１９は、第一成形型１６と、第二成形型１７と、第三成形型１８と、第四成形型１９と、を含む。成形型１６～１９は、例えば超硬合金等の金属により構成される。

【0060】

成形型１６～１９は、不活性ガス（例えば窒素ガス）が充填された金属製のチャンバ内に配置されることが好ましい。チャンバの外側には、成形型１６～１９及び母材ガラス２０を加熱するためのヒータが設けられている。

【0061】

第一成形型１６は、第二成形型１７の上方に位置する。第一成形型１６は、ＡＴＲプリズム２の第一反射部６ａ（第一表面２ａ）を成形する成形面１６ａを有する。

【0062】

第二成形型１７は、ＡＴＲプリズム２の第二反射部６ｂ（第二表面２ｂ）を成形する成形面１７ａを有する。この成形面１７ａは、第二反射部６ｂの露出面１１を成形するための露出面成形部１７ｂと、第二反射部６ｂの底面１２を成形するための底面成形部１７ｃと、第一壁面１３ａ～１３ｄを成形するための第一壁面成形部１７ｄと、支持面１４を成形するための支持面成形部１７ｅと、第二壁面１５ａ～１５ｄを成形するための第二壁面成形部１７ｆと、を含む。

【0063】

第三成形型１８は、内側に第二成形型１７の一部が挿通されるように、筒状に構成される。第三成形型１８は、ＡＴＲプリズム２の入射部５の傾斜面５ａを成形する成形面１８ａと、出射部７の傾斜面７ａを成形する成形面１８ｂとを含む。この他、第三成形型１８は、ＡＴＲプリズム２の側面９を成形する成形面（図示せず）を含む。

【0064】

第四成形型１９は、筒状に構成されており、第一成形型１６の一部が挿通される第一筒部１９ａと、第三成形型１８が挿通される第二筒部１９ｂとを含む。第四成形型１９の第一筒部１９ａは、第一成形型１６の一部を挿通させた状態で、この第一成形型１６を上下方向に移動させる案内部として機能する。

【0065】

成形工程では、第二成形型１７の成形面１７ａに母材ガラス２０を載置する。次に、第四成形型１９の第一筒部１９ａに挿通された第一成形型１６を下降させて第二成形型１７に接近させる。その後、ヒータによって成形型１６～１９及び母材ガラス２０を加熱した状態で、第一成形型１６と第二成形型１７によって母材ガラス２０を押圧する。

【0066】

成形工程において、母材ガラス２０は、例えば１６０～２６０℃に加熱される。加熱された母材ガラス２０は軟化し、第一成形型１６から加えられる圧力によって変形する。第一成形型１６乃至第三成形型１８の各成形面（図示しない成形面を含む）１６ａ，１７ａ，１８ａ，１８ｂは、軟化した母材ガラス２０に接触し、ＡＴＲプリズム２の入射部５、各反射部６ａ，６ｂ、出射部７及び側面９を成形する（図５参照）。その後、成形型１６～１９を降温させ、ガラス成形体を徐冷、冷却することで、ＡＴＲプリズム２が完成する。

【0067】

以下、ＡＴＲプリズム２を結晶材料から製造する方法について説明する。本方法は、結晶材料により構成される母材を用意する準備工程と、この母材を加工する加工工程とを含む。加工工程は、例えば、母材を研削する研削工程、研削工程後に、母材を研磨する研磨工程等を含む。これに限らず、加工工程は、母材にエッチング処理を施すエッチング工程を含んでもよい。

【0068】

以上説明した本発明に係るＡＴＲプリズム２によれば、第二表面２ｂに第二反射部６ｂの凹部１０を形成し、この凹部１０を被覆部材８によって覆うことで、ＡＴＲプリズム２が搭載される測定装置１の部品や塵埃等の異物等が凹部１０の底面１２に設けられる第二全反射面に接触することを防止できる。これにより、ＡＴＲプリズム２の光検出精度（ＳＮ比）の低下を防止できる。

【0069】

図６乃至図９は、本発明の第二実施形態を示す。本実施形態に係るＡＴＲプリズム２は、入射部５及び出射部７の他、第一反射部６ａと、第二反射部６ｂと、第三反射部６ｃと、第四反射部６ｄとを備える。

【0070】

入射部５及び出射部７は、ＡＴＲプリズム２の第二表面２ｂにおける露出面１１の一部に設けられている。すなわち、本実施形態では、入射部５、第二反射部６ｂ及び出射部７が同じ第二表面２ｂに設けられている。

【0071】

図６乃至図８に示すように、入射部５は、第一実施形態における傾斜面５ａを有しておらず、第二表面２ｂにおける長手方向の一端部の露出面１１の一部に設けられている。出射部７は、第一実施形態における傾斜面７ａを有しておらず、第二表面２ｂにおける長手方向の他端部の露出面１１の一部に設けられる。

【0072】

第一反射部６ａは、第一実施形態と同様に、ＡＴＲプリズム２の第一表面２ａの全面に設けられている。第二反射部６ｂは、第一実施形態と同様に、ＡＴＲプリズム２の第二表面２ｂに設けられている。

【0073】

第三反射部６ｃは、第一反射部６ａ及び第二反射部６ｂに対して傾斜する反射面を含む。この反射面の傾斜角度は、４５°又は６０°とされるが、これらの角度に限定されない。この反射面（傾斜面）は、入射部５からＡＴＲプリズム２の内部に導入された光を第一反射部６ａに向かうように反射させる。

【0074】

第四反射部６ｄは、第一反射部６ａ及び第二反射部６ｂに対して傾斜する反射面（傾斜面）を含む。この反射面の傾斜角度は、４５°又は６０°とされるが、これらの角度に限定されない。この反射面（傾斜面）は、第一反射部６ａと第二反射部６ｂとの間で複数回にわたり反射（全反射）を繰り返した光を出射部７に向かうように反射させる。

【0075】

図６に示すように、入射部５からＡＴＲプリズム２の内部に導入された光は、第三反射部６ｃで反射し、第一反射部６ａへと向かう。次に、この光は、この第一反射部６ａで反射し、第二反射部６ｂへと向かう。

【0076】

その後、この光は、第一反射部６ａと第二反射部６ｂとの間で全反射を繰り返す。次に、この光は、第一反射部６ａ及び第四反射部６ｄで反射した後、出射部７から出射し、受光部４に到達する。

【0077】

図９に示すように、本実施形態に係るＡＴＲプリズム２を製造する方法では、成形工程において、第一成形型１６の成形面１６ａによってＡＴＲプリズム２の入射部５と、第二反射部６ｂと、出射部７とを成形することができる。

【0078】

第一成形型１６の成形面１６ａは、第二反射部６ｂの露出面１１（入射部５及び出射部７を含む）を成形するための露出面成形部１６ｂと、第二反射部６ｂの底面１２を成形するための底面成形部１６ｃと、第一壁面１３ａ～１３ｄを成形するための第一壁面成形部１６ｄと、支持面１４を成形するための支持面成形部１６ｅと、第二壁面１５ａ～１５ｄを成形するための第二壁面成形部１６ｆと、を含む。

【0079】

また、成形工程では、第二成形型１７の成形面１７ａによってＡＴＲプリズム２の第一反射部６ａを成形することができる。さらに、第三成形型１８の成形面１８ａ，１８ｂによって、ＡＴＲプリズム２の第三反射部６ｃ及び第四反射部６ｄを成形することができる。また、第三成形型１８は、第一実施形態と同様に、図示しない成形面によってＡＴＲプリズム２の側面９を成形することができる。

【0080】

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において第一実施形態と共通する構成要素には、共通の符号を付している。

【0081】

図１０は、本発明の第三実施形態を示す。本実施形態に係るＡＴＲプリズム２は、凹部１０の構成が第二実施形態と異なる。ＡＴＲプリズム２の凹部１０は、底面１２と、底面１２を囲む壁面（第一壁面１３ａ～１３ｄ）のみを備え、第一実施形態における支持面１４及び第二壁面１５ａ～１５ｄを備えていない。被覆部材８の一部は、露出面１１の一部に固定されている。すなわち、露出面１１の一部は、被覆部材８を支持する支持面として機能する。

【0082】

本実施形態におけるその他の構成は、第二実施形態と同じである。本実施形態において第二実施形態と共通する構成要素には、共通の符号を付している。

【0083】

図１１及び図１２は、本発明の第四実施形態を示す。本実施形態に係るＡＴＲプリズム２は、凹部１０の構成が第二実施形態と異なる。

【0084】

第二実施形態において、ＡＴＲプリズム２の凹部１０は、底面１２の全周を囲む四つの第一壁面１３ａ～１３ｄを含んでいたが、本実施形態に係る凹部１０は、矩形状の底面１２において対向する二辺に対応するように形成される二つの第一壁面１３ａ，１３ｂのみを有する。これら二つの第一壁面１３ａ，１３ｂは、相互に対向するように構成される。二つの第一壁面１３ａ，１３ｂは、ＡＴＲプリズム２の側面９と平行となるように、すなわち、ＡＴＲプリズムの長手方向に沿って長尺状に構成されている。なお、底面１２の対向する二辺に対応する二つの第一壁面１３ａ、１３ｂは、底面１２に対して垂直でなくてもよく、図１２に示すように、底面１２に対して角度θ４で傾斜してもよい。この傾斜角度θ４の値は６０°以上９０°未満であれば、前述の成形工程において、ガラス成形体を徐冷、冷却した後に、ガラス成形体を第一成形型１６（第二実施形態参照）から容易に離型することが可能となる。

【0085】

凹部１０における矩形状の底面１２は、四辺のうち、一辺１２ａが第三反射部６ｃに露出し、他の一辺１２ｂが第四反射部６ｄに露出している。すなわち、凹部１０の底面１２は、第三反射部６ｃから第四反射部６ｄに亘って長尺状に構成される。

【0086】

被覆部材８の長さは、底面１２の長さよりも短い。この構成により、底面１２の長手方向の端部は、被覆部材８に覆われることなく露出している。この露出する底面１２の端部には、入射部５及び出射部７が設定されている。

【0087】

上記の構成の他、凹部１０は、二つの露出面１１と、第一壁面１３ａ，１３ｂに対応するように形成される二つの第二壁面１５ａ，１５ｂと、第一壁面１３ａ，１３ｂと第二壁面１５ａ，１５ｂとの間に形成される二つの支持面１４と、を含む。二つの第一壁面１３ａ，１３ｂに対応する二つの第二壁面１５ａ，１５ｂは、支持面１４に対して垂直でなくてもよく、図１２に示すように支持面１４に対して角度θ４で傾斜してもよい。

【0088】

本実施形態のＡＴＲプリズム２によれば、二つの第一壁面１３ａ，１３ｂのみによって底面１２を囲むことで、第一壁面が形成されていない底面１２の二辺１２ａ，１２ｂの間隔を大きく確保することができる。これにより、第二実施形態と比較して、底面１２に設けられる第二反射面の面積を大きく確保することが可能となる。

【0089】

本実施形態におけるその他の構成は、第二実施形態と同じである。本実施形態において第二実施形態と共通する構成要素には、共通の符号を付している。

【0090】

図１３及び図１４は、本発明の第五実施形態を示す。本実施形態に係るＡＴＲプリズム２は、凹部１０の構成が第二実施形態と異なる。

【0091】

第二実施形態において、凹部１０は、底面１２を囲む四つの第一壁面１３ａ～１３ｄを含んでいたが、本実施形態に係る凹部１０は、矩形状の底面１２において対向する二辺に対応するように形成される二つの第一壁面１３ａ，１３ｂのみを有する。これら二つの第一壁面１３ａ，１３ｂは、相互に対向するように構成される。二つの第一壁面１３ａ，１３ｂのうち、一方の第一壁面１３ａは、第三反射部６ｃ寄りに位置し、他方の第一壁面１３ｂは、第四反射部６ｄ寄りに位置している。二つの第一壁面１３ａ，１３ｂは、ＡＴＲプリズム２の幅方向（符号Ｗに沿う方向）に沿って長尺状に構成されている。なお、底面１２の対向する二辺に対応する二つの第一壁面１３ａ、１３ｂは、底面１２に対して垂直でなくてもよく、図１４に示すように底面１２に対して角度θ５で傾斜してもよい。この傾斜角度θ５の値は６０°以上９０°未満であれば、前述の成形工程において、ガラス成形体を徐冷、冷却した後に、ガラス成形体を第一成形型１６（第二実施形態参照）から容易に離型することが可能となる。

【0092】

凹部１０における矩形状の底面１２は、四辺のうち、一辺１２ａがＡＴＲプリズム２の一方の側面９に露出し、他の一辺１２ｂが他方の側面９に露出している。これにより、ＡＴＲプリズム２は、第二実施形態と比較して、底面１２（第二反射面）の面積を大きく確保することができる。

【0093】

上記の構成の他、凹部１０は、二つの露出面１１と、第一壁面１３ａ，１３ｂに対応するように形成される二つの第二壁面１５ａ，１５ｂと、第一壁面１３ａ，１３ｂと第二壁面１５ａ，１５ｂとの間に形成される二つの支持面１４と、を含む。二つの第一壁面１３ａ，１３ｂに対応する二つの第二壁面１５ａ，１５ｂは、支持面１４に対して垂直でなくてもよく、図１４に示すように支持面１４に対して角度θ５で傾斜してもよい。

【0094】

本実施形態におけるその他の構成は、第二実施形態と同じである。本実施形態において第二実施形態と共通する構成要素には、共通の符号を付している。

【0095】

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0096】

上記の第二実施形態乃至第五実施形態では、入射部５及び出射部７が第二反射部６ｂと一体に形成されたＡＴＲプリズム２を例示したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。入射部５又は出射部７は、他の反射部と一体に形成されてもよい。

【0097】

上記実施形態における入射部５及び出射部７の各表面には、反射防止膜が設けられていてもよい。

【0098】

上記の実施形態では、凹部１０が被覆部材８によって覆われたＡＴＲプリズム２を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ＡＴＲプリズム２は、被覆部材８を備えることなく、測定装置１に組み込まれてもよい。測定装置１においてＡＴＲプリズム２を支持部材によって支持する場合には、例えば、第二表面２ｂの露出面の一部（反射面を除く部分）に支持部材を接触させてもよい。

【0099】

第四実施形態及び第五実施形態で例示したＡＴＲプリズム２の凹部１０は、第一実施形態に係るＡＴＲプリズム２に形成されてもよい。

【0100】

上記の実施形態では、第二表面２ｂに凹部１０が形成されたＡＴＲプリズム２を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。凹部１０は、第一表面２ａに形成されてもよい。この場合には、第二表面２ｂが試料Ｓに接触する接触面となり、第一表面２ａが試料Ｓに接触しない非接触面となる。

【符号の説明】

【0101】

１ 測定装置
２ ＡＴＲプリズム
２ａ 第一表面
２ｂ 第二表面
３ 光源
４ 受光部
５ 入射部
５ａ 傾斜面
６ａ 第一反射部（第一全反射面）
６ｂ 第二反射部
６ｃ 第三反射部
６ｄ 第四反射部
７ 出射部
７ａ 傾斜面
８ 被覆部材
９ 側面
１０ 凹部
１１ 露出面
１２ 凹部の底面（第二全反射面）
１２ａ 一辺
１２ｂ 他の一辺
１３ａ 凹部の第一壁面
１３ｂ 凹部の第一壁面
１３ｃ 凹部の第一壁面
１３ｄ 凹部の第一壁面
１４ 支持面
１５ａ 第二壁面
１５ｂ 第二壁面
１５ｃ 第二壁面
１５ｄ 第二壁面
１６ 第一成形型
１６ａ 成形面
１７ 第二成形型
１７ａ 成型面
１７ｂ 露出面成型部
１７ｃ 底面成形部
１７ｄ 第一壁面成形部
１７ｅ 支持面成形部
１７ｆ 第二壁面成形部
１８ 第三成形型
１８ａ 成形面
１８ｂ 成形面
１９ 第四成形型
１９ａ 第一筒部
１９ｂ 第二筒部
２０ 母材ガラス
Ｓ 試料（測定対象物）
Ｔ 厚さ寸法
Ｗ 幅寸法
Ｔ１ 厚さ
Ｄ 深さ
Ｄ１ 離間距離
Ｌ１ 長さ寸法
Ｌ２ 長さ寸法
Ｌ３ 長さ寸法
Ｗ 幅寸法
Ｗ１ 幅寸法
θ１ 傾斜角度
θ２ 傾斜角度
θ３ 傾斜角度
θ４ 傾斜角度
θ５ 傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】