特許 7620337 血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-15

(45)【発行日】2025-01-23

(54)【発明の名称】血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1455 20060101AFI20250116BHJP

   G01N 21/49 20060101ALI20250116BHJP

   G01N 21/3577 20140101ALI20250116BHJP

【ＦＩ】

A61B5/1455

G01N21/49 Z

G01N21/3577

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2022554067

(86)(22)【出願日】2021-09-29

(86)【国際出願番号】 JP2021035990

(87)【国際公開番号】W WO2022071442

(87)【国際公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-09-22

(31)【優先権主張番号】P 2020165688

(32)【優先日】2020-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】517433898

【氏名又は名称】ライトタッチテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100157325

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 太一

(72)【発明者】

【氏名】山川 考一

(72)【発明者】

【氏名】小川 奏

【審査官】後藤 昌夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１６８６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４１７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０７３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３４０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０９３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５７９２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０６ － ５／２２

Ｇ０１Ｎ ２１／００ －２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７ －２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体の血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、
表皮より内方に位置する前記生体の部分である計測対象部分を含む生体が載置される対象載置部と、
前記計測対象部分にレーザー光を照射する光照射部と、
照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、
前記反射光の光路における前記計測対象部分と前記光検出器との間に第１のレンズとを備え、
前記計測対象部分から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第１のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播し、
前記第１のレンズは、前記反射光を光検出器上において結像させる
血中物質濃度測定装置（但し、前記計測対象部分と前記光検出器の間のレンズが２個である場合に、一方のレンズの焦点位置に前記計測対象部分があり、他方のレンズの焦点位置に前記光検出器がある配置を除く）。

【請求項2】

前記光照射部は、前記対象載置部の生体載置面の裏面側から前記計測対象部分にレーザー光を照射し、
前記光検出器は、前記対象載置部の前記裏面側において照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光する
請求項１に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項3】

前記第１のレンズは、前記計測対象部分における前記レーザー光の照射領域を前記光検出器の受光面上に転送させる
請求項１又は２に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項4】

さらに、前記レーザー光の光路における前記光照射部と前記計測対象部分との間に位置し、前記レーザー光を前記計測対象部分に集光させる第２のレンズを備え、
前記光照射部から前記計測対象部分までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記レーザー光は前記第２のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播する
請求項１～３の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項5】

前記光検出器の受光面は、皮膚表面における反射光の結像位置よりも、所定距離だけ前記第１のレンズから離間している
請求項１～４の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項6】

前記光検出器の位置を異ならせて、前記計測対象部分の皮膚表面からの深さを異ならせる
請求項１～５の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項7】

前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度は、前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度と異なる
請求項１～６の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項8】

前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度は、前記対象載置部における前記生体が載置される面に対する法線を基準に０度以上９０度以下であり、かつ、前記法線を基準とした前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度と相違する
請求項７に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項9】

前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度は、前記対象載置部における前記生体が載置される面に対する法線を基準に４５度以上であり、
前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度は、前記法線を基準に０度以上４０度以下である
請求項７に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項10】

前記レーザー光の波長は、２．５μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長である
請求項１～９の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項11】

前記レーザー光の波長を変調して、検出可能な血中成分の種類を異ならせる
請求項１０に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項12】

前記レーザー光の波長は、６．０μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長であり、血中成分はグルコースである
請求項１０に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項13】

前記レーザー光の波長は、５．０μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長であり、血中成分は乳酸である
請求項１０に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項14】

前記光検出器は、前記反射光の強度を１次元の値により出力する赤外線センサからなり、
前記計測対象部分に対する相対的な位置関係が、前記光検出器と等価になるように配置可能に構成され、前記計測対象部分から反射された反射光を受光して、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出する２次元撮像手段を備えた
請求項１～１３の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項15】

前記光検出器は、受光面上に中赤外光を検出可能な受光素子がマトリックス状に複数配された２次元赤外線センサアレイである
請求項１～１３の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項16】

前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に貫通孔が開設されており、
前記レーザー光は、前記貫通孔を通して前記生体の表面に照射され、
前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器に受光される
請求項１から１５の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項17】

前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に凹陥部が形成されており、
前記レーザー光は、前記対象載置部を透過して前記生体の表面に照射され、
前記反射光は、前記対象載置部を透過して前記光検出器に受光される
請求項１から１５の何れか１項に記載の血中物質濃度測定装置。

【請求項18】

生体の血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定方法であって、
表皮より内方に位置する前記生体の部分である計測対象部分を含む生体を対象載置部に載置する対象載置工程と、
光照射部から前記計測対象部分にレーザー光を照射する光照射工程と、
前記計測対象部分と光検出器との間に位置する第１のレンズを用いて、前記計測対象部分から反射された反射光を前記光検出器上に結像させる工程と、
前記光検出器により前記反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出工程と
を有する
血中物質濃度測定方法（但し、前記計測対象部分と前記光検出器の間のレンズが２個である場合に、一方のレンズの焦点位置に前記計測対象部分があり、他方のレンズの焦点位置に前記光検出器がある配置を除く）。

【請求項19】

前記光照射工程では、前記光照射部と前記計測対象部分との間に位置する第２のレンズを用いて、前記レーザー光を前記計測対象部分に集光させる
請求項１８に記載の血中物質濃度測定方法。

【請求項20】

前記反射光を光検出器上に結像させる工程では、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第１のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播させ、
前記光照射工程では、前記光照射部から前記計測対象部分までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記レーザー光は前記第２のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播させる
請求項１９に記載の血中物質濃度測定方法。

【請求項21】

前記光照射工程では、前記対象載置部の生体載置面の裏面側から前記計測対象部分にレーザー光を照射し、
前記光検出器上に結像させる工程では、前記対象載置部の前記裏面側において、照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光する
請求項２０に記載の血中物質濃度測定方法。

【請求項22】

前記反射光を光検出器上に結像させる工程に先立って、
前記計測対象部分から反射された反射光が光検出器上に結像するように、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路長を調整する工程を有する
請求項１８～２１の何れか１項に記載の血中物質濃度測定方法。

【請求項23】

光路長を調整する工程は、前記計測対象部分に対する相対的な位置関係が前記光検出器と等価に配置された２次元撮像手段に、前記計測対象部分から反射された反射光を受光させて、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出することにより行う
請求項２２に記載の血中物質濃度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生体の血管内を流れる血液に含まれる物質の濃度を非侵襲式の測定方法により測定する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生活習慣病の予防・治療において、日常的に血糖値、血中脂質値等の血中物質状態を調べることは重要である。なかでも、生活習慣病の一つである糖尿病の患者に対して、合併症を防止するために、血液中に含まれるグルコースの濃度を測定して日常的な血糖値の管理が要求されており、患者から採血を行い血液中の化学分析を行う侵襲法が従来から行われている。

【0003】

これに対し、近年、採血を伴わず体内の血液中の状態を光学的に測定する簡便な非侵襲法が提案されている。例えば、特許文献１には、高強度の中赤外光を導波路を介して生体に照射し、その反射光を導波路を介して光検出器に導光することにより、非侵襲かつ単純な構成で血中グルコース濃度を測定する血中物質濃度測定装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１６／１１７５２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、特許文献１に記載の、導波路を用いた従来の血中物質濃度測定装置では、計測対象となる生体の皮膚表面の状態や、照射されるレーザー光のわずかな条件の変化などによって測定値が変動し、安定して正常な計測を行うことが難しいという課題があった。

【0006】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる血中物質濃度測定装置、及び血中物質濃度測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置は、生体の血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、表皮より内方に位置する前記生体の部分である計測対象部分を含む生体が載置される対象載置部と、計測対象部分にレーザー光を照射する光照射部と、照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、前記反射光の光路における前記計測対象部分と前記光検出器との間に第１のレンズとを備え、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第１のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播し、前記第１のレンズは、前記反射光を光検出器上において結像させることを特徴とする（但し、前記計測対象部分と前記光検出器の間のレンズが２個である場合に、一方のレンズの焦点位置に前記計測対象部分があり、他方のレンズの焦点位置に前記光検出器がある配置を除く）。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置、及び血中物質濃度測定方法によれば、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る血中物質濃度測定装置１の構成を示す模式図である。

【図2】（ａ）（ｂ）は、図１のＡ部の拡大断面図である。

【図3】血中物質濃度測定装置１における光照射部２０の構成を示す模式図である。

【図4】血中物質濃度測定装置１における受光側光路の概要を説明するための図である。

【図5】（ａ）～（ｄ）は、従来の非侵襲型血中物質濃度測定装置１Ｘの光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。

【図6】（ａ）～（ｄ）は、図５（ａ）～（ｄ）における、光検出器によるグルコース濃度の測定結果と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定結果との相関関係を示す図である。

【図7】（ａ）～（ｃ）は、血中物質濃度測定装置１の光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。

【図8】（ａ）～（ｃ）は、図７（ａ）～（ｃ）における、光検出器によるグルコース濃度の測定結果と、侵襲型の血中グルコース濃度測定装置によるグルコース濃度の測定結果との相関関係を示す図である。

【図9】血中物質濃度測定装置１において受光角度を変えて光検出器によるグルコース濃度の測定値を測定する実験装置の模式図である。

【図10】（ａ）（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１において光検出器の受光角度を変えたときのグルコース濃度の測定値の変化を示す図である。

【図11】（ａ）（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１において受光側光路の長さを変えたときの光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。

【図12】（ａ）（ｂ）は、図１１（ａ）（ｂ）における、光検出器によるグルコース濃度の測定結果と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定結果との相関関係を示す図である。

【図13】（ａ）は、従来の血中物質濃度測定装置１Ｘにおける光照射部２０Ｘから光検出器３０Ｘまでの光路の概要、（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１における光照射部２０から光検出器３０までの光路の概要を示す模式図である。

【図14】実施の形態２に係る血中物質濃度測定装置１Ａの構成を示す模式図である。

【図15】血中物質濃度測定装置１Ａによる、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整動作を説明するための模式図である。

【図16】実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置において、光照射部が発する光の波長を変えたときの光検出器による乳酸濃度の測定値の変化を示す図である。

【図17】従来の血中物質濃度測定装置１Ｘの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
近年、糖尿病の患者に対する日常的な血糖値の管理等のために、採血を伴わない非侵襲血中物質濃度測定法が提案されており、図１７は、特許文献１に開示された、非侵襲法を用いた従来の血中物質濃度測定装置１Ｘ（以後、「装置１Ｘ」と記す場合がある）の構成を示す模式図である。

【0011】

図１７に示すように、装置１Ｘは、検査対象である生体Ｏｂが載設される対象載置部１０Ｘ、中赤外光からなるパルス状のレーザー光Ｌ１を照射する光照射部２０Ｘ、貫通孔からなる入射側導波路９１Ｘと出射側導波路９２Ｘが開設された導光部９０Ｘ、生体Ｏｂからの反射光ＬＸ２を受光して強度を検出する光検出器３０Ｘ、これらの制御部６０Ｘを備える。特許文献１には、装置１Ｘによれば、高強度の中赤外光を照射することにより、非侵襲かつ単純な構成で血中グルコース濃度を測定できることが記載されている。

【0012】

ところが、上述のとおり、非侵襲法を用いた装置１Ｘでは、計測対象となる生体の皮膚表面の状態や、照射されるレーザー光のわずかな条件の変化などによって測定値が変動し、安定して正常な計測を行うことが難しいことが、発明者らの実験により判明した。

【0013】

発明者らの検討によれば、皮膚表面からの反射光成分と、本来の測定対象である血糖が含まれる皮膚表面下方の生体内方部分からの反射光成分とが分離されずに、光検出器によって両成分が混じって検出されることが、測定値変動の要因として考えられる。そして、これを解消するために、例えば、被験者の生体条件や測定条件に適合するように被験者や測定ごとに光学系を設定することが必要となる。しかしながら、生体ごとや測定のたびに光学系を適切に調整することは高度な技量を要し、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において実施することは、非侵襲法による簡便性を大きく損ねるものとなる。

【0014】

そこで、発明者らは、非侵襲血中物質濃度測定法において、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して実現することができる光学系の構成について鋭意検討を行い、以下の実施の形態に至ったものである。

【0015】

≪本発明を実施するための形態の概要≫
本開示の実施の形態に係る血中物質濃度測定装置は、生体の血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置であって、計測対象部分を含む生体が載置される対象載置部と、前記計測対象部分にレーザー光を照射する光照射部と、照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出器と、前記反射光の光路における前記計測対象部分と前記光検出器との間に第１のレンズとを備え、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第１のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播し、前記第１のレンズは、前記反射光を光検出器上において結像させることを特徴とする。

【0016】

係る構成により、導波路を用いた従来の装置と比較して、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号（ノイズ）成分を減少することができ光計測におけるＳ／Ｎ比を向上できる。このため、被験者や測定ごとに変動する皮膚表面の状態によらず、常に確度の高い光計測が可能となる。そのため、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる血中物質濃度測定装置を提供できる。その結果、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において、生体ごとや測定のたびに光学系を適切に調整するといった作業を排し、非侵襲かつ簡便な計測法を実現することができる。

【0017】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光照射部は、前記対象載置部の生体載置面の裏面側から前記計測対象部分にレーザー光を照射し、前記光検出器は、前記対象載置部の前記裏面側において照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光する構成としてもよい。

【0018】

係る構成により、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号（ノイズ）成分を減少可能な光計測装置の光学系を実現できる。

【0019】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記計測対象部分は、表皮より内方に位置する前記生体の部分であり、前記第１のレンズは、前記計測対象部分における前記レーザー光の照射領域を前記光検出器の受光面上に転送させる構成としてもよい。

【0020】

係る構成により、ノイズとして検出される皮膚表面からの反射光成分の光計測への影響度は小さなものとなり、主に計測対象部分となるべき皮膚表面下方の生体部分における反射光成分が、光検出器のスクリーンに結像されて光検出器による光計測に反映される。そのため、再現性が高い計測を行うことができる。

【0021】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、さらに、前記レーザー光の光路における前記光照射部と前記計測対象部分との間に位置し、前記レーザー光を前記計測対象部分に集光させる第２のレンズを備え、前記光照射部から前記計測対象部分までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記レーザー光は前記第２のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播する構成としてもよい。

【0022】

係る構成により、光照射部から出射されたレーザー光が、対象載置部の表面から所定の距離に離間した計測対象部分に該当する、表皮より内方に位置する生体の部分に相当する深度に集光されることができる。このとき、計測対象部分に応じたサイズにレーザー光の照射範囲を縮小することができる。

【0023】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光検出器の受光面は皮膚表面における反射光の結像位置よりも、所定距離だけ前記第１のレンズから離間している構成としてもよい。

【0024】

係る構成により、表皮より内方に位置する生体の部分に相当する前記計測対象部分における光の照射領域を検出器の位置に転送させることができる。

【0025】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光検出器の位置を異ならせて、前記計測対象部分の皮膚表面からの深さを異ならせる構成としてもよい。

【0026】

係る構成により、光検出器の位置調整により受光側の光路長Ｌを変えて、皮膚の厚みが大きい測定対象にも対応することができる。

【0027】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度は、前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度と異なる構成としてもよい。

【0028】

係る構成により、入射光の正反射の影響を受けることを抑制することができる。

【0029】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度は、前記対象載置部における前記生体が載置される面に対する法線を基準に０度以上９０度以下であり、かつ、前記法線を基準とした前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度と相違する構成としてもよい。

【0030】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の前記計測対象部分への入射角度は、前記対象載置部における前記生体が載置される面に対する法線を基準に４５度以上であり、前記計測対象部分から前記光検出器への光路の出射角度は、前記法線を基準に０度以上４０度以下である構成としてもよい。

【0031】

係る構成により、グルコースによる光吸収が相対的に大きく、正反射による信号の増大がなく、かつ、受光側光学系と出射側光学系を構築可能な範囲において、安定した測定が可能な光学系が実現できる。

【0032】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の波長は、２．５μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長である構成としてもよい。

【0033】

係る構成により、従来用いられていた近赤外光に比べてグルコースによる吸収が大きく、血中グルコース濃度を計測することができる。また、従来、血糖値の測定に用いられていた近赤外光に比べて体内への透過率が低いために、表皮部分のみを観測することになり、皮膚深部に存在する他の生体成分の影響を受けにくいという効果が得られる。

【0034】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の波長を変調して、検出可能な血中成分の種類を異ならせる構成としてもよい。

【0035】

係る構成により、同一の測定装置で、異なる波長のレーザー光を選択的に照射することにより、複数の種類の異なる血中成分を検出することができる。

【0036】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の波長は、６．０μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長としてもよく、血中成分はグルコースである構成としてもよい。このとき、波長は、７．０５μｍ、７．４２μｍ、８．３１μｍ、８．７μｍ、９．０μｍ、９．２６μｍ、９．５７μｍ、９．７７μｍ、１０．０４μｍ、又は１０．９２μｍから－０．０５μｍ以上＋０．０５μｍ以下の範囲としてもよい。

【0037】

係る構成により、近赤外光に比べてグルコースによる吸収が大きく、透過率が低いために表皮部分のみを観測することができ、血中グルコース濃度を安定して計測することができる。

【0038】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記レーザー光の波長は、５．０μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長であり、血中成分は乳酸である構成としてもよい。このとき、波長は、５．７７μｍ、６．８７μｍ、７．２７μｍ、８．２３μｍ、８．８７μｍ、又は９．５５μｍから－０．０５μｍ以上＋０．０５μｍ以下の範囲としてもよい。

【0039】

係る構成により、血中乳酸濃度を計測することができる。

【0040】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光検出器は、前記反射光の強度を１次元の値により出力する赤外線センサからなり、前記計測対象部分に対する相対的な位置関係が、前記光検出器と等価になるように配置可能に構成され、前記計測対象部分から反射された反射光を受光して、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出する２次元撮像手段を備えた構成としてもよい。

【0041】

係る構成により、計測対象部分からの反射光を光検出器上に結像させるための、計測対象部分から光検出器までの光路長の調整工程を、光検出器を２次元撮像手段に置き換えて行うことができる。

【0042】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光検出器は、受光面上に中赤外光を検出可能な受光素子がマトリックス状に複数配された２次元赤外線撮像素子アレイである構成としてもよい。

【0043】

係る構成により、計測対象部分からの反射光を光検出器上に結像させるための、計測対象部分から光検出器までの光路長の調整工程を、光検出器自体を用いて行うことが可能とすることができる。

【0044】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に貫通孔が開設されており、前記レーザー光は、前記貫通孔を通して前記生体の表面に照射され、前記反射光は、前記貫通孔を通して前記光検出器に受光される構成としてもよい。

【0045】

係る構成により、生体Ｏｂの表面における全反射を抑制することができ、さらに、光照射部から照射されたレーザー光は、生体の表面に直接照射することができレーザー光の強度を向上できる。

【0046】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記対象載置部は、前記生体の表面が当接される領域内に凹陥部が形成されており、前記レーザー光は、前記対象載置部を透過して前記生体の表面に照射され、前記反射光は、前記対象載置部を透過して前記光検出器に受光される構成としてもよい。

【0047】

係る構成により、生体の表面における全反射を抑制することができ、対象載置部に開口していないことにより、光照射部等の光学系が存する雰囲気に塵や埃、水蒸気等が侵入することを防止でき、対象載置部に防塵機能を持たせることができる。

【0048】

また、本開示の実施の形態に係る血中物質濃度測定方法は、生体の血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定方法であって、計測対象部分を含む生体を載置する対象載置工程と、前記対象載置部の生体載置面の裏面側から光照射部から前記計測対象部分にレーザー光を照射する光照射工程と、前記対象載置部の前記裏面側において、前記計測対象部分と光検出器との間に位置する第１のレンズを用いて、前記計測対象部分から反射された反射光を前記光検出器上に結像させる工程と、前記光検出器により前記反射光を受光して、当該反射光の強度を検出する光検出工程とを有する構成としてもよい。

【0049】

係る構成により、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。

【0050】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光照射工程では、前記光照射部と前記計測対象部分との間に位置する第２のレンズを用いて、前記レーザー光を前記計測対象部分に集光させる構成としてもよい。

【0051】

係る構成により、光照射部から出射されたレーザー光が、対象載置部の表面から所定の距離に離間した生体の計測対象部分に相当する深度に集光されることができる。

【0052】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記反射光を光検出器上に結像させる工程では、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路における前記対象載置部から前記光検出器までの区間において、前記反射光は前記第１のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播させ、前記光照射工程では、前記光照射部から前記計測対象部分までの光路における前記光照射部から前記対象載置部までの区間において、前記レーザー光は前記第２のレンズを通過する区間を除いて空間中を伝播させる構成としてもよい。

【0053】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記光照射工程では、前記対象載置部の生体載置面の裏面側から前記計測対象部分にレーザー光を照射し、前記光検出器上に結像させる工程では、前記対象載置部の前記裏面側において、照射された前記レーザー光の前記計測対象部分からの反射光を受光する構成としてもよい。

【0054】

係る構成により、計測対象部分からの反射光を光検出器上に結像させる工程を具体的に実現できる。

【0055】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記反射光を光検出器上に結像させる工程に先立って、前記計測対象部分から反射された反射光が光検出器上に結像するように、前記計測対象部分から前記光検出器までの光路長を調整する工程を有する構成としてもよい。

【0056】

係る構成により、計測対象部分からの反射光を光検出器上に結像させることができる。

【0057】

また、別の態様では、上記何れかの態様において、光路長を調整する工程は、前記計測対象部分に対する相対的な位置関係が前記光検出器と等価に配置された２次元撮像手段に、前記計測対象部分から反射された反射光を受光させて、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出することにより行う構成としてもよい。

【0058】

係る構成により、計測対象部分からの反射光を光検出器上に結像させるための、計測対象部分から光検出器までの光路長の調整工程を、光検出器を２次元撮像手段に置き換えて行うことができる。

【0059】

≪実施の形態１≫
本実施の形態に係る血中物質濃度測定装置１について、図面を用いて説明する。ここで、本明細書では、高さ方向の正方向を「上」方向、負方向を「下」方向とする場合があり、高さ方向の正方向に向いた面を「表」面、負方向に向いた面を「裏」面とする場合がある。また、各図面における部材の縮尺は必ずしも実際のものと同じであるとは限らない。また、本明細書において、数値範囲を示す際に用いる符号「～」は、その両端の数値を含む。また、本実施形態で記載している、材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。

【0060】

＜全体構成＞
血中物質濃度測定装置１（以下、「装置１」と記す場合がある）は、光源から特定の波長のレーザー光を生体の計測対象部分に照射し、計測対象部分からの反射光の強度を検出することにより、計測対象部分における生体の血中物質濃度を非侵襲に測定する医療機器である。レーザー光は、計測対象となる物質に吸収され得る特定の波長の光を用いる。血中物質濃度が高い場合には物質による吸収に伴い計測対象部分からの反射光の強度が低下するため、装置１は、光検出器により反射光の強度を測定することにより、血中物質濃度を計測するものである。本実施の形態では、一例として、測定対象となる血中物質はグルコースであり、使用されるレーザー光は中赤外光から選択される波長の光であり、２．５μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長としてもよい。より好ましくは、６．０μｍ以上１２μｍ以下の範囲から選択される所定の波長としてもよい。具体的には、例えば、９．２６±０．０５μｍ（９．２１μｍ以上９．３１μｍ以下）としてもよい。あるいは、波長は、７．０５μｍ、７．４２μｍ、８．３１μｍ、８．７μｍ、９．０μｍ、９．５７μｍ、９．７７μｍ、１０．０４μｍ、又は１０．９２μｍから、－０．０５μｍ以上＋０．０５μｍ以下の範囲としてもよい。これにより、上皮間質液中のグルコース濃度を血糖値として測定することができる。この場合、皮膚の直下の間質液中のグルコース濃度を測定することが必要となり、吸収が大きいために体内の奥深くまで侵入しにくい中赤外光を用いることが好ましい。また、中赤外光を用いることにより倍音や結合音の影響が少なく、近赤外光よりもグルコースを正確に測定できるためである。

【0061】

図１は、実施の形態１に係る装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、装置１は、対象載置部１０、光照射部２０、光検出器３０、集光レンズ５０、結像レンズ４０、制御部６０を有する。

【0062】

＜各部構成＞
以下、装置１の各部構成について説明する。

【0063】

（対象載置部１０）
対象載置部１０は、表面１０ａに生体Ｏｂの皮膚の表面が当接されることにより、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐを、測定に適した規定の位置及び角度に規制するための板状ガイド部材である。この場合、対象載置部１０の表面１０ａが生体載置面となる。対象載置部１０を光照射部２０等の光学系を筐体（不図示）によって覆い、対象載置部１０を筐体の外郭部分に設けることにより、対象載置部１０を内方からレーザー光Ｌ１が照射される照射窓（ウインドウ）として機能させることができる。

【0064】

対象載置部１０は、計測に用いる特定の波長として中赤外光に対して透明な材料、例えばＺｎＳｅ等で構成されており、表面に無反射コーティング層を備えていてもよい。対象載置部１０の表面１０ａには、計測位置がマーキングされており、計測対象部分Ｍｐを内包する生体Ｏｂを計測位置に合せた状態で、生体Ｏｂを所定の圧力で対象載置部１０の表面１０ａに接触させることにより、生体Ｏｂの、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体の部分である計測対象部分Ｍｐを対象載置部１０の表面１０ａから所定の距離に離間した状態に保持することができる。

【0065】

また、対象載置部１０は、光照射部２０から照射されたレーザー光Ｌ１が裏面１０ｄ側から入光するように配されており、表面１０ａが入射側の光軸Ｌ１の入射角θが所定の角度となるように、光照射部２０との相対的な角度が規制されている。ここで、入射角θとは、対象載置部１０における生体Ｏｂが載置される表面１０ａに対する法線を基準とする光軸Ｌ１の角度を指す。

【0066】

図２（ａ）（ｂ）は、図１のＡ部の態様を示す拡大断面図である。生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐが対象載置部１０に当接される部分を示した拡大図である。図２（ａ）に示すように、対象載置部１０の表面１０ａには、生体Ｏｂとの間に空隙が形成されるような凹陥部１０ｂを形成してもよい。この場合、光照射部２０から照射されたレーザー光Ｌ１は、対象載置部１０における凹陥部１０ｂの底面部分を透過して生体Ｏｂの表面に照射される。対象載置部１０に開口していないことにより、光照射部２０等の光学系が存する雰囲気に塵や埃、水蒸気等が侵入することを防止でき、対象載置部１０に防塵機能を持たせることができる。

【0067】

凹陥部１０ｂを設けたことにより、対象載置部１０の表面１０ａと生体Ｏｂとの間に空気層を形成し、対象載置部１０と接触させた場合と比較して、生体Ｏｂの表面における全反射を抑制することができる。また、凹陥部１０ｂを設けることにより、凹陥部１０ｂを除く部分以外では、生体Ｏｂを対象載置部１０の表面１０ａに凹陥部１０ｂ以外の部分においてより密着しやすい構成にできる。本形態では、一例として、対象載置部１０の厚さは５００μｍ、凹陥部１０ｂの幅は７００μｍ、凹陥部１０ｂにおける空気層の厚みは４００μｍ程度としてもよい。

【0068】

あるいは、図２（ｂ）に示すように、対象載置部１０の表面１０ａには、生体Ｏｂの表面と接触する領域内に開口１０ｃを形成してもよい。開口１０ｃにより、光照射部２０から照射されたレーザー光Ｌ１は、対象載置部１０に開設された貫通孔である開口１０ｃを通して生体Ｏｂの表面に照射される。

【0069】

開口１０ｃを設けたことにより、対象載置部１０の表面１０ａと生体Ｏｂと接する部分に空気層を形成することができ、対象載置部１０と接触させた場合と比較して、生体Ｏｂの表面における全反射を抑制することができる。また、開口１０ｃを設けることにより、表面１０ａの開口１０ｃの周囲において、生体Ｏｂを対象載置部１０の表面１０ａにより密着しやすい構成にできる。本形態では、一例として、対象載置部１０の厚さは５００μｍ、開口１０ｂの幅は７００μｍとしてもよい。

【0070】

（光照射部２０）
光照射部２０は、計測対象部分Ｍｐに向けて特定の波長のレーザー光を生体に照射する光源である。血中物質濃度測定装置１では、光照射部２０は対象載置部１０の生体載置面１０ａの裏面１０ｄ側に配されており、対象載置部１０の裏面１０ｄ側から、対象載置部１０の生体載置面（表面１０ａ）上の生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐに向けてレーザー光を照射する。

【0071】

図３は、血中物質濃度測定装置１における光照射部２０の構成を示す模式図である。図３に示すように、光照射部２０は、パルス状の中赤外光よりも短波長のポンプ光Ｌ０を発振する光源２１と、長波長に変換するとともに増幅してレーザー光Ｌ１として出射する光パラメトリック発振器２２（ＯＰＯ：Optical Parametric Oscillator）を有する。光パラメトリック発振器２２では、内装する非線形光学結晶にポンプ光Ｌ０が入光されることにより、異なる２つの波長の光が発振され、短波長のシグナル光、長波長のアイドラー光が生成される。光照射部２０では、このうち、アイドラー光をレーザー光Ｌ１として後段に出力し血糖値の測定に用いる。この光パラメトリック発振器２２は、公知の文献、例えば、特開２０１０－２８１８９１号公報に記載の構成を用いてもよい。ここでは、光パラメトリック発振によって発振される波長として、従来用いられていた近赤外光に比べてグルコースによる吸収が大きい波長として中赤外光を用い、本実施の形態では９．２６μｍとしている。この中赤外光は従来、血糖値の測定に用いられていた近赤外光に比べて体内への透過率が低いために、表皮部分のみを観測することになり、深部に存在する他の生体成分の影響を受けにくいという効果が得られる。また、基準振動の倍音や結合音の重なりによる測定への悪影響が少ないという効果も得られる。

【0072】

光源２１には、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ（発振波長１．０６４μｍ）やＱスイッチＹｂ：ＹＡＧレーザ（発振波長１．０３０μｍ）を備えていてもよい。これより、中赤外光よりも短波長のポンプ光Ｌ０をパルス状に発振することができる。ポンプ光Ｌ０は、例えば、パルス幅約８ｎｓ、周波数１０Ｈｚ以上としてもよい。また、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー、Ｙｂ：ＹＡＧレーザーによれば、過飽和吸収体を用いて受動的にスイッチング動作を行う受動Ｑスイッチとして動作するため、光源２１を簡易かつ小型化できる。

【0073】

光パラメトリック発振器２２は、図３に示すように入射側半透鏡２２１、出射側半透鏡２２２、非線形光学結晶２２３を備え、入射側半透鏡２２１と出射側半透鏡２２２とを対向させた光共振器の中に、非線形光学結晶２２３が配されている。入射側半透鏡２２１を透過した光Ｌ０１は、非線形光学結晶２２３に入射し、非線形光学結晶２２３で定まる波長である９．２６μｍの光に変換され、かつ入射側半透鏡２２１と出射側半透鏡２２２との間で光パラメトリック増幅がされる。増幅された光は出射側半透鏡２２２を透過してレーザー光Ｌ１として出力される。

【0074】

非線形光学結晶２２３では、波長変換に適したＡｇＧａＳが位相整合の条件で使用される。非線形光学結晶２２３の種類や整合条件を調整することによって、発振されるレーザー光Ｌ１の波長を調整できる。非線形光学結晶には、ＧａＳｅ、ＺｎＧｅＰ₂、ＣｄＳｉＰ₂、ＬｉＩｎＳ₂、ＬｉＧａＳｅ₂、ＬｉＩｎＳｅ₂、ＬｉＧａＴｅ₂等を用いてもよい。
光パラメトリック発振器２２から発せられるレーザー光Ｌ１は、ポンプ光Ｌ０に対応した繰り返し周波数、例えば約８ｎｓのパルス幅となり、短いパルス幅により尖頭出力が１０Ｗ～１ｋＷと高強度を実現できる。

【0075】

このように、光照射部２０では、光源２１と光パラメトリック発振器２２を用いたことにより、例えば、量子カスケード型レーザ等、波長９．２６μｍを得る従来の光源と比較して、１０³～１０⁵倍程度の高強度のレーザー光Ｌ１を得ることができる。

【0076】

係る構成により、体内への透過率が低い中赤外光による血糖測定が可能となる。

【0077】

（集光レンズ５０）
光照射部２０から計測対象部分Ｍｐに至るレーザー光Ｌ１の光路Ｏｐ１には、図１に示すように、照射光を生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐに集光させるための集光レンズ５０（本明細書において「第２のレンズ」と記す場合がある）が配されている。光路Ｏｐ１における光照射部２０から対象載置部１０の裏面１０ｄまでの区間において、レーザー光Ｌ１は集光レンズ５０を通過する区間を除いて、例えば、気体中などの空間中を伝播するように構成されている。集光レンズ５０は、光照射部２０から出射されたレーザー光Ｌ１が、対象載置部１０の表面１０ａから所定の距離に離間した、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐ該当する、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体部分に相当する深度に集光されるよう光学設計がされている。計測対象部分Ｍｐへのレーザー光Ｌ１の入射角度θは、対象載置部１０の表面１０ａに対する光照射部２０の角度と、対象載置部１０に入射したレーザー光Ｌ１の屈折角により定まる。入射角度θは、本実施の形態では、例えば、４５度以上としてもよく、さらに、６０度以上７０度以下としてもよい。

【0078】

このとき、光照射部２０と集光レンズ５０との間には半透鏡で構成されたビームスプリッタ（不図示）を配してレーザー光Ｌ１の一部を基準信号として分岐し、モニタ用光検出器（不図示）を用いてレーザー光Ｌ１の強度変化を検出し、光検出器３０における検出信
号の正規化処理に利用してもよい。レーザー光Ｌ１の強度の変動に基づき、光検出器３０の出力を補償することができる。

【0079】

集光レンズ５０を透過したレーザー光Ｌ１は、対象載置部１０を通過して生体Ｏｂに入射し、生体の上皮間質組織を通過して散乱あるいは拡散反射され反射光Ｌ２として、再び対象載置部１０を通過し光検出器３０に向けて放射される。

【0080】

（結像レンズ４０）
図４は、血中物質濃度測定装置１における受光側光路の概要を説明するための図であって、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐ及び光検出器３０のスクリーン３０ａを平面視した状態で描いた模式図である。図１及び図４に示すように、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐから光検出器３０に至る反射光Ｌ２の光路Ｏｐ２には、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐにおいて拡散反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上に結像させるための結像レンズ４０（本明細書において「第１のレンズ」と記す場合がある）が配されている。光路Ｏｐ２における対象載置部１０の裏面１０ｄから光検出器３０までの区間において、反射光Ｌ２は集光レンズ４０を通過する区間を除いて、例えば、気体中などの空間中を伝播するように構成されている。

【0081】

結像レンズ４０は、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐに相当する範囲における像Ｉｍ１が、拡散反射され反射光Ｌ２として結像レンズ４０によって光検出器３０のスクリーン３０ａ上に結像Ｉｍ２されるよう光学設計がされている。

【0082】

本実施の形態では、結像レンズ４０の中心と生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐの距離Ｏｐ２１と、光検出器３０のスクリーン３０ａと結像レンズ４０の中心との距離Ｏｐ２２を等価な長さとし、中赤外光が照射された生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐに当たる、例えば、真皮などの表皮より内方に位置する生体の部分（以下「生体内方部分」と記す場合がある）に相当する深度の像Ｉｍ１が光検出器３０のスクリーン３０ａ上に等価な大きさの像Ｉｍ２として転送される位置関係とした。結像レンズ４０の焦点Ｆｐに対し焦点距離をＦとしたとき、距離Ｏｐ２１、距離Ｏｐ２２は、共に２Ｆとしてもよい。

【0083】

しかしながら、距離Ｏｐ２１、距離Ｏｐ２２の長さは上記に限定されるものではなく、中赤外光が照射された対象載置部１０の像Ｉｍ１が、光検出器３０のスクリーン３０ａ内に過不足なく収まるように、距離Ｏｐ２１、距離Ｏｐ２２の倍率を設定し、その倍率を達成するような結像レンズ４０を設定してもよい。

【0084】

結像レンズ４０への反射光Ｌ２の入射角度は、対象載置部１０の表面１０ａに対する結像レンズ４０の角度と、対象載置部１０から出射される反射光Ｌ２の屈折角により定まる。本実施の形態では、例えば、０度以上４０度以下、より好ましくは、２０度以上３０度以下としてもよい。

【0085】

（光検出器３０）
光検出器３０は、照射されたレーザー光Ｌ１の計測対象部分Ｍｐからの反射光を受光して、反射光の強度を検出する中赤外線センサである。血中物質濃度測定装置１では、光検出器３０は対象載置部１０の生体載置面１０ａの裏面１０ｄ側に配されており、対象載置部１０の裏面１０ｄ側から、生体載置面（表面１０ａ）上の生体Ｏｂにおける計測対象部分Ｍｐからの反射光を受光するように構成されている。光検出器３０は、受光した反射光の強度に応じた電気信号を出力する。光検出器３０には、反射光の強度を１次元の電圧値により出力する、例えば、単素子からなる赤外線センサを用いてもよい。

【0086】

血中物質濃度測定装置１では、光照射部２０により、照射されたレーザー光Ｌ１の強度を高めるとともに、結像レンズ４０により計測対象部分Ｍｐから反射された反射光を光検出器３０上において結像させることにより、光検出器３０は、背景光に対し十分に高い強度の反射光を受光することができ、高いＳ／Ｎ比を実現し、高精度の測定が可能となる。このように、レーザー光Ｌ１及び反射光Ｌ２は単色かつ高強度であるため、光検出器３０に必要な処理は光強度の検出のみとなり、量子カスケードレーザを用いた光音響光学法のように波長掃引に基づくスペクトルの分析や多変量解析等を行う必要がない。そのため、検出に求められる精度が緩和され、簡便に使用できる電子冷却方式等を用いることもできる。

【0087】

なお、光検出器３０には、例えば液体窒素で冷却したＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器を用いてもよい。この際、液体窒素で７７Ｋ程度まで冷却することによって、より高いＳ／Ｎ比で反射光Ｌ２の光強度を検出することができる。

【0088】

（制御部６０）
制御部６０は、光照射部２０及び光検出器３０と電気的に接続され、光照射部２０の光源２１を駆動してパルス状のポンプ光Ｌ０を発振させるとともに、光検出器３０からの出力信号に基づき反射光Ｌ２の光強度を検出して、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐにおけるグルコース濃度を算出する。

【0089】

あるいは、制御部６０は、モニタ用光検出器の出力を入力し、上述のとおり、仮に光照射部２０から出射されるレーザー光Ｌ１の強度が変動した場合でも、モニタ用光検出器の出力を用いて光検出器３０の出力を正規化することにより、レーザー光Ｌ１の強度変動の影響を補償してグルコース濃度を算出してもよい。

【0090】

＜評価試験＞
以下、実施の形態に係る血中物質濃度測定装置１を用いて性能評価試験を行った。以下、その結果について説明する。

【0091】

（試験１：血中物質濃度測定装置１に係る実施例及び比較例の評価）
［試験装置、条件］
実施例として、図１に示す実施の形態に係る血中物質濃度測定装置１を用いた。血中物質濃度測定装置１の装置条件は以下のとおりである。

【0092】

（１）対象載置部１０を水平に設置し、光照射部２０から中赤外レーザー光を打ち上げ角２４．５度で上向きに出射し、対象載置部１０下部よりマーキングが付された計測位置に照射した。このとき、集光レンズ５０で計測位置に応じたサイズにレーザー光Ｌ１の照射範囲を縮小した。

【0093】

（２）被験者の指先を対象載置部１０の上側の表面１０ａに置き、入射角度は６５．５度とした。

【0094】

（３）中赤外光が照射された生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐの像を、対象載置部１０下部に配した結像レンズ４０で像転送し、光検出器３０上に結像させた。結像レンズ４０の焦点距離をＦとしたとき、光検出器３０のスクリーン３０ａと結像レンズ４０の中心との距離、および結像レンズ４０の中心と生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐの距離は共に２Ｆとし、計測対象部分Ｍｐに当たる、表皮より内方に位置する生体の部分に相当する深度の像Ｉｍ１が光検出器３０に等価な大きさで転送される位置関係とした。

【0095】

（４）光検出器３０および結像レンズ４０の光路Ｏｐ２の角度は、対象載置部１０の鉛直方向から時計回りに２５度傾いた角度とした。

【0096】

また、比較例として、図１７に示した特許文献１に開示された従来の血中物質濃度測定装置１Ｘを用いた。

【0097】

［試験方法］
（１）被験者は、グルコース４０ｇを含む水溶液を摂取し（摂取した時間を計測開始時間０分とする）、被験者の指先を対象載置部１０の上側の表面１０ａに置き、実施例及び比較例による光計測を連続で行った。光計測では、一定時間中赤外レーザー光を照射し、人体に照射したときの中赤外光の強度変化から血糖値を算出した。

【0098】

（２）光計測と並行して、被験者の自己採血による血糖値計測（ＳＭＢＧ：Self Monitoring of Blood Glucose）を行った。

【0099】

（３）一定時間ごと（１０分ないし１５分）に光計測と自己採血による血糖値計測とを繰り返し、経過時間ごとに計測値をプロットした。

【0100】

［試験結果］
先ず、比較例に係る、従来の装置１Ｘによる結果について説明する。

【0101】

図５（ａ）～（ｄ）は、比較例に係る、従来の装置１Ｘの光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。図６（ａ）～（ｄ）は、図５（ａ）～（ｄ）における、光検出器によるグルコース濃度の測定結果と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定結果との相関関係を示す図である。

【0102】

図５（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、同一被験者に対して異なる試験日に行った試験の結果である。

【0103】

ＳＭＢＧによる血糖値は、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い上昇した後、下降する。

【0104】

光計測による検出光強度は、図５（ａ）では、血中グルコース濃度の増加に伴う光吸収によって、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇し、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と負の相関性が確認された（図６（ａ））。

【0105】

しかしながら、異なる試験日に行った図５（ｂ）（ｃ）に示す結果では、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇するという傾向はみられず、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果との相関性が低い結果となった（図６（ｂ）（ｃ））。あるいは、図５（ｄ）に示す結果では、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇するという傾向は見られたが、負の相関性は小さく、反応が極めて小さいという結果になった（図６（ｄ））。

【0106】

このように、比較例に係る、従来の装置１Ｘでは、同じ条件でも試験日によっては、正常な計測ができないことがあった。

【0107】

次に、実施例に係る、血中物質濃度測定装置１による結果について説明する。

【0108】

図７（ａ）～（ｃ）は、血中物質濃度測定装置１の光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。図８（ａ）～（ｃ）は、図７（ａ）～（ｃ）における、光検出器によるグルコース濃度の測定結果と、侵襲型の血中グルコース濃度測定装置によるグルコース濃度の測定結果との相関関係を示す図である。

【0109】

図７（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、同一被験者に対して異なる試験日に行った試験の結果である。

【0110】

計測による検出光強度は、図７（ａ）～（ｃ）において、血中グルコース濃度の増加に伴う光吸収によって、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇し、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と比較すると、図８（ｂ）では負の高い相関性が確認され、図８（ａ）（ｃ）においても負の相関性が確認された。

【0111】

以上の結果から、実施例に係る血中物質濃度測定装置１によれば、異なる試験日行った繰り返し実験において、比較例に比べて、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と相関性が高い、安定した計測結果が得られることが確認された。

【0112】

（試験２：光検出器の受光角度φを変えた評価試験）
［試験装置、条件］
受光側の光路の角度φを変えて光計測を行った。

【0113】

図９は、血中物質濃度測定装置１において受光側の光路の角度、及び光路長を変えて光検出器によるグルコース濃度の測定値を測定する実験装置の模式図である。試験１における実施例の血中物質濃度測定装置１を用い、光検出器３０および結像レンズ４０の光路Ｏｐ２の角度φ（以後、「角度φ」と記す場合がある）を、対象載置部１０における生体Ｏｂが載置される面に対する法線を基準に（図９の鉛直方向）時計回りに０度から４０度まで異ならせた条件で光計測を行った。その他の装置条件、試験方法は、試験１と同じである。

【0114】

［試験結果］
図１０（ａ）（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１において光検出器の受光角度を変えたときのグルコース濃度の測定値の変化を示す図であり、図１０（ａ）は角度φと光計測における検出光の入出力比との関係、（ｂ）は、それぞれの角度φにおける計測回数ごとの計測結果のばらつきを示す実験結果である。

【0115】

図１０（ａ）より、角度φが０度～４０度において吸収が見られ、さらに、２０度～３０度で最も大きく吸収がみられた。また、４０度を超えると、信号が増加することが確認された。角度φが４０度を超えて増加すると、入射光の正反射の角度にさらに近くなり、光計測に使用するには不適当であると考えられる。さらに、入出力比の値が０．２以下であることが計測精度の点から好ましいため、角度φは３０度以下とすることがより一層好ましく、また、入出力比の値が０．１未満では計測信号のＳ／Ｎ比の点から好ましくないため、角度φは２０度以上であることがより一層好ましい。

【0116】

また、図１０（ｂ）に示すように、角度φが０度においてばらつきが小さく、２５度において最もばらつきが小さい結果となり、４５度においてばらつきが最も大きい結果となった。角度φが４５度以上では、入射光の正反射の角度に近付くためと考えられる。

【0117】

また、角度φが４５度以上では、機器構成の都合からも計測が難しかった。角度φが２０度未満の範囲では、受光側光学系と出射側光学系が近接するため、血中物質濃度測定装置１の光学系のレイアウトが難しいと考えられる。

【0118】

以上の結果から、受光側の光路の角度φは、０度以上４０度以下であることが好ましく、２０度以上３０度以下であることがより一層好ましいと考えられる。また、入射光の正反射の影響を受けることを抑制するために、レーザー光の入射角度は、光検出器への出射角度と異なることが好ましい。

【0119】

（試験３：受光側の光路長Ｌを変えた評価試験）
［試験装置、条件］
受光側の光路長Ｌを変えて光計測を行った。

【0120】

試験１における実施例の血中物質濃度測定装置１を用い、光検出器３０のスクリーン３０ａと結像レンズ４０の中心との距離Ｌおよび結像レンズ４０の中心と生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐとの距離Ｌ（以後、「光路長Ｌ」と記す場合がある）を、結像レンズ４０の焦点距離Ｆに対し、２Ｆ－０．５［ｍｍ］、２Ｆ［ｍｍ］、２Ｆ＋０．５［ｍｍ］と異ならせた条件で、光計測を行った。その他の装置条件、試験方法は、試験１と同じである。

【0121】

［試験結果］
図１１（ａ）（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１において受光側光路の長さを変えたときの光検出器によるグルコース濃度の測定値の変化と、侵襲型の測定装置によるグルコース濃度の測定値の変化を、時系列に比較した図である。

【0122】

図７（ａ）、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、光路長Ｌを、２Ｆ［ｍｍ］、２Ｆ－０．５［ｍｍ］、２Ｆ＋０．５［ｍｍ］とした条件における試験の結果である。

【0123】

光路長Ｌを、２Ｆ［ｍｍ］の条件では、計測による検出光強度は、上述のとおり、図７（ａ）において、血中グルコース濃度の増加に伴う光吸収によって、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇し、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と比較すると、図８（ａ）では負の高い相関性が確認された。

【0124】

これに対し、光路長Ｌを、２Ｆ－０．５［ｍｍ］、及び２Ｆ＋０．５［ｍｍ］の条件では、計測による検出光強度は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、血中グルコース濃度の増加に伴う光吸収によって、水溶液を摂取した後、時間経過に伴い下降した後上昇するという傾向は見られず、図１１（ａ）では血糖値の変化による反応は極めて小さく、図１１（ｂ）では血糖値の変化による反応はほとんど見られない結果となった。また、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果との相関性が低い結果となった（図１２（ａ）（ｂ））。

【0125】

以上の結果から、受光側の光路長Ｌ、すなわち、光検出器３０のスクリーン３０ａと結像レンズ４０の中心との距離Ｌおよび結像レンズ４０の中心と生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐとの距離Ｌは、結像レンズ４０の結像位置（焦点距離Ｆの２倍）に相当する長さとすることが好ましいと考えられる。表皮より内方に位置する生体の部分に相当する生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐからの反射光が光検出器３０のスクリーン３０ａ上に結像しているものと考えられる。このとき、皮膚表面に相当する対象載置部１０の上面１０ａと結像レンズ４０の中心との距離は約５０ｍｍとなり、距離Ｌよりも約０．８ｍｍ短い距離となった。

【0126】

＜血中物質濃度測定装置１による効果について＞
以上のとおり、試験１の結果によれば、比較例に係る、導波路を用いた従来の装置１Ｘでは、同じ条件でも試験日によっては、正常な計測ができないという再現性の低い結果になった。

【0127】

これに対し、実施例に係る血中物質濃度測定装置１による光計測では、比較例に係る、従来の装置１Ｘと比較して、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と相関性が高く、再現性が高い計測結果が得られることが確認された。血中物質濃度測定装置１では、計測対象部分Ｍｐと光検出器３０との間に結像レンズ４０を備え、計測対象部分Ｍｐから反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上において結像させるという構成の光学系を採用したことにより、再現性が高い光計測が可能になったと考えられる。

【0128】

その理由は、比較例に係る導波路を用いた従来の装置１Ｘでは、皮膚表面からの成分と、皮膚下で血糖によって吸収された成分の分離ができず、皮膚表面の状態 やレーザーのわずかな照射条件の変化などによって、正常に測定ができない場合が発生したのに対し、実施例に係る血中物質濃度測定装置１では、皮膚下からの信号が光センサ上に集まることから、計測条件の微少な変化が計測結果に及ぼす 影響が減少し、安定して正しい計測結果が得られるようになったものと考えられる。

【0129】

以下、図面を用いて、具体的に説明する。

【0130】

図１３（ａ）は、従来の血中物質濃度測定装置１Ｘにおける光照射部２０Ｘから光検出器３０Ｘまでの光路の概要を示す模式図である。図１３（ａ）に示すように、導波路を用いた従来の装置１Ｘでは、光照射部２０Ｘから照射されたレーザー光ＬＸ１は、入射側導波路９１Ｘと平行に、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐに向かう光路に沿って生体Ｏｂに入射角θで入光する。このとき、血糖によって吸収され得る計測対象となるべき皮膚表面下方の生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）の他に、皮膚表面からの反射光成分（Ｉｍ１２）が発生する。導波路を用いた従来の装置１Ｘでは、これらの反射光成分（Ｉｍ１１、Ｉｍ１２）が、出射側導波路９２Ｘに入光し、光検出器３０Ｘのスクリーン３０Ｘａに導光されるように構成される。

【0131】

すなわち、従来の装置１Ｘでは、皮膚表面からの反射光成分（Ｉｍ１２）と皮膚表面下方の生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）とが分離されずに、光検出器によって両成分が混じって検出される。その結果、計測結果に、計測対象となるべき皮膚表面下方の生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）以外の反射光成分（Ｉｍ１２）を含むことから、変動要因が増し、再現性が低い結果になったと考えられる。

【0132】

一方、図１３（ｂ）は、血中物質濃度測定装置１における光照射部２０から光検出器３０までの光路の概要を示す模式図である。図１３（ｂ）に示すように、血中物質濃度測定装置１でも、同様に、光照射部２０から照射されたレーザー光Ｌ１は、生体Ｏｂの検査対象部分Ｍｐに向かう光路に沿って生体Ｏｂに入射角θで入光し、血糖によって吸収され計測対象部分Ｍｐとなるべき皮膚表面下方の生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）に加えて、皮膚表面からの反射光成分（Ｉｍ１２）が発生する。

【0133】

しかしながら、血中物質濃度測定装置１では、結像レンズ４０によって、これらの反射光成分（Ｉｍ１１、Ｉｍ１２）のうち、主に生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）が、光検出器３０のスクリーン３０ａに結像されるように構成される。皮膚表面からの反射光成分（Ｉｍ１２）は結像レンズ４０に入光されるが、結像レンズ４０への入射角が生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）とは異なるために、光検出器３０のスクリーン３０ａの範囲以外に導光されるか、あるいは、光検出器３０のスクリーン３０ａの範囲内に導光されたとしても結像しない（ボケる）ことから光量が低下し、光検出器３０によって検出される信号強度が低下する。その結果、ノイズとして検出される皮膚表面からの反射光成分（Ｉｍ１２）の光計測への影響度は小さなものとなる。

【0134】

すなわち、血中物質濃度測定装置１では、主に計測対象となるべき皮膚表面下方の生体内方部分における反射光成分（Ｉｍ１１）が、光検出器３０のスクリーン３０ａに結像されて光検出器３０による光計測に反映されることから、比較例に比べて、ＳＭＢＧによる血糖値の測定結果と相関性が高く、再現性が高い計測結果になったと考えられる。

【0135】

このように、血中物質濃度測定装置１では、導波路を用いた従来の装置１Ｘと比較して、皮膚表面で散乱された反射光による偽信号（ノイズ）成分を減少することができ光計測におけるＳ／Ｎ比を向上できる。また、このため、被験者や測定ごとに変動する皮膚表面の状態によらず、常に確度の高い光計測が可能となる。さらに、光検出器の位置調整により受光側の光路長Ｌを変えて、皮膚の厚みが大きい測定対象にも対応することができるといった効果を得ることができる。

【0136】

＜まとめ＞
以上、説明したように、実施の形態１に係る血中物質濃度測定装置１は、生体Ｏｂの血液中に含まれる物質の濃度を測定する血中物質濃度測定装置１であって、生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐが載置される対象載置部１０と、対象載置部１０の生体載置面（表面１０ａ）の裏面１０ｄ側から計測対象部分Ｍｐにレーザー光Ｌ１を照射する光照射部２０と、対象載置部１０の裏面１０ｄ側において照射されたレーザー光Ｌ１の計測対象部分Ｍｐからの反射光Ｌ２を受光して、反射光Ｌ２の強度を検出する光検出器３０と、計測対象部分Ｍｐと光検出器３０との間に結像レンズ４０とを備え、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路Ｏｐ２における対象載置部１０から光検出器３０までの区間において、レーザー光Ｌ２は結像レンズ４０を通過する区間を除いて空間中を伝播し、結像レンズ４０は、計測対象部分Ｍｐから反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上において結像させることを特徴とする。

【0137】

係る構成により、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる。その結果、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において、生体ごとや測定のたびに光学系を適切に調整するといった作業を排し、非侵襲かつ簡便な計測法を実現できる。

【0138】

≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る血中物質濃度測定装置１は、対象載置部１０と、光照射部２０と、光検出器３０と、結像レンズ４０とを備え、結像レンズ４０が計測対象部分Ｍｐから反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上において結像させる構成とした。

【0139】

しかしながら、結像レンズ４０が計測対象部分Ｍｐから反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上において結像させるための具体的な構成は、これらに限定されるものではなく、別の態様としてもよい。

【0140】

以下、実施の形態２に係る血中物質濃度測定装置１Ａについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、実施の形態２に係る血中物質濃度測定装置１Ａの構成を示す模式図である。図１４において、血中物質濃度測定装置１と同一の構成には同一の番号を付し、説明を省略する。

【0141】

実施の形態２に係る血中物質濃度測定装置１Ａでは、血中物質濃度測定装置１の構成に加えて、さらに、計測対象部分Ｍｐに対する相対的な位置関係が、光検出器３０と等価になるように配置可能に構成され、計測対象部分Ｍｐから反射された反射光（Ｉｍ１１）を受光して、当該反射光（Ｉｍ１１）に基づく像が結像しているか否かを検出する２次元撮像手段７１Ａを備えた点で、実施の形態１と相違する。

【0142】

２次元撮像手段７１Ａは、受光面７１Ａａ上に中赤外光を検出可能な受光素子がマトリックス状に複数配された２次元赤外線撮像素子アレイである。図１４に示すように、２次元撮像手段７１Ａは、光検出器３０と一体化されて光検出ユニット７０Ａを構成されており、光検出ユニット７０Ａを計測対象部分Ｍｐから結像レンズ４０に至る光路Ｌ２と垂直な方向にスライド可能に構成されている。そして、２次元撮像手段７１Ａが光路Ｌ２上に位置するときに、２次元撮像手段７１Ａの受光面７１Ａａの計測対象部分Ｍｐに対する相対的な位置関係が、計測対象部分Ｍｐに対する光検出器３０のスクリーン３０ａの相対的な位置関係と等価となるように配置されている。

【0143】

係る構成により、計測対象部分Ｍｐからの反射光（Ｉｍ１１）を光検出器３０上に結像させるための、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整工程を、光検出器３０を２次元撮像手段７１Ａに置き換えて行うことが可能となる。

【0144】

図１５は、血中物質濃度測定装置１Ａによる、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整動作を説明するための模式図である。

【0145】

光路長の調整工程では、先ず、図１５に示すように、光路Ｌ２上において、２次元撮像手段７１Ａの受光面７１Ａａの計測対象部分Ｍｐに対する相対的な位置関係が、計測対象部分Ｍｐに対する光検出器３０のスクリーン３０ａの相対的な位置関係と等価な位置に配置する。

【0146】

次に、この状態で、２次元撮像手段７１Ａに計測対象部分Ｍｐから反射された反射光を受光させて、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出し、結像していない場合には光路Ｌ２上における２次元撮像手段７１Ａの位置を漸動させて、結像しているか否かの検出を繰り返すことにより行う。

【0147】

具体的には、２次元撮像手段７１Ａを光路Ｌ２に沿ってスキャンすることでメモリの像のフォーカス位置が変化する。これを画像解析で割り出し、あらかじめ調べておいた照射位置とフォーカス位置が一致するときの２次元撮像手段７１Ａ位置を結像位置として確定する。結像しているか否かの判定は、図１５に示すように、対象載置部１０に０．５ｍｍ刻みの目盛りが付されたスケールを載設し、２次元撮像手段７１Ａにより画像を取得して、画像内のフォーカス位置を検出することにより行う。このとき、例えば、フォーカス位置は画像内の輝度分布の極大点としてもよい。

【0148】

図１５に示す例では、スケール上の位置Ｘ１では取得画像におけるフォーカス位置とレーザー光Ｌ１の照射位置とがずれており結像していないと判定される。スケール上の位置Ｘ２では取得画像におけるフォーカス位置とレーザー光Ｌ１の照射位置とが一致しており結像していると判定される。そして、取得画像におけるフォーカス位置とレーザー光Ｌ１の照射位置とが光路Ｌ２上において一致するまで、光検出ユニット７０Ａを光路Ｌ２と平行に漸動させて結像の有無を判定する。

【0149】

そして、結像していることが確認された後に、２次元撮像手段７１Ａを光検出器３０に戻して、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長を確定する。

【0150】

以上のとおり、実施の形態２に係る血中物質濃度測定装置１Ａでは、計測対象部分Ｍｐに対する相対的な位置関係が、光検出器３０と等価になるように配置可能に構成され、計測対象部分Ｍｐから反射された反射光（Ｉｍ１１）を受光して、当該反射光（Ｉｍ１１）に基づく像が結像しているか否かを検出する２次元撮像手段７１Ａを備えた構成を採る。

【0151】

これにより、計測対象部分Ｍｐからの反射光（Ｉｍ１１）を光検出器３０上に結像させるための、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整工程を、光検出器３０を２次元撮像手段７１Ａに置き換えて行うことができる。その結果、計測対象の状態やレーザー光の照射条件の変動にかかわらず、精度の高い計測を安定して行うことができる血中物質濃度測定装置１Ａを容易に構築することができる。

【0152】

≪実施の形態３≫
実施の形態１、２に係る血中物質濃度測定装置１、１Ａは、光照射部２０が発するレーザー光１の波長は９．２６μｍであり、検出対象となる血中成分はグルコースである構成とした。

【0153】

しかしながら、検出対象となる血中成分の種類に応じて光照射部２０が発するレーザー光Ｌ１の波長を異ならせてもよい。

【0154】

以下、実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置では、光照射部２０が発するレーザー光Ｌ１の波長は８．２３±０．０５μｍ（８．１８μｍ以上８．２８μｍ以下）としてもよく、血中成分は乳酸であることを特徴とする。あるいは、波長は、５．７７μｍ、６．８７μｍ、７．２７μｍ、８．８７μｍ、又は９．５５μｍから、－０．０５μｍ以上＋０．０５μｍ以下の範囲としてもよい。

【0155】

図１６は、実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置において、光照射部２０が発する光の波長を８．２３μｍとしたときの光検出器による乳酸濃度の測定値の変化を示す図である。図１６に示すように、光計測による測定値は、自己採血による乳酸値の測定結果(比較値）と概ね相関することが確認された。

【0156】

光照射部２０が発する光の波長を変更するためには、光照射部２０の光パラメトリック発振器２２の発振波長を異なる態様に変更する必要があり、光パラメトリック発振器２２における非線形結晶２２３の位相整合条件を変更する、あるいは、非線形結晶２２３の位相整合条件が異なる光パラメトリック発振器２２を変更することにより装置を実現することができる。

【0157】

また、光照射部２０において、複数の光パラメトリック発振器２２を選択的に利用可能として、複数の波長のレーザー光Ｌ１を選択的に照射可能な装置構成を採ることにより、複数の種類の血中成分を計測可能な装置としてもよい。

【0158】

このとき、実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置は、導光する光の波長によって光路の幅や厚み等が異なる導波路を用いた光学系を採用する構成とは異なり、例えば、グルコース等の他の血中成分に対する測定装置と、集光レンズ５０、対象載置部１０、結像レンズ４０、中赤外光を検出可能な光検出器３０からなる光学系を共用することができる。

【0159】

以上のとおり、実施の形態３に係る血中物質濃度測定装置によれば、光照射部２０が発するレーザー光Ｌ１の波長を変えて異なる種類の血中成分を検出することができる。あるいは、同一の測定装置で、異なる波長のレーザー光Ｌ１を選択的に照射することにより、複数の種類の異なる血中成分を検出することができる。その結果、患者自身が日常的に行う血糖値の測定において、より一層簡便な計測装置を実現できる。

【0160】

≪変形例≫
以上、本開示の具体的な構成について、実施形態を例に説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【0161】

（１）上記実施の形態では、血中物質濃度測定装置は、計測対象部分Ｍｐと光検出器３０との間に結像レンズ４０を備えた光学系を例に、実施の形態を示した。しかしながら、本開示に係る血中物質濃度測定装置は、生体Ｏｂの測対象部分Ｍｐから反射された反射光Ｌ２を光検出器３０上において結像させる結像させる構成であればよく、受光側光学系として別の態様に適宜、変更してもよい。例えば、複数のレンズを用いた構成や光路の途中にミラーを配した構成としてもよい。

【0162】

（２）上記実施の形態では、血中物質濃度測定装置の検出対象となる血中成分として、グルコース又は乳酸を例に、実施の形態を示した。しかしながら、本開示に係る血中物質濃度測定装置の検出可能な血中成分は、上記に限定されるものではなく、血中成分の種類に応じて光照射部２０が発するレーザー光Ｌ１の波長を異ならせることにより、他の検出対象に対しても広く装置を活用することができる。

【0163】

（３）上記実施の形態では、光検出器３０は、中赤外光を検出可能な単一の受光素子からなる赤外線センサを例に、実施の形態を示した。しかしながら、光検出器３０は、受光面上に中赤外光を検出可能な受光素子がマトリックス状に複数配された２次元赤外線撮像素子アレイとしてもよい。これにより、計測対象部分Ｍｐからの反射光を光検出器３０上に結像させるための、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整工程を、光検出器３０自体を用いて行うことが可能となる。具体的には、光路長の調整工程において、光検出器３０に計測対象部分Ｍｐから反射された反射光を受光させて、当該反射光に基づく像が結像しているか否かを検出し、結像していない場合には光路Ｌ２上における光検出器３０の位置を漸動させて、結像しているか否かの検出を繰り返すことにより行う。
これにより、計測対象部分Ｍｐから光検出器３０までの光路長の調整工程を、光検出器３０自体を用いて行うことが可能となり、実施の形態２と比較して装置を簡素化できる。

【0164】

（４）上記実施の形態では、血中物質濃度測定装置１において、光照射部２０は、対象載置部１０の生体載置面（表面１０ａ）の裏面１０ｄ側から計測対象部分Ｍｐにレーザー光Ｌ１を照射し、光検出器３０は、対象載置部１０の裏面１０ｄ側において照射されたレーザー光Ｌ１の計測対象部分からの反射光Ｌ２を受光する構成とした。

【0165】

しかしながら、光照射部２０は、対象載置部１０の生体載置面（表面１０ａ）の表面１０ａ側から計測対象部分Ｍｐにレーザー光Ｌ１を照射する構成としてもよい。また、光検出器３０は、対象載置部１０の表面１０ａ側において照射されたレーザー光Ｌ１の計測対象部分からの反射光Ｌ２を受光する構成としてもよい。

【0166】

この場合、例えば、対象載置部１０に生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐを上方に向けて置き、レーザー光Ｌ１が透過（レーザー光に対して透明）する板材を、上方から生体Ｏｂを少し圧縮するようにして計測対象部分Ｍｐの対象載置部１０（及び光照射部２０）に対する高さを規定する構成としてもよい。

【0167】

あるいは、レーザー光を照射し生体Ｏｂの計測対象部分Ｍｐからの反射光を受光するまでの時間を計測することにより計測対象部分Ｍｐの位置を検出する光学的手段などを設け、検出された計測対象部分Ｍｐの位置情報に基づき血中物質濃度測定におけるレーザー光Ｌ１の照射方向や集光距離を異ならせるなどのフィードバックを図る構成としてもよい。

【0168】

係る構成により、光照射部２０は、生体載置面（表面１０ａ）の表面１０ａ側から対象載置部１０を介さずに、計測対象部分Ｍｐにレーザー光Ｌ１を照射して血中物質濃度測定を行うことが可能となる。

【0169】

≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていないものについては、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

【0170】

また、上記の方法が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記方法の一部が、他の方法と同時（並列）に実行されてもよい。

【0171】

また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

【0172】

また、各実施の形態及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0173】

本開示の一態様に係る血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法は、生活習慣病の予防・治療において、日常的に血糖値、血中脂質値等の血中物質状態を測定する医療機器として広く利用することができる。

【符号の説明】

【0174】

１ 血中物質濃度測定装置
１０、１０Ｘ 対象載置部
２０、２０Ｘ 光照射部
２１ 光源
２２ 光パラメトリック発振器
２２１ 入射側半透鏡
２２２ 出射側半透鏡
２２３ 非線形光学結晶
３０ 光検出器
４０ 結像レンズ（第１のレンズ）
５０ 集光レンズ（第２のレンズ）
７０Ａ 光検出ユニット
７１Ａ ２次元撮像手段
９０Ｘ 導光板
９１Ｘ 入射側導波路
９２Ｘ 出射側導波路

【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】

【図15】

【図16】

【図17】