专利名称：可高精度非侵入地计测生物体成分的生物体成分计测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物体成分计测装置及生物体成分计测传感器，尤其涉 及一种通过接收来自生物体的光来非侵入地计测生物体成分的生物体成分计 测装置及生物体成分计测传感器。
背景技术：
对包含在以被测者的血液、体液等为代表的生物体组织中的特定成分的 浓度进行计测。作为成为计测对象的上述特定成分的代表物，可举出葡萄糖、血红蛋白、氧合血红蛋白、三月桂精(trilaurin)、胆固醇、白蛋白以及尿素 等。尤其关于血糖的计测，作为糖尿病患者的自我管理工具其重要性逐渐变 大，高频率地计测牵涉到患者的QOL (Quality of life:生活质量)的提高， 而且牵涉到心脏病及并发症的预防。作为生物体成分计测装置，虽然存在通过采取皮下渗出液等生物体组织 来计测包含于其中的特定成分的浓度的采用侵入方法的装置(semi invasive 型装置)，但是该计测方法给被测者带来很大的负担。因此，提出了如下的 采用非侵入式方法(noninvasive)的计测装置，即，接收生物体所反射的反 射光或者透过生物体的透射光，从其光特性计算出特定成分的浓度的，利用 了光学原理的非侵入式装置。例如，在使用这种计测装置计测血糖浓度的情 况下，通过对从计测部位(例如鼓膜)放射出的放射光所包含的近红外线光 带或者中红外光带的光谱进行分析，计测出血糖浓度。在利用了光学原理的非侵入式生物体成分计测装置中，被照体的温度成 为非常重要的参数。在现有一般的非侵入式生物体成分计测装置中，通过在 照射部附近或者其它的位置放置热电偶等温度计测元件，计测温度。然而， 在利用了光学原理的非侵入式生物体成分计测方法中，存在如下的问题，艮口， 因照射光的能量而使照射部分的温度至少发生稍微变化，但是在上述温度计 测方法中，不能正确捕捉其温度变化的问题。因此，在JP特开平10-258036号公报(下面，称作专利文献l)所公开的血糖计中，照射近红外线光，并且从该光的吸收变化计算出温度，从而可 计测照射部的温度。在JP特开平5-507866号公报(下面，称作专利文献2)所公开的装置中， 在血液中的特定物质的计测中利用了照射时的热量。该方法是公知的如下的 光声光谱法(optoacoustic spectroscopy) ， S卩，当光脉冲射到计测物时，计测 物因热量而产生膨胀收縮，压力元件感受由此而发生的声音(压力变化)的 方法。在采用了此种方法的专利文献2的装置中，无受光元件，而且不进行 将热量作为参数来对光吸收的误差进行修正的计测。专利文献l: JP特开平10-258036号公报专利文献2: JP特开平5-507866号公报发明内容发明所要解决的问题然而，在用专利文献l的血糖计计算出的温度中也包含有计测对象的光 吸收的变化的影响，因此难于高精度地计算出温度，存在不能得到精度高的 计测结果的问题。而且，由于专利文献2的装置没有采用如上所述的将热量作为参数来对 光吸收的误差进行修正的计测方法，因此计测结果中包含有热量的影响，从 而存在不能得到精度高的计测结果的问题。本发明是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种生物体成分计测 装置及生物体成分计测传感器，其通过高精度地计测因照射而产生的被测体 温度变化、照射光量的变动以及体温变化，能够高精度地计测生物体成分。用于解决问题的方法为了解决上述目的，根据本发明的技术方案提出了一种生物体成分计测 装置，其特征在于，在将对于计测对象的生物体成分表现出特异吸收的波长 设为第一波长，将对于所述生物体成分未表现出特异吸收的波长设为第二波 长的情况下，具有第一发光部，其用于向被测体照射第一波长的光；受光 部，其在第一发光部照射第一波长的光时，接收被测体所放射出的光，并输 出与受光量对应的信号；浓度计算部，其基于所述信号计算所述生物体成分的浓度，其中，受光部包括第一受光部，其用于输出与第一波长的光的受 光量对应的第一信号；第二受光部，其用于输出与第二波长的光的受光量对 应的第二信号，而且，浓度计算部基于第一信号及所述第二信号，计算所述 生物体成分的浓度。更具体而言，所述第一波长及第二波长的光优选中红外光。而且，优选地，浓度计算部基于在照射第一波长的光的前后的第一信号 及所述第二信号，计算所述生物体成分的浓度。另外，优先地，第二受光部包括使第二波长的光透过的滤光器，第二受 光部接收在被测体所放射出的光中透过了滤光器的第二波长的光。而且，优选地，生物体成分计测装置还具有第二发光部，其用于向被 测体照射第二波长的光；切换装置，其在第一发光部的照射和第二发光部的 照射之间进行切换，而且，受光部还包括第三受光部，其在第二发光部照 射第二波长的光时，输出与被测体所放射出的第一波长的光的受光量对应的 第三信号；第四受光部，其在第二发光部照射第二波长的光时，输出与被测 体所放射出的第二波长的光的受光量对应的第四信号，而且，浓度计算部基 于第一信号 第四信号，计算所述生物体成分的浓度。或者，优选地，在将对于生物体成分未表现出特异吸收且与所述第二波 长不同的波长设为第三波长的情况下，生物体成分计测装置还具有第三发 光部，其用于向所述被测体照射第三波长的光；切换装置，其在第一发光部 的照射和第三发光部的照射之间进行切换，而且，受光部还包括第五受光 部，其在第三发光部照射第三波长的光时，输出与被测体所放射出的第二波 长的光的受光量对应的第五信号；第六受光部，其在第三发光部照射第三波长的光时，输出与被测体所放射出的第三波长的光的受光量对应的第六信号， 而且，浓度计算部基于第一信号、第二信号、第五信号、第六信号，计算所 述生物体成分的浓度。或者，优选地，生物体成分计测装置还具有第二发光部，其用于向被 测体照射第二波长的光；切换装置，其以比被测体的热响应时间更短的时间间隔，在第一发光部的照射和第二发光部的照射之间进行切换，而且，受光 部还包括第四受光部，所述第四受光部在第二发光部照射第二波长的光时， 输出与被测体所放射出的第二波长的光的受光量对应的第四信号，计算部基于第一信号和第四信号之差以及第四信号和第二信号之差，计算所述生物体 成分的浓度。根据本发明的其它技术方案，在将对于计测对象的生物体成分表现出特 异吸收的波长设为第一波长，将对于所述生物体成分未表现出特异吸收的波 长设为第二波长的情况下，生物体成分计测传感器具有第一发光部，其用 于向被测体照射第一波长的光；受光部，其在第一发光部照射第一波长的光 时，接收被测体所放射出的光，并输出与受光量对应的信号，其中，受光部 包括第一受光部，其用于输出与第一波长的光的受光量对应的第一信号； 第二受光部，其用于输出与第二波长的光的受光量对应的第二信号。而且，优选地，生物体成分计测传感器还具有第二发光部，其用于向 被测体照射第二波长的光；切换装置，其在第一发光部的照射和第二发光部 的照射之间进行切换，而且，受光部还包括第三受光部，其在第二发光部 照射第二波长的光时，输出与被测体所放射出的第一波长的光的受光量对应 的第三信号；第四受光部，其在第二发光部照射第二波长的光时，输出与被 测体所放射出的第二波长的光的受光量对应的第四信号。或者，优选地，在将对于生物体成分未表现出特异吸收且与所述第二波 长不同的波长设为第三波长的情况下，还具有第三发光部，其用于向被测 体照射第三波长的光；切换装置，其在第一发光部的照射和第三发光部的照 射之间进行切换，而且，受光部还包括第五受光部，其在第三发光部照射 第三波长的光时，输出与被测体所放射出的第二波长的光的受光量对应的第 五信号；第六受光部，其在第三发光部照射第三波长的光时，输出与被测体 所放射出的第三波长的光的受光量对应的第六信号。发明效果本发明的生物体成分计测装置及生物体成分计测传感器在对透过、散射 反射的光进行计测过程中，对具有对象成分的吸收波长的光源的光的透过或 者反射光进行检测，同时利用此时被测体放射出的自然放射光，在照射时捕 捉照射部位的温度变化，从而进行修正。生物体的放射光在中红外波段具有 峰值，并且其光量与温度之间具有高精度的关系，以便能够将其作为耳朵、 额头的红外光体温计来进行产品化。如上所述，本发明的生物体成分检测装置及生物体成分计测传感器通过 计测照射过程中的自然放射光，能够正确地计测因照射而引起的被测体的温 度变化、照射光量的变动以及体温变化，从而能够进行高精度的修正。而且，本发明的生物体成分计测装置及生物体成分计测传感器通过具有 两个光源，可修正不反映在自然反射光中的散射系数以及水分、干扰物质等 被测体自身的变化。
图1是表示实施方式的生物体成分计测装置的结构的具体例子的图。图2是表示作为生物体成分的具体例子的葡萄糖的吸收光谱的图。图3是表示在如下情况下的受光部的输出值的图，该情况是指，向葡萄 糖扩散水溶液照射9.6pm波长的光，并使液体放射出的光透过9.6|im的滤光 器以及8.5拜的滤光器并分别进行检测的情形。图4是表示葡萄糖浓度与受光部的输出值之间的关系的图。图5是用于说明在第一实施方式生物体成分计测装置中的生物体成分计 测传感器10的结构的图。图6是用于说明在第一实施方式变形例的生物体成分计测装置中的生物 体成分计测传感器10的结构的图。图7A是用于说明在第二实施方式生物体成分计测装置中的生物体成分 计测传感器10的结构的图。图7B是用于说明在第二实施方式生物体成分计测装置中的生物体成分 计测传感器10的变形例的图。图7C是用于说明在第二实施方式的生物体成分计测装置中的生物体成 分计测传感器10的变形例的图。图8A是用于说明在第二实施方式的变形例的生物体成分计测装置中的 生物体成分计测传感器10的结构的图。图8B是用于说明在第二实施方式的变形例的生物体成分计测装置中的 生物体成分计测传感器10的变细例的图。图8C是用于说明在第二实施方式的变形例的生物体成分计测装置中的 生物体成分计测传感器10的变形例的图。图9是示意性地表示受光部17的输出V的变化的第一图。图10是示意性地表示受光部17的输出B的变化的第二图。附图标记的说明30被测体10生物体成分计测传感器11、 11A、 11B发光部12反射镜13导光部13A导光部的内面14A、 14B、 15、 15A、 15B、 15C滤光器17受光部21受光电路23控制部25浓度输出部具体实施方式
下面，对本发明的实施方式，参照附图进行说明。在下面的说明中，对 相同的部件及构成要素标注相同的附图标记。它们的名称及功能也都相同。参照图1可知，本实施方式的生物体成分计测装置包括生物体成分计测 传感器IO、控制部23以及浓度输出部25，其中，该生物体成分计测传感器 10接收来自被测体30的反射光，该控制部23通过受光电路21接收来自生 物体成分计测传感器10的传感信号(sensing signal)并计算出规定生物体成 分的浓度，该浓度输出部25输出已计算出的规定生物体成分的浓度。而且，生物体成分计测传感器IO包括发光部11、导光部13、受光部17， 其中，该发光部11向被测体30照射光，该导光部13将被测体30放射的光 向目的方向引导，该受光部17包括通过滤光器15接收导光部13所引导的光 的受光元件。此外，在本发明中，也可以将包括滤光器15和受光部17的受 光机构称为"受光部"。发光部11向被测体30照射中红外光，并且优选照射3pm ll(im波长的光。作为发光源可列举，具有宽的波长范围的发热体光源(使用了陶瓷、氧化铝的IR (Infrared:红外线)光源)、单色光源的各种激光器((302激光器、 YAG (Yttrium Aluminum Garnet:钇铝石榴石)激光器、量子级联(quantum cascade)半导体等)。导光部13优选使用管(pipe)、光纤(filber)等，该管、光纤等的形成 导光路径的内壁面13A是通过镀金或蒸镀金、铝等来加工成镜面的。作为包括在受光部17内的受光元件，可举出MCT (MOS (Metal oxide semiconductor ) Controlled Thyristor : MOS控制晶闸管)、热电元件 (thermopile)、热释电传感器以及测辐射热计等。如图2所示，生物体成分与浓度无关特异吸收特定波长的光。在葡萄糖 的情况下，已经知道特异吸收的波长为9.6nm左右。而且，由于因浓度不同 而吸收量不同，因此通过计测光的吸收量能够获得该成分的浓度。在生物体成分计测传感器10中，向被测体30照射对于计测对象的生物 体成分具有特异吸收的波长的光。在计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况 下，优选地照射波长为9.6pm的光。照射的光在计测体的内部被散射、被吸 收，而且其中的一部分作为散射反射光从与入射相同一侧的面放射出。另一方面，具有温度的物体放射出与该温度、物质所固有的波长的光。 该光的放射被称作黑体辐射。在37"C的生物体的情况下，放射出波长的峰值 大致为9jim、波长的范围为3jim 50jmi的光。因此，在从生物体成分计测传感器10的发光部11向被测体30照射生物 体成分特异吸收的波长的光的情况下，受光部17所接收的与发光部11所照 射的光的波长相同的光，包括被生物体成分吸收过的散乱反射光；与被测 体30的温度相对应的黑体辐射光。在本实施方式的生物体成分计测装置中，将上述计测对象的生物体成分 特异吸收的波长设为第一波长，将上述计测成分未吸收的波长设为第二波长 时，由生物体成分计测传感器10的发光部11向被测体30照射上述第一波长 的光。在进行上述照射的前后，通过受光部17接收被测体30放射出的第一 波长的光和第二波长的光，并且在控制部23中利用其光量的变化计算出上述 生物体成分的浓度。在计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，上述第一 波长相当于9.6pm，第二波长相当于8.5pm或者10.5jim。图3是示出了在如下情况下的受光部17对应于9.6|im波长的输出V9.6 以及对应于8.5,波长的输出V8.5 (9.6)、控制部23所计算的这些输出值之差 Vs (= V9.6—V8.5 (9.6))的图，该情况是指，在将配备了 9.6pm的带通滤光器 的陶瓷IR光源作为发光部ll，将葡萄糖散射水溶液作为被测体30时，向作 为被测体30的葡萄糖散射水溶液照射9.6pm波长的光，并在受光部17，使 从液体放射出的光透过滤光器15即9.6,滤光器及8.5pm滤光器并分别进行 检测的情形。参照图3，若发光部11开始照射9.6,波长的光(图3中"照射ON")， 则对应于9.6pm波长的输出V9.6迅速上升，而且在其后的照射过程中输出也 发生变化。虽然对应于8.5pm波长的输出Vs.5(9.。没有迅速上升，但是在照 射过程中输出发生变化。由于9.6pm波长的光被8.5pm滤光器遮断，因此输出V^(9.6)仅反映了不含照射光信号的被测体30的热量变化。此时，作为表 示输出V9.6和输出Vs.5(9.6)之间的相对关系的数值，例如，若采用两者的输出差Vs，则如图3所示，两者的输出差Vs在照射过程中几乎为固定值。这是因为包含在输出V9.6中的因热量而产生的输出变化通过输出Vs.5的变化被修 正的结果，因此，可以认为作为表示输出V9.6和输出V8.5 (9.6)之间相对关系的 数值，即两者的输出差Vs (= V9.6_V8.5 (9.6))被修正成从输出V9.6中排除了 通过输出V8.5 (9.6)得到的热量影响的数值。图4是示出了在葡萄糖浓度为0g/dl、0.5g/dl、 lg/dl附近时的对应于9.6pm 波长的受光部17的输出V9.6、以及对应于9.6)im波长的输出V9.6和对应于 8.5pm波长的输出V8.5 (9.6)之间的输出差Vs (=V9.6—V8.5(9.6))的图。如图4所示，输出V9.6的值分散，从而难于掌握浓度与输出之间的关系。另一方面，输出差Vs(即，被修正成排除了通过输出Vs.s(9.6)得到的热量的影响的输出V9.6)的值的不太分散，因此，在控制部23中能够得到葡萄糖浓度与反射光输出之间的比例关系。此外，在上述具体例子中，作为修正成从输出V9.6中排除了通过输出V8.5 (9.。得到的热量的影响的的数值，采用了输出差Vs (= V9.6 —V8.5 (9.6))，但 是对输出V9.6的修正的方法不仅限定于上述修正式子。例如，作为其它的修 正值，输出比Vs二输出V9.6/输出Vs.5(，也有效。作为另外其它的修正值可列举出如下的值，即，在照射的光强度大的情况下以及9.6)im滤光器及8.5iim滤光器的特性(半幅值等)不同的情况下，对输出V8.5 (9.6〉添加系数A的Vs 二V9.6 — A，Vs.5(9.6)等。在之后的说明中，将从输出丫8.5(9.6)排除了通过输出 V8.5得到的热量的影响的修正值，用通式VS = f (V9.6， V8.5(9.6))来表示。而且，在之后的说明中，进行了如下的说明，即，在生物体成分计测传 感器中通过向作为计测对象的生物体成分照射特异的第一波长的光而接收从被测体30放射出的光，但是根据被测体30的厚度，同样地接收透射光，并将其使用于修正上。 第一实施方式参照图5，第一实施方式的生物体成分计测传感器IO包括作为滤光器15 的第一滤光器15A和第二滤光器15B。第一滤光器15A是使作为计测对象的生物体成分所特异吸收的波长(上 述第一波长)的光透过的滤光器，第二滤光器15B是使作为计测对象的生物 体成分所不吸收的光的波长(上述第二波长)的光透过的滤光器。在作为计 测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，第一滤光器15A相当于9.6]iLm的滤 光器，第二滤光器15B相当于8.5pm的滤光器。第一滤光器15A及第二滤光器15B中的至少一方被配置(参照图5)在 遮挡用导光部13从被测体30向受光部17引导的光的位置，以在极短的时间 之后另一方的滤光器配置到此位置的方式进行位置切换。针对一次照射，最 好通过两个滤光器多次进行接收，因此，最好是多次进行该切换。在本发明 中，虽然没有特别限定用于切换第一滤光器15A及第二滤光器15B的位置的 机构，但是，作为一个具体例子可举出如下的机构，即，在圆盘上设置第一 滤光器15A及第二滤光器15B，使该圆盘旋转从而在上述位置上交替配置第 一滤光器15A及第二滤光器15B。而且，作为其它具体例子举出了如下的机 构，即，在板(plate)上设置第一滤光器15A及第二滤光器15B，并通过使 该板沿着与来自被测体30的光的引导方向垂直的方向移动(在图5中为上下 方向)，使第一滤光器15A及第二滤光器15B交替地配置在上述位置。在这 种机构的情况下，控制部23向驱动部输出用于切换第一滤光器15A及第二 滤光器15B的配置的控制信号，并控制该切换。发光部11向被测体30照射上述第一波长的光，受光部17通过第一滤光器15A接收来自被测体30的第一波长的光，而且通过第二滤光器15B接收 来自被测体30的第二波长的光。在此情况下，受光部17通过第一滤光器15A 所接收的光是作为计测对象的生物体成分吸收之后的散射反射光，而通过第 二滤光器15B接收的光是因被测体30的热量产生的黑体辐射的光。在计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，控制部23得到输出V9.6 以及输出V8.5(9.6)，其中，所述输出V9.6是在发光部11照射9.6,波长的光 时，与通过9.6pm滤光器接收的9.6pm波长的散射反射光的光量相对应的受 光部17的输出，所述输出V8.5 (9.6)是在发光部11照射9.6pm波长的光时， 与通过8.5pm滤光器接收的8.5pm波长的黑体辐射的光的光量相对应的受光 部17的输出。在控制部23中，利用这些输出值对输出V9.6进行上述修正， 从而能够得到排除了被测体30的热量的影响的葡萄糖浓度。作为第一实施方式的变形例，也可以将生物体成分计测传感器10的结构 形成为图6所示的结构。S卩，参照图6，作为变形例，生物体成分计测传感 器10也可以包括对应于第一滤光器15A的第一受光部17A以及对应于第二 滤光器15B的第二受光部17B。控制部23通过在各接收部17A、 17B同时接 收光而得到的输出V9.6、输出V8.5(9.6)，进行上述修正而能够得到葡萄糖浓度。此外，由于散射反射光的波长与发光部ll照射的光的波长相同，因此在 受光部17中也可以用开口来代替用于接收发光部11照射的光的散射反射光 的第一滤光器15A的滤光器。在接下来的实施方式中也是同样的。第二实施方式参照图7A，第二实施方式的生物体成分计测传感器IO包括作为发光部 11的第一发光部11A、第二发光部11B以及作为滤光器15的第一滤光器15A、 第二滤光器15B。第一发光部11A向作为计测对象的生物体成分照射特异吸收的波长(上 述第一波长)的光，第二发光部11B向作为计测对象的生物体成分照射不被 吸收的光的波长(上述第二波长)的光。第一滤光器15A是使作为计测对象的生物体成分特异吸收的波长(上述 第一波长)的光透过的滤光器，第二滤光器15B是使不被作为计测对象的生 物体成分吸收的光的波长(上述第二波长)的光透过的滤光器。在作为计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，第一波长相当于9.6pm、第二波长相当于8.5pm，而且第一滤光器15A相当于9.6pm滤光器， 第二滤光器15B相当于8.5jim滤光器。通过反射镜(mirror) 12，在来自第一发光部11A的第一波长的光的照 射与来自第二发光部iib的第二波长的光的照射之间进行切换，而且其中的 任意一个向被测体30进行照射。由控制部23控制反射镜12的驱动。与第一 实施方式的生物体成分计测传感器10 —样，第一滤光器15A及第二滤光器 15B中的任意一个被配置(参照图7A)在遮挡通过导光部13从被测体30向 受光部17被引导的光的位置，通过切换位置，使得能够在极短的时间内之后 使其它的滤光器配置到此位置。作为其具体结构能够使用与第一实施方式的 结构相同的结构。在计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，控制部23得到如下的输出 值，即，当第一发光部11A照射9.6pm波长的光时，通过9.6pm滤光器所接 收的与9.6,波长的散射反射光的光量相对应的受光部17的输出V9.6;通过 8.5(im滤光器所接收的与8.5pm波长的黑体辐射光的光量相对应的受光部17 的输出V8.5(9.6);以及当第二发光部1 IB照射8.5pm波长的光时，通过8.5pm 滤光器所接收的与8.5pm波长的黑体辐射光的光量的相对应的受光部17的输 出V8.5;通过9.6pm滤光器所接收的与9.6,波长的黑体辐射光的光量相对 应的受光部17的输出V9.6(8.5)。在控制部23中，使用这些输出值对输出V9.6 进行上述修正。在此情况下，根据与非吸收波长的光的照射相对应的输出 V9.6，能够获得不仅排除了被测体30的热量影响，而且排除了不能当作热量 的散射状态的变化的葡萄糖浓度。而且，作为第二实施方式的对输出V9.6进行修正的具体例子，也能够举 出下面的修正式子。ax{ (V9fbxV8.5 (9.6) ) / (V8.5 — cxV9.6(8.5) ) } 其中，a、 b、 c为系数。此外，用于切换发光部11向被测体30照射的光的波长的结构，不仅限 于如图7A所示的上述结构，也可以是其它的任何结构。例如，如图7B所示， 发光部11也可以作为通过使第一波长的光透过的第一滤光器14A或者使第 二波长的光透过的第二滤光器14B来照射光的结构，通过切换滤光器14A、14B，在第一波长与第二波长之间切换发光部ll照射的光的波长。并且，如图7C所示，也可以将发光部11的上述第一发光部IIA和第二发光部11B — 同配置在向被测体30照射光的位置上，从而通过在第一发光部11A的照射 和第二发光部11B的照射之间进行电切换，由此切换所照射的光的波长。而且，参照图8A，在变形例的生物体成分计测传感器10中，作为滤光 器15还包括第一滤光器15A、第二滤光器15B及第三滤光器15C。第一滤光 器15A是使作为计测对象的生物体成分特异吸收的波长(上述第一波长)的 光透过的滤光器，第二滤光器15B是使不被作为计测对象的生物体成^、吸收 的光的波长(上述第二波长)的光透过的滤光器，第三滤光器15C是使虽然 不被作为计测对象的生物体成分吸收但被其它成分(干扰成分)特异吸收的 波长(第三波长)的光透过的滤光器。在作为计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，第一波长相当于 9.6(im、第二波长相当于8.5pm以及在将干扰成分设定为白蛋白的情况下第三 波长相当于7.l!xm，并且，第一滤光器15A相当于9.6iim滤光器、第二滤光 器15B相当于8.5pm滤光器、第三滤光器15C相当于7.1pim滤光器。当第一发光部11A向被测体30照射第一波长的光时，来自被测体30的 光经由第一滤光器15A或者滤光器15B被受光部17所接收，并且，当第二 发光部11B向被测体30照射第三波长的光时，来自被测体30的光经由第二 滤光器15B或者第三滤光器15C被受光部17所接收。与第一实施方式的生 物体成分计测传感器10 —样，第一滤光器15A及第二滤光器15B或者第二 滤光器15B以及第三滤光器15C中的任意一个被配置(参照图8A)在遮挡 通过导光部13从被测体30向受光部17引导的光的位置，从而以在极短的时 间之后使其它的滤光器配置到此位置的方式进行位置切换。作为其具^本结构 能够使用与第一实施方式的结构相同的结构。在计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，控制部23得到如下的输出 值，艮P，当第一发光部11A照射9.6pm波长的光时，通过9.6,滤光器所接 收的与9.6ym波长的散射反射光的光量相对应的受光部17的输出V9.6、通过 8.5pm滤光器所接收的与8.5nm波长的黑体辐射光的光量相对应的受光部17 的输出V8.5(9.6)以及当第二发光部11B照射7.1)im波长的光时，通过7.1pm 滤光器所接收的与7.1pm波长的散射反射光的光量相对应的受光部17的输出V7J、通过8.5萍滤光器所接收的与8.5拜波长的黑体辐射光的光量相对应 的受光部17的输出V&5(7.d 。在控制部23中，使用这些输出值对输出V9.6 进行上述修正，从而能够得到排除了被测体30的热量及白蛋白变化的影响的 葡萄糖浓度。而且，作为第二实施方式的变形例的对输出V9.6进行修正的具体例子，也可以举出下面的修正式子。<formula>formula see original document page 18</formula>此外，在变形例中，用于切换发光部ll向被测体30照射的光的波长的 结构，也可以是如图8B、图8C所示的结构。第三实施方式第三实施方式的生物体成分计测装置的生物体成分计测传感器10的结 构与图7A所示的第二实施方式的生物体成分计测传感器10的结构相同。在 本实施方式的生物体成分计测传感器10中，控制部23以在来自第一发光部 11A的第一波长的光的照射与来自第二发光部11B的第二波长的光的照射之 间进行高速切换的方式进行控制。切换第一波长和第二波长的时间(timing) 优选为比作为被测体30的生物体的热响应时间短的时间。在作为计测对象的生物体成分为葡萄糖的情况下，发光部11在9.6(im波 长的光与8.5,波长的光之间高速地进行切换，从而交替地向被测体30照射。 控制部23通过作为9.6pm滤光器的第一滤光器15A得到如下的输出值，艮口， 在第一发光部11A照射9.6pm波长的光时所接收的与9.6pm波长的散射反射 光的光量相对应的受光部17的输出V9.6、在第二发光部11B照射8.5pm波长 的光时所接收的与8.5pm波长的散射反射光的光量相对应的受光部17的输出 V8.50而且，通过使8.5pm的光透过而不使9.6pm的光透过的第二滤光器15B 得到如下的输出值，艮口，在第二发光部11B照射8.5,波长的光时所接收的 与8.5pm波长的散射反射光的光量相对应的受光部17的输出V8.5、在第一发 光部11照射9.6拜波长的光时所接收的与所接收的8.5jLim波长的黑体辐射光 的光量相对应的受光部17的输出V8.5 (9.6)。在图9中，输出1表示在某个葡萄糖浓度时的输出V9.6、输出V8.5。输出2表示葡萄糖浓度不同时的输出V9.6、输出Vs.5。图9的横轴表示时间经过， 表示照射到被测体30的光的波长在9.6pm和8.5pm之间按规定的时间间隔被 交替切换。如图9所示，通过比作为被测体30的生物体的热响应时间短的时间来切换照射被测体30的光的波长，能够得到输出V9.6和输出Vs.5之间的交替出现的交流波形。如输出1、输出2所示，葡萄糖浓度的变化表现为这种 交流成分的振幅变化。通过使用锁相放大器(lock in amplifier)等利用所公 知的微小信号检测技术，能够高精度地检测交流成分的振幅变化。再有，图IO示出了当第一发光部11A向被测体30照射9.6,波长的光 时的输出Vs.5(9.6)以及第二发光部11B向被测体30照射8.5)im波长的光时的 输出Vs.5。如图10所示，输出V8.5表示与8.5)im波长的照射光相对应的被测 体30的反射状态，与输出V8.5 (9.6)相比，除了散射系数及水分变化等吸收以 外与9.6pm的波长的光同样地包含产生影响的变动成分。从而，检测iH出V9.6与输出Vs.5之间的差的同时，检测输出V8.5、输出Vs.5(9.6)，并且在上述修正 式子中还将输出V8.5、输出Vs.5(9.6)用作修正项，从而能够以更高的精度计测作为计测对象的生物体成分的浓度。即，在通过使用在第三实施方式的生物体成分计测传感器10中所得到的计测值得到计测对象的生物体成分的浓度的情况下，用于得到从输出V9.6排除了热量的影响的修正值Vs的修正的通式， 能够用Vs = f (V9.6 —V9.6(8.5)、 V8.5、 V8.5(9.6》来表示。作为修正式子的一个例子能够举出如下的式子，即，aX (VS乂VS》， 其中，通过第一滤光器15A得到的输出作为VSi (=V9.6—V8.5)，通过第二 滤光器15B得到的输出作为VS2 (=V8.5—V8.5(9.6)) ， a作为系数。应该认为，上述所公开的实施方式只是对各方面进行了示例，不是对其 进行限定。本发明所要保护的范围是通过权力要求示出，不是通过上述说明 示出，并且包括在本发明的权力要求同等的意思及范围内的全部的变更。
权利要求
1.一种生物体成分计测装置，其特征在于，在将对于计测对象的生物体成分表现出特异吸收的波长设为第一波长，将对于所述生物体成分未表现出特异吸收的波长设为第二波长的情况下，具有第一发光部(11、11A)，其用于向被测体照射所述第一波长的光；受光部(15、17)，其在所述第一发光部照射所述第一波长的光时，接收所述被测体所放射出的光，并输出与受光量对应的信号；浓度计算部(23)，其基于所述信号计算所述生物体成分的浓度，其中，所述受光部包括第一受光部(15A、17、17A)，其用于输出与所述第一波长的光的受光量对应的第一信号；第二受光部(15B、17、17B)，其用于输出与所述第二波长的光的受光量对应的第二信号，而且，所述浓度计算部基于所述第一信号及所述第二信号，计算所述生物体成分的浓度。
2. 根据权利要求1所述的生物体成分计测装置，其特征在于，所述第一 波长的光为中红外光。
3. 根据权利要求1所述的生物体成分计测装置，其特征在于，所述浓度 计算部基于在照射所述第一波长的光的前后的所述第一信号及所述第二信 号，计算所述生物体成分的浓度。
4. 根据权利要求1所述的生物体成分计测装置，其特征在于，所述第二 受光部包括使所述第二波长的光透过的滤光器(15B)，所述第二受光部接 收在所述被测体所放射出的光中透过了所述滤光器的所述第二波长的光。
5. 根据权利要求1所述的生物体成分计测装置，其特征在于，还具有 第二发光部(11B)，其用于向所述被测体照射所述第二波长的光； 切换装置(12、 23)，其在所述第一发光部的照射和所述第二发光部的照射之间进行切换，而且， 所述受光部还包括第三受光部(15A、 17)，其在所述第二发光部照射所述第二波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第一波长的光的受光量对应的第三信号；第四受光部(15B、 17)，其在所述第二发光部照射所述第二波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第二波长的光的受光量对应的第四信 号，而且，所述浓度计算部基于所述第一信号 所述第四信号，计算所述生物体成 分的浓度。
6. 根据权利要求l所述的生物体成分计测装置，其特征在于，在将对于 所述生物体成分未表现出特异吸收且与所述第二波长不同的波长设为第三波长的情况下，还具有第三发光部(UB)，其用于向所述被测体照射所述第三波长的光；切换装置(12、 23)，其在所述第一发光部的照射和所述第三发光部的照射之间进行切换，而且，所述受光部还包括第五受光部(15B、 17)，其在所述第三发光部照射所述第三波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第二波长的光的受光量对应的第五信 号；第六受光部(15C、 17)，其在所述第三发光部照射所述第三波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第三波长的光的受光量对应的第六信 号，而且，所述浓度计算部基于所述第一信号、所述第二信号、所述第五信号、所 述第六信号，计算所述生物体成分的浓度。
7. 根据权利要求1所述的生物体成分计测装置，其特征在于，还具有 第二发光部(11B)，其用于向所述被测体照射所述第二波长的光； 切换装置(12、 23)，其以比所述被测体的热响应时间更短的时间间隔，在所述第一发光部的照射和所述第二发光部的照射之间进行切换，而且， 所述受光部还包括第四受光部(15B、 17)，所述第四受光部(15B、 17)在所述第二发光部照射所述第二波长的光时，输出与所述被测体所放射出的所述第二波长的光的受光量对应的第四信号，所述计算部基于所述第一信号和所述第四信号之差以及所述第四信号和所述第二信号之差，计算所述生物体成分的浓度。
8. —种生物体成分计测传感器，其特征在于，在将对于计测对象的生物 体成分表现出特异吸收的波长设为第一波长，将对于所述生物体成分未表现 出特异吸收的波长设为第二波长的情况下，具有第一发光部(11、 11A)，其用于向被测体照射所述第一波长的光； 受光部(15、 17)，其在所述第一发光部照射所述第一波长的光时，接 收所述被测体所放射出的光，并输出与受光量对应的信号，其中， 所述受光部包括第一受光部(15A、 17、 17A)，其用于输出与所述第一波长的光的受光 量对应的第一信号；第二受光部(15B、 17、 17B)，其用于输出与所述第二波长的光的受光 量对应的第二信号。
9. 根据权利要求8所述的生物体成分计测传感器，其特征在于，还具有 第二发光部(11B)，其用于向所述被测体照射所述第二波长的光； 切换装置(12、 23)，其在所述第一发光部的照射和所述第二发光部的照射之间进行切换，而且，所述受光部还包括第三受光部(15A、 17)，其在所述第二发光部照射所述第二波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第一波长的光的受光量对应的第三信 号；第四受光部(15B、 17)，其在所述第二发光部照射所述第二波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第二波长的光的受光量对应的第四信号
10. 根据权利要求8所述的生物体成分计测传感器，其特征在于，在将 对于所述生物体成分未表现出特异吸收且与所述第二波长不同的波长设为第 三波长的情况下，还具有第三发光部(11B)，其用于向所述被测体照射所述第三波长的光； 切换装置(12、 23)，其在所述第一发光部的照射和所述第三发光部的 照射之间进行切换，而且， 所述受光部还包括第五受光部(15B、 17)，其在所述第三发光部照射所述第三波长的光时，输出与所述被测体所放射出的所述第二波长的光的受光量对应的第五信号；第六受光部(15C、 17)，其在所述第三发光部照射所述第三波长的光 时，输出与所述被测体所放射出的所述第三波长的光的受光量对应的第六信 号。
全文摘要
本发明提供一种可高精度非侵入地计测生物体成分的生物体成分计测装置。该生物体成分计测装置通过发光部(11)向被测体(30)照射对于计测对象的成分特异的第一波长的光，在受光部(17)中，通过滤光器(15A、15B)，接收第一波长的光以及第二波长的光，并使用其光量计算上述成分的浓度，其中，该第一波长的光是来自被测体(30)的反射光，该第二波长的光是来自被测体(30)的黑体辐射，而且不被上述成分吸收。
文档编号G01N21/35GK101336371SQ20068005193
公开日2008年12月31日 申请日期2006年6月8日 优先权日2006年6月8日
发明者时田宗雄 申请人:欧姆龙健康医疗事业株式会社