JPS6075031A - レ−ザ光による生化学成分分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザ光による生化学成分分析装置、特に生体
組織内にしみ込んだレーザ光のエネルギ減衰によって生
化学成分を非観血的に測定することのできる生化学成分
分析装置に藺する。

背景技術 近年の医療分野においては、予防医学、治療医学の両面
から生化学成分、特に血液等の体液中に含まれる成分の
測定が不１丁欠となってきており、これらの検体検査に
より多大な診断情報が得られている。

従来の一般的な検体検査は生体組織から所定の体液を採
取し、この体液に必要な分離梢製等の処理を加えた後に
化学反応を行わせ、体液中の成分を問屋している。従っ
て、このような従来装置では、測定結果を知る捷でに比
ｑり的長時間を要し、リアルタイム（実時間）で結果を
知ることが不巧能であり、を時に治療と同時あるいは関
連づけて生化学成分の分析を行うことができないという
問題がめった。

舊だ従来の検体検査では、体液等の採取が被検者に対し
て大きな負担となり、例えば糖尿病等に関する検査とし
て知られる負荷試験では、被検者から多数回血液を採取
するので、被検者に無視できない負担を与えるという問
題があった。

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目
的は生化学成分を非観血的にしがも連続して測ボするこ
とができ、リアルタイムで被検者に負相ケかりることな
く生化学成分の分析をＥＪ能とするレーザ光を用いた生
化学成分分析装置を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明１ｒｉ、／９ｉ定波
量のレーザ光を発するレーザ光源と、レーザ光が導光さ
れ生体組織に密着される試料用ＡＴＲプリズムと、レー
ザ光の一部が導光される校正用ＡＴＲプリズムと、試料
用Ａ　’Ｉ’　Ｒプリズムからのレーザ光を電気信号に
変換する第１の光検出器と、校正用ＡＴ）Ｌプリズムか
らのレーザ光を電気信号に変換する第２の光検出器と、
両光検出器からの電気信号を比較し生化学成分を測定す
る測定部と、を含み、試料用ＡＴＲプリズムと校正用Ａ
ＴＲプリズムへのレーザ光の導光路にはレーザ光を同時
タイミングで分岐制御するビームスプリッタが設けられ
、該ビームスプリッタと前記レーザ光源との間にはレー
ザ光源からのレーザ光をパルス状のレーザ光に変換する
光チョッパが設けられ、パルス状のレーザ光は同時タイ
ミングで試料用ＡＴＲプリズム及び校正用Ａ　ｉ’　Ｒ
プリズムに導光されレーザ光源の変動による誤差を除去
すること全特徴とする。

実Ｍ！Ｊ例 以Ｆ１　図面に基づいて本発明の好適な実施向を説明す
る。

第１図には、本発明に係る生化学成分分析装置の原理図
が示されており、レーザ光１００を試料用ＡＴＲ（内部
多重全反射）プリズム１０内に導光し、この試料用Ａ　
’ｌ”　Ｒプリズムを生体組織例えは口唇前の粘膜組織
１２に押し当てて測定子ｎは、レーザ光１００がその波
長に比例した深さたけ極く僅かながら組織内にしみ込ん
で全反射するので、生化学成分例えは組織糖濃度等を非
観血的に、しかも連れして測定することが０」能となる
。

前記ＩＱ理に基ついた本発明に係る生化学成分分析装置
の好適な実施例が第２図に示され、炭醇ガスレー導光全
試料用ＡＴＲプリズム１０に導光して口唇等の粘膜組織
に約１０　ミクロン程度の深さ内でレー′す光を多重的
Ｖこ反射させ、その吸収スペクトルを６ｊ１１足して組
織糖ａ度を非観血的に連続しで測’ｔｔ　することがで
きる。

炭酔カスレーザから成るレーザ光ｍ、１４から出力され
たレーザ光はコリメータ１６　Ｆ−よって極めて細い生
付光線に集束さハる。そして、このレーザ光はハーフミ
ラ−１８にて二方向に分離され、一方は試料用ＡＴＲプ
リズム１０に回かつて、また他方はレーザ光源１４０制
御回路に送出される。

なお前記ハーフミラ−１８はゲルマニウム等カラ成り、
その材質はレーザ光の波長に対応して任意に選択される
。

レーザ光源１４の制御回路はレーザ出力をモニタするパ
ワーメータ２ｏ及び出力安定回路２２を言＋、ハ　７ミ
ラ　１８がら反射されたレーザ光は更にハーフミラ−２
４によって二分割すれ、一方がパワーメータ２ｏに供給
されて、レーザ光の出力をメータ表示等によりモニタし
、また他方のレーザ光はレーザ光出力検出器２６に供給
され、ｉｒＪ記出力安厘回路２２を含むフィードバック
回路ニヨってレーザ光源１４の出力を安定化制御するこ
とができる。

前ｕｔｉ・−７ミラー１８を直進したレーザ光は、シャ
ッタ２８を通り、ビームスプリッタとして例えばハーフ
ミラ−３０に入射され、レーザ光は該ハーフミラ−３０
により、試料用ＡＴＲプリズム１０　と校正用ＡＴＲプ
リズム３２へ二分割されて導光される。すなわち、ハー
フミラ−３０を直進したレーザ光はオプチカルファイバ
３４を介して試料用ＡＴＲプリズム１にに導かれ、一方
において、ハーフミラ−３０から反射したレーザ光は校
正用Ａ　’ｌ’　Ｒプリズム：３２に導かれる。

ｉｆｆ記試料用Ａ　Ｔ　Ｒプリズム１０及び校正用ＡＴ
Ｅプリズム３２にパルス状のレーザ光を導光するために
光チョッパが用いられ、本発明においては、両プリズム
１０．３２に同時タイミングでノ（ルス状のレーザ光を
導光するために、光チョツノくはビームスグリツタとレ
ーザ光源との１０ＥＣ設けられている。そして、実施例
においては、光チョッパ３６はハーフミラ−３０と７ヤ
ツタ２８との間に設けられ、元チョツノく３６は導光路
を横切るスリット４反３８と、該スリット板３８を回転
駆動する駆動モータ４０　と、を含む。

（＋Ｅつて、光チョッパ３６のスリット板３８により、
レーザ光源１４からのレーザ光はパルス状のレーザ光に
、＆侯され、このパルス状のレーザ光が同時タイミング
で試料用ＡＴＲプリズム１０及び校正用ＡＴＲプリズム
３２に導光されることとなる。そして、パルス状のレー
ザ光が同時に両プリズム１０．３２に導光されるので、
レーザ光源１４のレーザ光レベルが時間によって変動し
たとしても、両プリズム１０．３２に同等レベルのレー
ザ光を導光することができる。

前記試料用ＡＴＲプリズム１０に入射されたレーザ光は
試料用ＡＴＲプリズム１０に押し当てられた被検者の口
唇粘膜中に極〈僅か、通常の場合約１０ミクロンしみ込
み、この時にレーザ光エネルギはその一部が粘膜組織に
よって吸収される。

前述したように、この吸収量は粘膜組織中の糖濃度にほ
ぼ比例する。従って、試料用ＡＴＲプリズム１０内で多
重全反射した光はその出力が生体組織内での吸収分減少
することとなり、この吸収減少分を測定することによっ
て生体組織内の生化学成分を分析することがｏＪ能とな
る。すなわち、試料用ＡＴＲプリズム１　（ｌから出た
レーザ光は他のオプチカルファイバ４２を通り、更にコ
リメータ４４で細い千行光庫に集束された後、レンズ４
６を介して第１の光検出器４８に供給さｆＬ、そのエネ
ルギが市気的に検出される。そして、第１の光検出器４
８からの電気信号１０２は測定部５０に供給され、該測
屋部５０によりＨ［尾の測定が行われることとなる。

一方、校正用ＡＴＲプリズム３２はそのプリズム面が生
理食塩水等の校正液中に浸されており、レーザ光は、予
め既知の減衰を受けた後、レンズ５２を介して第２の光
検出器５４に供給され、該光検出器５４からの電気信号
１０４は測定部５０に供給される。この校正用Ａ　’１
”　Ｒプリズム３２は試料用Ａ　’ｒ　Ｒプリズム１０
と同様のプリズムから成り、導光されるレーザ光の周波
砂、強度その他に応じて校正液での吸収エネルギが変化
する。

従って、この校正用ＡＴＲプリズム３２の出力と試料用
ＡＴＲプリズム１０の出力とを比較することによって、
生化学成分を正確に測定することが可能となる。

ｎｉｌ記第１の光検出器４８からの電気信号１０２及び
第２の光検出器５４からの電気信号１０４は、同時タイ
ミングで６１１１足部５０に供給され、両電気信号１０
２，１０４はアンプ５６によって増幅された後、Ａ−Ｄ
コンバータ５８によってデジタル信号に変換され、この
後インターフェイス６０を介してミニコンピユータ６２
へ供給される。そして、ミニコンピユータ６２で所望の
演算処理が施された後、測定値が出力記録される。ミニ
コンピユータ６２からのデータは実施例において、単位
容積当たりの糖＃度として示され、所定の表示あるいは
プリンタにより印字記録されることとなる。

以上のように、本発明の実施例によれば、試料用ＡＴＲ
プリズムからのレーザ光出力と校正用ＡＴＲプリズムか
らのレーザ光出力とを比較することにより、生体組織の
生化学成分を非観血的に分析することができる。史に実
施例においてｉｄ、光チョッパがハーフミラ−とシャッ
タとの１司に設けられているので、パルス状のレーザ光
を同時タイミングで試料用ＡＴＲプリズム及び校正用Ａ
ＴＲプリズムに導光することができ、これにより、レー
ザ光レベルの変動にかかわらず、梢度のよい測にを行う
ことができる。

すなわち、第３図に示されるように、レーザ光源からの
レーザ光レベルは時間によって変動しており、このため
、仮にレーザ光を交互のタイミングで試料用ＡＴＲプリ
ズム及び校正用ＡＴＲプリズムに導光したとき、例えば
、時刻ｔ１でレーザ光を詠科用Ａ　Ｔ　Ｒプリズムに導
光し、時刻ｔ、でレーザ光を校正用ＡＴＬ七プリプリズ
ム光したときには、時刻ｔ１と時刻ｔ２とにおけるレー
ザ光レベルの変動により、精度のよい測定を行うことが
できない場合がある。これに対し、本発明の実施例にお
いては、レーザ光を同時タイミングで試料用ＡＴＲプリ
ズム及び校正用ＡＴＲプリズムに導光しており、例えば
、時刻ｔ１でレーザ光を同時に試料用Ａ　Ｔ　Ｒプリズ
ム及び校正用ＡＴＬ℃プリズムに導光しているので、時
刻ｔ１と時刻Ｌ２とでレーザ光レベルが変動したとして
も、このレーザ光レベルの震動により影響を受けること
がなく、精度のよい測定を行うことができる。

？ノ（に第４図には、第２図の実施例の波形が示され、
パルス状のレーザ光が同時タイミングで試料用ＡＴＲプ
リズム１０及び校正用Ａ　’Ｉ’　Ｒプリズム３２に供
給され、それぞれザンプル信号及びリファレンス信号と
して出力される。そして、両出力はそれぞれ第１の光検
出器４８、第２の光検出器５４で電気信号１０２，１０
４に変換され、両電気信号１０２．１０４　の比較によ
ってレーザ光の出力、強度、変動等に起因する誤差を除
去した正確な測定かり能となる。

第５図には、本発明に係る生化学成分分相装置の具体的
な外観図が示されている。レーザ光源］４及びその発振
制御部そしてレーザ光導光装置は装置本体６４内に収納
され、装置本体６４の前面には試料用ＡＴＲプリズム１
０がｗｊ、検者の口唇に密層するに適した位置に露出さ
れており、試料Ｊ（４Ａ　Ｔ　Ｒプリズム１０は各核＠
省に適合するように装置本体６４に対しである程１糺の
用撓性をもって皮付されており、捷だ前述したように、
レーザ光はオプチカルファイバ３４　、４２　Ｖ（ｌよ
って試料用ＡＴＲプリズム１０に入出射されるので、試
料用ＡＴＲプリズム１０の位置が本体６４に対しである
程度移動することを可能とする。そして、本体６４の近
傍には、ディスクドッグコンピュータ６（ｉが設けられ
、所定の演算及びテータ出力作用を付う。史に本体６４
内のレーザ光源に対しては冷却器６８から冷却水が供給
さｆｔ、レーザ光源の過熱を防止している。

第６図には、第５図の分析装置を用いた実際の測定状態
が示され、被検者７０は試料用ＡＴＲプリスム１０をそ
の口唇にて密着挾持し、この状態で試料用Ａ　Ｔ　Ｒプ
リズム１０ヘレーザ光Ｙｙ！、１４カらノヅｒ足波長の
レーザ光を導光することによってレーザ光をその波長に
比例した深さだけ生体組織、実施１＋ｌｌにおいては、
口唇組織内にしみ込ませて全反射させ、組織内の糖濃度
を非観血的に測定することが可能となる。

Ｎ４７図には、レーザ光の糖水溶液内における吸収スペ
クトルが示され、糖濃度が大きい場合には、吸収展も工
胃加することが埋再イされ、またこの吸収度は波長によ
って者しく変化し、所定波長を選択することによって、
画分解能で糖濃度を測定可能であることが理解される。

すなわち、第７図の実施例においては、９．６５ミクロ
ン程度の波長を選択し、この波長のレーザ光を試料用Ａ
ＴＲプリズム１０へ供給することによって、口唇組織内
の糖濃度を惨めで正確に測定することが可能となる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、試料用ＡＴＲプリ
ズムからのレーザ光出力と校正用ＡＴＲプリズムからの
レーザ光出力とを比較することにより、生体組織の生化
学成分を分析することができ、非観血的に連続した測定
がｍＪ能となる利点を有する。

更に本発明においては、ビームスプリッタとレーザ光源
との間に光チョッパが設けられているので、パルス状の
レーザ光を同時タイミングで試料用ＡＴＲプリズム及び
校正用Ａ　Ｔ　Ｒプリズムに導光することができ、これ
によｐｌ　レーザ光源のレーザ光レベルの変動にかかわ
らず、精度のよい測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の生化学成分分析作用を示す原理図、り
１，２図は本発明に係る生化学成分分析装置の好適な実
施例を示す概略説明図、第３図は時間とレーザ光レベル
との関係を示すグラフ図、第４図は第２図の実施例の要
部波形図、第５図は第２図の実施例の具体的な外観図、
第６図は第５図の分析装置における測定状態を示す説明
図、第７図は本発明の分析例を示す特性図である。 １０・・・試料用ＡＴＲプリズム Ｊ２・・粘膜組織 １４・・・レーザ光源 ３０・・・ハーフミラ− ３２・・・校正用ＡＴＲプリズム ３４・・・オプチカルファイバ ３６・・フしチョッパ ４２・・・オプチカルファイバ ４８・・・第１の光検出器 ５ｏ・・・測定部 ５４・・第２の光検出器 ７０・・・伎恢者 １０２．１０４　・・・電気信号。 出願人　アロヵ株式会社 蒐３図 ワンプル信号−ｊｌ几几且−ｍ− リファレンスづ宮号−１− 、Ｘ５図 ６１：１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定波長のレーザ光を発するレーザ光源と、レー
   ザ光が導光され生体組織に密着される試料用ＡＴ　Ｒプ
   リズムと、レーザ光の一部が導光される校正用Ａ　Ｔ　
   Ｒプリズムと、試料用ＡＴＲプリズムからのレーザ光を
   電気信号に変換する第１の光検出器と、校正用Ａ　’１
   ’　Ｒプリズムからのレーザ光を電気信号に変換する第
   ２の光検出器と、両党検出器からの電気信号を比較し生
   化学成分を測定する測矩部と、を含み、試料用ＡＴＲプ
   リズムと校正用Ａ　ＴＲプリズムへのレーザ光の導光路
   にはレーザ光を同時タイミングで分岐制御するビームス
   プリッタが設けられ、該ビームスプリッタと前記レーザ
   光源との間にはレーザ光源からのレーザ光をパルス状の
   レーザ光に変換する光チョッパが設けらし、パルス状の
   レーザ光は同時タイミングで試料用Ａ　Ｔ　Ｒプリズム
   及び校正用ＡＴＲプリズムに導光されレーザ光源の変動
   による誤差を除去することを特徴とするレーザ光による
   生化学成分分析装置。