專(zhuān)利名稱(chēng)：光投射濃度測(cè)量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法和測(cè)量裝置，在使用向測(cè)量對(duì)象物照射光所得到的透過(guò)或反射頻譜測(cè)量測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度時(shí)，對(duì)測(cè)量對(duì)象物的相同部位進(jìn)行測(cè)量。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在臨床檢查等領(lǐng)域中，正在研究利用所謂的非侵入測(cè)量尿、血液或活體中的特定成分濃度的非侵入式監(jiān)視器。使用這種非侵入式監(jiān)視器測(cè)量活體中的特定成分濃度時(shí)，有使用透過(guò)活體組織的光進(jìn)行測(cè)量的情況和使用從活體組織反射的光進(jìn)行測(cè)量的情況。對(duì)于活體組織那樣的散射系統(tǒng)，只要未決定散射引起的有效光路長(zhǎng)度和向測(cè)量對(duì)象物的入射光量，就不可能求出吸收的光度的絕對(duì)值，因此，就不可能求出吸光物質(zhì)的濃度。另外，由于表面的狀態(tài)和光入射角度的不同，所以，向測(cè)量對(duì)象物的入射光量隨從測(cè)量對(duì)象物表面的直接反射等而變化。因此，使用非侵入式監(jiān)視器測(cè)量活體中的特定成分濃度時(shí)，必須使各測(cè)量對(duì)象物每次都在相同的位置，而且必須在相同的條件下投射和接收光。
以往，在這樣的非侵入式監(jiān)視器中，是將光的投射部件和受光部件相對(duì)于活體的測(cè)量位置進(jìn)行定位，下述情況是眾所同知的。即，用埋入了發(fā)光元件的一個(gè)夾子部件和埋入了受光元件的另一個(gè)夾子部件夾住活體的測(cè)量部位、由上述受光元件接收從上述發(fā)光元件發(fā)射并透過(guò)活體被測(cè)量部位的光、根據(jù)接收的光的強(qiáng)度檢測(cè)活體信息的夾子方式和使活體的測(cè)量部位位于中間而用雙面膠帶正確地將發(fā)光元件和受光元件相對(duì)地粘貼到上述活體測(cè)量部位、和夾子方式一樣由上述受光元件接收從上述發(fā)光元件發(fā)射并透過(guò)活體被測(cè)量部位的光、從而根據(jù)接收的光的強(qiáng)度檢測(cè)活體信息的粘貼方式已眾所同知(例如，參見(jiàn)特開(kāi)平6-14906號(hào)公報(bào))。
另外，具有包含其尺寸可插入手指的細(xì)長(zhǎng)溝槽的基座、在一個(gè)側(cè)面設(shè)置光路入口在另一個(gè)側(cè)面設(shè)置光路出口，具有即使使用者的手指的尺寸和形狀不同，也具有可以使透過(guò)手指從光路入口到光路出口的光路的長(zhǎng)度一定的結(jié)構(gòu)，此外，還具有帶彈簧的滾輪，對(duì)特定尺寸范圍內(nèi)的使用者的手指發(fā)生一定的壓力，利用滾輪加載的壓力將手指中的血液集中到足中，從而增加檢查部到血液量，這也是大家所熟知到(例如，參見(jiàn)特表平6-503728號(hào)公報(bào))。
此外，使用者將發(fā)光部和受光部的檢測(cè)濾波器配置到手腕的表皮靜脈正上方的定位裝置也是人們所熟知的(例如，參見(jiàn)特表平5-508336號(hào)公報(bào))。在該定位裝置中，形成兩個(gè)相隔一定距離的窗口，可以通過(guò)該窗口觀察表皮靜脈.并且，將上述定位裝置佩帶到手腕上，配置成可使靜脈出現(xiàn)在窗口到中心，用氈筆等在窗口的位置上作上記號(hào)，除去定位裝置后，將檢測(cè)濾波器配置到各個(gè)記號(hào)上。
發(fā)明的公開(kāi)然而，非侵入式地測(cè)量活體中的特定成分濃度時(shí)，作為影響測(cè)量再現(xiàn)性的主要因素，除了環(huán)境條件等因素外，還有·作為各被測(cè)量部位間和被測(cè)量物內(nèi)的特征差及部位差而顯示的顏色、形狀、生理狀態(tài)變化、生理功能的組合·作為測(cè)量方法的誤差而顯示的、每次測(cè)量時(shí)被測(cè)量物重新放置所決定的設(shè)定狀態(tài)·向具有被測(cè)量部位的視覺(jué)特征的位置入射的光入射角·具有光入射部和光接收部的測(cè)量部的測(cè)量開(kāi)口部和被測(cè)量部位的接觸壓力的變化等這樣的隨測(cè)量條件變化而測(cè)量數(shù)據(jù)的變化示于圖13～圖15。
圖13的測(cè)量數(shù)據(jù)是按如下方法得到的。即，(1)使用光纖，向作為活體一部分的受試者的手掌的最初選擇的測(cè)量部位照射光，并接收反射光，測(cè)量作為基準(zhǔn)的能量譜(A)。
(2)將光的照射位置從最初選擇的位置移動(dòng)1mm，不改變照射角度，再照射光，同樣地測(cè)量能量譜(B)。
(3)將光的照射位置再移動(dòng)1mm，即從最初選擇的位置移動(dòng)2mm，不改變照射角度，再照射光，同樣地測(cè)量能量譜(C)。
(4)將光的照射位置恢復(fù)到最初選擇到位置，讓受試者飲用清水制藥公司生產(chǎn)的「トレ-ラン75」糖負(fù)荷試驗(yàn)用水溶液，在受試者的血糖值變化15mg/dl的時(shí)刻，不改變照射角度而照射光，同樣地測(cè)量能量譜(D)。
(5)用上述步驟(1)測(cè)量的能量譜(A)分別除上述能量譜(A)、(B)、(C)和(D)，并將該結(jié)果分別乘以100，令(E)＝{(A)/(A)}×100、(F)＝{(B)/(A)}×100、(G)＝{(C)/(A)}×100、(H)＝{(D)/(A)}×100。
(6)最后，從上述(F)中減去(E)，求出圖13的曲線(xiàn)h1；從上述(G)中減去(E)，求出圖13的曲線(xiàn)h2；從上述(H)中減去(E)，求出曲線(xiàn)h3。
在圖14中，使用光纖，向作為活體一部分的受試者的手掌的最初選擇的測(cè)量部位照射光，接收反射光，測(cè)量作為基準(zhǔn)的能量譜(A)，以后，在上述(2)和(3)中，測(cè)量將照射的光的角度改變1度、2度、3度和4度時(shí)的能量譜，取代改變最初選擇的被測(cè)量部位的位置。并且，測(cè)量了上述(4)受試者由于飲用上述糖負(fù)荷試驗(yàn)用水溶液而其血糖值變化為15mg/dl時(shí)刻的能量譜，利用與上述(5)和(6)相同的計(jì)算求出了圖14的曲線(xiàn)h11、h12、h13、h14。
在圖15中，假定光纖的位置和角度一定，向作為活體一部分的受試者的手掌的最初選擇的測(cè)量部位照射光，接收反射光，測(cè)量作為基準(zhǔn)的能量譜(A)，然后，在上述(2)和(3)中，測(cè)量了通過(guò)將光纖向測(cè)量部位擠壓1mm、2mm、3mm、4mm取代改變最初選擇的被測(cè)量部位的位置而加壓時(shí)的能量譜。并且，測(cè)量了上述(4)受試者由于飲用糖負(fù)荷試驗(yàn)用水溶液而其血糖值變化為15mg/dl時(shí)刻的能量譜，利用與上述(5)和(6)相同的計(jì)算求出了圖15的曲線(xiàn)h21、h22、h23、h24。
在上述圖13～圖15中，如果對(duì)葡萄糖的吸收波長(zhǎng)即1667nm(6000cm-1)進(jìn)行比較，則對(duì)于糖負(fù)荷試驗(yàn)引起的血糖值15mg/dl的變化，能量譜發(fā)生約2.75％的變化，相反，如果測(cè)量部位移動(dòng)約1mm，則能量譜變化約4.88％，如果角度傾斜1度，則變化約0.29％，如果壓力加壓約光纖長(zhǎng)度1mm，則變化約2.89。實(shí)際測(cè)量活體內(nèi)的葡萄糖時(shí)，要求1mg/dl的分辨率，所以，經(jīng)過(guò)換算，則需要測(cè)量0.18％的變化.因此，對(duì)于被測(cè)量部位的位置，便要求約0.04mm的再現(xiàn)精度，對(duì)于光的照射角度，要求約0.62度的再現(xiàn)精度，對(duì)于壓力，要求小于光纖長(zhǎng)度0.66mm的再現(xiàn)精度。
然而，在使用夾子式的活體信息測(cè)量用探頭時(shí)，測(cè)量部位的形狀和大小隨各個(gè)活體而有微妙的不同，另外，在使用雙面膠帶將活體信息測(cè)量用探頭粘貼到活體的測(cè)量部位的方法中，難于將活體信息測(cè)量用探頭正確地粘貼到最初選擇的測(cè)量部位。因此，在先有的夾子式和雙面膠帶方式中，根據(jù)上述圖13～圖15的測(cè)量數(shù)據(jù)也可知道，難于確保上述再現(xiàn)精度，存在在測(cè)量結(jié)果中發(fā)生誤差、從而不可能獲得良好再現(xiàn)性的結(jié)果。另外，在使用夾子式的活體信息測(cè)量用探頭時(shí)，將活體的一部分等作為測(cè)量部位測(cè)量其特定成分濃度時(shí)，由于壓迫了血管等，有可能影響血流，從而不能獲得穩(wěn)定的測(cè)量結(jié)果。
此外，使用插入手指的裝置時(shí)，由于溝槽尺寸是多數(shù)活體的測(cè)量部位形狀的平均尺寸，從而存在難以與具有各種大小的活體的測(cè)量部位的個(gè)體差所引起的尺寸差別等對(duì)應(yīng)的問(wèn)題。另外，在使每次的測(cè)量部位完全相同方面，雖然可以修正活體的測(cè)量部位的二維方向(活體的測(cè)量部位的插入位置的深度)，但是，難于修正活體的測(cè)量部位的三維方向(活體的測(cè)量部位的插入位置的高度、角度和測(cè)量部位的轉(zhuǎn)動(dòng))。
另外，使用定位裝置時(shí)，是根據(jù)使用者用氈筆等在活體的測(cè)量部位作的記號(hào)、通過(guò)目測(cè)來(lái)確定測(cè)量部位的，所以，如果擦掉了記號(hào)，不僅不能進(jìn)行測(cè)量部位的定位，而且要使用者通過(guò)人工進(jìn)行測(cè)量部位的定位，所以，對(duì)于活體的測(cè)量部位的光的入射角和接觸壓力，每次測(cè)量都不同，存在難以獲得很高的測(cè)量再現(xiàn)精度。
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量位置再現(xiàn)方法，該方法將投射光再現(xiàn)性好地投射到測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量部位，以便總是再現(xiàn)一定的測(cè)量條件。
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量裝置，該裝置以很高的再現(xiàn)精度向測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量部位投射投射光，并且總是再現(xiàn)一定的測(cè)量條件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)測(cè)量裝置，該裝置可以獲得每次測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差小、可靠性高的測(cè)量數(shù)據(jù)。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量裝置的實(shí)施方案1的分光分析部及其移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖2是表示圖1的光學(xué)測(cè)量裝置的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制運(yùn)算處理部的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是表示圖1的光學(xué)測(cè)量裝置的分光分析部的運(yùn)算處理部的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是特征部位的登錄模式的登錄圖像的說(shuō)明圖。
圖5是決定測(cè)量模式中的特征部位的說(shuō)明圖。
圖6是載放臺(tái)的變形例的正面圖。
圖7是圖6的載放臺(tái)的平面圖。
圖8是登錄模式的流程圖。
圖9是測(cè)量模式的流程圖。
圖10是測(cè)量模式的流程圖。
圖11是本發(fā)明的分光測(cè)量裝置的實(shí)施方案2的分光分析部及其移動(dòng)機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖12是本發(fā)明的分光分析裝置的實(shí)施方案3的分光分析部及其移動(dòng)機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖13是表示向測(cè)量對(duì)象物入射的入射光的入射位置變化引起血糖值測(cè)量值的變化的測(cè)量數(shù)據(jù)。
圖14是表示向測(cè)量對(duì)象物入射的入射光的入射角變化引起血糖值測(cè)量值的變化的測(cè)量數(shù)據(jù)。
圖15是表示測(cè)量對(duì)象物與其載放臺(tái)的接觸壓力的變化引起血糖值測(cè)量值的變化的測(cè)量數(shù)據(jù)。
圖16是表示使用本發(fā)明的分光測(cè)量裝置得到的測(cè)量頻譜的CV值的曲線(xiàn)圖，圖中，—■—表示使用本發(fā)明的分光測(cè)量裝置將位置固定而得到的測(cè)量值，—□—表示按照本發(fā)明的方法設(shè)定位置時(shí)得到的測(cè)量值，—◆—表示簡(jiǎn)單地重新放置(不使用本發(fā)明)時(shí)得到的測(cè)量值。
圖17是表示血糖值隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，—■—表示參照值(采血后測(cè)量的值)，—□—表示使用本發(fā)明的分光測(cè)量裝置將位置固定進(jìn)行測(cè)量而得到的值。
圖18同樣是表示血糖值隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，圖中，—■—表示參照值(采血后測(cè)量的值)，—□—表示利用本發(fā)明的方法定位后測(cè)量時(shí)得到的測(cè)量值。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式本發(fā)明的第1方面的特征在于向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光，檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度，在根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度之前，對(duì)上述測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像，顯示其圖像，選擇該圖像在視覺(jué)上具有可識(shí)別特征的部位，并在上述圖像中作上記號(hào)，將作了記號(hào)的該圖像作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，在測(cè)量位置再現(xiàn)時(shí)，將上述測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像，并將其圖像的圖形與上述登錄圖像的圖形進(jìn)行比較，在上述測(cè)量對(duì)象物上檢測(cè)與登錄圖像中作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位，決定為入射上述測(cè)量光的測(cè)量位置后進(jìn)行測(cè)量。
在進(jìn)行測(cè)量位置的登錄時(shí)，將測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像，選擇其圖像的圖形中在視覺(jué)上具有可識(shí)別特征的部位并作上記號(hào)，將該圖像作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像，并將其圖像的圖形與登錄圖像的圖形進(jìn)行比較，檢測(cè)與登錄圖像中作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位后，投射測(cè)量光。
本發(fā)明的第2方面的特征在于在本發(fā)明的第1方面中，從在進(jìn)行上述測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像圖形中，利用圖形識(shí)別檢測(cè)與上述登錄圖像的、作了記號(hào)的上述部位對(duì)應(yīng)的部位。
利用圖形識(shí)別，從進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形中，檢測(cè)與登錄圖像的作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位。
本發(fā)明的第3方面的特征在于在本發(fā)明的第1方面中，根據(jù)在進(jìn)行上述測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形，通過(guò)目視檢測(cè)與上述登錄圖像的作了記號(hào)的上述部位對(duì)應(yīng)的部位。
通過(guò)目視，根據(jù)測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形，檢測(cè)與登錄圖像的作了記號(hào)的部位一致的部位。
本發(fā)明的第4方面的特征在于在本發(fā)明的第1～第3方面的任一方面，將作了上述記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
根據(jù)與登錄圖像一起存儲(chǔ)的信息來(lái)特定測(cè)量對(duì)象物。
本發(fā)明的第5方面的特征在于在本發(fā)明的第1～第4方面的任一方面，上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
從拍攝的活體的圖像的圖形中檢測(cè)具有特征的部位，向檢測(cè)的部位投射測(cè)量光。
本發(fā)明的第6方面是具有投射光學(xué)系統(tǒng)、從該投射光學(xué)系統(tǒng)向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光、檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度、根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度時(shí)、向預(yù)先確定的指定的測(cè)量位置投射上述測(cè)量光的測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量對(duì)象物承載裝置，用于承載上述測(cè)量對(duì)象物；攝像裝置，用于拍攝上述測(cè)量對(duì)象物；圖像顯示裝置，用于顯示上述測(cè)量對(duì)象物的圖像；圖像登錄裝置，在進(jìn)行測(cè)量位置的登錄時(shí)，將對(duì)從上述圖像顯示裝置上顯示的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形中任意選擇的、在視覺(jué)上具有可以識(shí)別的特征的部位作了記號(hào)的圖像作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)；移動(dòng)裝置，用以在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)將上述登錄圖像的圖形與上述測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比來(lái)特定在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中的作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位的位置，并移動(dòng)上述投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置，以便向該特定的部位投射上述光。
在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將登錄圖像的圖形與測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中的作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位的位置，移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以便向該檢測(cè)的部位投射測(cè)量光。
本發(fā)明的第7方面的特征在于在本發(fā)明的第6方面的發(fā)明中，以上述測(cè)量光的光軸方向?yàn)閆軸方向，沿著與該Z軸方向正交的X軸方向和Y軸方向移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置。
投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以測(cè)量光的光軸方向?yàn)閆軸方向，沿著與該Z軸方向正交的X軸方向和Y軸方向移動(dòng)。
本發(fā)明的第8方面的特征在于在本發(fā)明的第6方面或第7方面的發(fā)明中，上述投射光學(xué)系統(tǒng)沿Z軸方向移動(dòng)。
投射光學(xué)系統(tǒng)沿Z軸方向移動(dòng)。
本發(fā)明的第9方面的特征在于在本發(fā)明的第6～第8方面的任一發(fā)明中，上述投射光學(xué)系統(tǒng)繞上述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
投射光學(xué)系統(tǒng)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的第10方面的特征在于在本發(fā)明的第6～第9方面的任一發(fā)明中，具有檢測(cè)上述測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量對(duì)象物承載裝置的接觸壓力的接觸壓力傳感器、存儲(chǔ)該接觸壓力傳感器的輸出的接觸壓力存儲(chǔ)器、再現(xiàn)該接觸壓力存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的上述接觸壓力的加壓裝置。
用接觸壓力傳感器檢測(cè)測(cè)量對(duì)象物對(duì)測(cè)量對(duì)象物承載裝置的接觸壓力，在測(cè)量時(shí)再現(xiàn)接觸壓力存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的接觸壓力。
本發(fā)明的第11方面的特征在于在本發(fā)明的第6～第10方面的任一發(fā)明中，上述圖像登錄裝置將作了上述記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
根據(jù)與登錄圖像一起存儲(chǔ)到圖像登錄裝置中的信息來(lái)特定測(cè)量對(duì)象物。
本發(fā)明到第12方面的特征在于作本發(fā)明到第6～第11方面的任一發(fā)明中，上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置，以便向從拍攝的活體的圖像的圖形中選擇的部位入射測(cè)量光。
本發(fā)明的第13方面的發(fā)明是具有投射光學(xué)系統(tǒng)、從該投射光學(xué)系統(tǒng)向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光、檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度并根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度的光學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量對(duì)象物承載裝置，用于承載上述測(cè)量對(duì)象物；攝像裝置，用于拍攝上述測(cè)量對(duì)象物；圖像顯示裝置，用于顯示上述測(cè)量對(duì)象物的圖像；圖像登錄裝置，在進(jìn)行測(cè)量位置的登錄時(shí)，將對(duì)從上述圖像顯示裝置顯示的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形中任意選擇的、在視覺(jué)上具有可以識(shí)別的特征的部位作了記號(hào)的圖像作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)；測(cè)量位置特定裝置，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將上述登錄圖像的圖形與上述測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比而特定在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中的作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位的位置；移動(dòng)裝置，用于移動(dòng)上述投射光學(xué)系統(tǒng)以便將上述光投射到由該測(cè)量位置特定裝置特定的部位；接收光學(xué)系統(tǒng)，用于接收投射的上述光透過(guò)測(cè)量對(duì)象物的光或反射的光；頻譜強(qiáng)度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從該接收光學(xué)系統(tǒng)接收的上述部位透過(guò)的光或反射的光的頻譜強(qiáng)度；運(yùn)算處理裝置，根據(jù)上述頻譜強(qiáng)度計(jì)算上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度；輸出裝置，輸出計(jì)算的上述特定成分濃度。
在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將登錄圖像的圖形與測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中的作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位的位置，移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)以便使測(cè)量光投射到檢測(cè)的部位，接收透過(guò)測(cè)量對(duì)象物的光或反射的光，檢測(cè)頻譜強(qiáng)度，根據(jù)檢測(cè)的頻譜強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度。
本發(fā)明的第14方面的特征在于在本發(fā)明的第13方面的發(fā)明中，上述投射光學(xué)系統(tǒng)具有光纖。
通過(guò)光纖將測(cè)量光投射到測(cè)量對(duì)象物的選擇的部位。
本發(fā)明的第15方面的特征在于在本發(fā)明的第13或第14方面的發(fā)明中，上述接收光學(xué)系統(tǒng)具有光纖。
通過(guò)光纖接收從測(cè)量對(duì)象物反射或透過(guò)的光。
本發(fā)明的第16方面的特征在于在本發(fā)明的第13或第14方面的發(fā)明中，上述接收光學(xué)系統(tǒng)具有積分球。
利用積分球?qū)臏y(cè)量對(duì)象物反射或透過(guò)的光聚焦。
本發(fā)明的第17方面的特征在于在本發(fā)明的第13～第16方面的任一發(fā)明中，上述圖像登錄裝置將作了上述記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
利用與登錄圖像一起存儲(chǔ)到圖像登錄裝置中的信息來(lái)特定測(cè)量對(duì)象物。
本發(fā)明到第18方面的特征在于在本發(fā)明的第13～第17方面的任一方面的發(fā)明中，上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以便使測(cè)量光投射到從拍攝的活體的圖像的圖形中選擇的部位，測(cè)量活體中的特定成分濃度。
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施方案。
(實(shí)施方案1)圖1～圖3是本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。上述光學(xué)測(cè)量裝置1將人手2作為測(cè)量對(duì)象物來(lái)檢測(cè)葡萄糖的濃度。上述光學(xué)測(cè)量裝置1包括向人手2投射測(cè)量光3并檢測(cè)其反射光4的頻譜強(qiáng)度的分光分析部5、用于進(jìn)行上述測(cè)量光3的投射位置控制的控制運(yùn)算處理部6(參見(jiàn)圖2)、根據(jù)由上述分光分析部5檢測(cè)的上述頻譜強(qiáng)度檢測(cè)上述葡萄糖濃度的運(yùn)算處理部8(參見(jiàn)圖3)、上述分光分析部5的移動(dòng)機(jī)構(gòu)9和作為拍攝置于承載臺(tái)7上的人手2的攝像裝置的CCD攝像機(jī)11(參見(jiàn)圖1和圖2)。
上述分光分析部5包括向置于測(cè)量對(duì)象物的承載臺(tái)7上的人手2投射測(cè)量光3的投射光學(xué)系統(tǒng)12、將由該投射光學(xué)系統(tǒng)12投射的光從上述人手2反射的反射光4聚焦的積分球13和檢測(cè)由該積分球13聚焦的上述反射光4的強(qiáng)度的接收傳感器14。上述投射光學(xué)系統(tǒng)12裝配在分光分析部5的下部箱體15內(nèi)，上述積分球13裝配在分光分析部5的上部箱體16內(nèi)。
上述投射光學(xué)系統(tǒng)12由光源17、使該光源17的光成為平行光的準(zhǔn)直透鏡18、將從該準(zhǔn)直透鏡18出射的平行光聚焦的聚焦透鏡19和半反射鏡21構(gòu)成。上述光源17、準(zhǔn)直透鏡18和聚焦透鏡19配置在同一光軸上，上述半反射鏡21配置成與該光軸成45度的角度。利用該配置，從光源17射出的光便由上述半反射鏡21向與上述光軸成90度的方向反射，通過(guò)在位于上述投射光學(xué)系統(tǒng)12的上側(cè)的上述積分球13上形成的透過(guò)孔13a、13b和在配置在上部箱體16之上的承載臺(tái)7上形成的透過(guò)孔7a，測(cè)量光投射到人手2上。上述接收傳感器14安裝成使其受光面向著積分球13的內(nèi)側(cè)，從人手2反射后、由上述積分球13聚焦的光入射到上述接收傳感器14上。
在上述分光分析部5的下部箱體15內(nèi)，還裝配著檢測(cè)從上述投射光學(xué)系統(tǒng)12的光源17射出的光的強(qiáng)度的基準(zhǔn)光傳感器92。該基準(zhǔn)光傳感器92相對(duì)于上述投射光學(xué)系統(tǒng)12的半反射鏡21，配置在與上述光源17相反的一側(cè)，從上述光源17射出的光透過(guò)半反射鏡21后，入射到上述基準(zhǔn)光傳感器92上。
分光分析部5的移動(dòng)機(jī)構(gòu)9配置在分光分析部5的下部箱體15的下側(cè)，設(shè)上述測(cè)量光3的行進(jìn)方向?yàn)閆軸，將上述分光分析部5支持可沿與圖1的紙面垂直的X軸方向和與Z軸及X軸垂直的Y軸方向移動(dòng)，同時(shí)，將上述分光分析部5支持為可以繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)9包括X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23和Z軸移動(dòng)臺(tái)24。上述X軸移動(dòng)臺(tái)22在Y軸移動(dòng)臺(tái)23上利用X軸導(dǎo)軌25支持為可以沿X軸方向移動(dòng)，上述Y軸移動(dòng)臺(tái)23在Z軸移動(dòng)臺(tái)24上利用Y軸導(dǎo)軌26支持為可以沿Y軸方向移動(dòng)。另外，Z軸移動(dòng)臺(tái)24在從分光分析部5的長(zhǎng)方形的基座27的角部直立的、將該基座27與擠壓人手2的擠壓部28連接的連接部件29的導(dǎo)引下可以沿Z軸方向移動(dòng)。
CCD攝像機(jī)11配置在上述基座27上。該CCD攝像機(jī)11配置為當(dāng)上述分光分析部5由上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)9從上述透過(guò)孔7a的下部后退移動(dòng)到初始位置時(shí)，其光軸與上述分光分析部5的測(cè)量光3的光軸一致。利用該配置，當(dāng)上述分光分析部5利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)9從透過(guò)孔7a的下部后退時(shí)，CCD攝像機(jī)11可以將其光軸通過(guò)透過(guò)孔7a、24a指向由攝像用照明燈110照明的人手2。
上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24由從其下面向下方突出的螺桿31、與該螺桿31嚙合的螺母32和從上述基座27直立的、其前端將上述螺母32支持并且使上述螺母32可以轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母支持部件34所支持。在上述螺母32的外周面上形成的齒牙32a與安裝在Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mz的輸出軸35上的小齒輪36嚙合。這樣，如果上述Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mz轉(zhuǎn)動(dòng)，就通過(guò)小齒輪36驅(qū)動(dòng)螺母32轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使螺桿31沿其軸向移動(dòng)。與此相伴，上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24就沿Z軸方向移動(dòng)。利用設(shè)置在Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mz上的轉(zhuǎn)動(dòng)量傳感器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為Z軸傳感器)37檢測(cè)上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24向Z軸方向的移動(dòng)量。
Y軸導(dǎo)軌26固定在上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24上，上述Y軸移動(dòng)臺(tái)23利用該Y軸導(dǎo)軌26在Z軸移動(dòng)臺(tái)24上支持為可以沿Y軸方向自由移動(dòng)。齒條38安裝在上述Y軸移動(dòng)臺(tái)23的側(cè)面，安裝在Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)My的輸出軸39上的小齒輪41與該齒條38嚙合。這樣，當(dāng)上述Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)My轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Y軸移動(dòng)臺(tái)23就通過(guò)小齒輪41和齒條38沿Y軸方向移動(dòng)。利用設(shè)置在Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)My上的轉(zhuǎn)動(dòng)量傳感器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為Y軸傳感器)42檢測(cè)上述Y軸移動(dòng)臺(tái)23向Y軸方向的移動(dòng)量。
X軸導(dǎo)軌25固定在上述Y軸移動(dòng)臺(tái)23上，上述X軸移動(dòng)臺(tái)22利用該X軸導(dǎo)軌25在Y軸移動(dòng)臺(tái)23上支持為可以沿X軸方向自由移動(dòng)。齒條43安裝在上述X軸移動(dòng)臺(tái)22的下面，安裝在X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mx的輸出軸44上的小齒輪45與該齒條43嚙合。這樣，如果上述X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mx轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸移動(dòng)臺(tái)22就通過(guò)小齒輪45和齒條43沿X軸方向移動(dòng)。利用設(shè)置在X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mx上的轉(zhuǎn)動(dòng)量傳感器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為X軸傳感器)46檢測(cè)上述X軸移動(dòng)臺(tái)22向X軸方向的移動(dòng)量。
在上述X軸移動(dòng)臺(tái)22和分光分析部5的下部箱體15之間，安裝將分光分析部5的圓筒形狀的下部箱體15和上部箱體16在上述X軸移動(dòng)臺(tái)22上支持為可以繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)支持機(jī)構(gòu)48。上述轉(zhuǎn)動(dòng)支持機(jī)構(gòu)48由環(huán)狀的導(dǎo)引部件51、52和與在這些導(dǎo)引部件51、52上形成的圓形的導(dǎo)引溝嵌合的滾珠軸承53構(gòu)成。齒條54安裝在上述下部箱體15的外周，安裝在α軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mα的輸出軸55上的小齒輪56與該齒條54嚙合。這樣，當(dāng)上述α軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mα轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上述分光分析部5的下部箱體15和上部箱體16就通過(guò)小齒輪56和齒條54繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。利用設(shè)置在α軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mα上的轉(zhuǎn)動(dòng)量傳感器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為α軸傳感器)57檢測(cè)上述分光分析部5的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
承載人手2的承載臺(tái)7是在其中心部具有使測(cè)量光3透過(guò)的透過(guò)孔7a的簡(jiǎn)單的平板狀的承載臺(tái)。接觸壓力傳感器58與上述分光分析部5的上部箱體16相對(duì)地固定在上述承載臺(tái)7上。從該接觸壓力傳感器58按如下所述發(fā)生與人手2和承載臺(tái)7之間的接觸壓力對(duì)應(yīng)的接觸壓力信號(hào)。即，上述分光分析部5沿Z軸方向移動(dòng)，分光分析部5的上部箱體16和接觸到設(shè)置在連接部件29上的制動(dòng)部29a后而停止的承載臺(tái)7接觸，進(jìn)一步與該承載臺(tái)7一起沿Z軸方向移動(dòng)，如果人手2接觸到擠壓部件28，接觸壓力傳感器58就輸出上述接觸壓力信號(hào)。另外，在上述承載臺(tái)7上，如圖6及圖7所示，為了容易確定人手2的位置，也可以設(shè)置突起7b。
控制運(yùn)算處理部6利用微機(jī)構(gòu)成，由中央運(yùn)算處理裝置(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為CPU)61、只讀存儲(chǔ)器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為ROM)62、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)為RAM)63和接口電路64～70構(gòu)成。上述CPU61通過(guò)總線(xiàn)71、ROM62、RAM63、接口電路64～70連接。
分別從X軸傳感器46、Y軸傳感器42、Z軸傳感器37、α軸傳感器57和接觸壓力傳感器58向接口電路64輸入X軸移動(dòng)臺(tái)22的X軸位置信號(hào)、Y軸移動(dòng)臺(tái)23的Y軸位置信號(hào)、Z軸移動(dòng)臺(tái)24的Z軸位置信號(hào)、α軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置信號(hào)和接觸壓力信號(hào)。與操作員的鍵盤(pán)72的操縱內(nèi)容對(duì)應(yīng)地從該鍵盤(pán)72向接口電路65輸出所需要的操縱指令信號(hào)。接口電路66與用于和圖3的運(yùn)算控制部8進(jìn)行通信的通信端口73連接，接口電路67與CCD攝像機(jī)11連接。另外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路74與接口電路68連接。在圖1中說(shuō)明的X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mx、Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)My、Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mz、α軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mα與該電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路74連接。此外，硬盤(pán)那樣的存儲(chǔ)裝置75與接口電路69連接。從接口電路70向混合電路76輸出預(yù)先登錄的人手2的圖像信號(hào)。該混合電路76將從上述CCD攝像機(jī)11輸出的圖像信號(hào)與預(yù)先登錄的人手2的上述圖像信號(hào)混合，并向顯示裝置77輸出。
分光分析部5的運(yùn)算處理并8利用微機(jī)構(gòu)成，由CPU78、ROM79、RAM81、接口電路82～85、接口電路87、88構(gòu)成。上述CPU78通過(guò)總線(xiàn)89與上述ROM79、RAM81、接口電路82～85、接口電路87、88連接。上述接口電路82與在圖2中說(shuō)明的鍵盤(pán)72連接，另外，利用在圖1中說(shuō)明的分光分析部5的接收傳感器14將從人手2反射的測(cè)量光3的反射光4的頻譜強(qiáng)度信號(hào)輸入到接口電路83。此外，接口電路84與用于和圖2的控制運(yùn)算處理部6進(jìn)行通信的通信端口91連接。與圖1中說(shuō)明的分光分析部5的投射光學(xué)系統(tǒng)12的光源17的光度對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)光信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，從基準(zhǔn)光傳感器92輸入到接口電路85。硬盤(pán)等存儲(chǔ)裝置94與接口電路87連接，打印機(jī)及CRT顯示器等輸出裝置95與接口電路88連接。
下面，參照?qǐng)D8～圖10所示的流程圖，與向人手2的預(yù)選擇位置的測(cè)量位置再現(xiàn)方法一起說(shuō)明具有上面說(shuō)明了其結(jié)構(gòu)的位置再現(xiàn)裝置的光學(xué)測(cè)量裝置1的作用。
·測(cè)量位置的登錄模式在圖8所示的測(cè)量位置登錄程序中，先接通光學(xué)測(cè)量裝置1的電源，操作員從鍵盤(pán)72選擇測(cè)量位置登錄模式，當(dāng)指令該測(cè)量位置登錄模式開(kāi)始時(shí)，測(cè)量位置登錄程序就開(kāi)始(#1)，控制運(yùn)算處理部6的CPU61進(jìn)行初始化處理(#2)，RAM63進(jìn)行清零(#3)。然后，控制運(yùn)算處理部6的CPU61將存儲(chǔ)裝置75存儲(chǔ)的X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23、Z軸移動(dòng)臺(tái)24和α軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的各初始數(shù)據(jù)從接口電路69裝載到RAM63中(#4)，將X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23、Z軸移動(dòng)臺(tái)24和α軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度分別移動(dòng)到初始位置(#5)。
將人手2置于承載臺(tái)7上(#6)，將承載臺(tái)7向著擠壓部件28沿Z軸方向移動(dòng)(#7)。人手2與擠壓部件28接觸，當(dāng)接觸壓力傳感器58成為預(yù)先設(shè)定的指定值時(shí)，就使上述承載臺(tái)7向Z軸方向的移動(dòng)停止(#8)。在該狀態(tài)下，利用CCD攝像機(jī)11進(jìn)行攝像，并在顯示裝置77上顯示該圖像(#9)。此時(shí)，顯示裝置77的顯示圖像示于圖4。
在顯示裝置77顯示的上述顯示圖像所具有的、由人手2的手掌的線(xiàn)96、97和98形成的圖形中，操作員利用附屬于鍵盤(pán)72的跟蹤球等指示部件選擇在視覺(jué)上可以識(shí)別的特征部位P，并用×符號(hào)表示選擇的上述特征部位P(#10)。顯示圖像的中心點(diǎn)P0與在圖1中說(shuō)明的X軸和Y軸交叉的XY坐標(biāo)的原點(diǎn)對(duì)應(yīng)。
將上述顯示圖像的圖形與加在特征部位P的×符號(hào)、從接觸壓力傳感器58輸出的接觸壓力信號(hào)和用于特定上述人手2的序號(hào)(在圖4的例子中為第3號(hào))一起登錄到存儲(chǔ)裝置75內(nèi)(#11)。然后，將承載臺(tái)7降低，將人手2從承載臺(tái)7上抽出(#12)，結(jié)束登錄模式(#13)。
·血糖值的測(cè)量模式在圖9和圖10所示的測(cè)量程序中，接通光學(xué)測(cè)量裝置1的電源，操作員從鍵盤(pán)72選擇測(cè)量模式，當(dāng)指令該測(cè)量模式開(kāi)始時(shí)，測(cè)量程序就開(kāi)始(#21)，控制運(yùn)算處理部6的CPU61進(jìn)行初始化處理(#22)，RAM63進(jìn)行清零(#23)。然后，分光分析部5的運(yùn)算處理部8的CPU78進(jìn)行初始化處理，RAM81進(jìn)行清零(#24)。
然后，控制運(yùn)算處理部6的CPU61將存儲(chǔ)裝置75存儲(chǔ)的X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23、Z軸移動(dòng)臺(tái)24和α軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的各初始數(shù)據(jù)從接口電路69裝載到RAM63中(#25)。上述CPU61根據(jù)上述各初始數(shù)據(jù)將X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23、Z軸移動(dòng)臺(tái)24和α軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度分別移動(dòng)到初始位置(#26)。
從鍵盤(pán)72輸入測(cè)量用已說(shuō)明的登錄模式登錄的葡萄糖濃度的人的登錄序號(hào)、例如第3號(hào)(#27)后，將將登錄序號(hào)第3號(hào)的人手2置于承載臺(tái)7上(#28)。然后，人手2與擠壓部件28接觸，在從接觸壓力傳感器58輸出的人手2與承載臺(tái)7之間的接觸壓力達(dá)到用上述登錄模式登錄的數(shù)值之前，將上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24沿Z軸方向向上方移動(dòng)(#28a和#29)。
當(dāng)上述Z軸移動(dòng)臺(tái)24停止時(shí)，就將上述人手2的手掌的圖像信號(hào)從CCD攝像機(jī)11通過(guò)混合電路76顯示在顯示裝置77上(#30)。此時(shí)，在上述顯示裝置77上顯示的圖像示于圖5。另一方面，控制運(yùn)算處理部6的CPU61讀入從CCD攝像機(jī)11輸出的上述人手2的手掌的圖像信號(hào)進(jìn)行圖像處理，利用圖形識(shí)別將讀入的上述人手2的手掌的圖像的圖形與按上述登錄模式登錄的第3號(hào)的人手2的手掌的圖像的圖形進(jìn)行對(duì)比，從在上述顯示裝置77上現(xiàn)在顯示的登錄序號(hào)第3號(hào)的人手2的手掌的圖像的圖形中檢測(cè)用上述登錄模式登錄的特征部位P(#31)。
當(dāng)從當(dāng)前在顯示裝置77上顯示的第3號(hào)人手2的手掌的圖像中檢測(cè)到特征部位P時(shí)，就將當(dāng)前在上述顯示裝置77上顯示的上述人手2的手掌的圖像信號(hào)與用上述登錄模式登錄的第3號(hào)人手2的手掌的圖像信號(hào)用混合電路76進(jìn)行混合，通過(guò)將兩個(gè)圖像重疊地顯示在上述顯示裝置77上，操作員通過(guò)目視便可檢測(cè)登錄序號(hào)第3號(hào)人手2的手掌的圖像中的、用上述登錄模式登錄的特征部位P。這樣，就不需要用于進(jìn)行圖形識(shí)別的軟件，從而可以減少光學(xué)測(cè)量裝置的測(cè)量軟件的制作成本。
如上所述，從在顯示裝置77上現(xiàn)在顯示的上述人手2的手掌的圖像圖形中檢測(cè)特征部位P時(shí)，控制運(yùn)算處理部6的CPU61使X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23分別沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，使分光分析部5的測(cè)量光的光軸與所檢測(cè)的上述特征部位P一致(#32)。這時(shí)，用顯示裝置77監(jiān)視測(cè)量光3向人手2入射的入射光直徑，利用α軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)Mα使分光分析部5繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，修正上述入射光直徑。
通過(guò)上述#21～#32的處理，確定了使測(cè)量光3入射到上述人手2的手掌的、登錄的特征部位P的分光分析部5的位置時(shí)，控制運(yùn)算處理部6的CPU61就通過(guò)接口電路66、通信端口73、運(yùn)算控制部6的通信端口91和接口電路84將指令分光測(cè)量開(kāi)始的分光開(kāi)始信號(hào)向分光分析部5的運(yùn)算控制部8的CPU78輸出(#33)。如果分光分析部5的上述運(yùn)算處理部8的CPU78從控制運(yùn)算處理部6的CPU61接收到上述分光開(kāi)始信號(hào)，上述CPU78就根據(jù)從接收傳感器16輸出的上述人手2的手掌的上述特征點(diǎn)P反射的反射光4的頻譜強(qiáng)度和從基準(zhǔn)光傳感器92輸出的光源17的頻譜強(qiáng)度進(jìn)行上述人手2的吸光度計(jì)算(#34)。然后，上述CPU78根據(jù)上述吸光度計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)行葡萄糖濃度計(jì)算(#35)，并將得到的葡萄糖濃度向輸出裝置95輸出(#36)。
然后，上述運(yùn)算處理部8的CPU78通過(guò)接口電路84、通信端口91、控制運(yùn)算處理部6的通信端口73和接口電路66將葡萄糖濃度的測(cè)量結(jié)束信號(hào)向上述控制運(yùn)算處理部6CPU61輸出。當(dāng)接收到上述測(cè)量結(jié)束信號(hào)時(shí)，控制運(yùn)算處理部6到CPU61就使X軸移動(dòng)臺(tái)22、Y軸移動(dòng)臺(tái)23分別移動(dòng)到初始位置(#37)，從承載臺(tái)7上抽出第3號(hào)人手2(#38)，結(jié)束第1次葡萄糖濃度的測(cè)量(#39)。第2次以后的葡萄糖濃度的測(cè)量也是進(jìn)行上面說(shuō)明的#21～#39的處理。
如上所述，將人手2置于分光分析部5的測(cè)量對(duì)象物的承載臺(tái)7上，用攝像裝置進(jìn)行攝像，只從該圖像的圖形中選擇具有特征的測(cè)量部位P，以后每次進(jìn)行測(cè)量時(shí)，就可以將測(cè)量光3入射到上述測(cè)量部位P。這樣，檢測(cè)投射到人手2上的測(cè)量光3的反射光4來(lái)檢測(cè)葡萄糖濃度時(shí)，就可以大幅度地提高測(cè)量位置的再現(xiàn)精度，從而可以抑制由于測(cè)量位置的變化而引起的測(cè)量值的誤差。
圖16、圖17和圖18是表示使用本發(fā)明的上述測(cè)量裝置測(cè)量的幾個(gè)結(jié)果。
圖16是表示對(duì)人手得到的3種頻譜的CV值(％)((標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100(％))，由圖可知，將位置固定測(cè)量的情況(—■—)和利用本發(fā)明的方法設(shè)定測(cè)量位置的情況(—□—)非常一致。與此相反，不使用本發(fā)明的方法而重新放置手時(shí)所得到的數(shù)據(jù)則和將位置固定測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)大不相同。
圖17是表示讓受試者飲用清水制藥公司生產(chǎn)的「トレ-ラン75」糖負(fù)荷試驗(yàn)用水溶液時(shí)的血糖值隨時(shí)間的變化，由圖可知，對(duì)人手的測(cè)量值與參照值(實(shí)際上是采血后測(cè)量的血糖值)非常一致。
圖18是按照本發(fā)明根據(jù)登錄圖像和讀取圖像確定測(cè)量位置的手的測(cè)量結(jié)果。由圖可知，測(cè)量結(jié)果(—□—)與參照值(—■—)非常一致。用—◆—表示的數(shù)據(jù)是表示利用眾所周知的計(jì)算機(jī)模擬而得到的預(yù)測(cè)值，與本發(fā)明的測(cè)量結(jié)果相比，偏離較大。
(實(shí)施方案2)圖11是本發(fā)明的另一實(shí)施方案的光學(xué)測(cè)量裝置。該光學(xué)測(cè)量裝置1a是在參照?qǐng)D1～圖3說(shuō)明的實(shí)施方案1的光學(xué)測(cè)量裝置1中，通過(guò)光纖101將投射光學(xué)系統(tǒng)12的光投射到置于承載臺(tái)7上的人手2上，利用光纖102取代圖1的光學(xué)測(cè)量裝置1的積分球13，將從該人手2反射的反射光4導(dǎo)引到接收傳感器14上，除了光纖101、102外，其余部分的結(jié)構(gòu)和與圖1中說(shuō)明的光學(xué)測(cè)量裝置1的對(duì)應(yīng)的部分的結(jié)構(gòu)完全相同。因此，在圖11中，對(duì)于與圖1對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)以對(duì)應(yīng)的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。
如果是這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用光纖101、102，便可使光學(xué)測(cè)量裝置1a的形狀緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而容易操作。
(實(shí)施方案3)圖12是本發(fā)明的另一實(shí)施方案的光學(xué)測(cè)量裝置。該光學(xué)測(cè)量裝置1b是在參照?qǐng)D11說(shuō)明的實(shí)施方案2的光學(xué)測(cè)量裝置1a中，在擠壓部件28上與承載臺(tái)7的透過(guò)孔7a相對(duì)的位置上形成貫通孔105，以使透過(guò)人手2的光通過(guò)上述貫通孔105、從光纖102導(dǎo)引到接收傳感器14上，除了光纖102的配置結(jié)構(gòu)外，其余部分的結(jié)構(gòu)和在圖11中說(shuō)明的光學(xué)測(cè)量裝置1a的對(duì)應(yīng)的部分的結(jié)構(gòu)完全相同。因此，在圖12中，對(duì)于與圖11對(duì)應(yīng)的部分，標(biāo)以對(duì)應(yīng)的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。
如果是這樣的結(jié)構(gòu)，利用具有使用了光纖101和102的緊湊的結(jié)構(gòu)的光學(xué)測(cè)量裝置1b，檢測(cè)透過(guò)人手2的透過(guò)光，便可據(jù)此檢測(cè)葡萄糖濃度。
按照本發(fā)明第1方面的發(fā)明，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，對(duì)測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像并將其圖像的圖形與登錄圖像的圖形進(jìn)行對(duì)比，在測(cè)量對(duì)象物上檢測(cè)與登錄圖像中作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位，所以，可以以很高的再現(xiàn)精度再現(xiàn)測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第2方面的發(fā)明，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，從拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形中檢測(cè)與登錄圖像中作了記號(hào)的部位一致的部位，所以，不用目視便可以很高的再現(xiàn)精度再現(xiàn)測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第3方面的發(fā)明，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，通過(guò)目視從拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像的圖形中檢測(cè)與登錄圖像中作了記號(hào)的部位一致的部位，所以，可以簡(jiǎn)單地再現(xiàn)測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第4方面的發(fā)明，將特定測(cè)量對(duì)象物的信息與作了記號(hào)的圖像一起進(jìn)行存儲(chǔ)，所以，可以容易地特定作了記號(hào)的圖像的測(cè)量對(duì)象物。
按照本發(fā)明第5方面的發(fā)明，根據(jù)拍攝的活體的圖像的圖形，在活體上檢測(cè)與登錄圖像中作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位、決定測(cè)量位置，所以，將測(cè)量光投射到活體上后，根據(jù)其透過(guò)光或反射光檢測(cè)活體中的特定成分濃度時(shí)，可以以很高的再現(xiàn)精度再現(xiàn)測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第6方面的發(fā)明，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將登錄圖像的圖形與測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位，并移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)以便使測(cè)量光投射到所檢測(cè)的部位，所以，可以以很高的再現(xiàn)精度再現(xiàn)測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第7方面的發(fā)明，投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以測(cè)量光的光軸的方向?yàn)閆軸方向，沿著與該Z軸方向正交的X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，所以，每次測(cè)量時(shí)可以使測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行二維移動(dòng)，從而可以使測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量位置恒定地再現(xiàn)。
按照本發(fā)明第8方面的發(fā)明，投射光學(xué)系統(tǒng)沿Z軸方向移動(dòng)，所以，可以再現(xiàn)登錄圖像登錄時(shí)的投射光學(xué)系統(tǒng)與測(cè)量對(duì)象物的Z軸方向的位置函數(shù)。
按照本發(fā)明第9方面的發(fā)明，投射光學(xué)系統(tǒng)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以修正入射到測(cè)量對(duì)象物上的測(cè)量光的入射光直徑。
按照本發(fā)明第10方面的發(fā)明，用接觸壓力傳感器檢測(cè)測(cè)量對(duì)象物與測(cè)量對(duì)象物承載裝置的接觸壓力，測(cè)量時(shí)再現(xiàn)接觸壓力存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的接觸壓力，所以，可以抑制測(cè)量對(duì)象物與測(cè)量對(duì)象物承載裝置的接觸壓力的變化，從而可以以更高的精度再現(xiàn)測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量位置。
按照本發(fā)明第11方面的發(fā)明，特定測(cè)量對(duì)象物的信息與作了記號(hào)的圖像一起存儲(chǔ)到圖像登錄裝置中，所以，利用特定測(cè)量對(duì)象物的信息，便可很容易地特定作了記號(hào)的圖像的測(cè)量對(duì)象物。
按照本發(fā)明第12方面的發(fā)明，移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以便使測(cè)量光投射到從拍攝的活體的圖像的圖形中選擇的部位，所以，可以以很高的精度再現(xiàn)從拍攝的活體的圖像的圖形中選擇的一定的部位。
按照本發(fā)明第13方面的發(fā)明，在進(jìn)行測(cè)量位置的再現(xiàn)時(shí)，將登錄圖像的圖形與測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖形進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中作了記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位，移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)以便使測(cè)量光投射到所檢測(cè)的部位，接收從特征部位透過(guò)或反射的光，檢測(cè)從特征部位透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度，根據(jù)所檢測(cè)的頻譜強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度，所以，可以提高測(cè)量光向活體的測(cè)量部位的入射位置的再現(xiàn)精度。
按照本發(fā)明第14方面的發(fā)明，測(cè)量光通過(guò)光纖投射到測(cè)量對(duì)象物的選擇的部位，所以，利用光纖所具有的彎曲性，可以提高投射光學(xué)系統(tǒng)的配置的自由度，從而可以使光學(xué)測(cè)量裝置更緊湊。
按照本發(fā)明第15方面的發(fā)明，通過(guò)光纖接收從測(cè)量對(duì)象物反射或透過(guò)的光，所以，利用光纖所具有的彎曲性，可以提高接收光學(xué)系統(tǒng)的配置的自由度，從而可以使光學(xué)測(cè)量裝置更緊湊。
按照本發(fā)明第16方面的發(fā)明，利用積分球?qū)臏y(cè)量對(duì)象物反射或透過(guò)的光聚焦，所以，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，從而光學(xué)測(cè)量裝置成本低。
按照本發(fā)明第17方面的發(fā)明，特定測(cè)量對(duì)象物的信息與作了記號(hào)的圖像一起存儲(chǔ)到圖像登錄裝置中，所以，利用特定測(cè)量對(duì)象物的信息，可以很容易地特定作了記號(hào)的圖像的測(cè)量對(duì)象物。
按照本發(fā)明第18方面的發(fā)明，移動(dòng)投射光學(xué)系統(tǒng)或測(cè)量對(duì)象物承載裝置以便使測(cè)量光入射到從拍攝的活體的圖像的圖形中選擇的部位，測(cè)量活體中的特定成分濃度，所以，可以提高測(cè)量光向活體的測(cè)量部位入射的入射位置的再現(xiàn)精度，從而可以獲得每次測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)誤差小、可靠性高的光學(xué)測(cè)量裝置。
權(quán)利要求
1.一種向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光、檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度并根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度的測(cè)量方法，其特征在于在進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量之前，對(duì)上述測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像并顯示該圖像，選擇該圖像中在視覺(jué)上具有可以識(shí)別的特征的部位，對(duì)該部位作上記號(hào)，將作了記號(hào)的該圖像作為登錄圖像預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)，在實(shí)際進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)上述測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行攝像，并將該圖像與上述登錄圖像進(jìn)行對(duì)比，在上述攝像圖像上檢測(cè)與登錄圖像中作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位，向該部位投射上述測(cè)量光進(jìn)行上述測(cè)量。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于利用圖形識(shí)別，從上述進(jìn)行測(cè)量時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中、檢測(cè)與上述登錄圖像中作了記號(hào)的上述部位對(duì)應(yīng)的部位。
3.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于通過(guò)目視從上述進(jìn)行測(cè)量時(shí)拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中、檢測(cè)與上述登錄圖像中作了記號(hào)的上述部位對(duì)應(yīng)的部位。
4.按權(quán)利要求1～3的任一權(quán)項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于將上述作了記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
5.按權(quán)利要求1～4的任一權(quán)項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
6.一種具有投射光學(xué)系統(tǒng)、從該投射光學(xué)系統(tǒng)向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光、檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度并根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度的測(cè)量裝置，其特征在于，至少設(shè)置有對(duì)象物承載裝置，用于承載上述測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量；攝像裝置，用于拍攝上述測(cè)量對(duì)象物；圖像顯示裝置，顯示上述測(cè)量對(duì)象物的圖像；圖像登錄裝置，將對(duì)從上述圖像顯示裝置顯示的測(cè)量對(duì)象物的圖像中任意選擇的、具有在視覺(jué)上可以識(shí)別的特征的部位作上記號(hào)的圖像作為登錄圖像，預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)；移動(dòng)裝置，將上述登錄圖像與上述測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖像進(jìn)行對(duì)比，并移動(dòng)上述投射光學(xué)系統(tǒng)，以便使上述測(cè)量光投射到與登錄圖像中作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的、測(cè)量對(duì)象物的圖像中的部位的位置上；測(cè)量裝置，使測(cè)量光總是投射到測(cè)量對(duì)象物的同一部位進(jìn)行測(cè)量。
7.按權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于以上述測(cè)量光的光軸的方向?yàn)閆軸方向，投射光學(xué)系統(tǒng)沿與該Z軸方向正交的X軸方向和Y軸方向移動(dòng)。
8.按權(quán)利要求6或7所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述投射光學(xué)系統(tǒng)沿Z軸方向移動(dòng)。
9.按權(quán)利要求6～8的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述投射光學(xué)系統(tǒng)繞上述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.按權(quán)利要求6～9的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于還具有檢測(cè)上述測(cè)量對(duì)象物與測(cè)量對(duì)象物承載裝置的接觸壓力的接觸壓力傳感器、存儲(chǔ)該接觸壓力傳感器的輸出的接觸壓力存儲(chǔ)器和再現(xiàn)該接觸壓力存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的上述接觸壓力的加壓裝置。
11.按權(quán)利要求6～10的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述圖像登錄裝置將作了上述記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
12.按權(quán)利要求6～11的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
13.一種具有投射光學(xué)系統(tǒng)、從該投射光學(xué)系統(tǒng)向測(cè)量對(duì)象物投射測(cè)量光、檢測(cè)從該測(cè)量對(duì)象物透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度并根據(jù)該頻譜強(qiáng)度測(cè)量上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度的測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量對(duì)象物承載裝置，用于承載上述測(cè)量對(duì)象物；攝像裝置，用于拍攝上述測(cè)量對(duì)象物；圖像顯示裝置，用于顯示上述測(cè)量對(duì)象物的圖像；圖像登錄裝置，將對(duì)從上述圖像顯示裝置顯示的測(cè)量對(duì)象物的圖像中任意選擇的、具有在視覺(jué)上可以識(shí)別的特征的部位作上記號(hào)的圖像作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)；測(cè)量位置特定裝置，將上述登錄圖像與上述測(cè)量對(duì)象物的當(dāng)前拍攝的圖像進(jìn)行對(duì)比來(lái)特定在當(dāng)前拍攝的測(cè)量對(duì)象物的圖像中存在的、與登錄圖像中作了上述記號(hào)的部位對(duì)應(yīng)的部位的位置；移動(dòng)裝置，移動(dòng)上述投射光學(xué)系統(tǒng)以便使上述光投射到由該測(cè)量位置特定裝置特定的部位；接收光學(xué)系統(tǒng)，用于接收投射的上述光透過(guò)上述測(cè)量對(duì)象物的光或反射的光；頻譜強(qiáng)度檢測(cè)裝置，檢測(cè)從由該接收光學(xué)系統(tǒng)接收的上述部位透過(guò)或反射的光的頻譜強(qiáng)度；運(yùn)算處理裝置，根據(jù)上述頻譜強(qiáng)度計(jì)算上述測(cè)量對(duì)象物中的特定成分濃度；輸出裝置，輸出計(jì)算的上述特定成分濃度。
14.按權(quán)利要求13所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述投射光學(xué)系統(tǒng)具有光纖。
15.按權(quán)利要求13或14所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述接收光學(xué)系統(tǒng)具有光纖。
16.按權(quán)利要求13～15的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述接收光學(xué)系統(tǒng)具有積分球。
17.按權(quán)利要求13～16的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述圖像登錄裝置將作了上述記號(hào)的圖像與特定上述測(cè)量對(duì)象物的信息一起作為登錄圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
18.按權(quán)利要求13～17的任一所述的測(cè)量裝置，其特征在于上述測(cè)量對(duì)象物是活體。
全文摘要
旨在將測(cè)量光再現(xiàn)性好地投射到測(cè)量對(duì)象物的測(cè)量部位、以便使總是成為一定的測(cè)量條件。光學(xué)測(cè)量裝置1具有檢測(cè)投射到人手2上的測(cè)量光3的反射光4的頻譜強(qiáng)度的分光分析部5。分光分析部5利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)9沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動(dòng)和繞該Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)行人手2的測(cè)量部位登錄時(shí)，用CCD攝像機(jī)11拍攝人手2的手掌的圖像，操作員從拍攝的圖象的圖形中選擇具有特征的部位。進(jìn)行分光測(cè)量時(shí)，再次用CCD攝像機(jī)11對(duì)人手2的手掌進(jìn)行攝像，從該圖像的圖形中檢測(cè)登錄時(shí)的部位，利用上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)9移動(dòng)分光分析部5，向登錄的特征部位入射測(cè)量光3。
文檔編號(hào)A61B5/145GK1165556SQ96191151
公開(kāi)日1997年11月19日 申請(qǐng)日期1996年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月7日
發(fā)明者久保博子, 光村吉夫, 上野山晴三, 徐可欣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社京都第一科學(xué), 倉(cāng)敷紡績(jī)株式會(huì)社