專(zhuān)利名稱(chēng)：生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件、生物體信息計(jì)算裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過(guò)對(duì)生物體組織進(jìn)行光學(xué)測(cè)定，從而非侵襲性地計(jì)算體液中的葡萄糖、膽固醇、尿素、甘油三酯、蛋白質(zhì)等的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件、生物體信息計(jì)算裝置、生物體信息計(jì)算方法、程序以及記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
對(duì)用于測(cè)定生物體或溶液中的特定成分的現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)定裝置進(jìn)行說(shuō)明。
已有一種使具有一對(duì)平行相對(duì)的反射面的透明的衰減全發(fā)射元件(以下，稱(chēng)作ATR棱鏡)與上下口唇密接，以測(cè)定血糖值的光學(xué)測(cè)定裝置(例如，參照特開(kāi)平09-113439號(hào)公報(bào))，將該現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)定裝置稱(chēng)為第一現(xiàn)有技術(shù)。
更具體地?cái)⑹?，如作為以往的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖12所示，在將由硒化鋅、硅或鍺等形成的ATR棱鏡1201放在嘴上并通過(guò)口唇1203對(duì)ATR棱鏡1201施壓的狀態(tài)下，通過(guò)光纖1202使光入射到ATR棱鏡1201。
于是，在ATR棱鏡1201的反射面和口唇1203的界面處反復(fù)進(jìn)行一邊稍微侵入口唇1203一邊全反射(即衰減全反射)，將出射到ATR棱鏡1201外部的光利用光纖1204取出并分析。即，分析所發(fā)出光的光譜，通過(guò)計(jì)算作為測(cè)定對(duì)象的特定成分所易于吸收的波長(zhǎng)的光的量，從而可以知道這種波長(zhǎng)的光被特定成分吸收多少。這樣，就可以定量地測(cè)定生物體中的特定成分。
另外，已有另一種光學(xué)測(cè)定裝置，其使由ZnSe晶體等形成的ATR棱鏡密接于口腔粘膜上后，向該ATR棱鏡中入射9～11μm的激光，使之在ATR棱鏡內(nèi)部多重反射，通過(guò)對(duì)其衰減全反射光、散射反射光等進(jìn)行分析，從而測(cè)定血糖值或血液中乙醇的濃度〔例如參照福島英生等5人、《血糖值的非侵襲測(cè)量法-光學(xué)葡萄糖傳感器的研制》，BME，日本醫(yī)用電子學(xué)和生物工程師協(xié)會(huì)(Japan Society of Medical Electronic and BiologicalEngineering)，1991，第5卷，第8期，p.16-21〕。將該以往的光學(xué)測(cè)定裝置稱(chēng)為第二現(xiàn)有技術(shù)。
在ATR棱鏡中行進(jìn)的光略微侵入口唇后反射。
所反射的光受到存在于口唇中的體液中的各成分的影響，相比于侵入口唇前衰減。
于是，通過(guò)測(cè)定反射光的光量，可以測(cè)定體液中各成分的信息。
第一和第二現(xiàn)有技術(shù)將衰減波(evanescent wave)(所謂的滲入光)用于定量分析。
另外，已經(jīng)存在一種生物體信息檢測(cè)用觸頭，其包括具有抵接在生物體組織上的凹部的抵接機(jī)構(gòu)、從凹部?jī)?nèi)的一部分射出檢測(cè)光的光檢測(cè)機(jī)構(gòu)、以及設(shè)于凹部?jī)?nèi)的其他部分并使檢測(cè)光入射的檢測(cè)光入射機(jī)構(gòu)，抵接機(jī)構(gòu)由具有比生物體組織的折射率還高的折射率的材料構(gòu)成，在抵接機(jī)構(gòu)和生物體組織抵接的狀態(tài)中，檢測(cè)光通過(guò)了嵌入到凹部的生物體組織后，入射到檢測(cè)光入射機(jī)構(gòu)(例如參照國(guó)際公開(kāi)第01/058355號(hào)公報(bào))。將該以往的生物體信息檢測(cè)用觸頭稱(chēng)為第三現(xiàn)有技術(shù)。
對(duì)生物體組織的損傷小，并可簡(jiǎn)易且高精度地測(cè)定生物體的信息。
然而，在第一至第三現(xiàn)有技術(shù)中，來(lái)自太陽(yáng)光、照明的光等、測(cè)定光源以外的光大多會(huì)成為干擾光。
因此，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在因干擾光引起的對(duì)生物體信息測(cè)定的負(fù)面影響的問(wèn)題。
另外，在第一和第二現(xiàn)有技術(shù)中，衰減波(evanescent wave)浸入生物體的滲入深度可由公式(1)大概求得。
d=λ02πn12sin2θ1-n22---(1)]]>
d滲入深度；λ0真空中的波長(zhǎng)；n1第一介質(zhì)的折射率；n2第二介質(zhì)的折射率；θ1由第一介質(zhì)向第二介質(zhì)的入射角。
若針對(duì)將ZnSe晶體(n1＝2.0)用作ATR棱鏡，λ0＝10微米，θ1＝45°的情況進(jìn)行計(jì)算，則由于生物體的折射率大約是1.3～1.5左右，固n2＝1.41時(shí)，d＝29微米，這表明可以得到與幾十微米左右的表面及其附近的狀態(tài)相關(guān)的信息。
在這里，衰減波的電場(chǎng)隨著深度以指數(shù)關(guān)系衰減下去。
因此，使生物體組織密接ATR棱鏡的生物體組織測(cè)定部是非常重要的。
然而，第一和第二現(xiàn)有技術(shù)都只是將ATR棱鏡放在口唇上或按壓在口唇上。
因此，使口唇和ATR棱鏡密接是很困難的。
為此，在第一和第二現(xiàn)有技術(shù)中，正確的生物體信息的測(cè)定變得困難。
另外，雖然在第三現(xiàn)有技術(shù)中使生物體組織在所形成的凹部中隆起，能夠選擇性地測(cè)定所隆起的部位，但依然同上述第一、第二現(xiàn)有技術(shù)一樣，生物體組織和生物體組織測(cè)定部的密接是非常重要的。
然而，由于生物體組織和生物體組織測(cè)定部之間的密接非常困難，故在生物體組織和生物體組織測(cè)定部之間的密接不充分的情況下，光路長(zhǎng)度變化，正確的生物體信息的測(cè)定變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮了上述以往的問(wèn)題，其目的在于，提供一種能夠抑制由干擾光引起的對(duì)生物體信息測(cè)定的負(fù)面影響的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件、生物體信息計(jì)算裝置、生物體信息計(jì)算方法、程序以及記錄介質(zhì)。
本發(fā)明之一是一種生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中具備光學(xué)元件，其具有將發(fā)出的光入射的入射面；生物體組織所接觸的接觸面；和出射面，所述出射面將由所述生物體組織所接觸的所述接觸面反射的光、或者經(jīng)由所述生物體組織所接觸的所述接觸面而通過(guò)所述生物體組織而來(lái)的光出射；以及光學(xué)元件罩，其以使所述接觸面露出且包圍所述光學(xué)元件的外周部的全部或一部分的方式設(shè)置。
本發(fā)明之二是在本發(fā)明之一所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述生物體組織的一部分進(jìn)入的空間，形成于所述光學(xué)元件和所述光學(xué)元件罩之間。
本發(fā)明之三是在本發(fā)明之二所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述接觸面突出到所述空間的外側(cè)。
本發(fā)明之四是在本發(fā)明之二所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，還具備以覆蓋所述空間的方式設(shè)置并能移動(dòng)的空間罩；所述空間罩，在被所述接觸面所接觸的所述生物體組織按壓時(shí)，縮入到所述空間中。
本發(fā)明之五是在本發(fā)明之四所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述空間罩由彈性體保持著。
本發(fā)明之六是在本發(fā)明之二所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，還具備當(dāng)所述生物體組織接觸所述接觸面時(shí)將所述空間減壓的減壓機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明之七是在本發(fā)明之六所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，還具備以覆蓋所述空間的方式設(shè)置的、具有窗口并能移動(dòng)的空間罩；所述空間罩在被所述接觸面所接觸的所述生物體組織按壓時(shí)，縮入到所述空間中；所述減壓機(jī)構(gòu)通過(guò)所述窗口進(jìn)行排氣，以將所述空間減壓。
本發(fā)明之八是在本發(fā)明之一所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，還具備設(shè)置于所述光學(xué)元件罩外面的全部或一部分的減光機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明之九是在本發(fā)明之八所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述減光機(jī)構(gòu)是反射光的光反射體、吸收光的光吸收體、以及散射光的光散射體中的至少一種。
本發(fā)明之十是在本發(fā)明之一所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述接觸面具有溝槽。
本發(fā)明之十一是在本發(fā)明之十所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述光學(xué)元件的折射率為1.55以上。
本發(fā)明之十二是在本發(fā)明之一所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述接觸面具有曲面。
本發(fā)明之十三是在本發(fā)明之一所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件中，所述光學(xué)元件罩的端面的接觸所述生物體組織的部分具有曲面。
本發(fā)明之十四是一種生物體信息計(jì)算裝置，其中具備本發(fā)明之一所記載的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件；發(fā)出所述光的光源；檢測(cè)由所述出射面出射的所述光的光檢測(cè)器；和根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息的計(jì)算部。
本發(fā)明之十五是在本發(fā)明之十四所述的生物體信息計(jì)算裝置中，被計(jì)算的所述生物體信息是與所述生物體組織所包含的物質(zhì)的濃度相關(guān)的信息。
本發(fā)明之十六是一種生物體信息計(jì)算方法，是利用生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的生物體信息計(jì)算方法，所述生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件具有光學(xué)元件，其具有將發(fā)出的光入射的入射面、生物體組織所接觸的接觸面、和將由所述生物體組織所接觸的所述接觸面反射的光，或者經(jīng)由所述生物體組織所接觸的所述接觸面且通過(guò)所述生物體組織而來(lái)的光出射的出射面；以及光學(xué)元件罩，其以使所述接觸面露出且包圍所述光學(xué)元件的外周部的全部或一部分的方式設(shè)置；其中所述生物體信息計(jì)算方法具備發(fā)出所述光的發(fā)光步驟；檢測(cè)由所述出射面出射的所述光的光檢測(cè)步驟；根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息的計(jì)算步驟。
本發(fā)明之十七是一種程序，是用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明之十六所述的生物體信息計(jì)算方法的、根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果來(lái)計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息的計(jì)算步驟。
本發(fā)明之十八是一種介質(zhì)，是存儲(chǔ)了本發(fā)明之十七所述的程序的記錄介質(zhì)，是可由計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)。
本發(fā)明具有能夠抑制由干擾光引起的對(duì)生物體信息測(cè)定的負(fù)面影響的優(yōu)點(diǎn)。


圖1(a)是本發(fā)明第1實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(b)是本發(fā)明第1實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的側(cè)視圖；(c)是本發(fā)明第1實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的生物體組織測(cè)定部213和棱鏡罩214成為分離體的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖3(a)是本發(fā)明第2實(shí)施方式的動(dòng)作前的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(b)是本發(fā)明第2實(shí)施方式的動(dòng)作后的、即使生物體組織接觸了生物體組織測(cè)定部313的狀態(tài)的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(c)是本發(fā)明第2實(shí)施方式的動(dòng)作前的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的沿A-A′線的剖面圖。
圖4是本發(fā)明第3實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖5(a)是本發(fā)明實(shí)施方式的、生物體組織測(cè)定部513具有溝槽515的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(b)是本發(fā)明實(shí)施方式的、生物體組織599密接在溝槽551上而光552透過(guò)所密接的生物體組織599中時(shí)的示意圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式的、具備與生物體組織接觸的部分成為球狀的生物體組織測(cè)定部613的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式的、具備與生物體組織所接觸部分成為球狀棱鏡罩714的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖8是本發(fā)明第4實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置的示意圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方式的、在吸氣孔441設(shè)有單向閥911的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖10(a)是本發(fā)明實(shí)施方式的、生物體組織測(cè)定部1013具有溝槽1015的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(b)是本發(fā)明實(shí)施方式的、生物體組織1099密接在溝槽1051上，光1052透過(guò)了所密接的生物體組織1099中時(shí)的示意圖。
圖11(a)是本發(fā)明實(shí)施方式的、具有作為光纖端部而帶有生物體組織測(cè)定部1113的光纖束1100、1101的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；(b)是本發(fā)明實(shí)施方式的、生物體組織1199密接于間隙1151而光1152透過(guò)所密接的生物體組織1199中時(shí)的示意圖。
圖12是以往的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
圖中11-光入射面，12-光出射面，13-生物體組織測(cè)定部，14-棱鏡罩，15-生物體組織收納部，16-減光機(jī)構(gòu)，100-棱鏡，331-生物體組織收納部罩，332-切口，333-彈簧，334-凹槽部，441-吸氣孔，499-泵，551-溝槽，552-光，881-光源，882-光檢測(cè)器，883-計(jì)算部。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第1實(shí)施方式)首先，主要參照?qǐng)D1(a)～(c)，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)。
在這里，圖1(a)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的俯視圖；圖1(b)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的側(cè)視圖；圖1(c)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
如圖1(b)所示，本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件由光入射面11、光出射面12、生物體組織測(cè)定部13、棱鏡罩14、生物體組織收納部15組成。
也就是說(shuō)，本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，包括棱鏡100，其具有將所發(fā)出的光入射的光入射面11、相當(dāng)于口唇等生物體組織(圖中未示出)所接觸的接觸面的生物體組織測(cè)定部13、以及將由生物體組織所接觸的生物體組織測(cè)定部13反射的光射出的光出射面12；以及棱鏡罩14，其以使生物體組織測(cè)定部13露出且包圍棱鏡100的外周部的方式設(shè)置。
棱鏡100的材料，可以使用與測(cè)定中所利用的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的器件。
另外，作為棱鏡100的材料的具體例，舉例如下硅、鍺、SiC、金剛石、ZnSe、ZnS、熔融石英、氟化鈣、塑料和KrS等。
在這里，在測(cè)定像葡萄糖一樣、在波數(shù)1033cm-1、1080cm-1等的中紅外區(qū)域以及波長(zhǎng)1～2.5μm的近紅外區(qū)域具有吸收峰值的物質(zhì)時(shí)，優(yōu)選在中紅外區(qū)域中，在大約1000～1100cm-1的波數(shù)區(qū)域具有高透過(guò)率的材料。
根據(jù)這種觀點(diǎn)，棱鏡100的材料，優(yōu)選為成為上述透過(guò)率較低的原因硼或磷等雜質(zhì)的含量低的硅或鍺。另外，硼或磷等雜質(zhì)的含量越少，硅或鍺的電阻率越高。因此，優(yōu)選其電阻率為100Ωcm以上，更優(yōu)選其電阻率1500Ωcm以上。
在近紅外區(qū)域的情況下，棱鏡100的材料是硅、或高折射率的塑料，在是硅的情況下，基于同樣的理由，優(yōu)選電阻率為100Ωcm以上，電阻率是1500Ωcm以上為最佳。另外，棱鏡100的材料也可以是氟化鈣、熔融石英等。
如圖1(b)所示，生物體組織測(cè)定部13比生物體組織的一部分所進(jìn)入的一側(cè)的棱鏡罩14的端面還向生物體組織收納部15的外側(cè)突出。
在這里，雖然在測(cè)定時(shí)使作為測(cè)定對(duì)象的生物體組織接觸生物體組織測(cè)定部13，但通過(guò)使生物體組織測(cè)定部13比棱鏡罩14突出，從而使生物體組織和生物體組織測(cè)定部13的接觸壓力提高來(lái)提高密接性。
如圖1(c)所示，棱鏡罩14被設(shè)置成在生物體組織測(cè)定部13的外周部環(huán)繞生物體組織測(cè)定部13。
另外，在該棱鏡罩14中設(shè)有減光機(jī)構(gòu)16。
減光機(jī)構(gòu)16只要是減小光入射到光檢測(cè)器的概率的器件就可以，可以由光吸收體、光散射體和光反射體中的任何一個(gè)構(gòu)成。
作為光吸收體的具體例，可以列舉吸收被認(rèn)為是干擾光的各種波長(zhǎng)的光的光學(xué)薄膜等。
更具體地，優(yōu)選以適當(dāng)厚度的單層膜或多層膜形成這種光學(xué)薄膜，以便使光在膜內(nèi)多重干涉而高效地吸收不需要的光。
另外，作為這種光學(xué)薄膜的材料的具體例，可列舉如下Cu、Cr、Mo、Fe、Ni、非晶硅、SiC、Ge、WSi2、Ti、TiN、Ta、TiW、Co、SiGe、TiSi2、CrSi2、MoSi2、FeSi2、NiSi2、CrN、MoN2、SiO2、Al2O3和TiO2等。
此外，作為這種光學(xué)薄膜的形成方法的具體例，可列舉如下化學(xué)氣相生長(zhǎng)法、等離子氣相生長(zhǎng)法、光CVD法、真空蒸鍍法、液相外延法、溶膠-凝膠法、陽(yáng)極氧化反應(yīng)法、氧化還原法、激光磨蝕法(laser abrasion)等。
作為光散射體的具體例子，可以舉出以使光散射的方式用噴射加工等將棱鏡罩14的表面粗糙化的器件。
作為光反射體的具體例子，可以舉出由鋁等形成的光學(xué)薄膜。
另外，如圖1(b)所示，生物體組織收納部15設(shè)置于生物體組織接觸部13和棱鏡罩14之間，且成為凹部。
而且，棱鏡100對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)元件，棱鏡罩14對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)元件罩、減光機(jī)構(gòu)16對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的減光機(jī)構(gòu)。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的動(dòng)作。
首先，使生物體組織接觸生物體組織測(cè)定部13。
其后，若進(jìn)一步按壓下去，則生物體組織進(jìn)入到生物體組織收納部15中去。
這樣，通過(guò)使生物體組織進(jìn)入生物體組織收納部15，從而提高了生物體組織和生物體組織測(cè)定部13的密接性。
棱鏡罩14通過(guò)設(shè)置在生物體組織測(cè)定部13的外周，而形成生物體組織收納部15，以防止室內(nèi)的照明光、太陽(yáng)光、來(lái)自人體的輻射、其他對(duì)測(cè)定產(chǎn)生負(fù)面影響的干擾光入射到生物體組織測(cè)定部13中。
另外，雖然例示了將生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件一體地形成的情況的例子，但是可以如作為本發(fā)明實(shí)施方式的生物體組織測(cè)定部213和棱鏡罩214成為分離體的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖2所示，在棱鏡214中另做成設(shè)有減光機(jī)構(gòu)216的部分，然后將具有光入射面211、生物體組織測(cè)定部213的部分組裝。此外，在具有光入射面211、生物體組織測(cè)定部213等的部分的外側(cè)面中、即使進(jìn)行了組裝也露出到外部的部分(除了光入射面211和光出射面，而且在圖2中覆以陰影)中，也可以設(shè)有用于防止干擾光入射到生物體組織測(cè)定部213的減光機(jī)構(gòu)。
(第二實(shí)施方式)首先，主要參照?qǐng)D3(a)～(c)，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)。
在這里，圖3(a)是本發(fā)明第二實(shí)施方式的動(dòng)作前的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；圖3(b)是本發(fā)明第二實(shí)施方式的動(dòng)作后的、即使生物體組織接觸了生物體組織測(cè)定部313的狀態(tài)的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖；圖3(c)是本發(fā)明第二實(shí)施方式的動(dòng)作前的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的沿A-A′線的剖面圖。
本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)，與上述第一實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，只是備有生物體組織收納部罩331。在該生物體組織收納部罩331中設(shè)置有與生物體組織測(cè)定部313實(shí)質(zhì)上具有相等尺寸和形狀的凹槽部334，以及從凹槽部334的四角開(kāi)始沿著與A-A′線平行的方向設(shè)置的切口332(在圖3(a)中用虛線表示)。
由于設(shè)置有凹槽部334以及切口332，故生物體組織收納部罩331，可如圖3所示在接觸棱鏡300的同時(shí)而縮入其中。
根據(jù)這種觀點(diǎn)，生物體組織收納部罩331的材料，優(yōu)選為具有硅橡膠、天然橡膠等的適度彈性的橡膠。
如圖3(c)所示出的，由于設(shè)有彈簧333，故生物體組織收納部罩331在將生物體組織按壓到生物體組織測(cè)定部313上時(shí)縮入，而在生物體組織從生物體組織測(cè)定部313中離開(kāi)時(shí)，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。
另外，由于通過(guò)設(shè)置彈簧333，從而能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇彈簧333的彈簧常數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)使生物體組織收納部罩331縮入所需的力，因此可以實(shí)現(xiàn)用于提高密接性的最佳設(shè)計(jì)。
而且，生物體組織收納部罩331對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的空間罩。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的動(dòng)作。
如圖3(a)所示，在使生物體組織接觸生物體組織測(cè)定部313的前一階段，生物體組織收納部315由生物體組織收納部罩331封閉。
因此，即使在保管生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的情況等下，塵埃、灰塵等雜物也難于進(jìn)入生物體組織收納部315中。
在生物體組織被壓抵在生物體組織測(cè)定部313的情況下，生物體組織收納部罩331借助將生物體組織壓抵在生物體組織測(cè)定部313的壓力，如圖3(b)所示出的那樣縮入。
由于在生物體組織收納部罩331上設(shè)有如圖3(a)所示的凹槽部334以及切口332，因此生物體組織收納部罩331能夠如圖3所示那樣地縮入。
由于如圖3(c)所示設(shè)有彈簧333，因此生物體組織收納部罩331在將生物體組織按壓向生物體組織測(cè)定部313時(shí)縮入，而在生物體組織從生物體組織測(cè)定部313離開(kāi)時(shí)恢復(fù)原始狀態(tài)。
此外，可以用橡膠等彈性體來(lái)替代彈簧333。
另外，雖然在生物體組織收納部罩331中并不一定設(shè)置如設(shè)置于棱鏡罩314上的減光機(jī)構(gòu)316那樣的減光機(jī)構(gòu)，但也可以將減光機(jī)構(gòu)設(shè)置成用于防止來(lái)自生物體組織的輻射。
(第三實(shí)施方式)首先，主要參照?qǐng)D4說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)。
在這里，圖4是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖。
本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)與上述第二實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，只是設(shè)有棱鏡400和貫通棱鏡罩414的底面部分的吸氣孔441。
當(dāng)然，在生物體組織收納部罩431上與吸氣孔441重合的為位置也設(shè)置圓形的開(kāi)口。
因此，泵499在生物體組織收納部罩431被接觸在棱鏡400上的生物體組織按壓而縮入到生物體組織收納部415中時(shí)，通過(guò)那樣的開(kāi)口而進(jìn)行排氣，從而能夠使生物體組織收納部415的內(nèi)部減壓。
另外，泵499對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的減壓機(jī)構(gòu)。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的動(dòng)作。
在使生物體組織接觸到生物體組織測(cè)定部413后，用泵499通過(guò)吸氣孔441進(jìn)行吸氣。
于是，通過(guò)使生物體組織收納部415內(nèi)部成為負(fù)壓而提高密接性。
另外，用于進(jìn)行吸氣的孔，可以設(shè)置為貫通棱鏡罩414的側(cè)面部。當(dāng)然，在這種情況下，也可以根據(jù)用于進(jìn)行吸氣的孔的位置，不在生物體組織收納部罩431上設(shè)置窗口。
此外，雖然示出了使用泵499的例子，但也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、在吸氣孔441設(shè)有單向閥911的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖9所示，在吸氣孔441上設(shè)置具有止回閥的單向閥911。更具體地，也可以利用如下的吸盤(pán)結(jié)構(gòu)，其在將生物體組織按壓在生物體組織測(cè)定部413上時(shí)，若生物體組織充滿(mǎn)生物體組織收納部415，則生物體組織收納部415內(nèi)部的空氣從吸氣孔441通過(guò)單向閥911而被排氣，生物體組織密接在生物體組織測(cè)定部413上。
以上，對(duì)第一至第三實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。
(A)另外，雖然說(shuō)明了生物體組織測(cè)定部是大致平面狀的情況，也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、生物體組織測(cè)定部513具有溝槽515的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖5(a)，以及作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、生物體組織599密接在溝槽551上且光552透過(guò)所密接的生物體組織599中時(shí)的示意圖的圖5(b)所示，利用生物體組織測(cè)定部513具有溝槽515的棱鏡500。
如圖5(b)所示，使生物體組織599密接在設(shè)置于生物體組織測(cè)定部513上的多個(gè)溝槽551上，使光552透過(guò)所密接的生物體組織599來(lái)進(jìn)行測(cè)定。
由此，介由生物體組織599所接觸的生物體組織測(cè)定部513并通過(guò)生物體組織599而來(lái)的光552的光路長(zhǎng)度，由多個(gè)溝槽551的單個(gè)尺寸來(lái)決定。
A=ΣξiCil---(2)]]>A吸光度；i成分的序號(hào)；ξi第i成分的摩爾吸光系數(shù)；Ci第i成分的濃度；l透過(guò)介質(zhì)的光路長(zhǎng)度。
因此，由公式(2)所示的朗伯-比爾定律可以明白，光路長(zhǎng)度由溝槽551的尺寸機(jī)械地決定，能夠進(jìn)行更高精度的測(cè)定。優(yōu)選棱鏡500的折射率為比生物體的折射率1.3～1.5高的1.55以上，以便從形成多個(gè)溝槽551中的一個(gè)溝槽的一個(gè)面發(fā)射出的光552，在一個(gè)面和生物體組織599之間的界面折射，在生物體組織599內(nèi)直線行進(jìn)，一直到達(dá)形成該溝槽的其他面與生物體組織599之間的界面，由該界面再次折射而返回其他面〔參照?qǐng)D5(b)〕。
當(dāng)然，雖然說(shuō)明了設(shè)置有多個(gè)溝槽的情況，也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、生物體組織測(cè)定部1013具有溝槽1015的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖10(a)；以及作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、生物體組織1099密接在溝槽1051上，光1052透過(guò)所密接的生物體組織1099中時(shí)的示意圖的圖10(b)所示，利用生物體組織測(cè)定部1013具有一個(gè)溝槽1015的棱鏡1000。
(B)另外，也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、具備與生物體組織所接觸部分成為球狀的生物體組織測(cè)定部613的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖6所示，將生物體組織測(cè)定部613做成曲面。
如此，在將生物體組織按壓到棱鏡600的生物體組織測(cè)定部613上時(shí)，能夠減輕痛感。
另外，由于生物體組織測(cè)定部613的外周的曲面針對(duì)任何方向均是圓球狀，因此可以確實(shí)地減輕痛感。
此外，生物體組織變得更容易導(dǎo)入生物體組織收納部615，相比于生物體組織測(cè)定部613的外周部不是曲面的情況，生物體的變形變得更加緩和，能夠使生物體組織和生物體組織測(cè)定部613的密接性提高。
當(dāng)然，也可以在將生物體組織測(cè)定部613的外周部做成曲面的同時(shí)，在生物體組織測(cè)定部613上設(shè)置像溝槽551那樣的溝槽。
(C)再有，也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、具備與生物體組織所接觸部分成為球狀的棱鏡罩714的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖7所示，將棱鏡罩714的端面的、與生物體組織接觸的部分做成曲面。
做成這樣是優(yōu)選的，因?yàn)樵趯⑸矬w組織按壓在生物體組織測(cè)定部713上時(shí)能夠減輕痛感，并且生物體組織變得更容易導(dǎo)入到生物體組織收納部715中。
(D)還有，雖然說(shuō)明了利用棱鏡的情況，也可以如作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、具有作為光纖端部而帶有生物體組織測(cè)定部1113的光纖束1100、1101的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的鳥(niǎo)瞰圖的圖11(a)，以及作為本發(fā)明的實(shí)施方式的、生物體組織1199密接于間隙1151且光1152透過(guò)所密接的生物體組織1199中時(shí)的示意圖的圖11(b)所示，利用光纖束1100、1101。
光1152從光入射面1111入射到光纖束1100，通過(guò)光纖束1100，并從間隙1151側(cè)的光纖的端部入射到生物體組織1199。接著，光1152從生物體組織1199射出，從光纖束1101的間隙1151側(cè)的光纖的端部入射到光纖束1101，通過(guò)光纖束1101，而從光出射面1112射出。
做成這樣是優(yōu)選的，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的輕巧化。
(第四實(shí)施方式)首先，主要參照?qǐng)D8，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)。
在這里，圖8是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置的示意圖。
本實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置由以下部件構(gòu)成發(fā)出光的光源881、上述第一實(shí)施方式中說(shuō)明的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件1、檢測(cè)由棱鏡100射出的光的光檢測(cè)器882以及根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來(lái)計(jì)算與具有生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息的計(jì)算部883。
當(dāng)然，在光源881和生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件1之間，可以設(shè)置使用了光柵的分光裝置和傅里葉變換分光裝置等分光器(圖中未示出)。
光源881是LD、LED、鹵素光源、半導(dǎo)體激光器、將SiC燒結(jié)成棒狀的碳硅棒(Globar)光源、CO2激光器、鎢燈等發(fā)出作為測(cè)定對(duì)象的測(cè)定成分的吸收波長(zhǎng)的光的機(jī)構(gòu)。另外，對(duì)于光源881是LED的情況進(jìn)行圖示。
在測(cè)定像葡萄糖一樣在波數(shù)1033cm-1、1080cm-1等中紅外區(qū)域以及波長(zhǎng)1～2.5μm的近紅外區(qū)域具有吸收峰值的物質(zhì)的情況下，在以中紅外光進(jìn)行測(cè)量時(shí)，從可以覆蓋比較寬的波長(zhǎng)范圍而且即使在大約10μm的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域也能良好發(fā)光的觀點(diǎn)出發(fā)，光源881優(yōu)選為碳硅棒光源。另外，在測(cè)定從1000nm到2500nm的近紅外區(qū)域的情況下，光源881優(yōu)選為鹵素光源。
這樣，希望所發(fā)出的光，包含波長(zhǎng)為1000nm和10000nm之間的光。
光檢測(cè)器882在中紅外區(qū)域的情況下，是利用水銀、碲、鎘的混晶的MCT檢測(cè)器、熱電傳感器、DTGS檢測(cè)器、熱敏電阻、熱電堆(thermopile)、高萊探測(cè)器(Colay cell)等；在近紅外區(qū)域的情況下，是PbS檢測(cè)器、InSb檢測(cè)器、PbSe檢測(cè)器、InGaAs檢測(cè)器、Si檢測(cè)器等機(jī)構(gòu)。
計(jì)算部883是計(jì)算機(jī)。
作為所計(jì)算的生物體信息的具體例，可列舉為與葡萄糖、甘油三酯、尿素、膽固醇(總膽固醇)以及蛋白質(zhì)等的濃度相關(guān)的信息。
另外，光源881對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光源，光檢測(cè)器882對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光檢測(cè)器，計(jì)算部883對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的計(jì)算部。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置的動(dòng)作。
此外，在說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息計(jì)算裝置的動(dòng)作的同時(shí)，說(shuō)明本發(fā)明的生物體信息計(jì)算方法的一個(gè)實(shí)施方式。
通過(guò)光源881所發(fā)射出的光852，入射到生物體信息檢測(cè)用光學(xué)部件1。
入射到生物體信息檢測(cè)用光學(xué)部件1的光852，被與生物體組織測(cè)定部13接觸的生物體組織透過(guò)·散射·吸收，由生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件1的出射面12射出。
由生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件1射出的光852，被光檢測(cè)器882檢測(cè)。
計(jì)算部883，利用由光檢測(cè)器882檢測(cè)出的結(jié)果，計(jì)算生物信息。
按照本實(shí)施方式，由于利用上述第一實(shí)施方式所說(shuō)明的生物體信息檢測(cè)用光學(xué)部件1，故能夠減輕由生物體組織測(cè)定部以外的面入射的雜光的影響，可以提高生物體組織和光學(xué)元件的密接性，穩(wěn)定且容易地計(jì)算被檢測(cè)樣品中目標(biāo)成分的濃度，例如在醫(yī)療用途的體液成分的測(cè)定中有用。
另外，本發(fā)明的程序是用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述本發(fā)明的生物體信息計(jì)算方法的全部或者一部分的步驟的動(dòng)作的程序，是與計(jì)算機(jī)協(xié)同動(dòng)作的程序。
此外，本發(fā)明的記錄介質(zhì)是存儲(chǔ)了用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述本發(fā)明的生物體信息計(jì)算方法的全部或者一部分的步驟的全部或者一部分動(dòng)作的程序的記錄介質(zhì)，是可以由計(jì)算機(jī)讀取，且所讀取的所述程序和所述計(jì)算機(jī)協(xié)同來(lái)執(zhí)行所述動(dòng)作的記錄介質(zhì)。
進(jìn)而，本發(fā)明的上述“一部分步驟”是指這多個(gè)步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟。
另外，本發(fā)明的上述“步驟的工作”是指所述步驟的全部或一部分動(dòng)作。
再者，本發(fā)明的程序的一個(gè)使用方式，也可以是記錄在可由計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)上，并與計(jì)算機(jī)協(xié)同動(dòng)作的方式。
此外，本發(fā)明的程序的另一個(gè)使用方式，也可以在傳送介質(zhì)中傳送，由計(jì)算機(jī)讀取，并與計(jì)算機(jī)協(xié)同而動(dòng)作的方式。
再有，作為記錄介質(zhì)，包括ROM等；作為傳送介質(zhì)，包括因特網(wǎng)、光·電波·聲波等。
還有，上述本發(fā)明的計(jì)算機(jī)，不限于CPU等單純硬件，也可以是固件(firmware)或OS，還有包括外部設(shè)備的器件。
而且，如上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(工業(yè)上的可利用性)本發(fā)明所涉及的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件、生物體信息計(jì)算裝置、生物體信息計(jì)算方法、程序、以及記錄介質(zhì)，能夠抑制由干擾光引起的對(duì)生物體測(cè)定的負(fù)面影響，是有用的。
權(quán)利要求
1.一種生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中具備光學(xué)元件，其具有將發(fā)出的光入射的入射面、生物體組織所接觸的接觸面、和出射面，所述出射面，將由所述生物體組織所接觸的所述接觸面反射的光，或者經(jīng)由所述生物體組織所接觸的所述接觸面且通過(guò)了所述生物體組織而來(lái)的光出射；以及光學(xué)元件罩，其以使所述接觸面露出且包圍所述光學(xué)元件的外周部的全部或一部分的方式設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，可使所述生物體組織的一部分進(jìn)入的空間，形成于所述光學(xué)元件和所述光學(xué)元件罩之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述接觸面突出到所述空間的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，還具備以覆蓋所述空間的方式設(shè)置的、可移動(dòng)的空間罩；所述空間罩在被接觸在所述接觸面上的所述生物體組織按壓時(shí)，縮入所述空間中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述空間罩由彈性體保持著。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，還具備在所述生物體組織接觸在所述接觸面時(shí)將所述空間減壓的減壓機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，還具備以覆蓋所述空間的方式設(shè)置的、具有窗口且可移動(dòng)的空間罩；所述空間罩在被接觸在所述接觸面上的所述生物體組織按壓時(shí)，縮入所述空間中；所述減壓機(jī)構(gòu)，通過(guò)所述窗口進(jìn)行排氣，以將所述空間減壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，還具備設(shè)置于所述光學(xué)元件罩的外面的全部或一部分的減光機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述減光機(jī)構(gòu)是反射光的光反射體、吸收光的光吸收體以及散射光的光散射體中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述接觸面具有溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述光學(xué)元件的折射率為1.55以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述接觸面具有曲面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中，所述光學(xué)元件罩的端面的、接觸所述生物體組織的部分具有曲面。
14.一種生物體信息計(jì)算裝置，其中具備權(quán)利要求1所述的生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件；光源，其發(fā)出所述光；光檢測(cè)器，其檢測(cè)由所述出射面出射的所述光；和計(jì)算部，其根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物體信息計(jì)算裝置，其中，所計(jì)算的所述生物體信息，是與所述生物體組織所包含的物質(zhì)的濃度相關(guān)的信息。
16.一種生物體信息計(jì)算方法，是利用生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件的生物體信息計(jì)算方法，所述生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件具有光學(xué)元件，其具有將發(fā)出的光入射的入射面、生物體組織所接觸的接觸面、和出射面，所述出射面將由所述生物體組織所接觸的所述接觸面反射的光或者經(jīng)由所述生物體組織所接觸的所述接觸面且通過(guò)所述生物體組織而來(lái)的光出射；以及光學(xué)元件罩，其以使所述接觸面露出且包圍所述光學(xué)元件的外周部的全部或一部分的方式設(shè)置；其中，所述生物體信息計(jì)算方法具備發(fā)光步驟，其發(fā)出所述光；光檢測(cè)步驟，其檢測(cè)由所述出射面出射的所述光；計(jì)算步驟，其根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息。
17.一種程序，其中，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求16所述的生物體信息計(jì)算方法的、根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果來(lái)計(jì)算與具有所述生物體組織的生物體相關(guān)的生物體信息的計(jì)算步驟。
18.一種記錄介質(zhì)，其中，該記錄介質(zhì)存儲(chǔ)了權(quán)利要求17所述的程序的記錄介質(zhì)，并可由計(jì)算機(jī)來(lái)讀取。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物體信息測(cè)定用光學(xué)部件，其中包括棱鏡(100)，其具有將發(fā)出的光入射的光入射面(11)、生物體組織所接觸的生物體組織測(cè)定部(13)、和光出射面(12)，所述光出射面(12)，將由所述生物體組織所接觸的所述生物體組織測(cè)定部(13)反射的光或者經(jīng)由所述生物體組織所接觸的所述生物體組織測(cè)定部(13)且通過(guò)所述生物體組織而來(lái)的光出射；棱鏡罩(14)，其以使所述生物體組織測(cè)定部(13)露出且包圍所述棱鏡(100)的外周部的全部或一部分的方式設(shè)置。
文檔編號(hào)G01N21/27GK1736331SQ20051009262
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者鹽井正彥, 內(nèi)田真司 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社