非接触非侵入式测量方法及测量装置制造方法及图纸

一种物理量测量装置，预先记录表示测量部分的图形与测量装置（１０）之间的距离，在非接触状态下将被测物体（９）安排在规定的空间内；调整探头（２）的位置，使由距离测量装置（６）到测量部分的距离达到预先记录的距离；在改变取向的同时，取向确定机构（８）以光束照射测量部分，以确定透过测量部分最大光量的取向。这之后物理量测量装置（１０）以测量光照射测量部分，并检测从测量部分输出的光，以得到物理量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在非接触情况下，以非侵入方式测量诸如活体中成分浓度，比如人体中血糖水平等物理量的方法，和实行该法的测量装置。为了测量活体中的物理量，测量装置须按一定的方式与被测物体表面互相配合。另外，在通过光吸收原理进行测量的情况下，譬如将光用于活体的配合是不适用的。在通过使带传感器的探头直接与活体接触进行的测量方法中，该种接触对被测物体产生值得注意的影响，如果不把这种影响抑制到最小程度，也会因此而使测量误差增大。特别是当被测物体是有意识的生命体一如人体时，他不只在身体上而且也在精神上受到这种测量方法的影响。此外，这种影响随着人体平衡状态与探头状态之间的差异而改变。存在这样的理解，即把这种平衡调整到新状态的过程会对物理量测量造成干扰，以致影响到被测值与这些状态之间的差异、人本身是有意识抑或是无意识等有关。正在研究比如通过使探头与被测物体接触进行测量的位置及取向等测量条件的确定。但在非接触状态下，不能确定这些测量条件，而且，就这方面而言，也不能将接触状态下的方法用于非接触状态的测量。如果这些测量条件被确定，同时使被测物体与探头等接触，则由这种接触造成的精神的或身体的影响会对被测值产生影响。为避免这种影响，确定非接触状态下测量条件的方法是必需的。例如，尤其是在测量次要成分浓度，如血液的葡萄糖浓度的情况下，所得的信号本来就是非常弱的，而且身体的或精神影响又扰乱了被测值，降低了信噪比，造成在接触状态下进行测量时难于取出信号。由于接触所引起的这种影响，目前被认为是一种妨碍改善非侵入式葡萄糖测量精度的因素。使由这种身体或精神的影响引起之测量误差为最小的方法适于将被测物体安排在这样的空间，该空间不与由测量装置的光照射被测物体进行测量的探头接触。众所周知的是，虽然在非接触态进行测量的情况下，可使伴随接触所产生的身体或精神的影响受到限制，但这种情况下由被测物体与测量装置之间相对位置关系的影响引起测量的误差(参见日本未决专利公开特开平9-49794(1997))。因此，如果不精确地确定被测部分(由测量光照射的位置)、测量范围(测量光照射的被测物体表面面积，即测量装置与被测物体表面之间的距离)和测量取向(测量光在被测表面上影响的方向)，就不能得到精确的测量结果。本专利技术的目的在于，通过将被测物体安排在不与探头接触的情况下的空间内，并确定其关于测量装置的相对位置，以得到可重复的测量数据。按照本专利技术，最好使测量的初始状态为被测物体(如人体)已在室温下处于热平衡。为此，本专利技术适于将被测部分设定在处于非接触状态之测量装置的规定空间中，以确定所用光的取向和探头与被测物体之间的相对位置关系，并总使测量处于恒定的位置及不变的取向。于是，就能在相同的测量条件下非侵入地总以非接触方式测量被测物体的物理量。按照本专利技术的测量方法，为了测量，通过下述步骤确定物理量测量装置的位置和取向，预先记录表明被测物体上测量部分的图形、该图形与检测位置之间的距离，以及物理量测量装置在测量中关于测量部分的取向。(A)在非接触状态下将被测物体布置在规定的空间，同时将定位机构安排在探头的检测位置，用以由所述定位机构检测预先记录的测量部分的图形，并调整探头位置，使被检测图形的位置与所记录的图形位置(X0,Y0)吻合；(B)将距离测量机构调整在探头的检测位置上，并调整探头位置，使到测量部分的距离与预先记录的距离(Z0)吻合；(C)将取向确定机构调整在探头的检测位置，并将检测位置确定为测量部分处于预先记录的取向(θ0)上；(D)在将物理量测量装置调整在探头的检测位置之后，移动该装置至由取向确定机构确定的位置，在以来自物理量测量装置的测量光照射测量部分，并检测从测量部分输出的光之后，得到物理量，如附图说明图1所示。假设与通过图2所示环形探头中心的环形面垂直的面为X-Y平面，与通过所述探头中心的X-Y平面垂直相交的轴为Z轴，则把所述环的中心圆与Z轴之间的交点称为本专利技术的检测位置。预先记录的到测量部分的距离(Z0)最好等于该环形探头的半径。在这种情况下，所述测量部分进到形成探头之圆环的中心。另外，当使形成探头之圆环转动，以致所述测量部分沿着预先记录的取向(θ0)时，则已在步骤(A)确定之测量部分的位置(X0,Y0)保持不变。测量取向表示由物理量测量用的光束与所述测量部分的垂直方向成的角。把能以多种方式确定的一个测量取向确定为使取向角为0。0取向角时的取向被称为参考方向，可以通过测量目标的形状特点检测这种方向，用于在这种参考方向下的物理量测量。当测量目标在Y-Z平面内具有比如矩形截面的形状时，则如图3A所示，在0取向角时的透射光能量为最大。如果测量目标在Y-Z平面内具有比如圆形截面形状时，则如图3B所示，在0取向角时，透射光的能量为最小。不能将测量物体在Z-Y平面内的截面形状限定为矩形或圆形，但当测量目标具有其它截面形状时，可通过传送能量的分布波形的特点检测参考方向。可以不按参考方向测量物理量，而沿其它方向测量之，这可由传送能量的波形检测。此外，可以不通过传送能量的波形本身确定所述取向，而通过其一级、二级或更高级的微分波形确定之。为实现这种测量方法，按照本专利技术一种情况的测量装置有如图2所示那样，包括环形探头2，它被设置在测量部分以非接触方式布置的空间周围；传感器，它包含定位机构4、距离测量机构6、取向确定机构8和物理量测量装置10，它们沿着探头2的圆环布置，并向着中心安装其上；探头2的支承机构(未示出)；位置控制部件(未示出)；和数据处理器(未示出)。假设与通过探头2中心的圆环平面垂直相交的面为X-Y平面，与通过探头2中心的X-Y平面垂直相交的轴是Z轴，则探头2的支承机构支承探头2，可沿X轴、Y轴及Z轴方向移动，并可在包含所述圆环的平面内转动。位置控制部件存储表示测量部分9图形的位置、测量时测量部分9与位于所述圆环和Z轴间交点处的检测位置之间的距离，以及测量时物理量测量装置10关于测量部分9的取向，用以将定位机构4关于测量部分9调整在检测位置处；所述位置控制部件在非接触状态下被安排在规定的空间内，并在所述定位机构4检测预先记录的测量部分9的图形时，通过沿X、Y方向控制所述支承机构调节探头2的位置，使被检测图形的位置与所记录图形的位置吻合，同时将距离测量机构6调整在所述检测位置处，通过沿Z轴方向控制所述支承机构调整探头2的位置，使到受距离测量机构6检测之测量部分9的距离等于预先记录的距离，同时还将取向确定机构8调整在所述检测位置处，确定这一位置，使被取向确定机构8检测之测量部分9的取向等于预先记录的取向，还将物理量测量装置10调整在所述检测位置处，并将该装置移至取向确定机构8所确定的位置。数据处理器计算来自由位置控制部件定位之物理量测量装置10的物理量。按照图1所示的测量方法，可在每个物理量的测量中重复步骤(A)至(D)，以便多次处理所述物理量。处于非接触状态之被测物体不能被长时间固定。因此，通过在每个物理量测量中调整处理部分和物理量测量装置的相对位置及取向，可使物理量总是在恒定的测量条件下被测量。此外，即使被测物体处于移动状态，也能使物理量在恒定的测量条件下被测量。为了有助于测量条件的确定，最好采用初始定位装置，将测量部分9安排在规定的空间，在定位之后，移动该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过预先记录图形并确定物理量测量装置（１０）的位置和取向进行测量的非接触非侵入式测量方法，所述图形表示测量部分、所述测量部分与所述物理量测量装置（１０）之间的距离，以及所述物理量测量装置（１０）在测量时相对所述测量部分的取向，所述方法包括以下步骤：（Ａ）在非接触状态下将被测物体（９）布置在规定的空间，同时将定位机构（４）安排在探头（２）的检测位置，以由所述定位机构（４）检测预先记录的测量部分的图形，并调整探头（２）位置，使被检测的所述图形的位置与所记录的图形位置吻合； （Ｂ）将距离测量机构（６）调整在所述探头（２）的检测位置上，并调整所述探头（２）位置，使得所述测量部分的距离达到所述预先记录的距离；（Ｃ）将取向确定机构（８）调整在所述探头（２）的检测位置，并将检测位置确定为所述测量部分处于所述预先 记录的取向上；（Ｄ）在将所述物理量测量装置（１０）调整在所述探头（２）的检测位置之后，移动该装置至由所述取向确定机构（８）确定的位置，再以来自所述物理量测量装置（１０）的测量光照射所述测量部分，并检测从所述测量部分输出的光之后，得到物理 。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐可欣，
申请(专利权)人：株式会社京都第一科学，仓敷纺织株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]