測量設(shè)備、測量方法、程序及記錄介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】為了使用光學(xué)測量來精確測量靜脈中的血液成分，本發(fā)明提供了包含如下的測量設(shè)備：測量單元，用于將規(guī)定波長的測量光照射在身體的至少一部分上，檢測在身體內(nèi)部經(jīng)過散射和其表面發(fā)出的測量光，使用含有以陣列模式布置的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集所述測量光，以及獲取身體的圖像；靜脈地點識別單元，用于根據(jù)上述圖像識別身體內(nèi)部的靜脈的地點；靜脈深度識別單元，用于根據(jù)上述圖像識別上述靜脈的深度；以及血液成分估計單元，用于使用上述的靜脈地點和靜脈深度，根據(jù)從所檢測測量光中獲得的信息估計上述靜脈中的血液成分。
【專利說明】測量設(shè)備、測量方法、程序及記錄介質(zhì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及測量設(shè)備、測量方法、程序及記錄介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，人們已經(jīng)開發(fā)出通過光學(xué)測量以非侵入方式測量生物物質(zhì)的技術(shù)。這些技術(shù)用在，例如，包括在皮下組織或動脈血中的成分的測量中。另一方面，如，例如，專利文獻I所公開，通過光學(xué)測量識別皮膚下面的靜脈的圖案的技術(shù)也是已知的。
[0003]引用列表
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I JP2007-72677A
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]技術(shù)問題
[0007]但是，在這樣的技術(shù)中，難以測量靜脈的血液成分。這是因為，當(dāng)試圖通過光學(xué)測量來測量靜脈血時，動脈血和皮下組織的影響相當(dāng)大，因此難以將該影響分離。但是，在表明成分的濃度不同于血液中的皮下組織的體液的測量或表明用餐等引起的成分濃度的短暫變化相當(dāng)大的動脈血的測量中，難以精確分析血液成分。 [0008]因此，本公開提出了能夠通過光學(xué)測量來精確測量靜脈的血液成分的測定設(shè)備、測定方法、程序及記錄介質(zhì)。
[0009]問題的解決方案
[0010]按照本公開，提供了一種測量設(shè)備，其包括:測量單元，其被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像；靜脈位置指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計單元，其被配置成根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息估計靜脈的血液成分。
[0011]按照本公開，提供了一種測量方法，其包括:向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像；根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息估計靜脈的血液成分。
[0012]按照本公開，提供了一種使計算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能的程序，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光獲取活體的捕獲圖像，該功能包含:靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計功能，用于根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息估計靜脈的血液成分。
[0013]按照本公開，提供了一種記錄程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，該程序使計算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光獲取活體的捕獲圖像，該功能包含:靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計功能，用于根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息估計靜脈的血液成分。
[0014]按照本公開，提供了一種測量設(shè)備，其包括:測量單元，其被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長 的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光獲取活體的捕獲圖像；靜脈位置指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計單元，其被配置成根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
[0015]按照本公開，提供了一種測量方法，其包括:向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像；根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
[0016]按照本公開，提供了一種使計算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能的程序，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光獲取活體的捕獲圖像，該功能包含:靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計功能，用于根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
[0017]按照上述配置，通過指定作為存在于活體內(nèi)部的測量目標(biāo)的靜脈的位置和深度，可以從在靜脈的區(qū)域中檢測的測量光的光譜中分離由，例如，體成分的影響和動脈的影響引起的噪聲，從而可以精確地測量靜脈的血液成分。
[0018]本發(fā)明的有益效果
[0019]按照上述的本公開，可以通過光學(xué)測量來精確測量靜脈的血液成分。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是示出按照本公開的第一實施例的測量設(shè)備的總體配置的框圖；
[0021]圖2是示出按照本公開的第一實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的圖形；
[0022]圖3是描述本公開的第一實施例中從測量光獲得的信息的圖形；
[0023]圖4是描述本公開的第一實施例中靜脈位置指定單元的處理的圖形； [0024]圖5是描述本公開的第一實施例中靜脈深度指定單元的處理的圖形； [0025]圖6是描述本公開的第一實施例中血液成分估計單元的處理的圖形；
[0026]圖7是描繪本公開 的第一實施例中血液成分估計單元的處理的曲線圖；
[0027]圖8是示出在本公開的第一實施例中進行的處理的流程圖；
[0028]圖9是示出按照本公開的第二實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的框圖；
[0029]圖10是示出按照本公開的第三實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的框圖；
[0030]圖11是示出按照本公開的第四實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的框圖；
[0031]圖12是示出按照本公開的第五實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的框圖；
[0032]圖13是示出按照本公開的第六實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的框圖；以及
[0033]圖14是描述按照本公開的實施例的信息處理裝置的硬件配置的框圖。
【具體實施方式】
[0034]在下文中，將參考附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施例。注意，在本說明書及附圖中，具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)的元件用相同標(biāo)號表示，并省略重復(fù)說明。
[0035]注意，該描述將按如下次序提供。
[0036]1.第一實施例
[0037]1-1.測量設(shè)備的總體配置
[0038]1-2.測量單元的配置
[0039]1-3.靜脈位置指定單元的處理
[0040]1-4.靜脈深度指定單元的處理
[0041]1-5.血液成分估計單元的處理
[0042]1-6.處理流程
[0043]2.第二實施例
[0044]3.第三實施例
[0045]4.第四實施例
[0046]5.第五實施例[0047]6.第六實施例
[0048]7.補充
[0049](1.第一實施例)
[0050]首先，將參考圖1到8描述本公開的實施例。
[0051](1-1.測量設(shè)備的總體配置)
[0052]圖1是示出按照本公開的第一實施例的測量設(shè)備的總體配置的框圖。參照圖1，測量設(shè)備100包括測量單元110、測量控制單元120、測量數(shù)據(jù)獲取單元130、靜脈位置指定單元140、靜脈深度指定單元150、血液成分估計單元160、測量結(jié)果輸出單元170、和存儲單元180。 [0053]測量單元110起測量活體B的至少一部分的測量探針的作用。測量單元110向活體B的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光L，檢測在活體B內(nèi)部散射并從活體B的表面排出的測量光L，從而通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光L，獲取活體B的捕獲圖像。
[0054]例如，測量單元110向活體B的一部分(測量部分)輻射具有預(yù)定波長的紅外光或近紅外光作為測量光L，以便捕獲測量部分的皮膚的圖像。另外，測量單元110檢測在活體B內(nèi)部散射的測量光L。在這種情況下，由于測量光L的一部分被動脈、靜脈、和其它體組織吸收，所以光量與輻射時相比減少了。例如，測量單元110測量從活體B的表面排放的測量光L的光量的分布以便設(shè)置與測量部分有關(guān)的測量數(shù)據(jù)。該測量數(shù)據(jù)是從測量單元110檢測的測量光中獲得的信息的例子。
[0055]如下所述，在本實施例中，存在于活體B內(nèi)部的靜脈的血液成分通過光學(xué)測量來估計。光學(xué)測量的技術(shù)可以使用如上所述的身體內(nèi)的物質(zhì)的光吸收特性，或可以使用其散射特性或旋光特性。測量單元110按照用在測量設(shè)備100中的技術(shù)輻射具有適當(dāng)波長的光作為測量光L。例如，當(dāng)使用上述的光吸收特性測量包括在靜脈血中的葡萄糖的數(shù)量時，例如，測量單元110輻射波長為1400nm(納米)到2200nm的近紅外光作為測量光L。注意，測量單元110輻射的測量光L不局限于具有單一波長的光。例如，測量單元110可以以時分方式輻射每一條具有不同波長的多條光束作為測量光L。在這種情況下，測量單元110可以在獲取捕獲的圖像和測量光量的分布的每一種中使用不同光束。
[0056]測量控制單元120通過，例如，CPU (中央處理單元)、R0M(只讀存儲器)、RAM (隨機訪問存儲器)、通信設(shè)備等來實現(xiàn)。測量控制單元120控制包括在測量單元110中的光源單元、圖像傳感器等的驅(qū)動，以及控制在測量單元110中進行的活體B的整個測量過程。例如，測量控制單元120根據(jù)預(yù)定同步信號控制圖像傳感器的掃描定時、像素的選擇等。另外，測量控制單元120控制測量光L的輻射定時和光源單元的光量等。為了進行控制，測量控制單元120可以引用記錄在存儲單元180等中的各種程序、參數(shù)、數(shù)據(jù)庫等。
[0057]測量數(shù)據(jù)獲取單元130通過，例如，CPU、ROM、RAM、通信設(shè)備等來實現(xiàn)。測量數(shù)據(jù)獲取單元130獲取捕獲的圖像和測量單元110獲取的測量數(shù)據(jù)，然后將它們輸出到靜脈位置指定單元140、靜脈深度指定單元150、和血液成分估計單元160。測量數(shù)據(jù)獲取單元130可以通過在每個預(yù)定定時依次獲取從測量單元110輸出的測量數(shù)據(jù)，以時序方式獲取測量數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)獲取單元130可以和與當(dāng)獲取數(shù)據(jù)時的日期、時間等有關(guān)的時間信息相關(guān)聯(lián)地將所獲測量數(shù)據(jù)存儲在存儲單元180中作為歷史信息。[0058]靜脈位置指定單元140通過，例如，CPU、ROM、RAM等來實現(xiàn)。靜脈位置指定單元140根據(jù)經(jīng)由測量數(shù)據(jù)獲取單元130從測量單元110中獲取的捕獲的圖像，指定存在于活體B內(nèi)部的靜脈的位置。注意，靜脈位置指定單元140的處理細節(jié)將在下面描述。
[0059]靜脈深度指定單元150通過，例如，CPU、ROM、RAM等來實現(xiàn)。靜脈深度指定單元150根據(jù)經(jīng)由測量數(shù)據(jù)獲取單元130從測量單元110中獲取的捕獲的圖像，指定存在于活體B內(nèi)部的靜脈的深度。注意，靜脈深度指定單元150的處理細節(jié)將在下面描述。
[0060]血液成分估計單元160通過,例如，CPU、ROM、RAM等來實現(xiàn)。血液成分估計單元160根據(jù)經(jīng)由測量數(shù)據(jù)獲取單元130從測量單元110中獲取的測量數(shù)據(jù)，估計存在于活體B內(nèi)部的靜脈的血液成分。血液成分估計單元160在估計血液成分時使用靜脈位置指定單元140指定的靜脈的位置和靜脈深度指定單元150指定的靜脈的深度。血液成分估計單元160可以進一步讓估計的結(jié)果經(jīng)過基于事先通過血液采樣測量的靜脈的血液成分的信息的校準(zhǔn)。血液成分估計單元160可以和與當(dāng)獲取數(shù)據(jù)時的日期、時間等有關(guān)的時間信息相關(guān)聯(lián)地將血液成分的估計數(shù)據(jù)存儲在存儲單元180中作為歷史信息。
[0061]測量結(jié)果輸出單元170通過，例如，CPU、ROM、RAM、輸出設(shè)備、通信設(shè)備等來實現(xiàn)。測量結(jié)果輸出單元170輸出與血液成分估計單元160估計的存在于活體B內(nèi)部的靜脈的血液成分有關(guān)的信息。測量結(jié)果輸出單元170可以將該信息輸出到像測量設(shè)備100含有的顯示器那樣的輸出設(shè)備，或可以使用打印機等將該信息輸出在紙介質(zhì)上。另外，測量結(jié)果輸出單元170可以將與靜脈的血液成分有關(guān)的信息輸出到配備在測量設(shè)備100外部的顯示器、各種類型的信息處理裝置等。這樣，隨著測量結(jié)果輸出單元170輸出與靜脈的血液成分有關(guān)的信息，測量設(shè)備100的用戶可以弄清測量結(jié)果。
[0062]存儲單元108通過，例如，測量設(shè)備100擁有的RAM、存儲設(shè)備等來實現(xiàn)。在存儲單元180中，可以記錄測量單元110測量的測量數(shù)據(jù)、捕獲的圖像、和用在測量設(shè)備100進行的處理中各種程序、參數(shù)、數(shù)據(jù)等。另外，在存儲單元180中，除了數(shù)據(jù)之外，還可以記錄像測量設(shè)備100進行處理時生成的變量那樣的中間數(shù)據(jù)。包括測量控制單元120、測量數(shù)據(jù)獲取單元130、靜脈位置指定單元140、靜脈深度指定單元150、血液成分估計單元160、測量結(jié)果輸出單元170等的每個處理單元都能夠自由地訪問存儲單元180以便將數(shù)據(jù)寫入其中或從中讀取數(shù)據(jù)。
[0063]注意，上述的測量控制單元120、測量數(shù)據(jù)獲取單元130、靜脈位置指定單元140、靜脈深度指定單元150、血液成分估計單元160、和測量結(jié)果輸出單元170可以實現(xiàn)成測量設(shè)備100的一部分，或可以通過像與測量設(shè)備100連接的計算機那樣的外部設(shè)備實現(xiàn)。另外，通過將測量數(shù)據(jù)存儲在可換式存儲介質(zhì)等中，并將該存儲介質(zhì)與測量設(shè)備100分開，以便與含有測量控制單元120、測量數(shù)據(jù)獲取單元130、靜脈位置指定單元140、靜脈深度指定單元150、血液成分估計單元160、和測量結(jié)果輸出單元170的另一個設(shè)備連接，分析測量單元110生成的測量數(shù)據(jù)。
[0064]另外，作為本公開的另一個實施例，可以編寫實現(xiàn)如上所述的按照本實施例的測量設(shè)備的每種功能的 計算機程序，并將其安裝在個人計算機等中?？梢蕴峁┐鎯@樣的計算機程序的計算機可讀記錄介質(zhì)。該記錄介質(zhì)可以是，例如，磁盤、光盤、磁光盤、閃速存儲器等。另外，該計算機程序可以不使用這樣的記錄介質(zhì)地經(jīng)由，例如，網(wǎng)絡(luò)來分配。
[0065](1-2.測量單元的配置)[0066]圖2是示出按照本公開的第一實施例的測量設(shè)備的測量單元的配置的圖形。參照圖2，測量單元110包括光源單元111、微型透鏡陣列113、和圖像傳感器115。
[0067]光源單元111向活體B輻射具有預(yù)定波長的測量光L。在本實施例中，光源單元111被配置成與微型透鏡陣列113相鄰，以便測量光L的發(fā)射表面面對活體B。光源單元111可以配備在微型透鏡陣列113的邊緣上。作為光源單元111，可以使用，例如，發(fā)光二極管(LED:Light Emitting Diode)、小型激光器等。如上所述,光源單元111可以福射具有單一波長的光作為測量光L，或可以以時分方式輻射具有不同波長的多條光束。
[0068]微型透鏡陣列(MLA =Micro Lens Array) 113將在活體B內(nèi)部反射和擴散然后從活體B的表面排出的測量光L引導(dǎo)到圖像傳感器115。微型透鏡陣列113包括以，例如，網(wǎng)格形狀布置的多個光接收透鏡，每個光接收透鏡將從預(yù)定區(qū)域的活體B的表面排出的測量光L引導(dǎo)到圖像傳感器115的預(yù)定光接收元件。由于微型透鏡陣列113是在深度方向有一點場曲但沒有失真的透鏡陣列，所以通過使用微型透鏡陣列113將測量光L引導(dǎo)到圖像傳感器115，可以獲得滿意的測量數(shù)據(jù)。
[0069]圖像傳感器115將光電檢測器(Photo Detector:PD)感測的測量光L的強度轉(zhuǎn)換成電信號，然后將該信號輸出到測量數(shù)據(jù)獲取單元130。作為圖像傳感器115，可以使用，例如，CCD (Charge Couple Device (電荷稱合器件))型圖像傳感器、CMOS (ComplementaryMetal Oxide Semiconduc tor (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)型圖像傳感器、含有有機EL的光接收元件的傳感器、或像TFT (薄膜晶體管)型圖像傳感器那樣的二維區(qū)域傳感器。在本實施例中，通過圖像傳感器115獲取指定后面將描述的靜脈的位置和深度的捕獲圖像和估計血液成分的光量的分布兩者。因此，最好讓圖像傳感器115對付具有寬波段的光。注意，當(dāng)以時分方式從光源單元111輻射具有不同波長的光束時，圖像傳感器115可以使用具有不同波長的光束分別獲取捕獲的圖像和光量的分布。
[0070]這里，如圖所示光源單元111輻射和在活體B內(nèi)部反射和擴散的測量光L的至少一部分通過存在于活體B內(nèi)部的靜脈V。此時，由于靜脈V的血液成分的特性，使測量光L發(fā)生變化。測量設(shè)備100使用微型透鏡陣列113和圖像傳感器115測量測量光L的變化，然后指定靜脈V的血液成分。如上所述，這里使用的血液成分的特性可以是光吸收特性，或可以是散射特性、旋光特性等。測量單元110按照這里使用的這樣特性適當(dāng)包括其它組成元件。例如，當(dāng)使用血液成分的旋光特性時，可以在微型透鏡陣列113與活體B之間配備極化濾波器。
[0071]圖3是描述本公開的第一實施例中從測量光中獲得的信息的圖形。由于活體B是使光散射得非常好的介質(zhì)，所以從光源單元110輻射的測量光L在活體B內(nèi)部擴散的同時向前運動，在某個位置上從活體B的表面排出然后入射在微型透鏡陣列113上，然后被圖像傳感器115測量。
[0072]此時，隨著微型透鏡陣列113的光接收透鏡的位置更遠離光源單元111，檢測到散射到活體B的更深位置然后返回到活體的表面的測量光L。換句話說，圖中沿著X軸方向的位置被設(shè)置得更遠離光源單元111的光接收透鏡檢測到滲透到更深位置的測量光L。在本實施例中，測量設(shè)備100的血液成分估計單元160通過，例如，模擬微型透鏡陣列113的每個光接收透鏡的位置上像光的散射或衰減那樣的特性來估計測量光L的光路，以便用在血液成分的估計中。[0073]測量光L在如上所述的散射的過程中受特定波長的能量的吸收、極化的發(fā)生、或由像處在光路上的血管、皮膚、或皮下組織那樣的體成分引起的散射影響。如圖所示，從光源單元111輻射和入射在微型透鏡陣列113上的測量光L不僅受處在光路上的靜脈V影響，而且受存在于活體B內(nèi)部的動脈和像皮膚或皮下組織那樣的體組織影響。因此，為了精確估計靜脈V的血液成分，最好從測量結(jié)果中排除這樣包括動脈A和體組織的其它成分的影響。
[0074]為此，在本實施例中，由靜脈位置指定單元104指定靜脈V的位置和由靜脈深度指定單元150指定靜脈V的深度。注意，在本實施例的描述中，“位置”對應(yīng)于與測量單元110平行的方向的位置，換句話說，圖的X軸和I軸的坐標(biāo)，“深度”對應(yīng)于與測量單元110垂直的方向的深度，換句話說，圖的z軸的坐標(biāo)。
[0075](1-3.靜脈位置指定單元的處理)
[0076]圖4是描述本公開的第一實施例中靜脈位置指定單元的處理的圖形。參照圖4，靜脈位置指定單元140對如(a)所示測量單元110獲得的捕獲圖像進行圖像處理，然后生成如(b)所示指示靜脈V的位置的信息。
[0077]從測量單元110的光源單元111發(fā)射和入射在活體B的內(nèi)部上的測量光L在活體B的內(nèi)部散射然后入射在微 型透鏡陣列113上。此刻，在活體B內(nèi)部的靜脈V的位置中，由于靜脈血而發(fā)生光吸收，于是從活體B排出的測量光L的強度降低。因此，在測量單元110獲取的捕獲的圖像中，與靜脈V相對應(yīng)的位置是亮度比周圍低的區(qū)域。注意，在下文中，表達在捕獲的圖像中的靜脈V的形狀也被稱為靜脈圖案。
[0078]靜脈位置指定單元140通過將，例如，差異濾波函數(shù)應(yīng)用于捕獲的圖像提取靜脈圖案。差異濾波函數(shù)是針對感興趣像素及其周圍像素，輸出感興趣像素與其周圍像素之間差異大的部分的較高值作為輸出值的濾波函數(shù)。換句話說，差異濾波函數(shù)是使用感興趣像素和附近像素的灰度值之間的差值通過算術(shù)運算強調(diào)圖像中的線條或邊界的濾波函數(shù)。
[0079]一般說來，當(dāng)使用濾波函數(shù)h(x，y)對具有作為變量的二維平面上的網(wǎng)格點(x，y)的圖像數(shù)據(jù)u(x，y)進行濾波處理時，如下公式101所示生成圖像數(shù)據(jù)V(x，y)。注意，在下面的公式101中，表示卷積。
[0080][數(shù)字公式I]
v(x,y) - u{xf y)寧 h(xfy)
=Σ Σ —μ: - ,,?F -麗,)
[0081]mt...(公式 101)
繼】J?|
[0082]在按照本實施例提取靜脈圖案時，像一階空間差分濾波函數(shù)或二階空間差分濾波函數(shù)那樣的差分濾波函數(shù)可以用作差異濾波函數(shù)。一階空間差分濾波函數(shù)是針對感興趣像素計算沿著橫向和縱向彼此相鄰的像素的灰度值的差值的濾波函數(shù)，二階空間差分濾波函數(shù)是針對感興趣像素提取灰度值之間的差值的大變化量的部分的濾波函數(shù)。
[0083]作為上述的二階空間差分濾波函數(shù)，可以使用，例如，下面所示的Log(Laplacianof Gaussian (高斯型拉普拉斯))濾波函數(shù)。Log濾波函數(shù)(公式103)通過作為使用高斯函數(shù)的平滑濾波函數(shù)的高斯濾波函數(shù)(公式102)的二次微分來表達。這里，在下面的公式102中，σ表示高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是指示高斯濾波函數(shù)的平滑度的變量。另外，下面公式103中的σ是與公式102 —樣指示高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的參數(shù)，通過改變σ的值，可以改變進行Log濾波處理時獲得的輸出值。
[0084][數(shù)字公式2]
【權(quán)利要求】
1.一種測量設(shè)備，包含: 測量單元，其被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，以檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像； 靜脈位置指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 靜脈深度指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及 血液成分估計單元，其被配置成根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息來估計靜脈的血液成分。
2.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該血液成分估計單元根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，然后通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息排除所估計厚度的體組織的影響來估計靜脈的血液成分。
3.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該血液成分估計單元通過將從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息與從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息相比較，估計靜脈的血液成分。
4.按照權(quán)利要求3所述的測量設(shè)備，其中該血液成分估計單元通過使用從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息校正從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息，估計靜脈的血液成分。
5.按照權(quán)利要求4所述的測量設(shè)備，其中該血液成分估計單元根據(jù)從在相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，然后通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息排除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
6.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備， 其中該測量單元包括配置成獲取捕獲的圖像的圖像傳感器， 其中在該圖像傳感器中，將多個光接收元件分配給光接收透鏡之一，以及 其中該靜脈深度指定單元根據(jù)從與相同光接收透鏡相對應(yīng)的多個光接收元件獲取的捕獲的圖像中提取的視差信息指定靜脈的深度。
7.按照權(quán)利要求6所述的測量設(shè)備，其中該靜脈深度指定單元使用光場攝影的技術(shù)從捕獲的圖像中提取視差信息。
8.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該血液成分估計單元根據(jù)通過以前血液采樣測量的血液成分對血液成分的估計結(jié)果進行校準(zhǔn)。
9.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該測量單元包括配置成檢測所排出測量光和獲取捕獲的圖像的圖像傳感器。
10.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該測量單元包括配置成檢測所排出測量光的檢測器和配置成獲取捕獲的圖像的圖像傳感器。
11.按照權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其中該測量單元包括與該透鏡陣列分開的透鏡陣列和與該圖像傳感器分開的圖像傳感器作為檢測器。
12.按照權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其中該圖像傳感器和該檢測器沿著排出測量光的方向疊加，以及該圖像傳感器透射測量光的至少一部分。
13.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中該測量單元包括配置成輻射測量光的光源單元，以及 其中該光源單元被配備在該透鏡陣列的邊緣上。
14.按照權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備， 其中該測量單元包括配置成輻射測量光的光源單元，以及 其中該光源單元被配備成與該透鏡陣列分離。
15.—種測量方法,包含: 向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像； 根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及 根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息來估計靜脈的血液成分。
16.一種使計 算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能的程序，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像，該功能包含: 靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計功能，用于根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息來估計靜脈的血液成分。
17.—種記錄程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，該程序使計算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像，該功能包含: 靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計功能，用于根據(jù)使用靜脈的位置和靜脈的深度從所檢測測量光中獲得的信息來估計靜脈的血液成分。
18.—種測量設(shè)備，包含: 測量單元，其被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像；靜脈位置指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置；靜脈深度指定單元，其被配置成根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及血液成分估計單元，其被配置成根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
19.一種測量方法,包含: 向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像； 根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及 根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
20.一種使計算機能夠與測量單元通信以便執(zhí)行如下功能的程序，該測量單元被配置成向活體的至少一部分輻射具有預(yù)定波長的測量光，檢測在活體內(nèi)部散射然后從活體的表面排出的測量光，以及通過使用含有排列成陣列形狀的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集排出測量光來獲取活體的捕獲圖像， 該功能包含: 靜脈位置指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定存在于活體內(nèi)部的靜脈的位置； 靜脈深度指定功能，用于根據(jù)捕獲的圖像指定靜脈的深度；以及 血液成分估計功能，用于根據(jù)靜脈的深度估計存在于活體的表面與靜脈之間的體組織的厚度，根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息來排除所估計厚度的體組織的影響，根據(jù)從在與靜脈的位置相鄰的相鄰區(qū)域中檢測的測量光中獲得的信息提取從存在于活體內(nèi)部的動脈的脈博中導(dǎo)出的隨時間變化成分，以及通過根據(jù)從在靜脈的位置中檢測的測量光中獲得的信息進一步消除隨時間變化成分來估計靜脈的血液成分。
【文檔編號】A61B5/1455GK103987317SQ201280061381
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】佐藤英雄 申請人:索尼公司