测量设备、测量方法、程序和记录介质的制作方法
【专利摘要】提供了测量设备、测量方法、程序和记录介质，其允许设备的进一步小型化。该测量设备配备有测量单元和分析单元。测量单元具有如下单元：光源单元，发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，控制所述测量光的偏振方向，并且提供在所述光源单元与所述活体之间和/或所述活体与所述检测单元之间。分析单元使用来自所述测量单元的测量结果以基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析上述生物成分的浓度。
【专利说明】测量设备、测量方法、程序和记录介质
【技术领域】
[0001]本公开涉及测量设备、测量方法、程序以及记录介质。
【背景技术】
[0002]与通过无创方式来测量在活体的皮肤之下或在血液中存在的体内物质中所包括的血液中的成分(生物成分)的技术有关的研究已经进展。在通过这种无创光学方案来分析生物成分的技术中，通常可以使用光吸收率来确定生物成分的浓度(例如，参见以下的专利文献I)。
[0003]引文列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP2009-273819A
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]在此，在上述专利文献I中所示的生物成分浓度测量设备中，基于已经透射通过活体的光(透射光)的强度来测量生物成分的浓度，但由于活体是容易使得光散射的物质，而且活体中所包括的生物成分吸收一部分辐射光，因此存在取决于辐射光的强度而并未充分获得透射光的可能性。因此，在上述专利文献I中所示的使用该无创光学方案的这种生物成分浓度测量设备中，优选的是:使用可以发射具有充足强度的光的光源或可以检测弱透射光的检测器，并且相应地，这种设备倾向于具有增加的尺寸。此外，当血液中的葡萄糖的浓度作为生物成分被测量时，必须测量透射光的散射特性或透射光的脉博(PUlsebeat)所产生的改变，并且相应地，设备变得较大。为此，已经要求在保持检测精度的同时设备的小型化。
[0008]因此，本公开考虑以上情况，并且提出可以实现设备的进一步小型化的测量设备、测量方法、程序以及记录介质。
[0009]问题的解决方案
[0010]根据本公开一方面，提供一种测量设备，包括:测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向；以及分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0011] 根据本公开一方面，提供一种测量方法，包括:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0012]根据本公开一方面，提供一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器进行通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向:分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0013]根据本公开一方面，提供一种记录介质，具有其中所记录的程序，所述程序使得计算机执行以下功能，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向:分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且由此基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓 度。
[0014]根据本公开一方面，提供一种测量设备，包括:测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向；分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及测量控制单元，被配置为:控制所述测量单元。所述测量单元是测量部分，被配置为:作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，检测从所述活体发射的所述测量光。所述测量控制单元以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
[0015]根据本公开一方面，提供一种测量方法，包括:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。测量部分执行所述测量光的发射和检测，所述测量部分被配置为:作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，检测从所述活体发射的所述测量光。以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
[0016]根据本公开一方面，提供一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，所述测量器具检测从所述活体发射的所述测量光:分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及所述测量仪器的控制功能。
[0017]根据本公开一方面，在从所述光源单元发射的测量光发射自活体然后由所述检测单元检测到的时间期间，测量光的偏振方向受控于所述偏振控制单元。此外，所述分析单元基于所述测量光的偏振状态的改变而使用所述测量单元所测量的测量结果来计算旋光度，由此基于计算出的旋光度来分析生物成分的浓度。
[0018]本公开的有利效果
[0019]根据上述本公开，可以实现设备的进一步小型化。 【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是用于描述基于旋光度来测量浓度的原理的示意图。
[0021]图2是示出根据本公开第一实施例的测量设备的配置的框图。
[0022]图3A是示出根据所述实施例的测量设备中所包括的测量单元的概要的示意图。
[0023]图3B是示出根据所述实施例的测量单元的概要的示意图。
[0024]图3C是示出根据所述实施例的测量单元的概要的示意图。
[0025]图4是用于描述根据所述实施例的测量单元的示意图。
[0026]图5是用于描述根据所述实施例的偏振控制单元的示意图。
[0027]图6是用于描述根据所述实施例的偏振控制单元的示意图。
[0028]图7A是用于描述根据所述实施例的光源单元的示意图。
[0029]图7B是用于描述根据所述实施例的光源单元的示意图。
[0030]图8是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0031]图9是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0032]图10是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0033]图11是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0034]图12是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0035]图13是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0036]图14是示出根据所述实施例的测量单元的具体示例的示意图。
[0037]图15是用于描述根据所述实施例的分析单元中所执行的分析处理的示意图。
[0038]图16是示出根据本公开实施例的测量设备的硬件配置的示例的框图。
【具体实施方式】
[0039]下文中，将参照附图详细描述本公开优选实施例。注意，在该说明书和附图中，以相同附图标记来表示具有基本上相同功能和结构的要素，并且省略重复解释。
[0040]注意，将按以下顺序来提供描述。[0041](I)关于基于旋光度来测量浓度的原理
[0042](2)第一实施例
[0043](2-1)关于测量设备的配置
[0044](3)关于根据本公开实施例的测量设备的硬件配置
[0045](关于基于旋光度来测量浓度的原理)
[0046]在描述根据本公开实施例的测量设备、测量方法、程序和记录介质之前，将在以下参照图1简要描述基于旋光度来测量浓度的原理。图1是用于描述基于旋光度来测量浓度的原理的不意图。
[0047]光是一种电磁波，包括光的电磁波可以被看作在对于其行进方向的各个正交方向(例如纵向方向、横向方向、对角线方向等)上振动的横波。在所述各个方向上振动的光之中，也可能存在多种在特定方向上振动的光。这些在特定方向上振动的光被称为偏振光。作为某些种这样的偏振光，存在根据光的传输在其振动方向上呈圆形的圆偏振光、仅在特定方向上振动的平面偏振光(又称为平面偏振光)等。此外，关于圆偏振光，已知的是，存在两种圆偏振光，即右手圆偏振光和左手圆偏振光，它们在旋转方向上不同(顺时针或逆时针)。此外，平面偏振光可以被看作以完全相同的振动和周期向前移动的右手圆偏振光和左手圆偏振光的矢量和。
[0048]接下来，如图1所示，假设圆偏振光发射自光源。当偏振器(偏振滤波器，其为可以提取特定偏振光(例如仅在纵向方向上振动的光)的光学元件)安装在圆偏振光的光路上时，可以透射通过偏振 滤波器的光仅是在纵向方向上振动的平面偏振光，如图1所示。
[0049]在此，考虑如图1所示平面偏振光在物质(测量物质)上入射的情况。当测量物质是具有不对称碳的物质(例如葡萄糖)的溶液或例如具有偏振平面的晶体的固体时，在平面偏振光与测量物质之间产生相互作用，因此，在运动通过物质的右手圆偏振光的速度与运动通过物质的左手圆偏振光的速度之间得到差异。在此情况下，被看作右手圆偏振光和左手圆偏振光的矢量和的平面偏振光的偏振平面在入射时从偏振平面旋转了 α角度。在此情况下，当右手圆偏振光的速度高于左手圆偏振光的速度时，在物质上入射时的偏振平面从在入射时的偏振平面在右侧上旋转，而当左手圆偏振光的速度高于右手圆偏振光的速度时，在物质的入射时的偏振平面从在入射时的偏振平面在左侧上旋转。这种现象被称为旋光，旋转角α被称为旋光度。
[0050]在此，已知的是，使用对于感兴趣物质唯一的常数(特定旋光度)、感兴趣物质的浓度以及透射距离通过以下公式10来表示检测器所测量的旋光度a的大小。
[0051][数学式I]
[0052]…公式10
[0053]在此，在以上公式10中，各因子具有以下意义:
[0054]α (λ):使用具有波长λ的平面偏振光所测量的、在温度t的物质的旋光度的实际测量值
[0055][a]\:使用具有波长λ的平面偏振光所测量的、在温度t的物质的特定旋光度
[0056]C:物质的浓度[g/ml]
[0057]L:透射距离[mm][0058]由于特定旋光度是如上所述对于物质唯一的值，因此如果距离光已经经过物体(以上公式10中的参数L)并且可以获得旋光度的实际测量值，则可以使用以上公式10来确定感兴趣测量物质的浓度。
[0059]关注于公式10所表示的旋光度，将在以下描述的、根据本公开实施例的测量设备基于通过使用偏振光测量活体所获得的测量结果而从测量中所使用的偏振光(测量光)的偏振状态的改变来计算旋光度。然后，根据本公开实施例的测量设备基于计算出的旋光度来确定生物成分的浓度。
[0060](第一实施例)
[0061]〈关于测量设备的配置〉
[0062]接下来，将参照图2至图15详细描述根据本公开第一实施例的测量设备和测量方法。图2是示出根据本实施例的测量设备10的配置的框图。图3A至图3C是示出根据本实施例的测量单元的概要的示意图。图4是用于描述根据本实施例的测量单元的示意图。图5和图6是用于描述根据本实施例的偏振控制单兀的不意图。图7A和图7B是用于描述根据本实施例的光源单元的示意图。图8至图14是示出根据本实施例的测量单元的具体示例的示意图。图15是用于描述根据本实施例的分析单元中所执行的分析处理的示意图。
[0063]首先，将参照图2详细描述根据本实施例的测量设备10的整体配置。
[0064]根据本实施例的测量设备10使用至少一种具有预定波长的测量光来测量活体B (其为测量目标)的至少一部分，并且基于所获得的测量结果来计算活体内部所包括的生物成分的浓度。在此情况下，测量设备10控制测量光的偏振方向，并且基于检测到的测量光的偏振状态的改变(偏 振方向的改变)来计算旋光度。此外，测量设备10基于计算出的旋光度来计算生物物质的浓度(例如，血液中的成分(例如血液中的葡萄糖、白蛋白或胆固醇)的浓度)。
[0065]此外，在根据本实施例的测量设备10中，不仅可以基于旋光度来分析生物成分的浓度，而且还可以使用可以从测量结果二次计算的信息(例如从测量结果获得的散射特征谱或吸收谱)通过多元分析来确定各种生物成分的浓度。
[0066]测量设备10主要包括对活体B的测量区域进行测量的测量单元101、测量控制单元103、分析单元105和存储单元107，如图2所示。
[0067][关于测量单元101]
[0068]下文中，将参照图3至图14首先详细描述根据本实施例的测量单元101的配置。
[0069]根据本实施例的测量单元101主要包括光源单元111、检测单元113和偏振控制单元115，如图3A至图3C所示。
[0070].关于光源单元
[0071]光源单元111发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分。
[0072]可以根据感兴趣生物成分来任意地设置光源单元111所发射的测量光的波长。当测量氧合血红蛋白时，例如，可以使用具有大约940nm波长的近红外光，而当测量还原血红蛋白时，可以使用具有大约660nm波长的红外光。此外，由于光源单元111发射具有940nm或950nm波长的光，因此可以获得与皮下组织中存在的脂肪有关的知识。此外，由于光源单元111发射具有568nm、580nm、660nm或890nm波长的光，因此可以获得与黑色素有关的知识。此外，由于光源单元111以时分方式发射具有大约970nm、1160nm、1250nm、在1400nm、1550nm、1650nm和2200nm左右(其为葡萄糖的公知特征谱的峰)、1200nm、在1300nm和1600nm左右(其为葡萄糖的公知特征谱特征谷)的多个特征波长的光，并且所获得的检测结果使用各种分析技术(例如多元分析等)而得以分析，所以可以获得与葡萄糖有关的知识。例如，从光源单元111以时分方式发射这种具有多个波长的光。
[0073]注意，上述各种波长仅为示例，从根据本公开的测量设备10中的光源单元111发射的光不限于上述示例。
[0074]光源单元111可以使用发光二极管(LED)、小型激光器等，例如，为光源单元111提供一个或多个这种光发射器件。
[0075]此外，在光源单元111中，当存在多个光发射器件时的测量光的发射定时、所发射的测量光的强度、光发射器件的切换等受控于以下将描述的测量控制单元103。
[0076].关于检测单元
[0077]检测单元113检测从活体B的内部发射的测量光，将检测到的测量光的强度转换为电信号，然后将该信号输出到以下将描述的分析单元105。使用例如CCD (电荷耦合器件)型图像传感器、CMOS (互补金属氧化物半导体)型图像传感器、具有有机EL或TFT (薄膜晶体管)型图像传感器的光传感元件的传感器或二维区域传感器(其为所谓的图像传感器)来配置检测单元113。此外，作为图像传感器，也可以使用具有以栅格形状来布置多个微透镜的微透镜阵列(MLA)光学系统的微透镜阵列图像传感器。注意，作为简化模型，一维传感器(例如行传感器)也可以安装在检测单元113中。
[0078]此外，作为检测单元113，除了图像传感器之外，还可以使用包括光电二极管(PD)、InGaAs检测器等的各种光学检测器。
[0079]在检测单元113中，扫描时间等受控于将稍后描述的测量控制单元103，测量光的检测强度可以在任意定时输出到分析单元105。
[0080]注意，取决于根据本实施例的测量设备10中的感兴趣生物成分，可能存在这样的情况:检测器(例如图像传感器、光电二极管等)可以检测到的波长带的宽度比用于测量感兴趣生物成分所需的波长带的宽度更窄。在此情况下，也可以使用多种具有不同可检测波长带的检测器的组合来设置检测单元113，如例如图4所示。图4示出在可检测波长带的各部分重叠的同时使用两种不同的检测器(检测器A和检测器B)来确保用于测量生物成分所需的波长带。
[0081]关于偏振控制单元
[0082]偏振控制单元115是由偏振器(例如可以控制用作测量光的光的偏振方向的偏振滤波器)所表示的光学元件，在根据本实施例的测量单元101中，使用至少两种偏振控制单元115 (偏振滤波器等)，从而测量光转变为至少两种彼此正交的平面偏振光。
[0083]如图3A至图3C所示，在光源单元111与活体之间的位置中(其对应于图3A)、在活体与检测单元113之间的位置中(其对应于图3B)、或在光源单元111与活体之间以及活体与检测单元113之间的两个位置中(其对应于图3C)提供上述偏振控制单元115。 [0084]通过在光源单元111与活体之间的位置中提供偏振控制单元115 (例如偏振滤波器)，具有彼此不同偏振方向的平面偏振光束(至少两种彼此正交的平面偏振光束)可以辐射到活体。此外，通过在活体与检测单元113之间的位置中提供偏振控制单元115(例如偏振滤波器)，可以选择已经通过活体内部的从其发射的测量光的偏振方向，并且检测单元113可以单独地检测具有不同偏振平面的从活体发射的测量光。此外，如图3C所示，通过在光源单元111与活体之间以及在活体与检测单元113之间的两个位置中提供偏振控制单元115，可以进一步增加用于测量单元101的感兴趣测量光的偏振状态的组合的数量。
[0085]以下，将提供例示如图3C所示在光源单元111与活体之间以及在活体与检测单元113之间的两个位置中提供偏振控制单元115的情况的描述。
[0086]在根据本实施例的测量单元101中，使用至少两种偏振控制单元115(偏振滤波器等)，从而测量光转变为如前所述的至少两种彼此正交的平面偏振光束。此外，在根据本实施例的测量单元101中，除了两种彼此正交的平面偏振光束之外，还可以使用可以选择又一偏振方向的偏振控制单元115，从而平面偏振光束与所述两种彼此正交的平面偏振光束不同(换句话说，从而所述两种彼此正交的偏振方向被内插)。换句话说，在根据本实施例的测量单元101中，可以适当地组合多个偏振滤波器，从而实现用于获得在分析中有效的测量数据的正确偏振光束的组合。 [0087]图5示出当使用具有不同偏振方向的多个偏振控制单元时的偏振方向的组合的示例。如图5(a)所示，作为根据本实施例的偏振控制单元115，使用两种偏振滤波器，从而测量光变为至少两个彼此正交的平面偏振光束(例如与0°方向和90°方向的两种偏振方向对应的偏振滤波器)。此外，在本实施例中，可以使用可以选择位于这两种方向之间的偏振方向的偏振滤波器，从而这两种彼此正交的偏振方向得以内插，如例如图5(b)和图5(c)所示。换句话说，图5(b)所示的示例示出这样的情况:除了与0°方向对应的偏振滤波器和与90°方向对应的偏振滤波器之外,还使用与45°方向对应的偏振滤波器和与135°方向对应的偏振滤波器。此外，图5(c)所示的示例示出这样的情况:除了与0°方向对应的偏振滤波器和与90°方向对应的偏振滤波器之外，还使用与30°、60°、120°和150°对应的偏振滤波器。
[0088]如图5(b)和图5(c)所示，通过使用更多偏振滤波器从而内插彼此正交的偏振方向，当以下将描述的分析单元105确定旋光度时，可以更精确地确定旋光度。
[0089]此外，如图5所示，设置在光源单元111与活体之间的位置中提供的偏振控制单元115以及在活体与检测单元113之间的位置中提供的偏振控制单元115，从而可选偏振平面以例如0°和0°以及90°和90°的角度形成配对。然而，在根据本实施例的测量单元101中，可以设置在活体与检测单元113之间的位置中提供的偏振控制单元115所选择的偏振方向，从而该方向相对于在光源单元111与活体之间的位置中提供的偏振控制单元115所选择的偏振方向旋转预定偏移角度，如例如图6所示。通过设置两个位置中提供的偏振控制单元(偏振滤波器)115的角度从而彼此偏离，如图6所示，可以在减少待使用的偏振滤波器的数量的同时选择很多偏振状态。
[0090]此外，通过将在光源单元111与活体之间的位置中提供的偏振控制单元115的安装角度设置为与在活体与检测单元113之间的位置中提供的偏振控制单元115的安装角度不同，可以防止待检测的光受偏振控制单元115封挡。相应地，当基于以下将描述的分析单元105中的信号强度来执行算术运算时，可以避免执行以除以零的情况(换句话说，算术运算的结果变为无穷)，相应地，可以提高分析精度。
[0091]以上，已经参照图3A至图6详细描述了根据本实施例的测量单元101。[0092].关于具有多个波长的偏振光的控制
[0093]如上所述，在根据本实施例的测量单元101中，具有带有多种偏振平面的多个波长的光可以用作用于分析生物成分的浓度的测量光。以下，将参照图7A和图7B简要描述具有这些带有多个偏振平面的多个波长的测量光的控制方法。注意，以下将提供例示使用具有带有偏振方向A和偏振方向B的两种偏振方向的三种波长(970nm、1200nm和1650nm)的测量光的情况的描述。
[0094]在根据本实施例的测量单元101中，当六种平面偏振光束(其为两种偏振方向X三种波长的波束)辐射到活体时，可以通过依次切换光源和偏振滤波器的组合而以时分方式来辐射这六种平面偏振光束，如图7A所示。
[0095]在此，如果用作测量光的光的波长的种数增加，则存在所获得的检测信号丢失其峰形状的可能性。因此，可以通过如图7B所示随机地执行待辐射的平面偏振光束的切换，而不是如图7A所示按规则来执行切换而提高所获得的检测信号的精度。这是因为，可以通过随机地执行切换来检测具有比采样频率更高的频率的数据。通过执行这种控制，可以提高波形形状的精度，并且当稍后将描述的分析单元107计算检测信号(即脉冲波形等)的时间改变作为次要信息并且使用生物成分的分析中的数据时，可以执行更准确的测量。
[0096].关于测量单元的具体示例 [0097]接下来，将参照图8至图14描述根据本实施例的测量单元101的具体示例。
[0098]首先,将描述图8所示的测量单元101的具体示例。图8所示的测量单元101具有两个部分，包括:辐射部分，将测量光辐射到活体；以及检测部分，检测从活体发射的测量光。测量单元101形成检测作为在活体内部发生的测量光的反射和散射的结果而从活体B发射的测量光的所谓的反射和散射型测量部分。在这种反射和散射型测量部分中，测量光以基本上U形运动通过活体B，然后由检测单元113检测。
[0099]在图8所示的示例中，作为光源单元111，使用可以发射η种波长I至η的光的两个相同LED阵列，并且在LED阵列上，提供可以选择不同偏振方向的偏振滤波器(偏振滤波器115a和115b)。此外，已经透射通过偏振滤波器115的测量光透射通过物镜117，然后辐射到活体B。
[0100]在检测单元113侧的偏振滤波器115 (更具体地说，与光源单元111侧的偏振滤波器相同的偏振滤波器115a和115b)选择已经沿着基本上U形路径穿透活体B的内部的测量光的偏振方向。然后，已经透射通过偏振滤波器115的测量光被物镜117收集，并且在运作为检测单元113的图像传感器中形成图像。
[0101]图像传感器按与光源单元111同步的定时来获取每个平面偏振光束的检测结果，并且将检测结果输出到分析单元107，如图8的右侧所示。
[0102]如图8的左侧所示，在该具体示例中，提供使用LED阵列和偏振滤波器的组合、设置为具有预定平面偏振光的光源组，并且以电方式切换该光源组以待使用。相应地，可以实现可以发射具有特定偏振光束(例如，0°方向上的平面偏振光)的LED阵列(A1、A2、……An)以及可以发射具有不同于前面的LED阵列的偏振光束(例如，90°方向上的平面偏振光)的η种测量光束的LED阵列(Β1、Β2、……Bn)。通过使用这种辐射部分，可以通过时分方式来发射具有不同偏振平面的测量光束。
[0103]在图8所示的示例中，在检测部分中使用普通图像传感器，但配备有偏振滤波器115的微透镜阵列(MLA)图像传感器也可以用作检测部分，如图9所示。在此，图9所示的辐射部分具有与图8所示的示例中相同的配置。
[0104]MLA图像传感器是具有微透镜阵列光学系统的图像传感器。微透镜阵列由多个微透镜(其为光传感透镜)组成，微透镜均以栅格形状排布在预定衬底上。微透镜中的每一个将在微透镜上入射的测量光引导到图像传感器。
[0105]由于微透镜是在深度方向上具有很小场曲并且没有失真的透镜阵列，因此，通过使用这种微透镜阵列，可以获得满意的测量数据。注意，设置构成微透镜阵列的每个微透镜的景深，从而甚至当活体B出现在很近的距离处时，仍包括根据本实施例的测量设备10中的感兴趣皮肤结构(例如，在距表皮几毫米到几十毫米的深度的范围中对焦)。
[0106]在MLA图像传感器中，在相邻微透镜之间提供光屏蔽体，由此，光的方向性受控，并且可以防止检测到的光束在各微透镜之间的串扰。此外，可以从与每个微透镜对应的图像传感器的一个或多个像素有选择地获取信号。为此，可以使用MLA图像传感器来获取所检测到的具有优秀空间分辨率和时间分辨率的信号。
[0107]图10示出这样的示例:图8所示的辐射部分和检测部分用作透射型测量部分，其中，在将活体B设置为插入在各单元之间并且检测到已经完全透射通过活体的内部的测量光的同时，部署所述各单元，从而彼此面对。在透射型测量部分的情况下，也可以如图11所示使用MLA图像传感器。
[0108]在此,通过使用图8和图9所示的反射和散射型测量部分,而不是使用图10和图11所示的透射型测量部分，可以将测量光穿透活体内部的路径的长度设置得比在透射型测量的情况下更短。通过将测量光穿透活体的内部的距离设置为很短，可以减少活体中出现的各种生物成分所产生的测量光的吸收或散射的程度。因此，在1000nm或更高的波长带中，生物成分的检测是可能的(这在透射方案中是困难的)，而且甚至当测量温度极大地改变的物质(例如葡萄糖)时，可以减少测量结果中叠加的改变的影响。此外，由于甚至当使用带有具有低光发射强度的低光量的光源时，从活体发射的光量的百分比增加，因此与过去相比，可以减少光源中所消耗的电力的量。
[0109]此外，在图8至图11所示的示例中，图像传感器用作检测单元113，但如图12所示，光电二极管(PD)也可以用作检测单元113。图12示出当光电二极管用作检测单元113时的测量单元101的具体示例。
[0110]图12所示的测量单元101中的图12的左侧所示的辐射部分的结构与图8所示的辐射部分的结构相同，因此以下将省略其详细描述。
[0111]图12所示的测量单元101的检测部分具有与辐射部分中的偏振滤波器115(偏振滤波器115a和115b)对应的偏振滤波器115、物镜117以及运作为检测单元113的光电二极管，如图12的右侧所示。
[0112] 在图12所示的示例中，具有不同波长带的两种光电二极管？0_&和？0_13用作参照图4所描述的光电二极管。使用这两种光电二极管所构成的光电二极管组的两个集合，光电二极管组中的每一个的一个集合部署在偏振滤波器115a和115b中的一个之下。相应地，待检测的测量光的特定偏振方向上的分量(例如0°方向上的平面偏振光)由在偏振滤波器115a之下提供的光电二极管？0_&和？0_13检测，其不同偏振方向上的分量(例如90°方向上的平面偏振光)由偏振滤波器115b之下提供的光电二极管PD_a和PD_b检测。[0113]在图12所示的示例中，示出反射和散射型测量部分,但如图13所示,例如，图12所示的辐射部分和检测部分也可以形成透射型测量部分，其中各单元部署为彼此面对并且在其间设置活体。
[0114]此外，在图8至图13所示的示例中，已经描述了充当偏振控制单元115的偏振滤波器部署在检测单元113之上的情况，但如图14所示，例如，也可以对于图像传感器的每个像素选择待感测的光的偏振方向。换句话说，当如图14所示部署用于每个像素的偏振滤波器时，可以通过一个图像传感器同时测量具有不同偏振平面的平面偏振光束。在此情况下，偏振滤波器可以如图14所示部署在图像传感器的像素上，从而可以在图像传感器的像素上实现任何两种偏振方向的组合，或可以实现四种偏振方向的组合。
[0115]如上所述，在根据本实施例的测量设备10中，由于用作测量光的光的偏振方向以电方式被切换，然后用在生物成分的测量中，因此可以实现比在使用过去的无创光学方案的测量设备中更进一步的设备的小型化。此外，通过采用反射和散射型光学系统作为测量单元101，可以实现更进一步的设备的小型化，并且还可以增强待测量的人的方便性。
[0116] 以上已经参照图2至图14详细描述了根据本实施例的测量设备10中所包括的测量单元101。
[0117][关于测量控制单元103]
[0118]再次返回图2，将描述根据本实施例的测量设备10中所包括的测量控制单元103。
[0119]通过例如CPU (中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等实现测量控制单元103。测量控制单元103通过执行测量单元101中提供的光源单元111和检测单元113的设备控制、偏振控制单元115的控制等来整体接管测量单元101中所执行的活体B的测量处理。更具体地说，测量控制单元103基于预定同步信号等来执行检测单元的驱动控制，例如选择检测单元113，以用于获取检测单元113的扫描定时、获取信息等。此外，测量控制单元103还执行切换光源的切换控制以及与测量光关于光源单元111的发射定时和强度有关的驱动控制。
[0120]随着测量控制单元103执行上述这种控制，测量单元101的光源单元111可以通过时分方式发射具有不同波长和不同偏振方向的测量光束，并且可以通过时分方式获取检测单元113上任意位置的测量数据。
[0121]测量控制单元103所控制的测量单元101所测量的测量数据输出到以下将描述的分析单元105，相应地，测量数据的分析处理得以执行。
[0122]在此，当控制单元103执行测量单元101的控制时，控制单元可以参照稍后将描述的存储单元107中所记录的各种程序、参数、数据库等。
[0123][关于分析单元105]
[0124]通过例如CPU、ROM、RAM等来实现根据本实施例的测量设备10中所包括的分析单元105。分析单元105使用测量单元101所获得的测量结果而基于测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，由此基于计算出的旋光度来分析生物成分的浓度。
[0125]如上所述，通过使用根据本实施例的测量单元101中的偏振控制单元115(例如偏振滤波器等)，可以测量检测单元113所检测到的测量光中包括具有偏振控制单元115(例如偏振滤波器)所定义的偏振方向的平面偏振光的分量的程度。因此，在根据本实施例的分析单元105中，可以使用检测单元113所检测到的每个平面偏振光束的检测强度的比率(传感器增益的比率)来确定光的偏振方向以及混合它们的百分比。如果可以获得这样的比率，则通过基于所获得的比率以及偏振滤波器所定义的每个偏振方向所指示的矢量来执行矢量计算(组合矢量的处理)，分析单元105可以确定检测到的测量光的偏振平面的方向。分析单元105可以基于用于测量已经从测量控制单元103获取的感兴趣测量结果的偏振方向的测量光的信息(从如图7A、图7B等所示的时分的时序图获得的信息)以及所获得的偏振平面的方向来计算旋光度。
[0126]当分析单元105已经使用上述方法计算旋光度时，分析单元参照存储单元107等中所存储的感兴趣生物成分的特定旋光度而基于上述公式10来计算感兴趣生物成分(例如血液中的葡萄糖、白蛋白或胆固醇等)的浓度。
[0127]在此，为了基于上述公式10来计算生物成分的浓度，必须使用光的透射距离L，但对于透射距离L，可以使用参照测量单元101中的光源单元111与检测单元113之间的间隔而预先设置的常数。
[0128]此外，通过除了上述旋光度之外还使用当使用具有各种波长的测量光束时所获得的测量结果中的每一个，分析单元105可以获得散射特征谱或吸收谱。因此，通过进一步使用散射特征谱或吸收谱，分析单元105可以计算各种生物成分的浓度。在此情况下，分析单元105可以基于预定算术公式来计算感兴趣生物成分的浓度，或可以通过执行所谓的多元分析来计算感兴趣生物成分的浓度。
[0129]此外，分析单元105可以基于朝向活体发射的测量光的偏振平面和从活体发射的测量光的偏振平面来分离活体内部散射的散射光与已经透射通过活体的透射光(换句话说，直接运动通过活体的光)。可以基于用作测量光的波长的测量光束的偏振平面来执行这种分离散射光与透射光 的处理。
[0130]此外，也是在上述根据本实施例的测量方案中，可以仅通过以与使用物质的光吸收率的已知方案相同的方式而使用动脉中的成分的时间改变来提取动脉血液中的成分。如过去的脉冲血氧计所表示的那样，已经从光源单元111穿透活体B内部然后由检测单元113检测到的信号包括受动脉的搏动(脉博)影响的动脉血液的数量改变。因此，通过提取这种动脉血液的数量改变作为如例如图15所示的脉冲波形，分析单元105可以基于已知的方法来估计动脉血液等中的氧饱和。
[0131]此外，通过使得测量控制单元103和分析单元105彼此关联并且组合具有多种波长的测量光束而且由此使用高速多波长光源来以时分方式发射具有多种波长的测量光束而执行时分采样，分析单元105也可以估计动脉血液中的另一生物成分(例如葡萄糖)的浓度。具体地说，通过关注基于具有散射特征谱的波长和时间改变的测量光束的测量结果所计算出的旋光度的时间改变，分析单元105可以获得指示脉冲波形的数据，如例如图15所示。使用所获得的指示脉冲波形的数据的峰值和谷值，分析单元105可以使用已知方法来估计动脉血液中的生物成分的浓度(例如葡萄糖的浓度、白蛋白的浓度、胆固醇的浓度
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[0132]当关注物质的光吸收率来测量血液中的成分(例如葡萄糖)时，在这些血液中的成分之中还存在示出十分强烈的温度波动的成分，因此，该方法已经难以投入实际使用。然而，如在根据本实施例的测量方案中那样，可以使用示出较高改变速率的散射特征和旋光度来稳定地分离示出十分强烈的温度波动的血液中的成分。[0133][存储单元107]
[0134]返回图2，将描述根据本实施例的测量设备10中所提供的存储单元107。
[0135]通过根据本实施例的测量设备10中所提供的RAM、存储设备等来实现存储单元107。存储单元107在其中存储用于分析单元105中的分析处理的各种数据、各种数据库的查找表等。存储单元107可以在其中存储根据本实施例的测量单元101所测量的测量数据、用于根据本实施例的测量控制单元103或分析单元105所执行的处理的各种程序或参数或数据项等。除了上述数据之外，存储单元107还可以根据需要来存储需要对于测量设备10的任何处理而存储的各种参数、处理进程等。每个处理单元(例如测量单元101、测量控制单元103或分析单元105)可以自由地存取存储单元107，并且可以将数据写入到或读取自存储单元107。
[0136]以上已经参照图2至图15详细描述了根据本实施例的测量设备10的结构。
[0137]根据本实施例的测量控制单元103和分析单元105可以是根据本实施例的测量设备10的一部分，或可以由外部设备(例如连接到测量设备10的计算机)来实现。测量单元101所生成的测量数据存储在可拆卸存储介质中，该存储介质从待连接到具有分析单元105的其他设备的测量设备10被拆卸，因此可以分析测量数据。
[0138]至此，已经示出根据本实施例的测量设备10的功能的示例。上述结构元件中的每一个可以使用通用材料或通用电路而被配置，或可以从专用于每个结构元件的功能的硬件而被配置。此外，CPU等可以执行结构元件的所有功能。相应地，待使用的配置可以根据在执行本实施例时的技术水平而适当地改变。
[0139]此外，可以创建用于实现上述根据本实施例的测量设备的每个功能的计算机程序，并且可以在个人计算机等中实现计算机程序。也可以提供存储该计算机程序并且可以由计算机读取的记录介质。例如，记录介质是磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，例如，计算机程序可以是经由网络而分发，而无需使用记录介质。
[0140] (硬件配置)
[0141]接下来，将参照图16详细描述根据本公开实施例的测量设备10的硬件配置。图16是用于示出根据本公开实施例的测量设备10的硬件配置的框图。
[0142]测量设备10主要包括CPU901、R0M903和RAM905。此外，测量设备10还包括主机总线907、桥接器909、外部总线911、接口 913、传感器914、输入设备915、输出设备917、存储设备919、驱动器921、连接端口 923和通信设备925。
[0143]CPU901充当算术处理装置和控制设备，并且根据R0M903、RAM905、存储设备919或可移除记录介质927中记录的各种程序来控制测量设备10的整体操作或部分操作。R0M903存储CPU901所使用的程序、操作参数等。RAM905主要存储CPU901使用的程序以及在程序执行期间适当地变化的参数等。它们经由从内部总线(例如CPU总线)等配置的主机总线907而彼此连接。
[0144]主机总线907经由桥接器909连接到外部总线911 (例如PCI (外围组件互连/接口))总线。
[0145]传感器914是用于检测对于用户唯一的生物信息或待用于获取该生物信息的各种类型的信息的部件。该传感器914包括例如各种图像传感器(例如CCD (电荷耦合器件)或CMOS (互补金属氧化物半导体)等)。此外，传感器914可以还具有光学器件(例如待用于对有机位点或光源进行成像的透镜等)。传感器914可以是用于获取声音等的麦克风等。注意，除了上述这些设备之外，传感器914还可以包括各种测量仪器(例如温度计、亮度计、湿度计、速度计、加速计等)。
[0146]输入设备915是用户所操作的操作部件(例如鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关和操纵杆)。此外，输入设备915可以是使用例如红外光或其它无线电波的遥控部件(所谓的遥控器)，或可以是外部连接装置929 (例如符合测量设备10的操作的移动电话或PDA)。此外，输入设备915基于例如用户通过上述操作部件所输入的信息来生成输入信号，并且从用于将输入信号输出到CPU901的输入控制电路而被配置。通过操作该输入设备915，测量设备10的用户可以将各种数据输入到测量设备10，并且可以命令测量设备10执行处理。
[0147]输出设备917从能够以视觉或听觉方式将所获取的信息通知给用户的设备而被配置。这种设备的示例包括显示设备(例如CRT显示设备、液晶显示设备、等离子体显示设备、EL显不设备和灯)、音频输出设备(例如扬声器和麦克风)、打印机、移动电话、传真机等。例如，输出设备 917输出测量设备10所执行的各种处理所获得的结果。更具体地说，显示设备以文本或图像的形式显示测量设备10所执行的各种处理所获得的结果。另一方面，音频输出设备将音频信号(例如再现后的音频数据和声音数据)转换为模拟信号，并且输出该模拟信号。
[0148]存储设备919是作为测量设备10的存储单元的示例而配置的用于存储数据的设备，并且用于存储数据。存储设备919从例如磁存储设备(例如HDD(硬盘驱动器))、半导体存储设备、光学存储设备或磁光学存储设备而被配置。存储设备919存储待由CPU901执行的程序、各种数据以及从外部获得的各种数据。
[0149]驱动器921是用于记录介质的读取器/写入器，并且嵌入在测量设备10中或在外部与其连接。驱动器921读取所连接的可移除记录介质927 (例如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中记录的信息，并且将所读取的信息输出到RAM905。此外，驱动器921可以在所连接的可移除记录介质927 (例如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中写入。可移除记录介质927是例如DVD介质、HD-DVD介质或蓝光介质。可移除记录介质927可以是CompactFlash (CF;注册商标)、闪存、SD存储卡(安全数字存储卡)等。或者，可移除记录介质927可以是例如配备有无接触式IC芯片或电子器件的IC卡(集成电路卡)。
[0150]连接端口 923是用于允许设备直接连接到测量设备10的端口。连接端口 923的示例包括USB (通用串行总线)端口、IEEE1394端口、SCSI (小型计算机系统接口 )端口等。连接端口 923的其它示例包括RS-232C端口、光学音频端子、HDMI (高清多媒体接口 )端口等。通过外部连接装置929连接到该连接端口 923，测量设备10直接从外部连接装置929获得各种数据，并且将各种数据提供给外部连接装置929。
[0151]通信设备925是从例如用于连接到通信网络931的通信设备配置的通信接口。通信设备925是例如有线或无线LAN(局域网)、蓝牙(注册商标)、用于WUSB (无线USB)的通信卡等。或者，通信设备925可以是用于光通信的路由器、用于ADSL(不对称数字订户线路)的路由器、用于各种通信的调制解调器等。例如，该通信设备925可以根据因特网上的预定协议(例如TCP/IP)并且通过其它通信设备来发送并且接收信号等。连接到通信设备925的通信网络931从经由有线或无线地连接的网络等而被配置，并且可以是例如因特网、家庭LAN、红外通信、无线电波通信、卫星通信等。[0152]至此，已经示出能够实现根据本公开实施例的测量设备10的功能的硬件配置的示例。上述结构元件中的每一个可以使用通用材料而被配置，或可以从专用于每个结构元件的功能的硬件而被配置。相应地，待使用的硬件配置可以根据在执行本实施例时的技术水平而适当地改变。
[0153]以上已经参照附图描述了本公开优选实施例，但本公开当然不限于上述示例。本领域技术人员在所附权利要求的范围内可以发现各种改动和修改，并且应理解，它们将自然地在本公开技术范围内。
[0154]此外，也可以如下配置本公开。
[0155](I) 一种测量设备，包括:
[0156]测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向；以及
[0157]分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0158](2)如(I)所述的测量设备，其中，所述偏振控制单元控制所述测量光的所述偏振方向，从而所述 测量光形成两种彼此正交的平面偏振光束。
[0159](3)如(I)或(2)所述的测量设备，还包括:
[0160]测量控制单元，被配置为:控制所述测量单元，
[0161]其中，所述测量控制单元以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
[0162](4)如(I)至(3)中的任一项所述的测量设备，其中，所述分析单元使用所述检测单元检测到的每个所述平面偏振光束的检测强度的比率来确定所检测到的测量光的偏振方向，然后基于所述确定的结果来计算旋光度。
[0163](5)如⑴至(4)中的任一项所述的测量设备，其中，所述偏振控制单元控制所述测量光的偏振方向，从而除了所述两种彼此正交的平面偏振光束之外，还获得与所述两种彼此正交的平面偏振光束不同的另一平面偏振光束。
[0164](6)如⑴至(5)中的任一项所述的测量设备，
[0165]其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且
[0166]其中，当以时分方式来执行从所述光源单元发射的所述测量光的波长的选择以及由所述偏振控制单元进行的所述测量光的偏振方向的控制时，所述测量控制单元随机地改变所述测量光的波长和偏振状态的组合。
[0167](7)如⑴至(6)中的任一项所述的测量设备，
[0168]其中，在所述光源单元与所述活体之间以及所述活体与所述检测单元之间的两个位置中提供所述偏振控制单元，并且
[0169]其中，在所述活体与所述检测单元之间的位置中提供的所述偏振控制单元所选择的偏振方向被设置为:相对于所述光源单元与所述活体之间的所述位置中提供的所述偏振控制单元所选择的偏振方向旋转预定偏移角度。
[0170](8)如(I)至(7)中的任一项所述的测量设备，其中，所述测量单元是测量部分，被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射以及所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光。
[0171](9)如⑴至⑶中的任一项所述的测量设备，
[0172]其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且
[0173]其中，所述分析单元基于从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的所述旋光度的时间改变来获取指示所述活体内部出现的动脉的搏动所产生的脉博的脉冲波形，然后使用所获取的脉冲波形的峰值和谷值来计算动脉血液中的生物成分的浓度。
[0174](10)如(I)至⑶中的任一项所述的测量设备，
[0175]其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且
[0176]其中，所述分析单元进一步使用从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的散射特征谱或吸收谱来 计算所述生物成分的浓度。
[0177](11)如(10)所述的测量设备，其中，所述分析单元基于从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的所述散射特征谱的时间改变来获取指示所述活体内部出现的动脉的搏动所产生的脉博的脉冲波形，然后使用所获取的脉冲波形的峰值和谷值来计算动脉血液中的所述生物成分的浓度。
[0178](12)如⑴至(11)中的任一项所述的测量设备，其中，所述分析单元计算血液中的葡萄糖的浓度。
[0179](13)如⑴至(12)中的任一项所述的测量设备，其中，所述分析单元基于朝向所述活体发射的所述测量光的偏振平面以及从所述活体发射的所述测量光的偏振平面来分离所述活体内部散射的散射光与透射通过所述活体的透射光。
[0180](14)如(13)所述的测量设备，
[0181]其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且
[0182]其中，所述分析单元基于所述波长的每一个中的所述测量光的偏振平面来分离所述散射光和所述透射光。
[0183](15) 一种测量方法，包括:
[0184]发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；
[0185]控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；
[0186]检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及
[0187]使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0188](16) 一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述功能包括:
[0189]分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0190](17) 一种记录介质，具有其中所记录的程序，所述程序使得计算机执行以下功能，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述功能包括:
[0191]分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且由此基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
[0192](18) —种测量设备，包括:
[0193]测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向；
[0194]分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算 旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及
[0195]测量控制单元，被配置为:控制所述测量单元，
[0196]其中，所述测量单元是测量部分，被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射以及所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，并且
[0197]其中，所述测量控制单元以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
[0198](19) 一种测量方法，包括:
[0199]发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；
[0200]控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；
[0201]检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及
[0202]使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度，
[0203]其中，测量部分执行所述测量光的发射和检测，所述测量部分被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射以及然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，并且
[0204]其中，以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
[0205](20) 一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述测量仪器检测作为所述测量光在所述活体内部的散射以及所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，所述功能包括:
[0206]分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及
[0207]所述测量仪器的控制功能。
[0208]附图标记列表
[0209]10测量设备
[0210]101测量单元
[0211]103测量控制单元
[0212]105分析单元
[0213]107存储单元
[0214]111光源单元
[0215]113检测单元 [0216]115偏振控制单元(偏振滤波器)
[0217]117 物镜
【权利要求】
1.一种测量设备，包括: 测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向；以及 分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
2.如权利要求1所述的测量设备，其中，所述偏振控制单元控制所述测量光的所述偏振方向，从而所述测量光形成两种彼此正交的平面偏振光束。
3.如权利要求2所述的测量设备，还包括: 测量控制单元，被配置为:控制所述测量单元， 其中，所述测量控制单元以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
4.如权利要求3所述的测量设备，其中，所述分析单元使用所述检测单元检测到的每个所述平面偏振 光束的检测强度的比率来确定所检测到的测量光的偏振方向，然后基于所述确定的结果来计算旋光度。
5.如权利要求4所述的测量设备，其中，所述偏振控制单元控制所述测量光的偏振方向，从而除了所述两种彼此正交的平面偏振光束之外，还获得与所述两种彼此正交的平面偏振光束不同的另一平面偏振光束。
6.如权利要求3所述的测量设备， 其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且 其中，当以时分方式来执行从所述光源单元发射的所述测量光的波长的选择以及由所述偏振控制单元进行的所述测量光的偏振方向的控制时，所述测量控制单元随机地改变所述测量光的波长和偏振状态的组合。
7.如权利要求3所述的测量设备， 其中，在所述光源单元与所述活体之间以及所述活体与所述检测单元之间的两个位置中提供所述偏振控制单元，并且 其中，在所述活体与所述检测单元之间的位置中提供的所述偏振控制单元所选择的偏振方向被设置为:相对于所述光源单元与所述活体之间的所述位置中提供的所述偏振控制单元所选择的偏振方向旋转预定偏移角度。
8.如权利要求1所述的测量设备，其中，所述测量单元是测量部分，被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光。
9.如权利要求1所述的测量设备， 其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且 其中，所述分析单元基于从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的所述旋光度的时间改变来获取指示所述活体内部出现的动脉的搏动所产生的脉博的脉冲波形，然后使用所获取的脉冲波形的峰值和谷值来计算动脉血液中的生物成分的浓度。
10.如权利要求1所述的测量设备， 其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且其中，所述分析单元进一步使用从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的散射特征谱或吸收谱来计算所述生物成分的浓度。
11.如权利要求10所述的测量设备，其中，所述分析单元基于从所述波长的每一个中的测量光的检测结果获得的所述散射特征谱的时间改变来获取指示所述活体内部出现的动脉的搏动所产生的脉博的脉冲波形，然后使用所获取的脉冲波形的峰值和谷值来计算动脉血液中的所述生物成分的浓度。
12.如权利要求1所述的测量设备，其中，所述分析单元计算血液中的葡萄糖的浓度。
13.如权利要求1所述的测量设备，其中，所述分析单元基于朝向所述活体发射的所述测量光的偏振平面以及从所述活体发射的所述测量光的偏振平面来分离所述活体内部散射的散射光与透射通过所述活体的透射光。
14.如权利要求13所述的测量设备， 其中，所述光源单元发射具有多种彼此不同的波长的测量光，并且 其中，所述分析单元基于所述波长的每一个中的所述测量光的偏振平面来分离所述散射光和所述透射光。
15.—种测 量方法,包括: 发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分； 控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光； 检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及 使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
16.一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器具通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述功能包括: 分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
17.—种记录介质，具有其中所记录的程序，所述程序使得计算机执行以下功能，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述功能包括: 分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且由此基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度。
18.一种测量设备，包括:测量单元，被配置为具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向； 分析单元，被配置为:使用所述测量单元所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及测量控制单元，被配置为:控制所述测量单元， 其中，所述测量单元是测量部分，被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，并且其中，所述测量控制单元以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
19.一种测量方法，包括: 发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分； 控制所述测量光在所述测量光的光源与所述活体之间或所述活体与检测单元之间的至少一个位置中的偏振方向，所述检测单元被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光； 检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及 使用所述测量光的检测结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度， 其中，测量部分执行所述测量光的发射和检测，所述测量部分被配置为:检测作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，并且 其中，以时分方式来切换所述测量光的偏振方向。
20.一种使得计算机执行以下功能的程序，所述计算机被配置为:能够与测量仪器通信，所述测量仪器具有:光源单元，被配置为:发射具有至少一种波长的测量光，以用于测量活体内部所包括的生物成分；检测单元，被配置为:检测从所述活体的内部发射的所述测量光；以及偏振控制单元，被配置为:提供在所述光源单元与所述活体之间或所述活体与所述检测单元之间的至少一个位置中，并且控制所述测量光的偏振方向，所述测量仪器检测作为所述测量光在所述活体内部的散射然后所述测量光在所述活体内部的反射的结果，而从所述活体发射的所述测量光，所述功能包括: 分析功能:使用所述测量仪器所获得的测量结果，基于所述测量光的偏振状态的改变来计算旋光度，并且基于计算出的旋光度来分析所述生物成分的浓度；以及所述测量仪器的控制功能。
【文档编号】A61B5/1455GK103987316SQ201280061217
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】佐藤英雄 申请人:索尼公司