生物体定位的方法和装置的制作方法

专利名称：生物体定位的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在使用包括探测头的光学生物信息测量设备测量生物信息时相对于探测头定位生物体的被测区域的定位装置，特别是涉及用于上述设备中的用以确保相对于探测头准确并精确地定位被测区域的定位装置。
从生物体的一个区域，例如从人体的手掌上的一个部位测量生物信息(该信息在后面称为“生物参数”)的光学生物信息测量设备在本领域是公知的，并且例如公开于日本公开特许公报6-14906号中。这种光学生物参数测量设备包括一个用于照射生物区域，同时也接收从生物体区域传输和/或反射来的光射线的探测头，以及一个用来测量或分析传输和/或反射光谱，从而获得基于该光谱的感兴趣生物参数的光学测量系统。当采用这种光学生物参数测量设备来测量生物参数时，在测量生物参数的整个过程中需要保证生物参数的测量状况为均匀、一致的。正如本发明的发明人所研究的，如果采用这种光学生物参数测量设备，以手掌的一部分作为被测区域来测量葡萄糖含量，则被测区域相对于探测头的1mm的偏移可能会导致被测葡萄糖含量的数值产生等于或大于15mg/dl的偏差。
鉴于以上论述，当采用现有的生物参数测量设备时，用例如一个夹子或双面粘接剂带使被测区域与探测头固定地相接触。
但是，用夹子或双面粘接剂带将被测区域相对于探测头固定存在以下问题。具体地说，生物参数测量为循环操作，此时探测头和被测区域彼此之间相对固定，探测头和被测区域之间的位置关系在整个重复生物参数测量过程中可保持恒定。然而，如果已与被测区域匹配的探测头一旦移动后在生物参数测量过程中欲与被测区域再次匹配(即探测头反复移动和固定)，则要使同样的被测区域与探测头对准或是固定是非常困难的。基于这种原因，采用现有的光学生物参数测量设备，当探测头时常移动和固定于被测区域时容易产生测量偏差。
鉴于上述情况，例如在日本公开特许公报8-332181号中已提出了一种光学生物参数测量设备，其中在生物参数测量之前先准备一个可与特定的生物体被测区域匹配或对准的模板，在生物测量过程中使用该模板来调节被测区域，使被测区域相对于探测头的位置固定，将被测区域置于最终的模板中。但是这种已知的光学生物参数测量设备存在以下问题。具体地说，尽管探测头和被测区域之间的位置关系即使在探测头反复从被测区域上去除和安装上时仍可有效地彼此之间相对固定，但必须准备一个其形状和尺寸与每种生物体的被测区域互补的模板，因此不仅为每种生物体准备模板是一项复杂而费时的工作，而且在生物参数测量开始之前需花费大量的时间。
因此，提出了本发明，以基本上解决上述问题，并且欲提供一种使用光学生物参数测量设备进行生物参数测量的方法。
为了达到上述目的，本发明的一个方面是提供一种在采用生物参数测量设备来进行生物参数测量时用于使生物体的被测区域相对于探测头定位的方法，所述测量设备设计为借助所述探测头用光照射生物体的被测区域，然后保持探测头与生物体的区域接触，接下来探测从生物体的区域传输和/或反射来的光，最后测量生物体内的基于传输和/或反射光的光谱的预定生物参数。这种方法中，采用局部固定装置来固定需要被固定的生物体的多个预定部分，每个局部固定装置对应于生物体的一个预定部分，从而相对于定位装置固定所述被测区域。
按照本发明，因为在生物参数测量中生物体的被固定的部分分别被局部固定装置固定，所以生物体可固定保持在预定位置或姿态。因此，即使探测头被频繁地撤去然后再装上，探测头和被测区域之间的位置关系也可保持恒定，由此可提高生物参数测量设备的生物参数测量精度，最终获得高精度的生物参数。
采用这种定位方法，由于任意选定的生物体的各个部分可通过局部固定装置固定定位，因而不必准备在上面讨论的日本公开特许公报8-332181号中所公开的生物参数测量设备中的所需的模板。因此可快速进行生物参数测量，同时大大减少了准备测量所需的时间。
本发明的另一方面提供了一种在采用生物参数测量设备来进行生物参数测量时用于使生物体的被测区域相对于探测头定位的定位装置，其中所述测量设备设计为借助所述探测头用光照射生物体的被测区域，然后保持探测头与生物体的区域接触，接下来探测从生物体的区域传输和/或反射来的光，最后测量生物体内的基于传输和/或反射光的光谱的预定生物参数。该装置包括多个分别固定生物体的多个预定部分的局部固定装置。在生物参数测量过程中，生物体的各个部分可分别被局部固定装置固定，从而相对于定位装置固定被测区域。
按照本发明，因为在生物参数测量过程中生物体的需要固定的部分分别被局部固定装置固定，所以生物体可固定保持在预定位置或姿态。因此，即使探测头被频繁地撤去然后再装上，探测头和被测区域之间的位置关系也可保持恒定，并且由此可提高生物参数测量设备的生物参数测量精度，最终获得高精度的生物参数。
采用这种定位装置，由于任意选定的生物体的各个部分可通过局部固定装置被固定定位，因而不再需要准备一向所需要的模板，因此可快速进行生物参数测量，同时大大减少了准备测量所需的时间。
局部固定装置最好是例如以分段方式重新定位安置在所需位置处。这一点特别有利于改变局部固定装置的安置模式，使定位装置可适应生物体的各种尺寸和/或形状(例如手的尺寸和形状)。
而且每个局部固定装置最好包括一个大致为C形的夹持环和一个止动杆，所述夹持环用来固定地夹持生物体的相应部分，所述止动杆具有基本为细长圆柱形的构形，并且可以与相应的生物体部分接合。这样设置使局部固定装置可具有足以使生物体部分固定的简单结构。夹持环最好是由挠性材料制成，这样相应的生物体部分可容易固定(即保持定位)。进一步说，挠性材料可选自橡胶材料、金属材料、软合成树脂、硬合成树脂以及无机塑料材料。形状记忆合金也可用来作夹持环，这样做具有特别有利之处，因为合金很便宜，能够降低制作夹持环的成本。
夹持环的尺寸优选地相对小于固定在其上的相应的生物体部分，这样在生物参数测量过程中可确保相应的生物体部分与夹持环之间紧密接触，从而保证探测头和被测区域之间的恒定且一致的位置关系。
应该注意到，制作止动杆的材料优选地选自橡胶材料、金属材料、软合成树脂、硬合成树脂和无机塑料材料，因为这些材料相对较便宜，有利于减少制作定位装置所需的成本。
每个局部固定装置还优选地包括一压力装置和一个止动杆，所述压力装置包括一个固定板和一个可靠近固定板移动的移动板，可将相应的生物体部分夹在固定板和移动板之间，所述止动杆具有基本为细长圆柱形的构形，并且能与相应的生物体部分接合。在这种情况下，可确保生物体被固定定位，使探测头和被测区域之间的位置关系保持恒定和一致。
当生物体的手掌部分为被测区域时，可用夹持环夹住手腕或一个手指，并且/或使止动杆与手的相邻手指限定的基本为V形的指缝的底部接合。在这种情况下，手的任何可能的横向偏移可被夹持环限制住，而手的任何可能的向前或向后偏移可被止动杆限制住，因此使探测头和被测区域之间的位置关系保持恒定和一致。
在生物参数测量中将生物体支撑在一板上的情况下，最好采用一板温控制装置来将板的温度控制在预定值。众所周知，在生物参数测量过程中，测得的生物参数会随着被测区域的温度的改变而产生一定程度的变化。因此，将板的温度控制在预定值下可有效地将被测区域保持在一预定温度下，从而提高了最终所得到的生物参数的精度。
下面结合附图对作为参考的优选实施例的描述将有助于更容易地理解本发明，其中相似的部分用相同的参考数字来表示。其中

图1为一原理图，其中部分被剖开，该图所示为本发明光学生物参数测量设备的一个实施例；图2为用于图1所示生物参数测量设备的压力调节装置的一部分的分解剖视图；图3为一种改进型的压力调节装置的所述部分的分解剖视图；图4为用于生物参数测量设备中的定位装置的透视示意图；图5为与图4相似的透视示意图，示出了已通过定位装置定位在一预定测量位置上的一只手；图6A为用于定位装置中的一个夹持环的透视图；图6B为与图6A相似的透视图，示出了一种改进型的夹持环；图7A为用于定位装置中的止动杆侧视图；图7B为与图7A相似的侧视图，示出了一种改进型的止动杆；图8和9分别为与图4和5相似的透视示意图，示出了改型定位装置；图10为局部放大的透视图，示出了用于图8所示的改进型的定位装置中的一个加压装置；图11为一曲线图，示出了生物体的测量参数随体温变化而改变的特性；
图12为一曲线图，示出了分别使用和不使用压力调节装置而获得的被测生物参数之间的标准偏差；以及图13为一曲线图，示出了分别使用和不使用定位装置而获得的被测生物参数之间的标准偏差。
参见图1，它原理性地示出了一个本发明光学生物参数测量设备实施例的系统框图。如图所示，光学生物参数测量设备设计成用来测量生物参数，例如生物物质的浓度，或特别是从病人的手掌部分测量葡萄糖含量。为了达到这个目的，所示的光学生物参数测量设备主要包括一个加热板1，一个探测头3和一个光学测量系统4，所述加热板1用于支撑被测区域，该被测区域在图中所示的实施例中为病人的手2，其手掌支承在加热板上并与加热板接触；所述探测头3用于照射支承接触在加热板上的被测区域，并且也接收从被测区域处传输和反射来的光；所述光学测量系统4用于测量或分析传输和反射光的光谱；从而提供基于这些光谱的感兴趣的生物参数。
探测头3定位成从加热板1的上表面向上伸出约5mm，以便加强被测区域和探测头3之间的接触。
光学测量系统4包括一个光源5，一个分光仪6，一个成束光纤形式的传输光导7，一个成束光纤形式的接收光导8，一个探测器9和一个接口电路10。这种光学测量系统4设计并可操作为由光源5发射的光射线可由分光仪6分解成预定波长的测量光，然后，该测量光通过传输光导7传输到探测头3上。用于所示实施例中的探测头3有一个光发射区域(未示出)和一个光接收区域(未示出)，测量光可从该光发射区域处辐射出来照射到被测区域上，而光接收区域用来接收从被测区域处传输和反射来的光。
光学测量系统4也是可操作的，即由探测头3接收的传输和反射光可通过光学光导8传送给探测器9，在这里传输和反射的光被转换成电信号，该电信号接下来通过接口电路10提供给一个运算控制单元11。运算控制单元11响应从接口电路10处接收来的电信号而进行工作，以确定传输和反射的光的光谱，并且还确定基于所得到的光谱的生物参数。生物参数接下来输出到输出单元12中，该输出单元可以包括一个显示器和/或一个打印机。
在整个光学生物参数测量设备中，在测量过程中温度(体温)的变化会相应地引起生物参数测量中的变化，因此生物参数测量的精度往往会降低。鉴于这种情况，在本发明实施方案的光学生物参数测量设备中，加热板1可通过加热和冷却单元13有选择地加热或冷却，其中加热和冷却单元由温度控制装置14控制，该温度控制装置可操作地控制加热和冷却单元13，从而将加热板1的温度控制在预定温度下。
图11示出了体温分别在36℃，30℃和27℃下由被测区域反射来的光的光谱的测量结果。为了获得这些测量结果，采用了光纤，采用病人手掌的一部分作为被测区域，并且测量从手掌的那一部分反射来的光的光谱。在光谱测量过程中，也测量被测区域附近的温度，并且将之作为体温。在图11所示的曲线中，将体温为37℃时所测得的光谱作为标准光谱，光谱强度表示为每个在其它体温下所测得的光谱与该标准光谱之差。如图11所清楚表示的那样，光谱强度随体温的变化而改变。按照图11所示的测量结果，可以很容易地看出，生物参数的测量需要在将体温保持在预定温度值的情况下进行。
同样从整个光学生物参数测量设备来说，在测量中被测区域和探测头之间的接触压力的改变也会引起生物参数测量值发生一定程度的改变，因此生物参数的测量精度往往也会降低。另外，除非被测区域能保持与探测头3紧密接触，否则生物参数的测量精度会降低。鉴于这种情况，本发明实施方案中的光学生物参数测量设备具有用于调节被测区域与探测头3之间接触压力的压力调节器，使所述压力在测量过程的整个期间内均保持在预定值，并且还可以增强被测区域和探测头3之间的接触。
下面将主要参考图1和2讨论压力调节器的具体结构和功能。这种压力调节器包括一个基本为U形的盒15，该盒作为一个罩并且放置在加热板1的上表面上，从而盖住探测头3。进一步说，该盒15包括一个基本上为矩形的顶壁和垂直于顶壁的左右侧壁，并且该盒放置在加热板1的上表面上，从而直接跨在探测头3上。从与病人的手2插入的方向一致的方向上看，盒15的前面和后面区域有开口，这样病人可将它的手2插入由盒15的顶壁和侧壁限定的空间内，从而将手掌放在加热板1上的预定测量位置处。
有一个纵向中心轴的空心圆柱形部件16与盒15的顶壁的下表面固定接触，其中纵向中心轴垂直于顶壁的下表面，并且与探测头3对齐。如图2所示，与空心圆柱形部件16的纵向中心轴对齐的盒15的顶壁的一部分加工有一个孔并设有内螺纹，从而提供一个内螺纹孔24。一个外螺纹的螺钉杆18拧入该内螺纹孔24中。该螺钉杆18从盒15的顶壁上方延伸穿过内螺纹孔24进行圆柱形部件16的空心杆内，并且螺钉杆的上端形成一个调节钮17。螺钉杆18的下端远离调节钮17并位于圆柱形部件16内侧，上面固定有一个碟形板19。调节钮17使操作者用手能旋转螺钉杆18，因此出于该目的，从人机工程学出发应使其形状便于舒适地抓握。应该注意到，螺钉杆18的长度应大于圆柱形部件16的长度。
一个线圈压簧20固定在碟形板19的下表面上，其中压簧的纵向中心轴与圆柱形部件16的纵向中心轴对齐。一个压板21固定于压簧20的下端处。一个膨胀气囊22固定在压板21的下表面处。膨胀气囊作为一个压力介质被夹于压板21和固定在膨胀气囊的下表面处的压力计23之间。
压簧20具有一个线圈直径(外径)，它选择成基本上等于碟形板19的直径。在其伸展方向上测得的压簧20的长度选择为基本上等于圆柱形部件16的轴向长度。
从一个平面上来看，压板21的表面面积足以包围病人的手掌，而膨胀气囊22形成的尺寸基本上等于压板21的尺寸。气囊22可由橡胶材料、软合成树脂或硬合成树脂制成。但是应该注意到，作为替代气囊22的压力介质也可以采用由橡胶材料、软合成树脂或硬合成树脂制成的缓冲垫部件。
在以上描述的压力调节装置结构中，盒15支撑一个包括调节钮17、螺钉杆18、碟形板19、压簧20、压板21、气囊22和压力计23的组件，这些部件均是可移动的。该组件在后面的描述中将称为“可移动的加压单元”。从加热板1的上表面以上测得的盒15的高度选择为允许圆柱形部件16和可移动加压单元(除去调节钮17和螺钉杆18的一部分)完全包容在盒15的空间内，并且还允许手2在碟形板19保持在最上面位置时能十分自然地插入到加热板1和压力计23之间。
可移动加压单元安置成位于探测头3之上，并且特别是压力计23安置成直接位于探测头3之上。
压力调节装置可按下述方式操作当在这种压力调节装置中采用压簧20的作用力时，应使手受压到一定程度，即允许使被测区域与探测头3的接触压力达到预定的恒定值。
当压力调节装置的碟形板19移动或保持到最上端位置时，将手2从盒的背面开口区域插入到盒15内，并且放在加热板1上面的预定位置处，然后用后面将描述的定位装置将手2固定。在这种方式下，可以通过定位装置把手2精确保持在预定测量位置上。此时，手2的被测区域和压力计23直接位于探测头3之上。
之后，慢慢地绕螺钉杆18顺时针拧调节钮17。此时，尽管螺钉杆18随着调节钮17一起被拧动，而螺钉杆18则相应于调节钮17的旋转转数向下移动了一定距离，因为螺钉杆18以螺纹方式被容纳于内螺纹孔24中。螺钉杆18向下移动的结果是，可移动加压单元(调节钮17、螺钉杆18、碟形板19、压簧20、压板21、气囊22和压力计23)以侧压方式向下移向手背。在压力计被带动与手背刚一接触时，应当立刻观测由压力计23显示的数值。
进一步顺时针拧调节钮17，带动气囊22在压力计23与手背2接触之后也与手背2接触，因而使手背2上的压力逐渐增强。此时，因为气囊22与手背紧密接触，因此可忽略手背2表面的不规则性，手能够被一致或均匀加压。连续顺时针拧调节钮17将使作用在手2上的压力增加，直到手2感到疼痛后停止拧调节钮17。应该注意到，此时压力计23所显示的值已超过预定的预置值。换句话说，预置值应选择为略小于手2可感到疼痛时的值。
之后，逆时针拧调节钮17以降低作用在手2上的压力，同时观察由压力计23显示的数值。当压力计23的显示值降至等于预置值时，停止逆时针拧调节钮17，然后进行生物参数测量。
此时压力计23直接保持在探测头3之上，并且因此作用在手背2上的直接位于探测头3之上的区域，也即直接位于被测区之上的区域(该区域在后面称为“压力测量区域”)的压力保持均匀不变。由于手背2的压力测量区域直接位于被测区域之上并与该区域相对，因此该压力测量区域的压力基本上等于被测区域的压力。所以，由于手背的压力测量区域的压力在整个测量期间内保持在预定值，因此手掌的被测区域的压力也保持在预定值，并且因此生物参数测量的精度增加了。
使作用到手上的压力增加到超过预置值并且此时手感到疼痛的目的是为了增加被测区域与探测头3之间的紧密接触。如果不采用该技术，并且如果压力从较低值逐渐增加到等于预置值，则在探测头3和被测区域之间可能会含有气泡，这将因此降低生物参数测量的精确度。应该注意到正是出于上述原因，探测头3从加热板1的上表面向上突出约5mm，这样可进一步增加探测头3和被测区域之间的紧密接触。
尽管在所示的实施例中压力调节装置设计成采用压簧20在手背上加压，也可以不靠该技术而如图3所示采用气压来向手背加压。参见图3，采用一个可膨胀气囊26，将之固定在盒15的顶壁的下表面上。气囊26通过一个管27与一个气泵28相连。气泵28的类型为可有选择地将空气泵入或泵出气囊26。压力计23固定在气囊26的下表面区域上。应注意到，气囊26在膨胀时其尺寸足够覆盖整个手。还应注意到，虽然气囊26的尺寸大小为适合于放入盒15内，但当气囊26膨胀时它可部分穿出前面和/或后面的开口区域而凸出至盒15外。气囊26位于探测头3的上面，特别是压力计位于探测头3的正上方。
采用气压类型的压力调节装置可按下述方式操作，以便对手2加压，使保持与探测头2接触的被测区域受预定压力。
当气囊26收缩时，借助于定位装置以相似于压力调节装置采用压簧20的作用力所获得的效果的方式将手2定位于预定测量位置处。此时手2的被测区域和压力计23直接位于探测头3上面。
操作气泵28向气囊26充气，使之随即膨胀。当气囊26膨胀时，气囊26的下表面区域和压力计23沿边沿向下朝手2的背部移动。当压力计23刚开始与手背接触时，观测此时压力计23显示的值。
进一步向气囊26充气，使气囊26在气压计23与手背接触之后也渐渐地与手背2接触，从而随着气囊26内气压的增大，手背2所受的压力因此也逐渐增强。此时，由于气囊26紧密地与手背接触，所以不必考虑手背表面的不规则性，手背可以均匀或一致地受压。当手感到疼痛时停止向气囊26充气。应该注意到，此时压力计23所显示的值已超过预定预置值。
然后操作气泵来排出气囊26内的空气，使之随即收缩(以降低气囊26内的压力)，从而减少了作用在手2上的压力，同时观测压力计23所显示的值。当压力计23所显示的值低至等于预置值时，停止从气囊26中向外排气，然后开始进行生物参数测量。
此时，压力计23保持在探测头3正上方，并且施加在手背2的压力测量区域上的压力保持均匀，其中所述压力测量区域位于探测头3正上方，也就是位于被测区域正上方。由于手背2的压力测量区域位于被测区域正上方并且与被测区域相对，因此作用在压力测量区域上的压力基本等于作用在被测区域上的压力。因此，与采用压簧20的作用力的压力调节装置一样，作用在手背的压力测量区域上的压力在测量的整个过程中均保持在预定值，并且因此作用在被测手掌区域上的压力保持在预定值，从而生物参数测量的精确度得以提高。
使作用到手上的压力增加到超过预置值而使手感到疼痛的目的类似于前面描述的采用压簧20的作用力的压力调节装置。
无论是对于采用压簧20的作用力还是采用气压的压力调节装置来说，生物参数的测量都是在作用于手背的压力测量区域上的压力保持均匀的情况下进行的。因为手中有血液循环，所以生物参数测量是在被测区域包含有血液成分的情况下进行的。但是，常遇到的情况是生物参数测量要求在被测区域内无血液成分。鉴于这种情况，采用本发明的压力调节装置使生物参数测量可以在被测区域无血液成分的下述方式下进行。
在使用采用压簧20的作用力的压力调节装置的情况下，在手2已定位于预定测量位置处后，尽量顺时针拧动调节钮17，使施加到手2上的压力增加到足以令相邻于手掌处的手2的区域不再有血液循环的值。另一方面，在使用采用气压的压力调节装置中，在手2已定位于预定测量位置处后，操纵气泵28以增加气囊26内的气压，使之达到一个足以令相邻于手掌处的手2的区域不再有血液循环的值。
这样，采用具有本发明的压力调节装置的光学生物参数测量设备，使得无论在被测区域内含有血液成分的情况下，或是在被测区域内不含有血液成分的情况下采用同一设备均能精确地测量生物参数。
图12示出了采用或不采用压力调节装置来实际进行生物参数测量的相应结果。在生物参数测量过程中，采用成束光纤以红外光来照射被测区域，即试验对象的手掌的局部，并且测量从被测区域反射来的光的光谱。在生物参数测量的过程中，采用光的红外区。试验对象的手反复放置15次，手每次放置后均进行生物参数的测量。由这些测量参数中得到的标准偏差显示在图12的曲线中。
从图12的曲线中可以清楚地看到，在绝大部分波长区域内采用本发明的压力调节装置时的标准偏差(用点划线表示)小于不采用压力调节装置时的标准偏差(用实线表示)。更进一步说，在采用本发明的压力调节装置的情况下，可以说手能精确地放置在预定的测量位置上，并且能够最大限度地减小最终参数的误差，使测量值具有非常高的可再现性。
本发明的光学生物参数测量设备还具有定位装置(位置调节装置)，采用该装置，手2可固定在加热板1的预定测量位置上，这样被测区域可相对于探测头3精确定位。下面将主要结合图4和5描述定位装置的结构和功能。
图4为本发明定位装置的透视示意图，图5所示为手2通过图4所示的定位装置被固定定位于加热板1上的情况。
如图4和图5所示，定位包括一个大致为C形的手腕夹持环30，该环为开口环的形式，用以固定手腕；定位装置还包括大致为C形的第一至第五手指夹持环31,32,33,34和35，每个手指夹持环也可为开口环的形式，分别用来固定拇指、食指、中指、无名指和小指；定位装置还包括第一至第三止动杆36,37和38，每个止动杆分别与食指和中指之间、中指和无名指之间或无名指与小指之间限定的大致为V形的指缝的底面接合。所有这些夹持环和止动杆均安装在加热板1上。每个夹持环30至35均有一个出现于相应夹持环圆周上的开口区域，这个开口区域的存在主要是为了在希望手2固定定位时有助于手腕或手指的分别插入。
手腕夹持环30固定安装在加热板1上，其开口区域朝向上方，当手2放置在加热板1上的预定测量位置时该开口区域的位置对准手腕。类似地，第一至第五手指夹持环31至35的每一个也固定安装在加热板1上，开口区域朝向上方，当手放置在加热板1上的预定测量位置时，开口区域的位置对准拇指、食指、中指、无名指或小指。
进一步说，如图6A所示，每个夹持环30至35的分别径向相对于开口区域并且与加热板1支撑接触的部分固定有一个定位螺钉39。因此，可通过将定位螺钉39拧入加热板1限定的内螺纹孔(未示出)中而将每个夹持环30至35固定安装于加热板1上。
或者，如图6B所示，每个夹持环30至35的分别径向相对于开口区域，并且与加热板1支撑接触的部分可以有一个钻孔40，这样螺钉部件可通过每个夹持环30至35的钻孔然后与加热板1上的相应内螺纹孔(未示出)以螺纹形式接合，从而分别将夹持环固定在加热板1上。
虽然未示出，但可采用销钉将每个夹持环30至35固定安装到加热板1上，其中销钉或者分别与各个夹持环连接在一起，或者与夹持环分离。销钉被插入到加热板1中的相应孔中。
每个第一至第三止动杆36至38固定安装到加热板1上，其位置为止动杆36至38能分别与食指和中指之间、中指和无名指之间或无名指与小指之间的大致为V形的指缝的底面接合。而且每个第一至第三止动杆36至38的高出加热板1的高度稍许低于放置在加热板1上的手的厚度。
为了连接每个第一至第三止动杆36至38，如图7A所示，在每个止动杆的下端形成一个同轴螺钉部件41，它与加热板1上的相应内螺纹孔(未示出)以螺纹方式连接，从而将各个止动杆固定连接到加热板1上。或者，如图7B所示，可以在每个止动杆的下端形成一个直径小于相应的止动杆的同轴短柱销42，将该短柱销42压配到加热板中的相应孔(未示出)中，这样将各个止动杆固定安装到加热板1上。
同时，对每个被测对象来说用来获得被测生物参数的手的尺寸是各种各样的，因此要求在加热板1上夹持环30至35和止动杆36至38的位置，能适应不同的手的尺寸。所以在所示的实施例中的定位装置中，在加热板上以预定模式(例如间隔相同的毫米数或按一定的平面方式设计)形成有许多用来固定夹持环30至35和止动杆36至38的内螺纹孔。这样，可以按照需要在预定模式的内螺纹孔内分别重新设定夹持环30至35和止动杆36至38的位置。
因此，当针对一特定试验对象进行生物参数测量时，在一个或一些夹持环30至35以及止动杆36至38与上述预定位置出现偏差的情况下，仅需将出现偏差的夹持环和止动杆在加热板1上移动，移动的办法是拧下螺钉并重新定位它们，使之与它们应处的位置匹配或最大限度地靠近即可。
此外，如果一旦已针对一特定试验对象在加热板1上设定好了用来固定夹持环30至35和止动杆36至38的合适的内螺纹孔，并且记录下这些内螺纹孔各自的位置，则即使夹持环30至35和止动杆36至38的相应位置由于某些原因而改变，也可方便地利用该记录在适合于该特定试验对象的相应位置上调节、修改或重新定位夹持环30至35和止动杆36至38。
每个夹持环30至35均由挠性材料制成。手腕夹持环30的形状为其尺寸略小于它所要夹持的手腕，而每个第一至第五手指夹持环31至35的形状为其尺寸略小于它们分别夹持的手指。因为如上面所述，每个夹持环30至35是由挠性材料制成的，所以即使每个夹持环30至35的形状为其尺寸略小于它们所要夹持的手腕或手指，所述的手腕或每个手指也能很容易插入并被夹持。而且手腕或每个手指可牢固地固定在与之相关联的夹持环30至35中，从而可被紧紧地束缚在所需位置上。
夹持环30至35的材料的例子包括橡胶材料、软合成树脂、无机塑料材料和金属材料。形状记忆合金也可用作夹持环30至35的材料。
止动杆36至38的材料的具体例子包括橡胶材料、软合成树脂、硬合成树脂、无机塑料材料和金属材料。
在使用上述结构的定位装置的情况下，手2可以下述方式放置，即固定或定位在预定测量位置上。
手腕将被手腕夹持环30夹持，手指将被与之相关联的第一至第五手指夹持环31至35夹持。在这之后，手2应向前滑动，直到第一至第三止动杆36至38分别与食指和中指之间、中指和无名指之间以及无名指和小指之间限定的V形指缝的底面相接触。
在第一至第三止动杆36至38分别与食指和中指之间、中指和无名指之间以及无名指和小指之间限定的V形指缝的底面接合的情况下，手2可被那些止动杆36至38束缚而不能向前或向后移动，并且手2还被夹持环30至35束缚而不能横向移动。这样，手2可被牢固地固定或精确定位于加热板1上的预定测量位置处。
由于夹持环30至35和止动杆36至38被安置在加热板1上的预定位置处，并且手2可定位于加热板1上方的预定位置上，因此在整个过程中探测头可精确地保持与手掌的同一区域即被测量区域相接触。
尽管在上述结构的定位装置中夹持环30至35限制了手的横向移动，但本发明并不局限于此，还可以采用包括一个固定板和一个移动板的组合的加压单元。加压单元将手腕或手指夹在中间并压紧，这样可避免手2的任何可能的横向移动。图8以透视方式示出了具有加压单元的另一种定位装置，图9示出了用这种加压装置束缚手2的各个手指的方法。
参见图8和9，所示的另一种定位装置包括一个用来压紧并夹住手腕的手腕加压单元45和分别压紧并夹住手2的拇指、食指、中指、无名指以及小指的第一至第五手指加压单元46至50，它们与功能已在上面描述过的第一至第三止动杆36至38一起组合使用。
手腕加压单元45固定安装在加热板1上，其位置为当手2放在加热板1上方的预定测量位置时它对准手腕。类似地，第一至第五手指加压单元46至50中的每一个固定安装在加热板1上，其位置为当手2放在加热板1上方的预定测量位置时它们分别对准拇指、食指、中指、无名指或小指的中间部分。
如图10所示，每个加压单元45至50包括一个底板(加压单元固定板)51、一个固定安装在底板的预定位置上的固定板52以及一个也固定安装在底板51的距固定板52一定距离的位置处的移动板支撑部件53，其中底板有许多，例如四个用来将底板51通过各组螺钉(未示出)固定到加热板1上的螺纹孔57。移动板支撑部件53上有一个内螺纹孔，一个调节螺钉54可通过它拧入。调节螺钉54的纵轴垂直于固定板52的平面，并且移动板56固定在相应的调节螺钉54的与固定板52相邻的一端上。每个调节螺钉54的另一端上有一个钮55。应该注意到，与调节螺钉54相连的移动板56面对并平行于固定板52的平面。尽管未示出，夹持接触手腕或手指的固定和移动板52和56中的每一个的其中一对相对表面上铺有衬垫材料以保护手腕或手指。
在每个加压单元45至50中，当顺时针拧动钮55时，调节螺钉54和钮55与移动板56一起按箭头X1方向移动或前进，因为调节螺钉54以螺纹方式拧在移动板支撑部件53上的内螺纹孔中，从而使移动板56向固定板52移动。另一方面，当逆时针拧动钮55时，调节螺钉54和钮55与移动板56一起按箭头X2方向移动或退回，从而使移动板56远离固定板52。因此，当手腕或手指放在固定板52和移动板56之间时随即顺时针拧动钮55，手腕或手指可被移动板56和固定板52一起压紧并夹住。夹在固定板52和移动板56之间的手腕或手指上的压力可通过顺时针或逆时针微调钮55，即微拧钮55来调节。
尽管在上述讨论的每个加压单元45至50中固定板52和移动板56已被描述并显示成彼此平行，但也可将它们放置成分别在底板51的上方的一个方向上会集，使各固定板52和移动板56的上边之间的距离小于相应的下边之间的距离。这种设置特别有利于很希望手腕或手指紧密地夹持定位，而且固定板52和移动板56与之紧密接触并将之向下压，使之紧密地与加热板相接触的情况。
为了改变每个加压单元45至50在加热板1上的位置，可通过拆下定位螺钉而将每个加压单元的底板51从加热板1上移去，然后用定位螺钉将底板定位在加热板1的不同位置而再次固定于加热板1上。加热板1上以预定的模式开有多个螺纹孔，用于以螺纹的方式接纳用于将加压单元45至50的底板51固定到加热板1上的定位螺钉。因此，加压单元45至50可在加热板1上重新定位于由所述排列模式的螺纹孔限定的相应位置处。
尽管在每个加压单元45至50中移动板56可移动，以便通过拧动钮55来向手腕或手指加压以贴向固定板52，但本发明并不局限于此。例如，可采用一个加压弹簧来将移动板56推向固定板52，这样通过弹簧的弹力的作用，手腕或手指可被压紧并夹在固定板52和移动板56之间。在这种情况下，为了确保手腕或手指固定定位，对每个加压单元的加压弹簧来说应为可具有足够大的弹力类型的。
在实际生物参数测量过程中采用和不采用定位装置的相应结果显示于图13中。在生物参数测量过程中，利用成束光纤以近红外光来照射被测区域，即试验对象的手掌的局部，并且测量从被测区域反射来的光的光谱。在进行生物参数测量时，采用光的红外部分，试验对象的手反复放置15次，并且手每次放置后均进行测量。从这些测量数据中得到的标准偏差显示于图13的曲线中。
从图13的曲线中可以清楚地看到，在绝大部分波长区域内采用本发明的定位装置时的标准偏差(用点划线表示)小于不采用定位装置时的标准偏差(用实线表示)。更进一步说，在采用本发明的压力调节装置的情况下，可以说手能精确地放置在预定的测量位置上，因此能够最大限度地减小最终参数的误差，使测量值具有非常高的再现性。
尽管已参照附图结合优选实施例对本发明进行了描述，但应该注意到，对本领域技术人员来说很容易对此进行各种变型和修改。这些变型和修改很明显包含在本发明权利要求所限定的发明范围之内，除非它们超出本发明的范围之外。
权利要求
1．一种在采用生物参数测量设备进行生物参数测量过程中相对于探测头定位被测生物体区域的方法，其中所述生物参数测量设备设计成采用探测头用光照射生物体区域，使探测头保持与生物体区域接触，探测从生物体区域传送和/或反射来的光，并且基于传送和/或反射来的光的光谱来测量生物体内的预定生物参数，所述方法包括的步骤为采用局部固定装置将生物体的多个预定部分固定，每个局部固定装置固定生物体的其中一个预定部分，从而相对于探测头固定被测区域。
2．一种在采用生物参数测量设备进行生物参数测量过程中相对于探测头定位被测生物体区域的定位装置，其中所述生物参数测量设备设计成采用探测头用来照射生物体区域，然后使探测头保持与生物体区域接触，接下来探测从生物体区域传送和/或反射来的光，并且最后基于传送和/或反射来的光的光谱来测量生物体内的预定生物参数，所述装置包括用于分别固定生物体的多个预定部分的多个局部固定装置；以及在生物参数测量过程中生物体的所述部分分别被局部固定装置固定，从而相对于探测头固定被测区域。
3．如权利要求2所述的装置，其中所述局部固定装置可反复定位设置在所需的位置处。
4．如权利要求2或3所述的装置，其中每个局部固定装置包括一个用来固定夹持生物体相应部分的基本上为C形的夹持环，以及一个与生物体的相应部分接合的止动杆，所述止动杆具有基本为细长柱形的构形。
5．如权利要求2或3所述的装置，其中每个局部固定装置包括一个加压单元，该加压单元包括一个固定板和一个移动板，该移动板可以移动靠向固定板，将生物体的相应部分夹在固定板和移动板之间，各局部固定装置还包括一个与生物体的相应部分接合的止动杆，所述止动杆具有基本为细长柱形的构形。
6．如权利要求4所述的装置，其中夹持环由挠性材料制成。
7．如权利要求4所述的装置，其中夹持环的制作材料选自橡胶材料、金属材料、软合成树脂、硬合成树脂以及无机塑料材料。
8．如权利要求6或7所述的装置，其中夹持环的尺寸小于由它固定的生物体的相应部分的尺寸。
9．如权利要求4或5所述的装置，其中止动杆的材料选自橡胶材料、金属材料、软合成树脂、硬合成树脂以及无机塑料材料。
10．如权利要求4所述的装置，其中被测区域为生物体的手掌的一部分，并且其中夹持环可用于夹持该手的手腕或其中一个手指。
11．如权利要求4或5所述的装置，其中被测区域为生物体的手掌的一部分，并且其中止动杆与手的相邻手指之间限定的基本为V形的指缝的底部接合。
12．如权利要求2至11中的任何一项所述的装置，还包括在生物参数测量过程中支撑位于其上的生物体的一个板，以及用来控制该板的温度以使其达到预定值的一个板温控制装置。
全文摘要
一种在采用生物参数测量设备测量生物参数过程中用于使生物体的被测区域相对于探测头定位的方法和装置,所述生物参数测量设备通过探测头用光照射生物体区域,保持探测头与生物体区域接触,探测从生物体区域传输和/或反射来的光,测量生物体内基于传输和/或反射来的光的光谱的预定生物参数。分别采用多个局部固定装置来固定生物体的多个预定部分。生物体的各部分分别通过局部固定装置固定,因此使被测区域相对于探测头得以固定。
文档编号A61B5/107GK1224601SQ98119960
公开日1999年8月4日 申请日期1998年8月6日 优先权日1998年8月6日
发明者安田信义, 柳井直树 申请人:仓敷纺织株式会社, 株式会社京都第一科学