非侵入式血液分析仪制造技术

一种非侵入式血液分析仪，包括： 用于照射包括血管的活体组织的部分的光源； 用于摄取被照射血管和组织的图像的图像摄取部分；以及 用于分析被摄取的图像的分析部分，其中分析部分包括： 用于提取被摄取图像中穿过血管的图像浓度分布作为图像浓度剖面图的提取部分。 用于量化图像浓度剖面图的结构特征的量化部分。 用于根据量化特征计算血液组份含量的计算部分；以及 用于输出所计算的含量的输出部分。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非侵入式血液分析仪。本专利技术的分析仪能够以改进的可重复性经皮肤实时监控血液成份的含量，例如血红蛋白浓度或血细胞比容，无需从活体中抽取血样。对末梢血管内血液的血液学检测是临床检查中最重要且最常进行的一种检测。特别地，对贫血症病例诊断中必要的检验项目是血红蛋白浓度和血球比容。目前进行的血液学检测需要从病人身体取出血样。可是，经常取血样对病人施加了负担且由于注射针头的插入事故可能产生感染的危险。由上如述，目前已经提出了一些用于穿过皮肤(非侵入式)检测上述项目的仪器。例如，日本已审查的第HEI-3-71135号专利披露了一种测量血红蛋白的血红蛋白浓度测量仪器，它是根据由于投射到活体上的多种波长的光的脉动所导致的光强度的变化来测定血红蛋白浓度。类似地，美国第5，372，136号专利披露了通过利用脉动和类似的方法测定血液中的血球比容的系统和方法。但是，这些用于确定绝对值的技术总是伴随与精度有关的问题，这是因为作为测试材料的血容量不能够被确定。而且，可以预计测量值可能会随着传感器所缚着的人体部分而变化，从而导致不良的可重复性。美国第4，998，533号专利披露了一种根据毛细血管中的血流图像进行上述测定内容测量的仪器，可是它需要大规模结构。虽然已有报道能够获得活体某一部分诸如手指中血管的透射光的图像，但是尚无法通过分析透射光图像对上述所测定项目进行定量分析。由上所述，本项专利技术提供一种仪器和方法，它适于利用简化装置获得活体诸如手指的组织中血管的透射光图像，且分析该透射光图像，以改进的可重复性对上述测试项目进行测量。较特别地是，当允许光线通过包含血管的活体组织并摄取透射光的图像时，由于光线被血液中所包含的组份所吸收，血管部分的图像显示暗色，由于活体组织的其它部分可以透过光，其它图像部分显亮色。根据本专利技术，通过图像中的浓度对比可以确定血液组份(例如血红蛋白)的浓度。必要时可以根据血管呈现的深度较正已确定的浓度。根据本专利技术，提供了一种非侵入式血液分析仪。它由以下部分组成一个用于照射包含血管的活体组织一部分的光源；一个用摄取被照射的血管和组织的图像的图像摄取部分；和一个用于分析所摄取的图像的分析部分；其中分析部分分析所摄取图像中血管的图像浓度，从而计算血液组份含量并且输出计算结果。在本专利技术中，活体表示哺乳动物包括人，活体的组织的部分表示当它们在活体中时的组织部分，例如一个手指或者耳垂，但并不意味着与活体分离开的组织。本专利技术的分析仪中，分析部分可以包括用于提取所摄取图像中穿过血管的图像浓度分布作为图像浓度剖面图的提取部分；用于量化图像浓度剖面图的结构特征的量化部分；用于根据量化特征计算血液组分含量的计算部分；和用于输出计算结果的输出部分。本专利技术的分析仪较好地进一步包括用于使光源和图像摄取部分相对于活体部分固定的固定元件，使得图像摄取部分摄取到活体的组织中的理想部分的图像。在本专利技术中，所摄取的图像既可以是透射光图像也可以是反射光图像。可用作本专利技术的光源是半导体激光(以后简称之为“LD”)。LED和卤光源。活体的部分可以用光直接照射或者通过一个光纤照射。光的波长最好在400至950nm之间，在该范围内，光线穿过活体组织且被水吸收的光也不大。例如，600至950nm范围的光用于透射光图像，而400至950nm范围的光用于反射光图像。较理想的情形是，光源较好地由一个光发射装置构成，它适于选择性发射第一和第二波长的光束，或者三个或更多波长的光束。所希望的是第一和第二波长的光对氧化的和还原的血红蛋白基本是相同的吸收波长。当确定血液组份，即血红蛋白浓度和血球比容时需要二个或者更多的波长的光。假如仅需监控贫血症状况，可仅用一个波长的光。图像摄取部分可以由一个光学系统所构成，它包括一个透镜和图像摄取装置，例如CCD。由于图像摄取部分仅适于摄取血管的图像浓度剖面图，一个线性传感器或者一个光电二极管列阵可以用于替代CCD作为图像摄取装置。图像浓度剖面图最好沿着垂直于血管方向获取。另一种方式是，通过在穿过血管的一个方向上移动单个光电二极管可以获得图像浓度剖面图。图像摄取部分的光学系统能够仅由一电视透镜(例如由COSMICAR公司生产的BD1214D)所构成。另一种方式是，图像摄取部分的光学系统可以由一对具有相同数值孔径或者相同的焦距和有效透镜直径的透镜所构成。这对透镜分别作为物镜和聚焦透镜，它们沿着相同的光轴放置，以使一个透镜的前焦点与另一个透镜的后焦点相重合，而且一个具有二维不同透射比的空间滤光器置于其间(这种光学系统在此之后被称之为“共轭光学系统”)。这里使用的空间滤光器在两维透射比分布中存在一个变差。可用作空间滤光器有带针孔(Pinhole)或环形狭缝的阻光板及设计为通过电信号能改变其透射比分布的一个液晶光闸。分析系统包括提取部分，量化部分，计算部分和输出部分。它适于根据所获得图像浓度剖面图计算以便确定诸如血红蛋白浓度，血球比容或者贫血症状况等血液组份参数，并且输出计算结果。可用作分析系统的是一台易于购置的个人电脑。分析系统中的提取部分从摄取到的图像中提取穿过血管的图像浓度剖面图。量化部分可以使提取的图像浓度剖面图标准化，并且计算出已标准化的图像浓度剖面图的峰值h。此外，量化部分可以确定图像密剖面图中对应于血管直径的分布宽度W，以及根据分布宽度W来较正峰值h。当在第一、二波长上摄取活体组织的相同部分的图像，从而提供分别具有峰值h1和h2，以及分布宽度W1和W2的第一和第二剖面图时，量化部分根据分布宽度W1和W2的比例估计血管的皮下深度L，并较正峰值h1和h2。之后，计算部分能够根据已较正的峰值计算血红蛋白浓度和血球比容。当共轭光学系统采用带有环状狭缝的阻光板作为空间滤光器时，环状狭缝的结构(直径和缝宽)决定从活体组织至物镜的入射角度，结果只有以预先设定入射角度进入的光可用来形成血管的散射光图像。散射光图像反映了活体组织对血管图像分布的影响。因此，通过摄取由改变环形狭缝的直径以多个不同散射角度取得的散射光图像，量化部分可以量化活体组织的影响，从而更精确地较正血液组份的浓度。在这种场合，由于散射光图像敏感地随着在血管上聚焦的条件变化，通过从活体组织表面到较深的位置扫描图像摄取部分(物镜)的焦点可明显地探测焦点内(in-focus)位置，因此可使量化部分直接确定血管所在的深度。由此，上述计算数据能够据这样所确定的深度进行较正。较特别地是，通过将焦点从活体组织的表面移到较深的位置在预先设定入射角度可获得一系列血管的散射光图像。因而，根据获得系列散射光图像中最清晰图像的焦点位置，量化部分直接确定血管的深度L，而且据深度L较正峰值h1和h2。此外，量化部分根据通过两维地改变滤光器的透射比在那个焦点位置上所获得的许多不同的散射光图像，确定活体组织的散射吸收特征，然后根据散射光的吸收特征较正峰值h1和h2以及分布宽度W1和W2。计算部分是根据图像浓度剖面图的量化结构特征计算诸如血红蛋白浓度和血球比容等血液组份的含量。这里血球比容是指红血球血液的容量比。可用作输出部分的是CRT、LCD和类似装置。根据本专利技术的另一个方面，提供了非侵入式血液分析过程，它包括以下步骤照射包含血管的活体组织的一个部分；摄取被照射活体组织的图像；及分析所摄取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：石原谦，浅野薰，高地泰浩，楠泽英夫，
申请(专利权)人：希森美康株式会社，石原谦，
类型：发明
国别省市：