CN101401000B - 体液成分测定设备 - Google Patents

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Abstract

一种体液成分测定设备，用于通过保持稳定的发光元件的光量来适当地测定体液成分。该体液成分测定设备包括：发光元件，用于向滴有体液的试纸发射光；光接收元件，用于接收从发光元件发射的光的反射光；温度测定单元，用于测定发光元件附近的温度；确定单元，用于根据温度测定单元测定的温度来确定用于稳定从发光元件发射的光量的光发射条件；以及驱动控制单元，用于根据确定单元所确定的光发射条件来控制发光元件的驱动，该体液成分测定设备的特征在于，在从发光元件发射的光量稳定之后，开始体液成分测定。

Description

体液成分测定设备
技术领域
本发明涉及一种测定体液成分的体液成分测定设备。具体地，本发明涉及一种具有光学传感器的体液成分测定设备。
背景技术
在测定体液成分的设备中，那些测定血液成分的设备是已知的。这种体液成分测定设备用于诸如测定糖尿病患者的血糖水平等目的。这种体液成分测定设备装备有与血糖发生反应时改变颜色的试纸，将血液涂到试纸上，并且借助于比色法对颜色的改变进行光学测定，从而量化血糖水平。
在这种血糖测定设备中，血糖水平是通过测定在其上滴有血液的试纸的颜色改变来确定的。此外，作为测定方法，使用诸如LED的发光元件来照射试纸，并且使用诸如光接收二极管的光接收元件来检测反射光的强度。
然而，由于光发射期间热量的产生，由诸如LED的发光元件所发射的光强可能减小。在电源刚刚激活(也即，打开LED)之后，LED的光强损失尤其大。此外，血糖水平是通过对比滴血之前的测定数据和滴血之后化学反应稳定状态中的测定数据而计算的。因此，在测定期间LED光强的减小导致了测定数据的精度问题。为了在测定期间稳定光强，在接通设备之后，必须在测定之前执行光强稳定处理。专利参考文件1示出了一种在从光源发出的光强已经稳定之后对反射光进行测定的技术。
专利参考文件2公开了一种体液成分测定设备，其中发光元件以间隔性的突发由脉冲驱动，并且获取来自多个脉冲信号的反射光强的平均，以用于计算诸如血糖水平的测定值。专利参考文件2的体液成分测定设备自接通发光元件起经过预定时段之后开始测定，并且对每个突发期间的反射光的光强求平均，由此改进了精度。此外，专利参考文件2的体液成分测定设备通过在发光元件的发射条件稳定之前开始测定而缩短了测定时间。
专利参考文件3公开了一种易于操作的并且非常精确的体液成分测定设备。专利参考文件3的体液成分测定设备通过获取在没有发射脉冲光时和发射脉冲光时所测定的反射光的强度之间的差异来量化成分。此外，在测定反射光的强度差异时，专利参考文件3的体液成分测定设备对以商用交流电的半周期或其整数倍的间隔脉冲的光进行测定，从而改进了测定精度。
专利参考文件1：日本专利公开号No.H03-73828
专利参考文件2：日本专利公开号No.2002-168862
专利参考文件3：日本专利公开号No.H10-318928
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，体液成分测定设备(诸如专利参考文件1中的设备)具有如下问题：即这些设备在进行测定之前需要较长的时间来稳定光强。另一方面，专利参考文件2的体液成分测定设备通过在光强稳定之前开始测定而缩短了测定时间。然而，其精度低于在光强稳定之后执行测定的方法的精度。此外，专利参考文件3的体液成分测定设备没有涉及接通设备之后的光强稳定的问题。
因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种体液成分测定设备，其在被接通之后有效地稳定了所发射的光强，从而使体液成分测定得以尽早开始。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据实施方式之一，本发明是一种体液成分测定设备，该设备使用具有与体液的预定成分发生反应的显色试剂的试纸，并且借助于比色法光学测定所述预定成分的量，其特征在于该设备包括：发光元件，其配置为向所述试纸发射照射光；光接收元件，其配置为接收来自所述试纸的反射光；驱动控制单元，其配置为控制所述发光元件的驱动；温度测定单元，其配置为测定所述发光元件附近的环境温度；以及确定元件，其配置为根据所述温度测定单元所测定的环境温度在执行对预定成分的量测定之前确定用于驱动所述发光元件的第一光发射条件，其中，当在所述第一光发射条件下驱动所述发光元件一段预定的时段之后，在不同于第一光发射条件的第二光发射条件下将体液提供给所述试纸，并且通过在所述光接收元件处检测来自试纸的反射光强来执行该体液的预定成分的量测定，其中根据体液的预定成分的量，在试纸处发生颜色改变。
本发明的效果
根据本发明，可以有效地稳定发射光的光强并且较早测定体液的成分。此外，由于在环境温度的基础上执行了光强稳定，可以避免发光元件的过度驱动并且降低功耗。
通过参考附图的下文阐释，本发明的其他特征和优点将是明显的。对于附图，相同的参考数字用于基本上相同的组件。
附图说明
附图包括在说明书中并构成了说明书的一部分。附图代表了本发明的实施方式，并与说明书一起用于阐释本发明的实现和原理。
图1是示出了本发明的体液成分测定设备的示例性结构的框图。
图2A是示出了根据本发明的测定之前的处理流程的框图。
图2B是示出了在光强稳定过程期间应用于发光元件114的驱动信号的模式的框图。
图3A到图3C示出了在根据不同的环境温度而改变发光元件处的脉冲宽度(长度)时由光接收元件得到的测定结果。
图3D到图3F示出了在根据不同的环境温度而改变发光元件处的脉冲宽度(长度)时光接收元件得到的测定结果。
图3G到图3I示出了在根据不同的环境温度而改变发光元件处的脉冲宽度(长度)时光接收元件得到的测定结果。
图4是示出了根据本发明的体液成分测定设备的控制的流程图。
图5是示出了根据本发明的光强稳定处理的流程图。
图6是示出了本发明的发光元件的光发射过程的流程图。
图7示出根据本发明第一实施方式的在体液成分测定期间的发光元件114的示例性驱动脉冲。
图8A和图8B示出了根据第一实施方式接收的光强的测定结果。
图9A和图9B示出了根据第一实施方式接收的光强的测定结果。
图10A和图10B示出了根据第一实施方式接收的光强的测定结果。
图11示出了表1100，其记录有用于第一实施方式的稳定处理的光发射条件。
图12示出了根据本发明第二实施方式的在体液成分测定期间的发光元件114的示例性驱动脉冲。
图13A和图13B示出了根据第二实施方式接收的光强的测定结果。
图14A和图14B示出了根据第二实施方式接收的光强的测定结果。
图15A和图15B示出了根据第二实施方式接收的光强的测定结果。
图16示出了表1600，其记录有用于第二实施方式的稳定处理的光发射条件。
图17示出了根据本发明第三实施方式的在体液成分测定期间的发光元件114的示例性驱动脉冲。
图18A和图18B示出了根据第三实施方式接收的光强的测定结果。
图19A和图19B示出了根据第三实施方式接收的光强的测定结果。
图20A和图20B示出了根据第三实施方式接收的光强的测定结果。
图21示出了表2100，其记录有用于第三实施方式的稳定处理的光发射条件。
具体实施方式
图1是示出了本发明的体液成分测定设备的示例性结构的框图。然而，该体液成分测定设备的结构仅作为示例给出，并不以任何方式限制本发明的体液成分测定设备的结构。将仅关于体液成分测定设备的元件来阐释该设备的结构，这些元件对于本发明的阐释而言是基本的。
体液成分测定设备100包括CPU101，其控制每个组件。体液成分测定设备100包括(作为功能上连接至CPU101的组件)：确定单元109、光强调节单元102、输出单元103、驱动控制单元107、发光元件114、放大单元108、光接收元件115、AD转换单元110、温度测定单元111以及装片单元116。在测定期间，装片单元116装有具有显色试剂的试纸117。此外，通过以下步骤将样本(例如，血液)涂到试纸117上：通过利用针、手术刀等刺破指尖、耳垂等，并直接涂抹从皮肤表面流出的少量血液，或者经由形成在装片单元116上的小开口来吸附。
发光元件114包括LED等，并且将光照射到滴有体液的试纸117上。另外，光接收元件115包括光接收二极管等，并将由发光元件114发射并由试纸反射的光转换为电信号。此外，所转换的电信号的能量由放大单元108进行放大，并且将经放大的电信号输入至AD转换单元110。AD转换单元110将输入的模拟信号转换为数字信号。
温度测定单元111包括位于发光元件114附近的温度传感器，并且测定发光元件114附近的环境温度。确定单元109确定发光条件，以便基于温度测定单元111所测定的环境温度来稳定发光元件114所发射的光强。此上下文中的光发射条件指的是涉及光发射的各种参数，诸如脉冲宽度、脉冲幅度或者脉冲周期。驱动控制单元107与发光元件114连接，并且根据确定单元109所确定的光发射条件来控制发光元件的驱动。从现在起，将在体液成分测定之前根据环境温度测定所确定的光发射条件来控制发光元件114的驱动的一组处理称为“光强稳定处理”。在进行体液成分测定之前，需要光强稳定处理通过稳定由发光元件所发射的光来改进测定结果的精度。在此上下文中的术语“稳定”表示所发射光强中的波动收敛(convergence)。
此外，光强调节单元102基于所测定的周围温度来调节测定光的光强。该处理是必要的，以便在测定时维持恒定的一组条件，该处理根据周围的环境温度来调整(tweak)光发射所需的电源供应，以此来调节光强。在调节光强时，体液成分测定设备100启动测定处理，每次测定之间具有固定的间隔，例如500毫秒。在测定处理期间，可以设置发光元件的驱动信号的占空比(duty ratio)(开/关比)，例如可以设置为4:28。此外，还可以布置为将从测定处理获取的测定结果经由输出单元103发送至诸如主机计算机的外部设备。
此外，本体液成分测定设备100包括定时器104、存储器105、供电单元106、音频输出单元112以及显示单元113。定时器104可以用于光强稳定处理期间的光发射时间和光发射间隔的测定，并且还可以用于测定处理期间的光发射时间和光发射间隔的测定。存储器105包括RAM、ROM等。可以将测定的周围温度下针对发光元件114的光发射的光发射条件存储在ROM中，其中光发射条件诸如脉冲宽度、脉冲幅度和脉冲周期(给定周期中的脉冲数目)中的至少一个。供电单元106为体液成分测定设备100供电。音频输出单元112和显示单元113用于诸如输出测定结果以及将测定期间发生的错误报告给用户的目的。
为了在测定处理中测定血糖水平，通常使用这样的方法：在将血液滴到试纸上之前和之后执行比色测定，并根据两次比色测定的差异来计算血糖水平。在该处理中，如果来自发光元件114的发射光的光强在血液滴到试纸上之前和之后没有维持恒定，则无法保证测定结果的精度。为了保证测定结果的精度，需要在血液吸附到试纸上之前和之后恒定地维持发光元件114的光强。
此外，通常恰在用户执行测定处理之前接通体液成分测定设备100，并且期望该设备能够在接通之后立即可用。然而，设备在不使用时通常保持切断，因此在设备刚刚接通后，发光元件114的温度与环境温度相同。由此，从打开设备到由发光元件114的光发射和温度稳定来升高其本身温度这一过程中，光强逐渐下降，这导致了波动，从而使得在这段时间内难以保证来自测定处理的精确测定结果。
为了解决该问题，可以通过使发光元件114在测定之前的一段预定时间内发光，以此来收敛下降的光强和波动。然而，由于发光元件114是在与测定处理相同的条件下驱动的(例如，开:关的占空比＝4:28)，因此光强稳定处理传统上需要几十秒钟的时间。希望在体液成分测定设备100接通之后立即对其进行使用的用户将感到等待时间很长。
为了最小化光强稳定处理所需的时间，本发明的体液成分测定设备100测定发光元件114附近的环境温度，在确定单元109处根据该测定温度来确定光发射条件，并且根据所确定的光发射条件来驱动发光元件114。在此确定的光发射条件不同于针对测定处理的光发射条件，并且设置用于最小化光强稳定处理所需时间的有利条件。
图2A是示出了根据本发明的从供电开始到测定处理的处理流程的时序图。
在体液成分测定设备100中，当在时间点tl处供电时，执行温度测定处理201，其通过温度测定单元111来测定周围的温度。在测定周围温度时，体液成分测定设备100在确定单元109处确定各种光发射条件，诸如脉冲宽度、脉冲幅度和脉冲周期，以便根据周围温度来驱动发光元件114。
随后，体液成分测定设备100在时间点t2处根据所确定的光发射条件将驱动信号205从驱动控制单元107提供至发光元件114，并且在预定的时段内执行光强稳定处理202。根据本发明，光强稳定处理202所需的时间(：Tst＝t3-t2)近似为0.3秒到2.0秒(优选地，0.5秒到1.0秒)。
由诸如LED的典型发光元件114发射的光强在周围温度升高时下降，这是公知的一般特性。此外，在等同条件下比较时，周围温度越高，发光元件114的光发射行为的稳定所需的时间越长。本发明的光强稳定处理202通过根据周围温度设置提供给发光元件114的驱动信号205的模式来调节光发射条件，在较短的时段内稳定发射光的光强，并且较早支持执行成分测定处理。
更具体地，如图2B所示，通过使用比在时间点t4处测定处理期间使用的发光元件114的驱动信号210具有更大脉冲宽度(211)、更高脉冲幅度(212)或者更短脉冲周期(213)的驱动信号，可以通过在发光元件114刚刚接通之后对其施加较重的负载来较快地使发光元件114进入稳定状态。
在图2B的210中，示出了图2A中的在时间点t4处所执行的测定处理期间应用于发光元件114的驱动信号的波形示例。此时，如果将脉冲周期和脉冲宽度(驱动信号为高(或者“开”)的周期)分别设置为T1和T2，则可以将占空比表示为T2:T1-T2。此外，将驱动信号210的幅度设置为L1。
与之相比，211示出了驱动信号的波形模式，其中将在光强稳定处理202期间应用于发光元件114的驱动信号的脉冲宽度设置为大于驱动信号210的脉冲宽度。在驱动信号211中，在脉冲周期和脉冲幅度分别与T1和L1一致的同时，将脉冲宽度设置为T3，T3和T2之间的关系变为：T3>T2。换言之，驱动信号211的脉冲宽度大于驱动信号210的脉冲宽度。
接下来，212示出了驱动信号的波形模式，其中将在光强稳定处理202期间应用于发光元件114的驱动信号的脉冲幅度设置为高于驱动信号210的脉冲幅度。在驱动信号212中，在脉冲周期和脉冲宽度分别T1和T2一致的同时，将脉冲幅度设置为L2，L2和L1之间的关系变为：L2>L1。换言之，驱动信号212的脉冲幅度变得高于驱动信号210的脉冲幅度。
此外，213示出了驱动信号的波形模式，其中将在光稳定处理202期间应用于发光元件114的驱动信号的脉冲周期设置为短于驱动信号210的脉冲周期。在驱动信号213中，在脉冲宽度和脉冲幅度分别与T2和L1一致的同时，将脉冲周期设置为T3，T1和T3之间的关系变为：T1>T3。换言之，驱动信号213的脉冲周期变得短于驱动信号210的脉冲周期。
光强的稳定在环境温度低时比在环境温度高时要容易的多。因此，本发明的光强稳定处理可以例如通过缩短脉冲宽度来抑制光强稳定处理所需的电力消耗。
在通过上述光强稳定处理来稳定发光元件114所发射的光之后，体液成分测定设备100执行光强调节处理，以基于所测定的环境温度在时间点t3处使用光强调节单元102来调节测定期间的光强。此时，体液成分测定设备100同时执行光接收元件115的驱动，以便接收由发光元件114所发射的光的反射光。如图2A所示，光接收元件115是根据发光元件114的驱动而被驱动的，并且将其驱动得比发光元件114的驱动略长一些以在之前和之后留有富余。因此，直到时间点t3才开始驱动根据本发明的光接收元件115。通过这种设置，可以增长光接收元件115的工作寿命，并且降低光强稳定处理的电力消耗。
到光强调节处理为止的这些处理步骤是预处理(预备)步骤。根据本发明，预处理步骤所需的时间(t1到t4)近似为5秒。随后，如图2A所示，在时间点t4处，体液成分测定设备100通过以例如500毫秒的间隔根据预定的占空比驱动发光元件114来启动测定。
接下来，通过参考图3A到图3I，将阐释在根据每个不同的环境温度来改变发光元件的脉冲宽度时的发射光强。图3A到图3C示出了环境温度为5℃的情况下在改变脉冲宽度时光接收元件的测定结果。此外，图3D到图3F示出了环境温度为25℃的情况下改变脉冲元素时的光接收元件的测定结果。此外，图3g到图3I示出了环境温度为40℃的情况下改变脉冲元素时的光接收元件的测定结果。
这些图示出了通过按照图中所示的每个占空比来驱动发光元件114，并且以500毫秒间隔测定来自发光元件114的发射光强经过20秒而获取的测定结果。在本发明中，使用了3种模式的占空比，即开：关＝8:24、9:23、10:22。此时，开周期越长，发光元件114的发光周期越长，导致发光元件114本身的热量产生提高。在图3A到图3I中，X轴表示时间(秒)，Y轴表示AD转换单元110的输出值，该输出值表示光接收元件115接收到的反射光的亮度水平。
如图3A到图3C所示，在环境温度5℃处，当占空比是8:24时(图3A)，AD转换单元110的输出值的最大值(304)和最小值(305)之间的差异较小，近似为“1”，并且输出值近似表示“2980”。即使通过其他占空比，最大值(306，308)和最小值(307，309)之间的差异仍然保持较小，近似为“1”。换言之，不论占空比的差异，可以保持发射光强的波动较低。因此，在光强稳定处理期间，通过使驱动信号206的占空比为8:24并且缩短脉冲宽度，可以在考虑电功耗的情况下在短时间内抑制光强波动。
此外，如图3D到3I所示，环境温度越高，测定数据值的波动越大，这归因于时程。例如，在图3D到图3F中，在占空比8:24(图3D)处，最大值314和最小值315之间的差异变为近似1.7。此外，当占空比为如图3E中所示的9:23时，最大值316和最小值317之间的差异近似为1.2。此外，当占空比为如图3F中所示的10:22时，最大值318和最小值319之间的差异近似为1.2。
此外，在图3G到图3I中，当占空比为8:24时(图3G)，最大值324和最小值325之间的差异近似为2.6。此外，当占空比为9:23时(图3H)，最大值326和最小值327之间的差异近似为1.8。此外，当占空比为图3I中所示的10:22时，最大值328和最小值329之间的差异近似为1.2。
如这里所示，可以理解：随着环境温度变高，AD转换单元110的输出值的最大值和最小值之间的差异变大。另一方面，即使在环境温度高时，可以从这些图中的每个图中读出，通过使占空比较高(换言之，通过使脉冲宽带较大)，可以在自驱动开始起的短时间内稳定输出值。
例如，在图3G到图3I中，图3G的图示出在测定刚刚开始之后，输出值达到了最大值324，并且逐渐下降，并且即使在20秒之后，输出值仍然波动地相当大。另一方面，在将脉冲宽度设置为较大的图中(图3I)，在测试刚刚开始后达到了最大值328，并且在经过大约2秒后，输出值稳定在2977.5附近。
通过该设置，当在光强稳定处理期间通过改变用于发光元件114的驱动信号的脉冲宽度来调节光发射条件时，在环境温度较低时，发光元件114的光发射特性没有受到驱动条件的显著影响，并由此可以应用短脉冲宽度。另一方面，当环境温度较高时，需要积极地(aggressively)驱动发光元件114以稳定所发射光的光强，并由此应用较长的脉冲宽度。
如所示的，根据本发明的光强稳定处理可以通过根据环境温度改变发光元件114的光发射条件来缩短光强稳定处理所需的时间。注意到尽管将改变发光元件114的脉冲宽度(占空比)的方法阐释为光发射条件，但这仅是一个示例，并且本发明不限于此。
例如，可以在发光元件114的光发射期间改变脉冲幅度或者脉冲周期作为发光元件114的光发射条件。当改变脉冲幅度时，还可以根据测定的环境温度来从通常电压(例如，对应于图2B中的L1，2.8V)调节用于发光元件114的光发射的应用电压。当改变脉冲周期时，还可以将光发射的间隔从500毫秒改变为300毫秒。此外，还可以在不改变脉冲宽度、脉冲幅度和脉冲周期的情况下控制光强稳定处理的执行时间。而且，期望根据分段的环境温度来对这些光发射条件进行分类，并将其存储在存储器105中。注意：在下文提到的第一和第二实施方式中，将提供特定的数值编号。
接下来，参考图4，将阐释根据本发明的体液成分测定设备100的处理流程。图4示出了本发明的体液成分测定设备100的从用于测定处理的预处理(预备)到用于成分测定的测定处理本身的示例性处理流程。
在步骤S401，当接通电源时，CPU101命令温度测定单元111测定环境温度。温度测定单元111测定发光元件114附近的环境温度，并且将模拟信号输出至AD转换单元110。AD转换单元110将输入的模拟信号转换为数字信号，并且将该数字信号输出至CPU101。据此，CPU101检测体液成分测定时的环境温度。
在测定环境温度时，CPU101在步骤S402执行光强稳定处理。在此步骤，CPU101根据所测定的环境温度来通过确定单元109读出预存储在存储器105中的光发射条件，并且将这些光发射条件传送至驱动控制单元107。驱动控制单元107根据所传送的光发射条件来驱动发光元件114。光强稳定处理的细节将在此后使用图5和图6来描述。
当发光元件114的光强稳定时，CPU101在步骤S403执行光强调节处理。在光强调节处理期间，根据所测定的环境温度来执行测定期间的光强调节。换言之，CPU101根据所测定的环境温度在光发射期间调节应用于发光元件114的电力。将经过调节的电力值传送给驱动控制单元107。例如，在使用通常的电力值2.8V并且测定的环境温度是40℃时，将电力调节为3.0V。执行这样的光强调节处理，以便抑制由环境温度的差异而引起的测定结果的波动，并且目标为通过调节用于光发射的电力从而在尽可能相同的条件下执行测定。注意：优选地将根据环境温度而在测定时使用的电力值预先存储在存储器105中。
当预处理(预备)步骤S401到S403完成时，CPU101在步骤S404将在S403调节的电力值传送到驱动控制单元107，并且启动体液成分的测定处理。在启动测定处理时，光接收单元115接收从发光单元114向着试纸117发射的光的反射光。CPU101继而经由放大单元108和AD转换单元110接收测定结果。允许将接收的结果存储在存储器105中。此外，允许CPU101使用音频输出单元112和显示单元113中的至少一个来显示测定结果。此外，允许CPU101将测定结果传送到输出单元103。
接下来，将参考图5阐释在图4的步骤S402执行的光强稳定处理的内容。图5是示出了根据本发明的光强稳定处理的示例的流程图。将阐释在光强稳定处理期间使用占空比作为光发射条件的情况。
在步骤S501，CPU101获取温度测定单元111所测定的环境温度。接下来，在步骤S502，CPU101从存储器105中获取与测定的环境温度相对应的光发射条件。在存储器105中，存储有诸如针对每5℃的最优占空比的数据，并且CPU101读出与测定的环境温度相对应的占空比。进一步，在步骤S503，CPU101将启动测时的命令传送到定时器104。在此上下文中的测时代表对用于执行光强稳定处理的时间的测定，并且测定预定的时段，例如2秒。
接下来，在步骤S504，CPU101将占空比传送到驱动控制单元107，并且命令启动发光元件114处的光发射处理。此后，当驱动控制单元107执行光发射处理时，CPU101在步骤S505确定在S503开始的定时器是否已经超时。如果超时，则CPU101终止光强稳定处理。另一方面，如果还没有超时，则CPU101再次执行S504的光发射处理。注意：CPU101重复地执行光发射处理，直到在S505处已经确定超时。
接下来将参考图6阐释图5的步骤S504的发光元件114处的光发射处理的细节。图6是示出了光发射处理示例的流程图。
在光发射处理期间，驱动控制单元107根据从CPU101接收到的光发射条件(诸如每次开和关的比率)来驱动发光元件114。在步骤S601中，驱动控制单元107命令定时器104启动测时，以测定发光元件114处于“开”的时间(在这段时间期间，将发光元件114置于发光状态)。接下来，在步骤S602中，驱动控制单元107控制发光元件104处于“开”并将发光元件114置于发光状态。
随后，在步骤S603中，确定在S601启动用于测时的定时器是否已经超时。如果超时，则驱动控制单元107在步骤S604控制发光元件114处于“关”并且停止光发射。另一方面，如果没有超时，则驱动控制单元107重复地执行S603的确定，直到超时发生。
接下来，在步骤S605，驱动控制单元107向定时器104命令启动测时，以便测定发光元件114处于“关”的时间(在这段时间期间，将发光元件114置于阻止光发射的状态)。随后，在步骤S606，驱动控制单元107确定在S605启动的定时器是否已经超时。如果超时，则驱动控制单元107终止处理。另一方面，如果没有超时，则驱动控制单元107重复地执行S606的确定，直到超时发生。在光强稳定处理继续的同时，图5所示的步骤S504重复地执行驱动控制单元107的这种光发射处理。
<第一实施方式>
接下来，将参考图7到图11使用具体数值来阐释第一实施方式。本实施方式的特征在于：占空比(脉冲宽度)、脉冲幅度和脉冲周期在光强稳定处理期间是固定的，并且光强稳定处理的时间(预定时段)根据环境温度而改变。注意：从这里开始，将只阐释不同于那些在图1到图6中已经阐释过的部分的部分。
图7示出了根据本发明第一实施方式的在体液成分测定期间发光元件114的示例性驱动脉冲。710表示用于光强稳定处理、光强调节处理和测定的驱动脉冲。701表示在光强稳定处理期间输出的包括多个脉冲的脉冲组。702表示在光强调节处理和测定期间输出的脉冲组。此外，711表示在光强稳定处理期间输出的脉冲组的细节。注意：与稍后将要阐释的连续驱动相比，光强稳定处理期间的脉冲驱动对发光元件施加了很小的负载，这致使延长了发光元件的寿命。
如图7中所示，根据本实施方式的在光强稳定处理期间输出的脉冲具有固定的占空比1:1，并且还具有固定的脉冲周期和固定的脉冲幅度。具体地，根据本实施方式的在光强稳定处理期间输出的脉冲具有120微秒的“开”周期和120微秒的“关”周期。然而，在本实施方式中，将根据环境温度来调节在光强稳定处理期间脉冲生成的数目。换言之，通过改变脉冲组701中所包括的脉冲数目，改变了光强稳定处理的时间(发光元件114处的总计光发射时间)。
下面将参考图8A到图10B来阐释由图7中表示的驱动脉冲来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图8A到图10B表示涉及接收的光强的第一实施方式的测定结果，其中每个接收的光强是在不同的环境温度下测定的。注意到一些附图包括在相同的环境温度下没有执行光强稳定处理时的接收的光强的测定结果。在没有执行光强稳定处理的情况下，测定是在将“开”和“关”周期分别设置为120微秒和660微秒的情况下完成的。此外，每个图在横轴上表示时间，并且在纵轴上表示光接收元件所接收的光强(AD值)。
图8A示出了在环境温度为40℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。图8B示出了在环境温度为40℃的情况下执行了占空比为1:1且驱动时间为0.71秒的光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。如图8A和图8B所示，显然与没有执行光强稳定处理时(图8A)相比，执行光强稳定处理时(图8B)接收的光强是稳定的。具体地，在没有执行光强稳定处理时，接收的最大光强AD值是1993，并且接收的最小光强AD值是1989，两个值之间的差异近似为4。此外，在没有执行光强稳定处理时，接收的光强稳定所需的时间近似为25秒到30秒。另一方面，在执行光强稳定处理时，接收的光强AD值在1986附近波动，波动范围较小，并且AD值在0.71秒之后稳定。换言之，稳定所需的时间极大地减少。在本实施方式中，例如图8B中所示，当接收的光强AD值的波动收敛在1内时，确定光强已经稳定。这仅仅是示例，并且不以任何方式限制本发明。换言之，针对稳定的定义的最佳值优选地根据所采用的设备元件的精度来定义。
图9A示出了在环境温度为25℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。图9B示出了在环境温度为25℃的情况下执行了占空比为1:1且驱动时间为0.67秒的光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解：与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时的接收的光强是稳定的。
图10A示出了在环境温度为5℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。图10B示出了在环境温度为5℃的情况下执行了占空比为1:1且驱动时间为0.67秒的光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时的接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解到与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时的接收的光强是稳定的。
此外，从图8A、图9A和图10A中可以理解，环境温度越低，接收的光强AD值越稳定。基于此，针对较低的环境温度，本实施方式使用较短的光强稳定处理驱动时间。通过这样，在测定体液的成分时，可以执行适于所测定的环境温度的光强稳定处理。注意到在本实施方式中，在存储器105中预先存储了这样的表，即在该表中提供了用于光强稳定处理的环境温度与发光元件114驱动时间的对应。在这种情况下，在图5的步骤S502中，CPU101(确定单元109)从存储器105获取与所测定的环境温度相对应的驱动时间，继而确定用于光强稳定处理的光发射条件。
接下来将参考图11来阐释表1100，该表具有光强稳定处理期间的环境温度与发光元件114的驱动时间之间的对应关系。图11示出了表1100，其中登记了根据第一实施方式的用于光强稳定处理的光发射条件。
表1100存储在存储器105中，该表将环境温度1101与其相应的LED(发光元件114)的驱动时间1102相联系。环境温度1101划分和定义为多个分段，诸如5.0℃以下、5.1℃到10.0℃、...、30.1℃到35.0℃、以及35.1℃以上。进一步，针对每个单独的温度分段来设置LED驱动时间1102。CPU101从表1100中获取与所测定的环境温度相对应的LED驱动时间1102，作为光强稳定处理期间的发光元件114的光发射条件。在此具体示例中，将环境温度划分到5℃的分段。然而，该示例并非将本发明仅限于使用5℃的分段，优选地，例如可以根据设备元件的精度以及存储器105的容量来改变分段范围。
如上所述，本实施方式的体液成分测定设备100通过测定发光元件114附近的环境温度来确定在光强稳定处理期间发射光的发光元件114的驱动时间。归因于此，本实施方式的光强稳定处理能够在发光元件114接通之后的短时间内使由发光元件114所发射的光强稳定，并同时准备获取体液成分的精确测定结果。此外，当发光元件114附近的环境温度较低时，可以通过降低发光元件114的驱动时间来抑制功耗。
此外，根据本实施方式，在光强稳定处理期间的发光元件114的光发射时间的总和为0.3秒到0.4秒(并且优选地为0.32秒到0.36秒)。该值考虑了存在于将要用作发光元件114的各制造商所制造的LED中的差异。此外，光强稳定处理的时间(预定时段)是0.3秒到2.0秒(优选地，为0.5秒到1.0秒，并且在占空比为1:1时为0.6秒到0.75秒)。此外，当占空比为1:1并且脉冲宽度为120微秒时，脉冲数目为2600到3000个。
<第二实施方式>
接下来，将参考图12到图16来阐释第二实施方式。本实施方式的特征在于，光强稳定处理的时间、脉冲幅度和脉冲周期是固定的，并且占空比(脉冲宽度)根据环境温度而改变。注意，从现在开始，将仅对不同于已经参考图1到图6进行过阐释的那些部分的部分进行阐释。
图12示出了根据本发明的第二实施方式的体液成分测定期间的发光元件114的示例性驱动脉冲。1210示出了光强稳定处理、光强调节处理以及测定期间的驱动脉冲。1201表示在光强稳定处理期间输出的包含多个脉冲的脉冲组。1202表示在光强调节处理和测定期间输出的脉冲组。此外，1211表示在光强稳定处理期间输出的脉冲组的细节。
如图12所示，在本实施方式的光强稳定处理期间输出的脉冲具有固定的驱动时间以及固定的脉冲周期和固定的脉冲幅度。具体地，在本实施方式的光强稳定处理期间输出的脉冲根据环境温度而在“开”周期1203和“关”周期1204方面改变。换言之，通过改变脉冲组1201中包括的占空比，改变了发光元件114的光发射时间。进一步，根据本实施方式，“开”周期1203和“关”周期1204的总和保持恒定。
下面将参考图13A到图15B来阐释由图12中表示的驱动脉冲来驱动发光元件14时接收的光强的测定结果。图13A到图15B表示涉及接收的光强的第二实施方式的测定结果，其中每个接收的光强是在不同的环境温度下测定的。注意到一些附图包括在相同的环境温度下没有执行光强稳定处理时接收的光强的测定结果。在没有执行光强稳定处理的情况下，测定是在将“开”和“关”周期分别设置为120微秒和660微秒的情况下完成的。此外，每个图在横轴上表示时间，并且在纵轴上表示光接收元件接收的光强(AD值)。
图13A示出了在环境温度为40℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图13B示出了在环境温度为40℃的情况下执行了占空比为53:75且驱动时间为1.00秒的光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。如图13A和图13B所示，显然：与没有执行光强稳定处理时(图13A)相比，执行光强稳定处理时(图13B)接收的光强是稳定的。具体地，在没有执行光强稳定处理时，接收的最大光强AD值是大约1986，并且接收的最小光强AD值是大约1982，两个值之间的差异近似为4。此外，在没有执行光强稳定处理时，接收的光强稳定所需的时间近似为20秒到30秒。另一方面，在执行光强稳定处理时，接收的光强AD值在1980附近波动，波动范围较小，并且AD值在1.00秒之后稳定。换言之，稳定所需的时间极大地减少。
图14A示出了在环境温度为25℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图14B示出了在环境温度为25℃的情况下执行了占空比为50:78且驱动时间为1.00秒的光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解到与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时接收的光强是稳定的。
图15A示出了在环境温度为5℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图15B示出了在环境温度为5℃的情况下执行了占空比为49:79且驱动时间为1.00秒的光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解到与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时接收的光强是稳定的。
此外，从图13A、图14A和图15A中可以理解，环境温度越低，接收的光强AD值越稳定。基于此，本实施方式设置为根据较低的环境温度而在光强稳定处理期间使用较短的脉冲“开”周期。通过这样，可以执行适于所测定的环境温度的光强稳定处理。注意：在本实施方式中，在存储器105中预先存储了这样的表，即在该表中提供了环境温度与在光强稳定处理期间驱动发光元件114的驱动脉冲的占空比的对应。在这种情况下，在图5的步骤S502中，CPU101(确定单元109)从存储器105获取与所测定的环境温度相对应的占空比，继而确定用于光强稳定处理的光发射条件。
接下来将参考图16来阐释表1600，该表具有环境温度与在光强稳定处理期间驱动发光元件114的驱动脉冲的占空比之间的对应。图16示出了表1600，其中登记了根据第二实施方式的用于光强稳定处理的光发射条件。
表1600存储在存储器105中，该表将环境温度1601与其相应的驱动发光元件114的驱动脉冲的占空比1602相联系。环境温度1601划分和定义为多个分段，诸如5.0℃以下、5.1℃到10.0℃、...、30.1℃到35.0℃、以及35.1℃以上。进一步，针对每个单独的温度分段来设置占空比1602。CPU101从表1600中获取与所测定的环境温度相对应的占空比1602，作为光强稳定处理期间的发光元件114的光发射条件。在此具体示例中，将环境温度划分为5℃的分段。然而，该示例并非将本发明仅限于使用5℃的分段，优选地，例如可以根据设备元件的精度以及存储器105的容量来调节分段范围。
如上所述，本实施方式的体液成分测定设备100根据环境温度在光强稳定处理期间改变驱动发光元件114的驱动脉冲的占空比。归因于此，本实施方式的光强稳定处理能够在发光元件114接通之后的短时间内使从发光元件114所发射的光强稳定，并同时准备获取体液成分的精确测定结果。此外，当发光元件114附近的环境温度较低时，可以通过降低发光元件114的驱动时间来抑制功耗。
此外，根据本实施方式，当执行光强稳定处理经过1.00秒时，发光元件114的光发射时间的总和为0.3秒到0.5秒(并且优选地为0.38秒到0.43秒)。该值考虑了存在于将要用作发光元件114的各制造商所制造的LED中的差异。此外，光强稳定处理期间驱动发光元件114的脉冲的占空比是开:关＝5:1到开:关＝1:3(优选地，开:关＝2.5:1到开：关＝1:2，当光强稳定处理的时间为1秒时，开:关＝1:1.3到开:关＝1:1.8)。
<第三实施方式>
接下来，将参考图17到图21来阐释第三实施方式。本实施方式的特征在于，在光强稳定处理期间，发光元件114是通过固定的脉冲幅度来连续驱动的，并且根据环境温度来改变连续驱动的脉冲的“开”周期。注意，从现在开始，将仅对不同于已经参考图1到图6进行过阐释的那些部分的部分进行阐释。
图17示出了根据本发明的第三实施方式的体液成分测定期间的发光元件114的示例性驱动脉冲。1710示出了光强稳定处理、光强调节处理以及测定期间的驱动脉冲。1701表示在光强稳定处理期间输出的包含多个脉冲的脉冲组。1702表示在光强调节处理和测定期间输出的脉冲组。此外，1711表示在光强稳定处理期间输出的脉冲组的细节。
如图17所示，在本实施方式的光强稳定处理期间输出的脉冲连续地驱动发光元件114。具体地，在本实施方式的光强稳定处理期间输出的脉冲根据环境温度而在“开”周期的连续驱动时间方面改变。换言之，脉冲组1701由单个脉冲组成，并且通过改变该单个脉冲的“开”周期来改变发光元件114的光发射时间。
此后将参考图18A到图20B来阐释由图17中表示的驱动脉冲来驱动发光元件14时接收的光强的测定结果。图18A到图20B表示根据第三实施方式接收的光强的测定结果，其中每个接收的光强是在不同的环境温度下测定的。注意到一些附图还包括在相同的环境温度下没有执行光强稳定处理时接收的光强的测定结果。在没有执行光强稳定处理的情况下，测定是在将“开”和“关”周期分别设置为120微秒和660微秒的情况下完成的。此外，每个图在横轴上表示时间，并且在纵轴上表示光接收元件115接收的光强(AD值)。
图18A示出了在环境温度为40℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图18B示出了在环境温度为40℃的情况下通过251毫秒的连续驱动时间来执行光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。如图18A和图18B所示，显然与没有执行光强稳定处理时(图18A)相比，执行光强稳定处理时(图18B)接收的光强是稳定的。具体地，在没有执行光强稳定处理时，接收的最大光强AD值是大约1982，并且接收的最小光强AD值是大约1979，两个值之间的差异近似为3。此外，在没有执行光强稳定处理时，接收的光强稳定所需的时间近似为20秒到30秒。另一方面，在执行光强稳定处理时，接收的光强AD值在1980附近波动，波动范围较小，并且在251毫秒之后稳定。
图19A示出了在环境温度为25℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图19B示出了在环境温度为25℃的情况下通过225毫秒的连续驱动时间来执行光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解到与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时接收的光强是稳定的。
图20A示出了在环境温度为5℃的情况下没有执行光强稳定处理并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。图20B示出了在环境温度为5℃的情况下通过225毫秒的连续驱动时间来执行光强稳定处理，并且通过15mA来驱动发光元件114时接收的光强的测定结果。在此情况下，也可以理解到与没有执行光强稳定处理时相比，执行光强稳定处理时接收的光强是稳定的。
此外，从图18A、图19A和图20A中可以理解，环境温度越低，接收的光强AD值越稳定。基于此，本实施方式设置为根据较低的环境温度而在光强稳定处理期间使用发光元件114的较短的连续驱动时间。通过这样，在测定体液成分时，可以执行适于所测定的环境温度的光强稳定处理。注意：在本实施方式中，在存储器105中预先存储了这样的表，即在该表中提供了环境温度与光强稳定处理期间发光元件114的连续驱动时间的对应。在这种情况下，在图5的步骤S502中，CPU101(确定单元109)从存储器105获取与所测定的环境温度相对应的连续驱动时间，以及确定用于光强稳定处理的光发射条件。
接下来，将参考图21来阐释表2100，该表具有环境温度与在光强稳定处理期间驱动发光元件114的连续驱动时间的对应。图21示出了表2100，其中登记了根据第三实施方式的用于光强稳定处理的光发射条件。
表2100将环境温度2101与其相应的驱动发光元件114的驱动脉冲的连续驱动时间2102相联系。环境温度2101划分和定义为多个分段，诸如5.0℃以下、5.1℃到10.0℃、...、30.1℃到35.0℃、以及35.1℃以上。进一步，针对每个单独的温度分段来设置连续驱动时间2102。CPU101从表2100中获取与所测定的环境温度相对应的连续驱动时间2102，作为光强稳定处理期间的发光元件114的光发射条件。在此具体示例中，将环境温度划分为5℃的分段。然而，该示例并非将本发明仅限于使用5℃的分段，优选地，例如可以根据设备元件的精度以及存储器105的容量来调节分段范围。
如上所述，本发明的体液成分测定设备100根据环境温度在光强稳定处理期间改变驱动发光元件114的连续驱动时间。归因于此，本实施方式的光强稳定处理能够在发光元件114接通之后的短时间内使从发光元件114所发射的光强稳定，并同时准备获取体液成分的精确测定结果。此外，当发光元件114附近的环境温度较低时，可以通过减小发光元件114的驱动时间来抑制功耗。
此外，根据本实施方式，光强稳定处理期间发光元件114的光发射时间的总和为0.2秒到0.3秒。该值考虑了存在于将要用作发光元件114的各制造商所制造的LED中的差异。此外，光强稳定处理期间发光元件114的连续驱动时间优选地在220毫秒到260毫秒之间。
本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的原意和范围之内将其改变或修改为各种形式。因此，提供所附权利要求书来限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种体液成分测定设备，其使用具有与体液的预定成分发生反应的显色试剂的试纸，并且借助于比色法来光学地测定体液样本中该预定成分的量，所述设备的特征在于其包括：
发光元件，其配置为向所述试纸发射照射光，
光接收元件，其配置为接收来自所述试纸的反射光，
驱动控制单元，其配置为控制所述发光元件的驱动，
温度测定单元，其配置为测定所述发光元件附近的环境温度，以及
确定单元，其配置为根据所述温度测定单元测定的环境温度在执行所述预定成分的量测定之前确定用于驱动所述发光元件的第一光发射条件，
其中，当在所述第一光发射条件下驱动所述发光元件经过预定时段之后，在不同于所述第一光发射条件的第二光发射条件下将体液提供给所述试纸，并且通过在所述光接收元件处检测来自试纸的反射的光强来执行对体液的预定成分的量测定，其中在所述试纸处根据体液的预定成分的量而发生颜色改变，
其中，所述预定时段是从接通所述体液成分测定设备到由所述发光元件发射的光强稳定的时间。
2.根据权利要求1所述的体液成分测定设备，其特征在于，进一步包括存储器单元，其配置为存储与所述环境温度相关联的所述第一光发射条件的信息，其特征在于，所述确定单元通过从存储在所述存储器单元中的所述第一光发射条件中选择与所述环境温度相对应的所述第一光发射条件来执行所述确定。
3.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述第一光发射条件中用于控制所述发光元件的光发射的控制信号的脉冲宽度被定义为大于所述第二光发射条件中的脉冲宽度。
4.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述第一光发射条件中用于控制所述发光元件的光发射的控制信号的脉冲幅度被定义为大于所述第二光发射条件中的脉冲幅度。
5.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述第一光发射条件中用于控制所述发光元件的光发射的控制信号的脉冲周期被定义为短于所述第二光发射条件中的脉冲周期。
6.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述确定单元根据所述环境温度来确定用于所述发光元件的驱动的所述预定时段作为所述第一光发射条件。
7.根据权利要求6所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述预定时段在0.2秒到2秒之间。
8.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述确定单元基于所述环境温度来确定用于所述发光元件的驱动的脉冲的占空比作为所述第一光发射条件。
9.根据权利要求1或2所述的体液成分测定设备，其特征在于，所述确定单元确定连续驱动所述发光元件，并且还基于所述环境温度来确定该连续驱动的脉冲的“开”周期作为所述第一光发射条件。
10.一种控制体液成分测定设备的方法，所述体液成分测定设备使用具有与体液的预定成分发生反应的显色试剂的试纸，并且光学地测定该预定成分的量，所述方法的特征在于其包括：
温度测定步骤，测定发光元件附近的环境温度，
确定步骤，基于所测定的环境温度在执行所述预定成分的量测定之前确定用于驱动所述发光元件的第一光发射条件，
第一驱动步骤，在所述第一光发射条件下驱动所述发光元件经过预定时段，以及
第二驱动步骤，在不同于所述第一光发射条件的第二光发射条件下驱动所述发光元件，
其中，在所述第二驱动步骤中，将体液提供给所述试纸，并且通过在光接收元件处检测来自试纸的反射的光强来执行体液的预定成分的量测定，其中所述试纸由从所述发光元件发射的光照射，
其中，所述预定时段是从接通所述体液成分测定设备到由所述发光元件发射的光强稳定的时间。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述确定步骤基于所述环境温度来确定驱动所述发光元件的所述预定时段作为所述第一光发射条件。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述预定时段在0.2秒到2秒之间。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述确定步骤基于所述环境温度来确定用于所述发光元件的驱动的脉冲的占空比作为所述第一光发射条件。
14.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述确定步骤确定连续地驱动所述发光元件，并且还根据所述环境温度来确定该连续驱动的脉冲的“开”周期作为所述第一光发射条件。
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