TW483745B - Classification system for sex determination and tissue characterization - Google Patents
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Description
483745 A7 B7 五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明領域: 本發明係關於確認人類與動物受測者的性別。特別 是,本發明係關於可非侵入性地確認人類與動物受測者之 性別與一般組織參數之儀器設備與方法。 發明背景: 近紅外線(NIR)光譜是一種有前途的#侵入性技術,其 係基於利用射入波長範圍為700-2500奈米的NIR能量於一 組織,並測量該位置的輻射能量所進行之一種技術。將能 量聚焦在皮膚的一小區域並根據皮膚組織的散射與吸收特 質而傳遞。因此,未偵測到而逸離的與被偵測到之反射或 穿過的能量可以提供有關所測試的組織體積之資訊。特別 的是,在各種波長的光線能量之衰減會和組織的構造特質 與其化學組成之間形成一函數關係。組織層’個別包含獨 特的異質性層次分佈,會經由散射而影響光的吸收。化學 組成物,如水,蛋白質,脂肪與血液分析物,會吸收光線 並與其濃度成正比而呈現獨特的吸收輪廓或訊號。組織特 質,特性或組成之測量是以測量光衰減之幅度作為依據’ 其係由於相關之散射與/或吸收特質所致。 血液分析物之測量: 當非侵入性血液分析物之測量,,例如血糖濃度,可經由 NIR光譜儀達成,報告中的成功與產物之存活卻受限於缺 乏一種系統,其係可彌補因個體間構造的差異,此差異會 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) {請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁} .¾ 訂: --線· 483745 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 在組織樣品的光學性質上產生極大的改變(例如,參見〇 · 、非侵入性葡萄糖測量的光譜學上與臨床上的狀況、 臨床化學(Clin.Chem·),第 45 期,1 65-1 77 頁,(1999)或 J.Roe,B. Smoller,凄盖4·篆毐潜游量,治療學上的藥劑 載運系統之評論性回顧論文,第15期,第3卷,199-241 頁,(1 99 8))。這些差別多數屬於解剖上的,並提供不同之 系統性光譜之吸收特徵或模式,其係可直接與特定之特性 相關,如皮膚厚度,蛋白質之多寡,與體脂肪比率。因受 測者可重複出現其吸收特徵,整個受測者族群他們會產生 混亂的非線性光譜的差異。因此,對於經由NIR光譜吸收 所作血液分析物之非侵入性測量而言,受測者之間的差別 即為一明顯之妨礙。 一設備與過程能減輕此問題,其係在血液分析物預估 之前根據皮膚組織特性對受測者作分類,有關其描述可 參見S.Malin,T.Ruchti所作,作4#浸入廣分介粉 澇涿的一禮會,#堃系巍,美國專利申請序號 09/35 9,1 91,1999年7月22日建檔。所選出之特性可代 表照射之組織的實際體積與所採樣之標的分析物的量。 根據代表組織構造的光譜特性之相似性,經由將個體分 組後,上述之非線性差異可望降低,而血液分析物之預 測可更為精確。 在人類的受測者中,發現在皮膚組織中具有與性別相 關之顯著差別。這些差別包括真皮之厚度(見c.Tan , B.Statham,R.Marks,P.Payne,由廉聲式考 f 破作及 f _ _ 第3頁 匕紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) I------1111 ----I--I ^---- 丨 — ! ·線 η (請先閱讀背面t注意事、項再填寫本頁) · · 483745 A7 B7 五、發明說明() 厚度之測量:其再現性,有效性與差異,荚η良Μ绎聲 諸、(British Journal of Dermatology),第 106 期,657-667 頁,(1982)與 J.Bliznak,T.Staple,Z #·樂展炎法犛立爹 齊禮之及厚及你#,放射學(Radiology),第116期’ 55-60頁,(1 975七月)),皮下組織之脂肪量(見 J. Durnin,M.Rahaman,經由皮膚厚度測量對人體中脂肪 量的評估,英國營養學雜誌(British Journal of Nutrition),第 21 期,(1967)與 F.Johnston,# 禮·组 A 與 乂鑊游f #之席的縣佘,人類生物學(Human Biology), 第54期,第2卷,221-245頁,(1982五月))與皮膚膠原 與密度(見 S.Shuster,M.Black,E.McVitie,夺翁典從滅 對皮膚厚度’皮膚膠原與密度之影響、芩嘎汶氘奪餐I (British Journal of Dermatology),第 93 期,(1 975))。受 測性別之確定因而可以提供^種在組織構造與組成中的 大型系統性差別的重要指標。 因此,一種自動化可確定受測者性別的方法能提供有 價值之資訊,此資訊係與受測者之分類與血液分析物測 量中的關鍵組織特質之確定有關。 動物之性別確定: 由於以一種精確與自動化的非侵入性設施取代了人工 的專業,不同種動物之性別確定對於特定之工業界而言 具有商業上之益處(見T.Miyakawa,O.Kato,Y.Koike, K. Matsunami,N.Sekiya,"€癀從方y屋分之鏔器與才法, 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面^/注意表項再填寫本頁) --------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 美國專利序號 5 ,013,906(1991 ,5月 7日); K· Suzuki,決定一 //、#羟及的證澈,美國專利序號4, 417,663(1983’ 11 月 29 日);A.Frasch,R.Ugalde,喊 乳動物中胚胎性別確定的過程,特別應用於牛胚胎,Ί 國專利序號 5,578,449(1 996,1 1月 26日);與 W.Cheng,C.Chen,C.Hu,C.Wang,K.Choo,夺 f 座潑 定從滅之.經if,美國專利序號5,876,942(1999,3月2 日))。在前述之Miyakawa等人的專利中,魚之性別的確 定是用可見光檢查生殖腺區域的顏色。在前述之SuzuJci 等人的.專利中,一小雞之性別的確定是用可見光檢查肛 門區域的顏色。在前述之Frasch與Cheng等人的專利 中’確定牛胚胎性別的方法詳述於經由聚合連鎖反應 的一種複雜方法。由於大體解剖上的差異,這些方法無 法延伸用於人類受測者或其他的哺乳類。並且,因為這 些方法牽涉到通常是動物未暴露於外之特定區域的自動 顏色偵測或是需藉由侵入性或半侵入性的測量,因此均 有其限制性。最後,在上述之諸種方法中,均無利用一 種能穿透組織之近紅外光的技術來測量其内部之性質。 因此,需要發展出一種確定動物之性別的裝置,其係為 精確,非侵入式,自動化,且具一般性。 身體組成之確定: 自動的且非侵入性的性別確定可提供有益之資訊,其 係與受測者之身體組成相關。例如,在確定人類的精痩 第5頁 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) ----------------I----^---------線 (請先閱讀背面^/注意Ϋ,項再填寫本頁) · 483745
五、發明說明() 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 身體質量時,在分析其他人體測量之前就需要有關受測 者性別之知識(見V.Heyward,L.Stolarczyk,簷用羥♦證 •叙4穸徐,人類動力學(Human Kinetics),香檳城,伊利 諾州,(1996))。一種確定性別的自動化,非侵入式裝置 對身體組成分析的完全自動化的方法可提供一個決定性 的要素。 若能經由對某些範圍特別有益之NIR組織光譜學, 包括血分析物預估,動物之性別確認,與身體組成之評 鑑,來提供一種人類與動物受測者之性別確定的新式設 備與相關過程將會很方便。 發明目的及概述: 於此揭示之發明乃根據利用NIR光譜測量皮膚組織 之特性,提供一種確定動物與人類性別的新顆方法。此 外,本發明能提供有關大體組織特性的基本資訊,並且 可用於確定所測量點之真皮厚度與及皮下脂肪量二者之 系統性與相對差異。 本發明是一種非侵入式、可確定人或動物受測者性 別的方法。此方法使用一光譜學上的裝置並佐以一光學 介面來測量組織特質與特性,其係以光譜方式顯示並會 隨受測者性別的不同而系統性地改變。 性別確定的過程包含一校正模式’其係由經驗性地 衍生自一組範例性的樣品,此樣品包含NIR組織測量與 一受測者之族群的實際性別。此模式為一組參數與由電 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
483745 A7 B7 五、發明說明( 腦產生之數碼,其係用於預測受測者之性別。此預測包 含一非連續性的性別確定(雄性或雌性)與一或多種相關 之特質程度,其係可顯示有關樣品組織體積的組織特質 之資訊。這些特質包栝’但不侷限於,真皮之厚度,膠 原之含量,皮膚的密度’與測量點所在之皮下脂肪的 量。 I式簡單銳明: 第1圖為一區塊圖,其係根據本發明的一種性別分類的儀 器與性別分類的過程; 第2圖為一圖形,繪出一標準的非侵入式之吸收光譜,· 第3圖為一圖形,將NIR光譜測量繪出並顯示在雄性與雌 性受測者間的光譜位移; 第4圖為一區塊圖,顯示確定個體之性別的一般性過程, 根據本發明,其係以一種近紅外光譜之光譜位移作 為依據; 其係由性別區分出來的近1 2 7 0奈米 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 第5圖提供一長條圖 之光譜最小值 第6圖提供一長條圖 之光譜最小值 圖提供一長條圖 之光譜最小值; 圖為一分類系統之系統性區塊圖’根據本發明,其係 以NIR測量為基礎來確定一受測者之性別; 其係由性別區分出來的近1 6 5 0奈米 --------^--------- (請先閱讀背面I、注意事項再填寫本頁} , 第 第 準(CNSM4 規ϋ〇· 其係由性別區分出來的近2200奈米 第7頁 X 297公釐) 483745 A7 B7 五、發明說明() 第9圖提供來自NIR光譜區域之分數圖形,顯現出與性別 相關的吸收特徵之區別; 第1 0圖為一過程之區塊圖示的一覽表,其係根據本發明經 由摘要特徵與線性分類來作性別確定; 第11圖為一圖形,顯示第三之主成份負載量與動物脂肪吸 收光譜之比較; 第1 2圖為一圖形,顯示利用一光譜儀所得之一生長激素小 鼠的NIR測量; 第13圖為一圖形,顯示在主成份三分數中由性別所作之區 分; 第14圖為一圖形,顯示主成份三負載量與一蛋白質光譜間 的一種比較; 第15圖為一圖形,顯示主成份三對主成份一的分數作圖, 第1 6圖為一區塊圖示的一覽表,其係根據本發明顯示一性 別確定之過程,其係以經由水與脂肪之純粹組成 物之吸收光譜特徵節選為依據; 第1 7圖為一圖形,顯示水與三酸甘油酯(脂肪)之純粹組成 物之吸收光譜; 第1 8圖為一圖形,顯示節選出之特徵,其係與由性別作區 分的脂肪與水之吸收光譜有關;與 第1 9圖為受測者性別分類的區塊圖示之一覽表,根據本發 明,其係以NIR光譜測量與一總體性的模式作為 依據,此測量乃經由光學之波長選擇。 .第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公髮) (請先閱讀背面t注意事項再填寫本頁) --------^---------^ . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明() 圖號對照說明 11 受測者 12 石英_素燈 13 單色曲光儀 14 介面 15 透鏡 16 偵測器 17 轉換器 40 NIR吸收光譜 41 1 5-點 Savi sky-Go lay 平滑處理 42 測量 43 處理過之標準吸收光譜 44 分類模式/決定規則 45 模式 80 NIR吸收光譜 81 常態化 82 投影 83 因數 84-87 分類過程 100 4生別分類過程 102 外圍偵測器 103 前處理器 104 特徵節選 105 分類 第9頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,¾ 訂---------線. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 483745 A7 B7
五、發明說明() 110-112 光譜處理 113 主成分分析 114-117 線性區別分析 發明詳細說明: 本發明提供一種設備,其係用於藉著以近紅外光能量 照射組織而來測量紅外光之吸收,與確定受測者性別的一 過程》 設備· 第1圖中顯示一整合性系統之圖示性的一覽表。設備 包括一能量來源,一感應器成分,受測者的一介面,一波 長選擇器與一分析器。此能量來源可在波長為7⑽-2500 奈米之範圍附近產生並發射出近紅外光之能量且含有一設 備例如一 LED系列或一石英鹵素燈1 2。而感應成分包括 透鏡1 5與偵測器1 6,其係負貴偵測標的之波長。波長區 分之方法包括一個單色曲光儀13,一個干涉儀或透過一 LED系列之元件的連續性照明光源。面對著受測者u的 介面14為一種方法,其係將能量從來源傳射到標的皮膚 組織的測量釭,並且包括,例如,一光線管路,光纖,一 透鏡系統或一光源導向的鏡面系統。經由使用閃燦光源偵 測器或是光纖探針,在一已確定之最佳距離下,以反射模 式將來自周圍組織區域之能量收集起來。另外,亦可以一 穿透模式經由一皮瓣,耳垂,手指或其他末端組織收集此 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 A7 -- - B7 五、發明說明() 能量。將所收集之能量轉換成一電壓,並經由一類比對數 位化之轉換器1 7蒐集樣本,以便作為一微處理器基本系 統之分析之用。 在一較佳實施例中,使用一群LED將一預先選出之波 常的能量發射至皮膚並在一特定之距離作一放射狀圍繞著 一個偵測器。LED經間隔地充電,並且利用經由皮膚反射 或穿過皮膚的方式,每個LED所偵測到的能量來形成一 光譜。雖多數的距離均有可能,較佳的完成例為LED與 偵測點兩者邊緣間的距離最小為1公厘而最大為3公厘。 波長組合中包括 1070, 1220, 1250, 1330, 1380, 1430 奈米與/或1 550,1 560,1670,與1 800奈米。將照明與偵 測元件聯結是經由閃爍光學與一透鏡系統完成。嫻熟此技 藝之人士亦認知到其他的聯結方法亦為可行,此聯結方法 包括光纖,其係可對光源點與偵測點之間的距離賦予一標 準〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明的較佳實施例中,儀器使用一石英函素燈, 一單色曲光儀,與銦鎵砷偵測器。自樣品所偵測到的密度 經由類比電子儀器與一 16-位元之交/直流轉換器17加以 數位化而轉換成一電壓。再將其光譜傳送予性別分類過程 1 〇〇以便加以處理。首先,以偵測到之光作為依據將吸收 經由取負的對數值加以計算(101),其中及為反射之 光線而為投射至樣品上之光線,其係經掃描一參考標 準而加以確定的。接下來的處理過程,如下所述,即可產 生一性別確認或是標示為無效掃描的一訊息。 f 國國家標準(CNS)A4在―χ 297 二 ^-—--- 483745 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 R7 五、發明說明() 另外,可藉由商業上可購置之現有的NIR光扣 成此種測量,包括Perst〇rp分析用NIRS 5000光/曰〆 Nicolet Magna-IR 760光譜儀。此外’此測量 < > 集 自皮膚表面反射之光線或是穿透過部分皮膚之光線而達 成’例如手指或耳垂。進而,利用反射或疋事透、、替 代較佳之吸收測量。 一般性別分類過程 如第1圖所顯示,以測量之光譜為依據,性別分類的 一般過程可在一個微處理器中完成,其係能自動化地從 ADC 1 7接收測量之資訊。性別分類過程之彡要成分包括 外圍偵測器102,前處理器103,特徵節選1 〇4,與分類 1 0 5。各過程的設計是以一範例式測量的校在組合為依據 而加以進行。在此節中,將詳述於下面之設計與完成節段 中的一般步驟做一摘要。 測量: 其中各測量為一光譜,其係以一吸收值之向量 為代表,而此吸收值屬於一組N波長;,其波長區域 介於700至25 00奈米之間。以m對λ作一標準圖型顯示 於第2圖中。 外圍者測量: 外圍者測量之過程為一方法,其係經由光譜差異對無 ______ 第12頁 本紐尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐)" ------ --------訂---------線丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 叫745 A7 ^--------B7 ___ 五、發明說明() (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 效測量作偵測,此差異係肇因於儀器中之問題’對受測者 之不良取樣或落於校正組合之外的受測者。用於光譜外圍 處偵測的較佳方法是經由一主成分分析與一餘數分析(見 H.Martens,T.Naes,多蠻項校 I’ John Wiley and Sons ^ 紐約,第419頁(1989))。首先,將光譜,w,投影至包含 於矩陣〇中的五個本征向量’其係經由一主成分分析(對 一範例式吸收光譜之校正組之分析)預先發展出來’並儲 存於設備中的電腦裡。其計算是由下式得來 7 辦,Σ—& (1) k-\ 並產生一個1成5的向量分數’ MG,其中以是矩 陣ο中的第k行。其餘數,《,根據下式確定 q = m - xpc〇oT (2) 並與期望之餘數的三倍標準偏差相比較(為一校正組的)。若 較大,則宣稱此樣品為一外圍者並中止其性別分類過程。 預處理: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 預處理包括下述之操作,如定度量,常規化,使之平 滑,衍生物,濾波,與其他轉型,其係可將雜訊與儀器的 差異減小而不會影響到有興趣之訊號。經處理後的測量, ,根據下式加以確定 X = h(X9m) (3) 其中A:沢^2—沢〜為預先處理公式。 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 483745
五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 特徵節選: 特徵節選可確定測量之顯著的特性,其係與性別確定 相關。特徵節選可由任何數學上的轉型來完 /、係能 夠加強可用來解釋說明的樣品測量之特質或方向。特徵 節選的目的是為能簡明地代表並加強用於性別確定之組 織測量點的特質與特性。此外,特徵能提供其代表之組 織特質的顯著資訊,並可於其他的目的中利用,例如吟 斷或系統之最佳化。 此特徵直接以一向量Z e 9ίΜ代表,此向量來自經下式 所作的散射修正測量 ζ^/(λ9χ) (4) 其中/ :沢Ν— 9?Μ為自所測量的空間到特徵空間的繪圖比 對。分解八·)可產生特定的轉型,/i(·):沢用於 決定一種特別的特徵。Mi次元,可指出/th特徵是否為一 數量或是一向量,而所有特徵的匯集即為向量其中各 所述之特徵以一向量或一模式表現時,此一特徵即具有 可表示一基礎物理現象的一種特定構造。 個體之特徵可分為兩類:摘要性或簡單性特徵。摘要 性特徵並不一定需要與物理系統相關的專一性說明。明 確地說,雖然一主要組成分析的分數在物理上的解釋不 一定都知道(見上述之H.Martens,T.Naes,),但它是個 有用的特徵。例如,主成分分析之利用與組織吸收光譜 之性質有關。最顯著之差異通常是和隨性別而在構造上 具有系統性差異相關。因此’主成分分析之分數提供在 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ----------------------^---------^ IAWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483745 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5) 五、發明說明( 性別確定上很有用的資訊,並構成一組有價值之特徵。 對樣品由演譯而來的了解能衍生出簡單特徵,並且 與一物理現象有直接的相關性。舉例來說,直由 丹反或皮下 層的厚度,如前所述之隨性別不同而具系統性的差異, 與特定光譜顯示之結果。將這些光譜差異節選 π 、35來並予 以加強而具有兩種作用··作為性別確定之—丛_ -徵和其相 關組織特質之一測量。 在一般性的案例中,全光譜可傳至分類萃 月尔統以作性別確 定。然而,本發明目前較佳之實施例提供了一 1二個特定之特徵 節選方法’其係具有極優良之分類表現斑1 〃異他相關組織特 質之測量: 1·來自因數分析之分數; 2.所測量的光譜中之臨界點的位置;與 3 .水與脂肪之相關吸收。 在下節中提供這些以一校正組為依攄;& , β很艨 < 特徵節選過程的 施行細則。 分類: 以節選出特徵為依據,對受測者性別;^ v 圳艾確定是以〆分 類步驟進行,其係包含一比對與一決策。^ ^ 比對步驟是由下 式產生 L^/(z) 其中JL為一實數,其係可用於測量雄性盥 F 1王興雌性類別間的 距離。一般而言,預先定義i雄性與i⑽性此- 數值,具你 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 483745 A7 _______ B7 五、發明說明() 分別與代表雄性與雌性兩類的i平均值或代表值相聯 結,而分類歸屬之指定是以JL與I雄性與I雄性的近似值作 為依據。例如,與先前建立之分類間的距離意指分類可 藉下式測量 d 雄性=/ L nt η ^ L / d雌性=丨L·雄性-乙I (6) 如下式來完成決定 g d雄性< d雌性則為雄性 若d ^ d㈣則為雌性 決定與比對之限制是由一範例式特徵之校正組與經由 一分類校正過程所定符合之性別來決定的。現有之方法 包括線性區別分析(見R.Duda,P.tiairt ’藍._式分類與背景 分析,John Wiley and Sons,紐約,(1 973)),SIMCA (見 落、U飞]osUom、SIMCA :以相似性與類比之角度來 分#允學袭#的一禮才法,Chemometrics :理論與應 用,B.R.Kowalski編輯,美國化學學會研討會系列,第 52期(1977)),(見上述R.Duda,P.Hart),模糊分類(見 J.Bezek,S.Pal編輯,用於模式認知之模糊模式,IEEE 出版,Piscataway,紐澤西(1992)與 J.Keller,M.Gray, ].Givens,一種模糊K最近鄰之演算法,ΥΕΈΕ诀务、成, 人,與人工智慧之會議記錄,第SMC-15期,第4卷, 580-585頁(七月/八月,1 985)),與人工中性網路之各種 型式(見 Y.Pao ,適應性模式認知輿中性網路,Addison-Wesley出版有限公司,Reading,麻州(1 989))。 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明() 施行細則: 本節中揭示性別定的四個特定過程。過程之結構是基 於皮膚構造系統性差異所演譯而得之知識,如皮膚厚度 之差異’皮下脂肪之量與膠原之結構。然而,各過程之 參數,例如作為外圍偵測的本征向量,其確定是以一提 供範例式資訊之實驗數據組作為基礎。 實驗數據組: 進行一研究,其係能產生用於接下來所揭示之四個過 程中的校正與有效數據。將不同年紀,性別,與種族的 人類受測者(266)集合於地區性健康中心,並且記錄每 個參加者的詳細人口統計學資訊。如較佳實施例中所 述,在每位受測者的前臂以光譜儀測量吸收光譜重複四 次。每位參與者的樣品數僅限一個。將受測者隨機分成 校正組與測試組。校正組用來建構模式,比對,與如下 述各個過程中的參數。有效組則用於測試性別確定之各 過程的表現。所有的光譜組與人口統計學資訊應可參照 内文之注意事項中的,’實驗數據組”。 既然這是一個以確定一適當組作為校正性別確定设備 為目標的特定實驗,人們亦當不難認知到,對於不同丈 測者與不同標的表現之水準,在或多或少的受測者亦可 進行其他的實驗。 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 顧 « --------^---------^ (請先閱讀背面t注音?事—項再填寫本頁) · 483745 A7 B7 五、發明說明( 方法1 -由光講之位移確定性別 預測性別的第一個方法是以在測量NIR光譜中所觀 察到的光譜位移為依據。此方法的依據是與性別相關之 系統性差異,其係位在皮下脂肪與真皮層的特性與特質 中,會引起特定分析物之吸收帶產生系統性差異,例如 脂肪。然而,其他背景分析物則保持固定。在特定背景 中的一吸收帶之差異結果是經由一位於波峰與波谷的明 顯之位移來顯示。 例如,實驗數據組的光譜根據性別加以區分並作平 均。平均之光譜顯示於第3圖中並且顯示出在不同性別 間具有一明顯之差別。特別的是,如圖中所標示,特定 之波峰與波谷在兩性間具有位移。波峰與波谷的波長位 置(臨界點)能提供適用於性別確認的一特徵組。 利用這些特徵的一般過程揭示於第4圖中。首先,測 量NIR吸收光|醤40,如弟2與3圖中所示。所測量出之 光譜經由一 15-點Savisky-Golay平滑處理41,其係以 一有限脈衝反應濾波器為其型式(見 A. Savitzky, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、藉由一簡化之最小平方過程使數據平滑化並加 汶屋分,分析化學,第36期,第8卷,1 627- 1639頁, (1964))。於臨界點的明顯位移之測量是參考一處理過之 標準吸收光譜43來加以測量42的。此標準吸收光譜可 為任何單獨吸收測量或一組測量之平均值。於本發明的 較佳實施例中,標準吸收光譜為校正組中所有光▲的平 均。 第18頁 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 483745 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 一統計學的模式45可用於證實臨界點,其係符合剎 用一決定規則 44。臨界點的位置是以一位於臨界點附近 的有限之視窗來確定(例如,使用一 1 0奈米的視窗)。依 據受測者性別而改變的臨界點的位置包括:1 145, 1195 , 1230 , 1270 , 1650 , 2160 , 2200 , 2250 , 2305 與 23 50奈米。然而,此方法相當通用並可應用在其他光譜 區域。此外,能夠輕易地從吸收光譜的第一或第二衍生 選擇出其他的臨界點。 各臨界點的波長位置是將一個二級多項式公式與已知 的臨界點位置之鄰近區域所測量到的光譜比對而確定 的,確定多項式的衍生,並計算其根。例如,設多項式 為 y = a+bx+cj^ (7) 其中Λ:為波長而 為一臨界點鄰近區域的估計吸 收。參數α,6與c經由所測得知吸收光譜X與少間的標 準回歸技術計算而來。估計的波學位置,P,由下式而得 p = b/2c (8) 亦可使用確定臨界點之另一方法’例如通過原點演 算,梯度搜尋演算,或是一方法,其係以標準與測量光 譜間之交互校正公式為依據。 設定一光譜校正組,如上述將光譜特徵(臨界點)節選 出來並且利用線性區別分析或Mahalanobis距離決定分類 模式44(見上述之R.Duda,P.Hart)。例如,與一測量而 得之光譜有關之一組臨界點之Mahalanobis距離是由下式 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------^---------線. (請先閲讀背面$注意事_ 項再填寫本頁) · · 483745 A7 B7 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明( 而得 d J0 n- (p^p 0 M)S'! (p-p j0 (9) d ·性=(p_p雖性)s“ (p鱗p ·性) 其中p為臨界點之向量,P # 為校正組中所有雄性 之臨界點位置之平均,ρ _ β為校正組中所有雌性之臨界 點位置之平均,S為校正組中所有臨界點之共變數 (covariance),而rf ^與代表臨界點與由校正組代 表之雄性與雌性類別間的接近程度。可將同一臨界點計 算出來以作為未來光學測量之用而可應用第9公式來確 定受測者之性別。 至於利用一單一臨界點來分類,計算平方之統計的距 離’並經由下式計算而用來確定受測者之性別 rf / S J0 it j2 ^ 雄性一 m /s m y (10) 其中/?為臨界點之位置,/;#*與為校正組中所有雄 性之臨界點位置的平均與標準偏差,p _ #與s Λ為校正 組中所有雌性之臨界點位置的平均與標準偏差而难在與 d举#代表臨界點與由校正組所代表之雄性與雌性類別間 的接近程度。 設定由公式(9)或(10)所計算之距離,性別可由下式加 以確定46(第4圖) 若rf _在< rf ♦ λ則為雄性 若rf _ λ > tf _後則為雌性 可將同一臨界點計算出來以作為未來光學測量之用, 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------1---------^ (請先閱讀背面心注意襄項再填寫本頁) · _ 483745 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 並且可應用具有這些決定規則之公式(9)或(1〇)來確定受 測者之性別。 舉例來說,性別確定的過程可用於含有實驗數據組的 校正與測試組中。首先,在下述1270, 1650,與2200奈 米之波長確定臨界點。實驗數據組的各樣品所計算出的 臨界點以長條圖繪於第5_7圖中。這些圖形顯示臨界點 之位置通常分布於一平均水準附近。然而,這個平均值 在雄性與雌性間具系統性的差異。性別確定可能經由綱 要式列於上述之過程,且所產生的有效組可造成實驗數 據組具有在性別確定之準確性達8 5 %。利用額外的臨界 點能進一步增進表現,而臨界點較少時其過程會較單簡 單,但是其表現會降低。 進一步,所顯示的各種臨界點可提供真皮厚度,皮下 組織與真皮特質的指標。例如,在1 270奈米的臨界點主 要會根據皮下脂肪的厚度而有變化,其係因為NIR能量 具有更深之穿透性。在1 6 5 0奈米的臨界點可用於提供有 關真皮之厚度之相關資訊,而在2200奈米的臨界點很可 能與真皮中的膠原纖維之特質有關。此資訊可用於將受 測者進一步加以分類,其中包括血液分析物預測,身體 組成之分析或環境對皮膚特質影響之確定。 方法2 -經由摘要特徵節選進行性別確定 第二種方法,顯示於第8圖,其區別之處是在使用因 數分析發展一組摘要特徵俾使能夠代表與性別相關之光 —__第21頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) -----------------------------^ (請先閱讀背面I注意事項再填寫本頁) 』 483745 A7 B7 五、發明說明( 譜上的差異。其測量為一 NIR吸收光譜80 ’其係與第2 圖中所顯示的相似。將光譜根據波長(波長選擇)區分成一 或多區域且預先處理並使常態化81以便增進與性別相關 之光譜差異。將測量值投影82於一或多組先前確定之因 數(本征向量)83上以便確定分數。此分數為節選之特徵 且可用於一分類過程 8 4 - 8 7,例如線性區別分析’ SIMCA,k最近鄰分析與各種型式之人工中性網路去預測 受測者之性別。 實施例1 -人類受測者之性別確定 作為一實施例,將實驗數據組加以分析以便實際證實 摘要特徵之用處。首先,應用波長選擇將波長減至1100-1400奈米之範圍。應用一 1卜點之Savisky-Golay平滑器 並將光譜組進行倍增散射修正,如下所述。進行一主成 分分析且計算出最初的三個本征向量之分數,並根據性 別將其繪於第9圖中(90,92,94)。在光譜中代表著差異 的分數會根據受測者的性別顯現出一種顯著之系統性差 異。 性別確定之較佳實施例(經由摘要特徵節選)過程顯 示於第10圖中並包含光譜之處理110-112,經由主成分 分析 1 1 3加以分解,並經由線性區別分析1 1 4-1 1 7加以 分類。 首先,由外圍偵測系統1 1 0提供吸收光譜,m。應用 波長選擇112將光譜範圍截成顯著吸收之區域,其係因 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 請 先 閱 讀 背 之. 注 意 事· 項
頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 脂肪組織中之脂肪(1100-1400奈米)。此光譜液晶多變相 散射修正 1 11 加以處理(見 P. Geladi,D· MacDougall,H. Martens,肉品的近紅外光Μ射光讀之線性輿散射修正, 應用光譜學(Applied Spectroscopy),第 39 冊,491-500 頁,1 98 5),其係經由將此光譜旋轉並將其與預期的或參 考的光譜,m,相比對,而 m是由校正組加以確定。首 先,將光譜根據下列公式經由線性回歸與之比對 m=ci + bm + e (11) 其中α與6為斜率與截距,而e代表比對的誤差。然後 光譜可由下式修正 x = (m-a)/b (12) 其中X為經處理之吸收光譜。處理後之光譜投影至本 征向量,,之上,其係先前經由主成分分析(於校正組 中)113所發展出來的。如第1〇圖中所示之計算,可產生 1乘N之向量分數,。 應用一區別函數將受測者分類,其係根據第一 μ分 數(於此應用中Μ = 5)。將分數經—具有判別式,w,之交 互產物予以旋轉,如第10圖中所揭示以產生實數, Z 1 1 4。此結果與L相比較,其係兩種類別i丨5間之中 〜。若L>L ’則受測者即分類為雌性1丨7。若否,此光譜 即被分類為一雄性1 1 6。 此系統經由五個選出之因數與MSC之平均光譜予以 進行,所顯示之本征向量(/?)與區別函數沙)是利用校正組 計算而得。用#有效組之性別確定的過程應用可產生〆 第23頁 ---------------------訂---------線, (請先閲讀背面1注意事f再填寫本頁) 、 . 483745 Α7 Β7 五、發明說明() 正確的性別確定,其精確度為90%。 上述之分類方法可以其他更適當之技術來代替,視其 來源與表現之要求而定。例如,由Keller的模糊-K最近 鄰分類演算法(見上述之J.Keller,M.Gray,J·Givens)取 代上述之區別分析,被用於1 5個鄰近數據中。此方法可 產生一具有精確度93 %之有效組。 進一步,摘要因數之分數提供有關真皮,皮下脂肪厚 度,與真皮中膠原密度之程度的相關資訊。例如,代表 第9圖中的第三主成分的因數繪於第11圖中,並伴有動 物(牛)脂肪之純粹組成物的光譜。介於兩種特徵間之主要 脂肪吸收帶的一致性顯示出第三因數之分數代表了此吸 收,其係由測量光譜中所顯示的脂肪所造成。在因數與 脂肪光譜間的差別是由於測量樣式中其他的千擾與差別 之附帶差異所引起的。 實施例2 -小白鼠之性別確定 於生長激素基因型上改變的小白鼠其性別的確認可經 由摘要特徵節選所作之性別確認予以完成。生長激素基 因轉殖鼠具有外來的生長激素基因,其係插入其基因組 中並由一促進基因加以控制。其基因組中插入外來的生 長激素基因造成此動物可持續地製造過量的生長激素(參 見 R.Wanke,E.Wolf » W.Hermanns » S.Folger » T. Buchmuller , G.Berm,生長激素基因轉殖鼠作為生」 究之實驗模式:臨庆上輿病理上的研究-,激素研究 第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I 1 -ϋ H -ϋ I )aJ· ^ ί ϋ 1 -1 ϋ 1· 1 ϋ ϋ n I -i n ϋ I ϋ ϋ -I n ϋ ϋ I ϋ n n n n ϋ I - 483745 A7 B7 五、發明說明() (Hormone Research),第 37 冊,74-87 頁(1992))。 用一擴散反射光譜儀(diffuse reflectance spectroscopy) 從14隻生長激素鼠中蒐集光譜數據,其波長範圍為1 100-2400奈米。掃描小鼠的腹部而強度光譜如先前所述地轉 換成吸收當與雄鼠比較時,由性別所得之吸收的圖形 在雌鼠顯示出一跨經所有波長,整體性的較高之吸收(第 11圖)。以圖形為依據,進行波長之選擇並將光譜縮限於 1500至2450奈米之間。 在生長激素鼠數據所選的波長範圍(1 500至2450奈 米)中進行主成分分析(PCA)。經由因數分數檢查發現第 一個三主成分相當顯著。根據性別(第1 3圖)將主成分三 分數分成兩組。主成分三負載量與蛋白質光譜類似(第1 4 圖)。這顯示出小鼠性別上的差異與小鼠組織的蛋白質含 量差異是相關的。經由主成分一分數對主成分三分數作 圖(第1 5圖)可將這些小鼠依其性別分為兩群。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第一三主成分分數上應用如上所述之線性區別分 析。性別確定表現可經由利用”剔除一個”之策略相互確 認加以評分並計算出預期誤差之百分率。反覆地使用相 互確認之過程來預測小鼠之性別(見上述之H·Martens, T.Naes),其係藉由利用所有其他樣品,以便構建一校正 模式。利用此種技術,可正確地將生長激素小鼠予以分 類而其測試精確度達88%(見表1)。 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐) 483745 A7 B7
五、發明說明() 表1 :性別分類結果 不同分類 ^—_ .生長數去 Ϊ <3 分類的數目 • 2 正確分類的數目 32 錯誤分類的數目 ^___ 4 正確分類之比率 〜^—--- 89 錯誤比率 觸 、^^一 11 分類所得之結果 類別 錯誤分類 正確的 總計 1 2 14 〜^^_ 16 2 2 18 20 因此,生長激素小鼠可藉由其組織中蛋白哲^ 與的構造上 與化學上的成分差別根據性別來加以分類。進 史—步,在 性別上系統性的差異可由代表蛋白質之吸收特 、 徵·來建立 其模式。因此,摘要特徵能提供定量上與相關 J曰3貧訊, 其係與性別相關之小鼠組織的顯著特質有關。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 方法3 -經由一基礎組之投影的性別確定 第三種方法包含了 一純粹組成物光譜之基礎組在以非 侵入式測量所得之吸收光譜上的投影而產生關鍵性的特 徵。其過程,揭示於第16圖中,包含所測量之光譜 160 之處理與波長選擇。將一純粹組成物光譜1 6 1之基礎組投 第26頁 "^氏張尺度適^中國國家標準—(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---- 483745
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明() 影於所測之光譜162,如圖中所示。此基礎組是由關键之 組成物所組成的,例如水,脂肪,與蛋白質,其係與由丈 測者之性別所造成的系統性光譜差異相關。在圖中,水與 脂肪的吸收光譜用於產生2乘Μ之向量,p,其係為基礎 組之組成。然而,可加入額外之分析物光譜,例如资白 質,以獲得額外之資訊或精確性。 將基礎組與所測量之光譜比對’如圖中所示,炎產生 一個1乘2(2維)的重量的向量,w。此重量為吸收的代 表,其係因水或脂肪造成,I可提供真皮厚度(在水量的 案例中)與皮下脂肪之量(在脂肪量的案例中)1 63的相關資 訊。此資訊可用於受測者’身體組成評估,或用於診斷目 的1 6 4之特性評定。 將一區別函數1 6 5應用於分類受測者’其係以在m中 所包含的兩種特徵為依據,係經由圖中所示之公式以產生 實數,L。將此結果與L比較,其係為兩種分類166間的 中心。若L>I則將受測者分類成一雌性167。若否,光譜 則被歸類為一雄性1 6 8。 作為一實施例,將在第1 7圖之脂肪與水中所顯示之 純粹組成光譜常態化而成為單位長度,並以第1 6圖中之 過程為依據應用於實驗數據組中。波長區域侷限於11 00_ 1 3 50奈米而水與脂肪之相對量,其係將基礎組投影於第 18圖中所示之各吸收光譜上而得。如第1 8圖中所示,在 雄性對水之吸收較雌性為高。既然真皮中之吸收主要是由 於其水之濃度,且在受測者之間其水之濃度介於一有限範 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) *· --------------------^---------^ (請先閲讀背面_之涑意,項蒋填寫本頁) · · 483745 A7 ------ B7 五、發明說明() 圍’相關之水量可顯示出經由真皮所經的途徑長度。此與 已發表之報告一致,雄性之真皮較雌性真皮為厚(見上述 之 C.Tan,B.Statham,R.Marks,P.Payne)。此外,雌性脂 肪之量要比雄性來得系統性地較高,是以顯出由於皮下脂 肪而具有較大之吸收。進一步,這種一般性的過程可用於 節選出任何專一性的特性,其係可經由一種獨一無二或主 要的吸收物來予以區分。 利用校正組,第1 6圖之線性比對經由線性區別分析 (見上述R.Duda,P.Hart)發展出來並產生下列重量向量 w = [-0.599 0.9982] (13) 從校正組可發現L之平均值為1.5 1。利用與第1 8圖 相關聯的這些參數可在有效組中產生一性別預估之精確度 為 87% 〇 方法4 所揭示的最後一種方法(見第1 9圖)是利用一普通線性 或非線性比對來直接確定受測者之性別。將NIR光譜測量 1 90加以處理並使常態化1 9 1以便降低背景之干擾並增強 與性別有關之差異。與性別有關之關鍵波長區域被節選出 來192,其中包括第一與第二之泛頻區域(11〇〇-18〇〇奈 米),並為一分類模式193提供所需。此模式為一線性或 非線性之比對,其係可直接產生受測者性別之確定1 94。 雖然本發明於其中曾敘述可供參考之較佳實施例,嫻 熟於此技藝之人士亦熟知其他的應用可替代此處所設定之 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 A7 B7 五、發明說明( 應用,且並未悖離本發明之精神與觀點。據此,本發明應 僅侷限於包含於下之所有申請專利範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第29頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------率 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- ABCD 483745 六、申請專利範圍 1. 一種方法,其係以一皮膚組織之測量為基礎來確定動 物與/或人類受測者的性別,該方法包含下列步驟· 測量組織的性質與特徵,該組織的性質與特係以 光譜顯示並會根據所述受測者之性別而有系統性的變 化; 應用一校正模式’其係經由實驗衍生自一範例樣品 組,該範例樣品組包含組織測量與—受測者族群之實際 性別;及 確定所述受測者之性別。 2*如命請專利範圍第1項所述之方法,其中該所述測量步 驟包含下列步驟: 使用一連接了光學介面之光譜儀 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述之測量係 可以一吸收值以向量讲⑽#表示之吸收光譜來代表,該 吸收值係與波長區域介於7〇〇至25〇〇奈米之間之一組 N波長;1€沢"相關。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述之方法更 包含下列步驟: 確定一採樣組織體積之組織特徵。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之方法,其中所述之特徵包 __ 第30頁 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格(21GX297公愛) ' ' ............·裝— · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745申請專利範圍 含下述中之任一項:位於一測量點之真皮厚度 量、皮膚密度、與皮下脂肪量。 、膠原含 6 · 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述之 騾更包含下列任一步騾: , 進行一外圍之偵測步驟以便經由光譜之差異不/ '、 %阕題、 無效之測量,此光譜差異乃肇因於儀器内之任何 · 0望 ; 受測個體採樣不良、與,落於校正組之外的受別個^ 進行一預處理步騾; ^ 進行一特徵節選步驟以便簡明地代表並增強作’ 別確定的一組織測量點之性質與特徵,且 進行一分類步騾。 定步 (請先閱讀背面之法意箏項存璘寫本頁) 訂 8. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中所述之 偵測步驟更包含下述步騾: 進行一主成分分析與一餘數分析。 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中所述尤 步驟包含下述步驟中任一項·· 外園 之 處瑷 進行度量化、常態化、平滑化、導函數、滤波 其他轉型以便在不影響有興趣的訊號下,降低雜訊、 器之差異。 9 · 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中所述之 特歡節 # 第31頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 483745 ABCD經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 _ 選步驟包含下述步驟: 應用一數學上之轉型來加強一樣品測量的性質與/或 觀點以便於解說。 10.如申請專利範圍第9項所述之方法,其中所述之數學轉 型包含下述任一步驟: 來自因數分析之一分數; 在一測量光譜中其臨界點之位置;與 確定與水及脂肪相關之吸收值。 11 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中所述之分類步 驟包含下列步驟: 進行一比對;與 作一決定。 12.如中請專利範圍第1 1項所述之方法,其中比對與決定 之界限是由一範例式特徵之校正組與經由分類校正過程 而得之相對性別來決定。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之方法,其中所述之校正 過程包含任何之線性區別分析、k最近鄰分析、模糊分 類、與人工中性網路之利用。 1 4. 一種用於確定動物與/或人類受測者性別的方法,其係 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483745 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 以一皮膚組織之測量為依據來確定動物與/或人類受測 者之性別,該方法包含下列各步驟: 測量所示受測者皮膚組織的一近紅外線(NIR)光譜; 與 預測性別,其係以所述測量之近紅外線(NIR)光譜中 所觀察到的光譜位移為依據; 其中受測者皮下知肪與真皮層之.特徵與性質之系統 性性別相關差異’會在其他背景分析物趨向於保持一定 時,造成特定分析物其吸收帶之系統性差異;且 其中在一特定背景中一吸收帶的變化是經由一明顯 之波峰與波谷位置之移動表現出來。 1 5.如申請專利範圍第1 4項所述之方法,更包含下列步 跡 · 以一精細脈衝反應遽波器式之1 5 -點式的沙維斯基-高雷光滑器(Savisky-Golay Smoother)來預處理所述之 測量光譜。 1 6·如申請專利範圍第1 5項所述之方法,更包含下列步 驟: 參考一處理過之標準吸收光譜來測量一臨界點上的 明顯位移。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法,更包含下列步 第33頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .....................訂.........參 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483745 ABCD 申請專利範圍 驟: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 利用一統計學模式來確認臨界點,其係應用於一決 定規則,其中所述的一個臨界點之位置是以一鄰近已知 的臨界點之有限視窗加以確定,而其中臨界點之位置會 隨受測者之性別而有差異。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之方法,更包含下列步 驟: 確定各臨界點之一波長位置,其係藉由一二級多項 式函數與一所測量之光譜比對而得,此光譜係位於所述 之已知臨界點位置的鄰近區域; 確定一所述多項式之一導函數;且 計算出一根值。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之方法,更包含下列步 驟: 節選出光譜特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 0,如申請專利範圍第19項所述之方法,更包含下列步 驟: 利用線性區別分析或馬哈蘭諾比(Mahalanobis)距離 來確定一分類模式。 2 1. —種確定動物與/或人類受測者性別之方法,其係以皮 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)、申請專利範圍 膚組織之測量為依據來確定動物與/或人類受測者性 別,該方法呈少包含下述各步驟: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 測量所述受測者皮膚組織的一近紅外線(NIR)光譜; 與 利用因數分析來發展一組摘要特徵,其係可代表與 性別有關之光1兽差異。 22 ·如申請專利範園第1 9項所述之方法,更包含下列步 騾: 將所述之光譜區根據波長(即選擇波長)分成一或多 個區域, 預先處理所述之區域;與 將所述之區域予以常態化’以增進與性別有關之光 譜差異。 23·如申請專利範圍第22項所述之方法,更包含下列步 驟: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將所述區域之測量投影到一或多組先前確定之因數 上以確定分數’其中所述之分數為節選出來之特徵。 24.如申請專利範圍第23項所述之方法,更包含下列步 驟: 將所述之分數進行一分類過程,其可選擇性地包含 下列任意之線性區別分析、SIMCA、k最近鄰分析與一 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ABCD 483745 六、申請專利範圍 種型式之人工中性網路,來預測受測者之性別。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 5.如申請專利範圍第1 4項所述之方法,更包含下列步 驟: 光譜之預先處理; 經由主成分分析予以分解;與 由線性區別分析分類。 26 一種確定動物與/或人類受測者性別的方法,其係以皮 膚組織之測量為依據來確定動物與/或人類受測者性 別,該方法至少包含下述各步驟: 測量所述受測者皮膚組織的一近紅外線(NIR)光譜; 與 將一基礎組之純粹組成物光譜投影至一非侵入性測 量之吸收光譜上以便產生關鍵特徵。 27. 如申請專利範圍第26項所述之方法,更包含下列步 驟: 將所述測量光譜預先處理並進行波長選擇。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 28. 如申請專利範圍第26項所述之方法,其中各個所 基礎組是由關鍵成分所組成,其係與系統性光譜尤多' 有關,而此差異是由一受測者之性別所導致。 第36頁 ____^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) 483745 ABCD 六、申請專利範圍 2 9 ·如申請專利範圍第2 6項所述之方法,更包含下列步 驟: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 應用一判別式函數來對受測者分類。 3 0 · —種確定動物與/或人類受測者性別的方法,其係以皮 膚組織測量為依據來確定動物與/或人類受測者性別, 該方法至少包含下述各步驟·· 測量所述受測者皮膚組織的一近紅外線(NIR)光譜; 與 利用一般性之線性或非線性比對中的任一種來直接 確定一受測者性別。 3 1.如申請專利範圍第3 0項所述之方法,更包含下列步 驟: 將所述之近紅外線(NIR)光譜測量,用於預先處理與 常態化處理中,以便降低背景干擾並增強與性別有關之 差異。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 2. —種確定動物與/或人類受測者性別之設備,其係以皮 膚組織測量為依據來確定動物與/或人類受測者性別, 該設備至少包含: 適用於測量組織性質與特徵之裝置,其係以光譜表 現出來,並根據所述受測者之性別而有系統性地改變; 適用於應用一校正模式之裝置,其係實驗性地由一 第37頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公箸) 483745 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 組範例式樣品衍生而來,此樣品包含組織之測量與一受 測者族群之實際性別;且 適用於確定所述受測者性別之裝置。 3 3 . —種確定動物與/或人類受測者組織性質之設備,其係 以皮膚組織之測量為依據來確定動物與/或人類受測者 組織性質,該設備至少包含: 適用於測量組織性質與特徵之裝置,該組織性質與 特徵係以光譜呈現,且會依所述受測者之選出特徵而有 系統性地改變; 適用於應用一校正模式之裝置,其係實驗性地由一 組範例式樣品衍生而來,此樣品包含組織測量與一受測 者族群之實際的特徵;與 適用於確定所述受測者之所述特徵之裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第38頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)
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