CN1825091B - 反射率测定装置 - Google Patents

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Abstract

一种反射率测定装置，即使被载置于微芯片上的被测定部位(试纸)被透明构件所覆盖，而被测定部位上的检体量是μl量级的微量的情况下，仍可获得良好的检出灵敏度。该反射率测定装置，具备将在特定波长具有指向性的光予以出射的光放出部(7、8)与受光部(9)，在微芯片(1)的被测定部位(4)上照射来自光放出部(7、8)的光，以受光部(9)来接受来自被测定部位(4)的反射光，以测定被测定部位(4)的反射率，其特征为，是将微芯片(1)的被测定部位(4)以透明构件(6)覆盖的构造，即，光放出部(7、8)配置在被测定部位(4)的正上方，来自光放出部(7、8)的照射区域被收敛在被测定部位(4)内，在包含光放出部(7、8)的发光中心点而垂直于微芯片(1)的假想面上，对于被测定部位(4)的照射区域的端部上的法线，令反射光所形成的角度为θ(°)，令被测定部位正上方所配置的光放出部(7、8)所放射出来的光的扩张角为α(°)，令透明构件(6)的折射率为n时，受光部(9)配置在满足(1/2)α≤θ≤sin-1(1/n)的关系的角度范围θ内。

Description

反射率测定装置
技术领域
本发明涉及反射率测定装置，尤其是涉及在血液分析或化学分析上，将检体中的规定的成份浓度借助于特定波长光的反射率来加以求出的反射率测定装置。
背景技术
先前，作为根据试纸的呈色度来测定检体中的成份浓度的测定方法，借助于测定特定波长的反射率的方法已为熟知。
日本特开2001-141644号公报中，揭露了如图8所示，从试纸的斜上方照射特定波长的光，在试纸正上方检出反射光的反射率测定装置。该反射率测定装置，可使用较多量的检体液(ml量级)，试纸是即使检体液挥发了某种程度，仍不会对测定造成障碍的东西。
专利文献1：日本特开2001-141644号公报。
发明内容
发明所欲解决的课题
可是，在使用血液等作为检体的时候，则是以微量(μl量级)的检体量就可测定的装置较为理想。可是，在图3所示的现有技术的反射率测定装置中，若是微量的检体量则会有检体蒸发的问题。尤其是，在使用上述这种检体的时候，经常需要使用酵素反应，此时，由于检体本身会被加温，更导致检体加速蒸发。
于是，为了阻止蒸发，考虑到用透明构件来覆盖试纸。可是，如上所述，在先前由斜射光照射而在试纸正上方接受反射光的方法中，被透明构件所反射的反射光会变成迷光，检出器无法拾取的，导致检出灵敏度低落等问题。
本发明的目的，是鉴于上记问题点，提供一种即使被载置于微芯片上的被测定部位(试纸)被透明构件所覆盖，而被测定部位上的检体量是μl量级的微量的情况下，仍可获得良好的检出灵敏度的反射率测定装置。
用以解决课题的装置
本发明为了解决上记课题，采用以下的装置。
第一装置是一种反射率测定装置，具备将在特定波长具有指向性的光予以出射的光放出部与受光部，在微芯片的被测定部位上照射来自上述光放出部的光，以上述受光部来接受来自上述被测定部位的反射光，以测定上述被测定部位的反射率，其特征为，上述微芯片是上述被测定部位被透明构件覆盖的部件，将上述光放出部配置在上述被测定部位的正上方，来自上述光放出部的照射区域被收敛在上述被测定部位内，在包含上述光放出部的发光中心点而垂直于上述微芯片的假想面上，对于上述被测定部位的上述照射区域的端部上的法线，令上述反射光所形成的角度为θ(°)，令上述被测定部位正上方所配置的上述光放出部所放射出来的光的扩张角为α(°)，令上述透明构件的折射率为n时，上述受光部配置在满足(1/2)α≤θ≤sin-1(1/n)的关系的角度范围θ内。
第二装置是一种反射率测定装置，其特征在于，在第一装置中，对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与对该多个光放出部为共用的受光部，上述各光放出部配置在上述各被测定部位的正上方，上述受光部接收来自各被测定部位的光。
第三装置是一种反射率测定装置，其特征在于，在第一装置中，对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与多个受光部，上述各光放出部配置在上述各被测定部位的正上方，在上述各受光部的前面设有聚光用透镜，各受光部只接受来自对应的各被测定部位的光。
发明效果
若根据第一装置所记载的发明，则由于是一种反射率测定装置，具备将在特定波长具有指向性的光予以出射的光放出部与受光部，在微芯片的被测定部位上照射来自上述光放出部的光，以上述受光部来接受来自上述被测定部位的反射光，以测定上述被测定部位的反射率，其特征为，是将上述微芯片的上述被测定部位以透明构件覆盖的构造，即，将上述光放出部配置在上述被测定部位的正上方，来自上述光放出部的照射区域被收敛在上述被测定部位内，在包含上述光放出部的发光中心点而垂直于上述微芯片的假想面上，对于上述被测定部位的上述照射区域的端部上的法线，令上述反射光所形成的角度为θ(°)，令上述被测定部位正上方所配置的上述光放出部所放射出来的光的扩张角为α(°)，令上述透明构件的折射率为n时，上述受光部配置在满足(1/2)α≤θ≤sin-1(1/n)的关系的角度范围θ内，因此可以避免如现有技术般的被透明构件所反射的反射光变成迷光，检出器无法拾取该迷光，导致检出灵敏度降低的问题，即使被测定部位上的检体量为μl量级，也能获得良好的检出灵敏度。
若根据第二装置所记载的发明，则由于对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与对该多个光放出部为共用的受光部，上述各光放出部配置在上述各被测定部位的正上方，上述受光部接收来自各被测定部位的光，因此借助于按照每一被测定部位而切换光放出部，就可以1个受光部来完成发明，除了可谋求装置的简化，也可谋求测定的迅速化。
若根据第三装置所记载的发明，则对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与多个受光部，上述各光放出部配置在上述各被测定部位的正上方，在上述各受光部的前面设有聚光用透镜，各受光部只接受来自对应的各被测定部位的光，因此可将受光范围限定在仅为各个被测定部位上，因此可以减少测定室壁面上的乱反射光(迷光)的影响，又可同时测定多个项目。
附图说明
图1是表示第1实施方式的发明所涉及的反射率测定装置中所用的微芯片的构成的一例。
图2是表示第1实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
图3是表示作为血液中的检查项目的酵素与试剂反应后的反应物的吸收波长的关系的表。
图4是表示第1实施方式的发明所涉及的反射率测定装置与现有技术(图8)所涉及的反射率测定装置的测定结果的图表。
图5是表示第2实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
图6是表示第3实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的平面剖视图。
图7是表示第4实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
图8是表示现有技术的反射率测定装置的构成的概要图。
具体实施方式
首先，使用图1～图4来说明本发明的第1实施方式。
图1是表示本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置中所用的微芯片的构成的一例，图1(a)是微芯片的俯视图，图1(b)是微芯片的正面剖视图。
同图中，1是微芯片，2是导入检体的检体导入口，3是基板5上所雕刻的微小沟，是使从检体导入口2所导入的检体流动至试纸4的流路，4是流入的检体与试剂进行反应而成为被测定部位的试纸，5是基板，6是覆盖除了检体导入口2以外的流路3、试纸4及基板5上的透明构件。
此处，基板5例如使用PET、PMMA等。试纸4是例如硝化纤维素的多孔质体，含有规定的试剂。透明构件6可使用例如PET(折射率1.6、临界角38.7°)、PMMA(折射率1.49、临界角42.2°)、Pyrex(注册商标)玻璃(折射率1.47、临界角42.9°)等。
若以血液分析为例，则一旦从检体导入口2导入经过血球分离的血浆，则血浆借助于毛细现象而通过流路3而流动至作为被测定部位的试纸4。
图2是表示本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
同图中，7是出射特定波长光的通用LED(光源)，8是光圈，光圈8是为了防止迷光而设，具有限制光的散射而将照射区域限定在试纸4上的功能。借助于通用(光源)7与光圈8，就可构成能够放出特定波长的具有指向性的光放出部。光放出部，除了由通用LED(光源)7和光圈8构成以外，还可借助于指向性LED、LD(激光二极管)、白炽灯和带通滤波器和光圈、放电灯(氙灯或水银灯)和带通滤波器和光圈来构成。9是由PD(光二极管)或光电倍增管构成的检出器，相当于受光部。此外，其他构成对应于图1所示的相同符号构成。
此处，借助于通用LED(光源)7及光圈8所构成的光放出部配置在被测定部位的试纸4的正上方，来自光放出部的照射区域收敛在试纸4内。还有，本发明中，所谓的发光中心点，是指光放出部是通用LED或白炽灯或放电灯与光圈的组合中，光圈的开口中心。
作为受光部的检出器9的配置范围θ是比被透明构件6的背面(图中的A点)反射的光不会入射的θmin大的区域，且是比被试纸4散射的光在透明构件6与空气的交界(图中B点)进行全反射的临界角θmax小的区域。具体而言，在包含通用LED(光源)7的发光中心点的垂直于微芯片1的假想面上，对于试纸4的照射区域的端部上的法线，令反射光所形成的角度为θ(°)，令通用LED(光源)7及光圈8所构成的光放出部所放射出来的光的扩张角为α(°)，令透明构件6的折射率为n时，检出器9配置在满足(1/2)α≤θ≤sin-1(1/n)的关系的角度范围θ内。
借助于将反射率测定装置如此构成，微芯片1的试纸4上照射了来自通用LED(光源)7及光圈8所构成的光放出部的光，被试纸4反射的反射光在检出器9被接收，而测定来自试纸4的反射率，就可避免被透明构件6所反射的光变成迷光，而无法被检出器9所拾取，导致检出灵敏度降低的先前问题。
图3是表示作为血液中的检查项目的酵素和试剂反应后的反应物的吸收波长的关系的表。各酵素的试剂互异，各酵素和各试剂反应而生成各种色素。
如同图所示，γ-GTP(γ-谷氨酰转肽酶：γ-Glutamyl transpeptidase)的反应物的吸收波长为405nm、GOT(谷氨酸草酰乙酸转氨酶：glutamicoxalacetic transaminase)的反应物的吸收波长为340nm、GPT(谷氨酸丙酮酸转氨酶：glutamic pyruvic transaminase)的反应物的吸收波长为340nm、ALP(碱磷酸酶：alkali phosphatase)的反应物的吸收波长为415nm、BUN(血中尿素氮)的反应物的吸收波长为340nm、Cre(Creatinine)的反应物的吸收波长为600nm、UA(尿酸)的反应物的吸收波长为600nm、GA(glycated，糖化白蛋白)的反应物的吸收波长为550nm。
图4是表示使用本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置与现有技术(图8)所涉及的反射率测定装置，测定预先知道糖化白蛋白浓度而调制成的糖化氨基酸溶液的结果的图表。
同图中，横轴是糖化白蛋白浓度，纵轴是-log10(反射率)所算出的吸光度。
该测定的条件是，光圈与微芯片间的距离d：10.7mm，光圈口径：φ1，光散射角α：约10°，照射光点径：约φ3，光源：LED(波长558nm)，透明构件材质：PET(折射率1.6)，透明构件厚度：0.1mm，临界角θmax：38.7°，试纸直径：φ4。
该测定是，因为糖化白蛋白是血液中的葡萄糖和白蛋白结合而生成的糖化蛋白与试剂反应后可生成蓝紫色色素，所以被该色素吸收的波长为558nm，以该光照射色素来测定反射光量。
如同图所示，若依据本实施方式发明所涉及的反射率测定装置，则相较于现有技术的在基板上载置试纸，向被覆透明构件的构造的微芯片要斜上方进行光照射、在试纸正上方接受光的反射率测定装置，可知本发明的检量线的斜率可以改善4倍。借助于使检量线的斜率增大，可使其不会重叠于误差范围，可使正常值与异常值的分离更为明确。相对于此，在现有技术的反射率测定装置上，正常范围约为11～17％，考虑误差范围则异常值与正常值的取舍会出错而无法进行正确诊断。
如此，若根据本实施方式发明的反射率测定装置，则透明构件的表面及背面所反射的光不会进入检出器，被试纸所散射反射的光可有效率地进行受光，因此对样本浓度的反射率的变化变大，可以提升测定解析能力。
其次，使用图5说明本发明的第2实施方式。
图5是表示本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
同图中，41、42是与流入的检体与试剂反应而成为被测定部位的多个试纸，71、72是出射特定波长的多个通用LED(光源)，81、82是多个光圈，光圈81、82和图2所示的光圈8同样，是为了防止迷光而设，具有将光散射加以限制而将照射区域限制在试纸41、42上的功能。10是测定室。此外，其他符号对应于图2所示的同符号的构成。
该反射率测定装置，对于具备作为多个被测定部位的试纸41、42的微芯片1，具备对于多个通用LED(光源)7172和光圈81、82所构成的多个光放出部共用的检出器9，将各光放出部(通用LED(光源)71、72和光圈81、82)配置在试纸41、42的正上方，检出器9则接受来自试纸41、42的光。
这样来构成反射率测定装置，则除了第1实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的效果以外，还可借助于将点亮的光放出部(通用LED(光源)71、72和光圈81、82)按照每一试纸41、42来加以切换，从而只需一个检出器9即可。除了可谋求装置的简化，还可谋求测定的迅速化。
其次，使用图6来说明本发明的第3实施方式。
图6是表示本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的平面剖视图。同图中，71、…78是在圆周上配置的会射出波长互异的光的通用LED(光源)。此外，其他构成是对应于图5所示的同符号的构成。
该反射率测定装置，对于具备有作为未图示的多个被测定部位的试纸的微芯片，具备对于多个通用LED(光源)71、…78和未图示的光圈所构成的多个光放出部共用的检出器9，将各光放出部(通用LED(光源)71、…78和光圈)配置在各试纸的正上方，检出器9则接受来自各试纸的光。
这样来构成反射率测定装置，则除了第1实施方式发明的反射率测定装置的效果以外，还可借助于将点亮的光放出部(通用LED(光源)71、…78和光圈)按照每一试纸来加以切换，从而只需一个检出器9即可，可迅速地进行多种项目的测定。
其次，使用图7来说明本发明的第4实施方式。
图7是表示本实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的构成的正面剖视图。
同图中，91、92是多个检出器，111、112是配置在多个各检出器91、92的前面的聚光用透镜。此外，其他构成是对应于图5所示的同符号的构成。
该反射率测定装置，对于具备多个试纸41、42的微芯片1，具备多个通用LED(光源)71、72和光圈81、82所构成的光放出部与多个检出器91、92，将各光放出部(LED(光源)71、72和光圈81、82)配置在试纸41、42的正上方，在各受光部91、92前面设置聚光用透镜111、112，各受光部91、92只接受来自所对应的试纸41、42的光。
这样来构成反射率测定装置，则除了第1实施方式的发明所涉及的反射率测定装置的效果以外，由于将受光范围限定成只对各个试纸，因此可减轻测定室10壁面的乱反射光(迷光)的影响，且可同时测定多个项目。

Claims (3)

1.一种反射率测定装置，具备将在特定波长具有指向性的光予以出射的光放出部与受光部，在微芯片的被测定部位上照射来自所述光放出部的光，以所述受光部来接受来自所述被测定部位的反射光，以测定所述被测定部位的反射率，其特征为，
所述微芯片是所述被测定部位被透明构件覆盖的部件，所述光放出部配置在所述被测定部位的正上方，来自所述光放出部的照射区域被收敛在所述被测定部位内，
在包含所述光放出部的发光中心点而垂直于所述微芯片的假想面上，对于所述被测定部位的所述照射区域的端部上的法线，令所述反射光所形成的角度为θ°，令所述被测定部位正上方所配置的所述光放出部所放射出来的光的扩张角为α°，令所述透明构件的折射率为n时，
所述受光部配置在满足(1/2)α≤θ≤sin-1(1/n)的关系的角度范围θ内。
2.根据权利要求1所述的反射率测定装置，其特征在于，对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与对该多个光放出部为共用的受光部，所述各光放出部配置在所述各被测定部位的正上方，所述受光部接收来自各被测定部位的光。
3.根据权利要求1所述的反射率测定装置，其特征在于，对于具备多个被测定部位的微芯片，具备多个光放出部与多个受光部，所述各光放出部配置在所述各被测定部位的正上方，在所述各受光部的前面设有聚光用透镜，各受光部只接受来自对应的各被测定部位的光。
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