JP3868516B2 - 光度計のマルチ検出器読取りヘッド - Google Patents
光度計のマルチ検出器読取りヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP3868516B2 JP3868516B2 JP14867595A JP14867595A JP3868516B2 JP 3868516 B2 JP3868516 B2 JP 3868516B2 JP 14867595 A JP14867595 A JP 14867595A JP 14867595 A JP14867595 A JP 14867595A JP 3868516 B2 JP3868516 B2 JP 3868516B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting diodes
- light
- test sample
- photometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 55
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims 6
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 9
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N Bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- OBHRVMZSZIDDEK-UHFFFAOYSA-N urobilinogen Chemical compound CCC1=C(C)C(=O)NC1CC1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(CC3C(=C(CC)C(=O)N3)C)N2)CCC(O)=O)N1 OBHRVMZSZIDDEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000012916 chromogenic reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/8483—Investigating reagent band
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、反射率および透過率の用途に使用される光度計に関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用して試験試料中の発色した複数の被検体からの光を同時に検出するマルチ検出器光度計読取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の検出器を備えた光度計読取りヘッドは一般に化学的定量分析、例えば体液の分析に使用される。既知量の体液試料、例えば血液や尿を、１種以上の未知量の体液成分（被検体）と反応して被検体に色を発させる試薬を含有する試験片の上または試験管の中に配する。尿の場合に典型的な対象の被検体には、グルコース、血液、ビリルビン、ウロビリノーゲン、亜硝酸塩、タンパクおよびケトン体がある。発色性試薬を尿に加えたのち、前記の対象の被検体は次のような色を示す。グルコースは青緑、ビリルビン、ウロビリノーゲン、亜硝酸塩およびケトン体は緑、そして血液およびタンパクは赤である。当の被検体に出た色は、その被検体の光の吸収に特徴的な離散スペクトルを定める。例えば、発色したグルコースに特徴的な吸収スペクトルは、青のスペクトルの上端および緑のスペクトルの下端に当たる。
【０００３】
試薬を加えて対象の被検体に色を発させたのち、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光の人工光源によって試験試料を照らす。試験試料から反射した、あるいはそれを透過した光が複数の検出器によって同時に検出される。検出器は、異なるバンドの波長を検出するように構成され、各バンドが、試験試料中に発色した被検体があるならばその被検体の１種によって吸収されるであろう波長を含む。すなわち、各検出器のスペクトル応答が、当の発色した被検体の光の吸収に特徴的な波長の離散スペクトルを包含する。その当の被検体による光の吸収の程度は、試験試料中のその被検体の濃度に比例する。これは、発色した被検体から反射するかそれを透過するかしてその対応する検出器に達した光の量が試験試料中の被検体の濃度に反比例することを意味する。その結果、異なる検出器によって感知された光の強さを計測することにより、発色した種々の被検体の濃度を測定することができる。
【０００４】
検出器は通常、３００〜１，１００nmの波長の範囲に及ぶ広いバンドのスペクトル応答を有するシリコン光検出器である。シリコン光検出器のスペクトル応答を異なる波長バンドに制限するため、異なる光学フィルタが各シリコン光検出器の前方に配置されている。例えば、緑の光学フィルタが第一のシリコン光検出器の前方に配置され、青の光学フィルタが第二の光検出器の前方に配置され、赤の光学フィルタが第三の光検出器の前方に配置されている。このように、シリコン光検出器にはそれぞれの光学フィルタが伴い、各光学フィルタが異なるバンドの波長をその対応する検出器に伝送する。さらには、特別に設計したハウジングアセンブリを使用して、フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離して、それらの組み合わせの間での光学クロストークを防いでいる。光学クロストークは、光学フィルタを通過し、１個のフィルタ・光検出器の組み合わせの光検出器に入った光が別のフィルタ・光検出器の組み合わせの光検出器にも入ってしまったときに起こる。特定の被検体の濃度は、その被検体を標的にしたフィルタ・光検出器の組み合わせによって検出される光の量によって測定されるため、光学クロストークはその測定の精度を損なう。フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離するために、これらの組み合わせを含むハウジングアセンブリは、光不透過性の隔壁をそのような組み合わせの間に有している。
【０００５】
シリコン光検出器を光学フィルタと組み合わせて使用して光検出器のスペクトル応答を制限することの欠点は、フィルタ・光検出器の組み合わせを含むハウジングアセンブリが比較的かさばるということである。第一に、ハウジングアセンブリは、光学フィルタをアセンブリ中に固着し、その光学フィルタをそれぞれの光検出器の前方に位置づけることにより、そのようなフィルタを収容しなければならない。第二に、ハウジングアセンブリは、フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離するために、光不透過性の隔壁を収容しなければならない。フィルタ・光検出器の組み合わせの使用に関連する欠点は、構成部品および組立ての費用が比較的大きいということである。各フィルタ・光検出器の組み合わせは比較的高価であり、これらの組み合わせを取り付け、それらの間での光学クロストークを防ぐためのハウジングアセンブリを製造することは費用がかさみ、かつ困難である。
【０００６】
フィルタ・光検出器の組み合わせを使用する際のもう一つの欠点は、光学フィルタが、通過バンド外の波長を、減衰したものではあるが、なおも通してしまうことである。この組み合わせのスペクトル応答が互いに重複するならば、その組み合わせが標的とする種々の被検体について計測された濃度の精度は落ちる。被検体の濃度をもっとも正確に計算するためには、スペクトル応答を互いに重複させることなく、光検出器のスペクトル応答を、発色した被検体に特徴的なそれぞれの吸収バンドに厳しく限定することが好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、反射率および透過率に応用するための、光度計のマルチ検出器読取りヘッドであって、フィルタ・シリコン光検出器の組み合わせを光検出に使用する既存の光度計に関連する前述の欠点を解消するマルチ検出器読取りヘッドが求められる。
【０００８】
【発明の目的】
したがって、本発明の目的は、検出器どうしの光学的隔離を強め、同時に設計において比較的コンパクトである、反射率および透過率に応用するための、光度計のマルチ検出器読取りヘッドを提供することにある。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、費用効果的で製造しやすいマルチ検出器読取りヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ある特定の実施態様においては、前記の目的は、あらかじめ選択した、異なる特徴的な吸収バンドを有する発色した被検体の、試験試料中の濃度を計測するためのマルチ検出器読取りヘッドを設けることにより、実現することができる。この読取りヘッドは、試験試料を照らすための人工光源と、試料から反射した、あるいは試料を透過した光を検出するための複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードを支持するためのハウジングアセンブリとを含む。発光ダイオードは、異なるスペクトル応答を示すスペクトル選択性の検出器として機能するように構成されている。発光ダイオードのうちの１個のスペクトル応答は、試料中の反応生成物に特徴的な吸収バンドの外にあることが好ましく、残りの発光ダイオードのスペクトル応答は、発色した被検体に特徴的な吸収バンドのそれぞれのスペクトル応答を包含する。反射率光度計においては、複数の発光ダイオードが試験試料に関して光源と同じ側に配置されて、それにより、発光ダイオードは、試験試料から反射した光を検出する。透過率光度計においては、複数の発光ダイオードが光源に関して試験試料と反対の側に配置されて、それにより、発光ダイオードは、試験試料を透過した光を検出する。
【００１１】
発光ダイオードは、発光ダイオード間に光学的隔離を本来的に提供するために、重複を実質的に有さない異なるスペクトル応答を有している。したがって、発光ダイオードのスペクトル応答を制限するための光学フィルタは必要とされず、ハウジングアセンブリは、発光ダイオード間の光学クロストークを防ぐための隔壁を有するよう特別に設計されている必要はない。光学フィルタまたは特別に設計されたハウジングアセンブリを用意する必要がないことにより、本発明の光度計読取りヘッドは、従来技術の読取りヘッドよりも廉価であり、より製造しやすいものである。それに加えて、ハウジングアセンブリが光学フィルタまたは光不透過性の隔壁を収容する必要がないため、本発明のハウジングアセンブリは、従来技術の読取りヘッドとともに用いられるハウジングアセンブリよりもコンパクトである。
【００１２】
【実施例】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を検討し、添付の図面を参照することにより、明確に理解されるであろう。
【００１３】
本発明は、種々の変形および代替えの形態を許すことができるが、その特定の実施態様を図面の例によって示し、以下、詳細に説明する。しかし、この実施態様は、本発明を、開示する具体的な形態に限定するものではなく、それどころか、請求の範囲によって定義される本発明の真髄および範囲に該当するすべての変形、同等物および代替えを包含することを意図する。
【００１４】
図面を参照すると、まず図１は、人工光源１２と、検出器アセンブリ１４と、処理回路１６とを有する、反射率光度計に用いるための読取りヘッド１０を示す。光源１２は、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光を発するものが好ましい。これらの規準を満たすそのような人工光源の例には、白熱電灯、ハロゲン灯または蛍光灯がある。あるいはまた、光源１２は、異なるスペクトル放出バンドを有する複数の発光ダイオードであってもよい。光源１２によって発された光が、体液試料を入れた試験管またはバイアル１８に衝突する。対象の被検体に色を発させるために、この体液試料には試薬を加えている。光が試験試料を通過するとき、その光は異なる程度に吸収され、散乱したパターンで透過する。透過した光の一部が検出器アセンブリ１４によって検出される。この検出器アセンブリは、体液試料に関して光源１２と反対の側に配置されている。検出器アセンブリ１４は、この混合物を透過した光を検出するために異なるスペクトル応答を示す複数の検出器を含む。検出器のうちの１個は、その検出器が吸収なしに光を感知するよう、試験試料中の発色した被検体に特徴的な吸収バンドの外にあるスペクトル応答を有することが好ましい。この検出器によって検出された光の量が、他の検出器によって検出された光を比較して吸収の程度を測定する際に照らし合わすための基準値を表す。これらの他の検出器が、対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドをそれぞれがカバーする異なるバンドの波長を感知する。検出器アセンブリ１４の各検出器は、その検出器によって検出された光（光子）を電気出力信号に転換し、その信号を処理回路１６に伝送する。処理回路１６は、各検出器によって検出された光の量に基づいて、発色した被検体の濃度を測定する。
【００１５】
図２は、反射率光度計の読取りヘッド２０に典型的な幾何学的配置形態を示す。この読取りヘッド２０は、人工光源２２と、検出器アセンブリ２４と、処理回路２６とを含む。光源１２と同様に、光源２２は、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光を発するものが好ましい。あるいはまた、光源２２は、異なるスペクトル放出バンドを有する複数の発光ダイオードである。光源２２は、試薬を含浸させた試験ストリップまたはパッド２８に付いた体液試料を照らす。試薬が体液試料中の対象の被検体と反応して被検体に色を発させる。試験ストリップ２８に衝突した光は、異なる程度に吸収され、散乱したパターンで反射される。反射した光の一部が検出器アセンブリ２４によって検出される。検出器アセンブリ１４と同様に、この検出器アセンブリ２４は、異なる波長バンドを検出するための複数の検出器を含む。波長バンドのうちの一つは、発色した被検体に特徴的な吸収バンドの外にあって、基準値を生成する。残りの波長バンドはそれぞれ対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドを包含して、それにより、それら残りの波長バンドを有する検出器によって感知された光の量が対象の被検体の濃度に比例する。これらの濃度は、検出器アセンブリ２４の異なる検出器によって発された電気出力信号を処理回路２６に伝送することにより、計算することができる。
【００１６】
読取りヘッド２０は反射率の用途に使用されるため、検出器アセンブリ２４は、試験ストリップ２８に関して光源２２と同じ側に配置されている。好ましい実施態様において、光源２２は、読取りヘッド２０の中、試験ストリップ２８に対して垂直に取り付けられている。検出器アセンブリ２４は、光源２２から試験ストリップ２８に入射する光の移動方向を表す線と、試験ストリップ２８から反射して検出器アセンブリ２４に達する光の移動方向を表す線との間で計測して４５°の散乱角で取り付けられている。他の散乱角を用いてもよいが、当該技術においては４５°の散乱角がもっとも効率的であることが周知である。
【００１７】
図１および２の検出器アセンブリ１４および２４は、図３〜５に示すように構成されていることが好ましい。各検出器アセンブリは、プリント回路板３８に取り付けられた複数の発光ダイオード３０、３２、３４および３６を含む。これらの発光ダイオードの陰極は、プリント回路板３８に隣接して配置され、はんだ、導電性ペーストなどにより、回路板３８上の接地面に接続されている。陰極を接地するために、接地線３９がプリント回路板３８の中を延び、接地面に接続されている。発光ダイオード３０、３２、３４および３６の陽極は陰極の反対側に配置され、それぞれのボンディング線５０、５２、５４および５６により、それぞれのリード線４０、４２、４４および４６に結合されている。一端で、リード線４０、４２、４４および４６はプリント回路板３８を通過し、その上に形成された接地面から電気絶縁されている。他端では、それらのリード線４０、４２、４４および４６は、母板に配設された処理回路（図１および２を参照）に接続されている。前記の仕方で、発光ダイオード３０、３２、３４および３６は、光発生素子としてではなく光検出器として機能するように構成されている。代替態様においては、プリント回路板３８に代えて金属板（例えば黄銅板）を用いて、接地線３９ならびに発光ダイオード３０、３２、３４および３６の陰極を金属板のどこかの部分に簡単に接続して接地を施すようにする。リード線４０、４２、４４および４６が回路板を通過する際の接地を防ぐため、リード線は、リード線が回路板を通過する位置において回路板から絶縁されている。
【００１８】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６を湿気のような環境的影響から隔て、発光ダイオード３０、３２、３４および３６を形成するダイ組成の汚染を防ぐため、発光ダイオードは、透明なカバーもしくは窓５８と、プリント回路板３８に相当する基部と、窓５８とプリント回路板３８とにまたがる円筒形の側壁６０とを有する円筒形のハウジングの中に囲い込まれている。試験試料からの光エネルギーが自由にハウジングに入ることができるよう、窓５８は、ガラスまたはプラスチックからなるものが好ましい。窓５８は、光エネルギーがハウジングに入るときにそれを集中させるため、レンズの形状に構成されていてもよい。ハウジングの円筒形の側壁６０は、金属またはプラスチックからなるものが好ましく、金属からなるならば、点溶接により、プリント回路板３８の円形の縁に接続してもよい。
【００１９】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６それぞれは、光検出器として働きながら、ダイオードが狭いバンドの波長のみを検出するようにする狭いスペクトル応答を有している。検出される波長バンドは、発光ダイオードのダイ組成によって決まる。表１は、本発明者によって実施された試験による、種々のダイ組成を有する発光ダイオードの典型的なスペクトル応答特性を示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
「ピーク波長」とは、発光ダイオードの最大応答（ワットあたりアンペア）に相当する波長である。「ＦＷＨＭでの応答バンド幅」とは、最大応答の半分でのスペクトル応答曲線の、波長に換算した全幅である。換言するならば、「ＦＷＨＭでの応答バンド幅」は、応答量がその半分の最大強度に達するところでのスペクトル応答曲線の両側の波長の間の差異である。
【００２２】
表１から、第一および第二の入射のスペクトル応答は実質的に赤外スペクトルに該当し、第三および第四の入射のスペクトル応答は実質的に赤のスペクトルに該当し、第五の入射のスペクトル応答は実質的に緑のスペクトルに該当する。さらに、試験した発光ダイオードの応答バンド幅は、約５０nm〜約１７０nmの範囲に及ぶ。試験した発光ダイオードに加えて、光スペクトルの他の部分に該当するスペクトル応答または５０nm未満の応答バンド幅を有する発光ダイオードを本発明に用いてもよい。
【００２３】
図３〜５に示す３個の発光ダイオード３０、３２および３４は、それらのスペクトル応答が実質的に互いに異なるようなものを選択する。そのうえ、発光ダイオード３０、３２および３４は、それらのスペクトル応答が、三つの重複しない特徴的な吸収バンドを有する３種の異なる色を発した被検体（対象の被検体から形成されたもの）の光の吸収に特徴的な離散スペクトルを包含するように選択する。いかなる所与の試験の場合でも、実質的に重複しない吸収バンドを有する３種の異なる色を発した被検体の濃度を測定することができる。例えば、試薬が、被検体Ａについて赤を発し、被検体Ｂについて青を発し、被検体Ｃについて緑を発するならば、被検体Ａ、ＢおよびＣに特徴的な吸収バンドは、可視光スペクトルのそれぞれ赤、青および緑の部分の範囲に位置する。したがって、発光ダイオード３０、３２、３４は、それらのスペクトル応答が互いに重複せず、それらのスペクトル応答が被検体Ａ、ＢおよびＣに特徴的なそれぞれの吸収バンドを包含するように選択する。この例においては、発光ダイオード３０は、「赤」の光を発するダイオードとなり、発光ダイオード３２は、「青」の光を発するダイオードとなり、発光ダイオード３４は、「緑」の光を発するダイオードとなるであろう。
【００２４】
第四の発光ダイオード３６は、そのスペクトル応答が発色した被検体に特徴的な吸収スペクトルを含まないように選択することが好ましい。好ましい実施態様においては、この発光ダイオード３６は、発色した被検体のいずれも光スペクトルのこの部分に特徴的な吸収バンドを有しないため、赤外スペクトルにスペクトル応答を有している。発光ダイオード３６によって受けられる光の量は、体液試料中の対象の被検体の濃度によって影響されない。したがって、赤外光を発するダイオード３６によって検出された光の量は、無視しうるほどの光の吸収に相当する基準値を設定する。処理回路（図１および２の処理回路１６、２６を参照）を使用して、他３個の発光ダイオード３０、３２および３４によって検出された光の量をこの基準値に比較して、それぞれの発色した被検体によって吸収された光の量を測定し、ひいては被検体の濃度を測定する。
【００２５】
発光ダイオードを検出器として使用する際の有意な利点は、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせの場合とは反対に、発光ダイオードが、それらのスペクトル応答の外にある波長を拒絶するため、本来、互いの間で光学的隔離を提供することにある。この固有の光学的隔離は、発光ダイオードのスペクトル応答を制限するための光学フィルタが必要でないというだけでなく、ハウジングが、発光ダイオードどうしを互いに光学的に隔離するための隔壁を含む必要がないということ意味する。光学フィルタおよびハウジングの隔壁がないため、本発明の検出器アセンブリ（および光度計読取りヘッド）は、従来技術の検出器アセンブリおよび読取りヘッドよりもコンパクトかつ低廉で製造しやすいものである。検出器アセンブリのコンパクトさはまた、従来技術の読取りヘッドに使用されるフィルタ・光検出器の組み合わせよりも幅においてはるかに小さい発光ダイオードによる結果である。好ましい実施態様においては、円筒形ハウジングの直径は約０．１cm（０．０４インチ）であり、各発光ダイオードの幅は約０．０２５cm（０．０１インチ）である。対照的に、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせを収容するためのハウジングアセンブリは、幅が約１cm（０．４０インチ）であり、各組み合わせの幅は０．２cm（０．０８インチ）以上である。図３〜５に示す検出器アセンブリは、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせとともに用いられる検出器アセンブリによりも大幅にコンパクトであることが明らかにわかるはずである。ハウジングの簡素な構造ならびに発光ダイオードが従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせよりも有意に低廉であるという事実により、図３〜５の検出器アセンブリは、従来技術の読取りヘッドに使用される検出器アセンブリよりも費用効果的である。
【００２６】
フィルタ・光検出器の組み合わせに対抗して発光ダイオードを使用することのもう一つの重要な利点は、発光ダイオードのスペクトル応答が従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせのスペクトル応答よりも離散していることにある。その結果、各発光ダイオードのスペクトル応答は、その対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドに厳しく限定される。発光ダイオードのスペクトル応答は互いに重複しないため、試験試料中の対象の被検体の濃度が高い精度で計測される。
【００２７】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６を用いて検出器アセンブリを具現化することに加えて、光源１２、２２をも発光ダイオードによって具現化して、読取りヘッドの費用をさらに減らし、光源１２、２２の電力消費を減らすこともできる。光源中の発光ダイオードの数は、検出器アセンブリ中の発光ダイオードの数に等しい。したがって、検出器アセンブリが４個の発光ダイオード３０、３２、３４および３６を含むならば、光源は４個の発光ダイオードを含むことになろう。光源中の発光ダイオードは、それらのスペクトル放出バンドが検出器アセンブリの発光ダイオード３０、３２、３４および３６のスペクトル応答に関連するように選択する。これが結果として、いくつかの独自のバンドパスを創り出す。
【００２８】
１種以上の具体的な実施態様を参照ながら本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の真髄および範囲を逸脱することなく、そのような実施態様に多くの変更を加えうることを認識するであろう。例えば、図３〜５の検出器アセンブリに変更を加えて、４個よりも多いあるいは少ない発光ダイオードを含めてもよい。さらに、無視しうる光の吸収を示す基準値を設定するために使用される赤外光を発するダイオード３６を検出器アセンブリから除いてもよい。この場合、光を初めに試験試料から反射させたり、試験試料に透過させたりすることなく、光源から光を直接的に受ける別の検出器アセンブリを用いて基準値を設定する。これらの実施態様およびその明らかな変形態様のそれぞれは、請求の範囲に定める本発明の真髄および範囲に該当すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過率光度計に用いるための、本発明による読取りヘッドの側面図である。
【図２】反射率光度計に用いるための、本発明による読取りヘッドの側面図である。
【図３】図１および２における読取りヘッドとともに用いる検出器アセンブリの平面図である。
【図４】図３の４−４線から見た断面図である。
【図５】図３および４の検出器アセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０ 読取りヘッド
１２、２２ 光源
１４、２４ 検出器アセンブリ
１６、２６ 処理回路
１８ 試験管
２８ 試験ストリップ
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、反射率および透過率の用途に使用される光度計に関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用して試験試料中の発色した複数の被検体からの光を同時に検出するマルチ検出器光度計読取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の検出器を備えた光度計読取りヘッドは一般に化学的定量分析、例えば体液の分析に使用される。既知量の体液試料、例えば血液や尿を、１種以上の未知量の体液成分（被検体）と反応して被検体に色を発させる試薬を含有する試験片の上または試験管の中に配する。尿の場合に典型的な対象の被検体には、グルコース、血液、ビリルビン、ウロビリノーゲン、亜硝酸塩、タンパクおよびケトン体がある。発色性試薬を尿に加えたのち、前記の対象の被検体は次のような色を示す。グルコースは青緑、ビリルビン、ウロビリノーゲン、亜硝酸塩およびケトン体は緑、そして血液およびタンパクは赤である。当の被検体に出た色は、その被検体の光の吸収に特徴的な離散スペクトルを定める。例えば、発色したグルコースに特徴的な吸収スペクトルは、青のスペクトルの上端および緑のスペクトルの下端に当たる。
【０００３】
試薬を加えて対象の被検体に色を発させたのち、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光の人工光源によって試験試料を照らす。試験試料から反射した、あるいはそれを透過した光が複数の検出器によって同時に検出される。検出器は、異なるバンドの波長を検出するように構成され、各バンドが、試験試料中に発色した被検体があるならばその被検体の１種によって吸収されるであろう波長を含む。すなわち、各検出器のスペクトル応答が、当の発色した被検体の光の吸収に特徴的な波長の離散スペクトルを包含する。その当の被検体による光の吸収の程度は、試験試料中のその被検体の濃度に比例する。これは、発色した被検体から反射するかそれを透過するかしてその対応する検出器に達した光の量が試験試料中の被検体の濃度に反比例することを意味する。その結果、異なる検出器によって感知された光の強さを計測することにより、発色した種々の被検体の濃度を測定することができる。
【０００４】
検出器は通常、３００〜１，１００nmの波長の範囲に及ぶ広いバンドのスペクトル応答を有するシリコン光検出器である。シリコン光検出器のスペクトル応答を異なる波長バンドに制限するため、異なる光学フィルタが各シリコン光検出器の前方に配置されている。例えば、緑の光学フィルタが第一のシリコン光検出器の前方に配置され、青の光学フィルタが第二の光検出器の前方に配置され、赤の光学フィルタが第三の光検出器の前方に配置されている。このように、シリコン光検出器にはそれぞれの光学フィルタが伴い、各光学フィルタが異なるバンドの波長をその対応する検出器に伝送する。さらには、特別に設計したハウジングアセンブリを使用して、フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離して、それらの組み合わせの間での光学クロストークを防いでいる。光学クロストークは、光学フィルタを通過し、１個のフィルタ・光検出器の組み合わせの光検出器に入った光が別のフィルタ・光検出器の組み合わせの光検出器にも入ってしまったときに起こる。特定の被検体の濃度は、その被検体を標的にしたフィルタ・光検出器の組み合わせによって検出される光の量によって測定されるため、光学クロストークはその測定の精度を損なう。フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離するために、これらの組み合わせを含むハウジングアセンブリは、光不透過性の隔壁をそのような組み合わせの間に有している。
【０００５】
シリコン光検出器を光学フィルタと組み合わせて使用して光検出器のスペクトル応答を制限することの欠点は、フィルタ・光検出器の組み合わせを含むハウジングアセンブリが比較的かさばるということである。第一に、ハウジングアセンブリは、光学フィルタをアセンブリ中に固着し、その光学フィルタをそれぞれの光検出器の前方に位置づけることにより、そのようなフィルタを収容しなければならない。第二に、ハウジングアセンブリは、フィルタ・光検出器の組み合わせを互いに光学的に隔離するために、光不透過性の隔壁を収容しなければならない。フィルタ・光検出器の組み合わせの使用に関連する欠点は、構成部品および組立ての費用が比較的大きいということである。各フィルタ・光検出器の組み合わせは比較的高価であり、これらの組み合わせを取り付け、それらの間での光学クロストークを防ぐためのハウジングアセンブリを製造することは費用がかさみ、かつ困難である。
【０００６】
フィルタ・光検出器の組み合わせを使用する際のもう一つの欠点は、光学フィルタが、通過バンド外の波長を、減衰したものではあるが、なおも通してしまうことである。この組み合わせのスペクトル応答が互いに重複するならば、その組み合わせが標的とする種々の被検体について計測された濃度の精度は落ちる。被検体の濃度をもっとも正確に計算するためには、スペクトル応答を互いに重複させることなく、光検出器のスペクトル応答を、発色した被検体に特徴的なそれぞれの吸収バンドに厳しく限定することが好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、反射率および透過率に応用するための、光度計のマルチ検出器読取りヘッドであって、フィルタ・シリコン光検出器の組み合わせを光検出に使用する既存の光度計に関連する前述の欠点を解消するマルチ検出器読取りヘッドが求められる。
【０００８】
【発明の目的】
したがって、本発明の目的は、検出器どうしの光学的隔離を強め、同時に設計において比較的コンパクトである、反射率および透過率に応用するための、光度計のマルチ検出器読取りヘッドを提供することにある。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、費用効果的で製造しやすいマルチ検出器読取りヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ある特定の実施態様においては、前記の目的は、あらかじめ選択した、異なる特徴的な吸収バンドを有する発色した被検体の、試験試料中の濃度を計測するためのマルチ検出器読取りヘッドを設けることにより、実現することができる。この読取りヘッドは、試験試料を照らすための人工光源と、試料から反射した、あるいは試料を透過した光を検出するための複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードを支持するためのハウジングアセンブリとを含む。発光ダイオードは、異なるスペクトル応答を示すスペクトル選択性の検出器として機能するように構成されている。発光ダイオードのうちの１個のスペクトル応答は、試料中の反応生成物に特徴的な吸収バンドの外にあることが好ましく、残りの発光ダイオードのスペクトル応答は、発色した被検体に特徴的な吸収バンドのそれぞれのスペクトル応答を包含する。反射率光度計においては、複数の発光ダイオードが試験試料に関して光源と同じ側に配置されて、それにより、発光ダイオードは、試験試料から反射した光を検出する。透過率光度計においては、複数の発光ダイオードが光源に関して試験試料と反対の側に配置されて、それにより、発光ダイオードは、試験試料を透過した光を検出する。
【００１１】
発光ダイオードは、発光ダイオード間に光学的隔離を本来的に提供するために、重複を実質的に有さない異なるスペクトル応答を有している。したがって、発光ダイオードのスペクトル応答を制限するための光学フィルタは必要とされず、ハウジングアセンブリは、発光ダイオード間の光学クロストークを防ぐための隔壁を有するよう特別に設計されている必要はない。光学フィルタまたは特別に設計されたハウジングアセンブリを用意する必要がないことにより、本発明の光度計読取りヘッドは、従来技術の読取りヘッドよりも廉価であり、より製造しやすいものである。それに加えて、ハウジングアセンブリが光学フィルタまたは光不透過性の隔壁を収容する必要がないため、本発明のハウジングアセンブリは、従来技術の読取りヘッドとともに用いられるハウジングアセンブリよりもコンパクトである。
【００１２】
【実施例】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を検討し、添付の図面を参照することにより、明確に理解されるであろう。
【００１３】
本発明は、種々の変形および代替えの形態を許すことができるが、その特定の実施態様を図面の例によって示し、以下、詳細に説明する。しかし、この実施態様は、本発明を、開示する具体的な形態に限定するものではなく、それどころか、請求の範囲によって定義される本発明の真髄および範囲に該当するすべての変形、同等物および代替えを包含することを意図する。
【００１４】
図面を参照すると、まず図１は、人工光源１２と、検出器アセンブリ１４と、処理回路１６とを有する、反射率光度計に用いるための読取りヘッド１０を示す。光源１２は、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光を発するものが好ましい。これらの規準を満たすそのような人工光源の例には、白熱電灯、ハロゲン灯または蛍光灯がある。あるいはまた、光源１２は、異なるスペクトル放出バンドを有する複数の発光ダイオードであってもよい。光源１２によって発された光が、体液試料を入れた試験管またはバイアル１８に衝突する。対象の被検体に色を発させるために、この体液試料には試薬を加えている。光が試験試料を通過するとき、その光は異なる程度に吸収され、散乱したパターンで透過する。透過した光の一部が検出器アセンブリ１４によって検出される。この検出器アセンブリは、体液試料に関して光源１２と反対の側に配置されている。検出器アセンブリ１４は、この混合物を透過した光を検出するために異なるスペクトル応答を示す複数の検出器を含む。検出器のうちの１個は、その検出器が吸収なしに光を感知するよう、試験試料中の発色した被検体に特徴的な吸収バンドの外にあるスペクトル応答を有することが好ましい。この検出器によって検出された光の量が、他の検出器によって検出された光を比較して吸収の程度を測定する際に照らし合わすための基準値を表す。これらの他の検出器が、対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドをそれぞれがカバーする異なるバンドの波長を感知する。検出器アセンブリ１４の各検出器は、その検出器によって検出された光（光子）を電気出力信号に転換し、その信号を処理回路１６に伝送する。処理回路１６は、各検出器によって検出された光の量に基づいて、発色した被検体の濃度を測定する。
【００１５】
図２は、反射率光度計の読取りヘッド２０に典型的な幾何学的配置形態を示す。この読取りヘッド２０は、人工光源２２と、検出器アセンブリ２４と、処理回路２６とを含む。光源１２と同様に、光源２２は、広いスペクトル出力を有する制御された拡散光を発するものが好ましい。あるいはまた、光源２２は、異なるスペクトル放出バンドを有する複数の発光ダイオードである。光源２２は、試薬を含浸させた試験ストリップまたはパッド２８に付いた体液試料を照らす。試薬が体液試料中の対象の被検体と反応して被検体に色を発させる。試験ストリップ２８に衝突した光は、異なる程度に吸収され、散乱したパターンで反射される。反射した光の一部が検出器アセンブリ２４によって検出される。検出器アセンブリ１４と同様に、この検出器アセンブリ２４は、異なる波長バンドを検出するための複数の検出器を含む。波長バンドのうちの一つは、発色した被検体に特徴的な吸収バンドの外にあって、基準値を生成する。残りの波長バンドはそれぞれ対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドを包含して、それにより、それら残りの波長バンドを有する検出器によって感知された光の量が対象の被検体の濃度に比例する。これらの濃度は、検出器アセンブリ２４の異なる検出器によって発された電気出力信号を処理回路２６に伝送することにより、計算することができる。
【００１６】
読取りヘッド２０は反射率の用途に使用されるため、検出器アセンブリ２４は、試験ストリップ２８に関して光源２２と同じ側に配置されている。好ましい実施態様において、光源２２は、読取りヘッド２０の中、試験ストリップ２８に対して垂直に取り付けられている。検出器アセンブリ２４は、光源２２から試験ストリップ２８に入射する光の移動方向を表す線と、試験ストリップ２８から反射して検出器アセンブリ２４に達する光の移動方向を表す線との間で計測して４５°の散乱角で取り付けられている。他の散乱角を用いてもよいが、当該技術においては４５°の散乱角がもっとも効率的であることが周知である。
【００１７】
図１および２の検出器アセンブリ１４および２４は、図３〜５に示すように構成されていることが好ましい。各検出器アセンブリは、プリント回路板３８に取り付けられた複数の発光ダイオード３０、３２、３４および３６を含む。これらの発光ダイオードの陰極は、プリント回路板３８に隣接して配置され、はんだ、導電性ペーストなどにより、回路板３８上の接地面に接続されている。陰極を接地するために、接地線３９がプリント回路板３８の中を延び、接地面に接続されている。発光ダイオード３０、３２、３４および３６の陽極は陰極の反対側に配置され、それぞれのボンディング線５０、５２、５４および５６により、それぞれのリード線４０、４２、４４および４６に結合されている。一端で、リード線４０、４２、４４および４６はプリント回路板３８を通過し、その上に形成された接地面から電気絶縁されている。他端では、それらのリード線４０、４２、４４および４６は、母板に配設された処理回路（図１および２を参照）に接続されている。前記の仕方で、発光ダイオード３０、３２、３４および３６は、光発生素子としてではなく光検出器として機能するように構成されている。代替態様においては、プリント回路板３８に代えて金属板（例えば黄銅板）を用いて、接地線３９ならびに発光ダイオード３０、３２、３４および３６の陰極を金属板のどこかの部分に簡単に接続して接地を施すようにする。リード線４０、４２、４４および４６が回路板を通過する際の接地を防ぐため、リード線は、リード線が回路板を通過する位置において回路板から絶縁されている。
【００１８】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６を湿気のような環境的影響から隔て、発光ダイオード３０、３２、３４および３６を形成するダイ組成の汚染を防ぐため、発光ダイオードは、透明なカバーもしくは窓５８と、プリント回路板３８に相当する基部と、窓５８とプリント回路板３８とにまたがる円筒形の側壁６０とを有する円筒形のハウジングの中に囲い込まれている。試験試料からの光エネルギーが自由にハウジングに入ることができるよう、窓５８は、ガラスまたはプラスチックからなるものが好ましい。窓５８は、光エネルギーがハウジングに入るときにそれを集中させるため、レンズの形状に構成されていてもよい。ハウジングの円筒形の側壁６０は、金属またはプラスチックからなるものが好ましく、金属からなるならば、点溶接により、プリント回路板３８の円形の縁に接続してもよい。
【００１９】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６それぞれは、光検出器として働きながら、ダイオードが狭いバンドの波長のみを検出するようにする狭いスペクトル応答を有している。検出される波長バンドは、発光ダイオードのダイ組成によって決まる。表１は、本発明者によって実施された試験による、種々のダイ組成を有する発光ダイオードの典型的なスペクトル応答特性を示す。
【００２０】
【表１】
「ピーク波長」とは、発光ダイオードの最大応答（ワットあたりアンペア）に相当する波長である。「ＦＷＨＭでの応答バンド幅」とは、最大応答の半分でのスペクトル応答曲線の、波長に換算した全幅である。換言するならば、「ＦＷＨＭでの応答バンド幅」は、応答量がその半分の最大強度に達するところでのスペクトル応答曲線の両側の波長の間の差異である。
【００２２】
表１から、第一および第二の入射のスペクトル応答は実質的に赤外スペクトルに該当し、第三および第四の入射のスペクトル応答は実質的に赤のスペクトルに該当し、第五の入射のスペクトル応答は実質的に緑のスペクトルに該当する。さらに、試験した発光ダイオードの応答バンド幅は、約５０nm〜約１７０nmの範囲に及ぶ。試験した発光ダイオードに加えて、光スペクトルの他の部分に該当するスペクトル応答または５０nm未満の応答バンド幅を有する発光ダイオードを本発明に用いてもよい。
【００２３】
図３〜５に示す３個の発光ダイオード３０、３２および３４は、それらのスペクトル応答が実質的に互いに異なるようなものを選択する。そのうえ、発光ダイオード３０、３２および３４は、それらのスペクトル応答が、三つの重複しない特徴的な吸収バンドを有する３種の異なる色を発した被検体（対象の被検体から形成されたもの）の光の吸収に特徴的な離散スペクトルを包含するように選択する。いかなる所与の試験の場合でも、実質的に重複しない吸収バンドを有する３種の異なる色を発した被検体の濃度を測定することができる。例えば、試薬が、被検体Ａについて赤を発し、被検体Ｂについて青を発し、被検体Ｃについて緑を発するならば、被検体Ａ、ＢおよびＣに特徴的な吸収バンドは、可視光スペクトルのそれぞれ赤、青および緑の部分の範囲に位置する。したがって、発光ダイオード３０、３２、３４は、それらのスペクトル応答が互いに重複せず、それらのスペクトル応答が被検体Ａ、ＢおよびＣに特徴的なそれぞれの吸収バンドを包含するように選択する。この例においては、発光ダイオード３０は、「赤」の光を発するダイオードとなり、発光ダイオード３２は、「青」の光を発するダイオードとなり、発光ダイオード３４は、「緑」の光を発するダイオードとなるであろう。
【００２４】
第四の発光ダイオード３６は、そのスペクトル応答が発色した被検体に特徴的な吸収スペクトルを含まないように選択することが好ましい。好ましい実施態様においては、この発光ダイオード３６は、発色した被検体のいずれも光スペクトルのこの部分に特徴的な吸収バンドを有しないため、赤外スペクトルにスペクトル応答を有している。発光ダイオード３６によって受けられる光の量は、体液試料中の対象の被検体の濃度によって影響されない。したがって、赤外光を発するダイオード３６によって検出された光の量は、無視しうるほどの光の吸収に相当する基準値を設定する。処理回路（図１および２の処理回路１６、２６を参照）を使用して、他３個の発光ダイオード３０、３２および３４によって検出された光の量をこの基準値に比較して、それぞれの発色した被検体によって吸収された光の量を測定し、ひいては被検体の濃度を測定する。
【００２５】
発光ダイオードを検出器として使用する際の有意な利点は、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせの場合とは反対に、発光ダイオードが、それらのスペクトル応答の外にある波長を拒絶するため、本来、互いの間で光学的隔離を提供することにある。この固有の光学的隔離は、発光ダイオードのスペクトル応答を制限するための光学フィルタが必要でないというだけでなく、ハウジングが、発光ダイオードどうしを互いに光学的に隔離するための隔壁を含む必要がないということ意味する。光学フィルタおよびハウジングの隔壁がないため、本発明の検出器アセンブリ（および光度計読取りヘッド）は、従来技術の検出器アセンブリおよび読取りヘッドよりもコンパクトかつ低廉で製造しやすいものである。検出器アセンブリのコンパクトさはまた、従来技術の読取りヘッドに使用されるフィルタ・光検出器の組み合わせよりも幅においてはるかに小さい発光ダイオードによる結果である。好ましい実施態様においては、円筒形ハウジングの直径は約０．１cm（０．０４インチ）であり、各発光ダイオードの幅は約０．０２５cm（０．０１インチ）である。対照的に、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせを収容するためのハウジングアセンブリは、幅が約１cm（０．４０インチ）であり、各組み合わせの幅は０．２cm（０．０８インチ）以上である。図３〜５に示す検出器アセンブリは、従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせとともに用いられる検出器アセンブリによりも大幅にコンパクトであることが明らかにわかるはずである。ハウジングの簡素な構造ならびに発光ダイオードが従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせよりも有意に低廉であるという事実により、図３〜５の検出器アセンブリは、従来技術の読取りヘッドに使用される検出器アセンブリよりも費用効果的である。
【００２６】
フィルタ・光検出器の組み合わせに対抗して発光ダイオードを使用することのもう一つの重要な利点は、発光ダイオードのスペクトル応答が従来技術のフィルタ・光検出器の組み合わせのスペクトル応答よりも離散していることにある。その結果、各発光ダイオードのスペクトル応答は、その対応する発色した被検体に特徴的な吸収バンドに厳しく限定される。発光ダイオードのスペクトル応答は互いに重複しないため、試験試料中の対象の被検体の濃度が高い精度で計測される。
【００２７】
発光ダイオード３０、３２、３４および３６を用いて検出器アセンブリを具現化することに加えて、光源１２、２２をも発光ダイオードによって具現化して、読取りヘッドの費用をさらに減らし、光源１２、２２の電力消費を減らすこともできる。光源中の発光ダイオードの数は、検出器アセンブリ中の発光ダイオードの数に等しい。したがって、検出器アセンブリが４個の発光ダイオード３０、３２、３４および３６を含むならば、光源は４個の発光ダイオードを含むことになろう。光源中の発光ダイオードは、それらのスペクトル放出バンドが検出器アセンブリの発光ダイオード３０、３２、３４および３６のスペクトル応答に関連するように選択する。これが結果として、いくつかの独自のバンドパスを創り出す。
【００２８】
１種以上の具体的な実施態様を参照ながら本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の真髄および範囲を逸脱することなく、そのような実施態様に多くの変更を加えうることを認識するであろう。例えば、図３〜５の検出器アセンブリに変更を加えて、４個よりも多いあるいは少ない発光ダイオードを含めてもよい。さらに、無視しうる光の吸収を示す基準値を設定するために使用される赤外光を発するダイオード３６を検出器アセンブリから除いてもよい。この場合、光を初めに試験試料から反射させたり、試験試料に透過させたりすることなく、光源から光を直接的に受ける別の検出器アセンブリを用いて基準値を設定する。これらの実施態様およびその明らかな変形態様のそれぞれは、請求の範囲に定める本発明の真髄および範囲に該当すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過率光度計に用いるための、本発明による読取りヘッドの側面図である。
【図２】反射率光度計に用いるための、本発明による読取りヘッドの側面図である。
【図３】図１および２における読取りヘッドとともに用いる検出器アセンブリの平面図である。
【図４】図３の４−４線から見た断面図である。
【図５】図３および４の検出器アセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０ 読取りヘッド
１２、２２ 光源
１４、２４ 検出器アセンブリ
１６、２６ 処理回路
１８ 試験管
２８ 試験ストリップ
Claims (14)
- あらかじめ選択した、異なる特徴的な吸収バンドを有する発色した被検体の、試験試料中の濃度を計測するための光度計読取りヘッドであって、
試験試料を照らすための人工光源と、
試験試料からの光を検出するための、光学的フィルタを介さない複数の発光ダイオードであって、あらかじめ選択した発色した被検体に特徴的な異なる吸収バンドのそれぞれを包含する実質的に重複しないスペクトル応答を有する複数の検出発光ダイオードと、試験試料に特徴的な吸収バンドを含まないスペクトル応答を有する基準となる基準発光ダイオードとを有する複数の発光ダイオードと、
該複数の発光ダイオードを支持するためのハウジングアセンブリとを含み、
該ハウジングアセンブリが基部を含み、該複数の発光ダイオードが該基部に取り付けられ、
該ハウジングアセンブリが、該基部に対向して配置された窓と、該基部と該窓とをわたす側壁とを含み、それにより、該複数の発光ダイオードが該ハウジングアセンブリの中に囲い込まれる光度計読取りヘッド。 - 該複数の発光ダイオードが試験試料に関して該人工光源と反対の側に配置されて、それにより、該複数の発光ダイオードが、試験試料を透過した光の一部を検出する請求項１記載の光度計読取りヘッド。
- 該人工光源と、試験試料と、該複数の発光ダイオードとが互いに一直線に配置されている請求項２記載の光度計読取りヘッド。
- 該複数の発光ダイオードが試験試料に関して該人工光源と同じ側に配置されて、それにより、該複数の発光ダイオードが、試験試料から反射した光の一部を検出する請求項１記載の光度計読取りヘッド。
- 該複数の発光ダイオードが、該人工光源から試験試料までの光の移動方向を表す線と、試験試料から反射して該複数の発光ダイオードまでの反射した光の一部の移動方向を表す線との間の散乱角が４５°となるように配置されている請求項４記載の光度計読取りヘッド。
- 該人工光源が、白熱電灯、ハロゲン灯、蛍光灯および複数の発光ダイオードからなる群より選択される請求項１記載の光度計読取りヘッド。
- 該複数の発光ダイオードが、可視光スペクトルの赤部分にスペクトル応答を有する第一の発光ダイオードと、可視光スペクトルの青部分にスペクトル応答を有する第二の発光ダイオードと、可視光スペクトルの緑部分にスペクトル応答を有する第三の発光ダイオードとを含む請求項１記載の光度計読取りヘッド。
- 該複数の発光ダイオードが、赤外光スペクトルにスペクトル応答を有する第四の発光ダイオードを含む請求項７記載の光度計読取りヘッド。
- 該基部がプリント回路板を含む請求項１記載の光度計読取りヘッド。
- あらかじめ選択した、異なる特徴的な吸収バンドを有する発色した被検体の、試験試料中の濃度を計測するための光度計読取りヘッドであって、
試験試料を照らすための人工光源と、
試験試料からの光を検出するための検出器アセンブリとを含み、該検出器アセンブリが、光学的フィルタを介さない複数の発光ダイオードであって、あらかじめ選択した発色した被検体に特徴的な異なる吸収バンドのそれぞれを包含するスペクトル応答を有する複数の検出発光ダイオードと、試験試料に特徴的な吸収バンドを含まないスペクトル応答を有する基準となる基準発光ダイオードとを有する複数の発光ダイオードとを含み、該複数の発光ダイオードが、可視光スペクトルの異なる部分にそれぞれのスペクトル応答を有する一対の発光ダイオードを含み、それにより、該それぞれのスペクトル応答が実質的に重複せず、
該検出器アセンブリが、該複数の発光ダイオードを囲い込み、支持するためのハウジングを含み、
該ハウジングが基部を含み、該複数の発光ダイオードが該基部に取り付けられ、
該ハウジングが、該基部に対向して配置された窓と、該基部と該窓とをわたす側壁とを含み、それにより、該複数の発光ダイオードが該ハウジングの中に囲い込まれ、
該複数の発光ダイオードが、該人工光源から試験試料までの光の移動方向を表す線と、試験試料から反射して該複数の発光ダイオードまでの反射した光の一部の移動方向を表す線との間の散乱角が４５°となるように配置されている光度計読取りヘッド。 - 該第一の対の発光ダイオードが可視光スペクトルの赤部分にスペクトル応答を有し、該第二の対の発光ダイオードが可視光スペクトルの青部分にスペクトル応答を有し、該複数の発光ダイオードが、可視光スペクトルの緑部分にスペクトル応答を有する第三の発光ダイオードを含む請求項１０記載の光度計読取りヘッド。
- 該複数の発光ダイオードが、赤外光スペクトルにスペクトル応答を有する第四の発光ダイオードを含む請求項１１記載の光度計読取りヘッド。
- 該基部がプリント回路板を含む請求項１０記載の光度計読取りヘッド。
- 該人工光源が、白熱電灯、ハロゲン灯、蛍光灯および複数の発光ダイオードからなる群より選択される請求項１０記載の光度計読取りヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/269,363 US5477326A (en) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | Spectrophotometer arrangement with multi-detector readhead |
| US08/269363 | 1994-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815016A JPH0815016A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3868516B2 true JP3868516B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=23026930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14867595A Expired - Lifetime JP3868516B2 (ja) | 1994-06-30 | 1995-06-15 | 光度計のマルチ検出器読取りヘッド |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5477326A (ja) |
| EP (1) | EP0690304B1 (ja) |
| JP (1) | JP3868516B2 (ja) |
| AU (1) | AU679369B2 (ja) |
| CA (1) | CA2146845A1 (ja) |
| DE (1) | DE69523216T2 (ja) |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661563A (en) * | 1996-05-09 | 1997-08-26 | Bayer Corporation | Reflectance spectroscope with read head for minimizing singly-reflected light rays |
| US5945341A (en) * | 1996-10-21 | 1999-08-31 | Bayer Corporation | System for the optical identification of coding on a diagnostic test strip |
| US8071384B2 (en) | 1997-12-22 | 2011-12-06 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Control and calibration solutions and methods for their use |
| US6377894B1 (en) | 1998-11-30 | 2002-04-23 | Abbott Laboratories | Analyte test instrument having improved calibration and communication processes |
| US6773671B1 (en) | 1998-11-30 | 2004-08-10 | Abbott Laboratories | Multichemistry measuring device and test strips |
| US6264891B1 (en) * | 1998-12-22 | 2001-07-24 | Eos Biotechnology, Inc. | Apparatus and method for concurrent chemical synthesis |
| JP2002536158A (ja) * | 1999-02-05 | 2002-10-29 | インヴィトロゲン・コーポレーション | 流体またはガスの自動送達のためのシステム、方法およびコンピュータプログラム製品 |
| US6163377A (en) * | 1999-07-23 | 2000-12-19 | Cv Us, Inc. | Colorimeter |
| FI110211B (fi) * | 1999-12-31 | 2002-12-13 | Nokia Corp | Valaistusolosuhteiden mittaus |
| US7623240B2 (en) * | 2001-11-20 | 2009-11-24 | Iris Deutschland Gmbh | Optical measuring device for test strips |
| DE10225842A1 (de) * | 2002-06-04 | 2003-12-24 | Zeiss Carl Smt Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsbeständigkeit eines optischen Materials |
| GB2391305B (en) * | 2002-07-25 | 2007-02-14 | Hewlett Packard Co | Colour sensing apparatus and methods |
| US8206565B2 (en) | 2003-06-20 | 2012-06-26 | Roche Diagnostics Operation, Inc. | System and method for coding information on a biosensor test strip |
| US7452457B2 (en) | 2003-06-20 | 2008-11-18 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | System and method for analyte measurement using dose sufficiency electrodes |
| US8058077B2 (en) | 2003-06-20 | 2011-11-15 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Method for coding information on a biosensor test strip |
| US8148164B2 (en) | 2003-06-20 | 2012-04-03 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | System and method for determining the concentration of an analyte in a sample fluid |
| US7645373B2 (en) | 2003-06-20 | 2010-01-12 | Roche Diagnostic Operations, Inc. | System and method for coding information on a biosensor test strip |
| US7645421B2 (en) | 2003-06-20 | 2010-01-12 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | System and method for coding information on a biosensor test strip |
| US7488601B2 (en) | 2003-06-20 | 2009-02-10 | Roche Diagnostic Operations, Inc. | System and method for determining an abused sensor during analyte measurement |
| US7718439B2 (en) | 2003-06-20 | 2010-05-18 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | System and method for coding information on a biosensor test strip |
| US7667766B2 (en) * | 2003-12-18 | 2010-02-23 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Adjustable spectrum flash lighting for image acquisition |
| US7318651B2 (en) * | 2003-12-18 | 2008-01-15 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Flash module with quantum dot light conversion |
| RU2006132051A (ru) | 2004-02-06 | 2008-03-20 | БАЙЕР ХЕЛТКЭР ЭлЭлСи (US) | Окисляемые соединения в качестве внутреннего стандарта для биосенсоров и способ их применения |
| US20050199784A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-15 | Rizal Jaffar | Light to PWM converter |
| MXPA06014778A (es) * | 2004-06-17 | 2007-03-23 | Bayer Healthcare Llc | Cabeza lectora con reflectancia difusa coaxial. |
| US7569126B2 (en) | 2004-06-18 | 2009-08-04 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | System and method for quality assurance of a biosensor test strip |
| US7763454B2 (en) * | 2004-07-09 | 2010-07-27 | Church & Dwight Co., Inc. | Electronic analyte assaying device |
| US20060066850A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light measuring device, biochemical analyzer, biochemical analysis method, and spectrophotometer |
| JP5009808B2 (ja) | 2004-12-13 | 2012-08-22 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシー | 共通の検体を含有する対照溶液と血液を区別する方法 |
| US7522211B2 (en) * | 2005-02-10 | 2009-04-21 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Studio light |
| CA2603542C (en) | 2005-04-08 | 2014-01-14 | Bayer Healthcare Llc | Oxidizable species as an internal reference in control solutions for biosensors |
| US20060275920A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Petrilla John F | Apparatus and method for discriminating among lateral flow assay test indicators |
| KR101387286B1 (ko) | 2005-07-20 | 2014-04-21 | 바이엘 헬스케어 엘엘씨 | 게이트형 전류 측정법 언더필 결정 방법 |
| KR101577176B1 (ko) | 2005-09-30 | 2015-12-14 | 바이엘 헬스케어 엘엘씨 | 게이트형 전압 전류 측정 분석물 결정 방법 |
| US8150115B2 (en) * | 2007-04-18 | 2012-04-03 | Iris International, Inc. | Chemistry strip reader and method |
| US20080267446A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-30 | Dale Capewell | Chemistry strip reader and method |
| WO2009076302A1 (en) | 2007-12-10 | 2009-06-18 | Bayer Healthcare Llc | Control markers for auto-detection of control solution and methods of use |
| US20090305317A1 (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-10 | Brauer Jacob S | User interface for testing device |
| CN102292450B (zh) | 2009-01-26 | 2014-04-09 | 西门子医疗保健诊断公司 | 用于检测被湿度损害的尿测试条的装置和方法 |
| US20150369747A1 (en) | 2011-07-15 | 2015-12-24 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc. | Device and method for detection of humidity-compromised urine test strips |
| US8493616B2 (en) * | 2009-10-23 | 2013-07-23 | Eastman Kodak Company | Method for identifying a media type and selecting a print mode based on the media type |
| CN102906559B (zh) | 2010-05-27 | 2016-06-22 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于使用光测量诸如胆红素的分析物的装置和方法 |
| WO2013173674A1 (en) | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc. | Fish eye lens analyzer |
| CN109142252A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-04 | 重庆迈联医疗科技有限公司 | 一种模块化的血脂检测仪 |
| WO2021041745A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc. | Photometer optical coupling for a dual incubation ring using a periscope design |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178339A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Toshiba Corp | 吸光度測定装置 |
| DE3444104A1 (de) * | 1984-12-04 | 1986-06-05 | Alvaro Dr. 6380 Bad Homburg Affonso | Vorrichtung zum messen/speichern/koppeln lichtenergie |
| JPS63180828A (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 高速処理化カラ−センサ |
| GB2207500B (en) * | 1987-07-29 | 1991-04-24 | Gen Electric Co Plc | Light sensing arrangement |
| EP0576501B1 (en) * | 1991-03-19 | 1998-12-02 | Acer Consultants Limited | Organic pollutant monitor |
| US5321265A (en) * | 1992-07-15 | 1994-06-14 | Block Myron J | Non-invasive testing |
-
1994
- 1994-06-30 US US08/269,363 patent/US5477326A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-11 CA CA002146845A patent/CA2146845A1/en not_active Abandoned
- 1995-06-15 JP JP14867595A patent/JP3868516B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-19 DE DE69523216T patent/DE69523216T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-19 EP EP95109420A patent/EP0690304B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-23 AU AU23221/95A patent/AU679369B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0815016A (ja) | 1996-01-19 |
| EP0690304B1 (en) | 2001-10-17 |
| CA2146845A1 (en) | 1995-12-31 |
| AU679369B2 (en) | 1997-06-26 |
| DE69523216T2 (de) | 2002-04-18 |
| US5477326A (en) | 1995-12-19 |
| DE69523216D1 (de) | 2001-11-22 |
| EP0690304A1 (en) | 1996-01-03 |
| AU2322195A (en) | 1996-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3868516B2 (ja) | 光度計のマルチ検出器読取りヘッド | |
| CA1078641A (en) | Pulsed light colorimeter | |
| JP4623522B2 (ja) | 光学検査装置のための読み取りヘッド | |
| AU678951B2 (en) | Diffused light reflectance readhead | |
| US7339673B2 (en) | Miniature optical readhead for optical diagnostic device | |
| EP0486504B1 (en) | Optical read head for immunoassay instrument | |
| JPS61251724A (ja) | 分光光度計 | |
| JPH10267833A (ja) | 測光診断計の読み取りヘッド | |
| CN1521495A (zh) | 用于体液中的分析物测定的多波长读取头 | |
| US4977325A (en) | Optical read system and immunoassay method | |
| EP2300804B1 (en) | Optical measuring unit and method for carrying out a reflective measurement | |
| JPH11511557A (ja) | 環境光の下での標本の特性を決定する方法と装置 | |
| JP2894364B2 (ja) | 光学的測定装置 | |
| JPS59109844A (ja) | 反射光測定装置 | |
| JPH09133628A (ja) | 複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置 | |
| JPS58193438A (ja) | 二波長測光式吸光光度計 | |
| JPH11108824A (ja) | 測光装置、およびこれを備えた分析装置 | |
| RU2188403C1 (ru) | Мини-рефлектометр-колориметр для анализа жидких и газообразных сред реагентными индикаторными бумажными тестами | |
| EP0762110A1 (en) | Diffused light reflectance readhead | |
| EP0134321A1 (en) | Non-invasive reflectance spectrophotometrics apparatus | |
| HU198793B (hu) | MÉRftEERENDEZÉS FOLYÉKONY KÖZEGEK FÉNYELNYELÉSÉNEK, ILLETVE EitNYSZÓRÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSÁRA | |
| JPS58193439A (ja) | 吸光光度計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040817 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20041027 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20041105 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050802 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20051031 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060328 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060621 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060912 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061011 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131020 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |