JP4551421B2 - 反射光線の測定方法及びその装置 - Google Patents
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Description
本発明は、医療情報を表示する1回使用限りの診断用装置にて、ある表面から、好ましくは、試料に露出された分析化学ストリップからの反射光線を正確に測定する方法及び装置に関するものである。
あり、この反射率計は、試験試料がずれて反射率計内に入るのを防止するために試験試料を所定の略水平面内に支持し且つ位置決めする。光源から試験試料まで第一の経路に沿って光が反射される。試験試料から拡散状に反射した光は第二の経路に沿って検出器に向けられる。第一及び第二の経路は同一の面内に位置してはならない。
本発明の光学素子組立体の別の実施の形態は、検定マトリックス上の試料採取領域から検出器に反射された、光源からの光線の定量的測定値を提供する反射器に対するものである。この光学素子組立体は、少なくとも上面及び底面を有する略平面状の支持体を備えている。該支持体の底面は、光線源から照射光を受け取り且つ反射光線を検出器に伝送する形態とされている。支持体の上面は、試料採取領域に向けられた照射光を伝送し且つ試料採取領域から反射光線を受け取る形態とされている。この上面は、少なくとも1つの検定マトリックスをその上にて支持し得る形態とされている。複数の光学素子が略平面状の支持体と一体に形成されている。これらの複数の光学素子は、支持体の底面に入る光源からの照射光を支持体の上面の試料採取領域に向け、また、試料採取領域からの反射光線を支持体の上面及び底面を通じて検出器に向け得る形態とされている。
本発明は、反射光線を使用して、ある試料の定量的測定値を提供する診断装置を更に提供するものである。この装置は、外面を有し且つ内部領域を密封するハウジングを備えている。受け入れ容器は、その存在の有無を判断し得るように選択された分析物質を含む試料を受け取る形態とされている。この容器は、該ハウジングの外面に配置されている。少なくとも1つの検定ストリップが試薬を自蔵した試料と反応し、試料採取領域内に、物理的に検出可能な変化を生じさせる。この変化は、試料中の選択された分析物質の量に相関する。光線源及び検出器が単一の面内に取り付けられている。光学素子組立体は、光線源からの照射光を検定マトリックス上の試料採取領域に向け、また、試料採取領域からの反
射光線を検出器に向ける形態とされている。この光学素子組立体は、光線源と、該組立体に直接、取り付けられた検出器とを有する回路板の上方に亙って配置されている。 また、本発明は、試料中に1つ以上の選択された分析物質が存在するか否かを判断する方法も含んでいる。この方法は、試料を検定マトリックス上の試料容器の位置に導入するステップと、該試料を検定マトリックス上にて少なくとも1つ以上の試薬と化学的に反応させて、その試薬に対応する反応生成物の混合体を発生させるステップと、反応生成物の混合体の少なくとも一部分を検定マトリックス上の検出領域に搬送するステップと、検出領域内にて試薬中の対応する選択された分析物質の量に相関する、物理的に検出可能な変化を生じさせるステップと、光線源からの照射光を検出領域に向けるステップと、検出領域からの反射光線を、試料中の対応する選択された分析物質の量に相関させる検出器に向けるステップとを備えている。
従って、本発明は、持ち運び型であり且つ1回の使用後に使い捨て可能である診断装置にて使用するための十分にコンパクトで且つ低廉な反射率計を提供するものである。また、この反射率計は、診断装置の反応化学的作用の精密で且つ正確な測定値を使用して、診断装置内にて多数の分析物質を同時に分析し、その結果がユーザにとって便宜なように適宜な方法にて提供されることを可能にするものである。
また、本発明は、測定される試料採取領域の数よりも少数の光線源又は検出器或いはその双方を使用する光学素子組立体を提供するものである。また、この光学素子組立体は、検定反応の化学的作用の位置から分離した別個の1つの面内にて光線源及び検出器を位置決めすることも可能にするものである。
1.検定マトリックス上の検出領域の境界内部から検出器の対応する境界まで拡散状に反射した、光線源から光線の定量的測定値を提供する反射率計用の光学素子組立体において、
検出器の境界により検出領域の境界を画成すべく検出領域の像を検出器上に形成する光学素子を有する支持体を備える、光学素子組立体。
2.前記1に記載の光学素子組立体において、検出領域が互いに略垂直な第一の軸線及び第二の軸線を有し、光学素子が、各軸線内にて独立的に検出器の境界により検出領域の境界を画成し得るように検出領域の像を異なる状態にて検出器上に形成することを更に行う、光学素子組立体。
3.前記2に記載の光学素子組立体において、光学素子が、第一の軸線内の検出領域を過剰に充填する照射光学素子と、第二の軸線内の検出領域を過小に充填する検出光学素子とを含む、光学素子組立体。
4.前記2に記載の光学素子組立体において、検出領域の軸線の1つが検定マトリックス上の試料の流れに対して平行である、光学素子組立体。
5.前記1に記載の光学素子組立体において、検定マトリックスが試料がその上を流れることを可能にし、検出器の境界が検定マトリックス上にて標本の流れに対する前縁と、後縁とを含み、検出領域の対応する前縁と、後縁とを画成する、光学素子組立体。
6.前記1に記載の光学素子組立体において、検定マトリックスがその上を試料が流れることを可能にし、光学素子は、試料の流動方向に向けて検出領域を過剰に充填し、試料の流れに対して垂直な方向に向けて検出領域を過小に充填する、光学素子組立体。
7.前記1に記載の光学素子組立体において、光学素子がアナモフッィクレンズ系を含
む、光学素子組立体。
8.検定マトリックス上の試料採取領域から検出器に反射した、光線源からの光線の定量的測定値を提供する、反射率計用の光学素子組立体において、
少なくとも上面及び底面を有する略平面状の支持体であって、該支持体の底面が光線源からの照射光を受け取り且つ反射光線を検出器に伝送し得る形態とされ、該支持体の上面が試料採取領域に向けられた照射光を伝送し且つ試料採取領域から反射した光線を受け取り得る形態とされ、該上面が少なくとも1つの検定マトリックスをその上に支持し得る形態とされた支持体と、
略平面状の支持体と一体に形成された複数の光学素子であって、支持体の底面に入る光線源からの照射光を支持体の上面にある試料採取領域に向け、試料採取領域から反射した光線を支持体の上面及び底面を通じて検出器に向ける形態とされた複数の光学素子とを備える、光学素子組立体。
9.前記8に記載の光学素子組立体において、支持体の上面が1つ以上の試料採取領域に向けられた照射光を伝送し、1つ以上の試料採取領域から反射した光線を受け取る、光学素子組立体。
10.前記9に記載の光学素子組立体において、支持体の底面が1つの光線源からの照射光のみを受け取る、光学素子組立体。
11.前記9に記載の光学素子組立体において、支持体の底面が反射光線を1つの検出器にのみ伝送する、光学素子組立体。
12.前記9に記載の光学素子組立体において、支持体の底面が試料採取領域よりも少数の光線源から照射光を受け取り、反射光線を試料採取領域よりも少数の検出器に伝送する、光学素子組立体。
13.前記8に記載の光学素子組立体において、支持体の上面が1つ以上の試料採取領域に向けられた照射光を連続的に伝送し、1つ以上の試料採取領域から対応する反射光線を連続的に受け取り、支持体の底面が1つの検定マトリックス毎に1つの光線源からの光線のみを受け取り、反射光線を1つの検定マトリックス毎に1つの検出器にのみ伝送する、光学素子組立体。
14.前記8に記載の光学素子組立体において、複数の光学素子が、反射要素、屈折要素及び開口から選択される、光学素子組立体。
15.検定マトリックスにおける試料採取領域から反射した光線を定量的に測定する反射率計において、
光線源と、
光線源と共に単一の面内に取り付けられた検出器と、
光線源からの光線を検定マトリックス上の試料採取領域に向け且つ試料採取領域から拡散して反射された光線を検出器に向け得る形態とされた光学素子組立体であって、該光学素子組立体に直接、取り付けられた光線源と、検出器とを有する回路板の表面の上方に亙って配置された光学素子組立体とを備える、反射率計。
16.前記15に記載の反射率計において、一体に形成された立ち上がりタブを有する遮蔽体を更に備え、該遮蔽体が、回路板と光学素子組立体との間に配置され、検出器が試料採取領域から拡散して反射された光線以外の光線を集めるのを防止する位置に、該立ち上がりタブが配置された、反射率計。
17.前記15に記載の反射率計において、光線源が、一体の囲い物又はレンズ要素が存在しない裸のダイ形態の発光ダイオードである、反射率計。
18.前記15に記載の反射率計において、単一の面を提供し得るように少なくとも1つの面を有するプリント回路板を更に備え、光線源及び検出器が回路板の一方の面に直接、取り付けられる、反射率計。
19.前記15に記載の反射率計において、検定ストリップが、光線源及び検出器と相違する面内に取り付けられる、反射率計。
20.1つ以上の検定マトリックス上における複数の試料採取領域から反射される光線を定量的に測定する反射率計において、
光線源と、
光線を定量的に検出し得る形態とされた検出器と、
光線源からの照射光を複数の試料採取領域に向け、複数の試料採取領域から拡散して反射された光線を検出器に向け得る形態とされた光学素子組立体とを備える、反射率計。
21.前記20に記載の反射率計において、光線源からの照射光が、各試料採取領域に連続的に向けられ、試料採取領域の各々から反射された対応する光線が検出器に連続的に向けられるようにした、反射率計。
22.前記20に記載の反射率計において、試料採取領域の少なくとも1つが、物理的に検出可能な変化を測定する検出領域であり、複数の試料採取領域の1つが品質制御領域である、反射率計。
23.前記20に記載の反射率計において、電流の伝送効率が、80%の共通の視界にて湿った非露出状態のナイロンに対応する信号の約75.6ナノアンペア/ミリアンペアである、反射率計。
24.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が、光線源から試料採取領域に照射光を向ける反射要素及び屈折要素を含む、反射率計。
25.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が、光線源から試料採取領域に照射光を向ける開口を含む、反射率計。
26.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が、光線源からの照射光を複数のビームに分割し、複数の試料採取領域を照射し得るようにした、反射率計。
27.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が、複数の試料採取領域を照射し得るように光線源からの照射光を向ける、反射率計。
28.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が、複数の試料採取領域からの反射光線を検出器に連続的に向ける、反射率計。
29.前記20に記載の反射率計において、光学素子組立体が光線の強さを増し得るように照射光及び反射光線を整形する、反射率計。
30.前記20に記載の反射率計において、光線源及び検出器が試料採取領域から遠方に隔たっている、反射率計。
31.反射光線を使用して、試料を定量的に測定する診断装置において、
外面を有し且つ内部領域を密封するハウジングと、
その存在の有無を判断し得るように選択された分析物質を含む試料を受け取る形態とされた受容部であって、ハウジングの外面に配置された受容部と、
試料を自蔵試薬と反応させ、試料中の選択した分析物質の量と相関する物理的に検出可能な変化を試料採取領域内にて生じさせ得る少なくとも1つの検定ストリップと、
単一の面内に取り付けられた光線源及び検出器と、
光線源からの照射光を検定マトリックス上における試料採取領域に向け、該試料採取領域から反射された光線を検出器に向け得る形態とされた光学素子組立体であって、該組立体に直接、取り付けられた光線源及び検出器を有する回路板の面の上方に配置された光学素子組立体とを備える、診断装置。
32.前記31に記載の装置において、単一の面を提供し得るように少なくとも1つの面を有するプリント回路板を更に備え、光線源及び検出器が回路板の一方の面に直接、取り付けられる、装置。
33.前記31に記載の装置において、診断装置内の試料内の選択した分析物質の量に相関する物理的に検出可能な変化に応答する回路を更に備え、該回路が、1つの検出器のみにて多数の試料採取領域を連続的に測定するマルチプレクサを有する、装置。
34.前記31に記載の装置において、回路が、一定の出力を発生させ得るように閉ループのLED放出物の変化を補正する別個の電子機器を含む、装置。
35.試料中の1つ以上の選択した分析物質の存在の有無を判断する方法において、
検定マトリックス上の試料の受容部まで試料を導入するステップと、
試料に対応する反応生成物の混合体を発生させ得るように検定マトリックス上にて試料を少なくとも1つの試薬と化学的に反応させるステップと、
反応生成物の混合体の少なくとも一部を検定マトリックス上の検出領域まで搬送するステップと、
試料中の対応する選択した分析物質の量に相関する物理的に検出可能な変化を検出領域内に生じさせるステップと、
光線源からの照射光を検出領域に向けるステップと、
試料中の対応する選択した分析物質の量に相関する、検出領域からの反射光線を検出器に向けるステップとを備える、方法。
36.前記35に記載の方法において、単一の照射源からの照射光を分割するステップを更に備える、方法。
37.前記35に記載の方法において、複数の検出領域から反射された光線を測定するステップを含む、方法。
38.前記35に記載の方法において、光線源からの照射光を検出領域に向けるステップと、検出領域から反射された光線を複数の検出領域の各々に対する検出器まで向けるステップとを連続的に反復することを更に含む、方法。
39.1つ以上の検定マトリックス上に複数の試料採取領域を採用して、試料中の1つ以上の選択した分析物質の存在の有無を判断する方法において、
光線源からの照射光を複数の試料採取領域に向け且つ複数の試料採取領域から反射された光線を検出器に向けるステップと、
試料採取領域の各々を光線に対して露出させるステップと、
試料採取領域よりも少数の検出器により試料採取領域の各々からの光線の反射量を測定するステップとを備える、方法。
40.前記39に記載の方法において、露出ステップが、試料採取領域よりも少数の光線源により複数の試料採取領域を露出させることを更に含む、方法。
41.前記39に記載の方法において、測定ステップが、領域間の反射率比を決定し得るように連続的な試料採取領域からの反射を比較することを更に含む、方法。
有利な点、実施の形態、変形例等は、添付図面及び添付した請求の範囲を参照しつつ、本明細書から当業者に明らかになるであろう。
発生させる。この反応生成物の混合体の一部を検定ストリップ22、24の各々における少なくとも1つの検出領域に搬送し、試料20内の対応する選択された分析物質の量に相関する、物理的に検出可能な変化を生じさせる。
部分的に平行にされた表面からの放出光線は、TIRプリズム80によって第二の検定ストリップ上における検出領域30の1つに収束される。矢印82で示した検出領域30からの後方散乱光は、円環状の集光レンズ(concentrator lens)84によってそれぞれの検出器36上に収束される。
の形状に拡げる。より具体的には、対の屈折要素134は、検定ストリップ114、116上における第一の検出領域138、140をそれぞれ横断して照射光を拡げる。対の屈折要素136は、検定ストリップ114、116上における第二の検出領域142、144をそれぞれ横断して照射光を拡げる。
光学試料採取領域に供給され且つ検出器及びそのレンズの視界内に属する光線の内、後方散乱光の僅かな部分のみがレンズにより集められ且つ検出器に伝送される。レンズのf数(f/number)が小さければ小さい程、集められたエネルギはより大きくなるが、被写界深度はより浅くなる。レンズに非球面状プロファイルを使用することにより、十分な分解能を有する、かなり小さいf数を実現することができる。しかしながら、レンズが偏心型であり、装置が検出器を使用して光学素子試料採取領域を画成するならば、より大きいf数を使用して所望の偏心分解能を実現することができる。
ードを含んでいる。該ROMキャッシュ166は、検出器及び基準検出器外の電圧を解釈し、信号の強度比を基準強度と関連付け、分析物質の濃度としてその結果を提供し、誤差を取り込み且つその他の品質制御点検を行うことを含むが、これらにのみ限定されない機能を含むプログラムを内蔵している。マイクロコントローラ162は、検出器96、98、100からの入力順序を選択する。
本発明と共に使用するのに適した従来の市販のLEDは多数、存在している。該LEDは、該LEDを極めて正確に且つ再現可能にPCBに直接取り付け得るようにハウジング、囲い物又はレンズが存在しない裸のダイの形態であることが好ましい。
1つのストリップにおける多数の試料採取領域を連続的に分析し、又は同時に又は連続的に2つ以上のストリップを分析することも可能である。本明細書に記載した本発明の思想及び実施の形態に基づいて、適当な改変を加えることも当業者の範囲内のことである。
54、230 受容部
22、24、226 検定ストリップ
34、36、40、96、98、100 検出器
Claims (4)
- 反射光線を使用して、試料を定量的に測定する診断装置において、
外面を有し且つ内部領域を密封するハウジングと、
その存在の有無を判断し得るように選択された分析物質を含む試料を受け取る形態とされた受容部であって、ハウジングの外面に配置された受容部と、
試料を自蔵試薬と反応させ、試料中の選択した分析物質の量と相関する物理的に検出可能な変化を試料採取領域内にて生じさせ得る少なくとも1つの検定ストリップと、
単一の面内に取り付けられた光線源及び検出器と、
光線源からの照射光を検定マトリックス上における複数の試料採取領域に向け、該複数の試料採取領域から拡散して反射された光線を検出器に向け得る形態とされた光学素子組立体であって、回路板の表面に直接取り付けられた光線源及び検出器を有する回路板の面の上方に配置された光学素子組立体とを備え、検出器の数が試料採取領域の数より少ない、診断装置。 - 請求項1に記載の装置において、単一の面を提供し得るように少なくとも1つの面を有するプリント回路板を更に備え、光線源及び検出器が回路板の一方の面に直接、取り付けられる、診断装置。
- 請求項1又は2に記載の装置において、診断装置内の試料内の選択した分析物質の量に相関する物理的に検出可能な変化に応答する回路を更に備え、該回路が、1つの検出器のみにて多数の試料採取領域を連続的に測定するマルチプレクサを有する、診断装置。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の装置において、回路が、一定の出力を発生させ得るように閉ループのLED放出物の変化を補正する別個の電子機器を含む、診断装置。
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