JPH09145613A - 拡散光反射読取りヘッド - Google Patents
拡散光反射読取りヘッドInfo
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- JPH09145613A JPH09145613A JP8232399A JP23239996A JPH09145613A JP H09145613 A JPH09145613 A JP H09145613A JP 8232399 A JP8232399 A JP 8232399A JP 23239996 A JP23239996 A JP 23239996A JP H09145613 A JPH09145613 A JP H09145613A
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- 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
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分析対象物、例えば血液中のグルコース、と
反応した試験試薬パッド１４から反射した拡散光を検出
するための拡散光反射読取りヘッド１０において、光セ
ンサが受ける光の正反射を減らすことによって、検出誤
差を減少すること。 【解決手段】 分析対象物と反応した試薬試験パッド１
４から反射した拡散光を検出するための拡散光反射読取
りヘッド１０において：湾曲面を有し、該湾曲面の焦点
の近くに配置された発光装置１５を含み、平行化された
光の発生を増すようにして、光軸に添って光を伝送して
該試薬試験パッドに当てて該試薬試験パッドを照射する
ことができる発光ダイオード１２を用意して、これを光
源として配備する。
反応した試験試薬パッド１４から反射した拡散光を検出
するための拡散光反射読取りヘッド１０において、光セ
ンサが受ける光の正反射を減らすことによって、検出誤
差を減少すること。 【解決手段】 分析対象物と反応した試薬試験パッド１
４から反射した拡散光を検出するための拡散光反射読取
りヘッド１０において：湾曲面を有し、該湾曲面の焦点
の近くに配置された発光装置１５を含み、平行化された
光の発生を増すようにして、光軸に添って光を伝送して
該試薬試験パッドに当てて該試薬試験パッドを照射する
ことができる発光ダイオード１２を用意して、これを光
源として配備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、臨床化学に使用
される医療用診断器具の分野に関する。より詳細には、
本発明は、他の物質中に存在する分析対象物、例えば血
液中のグルコースを試薬試験ストリップ上で検出するた
めの視覚的イメージングシステムの一部として使用され
る改良された拡散光反射読取りヘッドに関する。
される医療用診断器具の分野に関する。より詳細には、
本発明は、他の物質中に存在する分析対象物、例えば血
液中のグルコースを試薬試験ストリップ上で検出するた
めの視覚的イメージングシステムの一部として使用され
る改良された拡散光反射読取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】試薬試験ストリップは臨床化学で広く利
用されている。試薬試験ストリップは普通、１個以上の
試験区域（パッド）を有し、各パッドが、液体試料中の
分析対象物との接触に応答して変色を起こすことができ
る。液状試料は、液状試料中の１種以上の分析対象物、
すなわち問題の成分または特性の存在を確認するため、
試薬ストリップ上のパッドと反応する。試料中のそのよ
うな分析対象物の存在および濃度は、試験ストリップが
分析対象物と反応したときのパッドの変色によって示さ
れる。反応した試薬試験ストリップから反射した拡散光
が解析されて、変色の量が測定される。普通、この解析
は、反応した試験パッドと、色標準もしくはスケールと
の間での色の比較を含む。このようにして、試薬試験ス
トリップは、疾病もしくは他の健康上の問題の存在を診
断する際に医療関係者を支援する。
用されている。試薬試験ストリップは普通、１個以上の
試験区域（パッド）を有し、各パッドが、液体試料中の
分析対象物との接触に応答して変色を起こすことができ
る。液状試料は、液状試料中の１種以上の分析対象物、
すなわち問題の成分または特性の存在を確認するため、
試薬ストリップ上のパッドと反応する。試料中のそのよ
うな分析対象物の存在および濃度は、試験ストリップが
分析対象物と反応したときのパッドの変色によって示さ
れる。反応した試薬試験ストリップから反射した拡散光
が解析されて、変色の量が測定される。普通、この解析
は、反応した試験パッドと、色標準もしくはスケールと
の間での色の比較を含む。このようにして、試薬試験ス
トリップは、疾病もしくは他の健康上の問題の存在を診
断する際に医療関係者を支援する。
【０００３】本発明に使用するのに適した試薬試験スト
リップの例は、Bayer 社の診断（Diagnostics ）部門
（米インディアナ州エルクハート４６５１５）によって
販売されているGlucometer Encore （登録商標）血中グ
ルコース試験ストリップである。
リップの例は、Bayer 社の診断（Diagnostics ）部門
（米インディアナ州エルクハート４６５１５）によって
販売されているGlucometer Encore （登録商標）血中グ
ルコース試験ストリップである。
【０００４】裸眼によって実施される反射光の比較は不
正確な測定を招くおそれがある。今日、反射測光を利用
して試薬ストリップの変化を読み取る試薬ストリップ読
取り計器が存在する。試薬ストリップ読取り計器には、
試薬パッドを照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）
を含む読取りヘッドを有するものもある。ＬＥＤからの
光は、一部が各パッドから反射されるが、一部が、問題
の物質、例えばグルコースとのその反応により、パッド
の変色を示すような方法で吸収される。拡散反射光、す
なわち変色した光は、その光を処理のために電気信号に
変換するセンサによって検出される。
正確な測定を招くおそれがある。今日、反射測光を利用
して試薬ストリップの変化を読み取る試薬ストリップ読
取り計器が存在する。試薬ストリップ読取り計器には、
試薬パッドを照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）
を含む読取りヘッドを有するものもある。ＬＥＤからの
光は、一部が各パッドから反射されるが、一部が、問題
の物質、例えばグルコースとのその反応により、パッド
の変色を示すような方法で吸収される。拡散反射光、す
なわち変色した光は、その光を処理のために電気信号に
変換するセンサによって検出される。
【０００５】現在の発光ダイオード（ＬＥＤ）が発する
光束は平行性が不十分であるため、発光ダイオードは、
読取りヘッドに使用するには理想的とはいえないことが
わかった。現在のＬＥＤによって発される拡散光の有意
な割合が、ろ過しなければならない迷光になる傾向を示
す。
光束は平行性が不十分であるため、発光ダイオードは、
読取りヘッドに使用するには理想的とはいえないことが
わかった。現在のＬＥＤによって発される拡散光の有意
な割合が、ろ過しなければならない迷光になる傾向を示
す。
【０００６】従来技術の発明には、ＬＥＤから発される
迷光の問題に対処しようとしたものもある。一つの方法
は、ＬＥＤの側面を吸光材料で包み込む方法であった。
そのような包み込みを用いた装置の一例は、Pughによる
米国特許第５，１２２，９４３号である。この方法は、
それが発する光の一部を包み込み材料に吸収するＬＥＤ
をもたらす結果となった。
迷光の問題に対処しようとしたものもある。一つの方法
は、ＬＥＤの側面を吸光材料で包み込む方法であった。
そのような包み込みを用いた装置の一例は、Pughによる
米国特許第５，１２２，９４３号である。この方法は、
それが発する光の一部を包み込み材料に吸収するＬＥＤ
をもたらす結果となった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ろ過を要する迷光の発
生が少なくなるような、読取りヘッドへの使用に適合し
たＬＥＤを入手することが望ましいであろう。そのう
え、読取りヘッドの信号および効率を増すため、他の方
法では迷光になるであろう光のより多くを平行化するこ
とがさらに望ましいであろう。
生が少なくなるような、読取りヘッドへの使用に適合し
たＬＥＤを入手することが望ましいであろう。そのう
え、読取りヘッドの信号および効率を増すため、他の方
法では迷光になるであろう光のより多くを平行化するこ
とがさらに望ましいであろう。
【０００８】しかし、光が十分に平行化しているとして
も、困ったことに正反射が、センサによって受信される
光信号中の「雑音」のレベルを実質的に高める。光の正
反射は、反射光の全体の色が有意には変化しない、鏡か
ら跳ね返る光に類似している。したがって、正反射は、
試薬ストリップ上のパッドの変色の感知を妨げるように
作用する。よりよい信号対雑音比を提供するためには、
光センサによって受信される光の正反射を減らすことが
望ましいであろう。
も、困ったことに正反射が、センサによって受信される
光信号中の「雑音」のレベルを実質的に高める。光の正
反射は、反射光の全体の色が有意には変化しない、鏡か
ら跳ね返る光に類似している。したがって、正反射は、
試薬ストリップ上のパッドの変色の感知を妨げるように
作用する。よりよい信号対雑音比を提供するためには、
光センサによって受信される光の正反射を減らすことが
望ましいであろう。
【０００９】迷光がパッドの変色の感知をより困難かつ
不正確にするため、種々の光学式バッフルを用いて、迷
光のいくらかをろ過してきた。例えば、らせんねじを切
った開口を使用して迷光を減らしてきた。狭い視野から
出る光だけがねじ付き開口を通過してセンサに達するこ
とができ、こうして迷光が減る。しかし、ねじ付き開口
は、余分な製造工程を要するため、形成するのに費用が
かかるおそれがある。ねじ付き開口を形成する一つの方
法は、成形時にねじ様の要素をプラスチックに埋め込む
ことによる。プラスチックが冷えたのち、ねじ様の要素
を抜くと、相当するねじの形状が付いた開口が残る。ね
じ付き開口のもう一つの欠点は、ねじ付き開口は、直径
が小さめになる傾向があり、それがセンサによって受信
される光の総量を減らし、それが逆にセンサの精度に影
響するということである。したがって、迷光を減らす
が、より廉価かつ容易に製造することができる光学式バ
ッフルを有することが好ましい。さらには、センサによ
って受信される望ましい光の量を増す光学式バッフルを
有することが望ましい。
不正確にするため、種々の光学式バッフルを用いて、迷
光のいくらかをろ過してきた。例えば、らせんねじを切
った開口を使用して迷光を減らしてきた。狭い視野から
出る光だけがねじ付き開口を通過してセンサに達するこ
とができ、こうして迷光が減る。しかし、ねじ付き開口
は、余分な製造工程を要するため、形成するのに費用が
かかるおそれがある。ねじ付き開口を形成する一つの方
法は、成形時にねじ様の要素をプラスチックに埋め込む
ことによる。プラスチックが冷えたのち、ねじ様の要素
を抜くと、相当するねじの形状が付いた開口が残る。ね
じ付き開口のもう一つの欠点は、ねじ付き開口は、直径
が小さめになる傾向があり、それがセンサによって受信
される光の総量を減らし、それが逆にセンサの精度に影
響するということである。したがって、迷光を減らす
が、より廉価かつ容易に製造することができる光学式バ
ッフルを有することが好ましい。さらには、センサによ
って受信される望ましい光の量を増す光学式バッフルを
有することが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、試薬試験パッ
ドと反応した分析対象物の改良された検出を提供するた
めの装置および方法である。本発明の一つの実施態様
は、血液試料中のグルコースを検出するために使用され
る視覚的イメージングシステムの一部として新生児室で
使用される改良された拡散光反射読取りヘッドを提供す
る。視覚的イメージングシステムは、試薬試験ストリッ
プが液体試料、例えば血液または尿と接触したのち、そ
の試薬試験ストリップ上の一つ以上の試験パッド区域に
関する色の変化を解析して、分析対象物、例えばグルコ
ース、タンパク質、血液、ケトン類、ビリルビン、ウロ
ビリノーゲン、亜硝酸塩、コレステロールなどを検出す
る。試薬ストリップから反射した光は、診断計器によっ
て分析することができる電気信号に変換される。より具
体的には、本発明の一つの実施態様は、読取りヘッドに
使用するのに最適化された新規な発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を用いる。このＬＥＤの寸法形状は、平行化された
光の発生を増すように設計し直されている。発光半導体
とＬＥＤの湾曲した外面との間の距離は、発光半導体を
ＬＥＤの湾曲した外面の焦点により近づけるように増大
されている。発光半導体をこのように配置し直すこと
は、発された光をより強力に平行化し、それにより、所
与の試薬試験パッドの望ましい照射を増しながらも不要
な迷光を減らす効果を有している。本ＬＥＤの設計は、
センサによって受信される光の信号対雑音比を改良する
効果を示す。
ドと反応した分析対象物の改良された検出を提供するた
めの装置および方法である。本発明の一つの実施態様
は、血液試料中のグルコースを検出するために使用され
る視覚的イメージングシステムの一部として新生児室で
使用される改良された拡散光反射読取りヘッドを提供す
る。視覚的イメージングシステムは、試薬試験ストリッ
プが液体試料、例えば血液または尿と接触したのち、そ
の試薬試験ストリップ上の一つ以上の試験パッド区域に
関する色の変化を解析して、分析対象物、例えばグルコ
ース、タンパク質、血液、ケトン類、ビリルビン、ウロ
ビリノーゲン、亜硝酸塩、コレステロールなどを検出す
る。試薬ストリップから反射した光は、診断計器によっ
て分析することができる電気信号に変換される。より具
体的には、本発明の一つの実施態様は、読取りヘッドに
使用するのに最適化された新規な発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を用いる。このＬＥＤの寸法形状は、平行化された
光の発生を増すように設計し直されている。発光半導体
とＬＥＤの湾曲した外面との間の距離は、発光半導体を
ＬＥＤの湾曲した外面の焦点により近づけるように増大
されている。発光半導体をこのように配置し直すこと
は、発された光をより強力に平行化し、それにより、所
与の試薬試験パッドの望ましい照射を増しながらも不要
な迷光を減らす効果を有している。本ＬＥＤの設計は、
センサによって受信される光の信号対雑音比を改良する
効果を示す。
【００１１】試薬試験ストリップそのものは支持面に対
して配置される。支持面は、平行化された光線の軸に対
して垂直な面およびセンサから５°傾いている。このわ
ずか５°の傾きが、センサへの正反射を約１／３に減ら
して、センサに対する信号対雑音比を劇的に増すとい
う、予想外に大きな効果を示す。
して配置される。支持面は、平行化された光線の軸に対
して垂直な面およびセンサから５°傾いている。このわ
ずか５°の傾きが、センサへの正反射を約１／３に減ら
して、センサに対する信号対雑音比を劇的に増すとい
う、予想外に大きな効果を示す。
【００１２】拡散反射した（変色した）光のセンサによ
る受信をさらに高めるため、階段型の光学式バッフルを
作り出す一連の段（ステップ）を、開口の片側だけに用
いて、反射光がセンサに到達できるようにした。望まし
くない光の大部分は、ＬＥＤに近い方の、段が設けられ
ている側からバッフル開口に入るため、望ましくない光
の大部分が除かれることが見いだされた。階段型バッフ
ルは、迷光を減らしながらも、開口の残り部分をより大
きくし、それにより、より多くの拡散反射光がセンサに
到達できるようにした。それに応じて、階段型光学式バ
ッフルの反対側にはあまり変更を加えず、この方法でも
バッフルをより製造しやすくしている。したがって、階
段型バッフルは、より容易かつ廉価に製造することがで
きる。
る受信をさらに高めるため、階段型の光学式バッフルを
作り出す一連の段（ステップ）を、開口の片側だけに用
いて、反射光がセンサに到達できるようにした。望まし
くない光の大部分は、ＬＥＤに近い方の、段が設けられ
ている側からバッフル開口に入るため、望ましくない光
の大部分が除かれることが見いだされた。階段型バッフ
ルは、迷光を減らしながらも、開口の残り部分をより大
きくし、それにより、より多くの拡散反射光がセンサに
到達できるようにした。それに応じて、階段型光学式バ
ッフルの反対側にはあまり変更を加えず、この方法でも
バッフルをより製造しやすくしている。したがって、階
段型バッフルは、より容易かつ廉価に製造することがで
きる。
【００１３】センサによって受信された反射光は、処理
のために電気信号に変更される。この電気信号の解析が
実行されて、血中グルコースの存在が測定される。本発
明は、現在のシステムよりも改善された費用、製造およ
び性能の利点を提供する。
のために電気信号に変更される。この電気信号の解析が
実行されて、血中グルコースの存在が測定される。本発
明は、現在のシステムよりも改善された費用、製造およ
び性能の利点を提供する。
【００１４】本発明は、種々の変形および代替形態を加
えられることができるが、その具体的な実施態様のいく
つかを添付の図面によって示し、本明細書に詳細に説明
する。ただし、これは、本発明を、開示する特定の形態
に限定しようとするものではない。それどころか、これ
は、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更、同等物および代替を包含
するものである。
えられることができるが、その具体的な実施態様のいく
つかを添付の図面によって示し、本明細書に詳細に説明
する。ただし、これは、本発明を、開示する特定の形態
に限定しようとするものではない。それどころか、これ
は、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更、同等物および代替を包含
するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施態様は、分析
対象物を含有する試料、例えばグルコースを含有する血
液と反応した試薬紙から反射した拡散光を測定するため
の新生児医療診断計器に使用される。
対象物を含有する試料、例えばグルコースを含有する血
液と反応した試薬紙から反射した拡散光を測定するため
の新生児医療診断計器に使用される。
【００１６】図１〜４では、拡散光反射読取りヘッド１
０は、分析対象物１４と反応した試薬試験パッドから光
１３を反射させるための１個以上の改良された発光ダイ
オード（ＬＥＤ）１２を有する設計である。ＬＥＤ１２
は、定電流パルス化直流（ＤＣ）電源（図示せず）を用
いてオンおよびオフにパルス駆動される。ＬＥＤ１２を
パルス駆動させると、加熱、ならびに関連した光１３の
強さおよび波長の変動が最小限になる。
０は、分析対象物１４と反応した試薬試験パッドから光
１３を反射させるための１個以上の改良された発光ダイ
オード（ＬＥＤ）１２を有する設計である。ＬＥＤ１２
は、定電流パルス化直流（ＤＣ）電源（図示せず）を用
いてオンおよびオフにパルス駆動される。ＬＥＤ１２を
パルス駆動させると、加熱、ならびに関連した光１３の
強さおよび波長の変動が最小限になる。
【００１７】分析目的には平行化した光が望ましく、非
平行な光は、迷光を生じさせる傾向があるため、望まし
くないことが見いだされた。さらに、ＬＥＤ１２の湾曲
した外面がそのエポキシ樹脂ケース中である程度レンズ
として作用することが見いだされた。本発明は、発光半
導体ダイ１５（一般に「チップ」としても知られる）
を、ＬＥＤ１２内で、湾曲した外面の焦点にほぼあたる
位置に配置し直すことによるレンズ効果を利用する。コ
ンピュータモデリングおよび実験結果を使用して、この
配置の場合に最適な０．１７０±０．０１インチ（０．
４３２±０．０２５cm）の先端・ダイ間の距離（λ）を
得た。λについて他の距離を使用することもできるが、
最適とはみなされないことに注意すること。
平行な光は、迷光を生じさせる傾向があるため、望まし
くないことが見いだされた。さらに、ＬＥＤ１２の湾曲
した外面がそのエポキシ樹脂ケース中である程度レンズ
として作用することが見いだされた。本発明は、発光半
導体ダイ１５（一般に「チップ」としても知られる）
を、ＬＥＤ１２内で、湾曲した外面の焦点にほぼあたる
位置に配置し直すことによるレンズ効果を利用する。コ
ンピュータモデリングおよび実験結果を使用して、この
配置の場合に最適な０．１７０±０．０１インチ（０．
４３２±０．０２５cm）の先端・ダイ間の距離（λ）を
得た。λについて他の距離を使用することもできるが、
最適とはみなされないことに注意すること。
【００１８】本発明は、光１３の、試薬ストリップ１４
上の照射スポットサイズを減らす。スポットサイズの有
意部分は、読取りヘッド面を０．１５０インチ（０．３
８cm）越えた距離で直径０．１００インチ（０．２５４
cm）未満である。スポットサイズが減るため、集束レン
ズの必要がなくなり、よってその費用が節約される。
上の照射スポットサイズを減らす。スポットサイズの有
意部分は、読取りヘッド面を０．１５０インチ（０．３
８cm）越えた距離で直径０．１００インチ（０．２５４
cm）未満である。スポットサイズが減るため、集束レン
ズの必要がなくなり、よってその費用が節約される。
【００１９】本ＬＥＤ１２の設計のもう一つの利点は、
機械的振動およびダイ１５の心合せ誤差に対する読取り
ヘッドの感度を下げることにある。例えば標準のＴ１Ｌ
ＥＤは、約０．１００インチ（０．２５４cm）のダイ・
先端間の距離（λ）を有している。λが増して標準のＴ
１ＬＥＤの焦点に近づくにつれ、標準ＬＥＤから出る光
１３はより平行になる。これは、同等な開口サイズにつ
いて、より小さなスポットを生じさせる傾向を示す。よ
り小さなスポットサイズおよび増大した平行化は、ＬＥ
Ｄ１２内のダイ１５の位置付けに対する読取りヘッドの
感度を下げる利点を有している。したがって、ＬＥＤ１
２のダイ１５がＬＥＤ１２の中心に配置されていないと
しても、出力されたスポットの位置は、ダイ１５の心合
せ誤差に比例して、小さめの量しか移動しない。
機械的振動およびダイ１５の心合せ誤差に対する読取り
ヘッドの感度を下げることにある。例えば標準のＴ１Ｌ
ＥＤは、約０．１００インチ（０．２５４cm）のダイ・
先端間の距離（λ）を有している。λが増して標準のＴ
１ＬＥＤの焦点に近づくにつれ、標準ＬＥＤから出る光
１３はより平行になる。これは、同等な開口サイズにつ
いて、より小さなスポットを生じさせる傾向を示す。よ
り小さなスポットサイズおよび増大した平行化は、ＬＥ
Ｄ１２内のダイ１５の位置付けに対する読取りヘッドの
感度を下げる利点を有している。したがって、ＬＥＤ１
２のダイ１５がＬＥＤ１２の中心に配置されていないと
しても、出力されたスポットの位置は、ダイ１５の心合
せ誤差に比例して、小さめの量しか移動しない。
【００２０】ＬＥＤ１２の設計には他の要因が考慮され
た。各ＬＥＤ１２およびそのＬＥＤ１２に関連する各照
射口１６は、適切な大きさおよび強さのスポットを照射
しなければならない。迷光の発生を減らすために、スポ
ットサイズの有意部分はパッドサイズよりも小さいべき
である。一般に、信号強度が増すため、より大きな強さ
が望ましい。さらには、当該技術に公知であるように、
ＬＥＤ１２は、それらの側面が吸光材料で被覆されて迷
光をさらに減らす。全体的な効果は、読取りヘッドに使
用される従来のＬＥＤに対して約２００〜３００％の信
号の改善である。
た。各ＬＥＤ１２およびそのＬＥＤ１２に関連する各照
射口１６は、適切な大きさおよび強さのスポットを照射
しなければならない。迷光の発生を減らすために、スポ
ットサイズの有意部分はパッドサイズよりも小さいべき
である。一般に、信号強度が増すため、より大きな強さ
が望ましい。さらには、当該技術に公知であるように、
ＬＥＤ１２は、それらの側面が吸光材料で被覆されて迷
光をさらに減らす。全体的な効果は、読取りヘッドに使
用される従来のＬＥＤに対して約２００〜３００％の信
号の改善である。
【００２１】ＬＥＤ１２からの光１３は照射口１６を通
過して試薬試験ストリップガイド１８上の試薬パッド１
４に達する。ストリップガイド１８を用いて、試薬スト
リップ１４を、ＬＥＤ１２から発される平行化した光１
３の軸に対して垂直に保持することが公知である。図１
では、αは、平行化した光線の軸に対して垂直である垂
直面２０と、ストリップガイド１８の向きに対して平行
であるガイド面２２との間の、従来技術では０°である
角度を定義することに注目すること。ストリップガイド
１８を関連の試薬パッド１４とともに光センサ２４から
離れる方向に５°だけ傾けると、すなわち、αが５°に
等しいと、センサ２４によって受信される正反射が１／
３に減る予想外の利点が得られることが見いだされた。
角度αにおけるそのような小さな変化が正反射における
このような大きな減少を生じさせるということは予想外
であった。さらには、正反射の大きな減少は、ＬＥＤ１
２および光センサ２４を、現在可能であるよりも互いに
近づけて配置し、それにより、反射光度計のサイズを減
らすことを可能にした。ある実施態様では、試料と検出
器との距離は約０．４インチ（１．０cm）であり、これ
は現在のいくつかの読取りヘッドの場合の半分であり、
したがって、信号における約４倍の増大を提供する。そ
のうえ、正反射の減少は、光センサ２４の視野区域を広
げることができ、試薬ストリップ１４の高さの変動に対
する読取りヘッド１０の感度を有意に改善させる。
過して試薬試験ストリップガイド１８上の試薬パッド１
４に達する。ストリップガイド１８を用いて、試薬スト
リップ１４を、ＬＥＤ１２から発される平行化した光１
３の軸に対して垂直に保持することが公知である。図１
では、αは、平行化した光線の軸に対して垂直である垂
直面２０と、ストリップガイド１８の向きに対して平行
であるガイド面２２との間の、従来技術では０°である
角度を定義することに注目すること。ストリップガイド
１８を関連の試薬パッド１４とともに光センサ２４から
離れる方向に５°だけ傾けると、すなわち、αが５°に
等しいと、センサ２４によって受信される正反射が１／
３に減る予想外の利点が得られることが見いだされた。
角度αにおけるそのような小さな変化が正反射における
このような大きな減少を生じさせるということは予想外
であった。さらには、正反射の大きな減少は、ＬＥＤ１
２および光センサ２４を、現在可能であるよりも互いに
近づけて配置し、それにより、反射光度計のサイズを減
らすことを可能にした。ある実施態様では、試料と検出
器との距離は約０．４インチ（１．０cm）であり、これ
は現在のいくつかの読取りヘッドの場合の半分であり、
したがって、信号における約４倍の増大を提供する。そ
のうえ、正反射の減少は、光センサ２４の視野区域を広
げることができ、試薬ストリップ１４の高さの変動に対
する読取りヘッド１０の感度を有意に改善させる。
【００２２】角度αの最適範囲は、グルコースを含有す
る血液と反応した試薬試験ストリップ１４の場合でおよ
そ３°〜８°の範囲であることが見いだされた。しか
し、この範囲は、他の分析対象物の場合でも同様なはず
である。角度αが３°未満になると、正反射の減少が比
較的小さくなる。逆に、角度αが８°を超えると、望ま
しくない正反射とともに、望ましい拡散色反射までも
が、有意な信号損失が起こり始める点まで減少する。た
だし、αが３°未満になるか、８°を超えるとしても、
読取りヘッド１０は、最適とはいえないものの、機能は
することに注意すること。
る血液と反応した試薬試験ストリップ１４の場合でおよ
そ３°〜８°の範囲であることが見いだされた。しか
し、この範囲は、他の分析対象物の場合でも同様なはず
である。角度αが３°未満になると、正反射の減少が比
較的小さくなる。逆に、角度αが８°を超えると、望ま
しくない正反射とともに、望ましい拡散色反射までも
が、有意な信号損失が起こり始める点まで減少する。た
だし、αが３°未満になるか、８°を超えるとしても、
読取りヘッド１０は、最適とはいえないものの、機能は
することに注意すること。
【００２３】図１において、ＬＥＤ１２から出た光１３
は、試薬パッド１４から反射して、垂直面２０に対して
約４５°の角度βで階段型バッフル２６を通過したの
ち、センサ２４に達する。図１、２および４に示すよう
に、階段型バッフル２６は、主に片側に一連の段２８を
有している。一つの実施態様では、各段の上辺３０と垂
直辺３２（段２８および辺３０、３２はいずれも代表と
して印した）とはほぼ等しい長さであり、互いに対して
９０°で配置されている。各辺３０、３２は、０．０１
０インチ（０．０２５cm）〜０．０３０インチ（０．０
７６cm）の大きさであるときに、迷光を除き、望ましい
拡散反射光１３を通すのにもっとも効果的に作用すると
いうことが見いだされた。さらには、段２８のサイズ
は、実際には、ＬＥＤ１２または照射口１６の中に延び
るよりもいくらか小さく制限される。一つの実施態様に
おいては、各辺３０、３２の長さを０．０２０インチ
（０．０５１cm）に選択した。段２８の数は決まってい
ないが、階段型バッフル２６の全長に及ぶのに十分な数
の段２８を設けることが望ましい。階段型バッフル２６
の全長は、形状寸法の関数である。製造の制限が、ＬＥ
Ｄ１２と光センサ２４との間の最小限の距離間隔を設定
した。最小限の距離間隔およびＬＥＤ１２から試薬試験
パッド１４までの距離を、段２８が４５°の角度βにあ
るという事実とともに知っていると、段２８がカバーし
なければならない距離を簡単に計算することができる。
したがって、一つの実施態様では、図１、２および４に
示すように、７個の段２８が設けられる。
は、試薬パッド１４から反射して、垂直面２０に対して
約４５°の角度βで階段型バッフル２６を通過したの
ち、センサ２４に達する。図１、２および４に示すよう
に、階段型バッフル２６は、主に片側に一連の段２８を
有している。一つの実施態様では、各段の上辺３０と垂
直辺３２（段２８および辺３０、３２はいずれも代表と
して印した）とはほぼ等しい長さであり、互いに対して
９０°で配置されている。各辺３０、３２は、０．０１
０インチ（０．０２５cm）〜０．０３０インチ（０．０
７６cm）の大きさであるときに、迷光を除き、望ましい
拡散反射光１３を通すのにもっとも効果的に作用すると
いうことが見いだされた。さらには、段２８のサイズ
は、実際には、ＬＥＤ１２または照射口１６の中に延び
るよりもいくらか小さく制限される。一つの実施態様に
おいては、各辺３０、３２の長さを０．０２０インチ
（０．０５１cm）に選択した。段２８の数は決まってい
ないが、階段型バッフル２６の全長に及ぶのに十分な数
の段２８を設けることが望ましい。階段型バッフル２６
の全長は、形状寸法の関数である。製造の制限が、ＬＥ
Ｄ１２と光センサ２４との間の最小限の距離間隔を設定
した。最小限の距離間隔およびＬＥＤ１２から試薬試験
パッド１４までの距離を、段２８が４５°の角度βにあ
るという事実とともに知っていると、段２８がカバーし
なければならない距離を簡単に計算することができる。
したがって、一つの実施態様では、図１、２および４に
示すように、７個の段２８が設けられる。
【００２４】段２８は、階段型バッフル２６の開口の中
でＬＥＤ１２に近い側に設けられる。理由は、迷光の大
部分は、その近い側でセンサ２４に通じる開口に入り、
そこに段を有することが迷光の大部分をろ過することに
なることが見いだされたからである。
でＬＥＤ１２に近い側に設けられる。理由は、迷光の大
部分は、その近い側でセンサ２４に通じる開口に入り、
そこに段を有することが迷光の大部分をろ過することに
なることが見いだされたからである。
【００２５】段２８を階段型バッフル２６に使用する主
な利点は、従来技術を上回る製造しやすさである。段２
８は、型から容易に成形することができるが、従来技術
のねじは、読取りヘッド１０の材料中にそれほど容易に
形成することはできない。
な利点は、従来技術を上回る製造しやすさである。段２
８は、型から容易に成形することができるが、従来技術
のねじは、読取りヘッド１０の材料中にそれほど容易に
形成することはできない。
【００２６】反射光１３は、ひとたび階段型バッフル２
６を通過したならば、光センサ２４に達する。本発明の
設計上の利点のため、試薬パッド１４とセンサ２４との
間に伝達用光学部品は不要である。
６を通過したならば、光センサ２４に達する。本発明の
設計上の利点のため、試薬パッド１４とセンサ２４との
間に伝達用光学部品は不要である。
【００２７】センサ２４として用いることができる装置
には、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトセルおよびフォ
トダイオードがある。本発明の一つの実施態様では、Bu
rr-Brown社（International Airport Industrial Park,
6730 South Tucson Blvd.,Tucson, Arizona 85706 ）
のOPT101W-R センサを光センサ２４として用いる。セン
サ２４は、受信された反射光１３に比例する電気的応答
を示す。この電気的応答が処理用の電子部品（図示せ
ず）によって解釈される。処理用の電子部品は、センサ
２４のアナログの電気的応答をデジタルデータに変換す
る。処理用電子部品はまた、デジタルデータを記憶し、
利用して、センサ２４が示すコントラストの変化を計算
するマイクロプロセッサ（図示せず）を含む。一つの実
施態様では、色の変化を利用して、血液試料中のグルコ
ースの濃度が測定される。
には、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトセルおよびフォ
トダイオードがある。本発明の一つの実施態様では、Bu
rr-Brown社（International Airport Industrial Park,
6730 South Tucson Blvd.,Tucson, Arizona 85706 ）
のOPT101W-R センサを光センサ２４として用いる。セン
サ２４は、受信された反射光１３に比例する電気的応答
を示す。この電気的応答が処理用の電子部品（図示せ
ず）によって解釈される。処理用の電子部品は、センサ
２４のアナログの電気的応答をデジタルデータに変換す
る。処理用電子部品はまた、デジタルデータを記憶し、
利用して、センサ２４が示すコントラストの変化を計算
するマイクロプロセッサ（図示せず）を含む。一つの実
施態様では、色の変化を利用して、血液試料中のグルコ
ースの濃度が測定される。
【００２８】上記のとおり、本明細書中に、拡散光反射
読取りヘッド１０を開示した。
読取りヘッド１０を開示した。
【００２９】本発明の真髄および範囲を逸することな
く、前述のような多くの変更を本発明に加えることがで
き、したがって、請求の範囲によって示されるような限
定だけが課されるべきである。
く、前述のような多くの変更を本発明に加えることがで
き、したがって、請求の範囲によって示されるような限
定だけが課されるべきである。
【図１】本発明の一つの実施態様による拡散光反射読取
りヘッドの全体図である。
りヘッドの全体図である。
【図２】本発明の一つの実施態様による拡散光反射読取
りヘッドの平面図である。
りヘッドの平面図である。
【図３】本発明の一つの実施態様による拡散光反射読取
りヘッドの底面図である。
りヘッドの底面図である。
【図４】本発明の一つの実施態様による拡散光反射読取
りヘッドの斜視図である。
りヘッドの斜視図である。
１０ 拡散光反射読取りヘッド １２ ＬＥＤ １４ 分析対象物 １６ 照射口 １８ ストリップガイド ２２ ガイド面 ２４ センサ ２６ バッフル ２８ 段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 21/78 Ｇ０１Ｎ 21/78 Ａ 33/52 33/52 Ａ Ｂ 33/66 33/66 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 分析対象物と反応した試薬試験パッドか
ら反射した拡散光を検出するための拡散光反射読取りヘ
ッドにおいて、 湾曲面を有し、該湾曲面の焦点の近くに配置された発光
装置を含み、光軸に沿って光を伝送して該試薬試験パッ
ドに当てて該試薬試験パッドを照射することができる発
光ダイオードと、 該試薬試験パッドを、該光軸に対して一時的に固定され
た位置に支持するための支持手段と、 該試薬試験パッドから反射した該光を受け、検出し、該
光を相当する電気信号に変換するための光検出器手段
と、 該相当する電気信号を解釈して、分析対象物中の対象物
質の存在を検出するための解釈手段と、を含むことを特
徴とする拡散光反射読取りヘッド。 - 【請求項２】 該発光要素が該湾曲面から０．４１cm〜
０．４６cmのところに配置されている請求項１記載の拡
散光反射読取りヘッド。 - 【請求項３】 該発光要素が該湾曲面から０．４３cmの
ところに配置されている請求項２記載の拡散光反射読取
りヘッド。 - 【請求項４】 試薬試験パッドが体液の試料と反応した
とき、分析対象物の存在を検出する請求項１記載の拡散
光反射読取りヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52327395A | 1995-09-05 | 1995-09-05 | |
| US08/523273 | 1995-09-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145613A true JPH09145613A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=24084337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8232399A Pending JPH09145613A (ja) | 1995-09-05 | 1996-09-03 | 拡散光反射読取りヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0762110A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09145613A (ja) |
| AU (1) | AU676270B1 (ja) |
| CA (1) | CA2184312A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7382460B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-06-03 | Arkray, Inc. | Light sensor, and detecting mechanism and light-measuring mechanism in analyzing device |
| JP2015031682A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-02-16 | 東ソー株式会社 | 蛍光検出器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4518259A (en) * | 1982-07-26 | 1985-05-21 | Eastman Kodak Company | Light guide reflectometer |
| DE3407754A1 (de) * | 1984-03-02 | 1985-09-12 | Boehringer Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim | Geraet zur bestimmung des diffusen reflexionsvermoegens einer probenflaeche kleiner abmessungen |
| CA1226453A (en) * | 1984-06-19 | 1987-09-08 | Gerald H. Shaffer | Device and method for measuring light diffusely reflected from a nonuniform specimen |
| GB8429211D0 (en) * | 1984-11-19 | 1984-12-27 | Mit Peritronic Ltd | Reflectometer |
| US5122943A (en) * | 1991-04-15 | 1992-06-16 | Miles Inc. | Encapsulated light emitting diode and method for encapsulation |
| US5518689A (en) * | 1995-09-05 | 1996-05-21 | Bayer Corporation | Diffused light reflectance readhead |
-
1996
- 1996-07-24 AU AU60683/96A patent/AU676270B1/en not_active Ceased
- 1996-08-28 CA CA002184312A patent/CA2184312A1/en not_active Abandoned
- 1996-09-03 EP EP96114066A patent/EP0762110A1/en not_active Withdrawn
- 1996-09-03 JP JP8232399A patent/JPH09145613A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7382460B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-06-03 | Arkray, Inc. | Light sensor, and detecting mechanism and light-measuring mechanism in analyzing device |
| JP2015031682A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-02-16 | 東ソー株式会社 | 蛍光検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU676270B1 (en) | 1997-03-06 |
| CA2184312A1 (en) | 1997-03-06 |
| EP0762110A1 (en) | 1997-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040915 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060711 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060725 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061205 |