TW200410660A - Apparatus with a combination of a point light source and a single lens - Google Patents

Description

200410660 五、發明說明（1) - 一、 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種可檢測具小偵測面積之待測物之 裝置；特別是有關於一種結合點光源與單一透鏡之裝置。 二、 【先前技術】 對於顯色水性液體中化學及生物化學成份的定量，特 別是顯色生物液體例如血液、尿液及生物液體衍生物如血 清及血漿中化學及生物化學成份的定量，已愈來愈重要。 許多重要的應用已存在於醫療診斷及治療上，以及治療用 藥物、毐性物品與有害化學物質等的定量上。在一些應用 t 中，需要定量的物質其濃度往往在毫克/每1 0 0立方公分範 圍或以下而過於微量，以致於很難準確的定量，或者需要 使用到複雜的儀器及技巧熟練的操作人員。再者，在此種 情況下，通常在取樣後數小時或幾天之後才能獲得分析結 果。 一種常見的醫療檢測係糖尿病患者的血糖含量測量。 現今的作法係建議糖尿病患者根據個人病情於一天之内測 量血糖含量二至七次。糖尿病患者及醫生再根據血糖含量 測量結果，來調整糖尿病患者的飲食、運動及因素林注射 量，以有效控制糖尿病病情。 現今廣泛使用的一種血糖含量檢測方法係採用一種檢 驗試片，將血液樣品（約2 0至4 0微升）施予在檢驗試片塗覆

200410660 五、發明說明（2) 有乙基纖維素的一試劑墊片上，此試劑墊片含有包含葡萄 糖氧化酶（glucose oxidase)及過氧化酶（peroxidase)的 酵素系統。此酵素系統會與葡萄糖反應，產生過氧化氫。 試劑墊片仍含有一種指示劑，其在過氧化酶存在下，會與 過氧化氫反應，產生顯色強度與血液樣品中葡萄糖濃度成 正比關係的顯色物質。另一種血耱含量檢測方法係採用相 同的化學反應原理，但以防水薄膜代替塗覆有乙基纖維素 的試劑墊片，其中酵素成份及指示劑係散佈於防水薄膜中 在上述兩種已知的血糖含量檢測方法中，血液樣品係 與試劑墊片接觸一預定時間，約數分鐘。然後，就上述第 一種已知方法，係以清水將血液樣品從試劑墊片上洗除， 而就上述第二種已知方法，係將血液樣品從試劑墊片上拭 去。接著，將試劑墊片吸乾並進行測定。此一測定方法係 將試劑墊片的顯色強度與一色表（c ο 1 〇 r c h a r t )做比較， 或將檢驗試片置於一反射度測量儀器中，以讀取試劑墊片 上的一顯色強度值。 雖然上述方法使用於血糖含量的檢測已行之有年，但 此些方法皆有其限制，例如，以針刺指尖取樣而言，皆需 要較大的樣品檢測面積，對於微血管顯現不明顯的人而言 ，較難取得足夠的血液樣品。

200410660 五、發明說明 上述 強度值， 測試劑的 反應時間 此使用者 片上的血 除去會終 檢測結果 ，而清洗 中使用的 (3) 已知檢測方法 而此顯色強度 反應程度有關 後’需將血液 需預備在預定 液樣品或拭去 止血液樣品與 的不確定性， 不夠則可能得 使用者而言， 的定量 值係與 0第一 樣品從 的反應 血液樣 試劑墊 過度清 到較高 此一問 結果係倚 血液樣品 種已知的 試劑墊片 時間後， 品 ° 〉夜 上的檢測 洗可能得 的檢測結 題更形明 賴於所讀取 與試劑墊片 方法係在一 上洗除或拭 以清水洗去 樣品從試劑 試劑的反應 到較低的檢 果，對於自 顯。 的顯色 上的檢 段預定 去，因 試劑墊 墊片上 ，導致 測結果 行在家 Φ 另一個問題是當血液樣品施予在試劑墊片上時，即需 要啟動一時間序列。使用者通常以針刺指尖的方法取得血 液樣品，而當將血液樣品施予在試劑墊片上的同時使用者 需要使用另一隻手以啟動計時器。因此，上述已知檢測方 法需要使用者同時使用雙手。由於須確保當血液樣品施予 在試劑墊片的同時才啟動計時器，使得使用者在操做上變 得困難。 據此，亟待提供一種可檢測顯色液體例如血液樣品中 特定成份含量的裝置，其可克服習知檢測方法之缺失。 三、【發明内容】 本發明之主要目的係提供一種結合點光源與單一透鏡

第7頁 200410660 五、發明說明（4) 之裝置，其可偵測點狀或具小偵測面積之待測物。 本發明之另一目的係提供一種結合點光源與單一透鏡 之裝置，其係符合輕、薄、短、小及迷你化需求，並且容 易攜帶。 本發明之又一目的係提供一種結合點光源與單一透鏡 之裝置，其中透鏡具有聚光效果，而不需要高發光強度之 發光源。 Φ 本發明之再一目的係提供一種結合點光源與單一透鏡 之裝置，其組合構件少及簡單，容易製造，可節省製造成 本0 本發明之又另一目的係提供一種結合點光源與單一透 鏡之裝置，其可用於定性及定量地檢測一試片之一檢驗區 的一特定成份。 本發明又再一目的係提供一種結合點光源與單一透鏡 之裝置，其可用於檢測一生物檢體中一特定成份，且易於 操做，利於使用者自行檢測。 本發明之又再一目的係提供一種結合點光源與單一透 鏡之裝置，其藉由透鏡的聚光效果，可提高測量解析度。

第8頁 200410660 五、發明說明（5) 根據以上所述之目的，本發明提供一種結合點光源與 單一透鏡之裝置，其主要包括一點光源、一光感測器及一 透鏡。透鏡係設於點光源與光感測器之一同側，以使點光 源之發射光經由透鏡聚焦於一待測物，及使待測物之反射 光經由透鏡聚焦於光感測器。透鏡具有二次聚光效果，藉 點光源、光感測器及透鏡之組合關係，可提高本發明裝置 之測量解析度。 本發明提供的結合點光源與單一透鏡之裝置，係組成 構件少及簡單，可節省佔據空間及方便攜帶，並可達到降 低製造成本的目的。 本發明之目的及諸多優點藉由以下具體實施例之詳細 說明，並參照所附圖式，將趨於明瞭。 四、【實施方式】 本發明提供一種結合點光源與單一透鏡之裝置，其主 要包括一點光源、一光感測器及一透鏡。透鏡係設於點光 源與光感測器之一同側，以使點光源之發射光經由透鏡聚 焦於一待測物，及使經待測物之反射光經由透鏡聚焦於光 感測器。本發明裝置可供做一光反射度測量儀器，其可應 用於檢測具點狀偵測面積或小偵測面積之待測物，而藉測 量經待測物反射的反射光強度，以決定待測物中一特定成

第9頁 200410660 五、發明說明（6) 份之含量。本發明裝置可用以測量一檢驗試片上的一顯色 區域的反射光強度，並藉由測得的反射光強度，以決定經 檢驗試片測試的一受測檢體中一特定成份之含量。

參照第一圖，係一種檢測一受測檢體中一特定成份的 試片1 0透視示意圖。試片1 0包括一條狀基材1 2及一 試劑塾片1 4 。試劑墊片1 4係以一種黏著劑（a d h e s i v e )1 6黏貼於條狀基材1 2的一測試面（t e s t s u r f a c e) 一端。試劑墊片1 4包含一酵素系統及一指示劑（ i n d i c a t 〇 r)，其中酵素系統含有可使受測檢體中此特定 成份進行反應以產生過氧化氫之氧化酶及使過氧化氫與指 示劑進行反應之過氧化酶。酵素系統中的過氧化酶係可使 過氧化氫與指示劑反應以產生顯色吸光物質。條狀基材1 2相對其測試面的一樣品面（s a m p 1 e s u r f a c e)設有一開 口 1 8 ，係供受測檢體從此開口 1 8施予在試劑墊片1 4

上。當試劑墊片1 4的酵素系統含有葡萄糖氧化酶及過氧 化酶時，經樣品面的開口 1 8施予在試劑墊片1 4的血液 樣品中的葡萄糖經葡萄糖氧化酶催化反應產生過氧化氫， 且在過氧化酶催化下，過氧化氫與指示劑反應產生顯色吸 光物質，形成於試劑墊片1 4相應條狀基材1 2測試面的 一對邊。血液樣品中的葡萄糖濃度則正比於顯色吸光物質 的顯色強度。此一顯色吸光物質會改變試劑墊片1 4的光 反射強度，藉測量顯色吸光物質的反射光強度，則可決定 血液樣品中的葡萄糖濃度。當試劑墊片1 4之酵素系統含 200410660 五、發明說明（7) 有膽固醇氧化酶時，其可使膽固醇進行催化反應產生過氧 化氫，試片1 2即可用以檢測血液樣品中的膽固醇含量。 因此，藉改變試片1 2的酵素系統成份，即可決定可檢測 之受測檢體之特定成份。又，試劑墊片1 4上的顯色吸光 物質的光反射強度係與受測檢體中一特定成份之濃度成反 比關係，藉本發明結合點光源與單一透鏡之裝置偵測試劑 墊片1 4上的顯色吸光物質的光反射強度，即可決定受測 檢體中此特定成份之濃度。 以下將藉由較佳具體實施例詳細說明本發明裝置及其 應用。 參照第二圖，係包含本發明一較佳具體實施例的一光 反射度測量儀器功能方塊示意圖，其包括一固持件2 1 、 一點光源2 2 、一光感測器2 3 、一透鏡2 4 、一放大器 2 5 、一類比數位轉換器2 6 、一微處理器2 7、一記憶 體及一顯示器2 9 。點光源2 2係設於固持件2 1之一第 一端，光感測器2 3係設於與第一端同側之固持件2 1之 一第二端。透鏡2 4係設於點光源2 2與光感測器2 3之 一同側，藉以使點光源2 2之發射光經由透鏡2 4聚焦於 位在透鏡2 4另一側的一待測物3 0的一光吸收面積3 1 。在本發明中，待測物3 0較佳位於透鏡2 4的焦距位置 。待測物3 0之光吸收面積3 1的反射光再經由透鏡2 4 聚焦於光感測器2 3 。待測物3 0的光吸收面積3 1包含

第11頁 200410660 五、發明說明（8) -顯色吸光物質，可吸收點光源2 2的發射光。此一顯色 吸光物質的顯色強度係與產生此顯色吸光物質的一特定成 份含量多募成正比關係，而使得此顯色吸光物質對於點光 源2 2的光反射強度與此特定成份成反比關係。復參照第 一圖，待測物3 0即可為包含一光吸收物質的試片1 0 ，

II 而此光吸收物質係由施予於試片1 0的一受測檢體的一特 定成份產生。光感測器2 3係相應經待測物3 0的光吸收 面積3 1的反射光產生一反應電流。在此一較佳具體實施 例中，點光源2 2可以是一發光二極體（1 i g h t e m i 11 i n g d i ode)，光感測器2 3則可以是一光電二極體（ photodiode)、 一 電荷搞合元件（charge-coupled device )及一互補式金氧半導體感測器（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor sensor)。 光感測 射的反射光 轉換成一電 數位訊號， 供以下功能 取類比數位 體2 8的一 度值，並將 的光反射強 1的一特定 物3 電流 數位 器2 量儀 數位 出一 存於 待測 度值 0的 係經 轉換 7 ° 器的 訊號 取樣 記憶 物3 再經 由 器2 6轉 微處理器 測量進行 ;結合儲 時間點的 體2 8 ; 0之光吸 由一顯示 器2 3相應經待測 強度產生的一感應 壓，再經由一類比 然後送至一微處理 :對於光反射度測 轉換器2 6輸出的 執行程式，以計算 此光反射強度值儲 度值，以決定相應 成份濃度值。此濃 光吸收面積3 1反 放大器2 換成一組 2 7可提 計時；讀 存於記憶 光反射強 根據儲存 收面積3 器2 9例

200410660 五、發明說明（9) 如液晶顯示器顯示出來 本 餘組成 計成可 波長光 檢體吸 強度， 足夠。 檢體取 強度相 長光線 2 6可 處理器 量不足 體取樣 於未施 光反射 出一位 著控制 待測物 收面積 收物質 3 1反 發明之另 構件皆與 一較佳具體實施例中，除了點光源外，其 第二圖所示的構件相同，點光源2 2係設 發射一第一波長光 線可被待 收，及藉 可決定施 例如當施 樣量不足 較於未施 的光反射 測物3 0 經光吸收 予在待測 予在待測 夠時，則 予受測檢 強度不低 送出一位元數位訊 2 7發出 。當施予 量足夠時 予受測檢 強度低於 元數位訊 點光源2 3 0的光 3 1包含 係受測檢 射的第二 一警告信 在待測物 ，則可測 體時有明 此預定值 號π 1 π至 2發出第 吸收面積 的一顯色 體中一特 波長光線 線及一第二波長光線，其中第一 之光吸收面積3 1包含的一受測 面積3 1反射的第一波長光線的 物3 0的受測檢體的取樣量是否 物3 0之光吸收面積3 1的受測 可測量到第一波長光線的光反射 體時僅有些微減少，例如第一波 於一預定值時，類比數位轉換器 號π 0π至微處理器2 7 ，再由微 號，以提醒使用者受測檢體取樣 30之光吸收面積31的受測檢 量到第一波長的光反射強度相較 顯的降低，例如第一波長光線的 ，此時類比數位轉換器2 6可送 微處理器2 7。微處理器2 7接 二波長光線，經透鏡2 4聚焦於 3 1 ，第二波長光線係可被光吸 光吸收物質吸收，而此顯色光吸 定成份所造成。藉由光吸收面積 的強度，即可決定此特定成份濃

第13頁 200410660 五、發明說明（ίο) 度。 本發明提供的結合點光源與單一透鏡的裝置可應用於 一光反射度測量儀器，其中透鏡具有二次聚光效果，可提 高此光反射度測量儀器的測量解析度。本發明裝置構件少 及簡單，除了可達到降低製造成本的目的外，亦符合輕、 薄、短、小、迷你化的需求，方便使用者攜帶。 以上所述僅為本發明之具體實施例而已，並非用以限 定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之 f 精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請 專利範圍内。

第14頁 200410660 圖式簡單說明 及 圖 意 示 視 透 3的 明片 說試 單一 簡係 式圖 圖一 ί第 五 的 例 施 實 體 具 佳 較。 1 圖 明意 發示 本塊 含方 包能 係功 圖的 二器 第儀 量 測 度 射 反 光 主要部份之代表符號 0 4 8 22 2 2 4 2 78 9 0 試片 條狀基材 試劑墊片 黏著劑 開口 固持件 點光源 光感測器 透鏡 放大器 類比數位轉換器 微處理器 記憶體 顯示器 待測物 光吸收面積

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Claims (1)

1. 200410660 六、申請專利範圍 1. 一種結合點光源與單一透鏡之裝置，其包括： 一點光源； 一光感測器；及 一透鏡’係設於該點光源與該光感測器之一同側’以 使該點光源之發射光經由該透鏡聚焦於一待測物，及使該 待測物之反射光經由該透鏡聚焦於該光感測器。 2. 如申請專利範圍第1項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中更包含一固持件，係用於固設該點光源於 該固持件之一第一端及固設該光感測器於該固持件之一第 f 二端。 3. 如申請專利範圍第1項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之待測物係位於該透鏡之一焦距位置 4. 如申請專利範圍第1項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之點光源包含一發光二極體。 5. 如申請專利範圍第1項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之光感測器係相應經該待測物之反射 光產生一感應電流。 6. 如申請專利範圍第5項所述之結合點光源與單一透

   第16頁 200410660 六、申請專利範圍 - 鏡之裝置，其中上述之光感測器係選自下列任一者：光電 二極體、電荷耦合元件及互補式金氧半導體感測器。 7. 如申請專利範圍第1項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之待測物為包含一光吸收面積之一試 片，該光吸收面積係由施予於該試片之一受測檢體之一特 定成份產生，該光吸收面積可吸收該點光源之該發射光。 8. 如申請專利範圍第7項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之點光源可發射一第一波長光線及一 f 第二波長光線，其中該第一波長光線係可被該試片之該光 吸收面積包含之該受測檢體吸收，及藉經該光吸收面積反 射之該第一波長光線的強度，以決定施予在該試片之該受 測檢體的取樣置’及該弟二波長係被相應該受測檢體之該 特定成份產生的該光吸收面積吸收，及藉經該光吸收面積 反射的該第二波長光線的強度，以決定該特定成份之一濃 度。 9. 如申請專利範圍第7項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之試片檢測的該受測檢體之該特定成 〇 份係由該試片包含之一酵素系統決定。 1 0 .如申請專利範圍第9項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之試片係用以檢測一血液樣品之葡萄

   第17頁 200410660 六、申請專利範圍 糖濃度。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之結合點光源與單一透 鏡之裝置，其中上述之試片係用以檢測一血液樣品之膽固 醇含量。 1 2. —種結合點光源與單一透鏡之裝置，其包括： 一固持件； 一點光源’係設於該固持件之一第一端； 一光感測器，係設於與該第一端同側之該固持件之一 φ 弟 >一端，及 一透鏡，係設於該點光源與該光感測器之一同側，藉 以使該點光源之發射光經由該透鏡聚焦於位在該透鏡之一 焦距位置的一待測物，及該待測物之反射光經由該透鏡聚 焦於該光感測器。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之結合點光源與單一 透鏡之裝置，其中上述之點光源包含一發光二極體。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項所述之結合點光源與單一 ^ 透鏡之裝置，其中上述之光感測器係相應經該待測物之該 反射光產生一感應電流。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述之結合點光源與單一

   第18頁 200410660 六、申請專利範圍 透鏡之裝置，其中上述之光感測器係選自下列任一者：光 電二極體、電荷耦合元件及互補式金氧半導體感測器。 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項所述之結合點光源與單一 透鏡之裝置，其中上述之待測物為包含一光吸收面積之一 試片，該光吸收面積係由施予於該試片之一受測檢體之一 特定成份產生，該光吸收面積可吸收該點光源之該發射光 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之結合點光源與單一 透鏡之裝置，其中上述之點光源可發射一第一波長光線及 一第二波長光線，其中該第一波長光線係可被該試片之該 光吸收面積包含之該受測檢體吸收，及藉經該光吸收面積 反射之該第一波長光線的強度，以決定施予在該試片之該 受測檢體的取樣量，及該第二波長係被相應該受測檢體之 該特定成份產生的該光吸收面積吸收，及藉經該光吸收面 積反射的該第二波長光線的強度，以決定該特定成份之一 濃度。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項所述之結合點光源與單一 透鏡之裝置，其中上述之試片檢測的該受測檢體之該特定 成份係由該試片包含之一酵素系統決定。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所述之結合點光源與單一

   第19頁 200410660 六、申請專利範圍 透鏡之裝置，其中上述之試片係用以檢測一血液樣品之葡 萄糖濃度。 2 0 .如申請專利範圍第1 8項所述之結合點光源與單一 透鏡之裝置，其中上述之試片係用以檢測一血液樣品之膽 固醇含量。 <1

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