用於體液中的分析物測定的多波長讀取頭的製作方法
2023-10-04 00:54:04
專利名稱：用於體液中的分析物測定的多波長讀取頭的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及用於測定生物樣品中的分析物濃度的測試系統，尤其是，涉及一種用於生物樣品中的分析物濃度測定的光學讀取頭。
背景技術：
快速獲得血液樣品並進行血液樣品的分析經常是必要的。一個需要獲得血液樣品的例子與血液葡萄糖監測系統有關，使用者必須頻繁地使用該系統以監測該使用者的血糖水平。
那些血液葡萄糖濃度水平無規律的人在醫學上需要規律地自監測他們的血液葡萄糖濃度水平。血液葡萄糖水平不規律可由包括疾病的多種原因引起，例如糖尿病。監測血液葡萄糖濃度水平的目的是測定血液葡萄糖濃度水平，然後基於其水平是否過高或過低採取校正操作，以將水平恢復到正常範圍內。沒有進行校正操作會有嚴重的牽連。當血液葡萄糖水平降到過低時-一種已知為低血糖症的情形-人會變得神經緊張，虛弱和煩惱。那個人的判斷力會減弱並且最後會昏倒。當血液葡萄糖水平過高時-一種已知為高血糖症的情形-人也會病得很嚴重。兩種情形，低血糖症和高血糖症，都是潛在的威脅生命的急性病。
一種監測人的血液葡萄糖水平的方法是攜帶可攜式手持血液葡萄糖測試裝置。這些裝置的便於攜帶特性使使用者不管在哪裡都可以方便地測試他們的血液葡萄糖水平。通常，這些裝置或者利用電化學測試，或者利用比色測試。在電化學分析中，試劑被設計與血液中的葡萄糖反應，以在布置在反應區域中的電極上產生氧化電流。電流與使用者血液中的葡萄糖濃度直接成正比。在比色分析中，試劑被設計產生可指示使用者血液葡萄糖濃度水平的比色反應指示。然後與測試裝置合為一體的光學儀器讀取比色反應。
與用於讀取比色反應的光學儀器有關的不利因素包括尺寸，低信號通量和精確度誤差，該精確度誤差部分地由光學元件的機械對準(或未對準)靈敏性引起。當光學儀器需要在不止一個波長上讀數時，這些問題進一步混合。提供多波長混合了這些問題，因為先有技術的裝置用不同的發光元件，例如發光二極體產生每個波長的光。將多個發光二極體對齊向樣品區域提供完全相同的照明是很困難而且昂貴的。未對準和光源幾何形狀變更導致了來自每個發光二極體的光穿過樣品時具有不同的輻射度和不同的輻射度分布。因此，需要的是一種能用多波長的光照射樣品的裝置，其中具有不同波長的每條光束具有穿過樣品基本一致的輻射度和輻射度分布。
發明內容
用於樣品中分析物濃度測定的讀取頭包括用於接收樣品的讀取區域，包括用於輸出多種波長的光的多個發光元件的光源，具有輸入端和輸出端的光導管，用於接收來自光導管輸出端的光和用基本平行光束照明樣品的透鏡，和用於檢測響應照明樣品的來自樣品的光的檢測器。光導管的輸入端與光源光學連接，用於接收多個發光元件輸出的光。光導管的輸入端具有一個中心，其從多個發光元件的至少一個的中心偏移。光導管引導從光源接收的大部分光到光導管的輸出端。
本發明的以上概要沒有想要描述本發明的每個實施例，或者所有方面。本發明的附加特徵和優勢將會在下面提出的詳細描述，附圖和權利要求中更加明顯。
附圖簡述
圖1是根據本發明的一個實施例的多波長透射率讀取頭的功能框圖。
圖2是圖1中所示的讀取頭的供選擇替代的實施例。
圖3a是圖1中所示的讀取頭的另一個供選擇替代的實施例。
圖3b是圖1中所示的讀取頭的另一個供選擇替代的實施例。
圖4和5分別是圖1中所示的有和沒有光導管的讀取頭的光源輸出的光模擬照明強度分布曲線圖。
圖6a，6b和6c是從圖1讀取頭的樣品光孔輸出的，分別以離樣品光孔2，5和10毫米的距離檢測的光束的模擬強度分布散布圖，其中讀取頭的光導管具有圓的橫截面。
圖7a，7b和7c是從圖1讀取頭的樣品光孔輸出的，分別以離樣品光孔2，5和10毫米的距離檢測的光束的模擬強度分布散布圖，其中讀取頭的光導管具有正方形的橫截面。
圖8是根據本發明的供選擇替代的實施例的多波長反射率讀取頭的功能框圖。
雖然本發明可以接受各種修改和供選擇的替代形式，但特定的實施例會通過圖中舉例的方式說明，而且在這裡會詳細描述。然而可以理解，本發明不是想要限制於公開的特定形式。更適合地，本發明想要覆蓋落入本發明的精神和範圍內的，如附加權利要求所限定的全部修改、等效的和供選擇替代的方案。
圖解實施方案的詳細說明現在轉向附圖首先到圖1，顯示了根據本發明的一個實施例的多波長讀取頭10。在應用中，讀取頭10包括於便攜手持式葡萄糖測試裝置中，用於測量病人(也是自測試應用中的使用者)體液中的葡萄糖濃度。具體地，當試劑與分析物反應時讀取頭10用於測量比色反應。本發明的讀取頭10用於測量反應造成的試劑顏色改變的程度。試劑顏色改變的程度指示了體液中的分析物(例如，葡萄糖，果糖胺，血色素Alc，膽固醇，等等)的濃度。比色測試在題目為「用於測定血液中分析物濃度的電化學裝置的性能的控制解決方案和方法」的美國專利US5723284中詳細描述，其整體於此引用作為參考。比色測試還在美國專利6181417B1(題目為「具有光修整盤的光度測定讀取頭」)，5518689(題目為「光漫反射率讀取頭」)，和5611999(題目為「光漫反射率讀取頭」)中詳細描述，於此其中每一個都整體引用作為參考。
根據本發明的一個實施例，讀取頭10包括一個光源，該光源包括表面裝配發光二極體12(「SMD LED」)。SMDLED 12裝配在印刷電路板14(「PCB」)上，其可包括操作包含本發明讀取頭10的裝置的電子線路。SMDLED 12是多波長SMDLED，其輸出多種波長的光，例如紅，綠和藍。根據一個實施例，表面裝配裝置包括，用於輸出具有約600nm到約670nm範圍波長的紅光的紅LED，用於輸出具有約520nm到約580nm範圍波長的綠光的綠LED，和用於輸出具有約360nm到約450nm範圍波長的藍光的藍LED。根據另一個實施例，紅光具有約625nm的波長，綠光具有約565nm而藍光具有約430nm的波長。還根據另外一個本發明的可替代選擇實施例，表面裝配裝置包括，用於輸出具有約800nm到約1000nm範圍波長的紅外光的紅外LED。適合與讀取頭10一起使用的SMD LED來自於Kingbright Corporation of City of Industry，加利福尼亞，型號AAA3528EMBSGC。根據另一個實施例，光源可以包括除LED以外的其它類型光源，例如，複合封裝的LED，複合插件板上晶片的LED，或者雷射二極體可以用作多種波長輸出光的光源。
SMD LED12輸出的多波長的光照亮了樣品，這將在下面進一步詳細描述。因為中間波長可以用於修正用於評估樣品的特定波長中的誤差，儀器性能通過用多波長的光照明樣品得到提高。例如，當樣品是血液時，光的特定波長在約400nm到約600nm範圍內(和其它範圍)更大部分地被自然產生的發色團(例如血色素)吸收。比色測量的精度受限於由幹擾的吸收物的未知水平引起的吸收。例如，血液的血細胞比容含量從樣品到樣品和從科目到科目已知在一個寬的範圍內變化。如果得到純間質液樣品，血細胞比容含量達到零。血細胞比容中血色素的強烈吸收導致了普遍的可變「背景」吸收，其不能從相關比色試劑發生改變的吸收中區別出來。然而，適當選擇輔助波長可以用於補償在相關波長的測量，例如，通過在兩個波長上的吸收值的比率。此外，多個輔助波長可以用於補償幹擾吸收測量的其它現象，如機械偏心度，來自樣品的散射變化，和來自漫反射測量中散射膜的散射變化。
SMD LED 12輸入光到光導管16以引導光到樣品。根據本發明的一個實施例，用光學透明材料例如聚丙烯酸模製。在其它實施例中，光導管16用其它光學透明材料例如聚碳酸酯、或聚酯模製。SMD LED 12發出的光從SMDLED 12裡反射離開SMD LED 12中的白色圓錐形反射體13。光通過全內部反射沿著光導管16被引導。光導管16的優點是能在其輸出端18傳送大量光，這些光是被SMD LED 12輸入到光導管16中的。根據本發明的一個實施例，光導管16具有約2.3mm*2.3mm面積的正方形橫截面，約5cm長。根據本發明的一個實施例，SMD LED 12的圓錐形反射體13具有約2.4mm的直徑。SMDLED 12和光導管16緊密結合，導致了SMD LED 12輸出的光的92％被光導管16捕獲。
圖3a和3b中描述的光導管16是彎曲的，以闡明光導管16可以如下方式模製其具有一個或多個約90度的轉彎，而傳送的光的強度沒有明顯的衰減，同時在傳送的光的照明分布中也沒有明顯的中斷。光導管16的該特性允許光源1 2和所照射的樣品沿著非直線照明路線放置。在可選擇替代的實施例中，光導管16沿著具有除了直角以外的任何角度的非直線路線放置。
光導管16傳送來自SMD LED 12的光到放置在聚丙烯酸光導管16的輸出端18上的校準光學裝置。校準光學裝置包括具有校準光孔20的主體，和輸出基本平行光束的校準透鏡22。基本平行光束被引導通過置於另一個主體上的樣品光孔24，以減小平行光束的直徑-這個狹窄的基本平行光束用參考數26標記。適合與圖1所示實施例的讀取頭10一起使用的校準透鏡22來自於EdmundIndustrial Optics of Barrington，新澤西，編號NT45-117，該透鏡是具有3毫米焦距的玻璃平凸透鏡。
離開樣品光孔24的平行光束26被引導到生物樣品上(例如血液，胞內材料，胞外流體，間質液及其組合，等等)，該樣品置於樣品空間(format)32的讀取區30中。生物樣品包括與同樣放置在讀取區中的試劑反應的分析物。(在每次使用之前將試劑放置在讀取區30中)。根據本發明的一個實施例，樣品空間32從病人那裡收集樣品。例如，刺穿病人的指尖，並在病人的指尖上取得一滴血。使空間32與血滴接觸，並通過毛細管通道(未示)收集血液，例如，提取血液到空間32的讀取區30，在那裡血液中的分析物(例如葡萄糖)與置於空間32的讀取區30中的試劑反應。可選擇替代地，生物樣品通過分離收集裝置直接置於讀取區30中。
還可選擇替代地，使用其中放有試劑的測試條收穫包含分析物(例如葡萄糖)的生物樣品(例如血液)。血液移到測試傳感器中，分析物與試劑反應以產生比色反應。測試傳感器插入到讀取頭10的讀取區30中用於分析。在圖1中所示讀取頭10的實施例中，其中測量了透過樣品的光，其中發生比色反應的測試傳感器的至少部分結構由基本光學透明材料構成。在圖8所示讀取頭100的實施例中，其中如下討論測量了從樣品反射的光，其中發生比色反應的測試傳感器的後側應該由漫反射材料構成，而測試條的前側應該由基本光學透明材料構成。這樣的結構允許光照明樣品，並從樣品反射。
回來參照圖1，被引導到安置於空間的讀取區30樣品上的基本平行光束26被透射通過樣品，並通過讀取區30而到達檢測器34。透射光標記為參考數36。因為光透射通過空間，空間32由光學透明材料構成，以至於空間32不會明顯地使透射光36改變或衰減。空間32可以由光學透明材料模製，例如聚丙烯酸，聚碳酸酯或者聚酯。
透射通過樣品的光36被檢測器34接收，檢測器輸出指示收到光的信號。來自於Texas Advance Optoeletronic Solutions，Inc.，型號TAOS TSL250R的CMOS單片電路檢測器器/放大器適合用作根據本發明一個實施例的檢測器34。指示接收光的信號由檢測器34輸出到與罩住讀取頭10的裝置的電子器件電連接的導線(未示)上。
檢測器輸出的信號與存儲在罩住讀取頭10的裝置的存儲器(未示)中的參考信號對比。在將樣品置於讀取區30中之前，參考信號通過照明讀取區30得到。參考信號然後與透射通過樣品的光得到的信號對比。兩者之間光吸收的不同用於確定待評估樣品中特定分析物的濃度。
根據本發明的一個實施例，讀取頭10具有以下尺寸的結構光導管16，由聚丙烯酸構成，具有約2.3mm*2.3mm正方形橫截面，長約5cm；校準光孔24具有約0.76mm的直徑；樣品光孔24具有約0.5mm的直徑，導致了用於照明讀取區30的直徑約為0.75mm的光束，讀取區30位於距樣品光孔24約2mm之處。讀取頭10的尺寸可以根據本發明的可替代實施例改變，並且通過實例提供了特定尺寸的描述。元件可以因此定級，以在各種根據本發明的可替代實施例中提供更多的LED波長和/或光束波形和尺寸。
現在參照圖2，根據讀取頭10的可替代實施例，檢測器34與包含讀取頭10的裝置的其它電子器件置於PCB14上。當所傳送的光從空間32輸出時，光孔37接收透射光36，並將該光輸入到光纖38，其用管道輸送透射光到安置在PCB14上的檢測器34中。適合與圖2所示實施例的讀取頭10一起使用的光纖38來自於Edmund Idustrial Optics of Barrington，新澤西，編號NT02-535。這個實施例提供的優點是具有放置在相同PCB 14上並在裝置中相同位置的電子器件。
現在參照圖3a，顯示了讀取頭10的另外一個可替代實施例。如在與圖2有關的可替代實施例中討論的，圖3a所示的實施例包括都安置在PCB 14上的SMDLED 12和檢測器34。然而，圖3a所示讀取頭10的實施例中，光導管16彎曲或變形以從SMD LED 12(安置在PCB 14上)傳送光到檢測器34(也安置在PCB 14上)。圖3所示讀取頭10的實施例的優點在於它由精簡數量的部件構成，例如，刪除了與圖1有關的從檢測器34到PCB14的導線(未示出)，或者與圖2有關的光纖38。在由於空間限制不允許直線光導管的地方，具有圖3的非直線光導管在應用中是有用的。
現在參照圖3b，顯示了讀取頭10的另外一個可替代實施例。圖3b的讀取頭與圖1的相似。但是，圖3b實施例中的光導管16包括兩個沿著其在SMD LED12和光導管16的輸出端18之間路徑的基本為90度的轉彎。
讀取頭10提供的優點在於，其供給從光源到讀取區30的提高了的光通量。通量是通過光源(例如SMD LED 12)和光導管16之間緊密結合提高的。在光導管16的輸出端18的均勻照明也提高了校準光孔20處的光能級。好的信號水平通過校準光學裝置保持，通過使用微光學裝置以基本上校準光。根據一個實施例，基本平行樣品光束26在直徑約1mm的樣品上直徑減少到約0.75mm，而不會將信號減小到不可接受的水平。利用模仿讀取頭10的LightTools軟體模型的信號通量評估預測了檢測器在約680nm的波長上電流約為384nA。
光學元件的機械校準變化可以引起透射率精確性問題。樣品光束直徑，散度，強度分布和樣品的位置都能導致精確性誤差。當需要在兩個或三個波長上進行透射率讀取時這些問題尤其普遍。本發明的讀取頭10減少了這些類型的誤差。具體地，正方形的光導管16減少了與使用SMD LED 12的多個LED輸出的多波長光有關的光束幾何和強度變化。沒有在共有軸上輸出光的SMD LED12的LED管芯會引起SMD LED 12的不均勻強度分布輸出。因此SMD LED 12的一個或多個LED管芯將從光導管16的輸入端中心偏移。然而，由於其低成本和輸出多波長光的能力，帶有多個管芯的SMD LED 12是理想的。發明者發現，儘管SMD LED 12的LED管芯從光導管16的中心偏移，但是具有正方形橫截面的聚丙烯酸光導管16在光導管16的輸出端18為每個波長產生了均勻的照明分布。另外，不考慮SMD LED 12輸出的光的波長，這種安排導致了基本同一的光束直徑，散度和校準。
現在參照圖4和5，圖1的讀取頭10在計算機上利用LightTools軟體模型模擬。曲線圖顯示了穿過檢測器34正面沿著其X-軸和Y-軸需要光導管16(圖5)和不需要光導管16(圖4)的照明強度。SMD LED 12中的LED管芯模擬成從SMD LED 12組的Y軸偏移約0.43mm(以說明在SMD LED中的三個LED管芯，每個在SMD LED組中從中心偏移約0.43mm)。圖4顯示了當去除光導管16時，沿檢測器34的Y軸的照明分布相當不均勻，並包括「熱點」(即相當高的強度的區域)。沿著檢測器的X軸，強度分布稍微均衡，然而，由於沒有光導管16，強度較低。
如從圖5中可以看到的，光導管16的加入導致了穿過檢測器34正面的照明分布和強度的明顯提高，其至少一部分是由於光導管16中連續的側壁反射。發明者發現，至少5cm的具有約2.3mm2的橫截面的光導管，明顯地提高了側壁內反射的數量，以在光導管16的輸出端18產生均勻的照明。
發明者還發現，具有正方形橫截面的光導管比具有圓橫截面的光導管產生更好的結果。現在參照圖6和7，顯示了對於讀取頭19(圖1)的強度分布曲線。然而，使用的與圖6有關的讀取頭10提供了具有圓橫截面(直徑約2.3mm)的光導管16，而使用的與圖7有關的讀取頭10採用具有正方形橫截面(約2.3mm*2.3mm)的光導管16。圖6和7每個都包括與三個不同檢測器相關的三個強度分布曲線，三個檢測器安置在離樣品光孔24的2，5和10毫米處。圓光導管(圖6)在三個檢測器的每一個上產生不均勻強度分布，且在每個檢測器上分布不同。正方形光導管(圖7)在三個檢測器的每一個上產生基本均勻的強度分布。圓光導管的輻照度約4.9μW/cm2，正方形光導管的輻照度約6.8μW/cm2。因此，正方形光導管16導致更大量的光傳送到樣品，以及與樣品光孔和檢測器之間距離無關的更加均勻的照明分布。
參照圖8，顯示了根據本發明的可替代實施例的多波長漫反射率讀取頭(「反射率讀取頭」)100。象圖1-3顯示的多波長透射率讀取頭10一樣，反射率讀取頭100包括安置在PCB 14上用於輸入多波長光到光導管16的SMD LED 12。光通過全內反射沿著光導管16引導到校準光學裝置，其包括校準光孔20和輸出基本平行光束26到樣品空間102的校準透鏡22。光26照明放置在樣品空間102的讀取區108的樣品。樣品空間102，或者至少是空間的讀取區108由漫反射膜(例如紙或者聚苯乙烯膜)構成。根據本發明的一個實施例，反射率讀取頭100的光導管16具有與圖1所示透射率讀取頭10有關的描述相似的正方形橫截面。
光26從樣品散射離開，該散射光指定為參考數110。散射光110包括從樣品表面反射的光，從樣品內部反射的光，和反射離開空間102的樣品讀取區108的光。一些散射光110被光纖114收集，其用管路傳送收集的散射光回到檢測器34。根據本發明的一個實施例，光纖114具有約0.51的數值孔徑，其轉化為可觀察區，該可觀察區限定為近似30度的用於觀察約1mm樣品的接受光錐。落入光纖114的接受光錐之中的散射光110經過管路傳送回到檢測器34。
光學元件的機械校準變動引起了漫反射精確度問題。進一步地，樣品光束直徑，散度，強度分布和位置都影響誤差。這些類型的誤差和問題是直接影響基於反射率的系統的精度的因素。反射率讀取頭100的幾個元件對減少這些類型的誤差有貢獻。具有正方形橫截面的光導管16減少了光束的幾何變化。SMDLED 12輸出不均勻的強度分布，其由光導管16校平，導致了在樣品上對每個波長基本一致的光束直徑，散度和校準，而不考慮SMD LED 12中LED管芯的位置。光導管16允許在光導管16中連續的側壁反射，其導致了基本一致的輻照分布。
漫反射率的應用還對樣品高度靈敏度引起的精確度問題敏感。樣品高度靈敏度指樣品空間102讀取位置或高度引起的反射率變化量。例如，樣品位置在樣品和儀表之間變化，並且每個位置引起了與標稱樣品位置相對應的反射率的改變，導致精確度誤差。減小的樣品高度靈敏度性能，通過用平行光26照明讀取區108中的樣品實現。當樣品移向和移開標稱讀取高度時，平行光在照明讀取區108產生較少的變化。類以地，樣品傾斜靈敏度也通過用平行光26照明樣品減小。樣品傾斜指樣品在讀取區108內的取向。例如，在讀取區108的樣品可以不保持垂直於光束26，並且傾斜中的變化會引起性能問題。此外，如上面討論的，光導管16和SMDLED12的緊密結合允許光導管16收集SMDLED12輸出的光的大部分(約92％)。
雖然本發明易於接受各種更改和可替代形式，其中已經通過附圖中的實例和這裡詳細描述的方式顯示了特定實施例。然而可以理解，本發明不是想要限制在特定的公開形式，相反地，是想要覆蓋落入體發明的精神和範圍內的，如權利要求所限定的所有更改、等效、和可替代形式。
權利要求
1.一種讀取頭，用於測定樣品中的分析物濃度，該讀取頭包括用於接收樣品的讀取區；用於輸出在多個波長上的光的多個發光元件；具有輸入端和輸出端的光導管，輸入端與多個發光元件光學連接以接收由多個發光元件輸出的光，輸入端具有從多個發光元件中的至少一個的中心偏移的中心，光導管引導接收光的大部分到輸出端；透鏡，用於接收來自光導管輸出端的光，並用基本平行光束照明樣品；和用於檢測響應照明樣品的來自樣品的光的檢測器。
2.權利要求1的讀取頭，其中檢測器檢測透射通過樣品的光。
3.權利要求1的讀取頭，其中檢測器檢測樣品反射的光。
4.權利要求1的讀取頭，其中讀取區由基本光學透明的材料構成。
5.權利要求1的讀取頭，其中讀取區包括光學反射表面。
6.權利要求1的讀取頭，其中光導管由聚合物製成。
7.權利要求6的讀取頭，其中聚合物是聚丙烯酸。
8.權利要求1的讀取頭，其中光導管在輸入端和輸出端之間沿著基本為直線的路徑。
9.權利要求1的讀取頭，其中光導管在輸入端和輸出端之間沿著具有至少一個基本為直角的路徑。
10.權利要求1的讀取頭，其中光導管具有至少5釐米的長度。
11.權利要求1的讀取頭，其中光導管具有基本正方形的橫截面。
12.權利要求1的讀取頭，其中多個發光元件放置在表面裝配裝置中。
13.權利要求1的讀取頭，進一步包括一個印刷電路板，其中檢測器和發光元件裝配在印刷電路板上。
14.權利要求1的讀取頭，進一步包括光纖，其用於把光從樣品傳送到檢測器。
15.權利要求1的讀取頭，其中照明樣品的基本平行光束具有基本均勻的橫截面。
16.權利要求1的讀取頭，進一步包括主體，其具有用於減小從光導管輸出端所輸出光的直徑的校準光孔，主體放置在光導管的輸出端和透鏡之間。
17.權利要求1的讀取頭，進一步包括主體，其具有用於減小照明樣品的基本平行光的直徑的樣品光孔，該主體具有放置在透鏡和讀取區之間的樣品光孔。
18.權利要求1的讀取頭，其中用於輸出在多個波長上的光的多個發光元件包括三個發光元件。
19.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出紅光。
20.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出綠光。
21.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出藍光。
22.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出波長在約600nm到約670nm之間範圍的光。
23.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出波長在約520nm到約520nm之間範圍的光。
24.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出波長在約360nm到約450nm之間範圍的光。
25.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出紅外光。
26.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出波長在約800nm到約1000nm之間範圍的光。
27.權利要求1的讀取頭，其中樣品是生物樣品。
28.權利要求27的讀取頭，其中生物樣品是血液。
29.一種用於測量生物樣品中的分析物濃度的裝置，所述裝置包括用於接收生物樣品的測試條，所述測試條包括具有試劑的反應區，所述試劑與生物樣品反應，用於產生血液樣品中分析物濃度的比色反應指示；用於接收至少測試條反應區的測試條接收區；和用於測量在比色反應中顏色改變程度的讀取頭，所述讀取頭包括包括用於輸出在多個波長上的光的多個發光元件的光源；具有輸入端和輸出端的光導管，輸入端與光源光學連接以接收由多個發光元件輸出的光，輸入端具有從多個發光元件中的至少一個的中心偏移的中心，光導管引導大部分接收的光到輸出端；校準透鏡，用於接收來自光導管輸出端的光，並用基本平行光束照明測試條的反應區域；和用於檢測來自測試條中反應區的光的檢測器，所述測試條含有包括與試劑反應的分析物的生物樣品。
30.權利要求29的裝置，其中檢測器檢測通過反應樣品透射的光。
31.權利要求29的裝置，其中檢測器檢測反應樣品反射的光。
32.權利要求29的裝置，其中光導管由聚丙烯酸製成。
33.權利要求29的裝置，其中光導管在光導管的第一端和第二端之間沿著基本為直線的路徑。
34.權利要求29的裝置，其中光導管在光導管的第一端和第二端之間沿著具有至少一個基本為直角的路徑。
35.權利要求29的裝置，其中光導管具有基本正方形的橫截面。
36.權利要求29的裝置，其中光源是表面裝配裝置。
37.權利要求29的裝置，其中多個發光元件中的每一個是發光二極體。
38.權利要求29的裝置，進一步包括一個印刷電路板，其中檢測器和光源裝配在印刷電路板上。
39.權利要求29的裝置，進一步包括光纖，其用於把光從反應樣品傳送到檢測器。
40.權利要求29的裝置，其中照明生物樣品的基本平行光束具有基本均勻的橫截面。
41.權利要求29的裝置，進一步包括主體，其具有用於減小從光導管輸出端輸出光的直徑的校準光孔，該主體放置在光導管的輸出端和校準透鏡之間。
42.權利要求29的裝置，進一步包括主體，其具有用於減小照明樣品的基本平行光的直徑的樣品光孔，該主體具有放置在校準透鏡和讀取區之間的樣品光孔。
43.權利要求29的裝置，其中用於輸出在多個波長上的光的多個發光元件包括三個發光元件。
44.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出紅光。
45.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出綠光。
46.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出藍光。
47.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出波長在約600nm到約670nm之間範圍的光。
48.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出波長在約520nm到約520nm之間範圍的光。
49.權利要求43的裝置，其中三個發光元件之一輸出波長在約360nm到約450nm之間範圍的光。
50.一種用於測定生物樣品中的分析物濃度的方法，其利用多波長讀取頭測量生物樣品中分析物與試劑之間的比色反應，該方法包括在讀取頭的讀取區中，將包括分析物的生物樣品與試劑反應；用具有多個波長的多個光束照明讀取區；用光導管傳送多個光束到讀取區；在照明樣品之前基本校準光束；和檢測樣品對照明讀取區的光學響應，所述樣品包括已經與試劑反應的分析物。
51.權利要求50的方法，其中檢測進一步包括檢測通過讀取區中已反應的樣品透射的光。
52.權利要求50的方法，其中檢測進一步包括檢測讀取區中已反應的樣品反射的光。
53.權利要求50的方法，其中基本校準進一步包括用安置在主體內的校準光孔減小所述多個光束的直徑。
54.權利要求50的方法，其中讀取區由基本光學透明的材料構成。
55.權利要求50的方法，其中讀取區包括光學反射表面。
56.權利要求50的方法，進一步包括用安置在主體內的樣品光孔減小基本平行光束的直徑。
57.權利要求50的方法，其中光導管具有基本正方形的橫截面。
58.權利要求50的方法，其中光導管由聚丙烯酸構成。
59.權利要求49的方法，其中照明進一步包括用三束光照明讀取區。
60.權利要求59的方法，其中三束光之一包含紅光。
61.權利要求59的方法，其中三束光之一包含綠光。
62.權利要求59的方法，其中三束光之一包含藍光。
63.權利要求59的方法，其中三束光之一包含波長在約600nm到約670nm之間範圍的光。
64.權利要求59的方法，其中三束光之一包含波長在約520nm到約520nm之間範圍的光。
65.權利要求59的方法，其中三束光之一包含波長在約360nm到約450nm之間範圍的光。
66.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出紅外光。
67.權利要求18的讀取頭，其中三個發光元件之一輸出波長在約800nm到約1000nm之間範圍的光。
全文摘要
一種用於樣品中的分析物濃度測定的讀取頭，包括用於接收樣品的讀取區；包含用於輸出在多個波長上的光的多個發光元件的光源；具有輸入端和輸出端的光導管；用於接收來自光導管輸出端的光，並用基本平行光束照明樣品的透鏡；和用於檢測響應照明樣品的來自樣品的光的檢測器。與光源光學連接的光導管輸入端用來接收多個發光元件輸出的光。光導管的輸入端具有從多個光學元件中的至少一個的中心偏移的中心。光導管引導從光源接收的光的大部分到光導管輸出端。
文檔編號G01N21/86GK1521495SQ20041003962
公開日2004年8月18日 申請日期2004年2月10日 優先權日2003年2月11日
發明者J·S·雷諾, A·J·多斯曼, J S 雷諾, 多斯曼 申請人:拜爾健康護理有限責任公司