光学单元和光学分析设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于光学分析的光学单元和包括光学单元的光学分析设备。
【背景技术】
[0002]近年来，在成分分析领域，除了使用化学反应的分析，也已经进行了光学分析。例如，专利文件1到4公开了用于进行光学分析的常规光学分析设备。此外，例如，在光学分析中，样本被非偏振的近红外光照射，并且被样本反射的反射光或被样本透射的透射光被光接收单元接收。然后基于接收光的波长、强度等，确定样本的成分。
[0003]特别地，专利文件1公开了通过光学分析测量血液中的血糖水平的血糖仪。专利文件1公开的血糖仪包括由发光二极管和光电二极管配置的光学单元。而且，专利文件1公开的血糖仪被提供于作为样本的血液贴附于盘状的测量芯片的状态下。
[0004]因为此测量芯片包括与血液中的葡萄糖反应并改变颜色的试纸，所以通过用从发光二极管发射的具有特定波长的光照射测量芯片、使用光电二极管接收被试纸反射的光以及确定反射光的强度，来测量血糖水平。
[0005]现有技术文件列表
[0006]专利文件
[0007]专利文件1:JP 2011-64596A
[0008]专利文件2:JP H02-059914A
[0009]专利文件3:JP 2001-326382A
[0010]专利文件4:JP 2009_011753A
【发明内容】
[0011]本发明要解决的问题
[0012]使用专利文件1公开的血糖仪，测量芯片的特定区域需要被发光二极管发射的光可靠地照射，并且因此有必要将从发光二极管的出射表面到测量芯片的照射表面的光路的长度保证在一定尺度(10mm或更多)，以使得光束充分地扩展。而且，为了高效地反射发射光，优选光在照射表面上的入射角和反射角是大约45度，并且这样如果光路的长度长，那么发光二极管与光电二极管间的距离要长也是有必要的。因此，在专利文件1公开的血糖仪中存在如下问题，即，难于使光学单元变得更小，并且不能减小设备的尺寸。
[0013]本发明的目标是解决以上所述问题，并提供能实现光学分析设备的尺寸减小的光学单元和光学分析设备。
[0014]解决问题的手段
[0015]为了实现以上所述目标，根据本发明的一个方面的光学单元包括:
[0016]用光照射分析目标的光发射部；
[0017]接收已经由分析目标反射或漫射的接收光的多个光接收部；
[0018]安装有光发射部和多个接收光部的安装衬底；和
[0019]具有光学透明性的板状部件，
[0020]其中板状部件被布置为以便覆盖安装在安装衬底上的光发射部和多个光接收部，以及
[0021]分别设定光发射部、光接收部和板状部件的位置，使得在分析目标与板状部件接触的情况下，从光发射部出射的光在被分析目标反射或漫射后，入射在两个或更多个光接收部上。
[0022]此外，为了实现以上所述目标，根据本发明的一个方面的光学分析设备是用于分析被包括在分析目标内的特定成分的设备，包括:
[0023]包括用光照射分析目标的光发射部的光学单元，接收已经被分析目标发射和漫射的光的多个光接收部，安装有光发射部和多个光接收部的安装衬底和具有光学透明性的板状部件，
[0024]其中，板状部件被布置为以便覆盖安装在安装衬底上的光发射部和多个光接收部，以及
[0025]分别设定光发射部、光接收部和板状部件的位置，使得在分析目标与板状部件接触的情况下，从光发射部出射的光在被分析目标反射或漫射后，被入射在两个或更多个光接收部上。
[0026]本发明的有益效果
[0027]如上所述，根据本发明，可以实现光学分析设备的尺寸减小。
【附图说明】
[0028]图1是示意性示出根据本发明的实施例1的光学单元的配置的剖面图。
[0029]图2是示意性示出根据本发明的实施例1的光学单元的配置的平面图。
[0030]图3是示出图1和图2中所示的光学单元的操作原理的图。
[0031]图4是示意性示出根据本发明的实施例1的光学分析设备的配置的框图。
[0032]图5是示意性示出根据本发明的实施例2的光学单元的配置的剖面图。
[0033]图6是示意性示出根据本发明的实施例2的光学单元的配置的平面图。
[0034]图7是示出图5和图6中所示的光学单元的操作原理的图。
[0035]图8是示意性示出根据本发明的实施例2的光学分析设备的配置的框图。
[0036]图9是示意性示出根据本发明实施例3的光学单元的配置的平面图。
[0037]图10是示意性示出根据本发明实施例4的光学单元的配置的平面图。
【具体实施方式】
[0038]实施例1
[0039]下文，将会参考图1和2描述根据本发明的实施例1的光学单元和光学分析设备。
[0040]光学单元
[0041]首先，将会参考图1到3描述根据实施例1的光学单元。图1是示意性示出根据本发明的实施例1的光学单元的配置的剖面图。图2是示意性示出根据本发明的实施例1的光学单元的配置的平面图。图3是示出图1和图2中所示的光学单元的操作原理的图
[0042]图1到3示出的实施例1的光学单元100被用于分析包括在分析目标60 (见图3)内的特定成分。如图1和图2所示，光学单元100包括光发射部10、多个光接收部20、安装有光发射部10和光接收部20的安装衬底30和具有光学透明性的板状部件40。注意，在图1和图3中，安装衬底30和板状部件40的影线被略去。此外，在图2中，板状部件40被略去。
[0043]安装衬底30被用于安装光发射部10和多个光接收部20。此外，板状部件40被布置为以便覆盖安装在安装衬底30上的光发射部10和多个光接收部20。
[0044]此外，如图3所示，在分析目标60与板状部件40接触的情况下，从光发射部10出射的光在光学单元100内被分析目标60反射或漫射。这时，因为被分析目标60反射或漫射的光水平地扩展，所以光被入射在两个或更多个光接收部20上。此外，在接收光时，光接收部20输出分析分析目标60的特定成分所需要的信号。注意，在图3中，箭头代表从光发射部10出射后被分析目标60漫射，然后被入射在光接收部20上的光。
[0045]分别设定光发射部10、光接收部20和板状部件40的位置，使得光的出射、反射或漫射以及入射会以这种方式发生。换言之，如图3所示，通过将板状部件40靠近光发射部10和光接收部20，光发射部10与分析目标60之间的光路的长度被缩短，并通过进一步地将光接收部20与光发射部10彼此靠近，建立上述光的出射、反射或漫射以及入射。
[0046]此外，作为这样位置设定的结果，在光学单元100中，光发射部10与分析目标60之间的光路的长度被缩短(例如，5_或更小)，并且被分析目标60发射或漫射的光被可靠地接收。因此，根据光学单元100，可以实现单元自身的尺寸的减小和使用光学单元100的光学分析设备200 (见图4，稍后会描述)的尺寸的减小。
[0047]此外，因为两个或更多个光接收部20接收从光发射部10出射的光，两个或更多个光接收部20中的每个输出根据接收光的强度的信号。因此，使用两个或更多个信号，光学分析设备200可以执行算术处理、噪声消除处理等等，并且因此能够实现分析准确度的提升。而且，因为从两个或更多个光接收部输出信号，所以即使光接收部20的尺寸被减小，光接收部作为整体的灵敏度可以被保证。因此，在这一点上，也能获得光学单元尺寸的减小。
[0048]此外，因为简单地通过将分析目标60与板状部件40接触，光学单元100就可以接收分析被包括在分析目标60内的成分所需要的漫射光或反射光，所以针对用户的光学分析设备200 (见图4，稍后会描述)的可用性的提升也能实现。
[0049]这里，会更加具体地描述实施例1中光学单元100的配置。首先，在实施例1中，光发射部10被配置有诸如发光二极管的发光元件，并且发光元件的出射表面面向板状部件40。光接收部20被配置有诸如光电二极管的光接收元件，并且其中光接收部表面面向板状部件40。
[0050]此外，在实施例1中，分析目标60是活体，并且特定成分是被包括在活体组织液或血液中的葡萄糖。在这种情况下，光发射部10中的发光元件的示例包括能在近红外区域发光的发光二极管。注意，在图1到4示出的示例中，特定成分是被包括在组织液中的葡萄糖，并且光接收部20接收由葡萄糖漫射的光。此外，在这种情况下，例如，手掌被用作活体60。
[0051]此外，在这个实施例中，活体的特定成分可以是除了葡萄糖之外的成分，例如，可以是脂肪、酶等。而且，从活体收集的粪便和尿液、血液、组织液等也可以作为分析目标60。
[0052]此外，在实施例1中，分析目标60不限于活体。分析目标60的其它特定示例包括食物(农产品、水产品、肉类、不同类型的加工食品等)、工业品(汽油、煤油、重油、轻油、纤维、药品、聚合物、油漆等)、药品和土壤。例如，在分析目标60是诸如水果或蔬菜的农产品的情况下，特定成分的示例除了葡萄糖，还包括果糖。此外，在分析目标是肉类的情况下，特定成分的示例包括脂肪。此外，在分析目标是聚合物的情况下，特定成分的示例包括水分。
[0053]注意，在这些情况下，根据特定成分的类型设定发光元件11出射的光的波长。此外，发光元件而不是发光二极管可以被用作光发射部的发光元件。
[0054]此外，如图1到3所示，光学单元100进一步包括冷却元件50。冷却元