(57)【要約】【課題】  検査用ストリップ読取装置システムおよび方法を提供する。【解決手段】  フォトダイオード（Ｄ１）をバック・バイアスさせ、コンデンサー（Ｃ１）をチャージし、パルスを発生させるようにしたシステムおよび方法が開示されている。このパルスの長さはフォトダイオード（Ｄ１）に入射する光の強度に比例するものとなっている。【選択図】図１
2009500634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードを逆バイアスさせること；
フォトダイオードにより発生した電流を使用してコンデンサーを充電するのに要する時間を測定すること；
コンデンサーを充電するのに要した時間を使用して検査用ストリップの状態を判定すること；
を具備してなることを特徴とする検査用ストリップを読取るための方法。
【請求項２】
第２のフォトダイオードを前記フォトダイオードに直列に接続させ、前記フォトダイオードおよび該第２のフォトダイオードを互いに反対に配向させること；
該第２のフォトダイオードを逆バイアスさせること；
該第２のフォトダイオードにより発生した電流を使用してコンデンサーを放電するのに要する時間を測定すること；
コンデンサーを放電するのに要した時間を使用して検査用ストリップの他の状態を判定すること；
を更に具備してなる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記の判定される状態が検査用ストリップの湿気である請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記の判定される状態が検査用ストリップ上のテストラインの様相である請求項１記載の方法。
【請求項５】
フォトダイオードを逆バイアスさせることが発信器回路を利用することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記発信回路がタイマーを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記発信回路がＲＣ発信器および少なくとも１つのインバータを含む請求項５記載の方法。
【請求項８】
時間を測定することが発信器回路の出力をマイクロコントローラに入力することを含む請求項５記載の方法。
【請求項９】
コンデンサーを充電するのに要した時間がフォトダイオードにより検出された光の強度に関連している請求項１記載の方法。
【請求項１０】
フォトダイオードを逆バイアスさせるための手段と；
フォトダイオードにより発生した電流を使用してコンデンサーを充電するのに要する時間を測定するための手段と；
コンデンサーを充電するのに要した時間を使用して検査用ストリップの状態を判定するための手段と；
を具備してなることを特徴とする検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１１】
第２のフォトダイオードを前記フォトダイオードに直列に接続させると共に、前記フォトダイオードおよび該第２のフォトダイオードを互いに反対に配向させるための手段と；
該第２のフォトダイオードを逆バイアスさせるための手段と；
該第２のフォトダイオードにより発生した電流を使用してコンデンサーを放電するのに要する時間を測定するための手段と；
コンデンサーを放電するのに要した時間を使用して検査用ストリップの他の状態を判定するための手段と；
を更に具備してなる請求項１０記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１２】
前記の判定される状態が検査用ストリップの湿気である請求項１０記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１３】
前記の判定される状態が検査用ストリップ上のテストラインの様相である請求項１０記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１４】
フォトダイオードを逆バイアスさせるための手段が発信器回路を含む請求項１０記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１５】
前記発信回路がタイマーを含む請求項１４記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１６】
前記発信回路がＲＣ発信器および少なくとも１つのインバータを含む請求項１４記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１７】
時間を測定するための手段が発信器回路の出力をマイクロコントローラに入力するための手段を含む請求項１４記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１８】
コンデンサーを充電するのに要した時間がフォトダイオードにより検出された光の強度に関連している請求項１０記載の検査用ストリップ読取装置システム。
【請求項１９】
第１のフォトダイオードと；
該第１のフォトダイオードに直列に接続され、該第１のフォトダイオードとは反対方向に配向した第２のフォトダイオードと；
これらフォトダイオードを利用すると共に、これらフォトダイオードでの光の強度に関係する出力を発振するようにした発信器回路と；
上記発振出力を使用して検査用ストリップの少なくとも１つの状態を判定するマイクロコントローラと；
を具備してなることを特徴とする検査用ストリップ読取装置。
【請求項２０】
第１のフォトダイオードの陽極が第２のフォトダイオードの陽極に電気的に接続している請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２１】
第１のフォトダイオードの陰極が第２のフォトダイオードの陰極に電気的に接続している請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２２】
前記発信回路がタイマーを含む請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２３】
前記発信回路が少なくとも１つのインバータを使用するＲＣ発信器を含む請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２４】
前記の判定される状態が検査用ストリップの湿気である請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２５】
前記の判定される状態が検査用ストリップ上のテストラインの様相である請求項１９記載の検査用ストリップ読取装置。
【請求項２６】
少なくとも１つのフォトダイオードと；
該フォトダイオードに接続されたコンデンサーと；
該フォトダイオードを逆バイアスするための回路と；
上記の逆バイアスされたフォトダイオードを介して流れる電流を使用して上記コンデンサーを充電するのに要する時間を判定するためのマイクロプロセッサーと；
を具備してなり、
該マイクロプロセッサーが、検査用ストリップの状態を判定するため、コンデンサーを充電するのに要した時間に応答するようにしたことを特徴とする検査用ストリップを読み取るための検査用ストリップ読取装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大略的に検査用ストリップを読取るためのシステムおよび方法に関し、特に一対のフォトダイオードを使用して分析検査用ストリップを読取るためのシステムおよび方法に関する。
[関連出願]  本願は、米国特許出願Ｎｏ．６０／６９７７６５（出願日：２００５年７月８日；発明の名称「検査用ストリップ読取装置回路およびファームウェア」）の優先権を主張している。    
【背景技術】
【０００２】
ここでは本発明の開示した具体例の背景について説明するが、この記述した背景技術は法律的に従来技術を表す、あるいは示唆することを意図するものではない。
【０００３】
フォトダイオードは様々な用途に使用されている。その１つの用途は、分析検査用ストリップを読取ることである。この分析検査用ストリップは、妊娠、麻薬、タバコ、その他についてのサンプルを検査するために使用される。フォトダイオードは、検査サンプル中にこのような物質の存否を検出するため、検査用ストリップの光強度の変化又は色の変化を検出するために使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ある用途において、２つのフォトダイオードに入射された光の強度を測定するための従来の方法は、２つのアナログ・ツウ・デジタル（Ａ/Ｄ）チャンネルを備えたマイクロコントローラを使用することである。その場合、非常に低い電流を、前記Ａ/Ｄが測定できる電圧に変換するために各フォトダイオードチャンネルについて増幅器が必要となる。この技法は比較的多数の部材を使用し製造コストが高くなる。更に、ある状況の下では、測定のダイナミックレンジが、Ａ/Ｄコンバータ内のビット数により制限されることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
図面に大略的に記載、説明されている実施例の部材は、様々に異なった構成に配置、設計され得ることが容易に理解されるであろう。すなわち、本発明のシステム、部材および方法に関し、図示した具体例についての以下の詳細な説明は、請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明のある具体例の代表例を示すに過ぎない。
【０００６】
ここに開示した本発明のある実施例によれば、一対のフォトダイオードに入射した光の強度を測定することにより検査用ストリップを読取るためのシステムおよび方法が提供される。ここに開示したシステムの１実施例においては、一対のフォトダイオード、タイマーおよびマイクロコントローラが含まれる。他の実施例においては、一対のフォトダイオード、複数のインバータ、レジスター、コンデンサーおよびマイクロコントローラが含まれる。
【０００７】
ここに開示した分析検査用ストリップ読取りシステムおよび方法の実施例においては、第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードを直列に、かつ、反対方向に向けて配置し、同時に第１のフォトダイオードを順方向にバイアスさせ、第２のフォトダイオードを逆方向にバイアスさせ、第２のフォトダイオードを通る第１の電流を測定し、同時に、第２のフォトダイオードを順方向にバイアスさせ、第１のフォトダイオードを逆方向にバイアスさせ、第１のフォトダイオードを通る第２の電流を測定することからなる。
【０００８】
フォトダイオードをバック・バイアスさせ、コンデンサーをチャージし、パルスを発生させるようにしたシステムおよび方法が開示されている。このパルスの長さはフォトダイオードに入射する光の強度に比例するものとなっている。
【０００９】
本発明の実施例は以下の事実を利用するものである。すなわち、フォトダイオードは逆バイアスされたとき、光の強度と比例して非常に僅かな電流を発生させるという事実である。図１に示す回路はこの方法のための基本を示している。好ましい実施例において、２つのフォトダイオードが使用されるが、単一のフォトダイオードを使用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面及び以下の特定の実施例の記載により、本発明の特徴およびそれを達成するための方法が明らかとなり、また発明自体が最もよく理解されるであろう。
図１に示すように、一対のフォトダイオードＤ１およびＤ２が直列で接続され、読取装置システム１２のための検査用ストリップ１０の近傍にて、互いに極を反対方向に背中合わせで装着されている。点ＡとＢとの間に亘ってＤＣバイアスを変化させることにより、フォトダイオードＤ１又はＤ２に当る光に比例して電流が流れることになる。点Ｂとの関連で陽（ポジティブ）電圧を点Ａに印加すると、フォトダイオードＤ１は逆バイアスされ、それに当る光の量に直線状に正比例する電流が発生する。この電流はフォトダイオードＤ２を通過することになる。なぜならば、それが順方向にバイアスされているからである。もし、点Ａとの関連で陽電圧を点Ｂに印加した場合は、逆になり、この回路を通って流れる電流はフォトダイオードＤ２に当る光の量に直線状に正比例することになる。
【００１１】
もし、この組合せが、バイアスが交互する発信器回路で使用される場合は、出力波形は各フォトダイオードに当る光の強度に依存する形を有することになる。本発明のシステム１２の第１の実施例が図２に示されており、ここでは発信器回路１４が５５５タイマーチップ１６を使用している。この発信器回路１４はフォトダイオードＤ１およびＤ２を逆方向にバイアスさせるための回路１８を有している。
【００１２】
このタイマー１６の出力（ピン３）が高いとき、コンデンサーＣ１はフォトダイオードＤ１により発生した電流によりチャージされる。なぜならば、点ＡはＶＣＣとなっており、点Ｂは１／３ＶＣＣとなっているからである。その差は２／３ＶＣＣである。コンデンサーＣ１の電圧が２／３ＶＣＣに到達したとき、出力がゼロボルトに切り替えられる。ここで、点Ａはゼロボルトになり、点Ｂは２／３ＶＣＣとなって、その差は−２／３ＶＣＣとなる。この両方の場合において、バイアス電圧は２／３ＶＣＣで開始され、ついで１／３ＶＣＣに降下する。
【００１３】
フォトダイオードＤ１に当る光と、時間Ｔ１との間の関係を分析した場合、以下の結果が得られる。すなわち、フォトダイオードＤ１により発生する電流をｉとし、光の強度に直線的に比例するとした場合、ｉ＝Ｃ＊ｄｖ／ｄｔであり、静電容量Ｃは既知であり、ｄｖはＶＣＣ／３であるから、ｉについて以下の等式が成り立つ：
【００１４】
ｉ＝Ｋ／ｄｔ  （ここで、ＫはＣ＊ＶＣＣ／３に等しい定数）
【００１５】
従って、ｔは光の強度に逆比例する。
【００１６】
図２に示す回路において、時間Ｔ１はフォトダイオードＤ１に当る光の強度に逆比例し、時間Ｔ２はフォトダイオードＤ２に当る光の強度に逆比例する。
【００１７】
この回路において、フォトダイオードＤ１およびＤ２の測定に際し、マイクロコントローラ２１の僅か単一のデジタル入力ピンが必要とされるに過ぎない。このマイクロコントローラ２１はマイクロコントローラのＰＩＣ１０Ｆファミリーからのもの、あるいは他の同様のマイクロコントローラからのものでもよい。マイクロコントローラ２１のクロックレイトおよびコンデンサーＣ１の値に依存する形で、前記Ａ／Ｄ法と比較して光のレベルの巨大なダイナミックレンジを測定することができる。前記Ａ／Ｄ法のようには速くはないが、多くの用途において、高い変換速度を必要としない。
【００１８】
本発明のシステムの他の実施例が図３に示されている。これは発信器回路２５を使用した読取装置システム２３である。この発信器回路２５はフォトダイオードＤ３およびＤ４を逆バイアスさせるための回路２７を有している。この回路は、７４ＨＣ０４などのＣＭＯＳインバータを使用する単純なＲＣ発信器２９である。フォトダイオードＤ１およびＤ２は、出力の状態に応じて、コンデンサーＣａｌ．２ｄを充電ないし放電させる。すなわち、出力が高いとき、フォトダイオードＤ４からの電流がコンデンサーＣ２を、インバータ３２の高い閾値に達するまで充電させる。ついで、出力が低く切り換えられ、フォトダイオードＤ３により発生した電流がコンデンサーＣ２を、インバータ３２の低い閾値に達するまで放電させる。この出力は高い値に切り換え、戻され、上記プロセスが再び開始される。
【００１９】
マイクロコントローラ３８はカウントを行い、マイクロコントローラ３８に対する入力が高い時間を判定するためカウントを行い、この時間はフォトダイオードＤ３についての時間Ｔ３となる。マイクロコントローラ３８はカウントを行い、マイクロコントローラ３８に対する入力が低い時間を判定するためカウントを行い、この時間はフォトダイオードＤ２についての時間Ｔ４となる。ついで、マイクロコントローラ３８は時間Ｔ３およびＴ４を使用して検査用ストリップの湿気、テストラインの様相などの事項を決定する。
【００２０】
これらの実施例の他の利点は、もしも時間Ｔ１およびＴ２又は時間Ｔ３およびＴ４が１６．６ミリ秒よりもかなり長い場合に、６０Ｈｚのノイズが消去されるようになる。
【００２１】
これらの回路は、コンデンサーＣ１およびＣ２における許容度およびインバータの入力閾値のため、絶対光レベルを測定するのに特に良好なものとは言えないかも知れない。しかし、マイクロコントローラ内のアプリケーションソフトウエアが光レベルの変化百分率に関するだけのものであるとすると、これら双方の回路は非常に旨く働くであろう。
【００２２】
本発明の特定の実施例について記述したが、種々の異なる実施例並びに組合せが可能であること、並びにそれらも本発明の趣旨および範囲に包含されることが理解されるであろう。従って、ここに記載されている実施例は、本発明がこれら実施例に制限されることを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】検査用ストリップの読取装置システムの一部を示す非常に簡略化された模式的回路図であり、本発明の実施例に従って構成された一対のフォトダイオードを示している。
【図２】図１に示した実施例の模式的回路図である。
【図３】本発明の他の実施例の模式的回路図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    検査用ストリップ
１２    読取装置システム
１４    発信器回路
１６    タイマー
２１    マイクロコントローラ
２３    読取装置システム
２５    発信器回路
２７    回路
２９    ＲＣ発信器
３２    インバータ
３８    マイクロコントローラ
Ｃ１    コンデンサー
Ｄ１、Ｄ２    フォトダイオード
Ｄ３、Ｄ４    フォトダイオード
【図１】
2009500634.tif 000003
【図２】
2009500634.tif 000004
【図３】
2009500634.tif 000005
【国際調査報告】
2009500634.tif 000006