(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された血液モニタリングシステムを提供すること。特にグルコースモニタリングシステムに伴う部品の費用を減らすことを課題とする。【解決手段】試料開口から所定の距離に配置された読み取りヘッドを含むグルコースモニタリングシステム。読み取りヘッドは、交差する光路を発するように適合されている第一及び第二のＬＥＤを含む。光路どうしの交差点にビームスプリッタが配置される。ビームスプリッタは、試料開口上の試料に照射するために得られる同軸発光の中心波長を制御するための帯域通過フィルタを含む。読み取りヘッドはさらに、検出開口及び検出開口上の成形レンズを含む検出器を含む。レンズの上流側の光散乱部は、内部迷光を減らすため、９０゜を超える角度を有する複数の段を含む。【選択図】図１
2004151099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する照射中心波長及び対応する照射許容差を含む、照射光路を画定する光線を発する第一の単色照射光源と、
前記照射光路中に配置された、対応するフィルタ中心波長及び対応するフィルタ許容差を含む帯域通過フィルタと
を含む照射光源であって、
前記フィルタ許容差が前記照射許容差の約半分以下であり、
前記フィルタ中心波長が約前記照射中心波長−前記照射許容差から約前記照射中心波長＋前記照射許容差のほぼ範囲内にある照射光源。
【請求項２】
前記単色照射光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、
前記照射中心波長が約７００nmであり、
前記照射許容差が約２０nm以下である、請求項１記載の照射光源。
【請求項３】
前記フィルタから第一の方向に反射する別の照射光路を画定する光線を発する第二の照射光源を含み、前記第一の照射光源及び第二の照射光源が、前記フィルタに対し、前記第一の照射光源からの光線が前記フィルタを前記第一の方向に通過するように配設され、それによって前記第一及び第二の照射光源が同軸照射を提供する、請求項２記載の照射光源。
【請求項４】
前記第二の照射光源が、約９４０nmの対応する中心波長を含むＬＥＤである、請求項３記載の照射光源。
【請求項５】
前記第二の照射光源に対応する前記照射光路が、前記第一の照射光源に対応する前記照射光路に対してほぼ９０゜で配置されている、請求項３記載の照射光源。
【請求項６】
前記フィルタから第一の方向に反射する別の照射光路を画定する光線を発する第二の照射光源を含み、
前記第一の照射光源がＬＥＤであり、前記対応する照射中心波長が約６８０nm〜約９６０nmのほぼ範囲内であり、
前記第二の照射光源が、約５１０nm〜７４０nmのほぼ範囲内の対応する照射中心波長を含むＬＥＤであり、
前記第一の照射光源及び前記第二の照射光源が、前記フィルタに対し、前記第一の照射光源からの光線が前記フィルタを前記第一の方向に通過するように配設されている、請求項１記載の照射光源。
【請求項７】
前記第一の照射光源に対応する前記照射中心波長が約７００nm〜約７４０nmのほぼ範囲内であり、
前記第二の照射光源に対応する前記照射中心波長が約５１０nm〜約５５０nmのほぼ範囲内である、請求項６記載の照射光源。
【請求項８】
前記照射許容差が約２０nm以下である、請求項７記載の照射光源。
【請求項９】
対応する第一の中心波長を有し、第一の光路を発するように適合されている第一のＬＥＤと、
対応する第二の中心波長を有し、交差点で前記第一の光路と交差する第二の光路を発するように適合されている第二のＬＥＤと、
前記交差点に配置され、対応する帯域通過フィルタを有するビームスプリッタと
を含む読み取りヘッドであって、
前記第一のＬＥＤ、前記第二のＬＥＤ及び前記ビームスプリッタが、第一の方向に同軸照射を提供するように配設されており、
前記帯域通過フィルタが、前記第一のＬＥＤに対応する帯域幅と比べて比較的狭い通過帯域を含み、
前記同軸照射の少なくとも一部が試料から反射されて拡散反射光を生成し、
前記読み取りヘッドがさらに、前記拡散反射光の少なくとも一部を受けるように配置された検出器を含む読み取りヘッド。
【請求項１０】
前記第一のＬＥＤに対応する前記帯域幅が約１００nmであり、
前記狭い通過帯域が約２５nmである、請求項９記載の読み取りヘッド。
【請求項１１】
前記第一及び第二のＬＥＤが２０nm以下の対応する許容差を有し、前記帯域通過フィルタが１０nm以下の対応する許容差を有する、請求項９記載の読み取りヘッド。
【請求項１２】
前記検出器の上流側に光散乱部を含み、前記光散乱部が、９０゜を超える既定角で形成された複数の段を含む、請求項９記載の読み取りヘッド。
【請求項１３】
前記段が形成される前記既定角が約１００゜以上である、請求項１２記載の読み取りヘッド。
【請求項１４】
試料を試料開口に受け、その試料の分析に基づいてパラメータ値を測定するように適合されているモニタリングシステムにおける使用に適合されている読み取りヘッドであって、
対応する第一の中心波長及び第一の許容差を有し、第一の光路を発するように適合されている第一のＬＥＤと、
前記第一の光路中に配置された帯域通過フィルタを含み、対応する第一の中心波長及びフィルタ許容差を含むビームスプリッタと、
前記第一のＬＥＤ及び前記ビームスプリッタに対して配置され、対応する第二の中心波長及び第二の許容差を有し、前記ビームスプリッタと交差する第二の光路を発するように適合されている第二のＬＥＤと
を含む読み取りヘッドであって、
前記第二のＬＥＤ、前記ビームスプリッタ及び前記第一のＬＥＤが、前記第一及び第二のＬＥＤによる前記試料の同軸照射を提供するように配置されており、
前記フィルタ許容差が前記第一の許容差よりも小さく、
前記帯域通過フィルタが、前記第一のＬＥＤに対応する帯域幅と比べて比較的狭い通過帯域を含み、
前記読み取りヘッドがさらに、
同軸照射が通過する出口を画定する面（前記試料開口が、この面から所定の距離だけ離間し、前記同軸照射によって照射されるように配置されて、前記試料が前記試料開口の上に配置されると、前記試料が前記同軸照射の少なくとも一部を反射させる）と、
前記反射した照射から得られる拡散光を検出するように適合されている検出器と
を含む読み取りヘッド。
【請求項１５】
前記フィルタ許容差が前記第二の許容差よりも小さい、請求項１４記載の読み取りヘッド。
【請求項１６】
前記第一のＬＥＤの前記帯域幅が約１００nmであり、前記フィルタ通過帯域が約２５nmである、請求項１４記載の読み取りヘッド。
【請求項１７】
少なくとも前記第一のＬＥＤからの光が前記フィルタによってろ波される、請求項１４記載の読み取りヘッド。
【請求項１８】
前記第二のＬＥＤからの光が前記フィルタから反射して、前記第一のＬＥＤから前記フィルタを通過する光とで同軸照射を提供する、請求項１５記載の読み取りヘッド。
【請求項１９】
前記第二の中心波長が前記フィルタ中心波長及び前記第一の中心波長よりも大きい、請求項１４記載の読み取りヘッド。
【請求項２０】
前記フィルタ許容差が前記第二の許容差よりも小さい、請求項１９記載の読み取りヘッド。
【請求項２１】
前記フィルタ許容差が約１０nm以下である、請求項２０記載の読み取りヘッド。
【請求項２２】
前記第一の中心波長が約７００nmであり、前記第二の中心波長が約９４０nmである、請求項２１記載の読み取りヘッド。
【請求項２３】
前記検出器に対応する光散乱部を含み、前記光散乱部が、９０゜を超える一以上の角度を画定し、前記検出器の活動区域に達する内部迷光を減らすように配置された複数の段を含む、請求項１４記載の読み取りヘッド。
【請求項２４】
試料を試料開口に受け、その試料の分析に基づいてパラメータ値を測定するように適合されているモニタリングシステムにおける使用に適合されている読み取りヘッドであって、
対応する第一の中心波長を有し、第一の光路を発するように適合されている第一のＬＥＤと、
前記第一の光路中に配置されたビームスプリッタと、
前記第一のＬＥＤ及び前記ビームスプリッタに対して配置され、対応する第二の中心波長を有し、前記ビームスプリッタと交差する第二の光路を発するように適合されている第二のＬＥＤと
を含む読み取りヘッドであって、
前記第一及び第二の光路が前記ビームスプリッタと交差して、前記第一のＬＥＤ及び第二のＬＥＤからの光を含む照射ビームを形成し、
前記読み取りヘッドがさらに、
前記ビームが通過する出口を画定する面（前記試料開口が、この面から離間し、前記ビームによって照射されるように配置されて、前記試料が前記試料開口の上に配置されると、前記試料が前記ビームの少なくとも一部を反射させる）と、
活動区域と、前記反射したビームから得られる拡散光の少なくとも一部を受けるために配置されている検出開口とを含む検出器と、
前記検出器活動区域の上流側に配置され、９０゜を超える一以上の角度を画定する複数の段を含み、前記段が、前記検出器活動区域に対する内部迷光を減らすために斜めになるように配置されている光散乱部と
を含む読み取りヘッド。
【請求項２５】
前記複数の段によって画定される前記一以上の角度が約１００゜である、請求項２４記載の読み取りヘッド。
【請求項２６】
前記第二の中心波長が前記第一の中心波長よりも大きい、請求項２４記載の読み取りヘッド。
【請求項２７】
前記ビームスプリッタが、対応するフィルタ中心波長及びフィルタ許容差を有する帯域通過フィルタを含み、
前記フィルタ中心波長及びフィルタ許容差が、前記第一のＬＥＤからの前記ビームの前記光が前記第二のＬＥＤからの前記ビームの光の波長に等しい波長を有しないよう、前記第一のＬＥＤに対応する波長を前記第二のＬＥＤに対応する波長から分離するように選択される、請求項２６記載の読み取りヘッド。
【請求項２８】
前記第一のＬＥＤが、対応する第一の帯域幅及び第一の許容差を有し、
前記第二のＬＥＤが、対応する第二の帯域幅及び第二の許容差を有し、
前記ビームスプリッタがフィルタを含み、
前記フィルタが、前記第一の帯域幅及び前記第二の帯域幅と比べて比較的狭い、対応するフィルタ通過帯域を有する、請求項２６記載の読み取りヘッド。
【請求項２９】
前記フィルタが、ほぼ前記第二の中心波長＋第二の許容差よりも小さい、対応するフィルタ中心波長を有する、請求項２８記載の読み取りヘッド。
【請求項３０】
前記フィルタ中心波長がほぼ前記第一の中心波長＋前記第一の許容差よりも小さい、請求項２９記載の読み取りヘッド。
【請求項３１】
前記フィルタ中心波長がほぼ前記第一の中心波長−前記第一の許容差よりも小さい、請求項３０記載の読み取りヘッド。
【請求項３２】
前記フィルタ中心波長がほぼ前記第一の中心波長−２０nmよりも小さい、請求項３０記載の読み取りヘッド。
【請求項３３】
前記フィルタが約２０nmよりも小さい対応する許容差を有する、請求項３２記載の読み取りヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、血液モニタリング装置に関し、一部の実施態様はグルコースモニタリングシステムに関する。具体的な実施態様は、グルコースモニタリングシステムとで使用するための拡散反射率装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液試料を速やかに採取し、血液試料の分析を実施することがしばしば必要である。血液試料を採取する必要性の一例は、使用者が自らの血中グルコースレベルをモニタリングするためにしばしば使用しなければならない血中グルコースモニタリングシステムに関連する。
【０００３】
不規則な血中グルコース濃度レベルを有する人は、医療上、自らの血中グルコース濃度レベルを規則的に自己モニタリングすることを求められる。不規則な血中グルコースレベルは、糖尿病のような疾病をはじめとする多様な理由によって起こる。血中グルコース濃度レベルをモニタリングする目的は、血中グルコース濃度レベルを測定したのち、そのレベルが高すぎるか低すぎるかに基づき、是正措置を講じて、そのレベルを正常範囲内に戻すためである。是正措置を講じることができないと、深刻な事態が暗示される。血中グルコースレベルが低下しすぎると（低血糖症として知られる症状）、神経質になり、震え、混乱する。その人の判断力は損なわれ、最終的には失神することもある。また、血中グルコースレベルが上昇しすぎるならば（高血糖症として知られる症状）、非常に重症になる。低血糖症及び高血糖症のいずれも、潜在的に生命を脅かす緊急事態である。したがって、正確な試験結果を得ることが非常に重要である。
【０００４】
人の血中グルコースレベルをモニタリングする一つの方法は、手のひらサイズの携帯型血中グルコース試験装置を用いる方法である。このような装置の携帯性は、使用者が、どこに居ようとも、自らの血中グルコースレベルを簡便に試験することを可能にする。血中グルコースレベルをチェックするためには、別個の穿刺装置を使用して体、たとえば指先から血滴を採取する。ひとたび所要量の血液が指先に得られると、血中グルコース試験装置を使用してその血液を採取する。血液は試験装置に引き込まれ、この試験装置が血中グルコース濃度を測定する。試験結果は試験装置上の表示装置によって使用者に伝えられる。穿刺装置に関するさらなる詳細は、譲受け人が共通であり、全体を引用例として本明細書に取り込む米国特許第６，１５２，９４２号に記載されている。
【０００５】
比色反応を読み取るための光学計器に伴う欠点は、サイズ、低い信号スループット及び一部には光学部品の機械的アライメント（又はミスアライメント）感度による精度誤差を含む。光学計器が二以上の波長又は多数の波長での読み取りを要する場合、これらの問題はさらに複雑化する。多数の波長を設けることは、従来技術の装置が異なる発光要素、たとえば発光ダイオードで各波長の光を生成するため、これらの問題を複雑化する。各発光ダイオードを試料と一直線に並べる又は同一に並べることはできない。この結果、各発光ダイオードからの光は、異なる強さ及び試料上での異なる強さ分布を有するようになる。
【０００６】
多くのグルコースモニタリングシステムは、試薬からの拡散反射率を計測することにより、血液試料中のグルコース濃度を測定する。試薬は、血液試料中のグルコース濃度に比例する色変化を示す。一般に、拡散反射率は、試薬の色の変化を読み取る好ましい方法である。比色試験及び拡散光反射率に関するさらなる背景は、すべて全体を引用例として本明細書に取り込む米国特許第５，７２３，２８４号、第６，１８１，４１７号、第５，５１８，６８９号、第５，６１１，９９９号に見ることができる。
【０００７】
拡散反射率を読み取る現在の方法は、単色照射光源としてＬＥＤを使用する。ＬＥＤの使用に伴う問題は、一般的な±２０nmの中心波長許容差が拡散反射率の変動を生じさせるということである。中心波長周辺の波長の変動は、ＬＥＤの中心波長に対応する反射率の周辺で試薬の色を変化させる。この反射率変動がグルコース濃度の誤差に転じる。グルコース濃度レベルの誤差は、使用者をして多すぎる薬を摂らせたり、十分な薬を摂らせなかったりして、それにより、潜在的な発作、昏睡又は死さえもたらしかねない。したがって、血液試料中の正確なグルコース濃度レベルを得ることがきわめて重要である。
【０００８】
拡散反射率の一つの範疇が２波長拡散反射率である。２波長拡散反射率読み取りヘッドの現在の設計は、二つの異なる波長のＬＥＤからの同軸試料照射を使用する。２個のＬＥＤによる試料の同軸照射は、従来、ビームスプリッタを用いて実施されている。もう一つの方法は、試料の垂直光軸から１５゜傾斜させた両ＬＥＤによって試料に照射することである。
【０００９】
ＬＥＤの許容差による反射率変動を減らす一つの方法は、厳密な中心波長許容差にしたがってＬＥＤを分類してスペクトル誤差を減らす方法である。このような分類法は、ＬＥＤの費用をその公称費用の１５倍まで増すこともある。ＬＥＤ中心波長変動によって生じるスペクトル誤差を減らすための低廉な代替が本明細書で教示される。また、分析される試料に同軸照射する方法が本明細書で教示される。本明細書の教示から、照射、検出及び血液モニタリング一般に関するさらなる利点が当業者には明白であろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、改良された血液モニタリングシステムを提供することである。さらなる目的は、血液モニタリングシステム、特にグルコースモニタリングシステムに伴う部品の費用を減らすことである。
【００１１】
本発明の目的は、モニタリングシステムの結果に関して改善された精度及び正確さを提供することである。さらなる目的は、二つの波長による同軸照射の使用によって改善された結果を提供することである。
【００１２】
もう一つの目的は、照射の中心波長の変動を制御する改善された方法を提供することである。
【００１３】
もう一つの目的は、一般的な中心波長許容差を有する一般的な規格品ＬＥＤからの比較的狭い帯域幅（ＬＥＤの分散よりも小さい）の照射を使用する拡散反射率分析を提供することである。さらなる目的は、ＬＥＤ、フィルタ及びビームスプリッタの組み合わせによって中心波長を制御することである。
【００１４】
もう一つの目的は、拡散反射率検出器の検出活動区域に入射する内部迷光を減らすための改良を提供することである。
【００１５】
もう一つの目的は、改良された単色照射光源を提供することである。
【００１６】
もう一つの目的は、光照射及び他の技術に基づく分析に関してより正確な結果を提供することである。
【００１７】
もう一つの目的は、拡散反射率システムで使用するための改良された読み取りヘッドを提供することである。
【００１８】
他の目的及び利点が本明細書の教示から当業者には明白になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の実施態様は照射光源に関する。一つのそのような実施態様は、対応する照射中心波長及び対応する照射許容差を含む第一の単色照射光源を含む。光源が、照射光路を画定する光線を発する。帯域通過フィルタが照射光路中に配置されている。フィルタは、対応するフィルタ中心波長及び対応するフィルタ許容差を含む。一部の用途では、フィルタ許容差は、照射許容差の半分にほぼ等しくなるように選択され、フィルタ中心波長は、照射中心波長−照射許容差にほぼ等しくなるように選択される。
【００２０】
本発明の関連の実施態様は、読み取りヘッドに関する。一つのそのような実施態様は、対応する第一の中心波長を有する第一のＬＥＤを含み、このＬＥＤは、第一の光経路を発するように適合されている。第二の中心波長を含む第二のＬＥＤが、交差点で第一の光路と交差する第二の光路を発するように適合されている。読み取りヘッドはさらに、交差点に配置されたビームスプリッタを含み、ビームスプリッタは帯域通過フィルタを含む。第一のＬＥＤ、第二のＬＥＤ及びビームスプリッタは、第一の方向に同軸照射を提供するように配設されている。一部の用途では、帯域通過フィルタは、第一のＬＥＤに対応する帯域幅又はスペクトルと比べて比較的狭い通過帯域を含む。同軸照射の少なくとも一部が試料から反射され、それにより、拡散反射光を生成する。読み取りヘッドはさらに、拡散反射光の少なくとも一部を受けるように位置する検出器を含む。
【００２１】
一部の実施態様では、読み取りヘッドは、試料を受け、試料の分析に基づいてパラメータ値、たとえばグルコース濃度レベルを測定するように適合されているモニタリングシステムにおける使用に適合されている。このような実施態様では、読み取りヘッドは、対応する第一の波長及び第一の許容差を有する第一のＬＥＤを含むことができる。第一のＬＥＤは、第一の光路を発するように適合されている。帯域通過フィルタを含むビームスプリッタが第一の光路中に配置されている。ビームスプリッタは、フィルタ中心波長及びフィルタ許容差を含む。第二のＬＥＤが第一のＬＥＤ及びビームスプリッタに対して固定配置されている。第二のＬＥＤは、対応する第二の中心波長及び第二の許容差を含む。第二のＬＥＤは、ビームスプリッタと交差する第二の光路を発するように適合されている。第二のＬＥＤ、ビームスプリッタ及び第一のＬＥＤは、第一及び第二のＬＥＤによる試料の同軸照射を提供するように配置されている。
【００２２】
一部の用途では、フィルタ許容差は、第一のＬＥＤに対応する第一の許容差よりも小さくなるように選択される。選択される帯域通過フィルタは、第一のＬＥＤに対応する帯域幅と比べて比較的狭い帯域通過を含む。
【００２３】
読み取りヘッドはさらに、同軸照射が通過する出口を画定する面を含む。試料開口がその面から所定の距離だけ離間し、同軸照射によって照射されるように配置されている。したがって、試料が試料開口に配置されると、その試料は同軸照射を反射する。
【００２４】
検出器が、拡散反射同軸照射の少なくとも一部を検出開口を通して受けるように配置されている。一部の用途では、光を検出器の活動区域に集束させるため、検出開口の上にレンズが配置される。レンズは、好ましくは、９０゜よりも大きい一以上の角度を画定する複数の段を含む。レンズの段は、試料から反射した非拡散迷光が検出区域に達することを減らすため、斜めに配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１及び２は、それぞれ、読み取りヘッド１０の上面図及び側面図を示す。特に、図示する読み取りヘッドは、２波長拡散反射率読み取りヘッドである。図１は、９４０nmの中心波長を有する第一の水平ＬＥＤ１２を支持するハウジング１１を示す。７００nmの中心波長を有する第二の垂直ＬＥＤ１４がハウジング１１中で第一のＬＥＤ１２に対して直角に支持されている。図２では、見やすくするため第二のＬＥＤ１４の一部が切り欠かれている。当業者は、本明細書で開示する教示が特定の波長又はＬＥＤのサイズに限定されないということを理解するであろう。ダイクロイックビームスプリッタ１６が第一のＬＥＤ１２及び第二のＬＥＤ１４に対して配設されて、両ＬＥＤによる試料１７の同軸照射を提供する。
【００２６】
面１８が、同軸照射が通過する出口１９を画定している。読み取りヘッドの汚染を防ぐため、厚さ０．２０mmのポリカーボンの窓２０が読み取りヘッド１０の面１８の上に配置されている。
【００２７】
モニタリングシステム２１は、試料鏡面反射が検出器２４に達することを防ぐため、法線から５゜傾斜した試料開口２２を含む。図１では、ビームスプリッタ１６をよりわかりやすく示すため、検出器２４の一部が切り欠かれている。好ましい実施態様では、直径４．５７mmの試料１７が３．８１mm×４．３２mmの楕円形の試料開口２２の上に配置される。試料１７は、読み取りヘッド１０から３．１７５mm離れた位置にある。出口は、試料のところで直径３．３００mmのビームを作り出す大きさである。
【００２８】
検出器２４は、好ましい実施態様では、TAOS  LS250一体型検出・増幅器であり、４５゜反射軸に対して垂直に位置している。検出器２４は、約１．５０mm平方の活動区域（図示せず）を含む。拡散反射光の一部が、同じく１．５mm平方であり、４５゜で配置されている検出開口２８を通過する。従来のTAOSパッケージは、入射光を検出器２４の活動区域に集束させるため、検出開口２８の下流側に成形レンズ２６を含む。一般的には、読み取りヘッドハウジングは、検出開口２８の下流側に光散乱部３０を含む。光散乱部は、ほぼ直角に形成された複数の段３２を含む。
【００２９】
図３、４及び５は、７００nmの中心波長を２０nmの許容差で含む第一のＬＥＤのスペクトルを示す。第一のＬＥＤは、約１００nmの帯域幅を有する。第二のＬＥＤの中心波長が９４０nmに位置することを除き、第二のＬＥＤに関して同じ一般的な特性を仮定する。当業者は、第一のＬＥＤの上スペクトルが８２０nmに当たり、第二のＬＥＤの下スペクトルが同じく８２０nmに当たるということを察知するであろう。したがって、中心波長どうしを２４０nmだけ分離しても、第一のＬＥＤ及び第二のＬＥＤから形成される同軸照射を含むビームには潜在的な重なり合いがある。
【００３０】
第一のＬＥＤからの光線と第二のＬＥＤからの光線との重なり合いを防ぐため、帯域通過フィルタがビームスプリッタとともに使用される。好ましい実施態様では、帯域通過フィルタは、ビームスプリッタとで一体化した２色フィルタである。それにより、ビームスプリッタは、好ましくは、ダイクロイックビームスプリッタ１６である。本明細書の教示にしたがって、他のビームスプリッタ及び帯域通過フィルタの組み合わせが当業者には明白であろう。
【００３１】
図３〜５は、ビームスプリッタ１６として２５nm半波高全幅値帯域通過フィルタの使用を例示する。フィルタ中心波長は６８０nmにセットされている。図３〜５で使用されているフィルタ許容差は１０nmである。１０nmの中心波長許容差は一般に低コストで利用可能である。図３〜５をよく見ると、半波高全幅値（ＦＷＨＭ）では、図３を参照して、ろ波された７００nmＬＥＤ光の中心波長特性には±２０nmのＬＥＤ中心波長シフトの小さな変動しかない。同様に、図４及び５は、６８０nm±１０nmの帯域通過フィルタを用いる場合の、ＬＥＤスペクトルの中心波長における±２０nmの変動を示す。
【００３２】
ろ波される中心波長を有意に変化させる唯一の条件は、ＬＥＤ中心波長が７００nmで＋２０nmであり、フィルタ中心波長が６８０nmで−１０nmであるときである。この条件は、合わせた中心波長を公称６８０nmに近づける。したがって、大きな中心波長変動±２０nmは、スプリッタ１６のスペクトル出力を有意に変化させることはない。
【００３３】
図６は、帯域内光線１４Ｒがスプリッタ１６を通過するときスプリッタ１６によって遮断される帯域外光線３１を示す。第二のＬＥＤに対応する９４０nmの光線１２Ｒはすべて帯域通過フィルタ１６から反射して、試料開口２２、ひいては試料に照射する。２組の光線１４Ｒ及び１２Ｒが組み合わさって試料開口２２に照射する。見やすくするため検出器２４は省略している。
【００３４】
組み合わせビームスプリッタ及び帯域通過フィルタ、たとえばダイクロイックフィルタの使用は、有意な費用節約をもたらす。たとえば、固有帯域幅を有するカスタム６８０nmＴ１  ＬＥＤ（Shinkoh  Electronics社、QDI  KL724-680）と７００nmＴ１  ＬＥＤ（Lite-On社、LTL-4212）との費用の差は約４．００ドルである。ダイクロイックフィルタ（ビームスプリッタ）の費用概算は１．０９ドルである（OCLI社）。帯域通過フィルタ組み合わせに７００nmＬＥＤを使うならば約３．００ドルの費用節約を実現することができる。TAOS検出器の費用は１．０２ドルである（５０k／年）。新規な読み取りヘッド設計は、２波長拡散反射率読み取りヘッドを低コストで提供する。したがって、現在の部品は約１１．００ドルするが、本明細書の教示の読み取りヘッドは約３．００ドル〜４．００ドルしかしない。
【００３５】
図６及び７は、６８０nmダイクロイック帯域通過フィルタ１６に照射する７００nmＴ１  ＬＥＤを示す。検出器２４は、拡散反射光を検出するために試料垂直軸から４５゜で取り付けられている。試料のスペクトル反射は、検出器２４の活動区域から離れる方向に向けられるか、光散乱部３０の中の段３２によって検出器の活動区域に達しないように遮断される。
【００３６】
フィルタ１６は、６８０nm±５nmの中心波長で帯域幅２５nmの光、すなわち６５０nm〜７１０nmの光を通過させる。ろ波された光は直径２mmの出口１９を通過する。そして、９４０nmＴ１  ＬＥＤ出力がダイクロイックビームスプリッタ１６から反射し、直径２mmの出口１９を通過する。ＬＥＤ１２及び１４がいっしょになって試料を直径３．３mmの同軸ビーム３３で照射する。
【００３７】
図８及び９に示す２個の読み取りヘッドハウジング（１１、１１′）に光散乱段３２を９０゜（符号３４）及び１００゜（符号３６）の角度で設けた。簡潔に示すため、また、試験の可変要素を最小限にするため、１個のＬＥＤ１４を使用した。フィルタ及び第二のＬＥＤは、この角度段試験には組み込まなかった。段は、試料からの鏡面反射が検出器の活動区域２６に達することを防ぎ、内部迷光（すなわち、非拡散光）を減らすように設計されている。９０゜の段３４は、鏡面反射光線３８を反射して試料開口２２に戻す傾向が強く、光線３８′は、内部迷光として反射して検出器活動区域２６に戻ることができる。１００゜の段３６から反射する鏡面反射光線４０は、試料開口２２から離れる方向に向けられ、開口２２から反射した後、検出器活動区域２６に達する傾向は弱い。モデリング中、ミラー試料から反射率を計測して内部鏡面反射の排除率を測定した。９０゜の段を有する読み取りヘッドは０．１７％Ｒの鏡面反射率を示し、１００゜の段３６は０．０７％Ｒの鏡面反射率を示した。１００゜の段３６の設計は、内部迷光排除率の改善を提供する。
【００３８】
一以上の特定の実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲を逸することなく多くの変更を本発明に加えることができることを認めるであろう。これらの実施態様及びその自明な変形それぞれは、特許請求の範囲に記載される発明の本質及び範囲に該当すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】試料開口から離間した読み取りヘッドの上面図である。
【図２】図１に示す読み取りヘッド及び試料開口の側面図である。
【図３】７００nmＬＥＤ及び６８０nm帯域通過フィルタスペクトルを示すグラフである。
【図４】７００nmＬＥＤ及び６８０nm帯域通過フィルタスペクトルを示すグラフである。
【図５】７００nmＬＥＤ及び６８０nm帯域通過フィルタスペクトルを示すグラフである。
【図６】ダイクロイックフィルタを照射する７００nmＬＥＤの上面図である。
【図７】反射角４５゜で整合された検出器を示す図である。
【図８】９０゜の段を有する従来の成形読み取りヘッドハウジングから反射した光線を示す図である。
【図９】１００゜の段を有する変形された成形読み取りヘッドハウジングから反射した光線を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
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2. Detailed Description of Invention
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3. Brief Description of Drawings
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1. Abstract
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2. Representative Drawing
None
Fig. 1
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Fig. 2
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Fig. 3
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Fig. 4
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Fig. 5
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Fig. 6
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Fig. 7
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Fig. 8
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Fig. 9
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