CN103063588B - 光学侦测装置及光学量测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学侦测装置及光学量测***，该光学侦测装置适于量测一样本。光学侦测装置包括多个发光单元、一收光单元、驱动单元以及分析单元。各发光单元适于发出一光束。收光单元适于接收穿过样本的光束并将穿过样本的光束转换为电信号。驱动单元适于改变发光单元与样本的相对位置。分析单元与收光单元电性连接且适于利用电信号量测样本的性质。收光单元的数量少于发光单元的数量。

Description

光学侦测装置及光学量测***

技术领域

本发明是关于一种光学装置，特别是关于一种光学侦测装置及光学量测***。

背景技术

为了截取直进光线以获得最大的光利用效率，已知的多光源光学量测***多采用发光单元与收光单元成对的设计。然而，在已知的多光源光学量测***中，因发光单元与收光单元需成对而使其制造成本不易降低。此外，与各收光单元电性连接的分析电路的设计亦不易简化。

另外，在已知多光源光学量测***中，为了防止收光单元受单一发光单元或不同发光单元的杂散光影响，会在各对发光单元与收光单元之间或各收光单元上设置遮光结构。然而，此遮光结构的设计亦增加了多光源光学量测***的制造成本及设计难度。

发明内容

本发明提供一种光学侦测装置及光学量测***，其制造成本低。

本发明提供适于量测一样本的一种光学侦测装置。光学侦测装置包括多个发光单元、一收光单元、驱动单元以及分析单元。各发光单元适于发出一光束。收光单元适于接收穿过样本的光束并将穿过样本的光束转换为电信号。驱动单元适于改变发光单元与样本的相对位置。分析单元与收光单元电性连接且适于利用电信号量测样本的性质。收光单元的数量少于发光单元的数量。

本发明提供一种光学量测***，包括上述的光学侦测装置以及载台。载台具有至少一容置槽。此容置槽适于容置一样本。

在本发明的一实施例中，上述的发光单元沿着列方向排列成直线。驱动单元适于在样本与收光单元的位置固定下使发光单元沿着列方向往复移动。

在本发明的一实施例中，上述的发光单元排列成圆环。驱动单元适于在样本与收光单元的位置固定下使发光单元沿着此圆环转动。

在本发明的一实施例中，上述的样本包括血液。

在本发明的一实施例中，上述的利用电信号量测样本的性质包括样本的吸光率(absorbance)。

基于上述，本发明的光学侦测装置及光学量测***利用驱动单元可改变各发光单元与样本的相对位置，进而使各发光单元所发出的光束可依序穿过样本。因此本发明的光学侦侧装置及光学量测***不需使用已知技术中发光单元与收光单元成对的设计。换言之，在本发明的光学侦测装置及光学量测***中，收光单元的数量可少于发光单元的数量，而节省收光单元的用量，进而有效降低光学侦测装置及光学量测***的制造成本。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下，其中：

图1为本发明第一实施例的光学量测***的示意图。

图2为本发明第二实施例的光学量测***的示意图。

具体实施方式

第一实施例

图1为本发明第一实施例的光学量测***的示意图。请参照图1，本实施例的光学量测***100包括载台110以及光学侦测装置120。载台110具有多个容置槽110a。容置槽110a适于容置样本S。在本实施例中，样本S例如为血液。本实施例的容置槽110a的材质以具高透光性及低生物反应(biologically)性为佳，例如聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚二甲基硅胶(polydimethyl siloxane，PDMS)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)。但本发明不以上述为限。

本实施例的光学侦测装置120包括多个发光单元122、至少一收光单元124、驱动单元126以及分析单元128。各发光单元122适于发出光束L。本实施例的发光单元122例如为发光二极管(light emitting diode)。但本发明不限于此，在其它实施例中，发光单元122亦可为激光(laser)或氙气灯(xenon lamp)。

值得注意的是，在本实施例中，这些发光单元122中至少二发光单元122所发出光束L的波长频带(wavelength band)可不相同。举例而言，这些发光单元122其中之一所发出的光束L的波长频带实质上为450纳米(nm)，而这些发光单元122其中的另一所发出的光束L的波长频带实质上为500纳米(nm)。或者，这些发光单元122其中之一所发出的光束L的波长频带实质上为500纳米(nm)，而这些发光单元其中的另一所发出的光束的波长频带实质上为600纳米(nm)。然而，本发明不限于此，所有发光单元122所发出的光束L的波长频带皆可视实际的需求做适当的设计，甚至每一发光单元122所发出的光束L的波长频带都不同以符合实际量测的需求。

本实施例的驱动单元126适于改变发光单元122与样本S的相对位置。举例而言，驱动单元126可在收光单元124与样本S的位置固定的情况下移动发光单元122的位置，或者，在发光单元122与样本S的位置固定的情况下移动收光单元124的位置。

更详细地说，在本实施例中，这些发光单元122可沿着列方向D排列成直线，而驱动单元126可在样本S与收光单元124的位置固定的情况下使这些发光单元122顺着列方向D移动。或者，驱动单元126可在发光单元122与样本S的位置固定的情况下使这些收光单元124顺着与列方向D相反的方向移动。如此一来，具有不同波长频带的光束L便可依序穿过样本S而被收光单元124接收，进而提供分析单元128分析样本S性质所需的信息。本实施例的驱动单元126可为步进马达、伺服马达、线性马达、直流无刷马达、直流有刷马达或感应马达，马达的种类不在此限。

本实施例的收光单元124适于接收穿过样本S的光束L’，并将穿过样本S的光束L’转换为电信号。在本实施例中，收光单元124例如为光二极管(photodiode)。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，收光单元124亦可为光电倍增管(photo-multiplier tube，PMT)或电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)。

本实施例的分析单元128与收光单元124电性连接且适于利用自光束L’所转换的电信号量测样本S的性质。更详细地说，分析单元128包括放大器128a、模拟数字转换器128d、处理器128c以及存储器128b。放大器128a放大收光单元124所产生的电信号。模拟数字转换器128d将模拟式的电信号转换为数字式的电信号。处理器128c使用数字式的电信号量测样本S的性质。存储器128b储存电信号值以量测样本S的性质及测量过的样本S的性质，该测量过的样本S的性质可通过屏幕显示或经过打印以提供操作者知道样本性质为何，如成份组成多少、浓度大小等信息。在本实施例中，处理器128c量测样本S的吸光率以测定样本S中特定组成的浓度。

值得一提的是，由于驱动单元126可改变发光单元122与样本S的相对位置，而使各发光单元122所发出的光束L依序穿过样本S，因此本实施例的光学量测***100不需使用已知光学量测***中发光单元与收光单元成对的设计。换言之，在本实施例的光学量测***110中，收光单元124的数量可少于发光单元122的数量。举例而言，本实施例的光学量测***100可仅包括单一个收光单元124以及多个发光单元122或是两个收光单元124搭配多个发光单元122。如此一来，由于收光单元124较少，本实施例的光学量测***100的制造成本便可大幅降低。

在本实施例中，当发光单元122与收光单元124实质上对齐时才会发出光束L。换言之，当这些发光单元122其中之一与收光单元124实质上对齐时，与收光单元124对齐的发光单元122才会发出光束L，而其余的发光单元122则不会发出光束L。如此一来，具有不同波长频带的发光单元122间便不易互相干扰，进而提高本实施例的光学量测***100的量测精准度。另外，本实施例的光学量测***100亦可不设置如已知光学量测***中的遮光结构，而更进一步地降低光学量测***100的制造成本。

第二实施例

图2为本发明第二实施例的光学量测***的示意图。请参照图2，本实施例的光学量测***100A与第一实施例的光学量测***100类似，因此相同的元件以相同的标号表示。本实施例的光学量测***100A与第一实施例的光学量测***100的差异在于：发光单元122的排列方式、驱动单元126改变发光单元122与样本S相对位置的方式、以及载台110的容置槽110a的数量。以下就两者相异的处做说明，两者相同的处便不再重述。

在本实施例中，这些发光单元122可排列一圆环，而驱动单元126可在样本S与收光单元124的位置固定的情况下使这些发光单元122沿着圆环以顺时针或反时针方向旋转，如图2中箭头所示。或者，驱动单元126可在发光单元122与样本S的位置固定的情况下使这些收光单元124沿着此圆环以顺时针或反时针方向旋转。如此一来，具有不同波长频带的光束L便可依序穿过样本S而被收光单元124接收，进而提供分析单元128分析样本S性质所需的信息。此外，本实施例载台110可仅具有一个容置槽110a，当然，容置槽的数量不在此限。

本实施例的光学量测***100A与第一实施例的光学量测***100具有类似的功效及优点，于此便不再重述。

综上所述，在本发明实施例的光学侦测装置及光学量测***中，由于驱动单元可改变发光单元与样本的相对位置，而使各发光单元所发出的光束可依序穿过样本经由收光单元接收，因此本发明实施例的光学侦测装置及光学量测***不需使用已知技术中发光单元与收光单元成对的设计。换言之，本发明实施例的光学侦测装置及光学量测***可节省收光单元配置的数量，进而有效降低光学量测***的制造成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。

Claims (7)

1.一种光学侦测装置，适于量测一样本，该光学侦测装置包括：

多个发光单元，各发光单元适于发出一光束；

至少一收光单元，适于接收穿过该样本的该光束并将穿过该样本的该光束转换为一电信号；

一驱动单元，适于改变各该发光单元与该样本的相对位置；以及

一分析单元，与该收光单元电性连接且适于利用该电信号量测该样本的性质，其中该收光单元的数量少于所述发光单元的数量；

其中，所述发光单元沿着一列方向排列成一直线，而该驱动单元适于在该样本与该收光单元的位置固定下，使所述发光单元沿着该列方向往复移动，当所述发光单元其中之一与该收光单元对齐时，与该收光单元对齐的该发光单元发出该光束，而其余未对齐的所述发光单元未发出光束。

2.如权利要求1所述的光学侦测装置，其中该样本包括血液。

3.如权利要求1所述的光学侦测装置，其中利用该电信号量测该样本的性质包括该样本的吸光率。

4.如权利要求1所述的光学侦测装置，其中各该发光单元包括发光二极管、激光或氙气灯。

5.如权利要求1所述的光学侦测装置，其中各该收光单元包括光二极管、光电倍增管或电荷耦合元件。

6.如权利要求1所述的光学侦测装置，其中该驱动单元包括步进马达、伺服马达、线性马达、直流无刷马达、直流有刷马达或感应马达。

7.一种光学量测***，包括：

一载台，具有至少一容置槽，该容置槽适于容置一样本；以及

一光学侦测装置，包括：

多个发光单元，各发光单元适于发出一光束；

至少一收光单元，适于接收穿过该样本的该光束并将穿过该样本的该光束转换为一电信号；

一驱动单元，适于改变各该发光单元与该样本的相对位置；以及

一分析单元，与该收光单元电性连接且适于利用该电信号量测该样本的性质，其中该收光单元的数量少于所述发光单元的数量；

其中，所述发光单元沿着一列方向排列成一直线，而该驱动单元适于在该样本与该收光单元的位置固定下，使所述发光单元沿着该列方向往复移动，当所述发光单元其中之一与该收光单元对齐时，与该收光单元对齐的该发光单元发出该光束，而其余未对齐的所述发光单元未发出光束。