TWI431264B - 光學偵測裝置及光學量測系統 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種光學裝置，特別是關於一種光學偵測裝置及光學量測系統。
為了截取直進光線以獲得最大之光利用效率，習知的多光源光學量測系統多採用發光單元與收光單元成對之設計。然而，在習知之多光源光學量測系統中，因發光單元與收光單元需成對而使其製造成本不易降低。此外，與各收光單元電性連接之分析電路的設計亦不易簡化。
另外，在習知多光源光學量測系統中，為了防止收光單元受單一發光單元或不同發光單元的雜散光影響，會在各對發光單元與收光單元之間或各收光單元上設置遮光結構。然而，此遮光結構之設計亦增加了多光源光學量測系統之製造成本及設計難度。
本發明提供一種光學偵測裝置及光學量測系統，其製造成本低。
本發明提供適於量測一樣本之一種光學偵測裝置。光學偵測裝置包括多個發光單元、一收光單元、驅動單元以及分析單元。各發光單元適於發出一光束。收光單元適於接收穿過樣本之光束並將穿過樣本之光束轉換為電訊號。驅動單元適於改變發光單元與樣本之相對位置。分析單元與收光單元電性連接且適於利用電訊號量測樣本之性質。收光單元之數量少於發光單元之數量。
本發明提供一種光學量測系統，包括上述之光學偵測裝置以及載台。載台具有至少一容置槽。此容置槽適於容置一樣本。
在本發明之一實施例中，上述之發光單元沿著列方向排列成直線。驅動單元適於在樣本與收光單元之位置固定下使發光單元沿著列方向往復移動。
在本發明之一實施例中，上述之發光單元排列成圓環。驅動單元適於在樣本與收光單元之位置固定下使發光單元沿著此圓環轉動。
在本發明之一實施例中，上述之樣本包括血液。
在本發明之一實施例中，上述之利用電訊號量測樣本之性質包括樣本之吸光率(absorbance)。
基於上述，本發明之光學偵測裝置及光學量測系統利用驅動單元可改變各發光單元與樣本之相對位置，進而使各發光單元所發出之光束可依序穿過樣本。因此本發明之光學偵側裝置及光學量測系統不需使用習知技術中發光單元與收光單元成對之設計。換言之，在本發明之光學偵測裝置及光學量測系統中，收光單元之數量可少於發光單元之數量，而節省收光單元之用量，進而有效降低光學偵測裝置及光學量測系統的製造成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明第一實施例之光學量測系統的示意圖。請參照圖1，本實施例之光學量測系統100包括載台110以及光學偵測裝置120。載台110具有多個容置槽110a。容置槽110a適於容置樣本S。在本實施例中，樣本S例如為血液。本實施例之容置槽110a的材質以具高透光性及低生物反應(biologically)性為佳，例如聚甲基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚二甲基矽膠(polydimethyl siloxane，PDMS)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)。但本發明不以上述為限。
本實施例之光學偵測裝置120包括多個發光單元122、至少一收光單元124、驅動單元126以及分析單元128。各發光單元122適於發出光束L。本實施例之發光單元122例如為發光二極體(light emitting diode)。但本發明不限於此，在其他實施例中，發光單元122亦可為雷射(laser)或氙氣燈(xenon lamp)。
值得注意的是，在本實施例中，這些發光單元122中至少二發光單元122所發出光束L的波長頻帶(wavelength band)可不相同。舉例而言，這些發光單元122其中之一所發出之光束L的波長頻帶實質上為450奈米(nm)，而這些發光單元122其中之另一所發出之光束L的波長頻帶實質上為500奈米(nm)。或者，這些發光單元122其中之一所發出之光束L的波長頻帶實質上為500奈米(nm)，而這些發光單元其中之另一所發出之光束的波長頻帶實質上為600奈米(nm)。然而，本發明不限於此，所有發光單元122所發出之光束L的波長頻帶皆可視實際的需求做適當之設計，甚至每一發光單元122所發出之光束L的波長頻帶都不同以符合實際量測的需求。
本實施例之驅動單元126適於改變發光單元122與樣本S之相對位置。舉例而言，驅動單元126可在收光單元124與樣本S之位置固定的情況下移動發光單元122之位置，或者，在發光單元122與樣本S之位置固定的情況下移動收光單元124之位置。
更詳細地說，在本實施例中，這些發光單元122可沿著列方向D排列成直線，而驅動單元126可在樣本S與收光單元124之位置固定的情況下使這些發光單元122順著列方向D移動。或者，驅動單元126可在發光單元122與樣本S之位置固定的情況下使這些收光單元124順著與列方向D相反之方向移動。如此一來，具有不同波長頻帶之光束L便可依序穿過樣本S而被收光單元124接收，進而提供分析單元128分析樣本S性質所需的資訊。本實施例之驅動單元126可為步進馬達、伺服馬達、線性馬達、直流無刷馬達、直流有刷馬達或感應馬達，馬達的種類不在此限。
本實施例之收光單元124適於接收穿過樣本S之光束L’，並將穿過樣本S之光束L’轉換為電訊號。在本實施例中，收光單元124例如為光二極體(photodiode)。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，收光單元124亦可為光電倍增管(photo-multiplier tube，PMT)或電荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)。
本實施例之分析單元128與收光單元124電性連接且適於利用自光束L’所轉換之電訊號量測樣本S的性質。更詳細地說，分析單元128包括放大器128a、類比數位轉換器128d、處理器128c以及記憶體128b。放大器128a放大收光單元124所產生之電訊號。類比數位轉換器128d將類比式之電訊號轉換為數位式之電訊號。處理器128c使用數位式之電訊號量測樣本S的性質。記憶體128b儲存電訊號值以量測樣本S的性質及測量過的樣本S的性質，該測量過的樣本S的性質可透過螢幕顯示或經過列印以提供操作者知道樣本性質為何，如成份組成多寡、濃度大小等資訊。在本實施例中，處理器128c量測樣本S之吸光率以測定樣本S中特定組成之濃度。
值得一提的是，由於驅動單元126可改變發光單元122與樣本S之相對位置，而使各發光單元122所發出之光束L依序穿過樣本S，因此本實施例之光學量測系統100不需使用習知光學量測系統中發光單元與收光單元成對之設計。換言之，在本實施例之光學量測系統110中，收光單元124之數量可少於發光單元122之數量。舉例而言，本實施例之光學量測系統100可僅包括單一個收光單元124以及多個發光單元122或是兩個收光單元124搭配多個發光單元122。如此一來，由於收光單元124較少，本實施例之光學量測系統100的製造成本便可大幅降低。
在本實施例中，當發光單元122與收光單元124實質上對齊時才會發出光束L。換言之，當這些發光單元122其中之一與收光單元124實質上對齊時，與收光單元124對齊之發光單元122才會發出光束L，而其餘之發光單元122則不會發出光束L。如此一來，具有不同波長頻帶之發光單元122間便不易互相干擾，進而提高本實施例之光學量測系統100之量測精準度。另外，本實施例之光學量測系統100亦可不設置如習知光學量測系統中的遮光結構，而更進一步地降低光學量測系統100的製造成本。
圖2為本發明第二實施例之光學量測系統的示意圖。請參照圖2，本實施例之光學量測系統100A與第一實施例之光學量測系統100類似，因此相同之元件以相同之標號表示。本實施例之光學量測系統100A與第一實施例之光學量測系統100之差異在於：發光單元122之排列方式、驅動單元126改變發光單元122與樣本S相對位置之方式、以及載台110之容置槽110a的數量。以下就兩者相異之處做說明，兩者相同之處便不再重述。
在本實施例中，這些發光單元122可排列一圓環，而驅動單元126可在樣本S與收光單元124之位置固定的情況下使這些發光單元122沿著圓環以順時針或反時針方向旋轉，如圖2中箭頭所示。或者，驅動單元126可在發光單元122與樣本S之位置固定的情況下使這些收光單元124沿著此圓環以順時針或反時針方向旋轉。如此一來，具有不同波長頻帶之光束L便可依序穿過樣本S而被收光單元124接收，進而提供分析單元128分析樣本S性質所需的資訊。此外，本實施例載台110可僅具有一個容置槽110a，當然，容置槽的數量不在此限。
本實施例之光學量測系統100A與第一實施例之光學量測系統100具有類似之功效及優點，於此便不再重述。
綜上所述，在本發明實施例之光學偵測裝置及光學量測系統中，由於驅動單元可改變發光單元與樣本之相對位置，而使各發光單元所發出之光束可依序穿過樣本經由收光單元接收，因此本發明實施例之光學偵測裝置及光學量測系統不需使用習知技術中發光單元與收光單元成對之設計。換言之，本發明實施例之光學偵測裝置及光學量測系統可節省收光單元配置之數量，進而有效降低光學量測系統的製造成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100A‧‧‧光學量測系統
110‧‧‧載台
110a‧‧‧容置槽
120‧‧‧光學偵測裝置
122‧‧‧發光單元
124‧‧‧收光單元
126‧‧‧驅動單元
128‧‧‧分析單元
128a‧‧‧放大器
128d‧‧‧類比數位轉換器
128c‧‧‧處理器
128b‧‧‧記憶體
D‧‧‧方向
L、L’‧‧‧光束
S‧‧‧樣本
圖1為本發明第一實施例之光學量測系統的示意圖。
圖2為本發明第二實施例之光學量測系統的示意圖。
100．．．光學量測系統
110．．．載台
110a．．．容置槽
120．．．光學偵測裝置
122．．．發光單元
124．．．收光單元
126．．．驅動單元
128．．．分析單元
128a．．．放大器
128d．．．類比數位轉換器
128c．．．處理器
128b．．．記憶體
D．．．方向
L、L’．．．光束
S．．．樣本
Claims (12)
- 一種光學偵測裝置，適於量測一樣本，該光學偵測裝置包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束，該些發光單元沿著一列方向排列成一直線；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號；一驅動單元，適於在該樣本與該收光單元之位置固定下，使該些發光單元沿著該列方向往復移動；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中當該些發光單元其中之一與該收光單元實質上對齊時，與該收光單元對齊之該發光單元發出該光束，而其餘之該些發光單元未發出光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中該樣本包括血液。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中利用該電訊號量測該樣本之性質包括該樣本之吸光率。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中各該發光單元包括發光二極體、雷射或氙氣燈。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中各該收光單元包括光二極體、光電倍增管或電荷耦合元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學偵測裝置，其中該驅動單元包括步進馬達、伺服馬達、線性馬達、直流無刷馬達、直流有刷馬達或感應馬達。
- 一種光學量測系統，包括：一載台，具有至少一容置槽，該容置槽適於容置一樣本；以及一光學偵測裝置，包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束，該些發光單元沿著一列方向排列成一直線；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號；一驅動單元，適於在該樣本與該收光單元之位置固定下，使該些發光單元沿著該列方向往復移動；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量。
- 一種光學偵測裝置，適於量測一樣本，該光學偵測裝置包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束，該些發光單元排列成一圓環；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號； 一驅動單元，適於在該樣本與該收光單元之位置固定下，使該些發光單元沿著該圓環旋轉；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量。
- 一種光學偵測裝置，適於量測一樣本，該光學偵測裝置包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號；一驅動單元，適於改變各該發光單元與該樣本之相對位置；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量，當該些發光單元其中之一與該收光單元實質上對齊時，與該收光單元對齊之該發光單元發出該光束，而其餘之該些發光單元未發出光束。
- 一種光學量測系統，包括：一載台，具有至少一容置槽，該容置槽適於容置一樣本；以及一光學偵測裝置，包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束，該些發光單元排列成一圓環；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號； 一驅動單元，適於在該樣本與該收光單元之位置固定下，使該些發光單元沿著該圓環旋轉；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量。
- 一種光學量測系統，包括：一載台，具有至少一容置槽，該容置槽適於容置一樣本；以及一光學偵測裝置，包括：多個發光單元，各發光單元適於發出一光束；至少一收光單元，適於接收穿過該樣本之該光束並將穿過該樣本之該光束轉換為一電訊號；一驅動單元，適於改變各該發光單元與該樣本之相對位置；以及一分析單元，與該收光單元電性連接且適於利用該電訊號量測該樣本之性質，其中該收光單元之數量少於該些發光單元之數量，當該些發光單元其中之一與該收光單元實質上對齊時，與該收光單元對齊之該發光單元發出該光束，而其餘之該些發光單元未發出光束。
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