專利名稱：用于光學分析的結構和制造該結構的方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及醫(yī)學檢驗，并且更特定地涉及使用光學結構(format)對流體進行光學分析。
背景技術：
近年來，各種類型的醫(yī)學分析已經(jīng)變得愈加分散并且更加容易被病人獲得。體液檢驗代表了此分散的一個示例。許多以前必須在醫(yī)務室執(zhí)行并且甚至可能在分開的辦公室分析的檢驗現(xiàn)在能夠在病人舒適的家中立即地并且廉價地執(zhí)行。這樣的檢驗的一個示例為血糖監(jiān)控，其在糖尿病人中廣泛地使用。
光學分析是用于分析體液的一種方便的方法。在典型的光學分析應用中，一定量的流體放置在適合允許光通過該流體或在接觸該流體時反射或散射的讀取區(qū)域內。被流體改變的光能夠隨后被收集并且分析，光中的變化指示流體的醫(yī)學上重要的性質?？梢允褂谩敖Y構”將流體引導到讀取區(qū)域或用于收集和處理流體的平臺。
出現(xiàn)的問題為用于這樣的分析的流體體積非常小-通常在從大約50納升到大約250納升的范圍內，可是不限于任何給定的體積。能夠用小樣本體積檢驗是優(yōu)選的，但是這樣的小樣本體積要求使用小的樣本放置在其上并且光通過其用于分析的小的讀取區(qū)域或窗。此外，小樣本尺寸在用于光學檢驗的結構的制造中要求精密公差。為了確保從樣本到樣本的一致的檢驗，最小化光行進通過光學結構的路徑的結構到結構的變化是重要的。光學路徑長度的任何變化直接影響傳輸信號的幅度。較小的樣本尺寸驅使對增加的結構構造一致性的需要。解決在制造的結構之間的光學路徑長度變化的問題的解決辦法已經(jīng)導致昂貴的精確試管、復雜的模制技術、或長的光學路徑長度，以最小化路徑長度公差的影響。這些解決方法對于高生產量、低成本、和小樣本體積系統(tǒng)都不理想。
一種類型的結構使用基底構件，蓋子構件粘著地連接到基底構件。在這些結構中，在蓋子和基底之間放置粘合劑為傾向于減小檢驗的樣本到樣本精確性的光學路徑長度變化的一個原因。
存在對制造效率高并且容易使用并且導致精確測量的光學結構的需要。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，用于樣本分析的光學結構由扣(snap)在一起的相同的結構部件制造。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，具有定位銷和定位孔的光學結構部件配合到彼此，以形成具有非常小的從結構到結構的光路徑變化的光學結構。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，光學結構在連續(xù)的模制過程中制造。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，連續(xù)的模制過程可以使用卷軸來導致模制的光學結構部件接附到卷軸。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，具有化學試劑施加到其上的光學結構部件與沒有化學試劑的相同的光學結構部件配合，以導致在樣本分析區(qū)域內具有化學試劑的完全地構造的光學結構。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構部件的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構的等距分解視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構的截面?zhèn)纫晥D；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構部件的等距視圖；圖5a和5b為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構部件的等距視圖；圖6為按照根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的構成的光學結構部件的等距視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的結合到一起的光學結構部件的等距視圖；及圖8為按照根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的構成的光學結構部件的等距視圖；雖然本發(fā)明容許不同的修改和替代的形式，通過圖中的示例示出了特定的實施例，并且將在這里詳細地描述。然而，應該理解本發(fā)明不意圖受限于披露的特定的形式。相反地，本發(fā)明意圖覆蓋屬于通過后附的權利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的全部修改、等價物和替代物。
具體實施例方式
在用于醫(yī)學目的對流體進行的光學檢驗中，諸如用于葡萄糖濃度測量的血液或間質液的透射或反射分光光度測定，減小需要的醫(yī)學裝置的復雜性或提供為用于更容易地與使用者交互的儀器和技術是很有價值的。參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構部件10。光學結構部件10能夠形成可靠的光學結構，較大地增加光學檢驗儀器的生產效率，并且還增加檢驗的簡易性。圖1所示的光學結構部件10設計為與另一個光學結構部件結合，以形成光學結構。光學結構部件10包括讀取表面12，樣本存放在其上用于分析。引入表面14從讀取表面12向外延伸并且用于從光學結構外部朝向讀取表面12引導樣本流體。讀取表面12和引入表面14可以形成在結構腔16內。沿光學結構部件10的側面18和19的槽17可以使得容易處理并且運輸光學結構部件10。
光學結構部件10內的孔20定位為，當另一個光學結構部件接附到光學結構部件10時，能夠構造光學結構。銷22從光學結構部件10的內表面24伸出。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當光學結構部件10與在其上面的倒轉的相同或基本上相同的光學結構部件結合時，形成光學結構。根據(jù)圖1所示實施例，孔20和銷22的中心定位為距離結構部件的后表面27為lb，并且距離結構部件的側表面25和29為ls。銷22具有直徑dp并且孔20具有直徑dh。根據(jù)一些實施例，孔20的直徑dh和銷的直徑dp大致相等以確保當構造光學結構時，在銷和它們對應的孔之間的緊配合。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的銷可以提供有垂直擠壓的肋，以提供更緊的干涉配合?？?銷組合的數(shù)量和它們在結構部件10上的放置可以根據(jù)需要的結構部件的尺寸和結構的關鍵特征件的位置改變。優(yōu)選提供足夠的孔/銷組合以將結構保持在一起，用于全部裝配后的操作，諸如包裝、運送、和檢驗。銷和孔特征件不限于圓柱形形式，而是能夠具有許多不同的截面形狀。圖2示出了當兩個結構部件結合到一起時形成的光學結構的分解視圖。
現(xiàn)在參考圖2，示出了在結合到第二光學結構部件28以形成根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構的過程中的第一光學結構部件26。第一光學結構部件26提供有第一銷30和第一孔32；同樣地，第二光學結構部件28提供有第二銷34和第二孔36。為了促進從第一和第二光學結構部件26和28構造光學結構，優(yōu)選為銷提供倒圓的頂端，如在第二銷34上示出的。
為了形成根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構，第一和第二光學結構部件26和28在通過圖2中箭頭“A”所示方向運動到一起。從而，第一銷30插入第二孔36并且第二銷34插入第一孔32。當構造光學結構以形成檢驗期間保持樣本的讀取區(qū)域時，第一讀取表面38和第二讀取表面40彼此分開。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一光學結構部件26和第二光學結構部件28由光透明的或基本上光透明的材料制造。在此實施例中，第一光學窗42(其位置由虛線示出)提供在圖2所示的第一光學結構部件26的下表面上，并且第二光學窗44允許光通過用于光學檢驗讀取區(qū)域48(如圖3所示)內的樣本的讀取區(qū)域。如圖2所示，第一光學結構部件26的第一內表面49的面積大于第一讀取表面38的面積。同樣地，第二光學結構部件28的第二內表面51的面積大于第二讀取表面40的面積。通過第一內表面49和第一讀取表面38之間的高度差并且還通過第二內表面51和第二讀取表面40之間的高度差來控制讀取區(qū)域48的寬度w。當?shù)谝缓偷诙缺砻?9和51如圖3所示鄰接彼此時，穩(wěn)定的構成導致在兩個表面之間的界面，減小當生產許多光學結構時，從一個光學結構到另一個的讀取區(qū)域48的寬度w的變化。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一和第二內表面之間的界面沒有連接材料或連接區(qū)域，諸如粘合劑、聲波焊接肋、或其它可能改變結構的毛細間隙和光學讀取路徑的尺寸和公差的特征件。
現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝配好的光學結構46的截面?zhèn)纫晥D。讀取區(qū)域48可以包括將樣本保持在讀取區(qū)域內的毛細間隙。填充毛細間隙50可以通過第一引入表面52和第二引入表面54形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一光學結構部件26和第二光學結構部件28相同或基本上相同?？梢酝ㄟ^銷30和34和孔36和32之間的摩擦將第一和第二光學結構部件保持在一起?？梢允褂酶郊拥幕蛱娲倪B接技術將銷和孔保持在一起。根據(jù)一些實施例，銷30和34聲波焊接到孔36和32內。附加地或替代地，可以在銷孔配合界面處通過粘合劑將銷30和34和孔36和32結合。優(yōu)選為確保粘合劑不接附到光學結構部件的內表面，因為在這些內表面上的粘合劑有害地影響光學結構的構造中的光學路徑長度的一致性。
應該理解，如在本發(fā)明的某些應用中可以為有利的，可以使用多于兩個銷和孔連接來構造根據(jù)本發(fā)明的光學結構。例如，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學結構部件56，其特征為第一和第二銷58和60和第一和第二孔62和64。當需要較長的光學結構部件時，多銷光學結構部件可以是有用的。例如，對于使用者，圖4所示的較長的光學結構56比較短的光學部件更容易處理。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的光學結構可以使用不同類型的光學結構部件制造。例如，可以通過具有銷并且沒有孔的基底部件和具有孔并且沒有銷的蓋子構件，而不是通過結合如圖2所示相同或基本上相同的光學結構部件，來形成光學結構。圖5a示出了蓋子部件66的一個實施例，其具有適合與如圖5b所示的基底部件73上的第一和第二銷69和71配合的第一和第二孔68和70?？梢酝ㄟ^從透明的塑料原料模制或沖壓來形成諸如蓋子部件66和基底部件73的蓋子和基底部件。
可以使用許多制造技術制造并且可以用不同的材料構造根據(jù)本發(fā)明的光學結構部件和光學結構。可以模制、模壓、鑄造、或使用這些過程的組合來制造光學結構部件，并且其可以由諸如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、和聚酯的材料構造。
現(xiàn)在參考圖6，示出了光學結構部件72的條70。條70已經(jīng)通過連續(xù)模制過程使用第一和第二帶74和76形成。光學結構部件72中的每個已經(jīng)模制在第一和第二帶74和76上，并且這些帶將光學結構部件保持在適當?shù)奈恢?。提供在光學結構部件72上的槽78是在模制后的操作中移除結構的結果。槽具有用于在諸如包裝和將結構插入最終診斷儀表的過程期間對準結構的價值。光學結構部件72的模制可以通過多腔注模實現(xiàn)，通過多腔注模一次模制數(shù)個光學結構部件72。通過此過程制造的光學結構部件72保持在一個朝向，直到部件從帶74和76移除。根據(jù)模制過程的一個實施例，帶74和76由MylarTM制造并且提供有用于沿生產機器前進的引導孔80，和允許容易地移除模制的光學結構部件72的縫82。
在模制光學結構部件72之后，在根據(jù)本發(fā)明的光學結構的特定實施例中需要的化學試劑可以施加到光學結構部件的讀取表面12。在試劑沉積之后，試劑可以干燥。具有施加到讀取表面的試劑的光學結構部件可以接下來與具有或不具有施加到它們的讀取表面的試劑的光學結構部件配合，如圖7所示。
圖7示出了光學結構部件的第一條86結合到光學結構部件的第二條88。光學結構部件的第一條86、第二條88、沒有條或全部兩個條提供有在它們的讀取表面12上的試劑。在圖7所示實施例中，光學結構部件的第一和第二條86和88具有基本上相同的形狀，使得當帶在通過箭頭“B”示出的方向運動并且靠近彼此時，光學結構部件將結合在一起以導致光學結構。光學結構部件可以在此點在銷孔界面處聲波焊接或通過粘合劑連接。結合的光學結構可以留在條上以根據(jù)需要分配，或者可以從條摘掉并且放置在容器內或單獨地包繞。
可以使用替代的制造過程來制造根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的光學結構部件。例如，圖8示出了光學結構部件92的二部件鏈90。在本發(fā)明的此實施例中，光學結構部件92通過聯(lián)接物94結合到彼此。光學結構部件的鏈90可以模制、卷繞、以及與上面參考圖7所述的過程相似地結合到一起，包括在光學結構部件上沉積化學試劑。與圖7所示過程相似，形成為鏈的光學結構可以以數(shù)個光學結構的條包裝，單獨包繞并且銷售，或者在構成以后分開并且在保持多個光學結構的容器內銷售。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，光學結構部件由光學透明或基本上光學透明的材料形成。當兩個光學結構部件，諸如圖2和3所示的第一和第二光學結構部件26和28，由光學透明或基本上光學透明的材料模制時，光可以直接地通過光學結構通過光學窗并且通過樣本。替代地，第一光學結構部件可以為透明的并且第二光學結構部件可以為不透明的。這樣的構造可以用于基于光反射或散射而不是光透射的測量。
根據(jù)本發(fā)明的光學結構可以作為單獨的光學結構包裝及銷售，也可以作為在結構條上的多個結構包裝及銷售。
雖然已經(jīng)參考一個或多個特定的實施例描述本發(fā)明，本領域中的普通技術人員可以理解，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對其作出許多改變。例如，雖然本發(fā)明一般地描述為針對醫(yī)學應用，應該理解，任何對流體的光學檢驗應用可以使用本發(fā)明的原理。意圖將這些實施例中的每個及其明顯的變化包括在后附的權利要求書中闡明的要求的本發(fā)明的精神和范圍內。
權利要求
1.一種用于對樣本進行光學分析的結構，其包括第一結構部件，其具有至少一個第一結構部件銷、至少一個第一結構部件孔、第一引入表面、和第一讀取表面；及第二結構部件，其具有至少一個第二結構部件銷、至少一個第二結構部件孔、第二引入表面、和第二讀取表面；所述至少一個第一結構部件銷插入所述至少一個第二結構部件孔并且所述至少一個第二結構部件銷插入所述至少一個第一結構部件孔，使得所述第一讀取表面和所述第二讀取表面對準以形成讀取區(qū)域并且所述第一引入表面和所述第二引入表面對準以形成毛細間隙。
2.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一結構部件包括第一結構部件內表面并且所述第二結構部件包括第二結構部件內表面，所述至少一個第一結構部件銷和所述至少一個第二結構部件孔在至少一個第一銷孔會合界面會合，并且所述至少一個第二結構部件銷和所述至少一個第一結構部件孔在至少一個第二銷孔會合界面會合，所述第一和第二銷孔界面中的每個用粘合劑結合，使得基本上沒有粘合劑提供在所述第一結構部件內表面和所述第二結構部件內表面之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一讀取表面和所述第一引入表面布置在第一結構部件腔內，并且所述第二讀取表面和所述第二引入表面布置在第二結構部件腔內。
4.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一和第二結構部件為光學透明的，所述第一結構部件包括第一結構部件內表面和第一結構部件外表面，并且所述第二結構部件包括第二結構部件內表面和第二結構部件外表面，所述第一結構部件具有布置在所述第一結構部件外表面上并且大致對準所述第一讀取表面的第一光學窗，并且所述第二結構部件具有布置在所述第二結構部件外表面上并且大致對準所述第二讀取表面的第二光學窗，所述第一光學窗、所述讀取區(qū)域、和所述第二光學窗對準以形成光學路徑。
5.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一結構部件包括布置在所述第一光學部件的第一和第二側表面上的第一和第二第一部件槽。
6.根據(jù)權利要求5所述的結構，其中，所述第二結構部件包括布置在所述第二光學部件的第一和第二側表面上的第一和第二第二部件槽。
7.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第二結構部件與所述第一結構部件大致相同。
8.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一結構部件包括第一結構部件內表面，并且所述第二結構部件包括第二結構部件內表面，所述第一結構部件銷和所述第二結構部件孔在第一銷孔會合界面處會合，并且所述第二結構部件銷和所述第一結構部件孔在第二銷孔會合界面處會合，所述第一和第二銷孔界面中的每個通過聲波焊接結合。
9.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一結構部件是光學透明的并且包括對準所述第一讀取表面的讀取窗。
10.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中，所述第一結構部件包括第一內結構表面，所述第二部件包括第二內結構表面，并且所述第一和第二結構部件通過所述孔和銷的對準的對之間的摩擦保持在一起，在所述第一內結構表面和所述第二內結構表面之間形成界面，使得所述第一內結構表面和所述第二內結構表面基本上完全地鄰接彼此，在所述第一內結構表面和所述第二內結構表面之間的所述界面基本上沒有粘合劑或其它中介材料。
11.一種形成用于對樣本進行光學分析的結構的方法，其包括形成包括第一結構部件銷、第一結構部件孔、第一引入表面、和第一讀取表面的第一結構部件；形成包括第二結構部件銷、第二結構部件孔、第二引入表面、和第二讀取表面的第二結構部件；對準所述第一和第二結構部件，使得所述第一引入表面基本上對準所述第二引入表面，并且所述第一讀取表面基本上對準所述第二讀取表面；將所述第一結構部件銷插入所述第二結構部件孔；及將所述第二結構部件銷插入所述第一結構部件孔。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括將粘合劑施加到所述第一結構部件銷、所述第一結構部件孔、所述第二結構部件銷和所述第二結構部件孔中的至少一個。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括將所述第一和第二部件銷中的至少一個聲波焊接到其對應的結構部件孔。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，形成所述第一結構部件和形成所述第二結構部件中的至少一個包括在所述至少一個部件內模制槽并且在第一和第二帶之間模制結構部件。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，形成所述第一結構部件和所述第二結構部件中的至少一個包括將所述部件形成為結構部件鏈的一部分。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括將試劑施加到所述第一讀取表面和所述第二讀取表面中的至少一個。
17.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述第一結構部件是光學透明的并且還包括大致對準所述第一讀取表面的讀取窗。
18.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二結構部件是光學透明的，并且其中，所述第一結構部件包括大致對準所述第一讀取表面的第一讀取窗，并且所述第二結構部件包括大致對準所述第二讀取表面的第二讀取窗。
19.一種用于對樣本進行光學分析的結構，其包括第一結構部件，其具有至少一個第一結構部件銷、第一結構部件內表面、第一引入表面、和第一讀取表面；及第二結構部件，其具有至少一個第二結構部件孔、第二結構部件內表面、第二引入表面、和第二讀取表面；其中，所述第一結構部件銷插入所述第二結構部件孔，所述第一結構部件內表面和所述第二結構部件內表面在內表面界面處鄰接，所述第二引入表面和所述第一引入表面對準以形成毛細間隙，并且所述第一讀取表面和所述第二讀取表面對準以形成讀取區(qū)域。
20.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述第一結構部件內表面和所述第二結構部件內表面基本上完全地鄰接彼此，并且所述內表面界面基本上沒有粘合劑或其它中介材料。
21.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述第一讀取表面和所述第一引入表面布置在第一結構部件腔內，并且所述第二讀取表面和所述第二引入表面布置在第二結構部件腔內。
22.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述第一和第二結構部件是光學透明的，所述第一結構部件還包括第一結構部件外表面，并且所述第二結構部件還包括第二結構部件外表面，所述第一結構部件具有布置在所述第一結構部件外表面上并且大致對準所述第一讀取表面的第一光學窗，并且所述第二結構部件具有布置在所述第二結構部件外表面上并且大致對準所述第二讀取表面的第二光學窗，所述第一光學窗、所述讀取區(qū)域、和所述第二光學窗對準以形成光學路徑。
23.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述第一結構部件包括布置在所述第一光學部件的第一和第二側表面上的第一和第二第一部件槽。
24.根據(jù)權利要求23所述的結構，其中，所述第二結構部件包括布置在所述第二光學部件的第一和第二側表面上的第一和第二第二部件槽。
25.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述至少一個第一結構部件銷粘著地接附到所述至少一個第二結構部件孔。
26.根據(jù)權利要求19所述的結構，其中，所述至少一個第一結構部件銷聲波焊接到所述至少一個第二結構部件孔內。
全文摘要
使用模塊化的結構部件制造用于對流體進行光學檢驗的結構。該結構部件構造為使得匹配的結構部件能夠配合在一起以形成用于光學檢驗的單一的結構?？梢允褂娩N和孔構造來制造結構，使得光學結構部件上的銷與相對的光學結構部件上的孔配合。提供在光學結構部件上的光學讀取表面在完成的光學結構中彼此相對以形成讀取區(qū)域。
文檔編號B01L3/00GK1875260SQ200480032212
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權日2003年10月30日
發(fā)明者A·J·布倫尼曼 申請人:拜爾健康護理有限責任公司