專(zhuān)利名稱(chēng)：熒光傳感器的校正方法以及熒光傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及對(duì)分析物的濃度進(jìn)行測(cè)量的熒光傳感器以及上述熒光傳感器的校正方法，特別是涉及作為使用半導(dǎo)體制造技術(shù)以及MEMS技術(shù)制作的微小熒光分光光度計(jì)的熒光傳感器以及上述熒光傳感器的校正方法。
背景技術(shù)：
用于確定液體中的分析物即被測(cè)量物質(zhì)的存在或?qū)ζ錆舛冗M(jìn)行測(cè)定的各種分析裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)。例如，向一定容量的透明容器注入由于分析物的存在而性質(zhì)發(fā)生變化并產(chǎn)生熒光的熒光色素和包含分析物的被測(cè)量溶液，通過(guò)照射激勵(lì)光E并對(duì)來(lái)自熒光色素的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量來(lái)測(cè)量分析物濃度的熒光分光光度計(jì)廣為人知。小型的熒光分光光度計(jì)具有光檢測(cè)器和含有熒光色素的指示層。而且，向被測(cè)量溶液中的分析物可進(jìn)入的指示層照射來(lái)自光源的激勵(lì)光E，由此，指示層內(nèi)的熒光色素產(chǎn)生與被測(cè)量溶液中的分析物濃度對(duì)應(yīng)的光量的熒光，而此熒光由光檢測(cè)器接收。光檢測(cè)器為光電變換元件，輸出與所接收的光量對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。根據(jù)該電信號(hào)來(lái)測(cè)定被測(cè)量溶液中的分析物濃度。近年，為了對(duì)微量樣品中的分析物進(jìn)行測(cè)量，提案了一種使用半導(dǎo)體制造技術(shù)以及MEMS技術(shù)制作的微小熒光分光光度計(jì)。以下，將微小熒光光度計(jì)稱(chēng)為“熒光傳感器”。例如，圖1以及圖2所示的熒光傳感器110在美國(guó)專(zhuān)利第5039490號(hào)說(shuō)明書(shū)中被公開(kāi)。熒光傳感器110由以下部分構(gòu)成:激勵(lì)光E可透射的透明支撐基板101 ;將熒光變換成電信號(hào)的光電變換元件103 ;具有使激勵(lì)光E聚光的聚光功能部105A的光學(xué)板狀部105 ；借助于與分析物9的相互作用，通過(guò)激勵(lì)光E的射入來(lái)產(chǎn)生熒光的指示層106 ;覆蓋層109。光電變換元件103例如在由硅構(gòu)成的基板103A形成有光電變換元件?；?03A不透射激勵(lì)光E。因此，熒光傳感器110中，在光電變換元件103的周?chē)哂屑?lì)光E可透射的空隙區(qū)域120。S卩，只有從空隙區(qū)域120透射并射入到光學(xué)板狀部105的激勵(lì)光E，通過(guò)光學(xué)板狀部105的作用被聚光于指示層106中的、光電變換元件103的上部附近。通過(guò)已被聚光的激勵(lì)光E2和進(jìn)入了指示層106的內(nèi)部的分析物9的相互作用，產(chǎn)生熒光F。所產(chǎn)生的熒光F的一部分射入光電變換兀件103,在光電變換兀件103中產(chǎn)生與突光強(qiáng)度、即分析物9的濃度成比例的電流或電壓等的信號(hào)。另外，通過(guò)以覆蓋光電變換元件103的方式所形成的濾光器(未作圖示)的作用，激勵(lì)光E并不射入光電變換元件103。如以上說(shuō)明的那樣，熒光傳感器110是在透明支撐基板101上將作為光電變換元件103的光電二極管形成于確保了作為激勵(lì)光E的通道的空隙區(qū)域120的基板103A上，并在其上層疊有光學(xué)板狀部105以及指示層106。但是，在熒光傳感器110中，即使在構(gòu)成傳感器的材料間進(jìn)行了反射/散射的激勵(lì)光E的一部分被設(shè)于光電變換元件103上的濾光器切斷，也會(huì)射入光電變換元件103。而且，射入光電變換元件103的激勵(lì)光E的光量按傳感器有所不同。這樣一來(lái)，由于激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)與熒光檢測(cè)信號(hào)重疊，因此，來(lái)自光電變換元件103的檢測(cè)信號(hào)有時(shí)不能測(cè)量正確的分析物濃度。本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種檢測(cè)精度高的熒光傳感器以及上述熒光傳感器的校正方法。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決課題的方法本發(fā)明的一個(gè)方案的熒光傳感器的校正方法，該熒光傳感器具備:產(chǎn)生激勵(lì)光的發(fā)光兀件；指不層，產(chǎn)生與上述激勵(lì)光和分析物量對(duì)應(yīng)的突光；以及光電變換兀件，輸出在起因于上述熒光的熒光檢測(cè)信號(hào)上重疊了起因于上述激勵(lì)光的激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)而得到的檢測(cè)信號(hào)，上述熒光傳感器具有輸出溫度檢測(cè)信號(hào)的溫度檢測(cè)功能以及溫度調(diào)整功能，該突光傳感器的校正方法使用上述突光傳感器執(zhí)行以下工序，包括:在第一溫度取得第一檢測(cè)信號(hào)的第一檢測(cè)信號(hào)取得工序；在第二溫度取得與上述第一檢測(cè)信號(hào)取得工序相同的分析物量時(shí)的第二檢測(cè)信號(hào)的第二檢測(cè)信號(hào)取得工序；基于上述第一檢測(cè)信號(hào)和上述第二檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算用于對(duì)上述熒光檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正的校正系數(shù)的校正系數(shù)計(jì)算工序；以及使用上述校正系數(shù)和上述溫度檢測(cè)信號(hào)，對(duì)之后的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正的校正工序。此外，本發(fā)明的另一方案的熒光傳感器具備:產(chǎn)生激勵(lì)光的發(fā)光元件；指示層，產(chǎn)生與上述激勵(lì)光和分析物量對(duì)應(yīng)的突光；以及光電變換兀件，輸出在起因于上述突光的突光檢測(cè)信號(hào)上重疊了起因于上述激勵(lì)光的激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)而得到的檢測(cè)信號(hào)，上述熒光傳感器具有輸出溫度檢測(cè)信號(hào)的溫度檢測(cè)功能以及溫度調(diào)整功能。


圖1為表示公知的熒光傳感器的剖面構(gòu)造的說(shuō)明圖。圖2為用于說(shuō)明公知的熒光傳感器的構(gòu)造的分解圖。圖3為表不實(shí)施方式的傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成的說(shuō)明圖。圖4為表示實(shí)施方式的熒光傳感器的剖面構(gòu)造的說(shuō)明圖。圖5為用于說(shuō)明實(shí)施方式的熒光傳感器的構(gòu)造的分解圖。圖6為用于說(shuō)明實(shí)施方式的熒光傳感器的校正處理的說(shuō)明圖。圖7為用于說(shuō)明實(shí)施方式的熒光傳感器的校正處理的流程圖。圖8為用于說(shuō)明實(shí)施方式的突光傳感器的校正處理的時(shí)間表。
具體實(shí)施例方式<系統(tǒng)構(gòu)成>如圖3所示，具有本發(fā)明的實(shí)施方式的熒光傳感器10的針型熒光傳感器4與主體部2以及接收器3 —同構(gòu)成傳感器系統(tǒng)I。S卩，傳感器系統(tǒng)I具有針型熒光傳感器4、主體部2、以及接收并存儲(chǔ)來(lái)自主體部2的信號(hào)的接收器3。主體部2與接收器3之間的信號(hào)的收發(fā)是通過(guò)無(wú)線或者有線進(jìn)行的。針型熒光傳感器4具備:具有針前端部5和細(xì)長(zhǎng)的針主體部6的針部7，該前端部5包括作為主要功能部的熒光傳感器10 ;以及與針主體部6的后端部形成一體化的連接器部8。針前端部5、針主體部6、連接器部8也可以通過(guò)同一材料一體地形成。連接器部8拆裝自如地與主體部2的嵌合部2A嵌合。從針型熒光傳感器4的熒光傳感器10延伸設(shè)置的多個(gè)配線60通過(guò)連接器部8與主體部2的嵌合部2A機(jī)械地嵌合而電連接于主體部2。連接器部8具有進(jìn)行用于對(duì)來(lái)自熒光傳感器10的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正處理的控制以及運(yùn)算的運(yùn)算部70。雖未作圖示，主體部2具有用于在與接收器3之間收發(fā)無(wú)線信號(hào)的無(wú)線天線和電池等。另外，在與接收器3之間進(jìn)行有線信號(hào)收發(fā)的情況下，主體部2具有信號(hào)線來(lái)取代無(wú)線天線。另外，主體部2或者接收器3也可具有運(yùn)算部。熒光傳感器10是為了防止感染等而在使用后被處置的一次性(disposable)部，主體部2以及接收器3為被重復(fù)使用的再利用部。另外，在主體部2具有所需要的容量的存儲(chǔ)器部的情況下，不需要接收器3。針型熒光傳感器4在與主體部2已嵌合的狀態(tài)下，由被檢者自身從身體表面刺穿，針前端部5被留置于體內(nèi)。然后，例如連續(xù)測(cè)定體液中的葡萄糖濃度并存儲(chǔ)至接收器3的存儲(chǔ)器。即，本實(shí)施方式的熒光傳感器10是連續(xù)使用期間為一周左右的短期皮下留置型傳感器。<熒光傳感器構(gòu)造>然后，如圖4以及圖5所示，作為本實(shí)施方式的針型熒光傳感器4的主功能部的突光傳感器10具有作為基體的N型娃基板11、作為光電變換兀件的光電二極管(PhotoDiode:以下也稱(chēng)為“H)”)元件13、氧化硅層17、濾光器14、作為能夠透射熒光的發(fā)光元件的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode:以下也稱(chēng)為“LED”)元件12、透明樹(shù)脂層15、指示層16以及遮光層19從硅基板11側(cè)依次被層疊的構(gòu)造。在此，H)元件13、濾光器14、LED元件12以及指示層16的各自至少一部分形成于硅基板11的上側(cè)的同一區(qū)域內(nèi)。另外，優(yōu)選熒光傳感器10中的ro元件13、濾光器14、LED元件12以及指示層16的各自的中央部形成于硅基板11的上側(cè)的同一區(qū)域內(nèi)。S卩，在熒光傳感器10中，通過(guò)使用能夠透射來(lái)自指示層16的熒光的發(fā)光元件即LED元件12，實(shí)現(xiàn)與公知的熒光傳感器完全不同的構(gòu)造。作為光電變換元件，也可以選擇光電導(dǎo)元件(光導(dǎo)電體)或光電晶體管(PhotoTransistor, PT)等的各種光電變換元件。氧化硅層17為第一保護(hù)層，作為具有數(shù)十 數(shù)百nm的厚度的第一保護(hù)層，可以使用氮化硅層或由氧化硅層和氮化硅層構(gòu)成的復(fù)合層疊層。濾光器14是不透射LED元件12所產(chǎn)生的激勵(lì)光E，而是透射比其波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光F的例如吸收型濾光器。作為濾光器14，也可以是僅使熒光通過(guò)的帶通濾光器。但是，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，激勵(lì)光E的一部分從濾光器14透射并射入LED元件12。另外，如后所述，在進(jìn)行校正處理的熒光傳感器10中，濾光器14并不是必須的構(gòu)成要素。LED元件12是發(fā)出激勵(lì)光且透射熒光的發(fā)光元件。透明樹(shù)脂層15為第二保護(hù)層。作為第二保護(hù)層，例如也可以使用將LED元件12粘著于濾光器14時(shí)所使用的硅樹(shù)脂或透明的非晶性含氟樹(shù)脂等。作為熒光傳感器10的第二保護(hù)層的特性，重要的是:即使照射激勵(lì)光，在層中產(chǎn)生的熒光也很小。另外，該熒光的產(chǎn)生很小的特性是除了指示層16以外的熒光傳感器10的所有透明材料的重要特性，這一點(diǎn)自不必提。指示層16通過(guò)與已進(jìn)入的分析物9的相互作用以及激勵(lì)光產(chǎn)生熒光，即產(chǎn)生與分析物9的濃度對(duì)應(yīng)的光量的熒光。指示層16的層厚被設(shè)定為數(shù)十ym左右。指示層16由含有產(chǎn)生與分析物9的量，即樣品中的分析物濃度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度的熒光的熒光色素的基礎(chǔ)材料構(gòu)成。另外，指示層16的基礎(chǔ)材料優(yōu)選具有能夠良好地透射來(lái)自LED元件12的激勵(lì)光以及來(lái)自熒光色素的熒光的透明性。在此，熒光色素也可以是存在于樣品中的分析物9本身。熒光色素是根據(jù)分析物9的種類(lèi)來(lái)選擇的，只要是根據(jù)分析物9的量所產(chǎn)生的熒光的光量可逆地變化的熒光色素，則可以使用任何熒光色素。例如在測(cè)定活體內(nèi)的氫離子濃度或二氧化碳的情況下，可以使用羥基三磺酸衍生物；在測(cè)定糖類(lèi)的情況下，可以使用具有熒光殘基的苯硼酸衍生物；在測(cè)定鉀離子的情況下，可以使用具有熒光殘基的冠醚衍生物等。而且，在測(cè)定葡萄糖這樣的糖類(lèi)的情況下，作為熒光色素，可以使用釕有機(jī)配合物、熒光苯硼酸衍生物或與結(jié)合了蛋白的熒光素等的葡萄糖可逆結(jié)合的物質(zhì)。如以上的說(shuō)明那樣，本發(fā)明的熒光傳感器10通過(guò)熒光色素的選擇，與氧氣傳感器、葡萄糖傳感器、PH傳感器、免疫傳感器或微生物傳感器等多種用途對(duì)應(yīng)。指示層16例如將易于含水的水凝膠作為基礎(chǔ)材料，并使上述熒光色素包含或結(jié)合于水凝膠內(nèi)。作為水凝膠的成分，可以使用甲基纖維素或右旋糖苷等的多糖類(lèi)等。另外，指示層16介由未作圖示的硅烷偶聯(lián)劑等形成的粘著層接合于透明樹(shù)脂層
15。另外，也可以是并不形成透明樹(shù)脂層15，而是指示層16直接接合于LED元件12的表面的構(gòu)造。遮光層19為形成于指示層16的上部表面?zhèn)鹊?、厚度為?shù)十μ m以下的層。遮光層19在防止激勵(lì)光以及熒光向熒光傳感器10的外部漏光的同時(shí)，還防止外部的光進(jìn)入熒光傳感器10的內(nèi)部。而且，熒光傳感器10還具備具有溫度檢測(cè)功能的溫度傳感器21和具有溫度調(diào)整功能的加熱器22。溫度傳感器21進(jìn)行由H)元件13、濾光器14、LED元件12和指示層16構(gòu)成的光檢測(cè)系統(tǒng)20的溫度測(cè)量，并輸出溫度檢測(cè)信號(hào)。二極管、電熱調(diào)節(jié)器、熱電偶等多種設(shè)備可以適用于溫度傳感器21。在使用ro元件作為光電變換元件的情況下，可以通過(guò)相同的二極管構(gòu)造，與ro元件13的形成同時(shí)地形成于基板11。溫度傳感器21被設(shè)置為接近光檢測(cè)系統(tǒng)20。另外，在作為光電變換元件而具有ro元件13的熒光傳感器10中，也可以將ro元件13作為溫度傳感器21使用。即在未進(jìn)行光電變換動(dòng)作時(shí)，也可以將ro元件13作為溫度傳感器21使用。該情況下，不需要配設(shè)溫度測(cè)量專(zhuān)用的溫度傳感器21。接近配置于高熱傳導(dǎo)率的硅基板11的溫度傳感器21所檢測(cè)的溫度與光檢測(cè)系統(tǒng)20的溫度的誤差小。在基板不是高傳熱性材料的情況下，優(yōu)選在光檢測(cè)系統(tǒng)20的周?chē)湓O(shè)高傳熱性體，并將溫度傳感器21配置于與高傳熱性體接觸的位置。作為具有溫度調(diào)整功能的溫度調(diào)整部的加熱器22為用于將光檢測(cè)系統(tǒng)20加熱到規(guī)定溫度，例如40°C的發(fā)熱部件。加熱器22為由鋁或金等的金屬布線、導(dǎo)電性陶瓷、碳、導(dǎo)電性樹(shù)脂等構(gòu)成的電阻加熱型加熱器。電阻加熱型加熱器也可以由單一素材形成，但在具有低電阻布線與高電阻發(fā)熱部的構(gòu)成的情況下，也可以局部加熱。此外，也可以通過(guò)發(fā)熱部和由高熱傳導(dǎo)率材料構(gòu)成的傳熱部來(lái)構(gòu)成溫度調(diào)整部，并在光檢測(cè)系統(tǒng)20的周?chē)湓O(shè)傳熱部，由此，使光檢測(cè)系統(tǒng)20的溫度均勻化。而且，熒光傳感器10的其他構(gòu)成部件也可具有溫度調(diào)整功能。例如，LED元件12通過(guò)連續(xù)發(fā)光來(lái)產(chǎn)生熱量。此外，在光電變換元件為二極管的情況下，若使正方向的電流流通，則產(chǎn)生熱量。該情況下，不需要配設(shè)加熱專(zhuān)用的溫度調(diào)整部。<熒光傳感器10的基本動(dòng)作>接下來(lái)，使用圖4以及圖5，對(duì)熒光傳感器10的基本動(dòng)作加以說(shuō)明。LED元件12例如以每30秒I次的間隔使中心波長(zhǎng)為375nm左右的激勵(lì)光E脈沖發(fā)光。例如，向LED元件12的脈沖電流為ImA 100mA，發(fā)光的脈沖寬度為IOms 100ms。LED元件12所產(chǎn)生的激勵(lì)光El射入指示層16。指示層16發(fā)出與分析物9的量對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度的熒光F。另外，分析物9通過(guò)遮光層19進(jìn)入指示層16。指示層16的熒光色素產(chǎn)生相對(duì)于波長(zhǎng)375nm的激勵(lì)光E波長(zhǎng)更長(zhǎng)的、例如波長(zhǎng)460nm的熒光F。這里，在熒光傳感器10中，LED元件12所產(chǎn)生的激勵(lì)光E向上下方向照射。向上方照射的激勵(lì)光El被照射至指示層16中的熒光色素。熒光色素所產(chǎn)生的熒光F中，通過(guò)LED元件12以及濾光器14而到達(dá)H)元件13的熒光Fl和通過(guò)濾光器14而到達(dá)H)元件13的熒光F2均在H)元件13被變換為電信號(hào)。以下，將起因于熒光Fl以及F2的電信號(hào)稱(chēng)為熒光檢測(cè)信號(hào)VF。另一方面，從LED元件12向下方放射的激勵(lì)光E2通過(guò)濾光器14等，一部分的激勵(lì)光E3到達(dá)ro元件13。激勵(lì)光E3是由于濾光器14的特性以及熒光傳感器10的構(gòu)造而不可避免地發(fā)生的噪聲光。以下，將起因于激勵(lì)光E3的電信號(hào)稱(chēng)為激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)VEX。即，PD元件13所輸出的檢測(cè)信號(hào)V是在熒光檢測(cè)信號(hào)Vf重疊有激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex的。激勵(lì)光的強(qiáng)度Lex以及激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex按熒光傳感器有所不同，因此，成為熒光傳感器10的檢測(cè)精度低下的原因。<校正處理>接下來(lái)，使用圖6對(duì)通過(guò)熒光傳感器10進(jìn)行的校正處理加以說(shuō)明。在熒光傳感器10中，通過(guò)運(yùn)算，從檢測(cè)信號(hào)V中去除激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex，并進(jìn)行僅提取熒光檢測(cè)信號(hào)Vf的校正處理。S卩，在熒光傳感器10中，使用具有溫度調(diào)整功能的加熱器22和具有溫度檢測(cè)功能的溫度傳感器21，以多個(gè)不同溫度下的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)V為基礎(chǔ)，進(jìn)行對(duì)用于計(jì)算熒光檢測(cè)信號(hào)Vf的校正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算的校正處理，以其結(jié)果為基礎(chǔ)對(duì)之后的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正。以下，將在溫度T測(cè)量的檢測(cè)信號(hào)，即通過(guò)ro元件13輸出的光電電動(dòng)勢(shì)設(shè)為V，例如，將在溫度T1時(shí)測(cè)量的檢測(cè)信號(hào)設(shè)為％。然后，通過(guò)加熱器22對(duì)熒光傳感器10進(jìn)行加熱，并將變?yōu)闇囟萒2時(shí)的檢測(cè)信號(hào)設(shè)為V2。光檢測(cè)系統(tǒng)20的體積為數(shù)mm3左右，因此，在從加熱開(kāi)始的數(shù)秒至數(shù)十秒間，產(chǎn)生數(shù)。C至十幾。C的溫度上升。校正處理是在分析物濃度未發(fā)生急劇變化的定時(shí)進(jìn)行的，因此，可以忽視數(shù)秒至數(shù)十秒間的分析物濃度變化。所以，可以將校正處理中的分析物濃度C看作常數(shù)Q。如已經(jīng)說(shuō)明的那樣，作為傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)V由激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex和熒光檢測(cè)信號(hào)Vf構(gòu)成，因此，用(式I)表示。V = Vex+ Vf (式 I)首先，求出表示激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex的溫度依存性的算式。通過(guò)LED兀件12產(chǎn)生的激勵(lì)光發(fā)光量Lex由(式2)表不。Lex — Lexci.Tex (式 2)Lexci為基準(zhǔn)溫度Ttl下的發(fā)光量，Tex為相對(duì)于發(fā)光量的溫度依存系數(shù)。發(fā)光量Lexq表示按LED元件12而有所不同的值，有時(shí)也允許元件之間超過(guò)2倍的差異。發(fā)光量Lexci的差異是起因于LED元件12的制造工序的，并不依存于熒光傳感器10的構(gòu)造。溫度依存系數(shù)Tex為相對(duì)于溫度的函數(shù)，可以通過(guò)理論或?qū)嶒?yàn)求出。另外，根據(jù)LED元件12的種類(lèi)以及溫度范圍的不同，Tex也可以是線性函數(shù)或者非線性函數(shù)。射入F1D元件13的激勵(lì)光量INex由(式3)表示。INex — Lex.β Εχ — (Lex0.Tex).β εχ (式 3)β LED是表示作為激勵(lì)光在光檢測(cè)系統(tǒng)20內(nèi)受到了由散射、反射、吸收所產(chǎn)生的衰減的結(jié)果而確定的激勵(lì)光向ro元件13的聚光效率。結(jié)果，激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)Vex由(式4)表不。Vex — INex.Sex.Tsex — (Lex0.Tex.β EX).Sex.Tsex (式 4)Sex為對(duì)于激勵(lì)光的H)元件13的光電變換效率，Tsex為其溫度依存系數(shù)。

接著，求出表示檢測(cè)信號(hào)V中的熒光檢測(cè)信號(hào)Vf的溫度依存性的算式。指不層16的突光發(fā)光量Lf由(式5)表不。Lf = α ΕΧ.Lex.e.Tf (式 5)ciEX是表示LED元件12所產(chǎn)生的激勵(lì)光中、到達(dá)指示層16并有助于熒光發(fā)光的比例的系數(shù)。E是基準(zhǔn)溫度Ttl下的從激勵(lì)光向熒光的變換系數(shù)(熒光產(chǎn)額)，是依存于分析物濃度的函數(shù)。Tf是熒光發(fā)光量的溫度依存系數(shù)，其是對(duì)于溫度的函數(shù)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出。根據(jù)溫度范圍的不同，該Tf是線性函數(shù)或非線性函數(shù)。若將(式2)代入(式5)，則能夠獲得(式6)。Lf = α ΕΧ.(Lex0.Tex ).e.Tf (式 6)而且,射入F1D兀件13的突光光量Inf由(式7)表不。INf = Lf.β F = ( a ex * Lex0.Tex.e.Tf).β f (式 7)^^是表示作為熒光F在光檢測(cè)系統(tǒng)20內(nèi)受到了散射、反射、吸收所產(chǎn)生的衰減的結(jié)果而確定的熒光的聚光效率的系數(shù)。結(jié)果，突光檢測(cè)信號(hào)Vf由(式8)表不。Vf = INf.Sf.Tsf = ( α ΕΧ.Lex0.Tex.e.Tf.β f).Sf.Tsf (式 8)這里，Sf為對(duì)于熒光的H)元件13的光電變換效率，Tsf為其溫度依存系數(shù)。S卩，作為傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)V由(式9)表不。V — Vex + Vf — (Lex0.Tex.β EX.Sex.Tsex )十(α EX.Lex0.Tex * θ.Tf.β F * Sf.Tsf)—a Tex.Tsex + b.Tex.Tf.Tsf (式 9)這里，a= Lex0.β EX.Sex (式 10), b = α EX.Lex0.e.β F.Sf (式 11)。系數(shù)a，b不具有溫度依存性，此外，分析物濃度為一定的Ctl時(shí)，從激勵(lì)光向熒光的變換系數(shù)e為常數(shù)e 。即，在校正處理中，可以將系數(shù)a以及系數(shù)b視為常數(shù)。
在分析物濃度已知的情況下，(式9)為兩個(gè)未知數(shù)a、b、已知函數(shù)TEX、Tsex, Tf、Tsf和檢測(cè)信號(hào)V的關(guān)系式。即，表示若求出兩個(gè)溫度下的TEX、Tsex, Tf、Tsf和此時(shí)的檢測(cè)信號(hào)V，則將算出a、b。根據(jù)(式I )，通過(guò)(式12)來(lái)表示(式9)。Vf = V - Vex = V - a.Tex.Tsex (式 12)接著，以不同的兩個(gè)溫度來(lái)測(cè)定傳感器輸出，并說(shuō)明求出熒光成分的順序。另外，在至少30 50°C左右的溫度范圍內(nèi)，ro元件13可以忽視溫度依存性地來(lái)操作。因此，將溫度依存性間化，設(shè)為T(mén)sex = Tsf =1首先，對(duì)于溫度T1，(式13)成立。V ⑴一a.Tex ⑴十 b.Tex.⑴.Tf ⑴(式 13)接著，對(duì)于溫度T2,(式14)成立。V ⑵=a.Tex ⑵+ b.Tex ⑵.Tf ⑵(式 14)在此，將對(duì)于溫度T1時(shí)的LED元件12的發(fā)光量的溫度依存系數(shù)設(shè)為T(mén)ex⑴，將熒光發(fā)光量的溫度依存系數(shù)設(shè)為T(mén)f⑴，將溫度T2時(shí)的LED元件12的溫度依存系數(shù)設(shè)為T(mén)EX(2)，將熒光發(fā)光量的溫度依存系數(shù)設(shè)為T(mén)f⑵。根據(jù)(式13)和(式14)，系數(shù)a通過(guò)(式15)算出。
權(quán)利要求
1.一種突光傳感器的校正方法，其特征在于， 該熒光傳感器具備:產(chǎn)生激勵(lì)光的發(fā)光元件；指示層，產(chǎn)生與上述激勵(lì)光和分析物量對(duì)應(yīng)的突光；以及光電變換兀件，輸出在起因于上述突光的突光檢測(cè)信號(hào)上重疊了起因于上述激勵(lì)光的激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)而得到的檢測(cè)信號(hào)，上述熒光傳感器具有輸出溫度檢測(cè)信號(hào)的溫度檢測(cè)功能以及溫度調(diào)整功能， 該熒光傳感器的校正方法使用上述熒光傳感器執(zhí)行以下工序，包括: 在第一溫度取得第一檢測(cè)信號(hào)的第一檢測(cè)信號(hào)取得工序； 在第二溫度取得與上述第一檢測(cè)信號(hào)取得工序相同的分析物量時(shí)的第二檢測(cè)信號(hào)的第二檢測(cè)信號(hào)取得工序； 基于上述第一檢測(cè)信號(hào)和上述第二檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算用于對(duì)上述熒光檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正的校正系數(shù)的校正系數(shù)計(jì)算工序；以及 使用上述校正系數(shù)和上述溫度檢測(cè)信號(hào)，對(duì)之后的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正的校正工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光傳感器的校正方法，其特征在于， 上述光電變換元件、透射上述熒光的上述發(fā)光元件以及上述指示層的各自的至少一部分依次形成于基體上的同一區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光傳感器的校正方法，其特征在于， 上述熒光傳感器具備具有上述溫度調(diào)整功能的溫度調(diào)整部。
4.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的熒光傳感器的校正方法，其特征在于， 上述溫度調(diào)整部是作為電阻加熱型元件的加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光傳感器的校正方法，其特征在于， 上述發(fā)光元件具有上述溫度調(diào)整功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光傳感器的校正方法，其特征在于， 上述光電變換元件是具有上述溫度調(diào)整功能的二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、6中任一項(xiàng)所述的突光傳感器的校正方法,其特征在于， 上述光電變換元件是具有溫度檢測(cè)功能的二極管。
8.—種突光傳感器,其特征在于,具備: 產(chǎn)生激勵(lì)光的發(fā)光元件； 指示層，產(chǎn)生與上述激勵(lì)光和分析物量對(duì)應(yīng)的熒光；以及 光電變換兀件，輸出在起因于上述突光的突光檢測(cè)信號(hào)上重疊了起因于上述激勵(lì)光的激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)而得到的檢測(cè)信號(hào)， 上述熒光傳感器具有輸出溫度檢測(cè)信號(hào)的溫度檢測(cè)功能以及溫度調(diào)整功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光傳感器，其特征在于， 具備電阻加熱型元件，該電阻加熱型元件卷繞于上述指示層的周?chē)⒕哂袦囟日{(diào)整功倉(cāng)泛。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熒光傳感器，其特征在于， 基于通過(guò)上述溫度調(diào)整部調(diào)整為多個(gè)溫度時(shí)的多個(gè)上述檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算出用于計(jì)算上述熒光檢測(cè)信號(hào)的校正系數(shù)，通過(guò)上述校正系數(shù)對(duì)之后的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熒光傳感器，其特征在于， 上述光電變換元件、透射上述熒光的上述發(fā)光元件以及上述指示層的各自的至少一部分依次配設(shè)于基體的上側(cè)的同一區(qū)域內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熒光傳感器，其特征在于， 該熒光傳感器是具有與配置于體外的主體部的嵌合部嵌合的連接器部、并對(duì)體內(nèi)的分析物進(jìn)行測(cè)量的針型傳感器。 ·
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式的熒光傳感器的校正方法使用具備LED元件(12)、指示層(16)、輸出在熒光檢測(cè)信號(hào)重疊了激勵(lì)光檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)的PD元件(13)，并具有溫度檢測(cè)功能以及溫度調(diào)整功能的熒光傳感器(10)，執(zhí)行以下工序，包括第一檢測(cè)信號(hào)取得工序，在第一溫度取得第一檢測(cè)信號(hào)；第二檢測(cè)信號(hào)取得工序，在第二溫度取得與第一檢測(cè)信號(hào)取得工序相同的分析物量時(shí)的第二檢測(cè)信號(hào)；校正系數(shù)計(jì)算工序，基于第一檢測(cè)信號(hào)和第二檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算用于對(duì)熒光檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正的校正系數(shù)；以及校正工序，使用校正系數(shù)和溫度檢測(cè)信號(hào)，對(duì)之后的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)G01N21/64GK103180719SQ201180050479
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者前江田和也, 河野弘昌 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社, 泰爾茂株式會(huì)社