DE102005033327A1 - Medical test device and method for optical analysis of an analyte - Google Patents

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Jean-Michel Asfour
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Testgerät zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer Probe einer wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere in Blut, umfassend eine Lichtquelle (5) zum Bestrahlen der Probe mit Primärlicht (4), einen Signallichtdetektor (10), der ein analoges Meßsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Signallichtdetektor (10) zur Detektion von Sekundärlich (6) angeordnet ist, das durch Wechselwirkung von Primärlicht (4) mit der Probe entsteht, einen Untergrundlichtdetektor (13), der ein analoges Untergrundsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Untergrundlichtdetektor (13) zur Detektion von Umgebungslicht (9) angeordnet ist, das Primärlich (4) enthalten kann, ein Auswertemittel (15) zum Auswerten der von dem Signallichtdetektor (10) und dem Untergrundlichtdetektor (13) erzeugten Signale, um den Analyten in der Probe nachzuweisen und/oder seine Konzentration zu bestimmen. Zum Kompensieren des durch Umgebungslicht (9), das von dem Signallichtdetektor (10) zusammen mit Sekundärlicht (6) detektiert wird, verursachten Anteils des Meßsingals sind der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) derart an eine gemeinsame Leitung (14), die zu dem Auswertemittel (15) führt, angeschlossen, daß die von den Lichtdetektoren (10, 13) erzeugten Analogsignale voneinander subtrahiert werden und ein kompensiertes Analogsignal entsteht, das ...The invention relates to a medical test device for the optical measurement of a medically significant analyte in a sample of an aqueous liquid, in particular in blood, comprising a light source (5) for irradiating the sample with primary light (4), a signal light detector (10) which generates an analog measurement signal generated, which characterizes the intensity of detected light, the signal light detector (10) being arranged for the detection of secondary (6), which is created by the interaction of primary light (4) with the sample, an background light detector (13) which generates an analog background signal , which characterizes the intensity of detected light, wherein the background light detector (13) is arranged for the detection of ambient light (9) which can contain primary light (4), an evaluation means (15) for evaluating the signal light detector (10) and the background light detector (13) generated signals to detect the analyte in the sample and / or its concentrates on to determine. To compensate for the portion of the measurement signal caused by ambient light (9) which is detected by the signal light detector (10) together with secondary light (6), the signal light detector (10) and the background light detector (13) are connected to a common line (14), which leads to the evaluation means (15), connected so that the analog signals generated by the light detectors (10, 13) are subtracted from one another and a compensated analog signal is produced which ...

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Testgerät und ein Verfahren zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer Probe einer wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere in Blut.The The invention relates to a medical test device and a method for optical Measurement of a medically significant analyte in a sample of a aqueous liquid, especially in blood.

Die quantitative Bestimmung von chemischen und biochemischen Komponenten farbiger wäßriger Flüssigkeiten, insbesondere farbiger biologischer Flüssigkeiten wie Blut oder Urin, und Produkten aus biologischen Flüssigkeiten wie Blutserum und Blutplasma, ist für medizinische Anwendungen wie die Diagnose und Behandlung von Krankheiten von stetig zunehmender Bedeutung. Üblicherweise wird eine Körperflüssigkeit wie Blut oder Urin mit einem Handgerät und dazugehörenden Teststreifen untersucht. Der Teststreifen hat eine Reaktionszone, die mit Reagenzien imprägniert ist, die mit einem Analyten der Flüssigkeit reagieren und dabei eine Farbänderung bewirken. Die Farbänderung kann mittels photometrischer Analyse quantitativ ausgewertet werden. Eine weitverbreitete Anwendung ist die Messung des Blutglucosegehalts von Diabetikern.The quantitative determination of chemical and biochemical components colored aqueous liquids, especially colored biological fluids such as blood or urine, and products from biological fluids such as blood serum and Blood plasma, is for medical applications such as the diagnosis and treatment of diseases of steadily increasing importance. Usually will a body fluid as blood or urine with a handheld device and associated test strips examined. The test strip has a reaction zone impregnated with reagents, those with an analyte of the liquid react while changing the color cause. The color change can be quantitatively evaluated by photometric analysis. A widely used application is the measurement of blood glucose content of diabetics.

Für derartige Anwendungen müssen photometrische Signale mit sehr hoher Präzision erfaßt und ausgewertet werden. Die Meßsignale sind jedoch üblicherweise im Verhältnis zu auftretendem Rauschen und unerwünschten Signalbestandteilen sehr schwach. Typischerweise muß das Meßsignal um einen Faktor von mindestens 1000 verstärkt werden, damit es von dem Rauschen und den Störsignalen getrennt werden kann.For such Applications need Photometric signals are detected and evaluated with very high precision. The measuring signals however are common in relation to too much noise and unwanted signal components weak. Typically, that must Measuring signal to a factor of at least 1000 will be amplified to make it from the Noise and the interfering signals can be separated.

Chemische und biochemische Komponenten von wäßrigen Flüssigkeiten können auch durch die Untersuchung von Fluoreszenzlicht quantitativ bestimmt werden. Eine zwischen Fluoreszenzlicht und Anregungslicht auftretende Wellenlängenverschiebung erleichtert es zwar, das Fluoreszenzlicht von dem Anregungslicht, beispielsweise durch Einsatz geeigneter Filter, zu trennen, jedoch sind Fluoreszenzsignale wesentlich schwächer als photometrische Signale. Dadurch wird die Notwendigkeit einer sehr hohen Präzision bei der Messung und Auswertung verstärkt.Dry and biochemical components of aqueous liquids may also quantitatively determined by the examination of fluorescent light become. An occurring between fluorescent light and excitation light Wavelength shift makes it easier, the fluorescent light from the excitation light, for example, by using suitable filters to separate, however Fluorescence signals are much weaker than photometric signals. This adds the need for very high precision strengthened the measurement and evaluation.

Die in elektronischer Hinsicht bei der Verstärkung extrem schwacher Signale auftretenden Probleme umfassen Verstärkerschwankungen, Spannungsbeiträge von verschiedenen Bauteilen, hoch- und niederfrequentes Rauschen sowie Leck- und Restströme verschiedener Art. Diese Probleme der Meß- und Auswerteelektronik werden durch den Einfluß von Umgebungslicht auf die Messung selbst verstärkt. In diesem Zusammenhang umfaßt der Begriff Umgebungslicht Licht von externen Quellen wie die Sonne oder Glühbirnen ebenso wie Streulicht von einer internen Lichtquelle, das den Detektor ohne Wechselwirkung mit der Probe erreicht.The in electronic terms, in amplifying extremely weak signals Problems encountered include amplifier fluctuations, voltage contributions from different ones Components, high and low frequency noise and leakage and residual currents of various Art. These problems of measuring and Evaluation electronics are due to the influence of ambient light on the Measurement itself amplified. Included in this context the term ambient light from external sources such as the sun or light bulbs as well as stray light from an internal light source, which is the detector achieved without interaction with the sample.

In der US 4,553,848 wird ein Testgerät beschrieben, das diesen und damit zusammenhängenden Problemen begegnet.In the US 4,553,848 describes a test device that addresses this and related problems.

Das bekannte Gerät hat eine Meßphotodiode zum Detektieren von Sekundärlicht, das durch Wechselwirkung von Primärlicht mit der Probe entsteht, und eine Referenzphotodiode zum Detektieren von Umgebungslicht. Ein Meß- und Integrationsschaltkreis wertet abwechselnd Signale der Meßphotodiode und der Referenzphotodiode aus. Die Signale werden integriert und anschließend digitalisiert. Der Einfluß von Umgebungslicht auf die Messung wird numerisch von einem Mikroprozessor kompensiert, der aus einem digitalisierten Wert, der auf integrierten Signalen der Meßphotodiode beruht, und einem Referenzmeßwert, der auf integrierten Signalen der Referenzphotodiode beruht, einen Quotienten berechnet. Die Lichtquelle des Geräts wird in vorgegebenen Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet. Signale der Photodioden werden in gleicher Weise in der Beleuchtungsphase und der Dunkelphase ausgewertet. Durch Subtrahieren von Resultaten der Dunkelphase von Resultaten der Beleuchtungsphase lassen sich Rauschen und Störsignalanteile wesentlich reduzieren.The known device has a measuring photodiode for detecting secondary light, caused by interaction of primary light with the sample, and a reference photodiode for detecting ambient light. A measuring and integration circuit alternately evaluates signals of the measuring photodiode and the reference photodiode off. The signals are integrated and subsequently digitized. The influence of Ambient light on the measurement is given numerically by a microprocessor Compensated, from a digitized value, to integrated Signals of the measuring photodiode based, and a Referenzmeßwert, which is based on integrated signals of the reference photodiode, a Quotient calculated. The light source of the device is at predetermined time intervals switched on and off. Signals of the photodiodes are in the same Evaluated way in the lighting phase and the dark phase. By subtracting results of the dark phase of results The lighting phase can be noise and noise components significantly reduce.

Jedoch führt eine fortschreitende Reduktion von Probenvolumina im Interesse einer Minimierung von Schmerz und Unannehmlichkeiten bei Blutglucosemessungen zu einem zunehmend ungünstigen Signal-Rausch-Verhältnis, so daß sich mit im Stand der Technik bekannten Handgeräten Meßwerte nicht mehr mit der gewünschten Präzision ermitteln lassen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Testgerät zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Unterdrückung und/oder Kompensation unerwünschter Signalbeiträge wie Umgebungslicht ermöglicht.however leads one progressive reduction of sample volumes in the interest of a Minimizing pain and discomfort in blood glucose measurements to an increasingly unfavorable Signal-to-noise ratio, so that With handheld devices known in the art, readings are no longer with the desired precision can be determined. The object of the present invention is therefore to a test device to disposal to provide an improved suppression and / or compensation of undesirable signal posts as ambient light allows.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein medizinisches Testgerät zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer Probe einer wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere in Blut, umfassend: eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Probe mit Primärlicht, einen Signallichtdetektor, der ein analoges Meßsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Signallichtdetektor zur Detektion von Sekundärlicht angeordnet ist, das durch Wechselwirkung von Primärlicht mit der Probe entsteht, einen Untergrundlichtdetektor, der ein analoges Untergrundsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Untergrundlichtdetektor zur Detektion von Umgebungslicht angeordnet ist, das Primärlicht enthalten kann, Auswertemittel zum Auswerten der von dem Signallichtdetektor und dem Untergrundlichtdetektor erzeugten Signale, um den Analyten in der Probe nachzuweisen und/oder seine Konzentration zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kompensieren des durch Umgebungslicht, das von dem Signallichtdetektor zusammen mit Sekundärlicht detektiert wird, verursachten Anteils des Meßsignals der Signallichtdetektor und der Untergrundlichtdetektor derart an eine gemeinsame Leitung, die zu dem Auswertemittel führt, angeschlossen sind, daß die von den Lichtdetektoren erzeugten Analogsignale voneinander abgezogen werden und ein kompensiertes Analogsignal entsteht, das dem Auswertemittel zugeführt wird.This object is achieved by a medical test device for optical measurement of a medically significant analyte in a sample of an aqueous liquid, in particular in blood, comprising: a light source for irradiating the sample with primary light, a signal light detector which generates an analog measurement signal which determines the intensity of characterized in that the signal light detector is arranged to detect secondary light produced by interaction of primary light with the sample, a background light detector which generates an analog background signal which characterizes the intensity of detected light, the background detection sub-detector is arranged, which may contain primary light, evaluation means for evaluating the signals generated by the signal light detector and the background light detector to detect the analyte in the sample and / or to determine its concentration, characterized in that for compensating the by ambient light emitted by the Signal light detector is detected together with secondary light, caused proportion of the measurement signal of the signal light detector and the background light detector so connected to a common line leading to the evaluation, are connected, that the analog signals generated by the light detectors are subtracted from each other and a compensated analog signal is formed, the evaluation is supplied.

Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer wäßrigen Flüssigkeitsprobe, insbesondere in Blut, mit einem medizinischen Testgerät, umfassend die folgenden Schritte: Bestrahlen der Probe mit Primärlicht, Zuführen von Sekundärlicht, das durch Wechselwirkung von Primärlicht mit der Probe entsteht, zu einem Signallichtdetektor, der ein analoges Meßsignal erzeugt, das die Intensität des detektierten Lichts charakterisiert, Detektieren von Umgebungslicht, das Primärlicht enthalten kann, mittels eines Untergrundlichtdetektors, der ein analoges Untergrundsignal erzeugt, das die Intensität von Umgebungslicht charakterisiert, Auswerten des Meßsignals und des Untergrundsignals, um den Analyten in der Probe nachzuweisen und/oder seine Konzentration zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal und das Untergrundsignal voneinander abgezogen werden, so daß ein kompensiertes Analogsignal entsteht, das dann zum Nachweis und/oder der Bestimmung der Konzentration des Analyten in der Probe ausgewertet wird.These Task is further solved by a method of optically measuring a medically significant one Analytes in an aqueous fluid sample, especially in blood, with a medical testing device the following steps: irradiating the sample with primary light, Respectively of secondary light, caused by interaction of primary light with the sample, to a signal light detector, which is an analog measurement signal that generates the intensity characterized the detected light, detecting ambient light, contain the primary light can, by means of an underground light detector, the an analog underground signal that generates the intensity characterized by ambient light, evaluation of the measured signal and the background signal to detect and / or detect the analyte in the sample to determine its concentration, characterized in that the measuring signal and the background signal are subtracted from each other, so that a compensated Analog signal is generated, which then for detection and / or determination the concentration of the analyte in the sample is evaluated.

Durch die vorliegende Erfindung wird das Problem gelöst, daß der Signallichtdetektor eines Testgeräts unvermeidlich Umgebungslicht ebenso wie Sekundärlicht, das durch Wechselwirkung mit der Probe entsteht, erfaßt. Folglich enthält das von dem Detektor erzeugte Meßsignal stets einen Anteil, der auf Umgebungslicht beruht. Dieser unvermeidliche Beitrag muß kompensiert werden, damit die für medizinische Anwendungen erforderliche Präzision erreicht werden kann. Anstatt den Einfluß von Umgebungslicht durch Berechnungen zu kompensieren, die auf komplexen mathematischen Algorithmen basieren, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kompensation von Umgebungslicht auf einfache, präzise und effiziente Weise erreicht, bevor das Meßsignal digitalisiert und mit dem Auswertemittel ausgewertet wird.By The present invention solves the problem that the signal light detector of a test apparatus is inevitable Ambient light as well as secondary light, which results from interaction with the sample detected. consequently contains the measurement signal generated by the detector always has a share, based on ambient light. This inevitable contribution must be compensated be so for the medical applications required precision can be achieved. Instead of the influence of To compensate for ambient light through calculations that are complex Mathematical algorithms are based on the present invention a compensation of ambient light on simple, accurate and achieved efficient manner before the measurement signal digitized and with the evaluation is evaluated.

Der Signallichtdetektor und der Untergrundlichtdetektor erzeugen bei Detektion von Licht jeweils ein analoges Signal, bei dem es sich üblicherweise um einen elektrischen Strom handelt, das jedoch auch eine Spannung sein kann. Das von dem Signallichtdetektor erzeugte Meßsignal enthält einen Nutzanteil, der durch von der Probe stammendes Sekundärlicht verursacht wird, und einen unerwünschten Anteil, der durch Umgebungslicht bewirkt wird. Das Untergrundsignal beruht vollständig auf Umge bungslicht. Durch Überlagern werden diese Signale voneinander subtrahiert, so daß ein Analogsignal entsteht, das prinzipiell nur den Anteil des Meßsignals enthält, der durch von der Probe stammendes Sekundärlicht verursacht wurde.Of the Signal light detector and the background light detector generate at Detection of light in each case an analog signal, which is usually around is an electric current, but also a voltage can be. The measurement signal generated by the signal light detector contains a useful portion caused by secondary light originating from the sample will, and an unwanted portion, which is caused by ambient light. The background signal is based Completely on ambient light. By overlaying These signals are subtracted from each other, so that an analog signal arises, which contains in principle only the portion of the measuring signal, the was caused by secondary light originating from the sample.

Auf diese Weise läßt sich mit der Erfindung eine Umgebungslichtkompensation erreichen, die sowohl einfach als auch sehr präzise ist.On this way can be achieve with the invention, an ambient light compensation, both simple as well as very precise is.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Identische und einander entsprechende Teile sind durch übereinstimmende Bezugszahlen gekennzeichnet. Die darin dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will be made in the following of exemplary embodiments with reference to the attached Drawings explained. Identical and corresponding parts are by matching Reference numbers marked. The features shown therein can be individually or used in combination to further preferred embodiments to provide the invention. Show it:

1 ein Beispiel der Arbeitsweise eines medizinischen Testgeräts; 1 an example of the operation of a medical testing device;

2 ein Beispiel des Schaltkreises eines medizinischen Testgeräts gemäß der Erfindung; 2 an example of the circuit of a medical testing device according to the invention;

3 ein weiteres Beispiel eines Schaltkreises eines medizinischen Testgeräts gemäß der Erfindung; 3 another example of a circuit of a medical testing device according to the invention;

4 ein weiteres Beispiel eines Schaltkreises eines medizinischen Testgeräts gemäß der Erfindung; 4 another example of a circuit of a medical testing device according to the invention;

5 ein Beispiel einer optischen Faser eines medizinischen Testgeräts gemäß der Erfindung; und 5 an example of an optical fiber of a medical testing device according to the invention; and

6 ein weiteres Beispiel eines Schaltkreises eines medizinischen Testgeräts gemäß der Erfindung. 6 another example of a circuit of a medical testing device according to the invention.

1 veranschaulicht beispielhaft die Arbeitsweise eines medizinischen Testgeräts. Eine zu untersuchende Probe einer wäßrigen Flüssigkeit wird auf einem Testfeld 1 an einem Ende eines Meßkanals 2 einer optischen Mehrkanalfaser 3 angeordnet. Die Probe wird mit Primärlicht 4 bestrahlt, das von einer Licht emittierenden Diode 5, die als Lichtquelle verwendet wird, ausgestrahlt wird. Durch Wechselwirkung des Primärlichts 4 mit der Probe auf dem Testfeld 1 entsteht Sekundärlicht 6, das durch den Meßkanal 2 der Faser 3 zu einem Signallichtdetektor 10 geleitet wird, der an dem anderen Ende des Meßkanals 2 der Faser 3 angeordnet ist. Die Mehrkanalfaser 3 umfaßt ferner einen Referenzkanal 11, um Umgebungslicht 9 von einer Referenzfläche 12 in der Nachbarschaft des Testfelds 1 zu einem Untergrundlichtdetektor 13 zu leiten. Um Signalvermischungen zwischen den Kanälen zu minimieren, ist der Referenzkanal 11 von dem Meßkanal 2 durch eine Trennschicht 19 getrennt. Unvermeidlicherweise empfängt der Signallichtdetektor 10 auch Umgebungslicht 9, das kompensiert werden muß. Vorzugsweise wird auch das Referenzfeld 12 mit Probe bedeckt. 1 exemplifies the operation of a medical test device. A sample of an aqueous fluid to be tested is placed on a test field 1 at one end of a measuring channel 2 a multi-channel optical fiber 3 arranged. The sample comes with primary light 4 irradiated by a light-emitting diode 5 that ver as light source ver is used, aired. By interaction of the primary light 4 with the sample on the test field 1 creates secondary light 6 passing through the measuring channel 2 the fiber 3 to a signal light detector 10 which is at the other end of the measuring channel 2 the fiber 3 is arranged. The multi-channel fiber 3 further comprises a reference channel 11 to ambient light 9 from a reference surface 12 in the neighborhood of the test field 1 to a background light detector 13 to lead. To minimize signal mixing between the channels, the reference channel 11 from the measuring channel 2 through a separating layer 19 separated. Inevitably, the signal light detector receives 10 also ambient light 9 that needs to be compensated. Preferably also the reference field 12 covered with sample.

Das Testfeld 1 ist vorzugsweise Teil eines Teststreifens, der zur Untersuchung an einem Ende des Meßkanals 2 angeordnet wird. Vorzugsweise hat der Teststreifen dicht neben dem Testfeld 1 ein Referenzfeld, wie es in 1 durch die Bezugszahl 12 angedeutet ist. Der Meßkanal 2 und der Referenzkanal 11 der optischen Faser 3 können auch als einzelne optische Fasern ausgebildet sein.The test field 1 is preferably part of a test strip for examination at one end of the measuring channel 2 is arranged. Preferably, the test strip is close to the test field 1 a reference field, as in 1 by the reference number 12 is indicated. The measuring channel 2 and the reference channel 11 the optical fiber 3 may also be formed as individual optical fibers.

Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um das Sekundärlicht 6 entweder um von der Probe reflektiertes Licht oder, bevorzugt, um Fluoreszenzlicht. Selbstverständlich ist es auch möglich, transmittiertes Licht als Sekundärlicht mit dem Signallichtdetektor 10 zu messen und das Primärlicht 4 zu dem Testfeld 1 und dem Referenzfeld 12 mittels einer weiteren optischen Faser zu leiten.The example shown is the secondary light 6 either light reflected from the sample or, preferably, fluorescent light. Of course, it is also possible to transmit transmitted light as a secondary light with the signal light detector 10 to measure and the primary light 4 to the test field 1 and the reference field 12 to conduct by means of another optical fiber.

Der Signallichtdetektor 10 liefert ein analoges Meßsignal, das die Intensität des detektierten Lichts, das aus Sekundärlicht 6 und Umgebungslicht 9 besteht, charakterisiert. Der Untergrundlichtdetektor 13 liefert ein analoges Untergrundsignal, das die Intensität detektierten Lichts charakterisiert, und ist zum Erfassen von Umgebungslicht 9 angeordnet. Für eine präzise Messung muß der Anteil des Meßsignals, der auf Umgebungslicht 9 beruht, kompensiert werden.The signal light detector 10 provides an analogue measuring signal, which is the intensity of the detected light, that is secondary light 6 and ambient light 9 exists, characterized. The underground light detector 13 provides an analog background signal that characterizes the intensity of detected light and is capable of detecting ambient light 9 arranged. For a precise measurement, the proportion of the measurement signal, the ambient light 9 is compensated.

2 zeigt ein Beispiel der elektronischen Schaltung, mit der sich eine solche Kompensation erreichen läßt. In dem dargestellten Beispiel werden Dioden, insbesondere PIN-Dioden, als Signallichtdetektor 10 und Untergrundlichtdetektor 13 verwendet. Die Lichtdetektoren 10, 13 liefern jeweils ein Analogsignal, d.h. einen elektrischen Strom, das näherungsweise proportional zu der Intensität des erfaßten Lichts ist. Die Lichtdetektoren 10, 13 sind mit entgegengesetzter Polarität an eine gemeinsame Leitung 14 angeschlossen, die zu dem Auswertemittel 15 führt. Deshalb fließen der von, dem Signallichtdetektor 10 als Meßsignal erzeugte elektrische Strom und der von dem Untergrundlichtdetektor 13 als Untergrundsignal erzeugte elektrische Strom auf der gemeinsamen Leitung 14 in entgegengesetzten Richtungen. Auf diese Weise werden das Meßsignal und das Untergrundsignal überlagert und voneinander abgezogen, so daß ein kompensiertes Analogsignal entsteht, in dem Einflüsse des Umgebungslichts 9 kompensiert sind und das dem Auswertemittel 15 zugeleitet wird. 2 shows an example of the electronic circuit with which such compensation can be achieved. In the example shown, diodes, in particular PIN diodes, are used as signal light detectors 10 and background light detector 13 used. The light detectors 10 . 13 each provide an analog signal, ie, an electrical current that is approximately proportional to the intensity of the detected light. The light detectors 10 . 13 are of opposite polarity to a common line 14 connected to the evaluation means 15 leads. Therefore, the from, the signal light detector flow 10 electric current generated as a measurement signal and that of the background light detector 13 electric current generated as background signal on the common line 14 in opposite directions. In this way, the measurement signal and the background signal are superimposed and subtracted from each other, so that a compensated analog signal is produced in the influences of the ambient light 9 are compensated and that the evaluation 15 is forwarded.

Das kompensierte Analogsignal besteht im wesentlichen aus dem durch detektiertes Sekundärlicht verursachten Anteil des Meßstroms. Der restliche Anteil des Meßstroms, der durch Umgebungslicht 9 verursacht wurde, und der Referenzstrom löschen sich gegenseitig aus.The compensated analog signal consists essentially of the portion of the measuring current caused by detected secondary light. The remainder of the measuring current caused by ambient light 9 was caused, and the reference current cancel each other out.

Die beschriebene Kompensation des Einflusses von Umgebungslicht funktioniert ersichtlich am besten, wenn die beiden Lichtdetektoren 10, 13 exakt dieselbe Menge Umgebungslicht empfangen. Dies kann durch eine geeignete Anordnung des Untergrundlichtdetektors 13 und des Signallichtdetektors 10 erreicht werden. Beispielsweise können die Lichtdetektoren 10, 13 in eine optische Referenzfaser 11 bzw. eine optische Meßfaser 2 eingebettet werden, die jeweils gleiche Transmissionswerte haben. Des weiteren sollten die Kennlinien, d.h. die Stärke des als Folge einer gegebenen Lichtintensität erzeugten Stroms, des Signallichtdetektors 10 und des Untergrundlichtdetektors 13 so identisch wie möglich sein.The described compensation of the influence of ambient light obviously works best when the two light detectors 10 . 13 receive exactly the same amount of ambient light. This can be achieved by a suitable arrangement of the background light detector 13 and the signal light detector 10 be achieved. For example, the light detectors 10 . 13 in an optical reference fiber 11 or an optical measuring fiber 2 embedded, each having the same transmission values. Furthermore, the characteristics, ie the strength of the current generated as a result of a given light intensity, of the signal light detector should be 10 and the underground light detector 13 be as identical as possible.

Aus diesem Grund handelt es sich bei dem Signallichtdetektor 10 und dem Untergrundlichtdetektor 13 vorzugsweise um Halbleitergeräte, da diese leicht innerhalb enger Toleranzen hergestellt werden können. Vorzugsweise sind der Signallichtdetektor 10 und der Untergrundlichtdetektor 13 auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat, beispielsweise als PIN-Dioden, angeordnet. Andere Halbleitergeräte wie Phototransistoren oder Photowiderstände können ebenfalls als Lichtdetektoren 10; 13 verwendet werden. Für die Erfindung sind Halbleitergeräte am besten geeignet, die eine Sperrschicht haben, in der Elektronen durch Absorption von Licht aus einem Valenzband in ein Leitungsband angeregt werden können.For this reason, it is the signal light detector 10 and the background light detector 13 preferably semiconductor devices, since these can be easily manufactured within close tolerances. Preferably, the signal light detector 10 and the background light detector 13 arranged on a common semiconductor substrate, for example as PIN diodes. Other semiconductor devices such as phototransistors or photoresistors can also be used as light detectors 10 ; 13 be used. Semiconductor devices which have a barrier layer in which electrons can be excited by absorption of light from a valence band into a conduction band are the most suitable for the invention.

Das durch Überlagerung und Subtraktion des Meßsignals und des Untergrundsignals erzeugte kompensierte Signal wird in einen Strom-/Spannungswandler 16 eingespeist, der eine Spannung erzeugt, die der Stärke des elektrischen Stroms in der gemeinsamen Leitung 14 proportional ist. Folglich ist die Spannung auch proportional zu der Intensität des detektierten Sekundärlichts, sofern die Kennlinie des Signallichtdetektors perfekt linear ist.The compensated signal produced by superimposing and subtracting the measurement signal and the background signal becomes a current-voltage converter 16 which generates a voltage equal to the magnitude of the electric current in the common line 14 is proportional. Consequently, the voltage is also proportional to the intensity of the detected secondary light, as long as the characteristic of the signal light detector is perfectly linear.

Damit eventuelle Nichtlinearitäten der Kennlinie des Signallichtdetektors 10 korrigiert werden können, muß die Intensität des Umgebungslichts 9 ermittelt werden. Nichtlinearitäten der Kennlinie beruhen üblicherweise auf Sättigungseffekten. Dies bedeutet, daß mit zunehmender Intensität des detektierten Lichts der als Folge eines gegebenen Intensitätszuwachses des detektierten Lichts erzeugte zusätzliche Strom abnimmt.So that any nonlinearities of the characteristic of the signal light detector 10 Getting corrected can, must the intensity of ambient light 9 be determined. Nonlinearities of the characteristic are usually based on saturation effects. This means that as the intensity of the detected light increases, the additional current generated as a result of a given increase in the intensity of the detected light decreases.

Wenn die Intensität des Umgebungslichts und die Kennlinie der Lichtdetektoren bekannt sind, kann eine Nichtlinearität der Kennlinie durch das Auswertemittel 15 kompensiert werden.If the intensity of the ambient light and the characteristic curve of the light detectors are known, a nonlinearity of the characteristic curve can be determined by the evaluation means 15 be compensated.

Die Intensität des Umgebungslichts 9 kann mit einem dritten Lichtdetektor 17 gemäß 2 gemessen werden. Der von dem dritten Lichtdetektor 17 erzeugte elektrische Strom wird in einen Strom-Spannungswandler 18 eingespeist, so daß die resultierende Spannung für die Intensität des Umgebungslichts 9 charakteristisch ist. Diese Spannung wird dem Auswertemittel 15 zugeführt, bei dem es sich vorzugsweise um einen Mikroprozessor handelt, der durch numerische Berechnungen Einflüsse einer Nichtlinearität der Kennlinie des Signallichtdetektors 10 kompensiert.The intensity of ambient light 9 can with a third light detector 17 according to 2 be measured. That of the third light detector 17 generated electrical current is transformed into a current-voltage converter 18 fed so that the resulting voltage for the intensity of ambient light 9 is characteristic. This voltage becomes the evaluation means 15 supplied, which is preferably a microprocessor, the influences of nonlinearity of the characteristic of the signal light detector by numerical calculations 10 compensated.

3 zeigt ein Beispiel einer anderen Schaltung, mit der ebenfalls eine Umgebungslichtkompensation erzielt wird. Wie bei dem anhand von 2 beschriebenen Bei spiel sind der Signallichtdetektor 10 und der Untergrundlichtdetektor 13 mit entgegengesetzter Polarität an die gemeinsame Leitung 14 angeschlossen, so daß der von dem Signallichtdetektor 10 als Meßsignal erzeugte Meßstrom und der von dem Untergrundlichtdetektor 13 als Untergrundsignal erzeugte Referenzstrom überlagert und voneinander abgezogen werden. Auf diese Weise entsteht ein Analogsignal, das dem Auswertemittel 15 zugeführt wird. 3 shows an example of another circuit, with which also an ambient light compensation is achieved. As with the basis of 2 In game are the signal light detector described 10 and the background light detector 13 with opposite polarity to the common line 14 connected so that of the signal light detector 10 measuring current generated by the measuring signal and that of the background light detector 13 superimposed reference current generated as background signal and subtracted from each other. In this way, an analog signal is generated, which is the evaluation means 15 is supplied.

Die in 3 dargestellte Schaltung umfaßt einen Schalter 20, mit dem der Signallichtdetektor 10 von der gemeinsamen Leitung 14 getrennt werden kann, so daß der Untergrundlichtdetektor 13 dem Auswertemittel 15 ein Analogsignal liefert, das der Intensität des Umgebungslichts 9 entspricht. Auf diese Weise kann dem Auswertemittel 15 die zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Kennlinie des Signallichtdetektors 10 benötigte Information über die Intensität des Umgebungslichts zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise wird die Intensität des Umgebungslichts 9 sowohl vor als auch nach der Messung der Intensität des Sekundärlichts gemessen. Durch Mittelwertbildung über die Intensitäten des Umgebungslichts, die vor und nach der Intensität des Sekundärlichts gemessen werden, lassen, sich Einflüsse von eventuellen Fluktuationen der Intensität des Umgebungslichts auf ein Minimum reduzieren.In the 3 The circuit shown comprises a switch 20 with which the signal light detector 10 from the common line 14 can be disconnected so that the background light detector 13 the evaluation means 15 An analog signal provides the intensity of the ambient light 9 equivalent. In this way, the evaluation means 15 that for the correction of nonlinearities of the characteristic of the signal light detector 10 required information about the intensity of the ambient light can be made available. Preferably, the intensity of the ambient light 9 measured both before and after the measurement of the intensity of the secondary light. By averaging over the intensities of the ambient light measured before and after the intensity of the secondary light, influences of possible fluctuations in the intensity of the ambient light can be minimized.

Üblicherweise ist die Intensität des Umgebungslichts 9 wesentlich größer als die Intensität von Fluoreszenzlicht (Sekundärlicht 6). Folglich ändert sich der über die gemeinsame Leitung 14 zu dem Strom-Spannungswandler 16 fließende Strom drastisch, wenn der Schalter 20 geöffnet oder geschlossen wird. Um eine Sättigung des Strom-Spannungswandlers 16 zu verhindern, sollte dessen Verstärkung angepaßt werden, was mit dem Schalter 21 möglich ist.Usually, the intensity of the ambient light 9 much larger than the intensity of fluorescent light (secondary light 6 ). As a result, it changes over the shared line 14 to the current-voltage converter 16 flowing electricity drastically when the switch 20 opened or closed. To a saturation of the current-voltage converter 16 to prevent its gain should be adjusted, what with the switch 21 is possible.

4 zeigt ein weiteres Beispiel einer Schaltung für ein medizinisches Testgerät gemäß der Erfindung. Bei diesem Beispiel umfaßt der Signallichtdetektor eine PIN-Diode 10 und einen daran angeschlossenen Strom-Spannungswandler 16. Der Signallichtdetektor 10, 16 liefert deshalb ein analoges Meßsignal in Form einer Spannung, die dem von der PIN-Diode wegen detektierten Lichts erzeugten Strom proportional ist. In gleicher Weise umfaßt der Untergrundlichtdetektor eine PIN-Diode 13 und einen Strom-Spannungswandler 22. Auf diese Weise liefert der Untergrundlichtdetektor 13, 22 ein analoges Untergrundsignal in Form einer Referenzspannung. 4 shows another example of a circuit for a medical test device according to the invention. In this example, the signal light detector comprises a PIN diode 10 and a connected current-voltage converter 16 , The signal light detector 10 . 16 Therefore provides an analog measurement signal in the form of a voltage which is proportional to the current generated by the PIN diode because of detected light. In the same way, the background light detector comprises a PIN diode 13 and a current-voltage converter 22 , In this way, the background light detector provides 13 . 22 an analog underground signal in the form of a reference voltage.

Der Signallichtdetektor 10, 16 und der Untergrundlichtdetektor 13, 22 sind an die Eingänge eines Differenzverstärkers 23 angeschlossen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 23 ist an die gemeinsame Leitung 14 angeschlossen, die zu Auswertemittel 15 führt. Der Differenzverstärker 23 subtrahiert die Differenzspannung von der Meßspannung und verstärkt das Ergebnis. Auf diese Weise wird ein kompensiertes Analogsignal in Form der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 23 erzeugt. Die Ausgangsspannung ist proportional zu der Intensität des Sekundärlichts 6, sofern die Kennlinie des Signallichtdetektors 10 perfekt linear ist. Eventuelle Nichtlinearitäten können durch Einsatz eines dritten Lichtdetektors kompensiert werden, wie es anhand von 2 beschrieben ist.The signal light detector 10 . 16 and the background light detector 13 . 22 are to the inputs of a differential amplifier 23 connected. The output of the differential amplifier 23 is to the common line 14 connected to the evaluation means 15 leads. The differential amplifier 23 subtracts the difference voltage from the measurement voltage and amplifies the result. In this way, a compensated analog signal in the form of the output voltage of the differential amplifier 23 generated. The output voltage is proportional to the intensity of the secondary light 6 , provided the characteristic of the signal light detector 10 is perfectly linear. Possible non-linearities can be compensated by using a third light detector, as determined by 2 is described.

5 zeigt ein Beispiel einer optischen Meßfaser 2 eines erfindungsgemäßen medizinischen Testgeräts. In 5 ist auch die Anordnung des Signallichtdetektors 10 und der Lichtquelle 5 hinsichtlich der Meßfaser 2 dargestellt. Wie bereits anhand von 1 erläutert wurde, wird Primärlicht 4 von der als Lichtquelle verwendeten Licht emittierenden Diode 5 ausgesandt. Durch Wechselwirkung von Primärlicht 4 mit einem auf dem Testfeld 1 am Ende der optischen Faser 2 angeordneten Probe entsteht Sekundärlicht 6. Sekundärlicht 6 wird zusammen mit Umgebungslicht 9 durch die Meßfaser 2 zu dem Signallichtdetektor 10 geleitet. Die Einwirkung von Primärlicht 4 auf den Signallichtdetektor 10 läßt sich minimieren, indem Primärlicht 4 in die Meßfaser 2 durch eine Abzweigung 2a der Meßfaser 2 eingespeist wird. Vorzugsweise tritt das Primärlicht in die optische Faser 2 unter einem Winkel von 20° bis 25° ein. 5 shows an example of an optical measuring fiber 2 a medical testing device according to the invention. In 5 is also the arrangement of the signal light detector 10 and the light source 5 with regard to the measuring fiber 2 shown. As already on the basis of 1 has been explained, will be primary light 4 from the light emitting diode used as a light source 5 sent. By interaction of primary light 4 with one in the test field 1 at the end of the optical fiber 2 arranged sample creates secondary light 6 , secondary light 6 gets along with ambient light 9 through the measuring fiber 2 to the signal light detector 10 directed. The effect of primary light 4 on the signal light detector 10 can be minimized by adding primary light 4 into the measuring fiber 2 through a diversion 2a the measuring fiber 2 is fed. Preferably, the primary light enters the optical fiber 2 at an angle of 20 ° to 25 °.

Selbstverständlich kann eine optische Referenzfaser parallel zu der optischen Signalfaser 2 angeordnet werden, wie es in 1 dargestellt ist.Of course, an optical reference fiber may be parallel to the optical signal fiber 2 be arranged as it is in 1 is shown.

Bevorzugt werden mehrere Signalfasern 2 mit jeweils einer eigenen Lichtquelle 5 verwendet. Das Testfeld 1, auf dem die Probe aufgebracht wird, kann dann in kleinere Teilflächen unterteilt werden, die jeweils mittels einer Signalfaser 2 untersucht werden, wie es in 5 dargestellt ist. Wenn sich die Ergebnisse dieser Teilflächen um mehr als einen kritischen Wert unterscheiden, kann daraus geschlossen werden, daß das Testfeld 1 nur teilweise mit der Probe bedeckt ist. In diesem Fall ist keine präzise Messung möglich. Ein Benutzer des Geräts wird auf diese Tatsache von dem Auswertemittel 15 mit einem geeigneten Signal aufmerksam gemacht, beispielsweise mit einem Warnlicht oder einem akustischen Signal.Preference is given to several signal fibers 2 each with its own light source 5 used. The test field 1 on which the sample is applied, can then be divided into smaller sub-areas, each by means of a signal fiber 2 be examined as it is in 5 is shown. If the results of these sub-areas differ by more than one critical value, it can be concluded that the test field 1 only partially covered with the sample. In this case, no precise measurement is possible. A user of the device becomes aware of this fact by the evaluation means 15 made aware of a suitable signal, for example with a warning light or an acoustic signal.

Bevorzugt ist jeder Signalfaser 2 eine Referenzfaser 11 zugeordnet. 6 zeigt ein Beispiel der Schaltung für ein derartiges Bündel aus Signalfasern 2 und Referenzfasern 11. Jede Signalfaser 2 leitet Licht zu einem Signallichtdetektor 10 und jede Referenzfaser 11 leitet Licht zu einem Untergrundlichtdetektor 13. Wenn verschiedene Lichtquellen 5 zum Bestrahlen unterschiedlicher Teile des Testfelds 1 verwendet werden, läßt sich mit erhöhter Zuverlässigkeit feststellen, ob das Testfeld 1 korrekt mit einer Probe bedeckt ist.Each signal fiber is preferred 2 a reference fiber 11 assigned. 6 shows an example of the circuit for such a bundle of signal fibers 2 and reference fibers 11 , Every signal fiber 2 directs light to a signal light detector 10 and every reference fiber 11 directs light to a background light detector 13 , When different light sources 5 for irradiating different parts of the test field 1 can be used with increased reliability, determine whether the test field 1 correctly covered with a sample.

Wenn beispielsweise zwei Lichtquellen 5, die an unterschiedliche Signalfasern 2 angeschlossen und folglich unterschiedlichen Signallichtdetektoren 10 zugeordnet sind, mit unterschiedlichen Frequenzen oder phasenverschoben an- und ausgeschaltet werden und die gemeinsame Leitung 14 an Lock-in-Verstärker für diese Frequenzen angeschlossen ist, können die Ausgangssignale der Lock-in-Verstärker verglichen werden. Sind die Ausgangssignale deutlich verschieden, dann ist es sehr wahrscheinlich, daß einer der Signallichtdetektoren 10 wesentlich weniger Sekundärlicht als der andere enthält. Dies bedeutet, daß der entsprechende Teil des Testfelds 1 nicht oder nur teilweise mit Probe bedeckt wurde. Auf diese Weise kann ein Benutzer darauf aufmerksam gemacht werden, daß die Probe nicht korrekt aufgebracht wurde.For example, if two light sources 5 that are connected to different signal fibers 2 connected and therefore different signal light detectors 10 are assigned, with different frequencies or phase-shifted on and off and the common line 14 connected to lock-in amplifiers for these frequencies, the output signals of the lock-in amplifiers can be compared. If the output signals are significantly different then it is very likely that one of the signal light detectors 10 contains much less secondary light than the other. This means that the corresponding part of the test field 1 not or only partially covered with sample. In this way, a user can be made aware that the sample was not applied correctly.

Die Anzahl der Signallichtdetektoren 10 und die Anzahl der Untergrundlichtdetektoren 13 muß nicht notwendigerweise übereinstimmen. Es reicht aus, wenn alle Untergrundlichtdetektoren 13 zusammen dieselbe Menge Umgebungslicht 9 wie alle Signallichtdetektoren 10 zusammen erhalten. Beispielsweise kann eine einzelne optische Meßfaser 2, die zu einem einzelnen Signallichtdetektor führt, zusammen mit zwei optischen Referenzfasern 11 verwendet werden, die jeweils zu einem Untergrundlichtdetektor 13 führen, wenn die Querschnittsfläche der Meßfaser 2 ebenso groß ist wie die Querschnittsfläche der beiden Untergrundlichtdetektoren 13 zusammen.The number of signal light detectors 10 and the number of background light detectors 13 does not necessarily have to match. It is sufficient if all background light detectors 13 together the same amount of ambient light 9 like all signal light detectors 10 get together. For example, a single optical measuring fiber 2 leading to a single signal light detector, along with two reference optical fibers 11 used, each to a background light detector 13 lead, if the cross-sectional area of the measuring fiber 2 is as large as the cross-sectional area of the two background light detectors 13 together.

Das Auswertemittel 15, an das die gemeinsame Leitung 14 angeschlossen ist, umfaßt vorzugsweise einen Mikroprozessor, der nach dem Stand der Technik programmiert ist. Details sind in der US 4,553,848 und US 5,463,467 offenbart. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Lichtquelle mit relativ hoher Frequenz an- und auszuschalten und Lock-in-Verstärker zur Verstärkung zu verwenden, die Teil des Auswertemittels sein können.The evaluation means 15 to which the joint leadership 14 is connected, preferably comprises a microprocessor, which is programmed according to the prior art. Details are in the US 4,553,848 and US 5,463,467 disclosed. In particular, it is advantageous to switch the light source on and off at a relatively high frequency and to use lock-in amplifiers for amplification, which may be part of the evaluation means.

Claims (17)

Medizinisches Testgerät zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer Probe einer wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere in Blut, umfassend: eine Lichtquelle (5) zum Bestrahlen der Probe mit Primärlicht (4), einen Signallichtdetektor (10), der ein analoges Meßsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Signallichtdetektor (10) zur Detektion von Sekundärlicht (6) angeordnet ist, das durch Wechselwirkung von Primärlicht (4) mit der Probe entsteht, einen Untergrundlichtdetektor (13), der ein analoges Untergrundsignal erzeugt, das die Intensität von detektiertem Licht charakterisiert, wobei der Untergrundlichtdetektor (13) zur Detektion von Umgebungslicht (9) angeordnet ist, das Primärlicht (4) enthalten kann, ein Auswertemittel (15) zum Auswerten der von dem Signallichtdetektor (10) und dem Untergrundlichtdetektor (13) erzeugten Signale, um den Analyten in der Probe nachzuweisen und/oder seine Konzentration zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kompensieren des durch Umgebungslicht (9), das von dem Signallichtdetektor (10) zusammen mit Sekundärlicht (6) detektiert wird, verursachten Anteils des Meßsignals der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) derart an eine gemeinsame Leitung (14), die zu dem Auswertemittel (15) führt, angeschlossen sind, daß die von den Lichtdetektoren (10,13) erzeugten Analogsignale voneinander subtrahiert werden und ein kompensiertes Analogsignal entsteht, das dem Auswertemittel (15) zugeführt wird.Medical test device for the optical measurement of a medically significant analyte in a sample of an aqueous fluid, in particular in blood, comprising: a light source ( 5 ) for irradiating the sample with primary light ( 4 ), a signal light detector ( 10 ) which generates an analog measurement signal which characterizes the intensity of detected light, wherein the signal light detector ( 10 ) for the detection of secondary light ( 6 ) arranged by interaction of primary light ( 4 ) with the sample, a background light detector ( 13 ) which generates an analog underground signal which characterizes the intensity of detected light, wherein the background light detector ( 13 ) for the detection of ambient light ( 9 ), the primary light ( 4 ), an evaluation means ( 15 ) for evaluating the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) to detect the analyte in the sample and / or to determine its concentration, characterized in that to compensate for the ambient light ( 9 ) detected by the signal light detector ( 10 ) together with secondary light ( 6 ) is detected, caused fraction of the measurement signal of the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) to a common line ( 14 ), which belong to the evaluation means ( 15 ), are connected, that of the light detectors ( 10 . 13 ) are subtracted from each other and a compensated analog signal is formed, which the evaluation means ( 15 ) is supplied. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Signallichtdetektor (10) als auch der Untergrundlichtdetektor (13) jeweils ein Halbleiterbauelement enthalten, bei dem das Detektieren von Licht das Erzeugen eines Analogsignals bewirkt.Apparatus according to claim 1, characterized in that both the signal light detector ( 10 ) as well as the background light detector ( 13 ) each include a semiconductor device, wherein detecting light causes the generation of an analog signal. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement des Signallichtdetektors (10) und das Halbleiterbauelement des Untergrundlichtdetektors (13) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat angeordnet sind.Apparatus according to claim 2, characterized in that the semiconductor component of the signal lightde tector ( 10 ) and the semiconductor device of the background light detector ( 13 ) are arranged on a common semiconductor substrate. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) jeweils eine Sperrschicht aufweisen, in der durch Lichtabsorption Elektronen aus einem Valenzband in ein Leitungsband angeregt werden können.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) each have a barrier layer in which electrons can be excited from a valence band into a conduction band by light absorption. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) jeweils eine Diode, vorzugsweise eine PIN-Diode, umfassen.Apparatus according to claim 4, characterized in that the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) each comprise a diode, preferably a PIN diode. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signallichtdetektor (10) an einem Ende einer optischen Meßfaser (2) angeordnet ist, die dazu dient, das Sekundärlicht (6) von der Probe zu dem Signallichtdetektor (10) zu leiten.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal light detector ( 10 ) at one end of an optical measuring fiber ( 2 ) arranged to serve the secondary light ( 6 ) from the sample to the signal light detector ( 10 ). Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Untergrundlichtdetektor (13) an einem Ende einer optischen Referenzfaser (11) angeordnet ist, die zum Leiten von Umgebungslicht (9) aus einer Umgebung (12) des Eingangs der optischen Meßfaser zu dem Untergrundlichtdetektor (13) angeordnet ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the background light detector ( 13 ) at one end of an optical reference fiber ( 11 ) arranged to conduct ambient light ( 9 ) from an environment ( 12 ) of the input of the optical measuring fiber to the background light detector ( 13 ) is arranged. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßfaser (2) und die optische Referenzfaser (11) als getrennte Kanäle einer Mehrkanalfaser (3) ausgebildet sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that the optical measuring fiber ( 2 ) and the optical reference fiber ( 11 ) as separate channels of a multi-channel fiber ( 3 ) are formed. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertemittel (15) Speichermittel umfaßt, in denen eine Kennlinie des Signallichtdetektors (10) gespeichert ist, wobei die Kennlinie von dem Auswertemittel (15) dazu genutzt wird, Einflüsse der Intensität des Umgebungslichts (9) auf den Anteil des Meßsignals, der auf detektiertem Sekundärlicht (6) beruht, zu kompensieren.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation means ( 15 ) Comprises memory means in which a characteristic of the signal light detector ( 10 ) is stored, wherein the characteristic of the evaluation ( 15 ) is used to influence the intensity of the ambient light ( 9 ) on the proportion of the measuring signal, which on detected secondary light ( 6 ) is due to compensate. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Umgebungslichts (9) mit einem dritten Lichtdetektor (17) gemessen wird, der an das Auswertemittel (15) angeschlossen ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the intensity of the ambient light ( 9 ) with a third light detector ( 17 ) is measured, which to the evaluation means ( 15 ) connected. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schalter (20) umfaßt, mit dem der Signallichtdetektor (10) von der gemeinsamen Leitung (14) abgetrennt werden kann, so daß der Untergrundlichtdetek tor (13) dem Auswertemittel (15) ein Analogsignal liefert, das der Intensität des Umgebungslichts (9) entspricht.Apparatus according to claim 9, characterized in that it has a switch ( 20 ), with which the signal light detector ( 10 ) from the common line ( 14 ) can be separated so that the underground light detector ( 13 ) the evaluation means ( 15 ) provides an analog signal that matches the intensity of the ambient light ( 9 ) corresponds. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal und das Untergrundsignal elektrische Ströme sind.device according to one of the preceding claims, characterized that this measuring signal and the background signal are electrical currents. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) an die gemeinsame Leitung (14) mit entgegengesetzter Polarität angeschlossen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) to the common line ( 14 ) are connected with opposite polarity. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signallichtdetektor (10) und der Untergrundlichtdetektor (13) an die Eingänge eines Differenzverstärkers (23) angeschlossen sind und der Ausgang des Differenzverstärkers (23) an die gemeinsame Leitung (14) angeschlossen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal light detector ( 10 ) and the background light detector ( 13 ) to the inputs of a differential amplifier ( 23 ) and the output of the differential amplifier ( 23 ) to the common line ( 14 ) connected. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sekundärlicht (6) um Fluoreszenzlicht handelt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the secondary light ( 6 ) is fluorescent light. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Handgerät ist.device according to one of the preceding claims, characterized that it a handset is. Verfahren zur optischen Messung eines medizinisch bedeutsamen Analyten in einer Probe einer wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere in Blut, mit einem medizinischen Testgerät, umfassend die folgenden Schritte: Bestrahlen der Probe mit Primärlicht (4), Zuführen von Sekundärlicht (6), das durch Wechselwirkung von Primärlicht (4) mit der Probe entsteht, zu einem Signallichtdetektor (10), der ein analoges Meßsignal erzeugt, das die Intensität des detektierten Lichts charakterisiert, Detektieren von Umgebungslicht (9), das Primärlicht (4) enthalten kann, mit einem Untergrundlichtdetektor (13), der ein analoges Untergrundsignal erzeugt, das die Intensität von Umgebungslicht (9) charakterisiert, Auswerten des Meßsignals und des Untergrundsignals, um den Analyten in der Proben nachzuweisen oder seine Konzentration zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal und das Untergrundsignal voneinander abgezogen werden, so daß ein kompensiertes Analogsignal entsteht, das dann zum Nachweis und/oder der Bestimmung der Konzentration des Analyten in der Probe ausgewertet wird.Method for the optical measurement of a medically significant analyte in a sample of an aqueous liquid, in particular in blood, with a medical test device, comprising the following steps: irradiation of the sample with primary light ( 4 ), Supplying secondary light ( 6 ) caused by the interaction of primary light ( 4 ) with the sample, to a signal light detector ( 10 ), which generates an analog measurement signal that characterizes the intensity of the detected light, detecting ambient light ( 9 ), the primary light ( 4 ) with a background light detector ( 13 ), which generates an analog underground signal that measures the intensity of ambient light ( 9 ), evaluating the measurement signal and the background signal to detect the analyte in the sample or to determine its concentration, characterized in that the measurement signal and the background signal are subtracted from each other, so that a compensated analog signal is formed, which then for detection and / or the determination of the concentration of the analyte in the sample is evaluated.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2335779A1 (en) 2008-08-08 2011-06-22 New York Blood Center Small Molecule Inhibitors of Retroviral Assembly & Maturation
EP2586366B1 (en) 2010-06-24 2016-04-06 Pioneer Corporation Photo-detection device and fluid measurement device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3138879A1 (en) * 1981-09-30 1983-04-14 Boehringer Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim METHOD FOR DETECTING PHOTOMETRIC SIGNALS AND ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD
US5117099A (en) * 1989-09-01 1992-05-26 Schmidt Terrence C Ambient light rejecting quad photodiode sensor
US5376783A (en) * 1992-09-16 1994-12-27 Ophir Optronics Ltd. Power meter with background subtraction
US5410145A (en) * 1994-02-25 1995-04-25 Coroy; Trenton G. Light detector using reverse biased photodiodes with dark current compensation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121802A1 (en) 2021-09-15 2023-03-16 Endress+Hauser Conducta Inc. Photometer and method for carrying out photometric measurements with a photometer
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