CN103998619A - 用于确定分析物浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于确定样品(110)中的至少一种分析物、尤其是用于检测体液的样品(110)中的至少一种代谢物的至少一种浓度的方法、测试元件(50)和装置(190),其中使用至少一个具有至少一种测试化学物质(102)的测试元件(50),其中检测所述测试化学物质(102)与所述分析物的至少一种反应。另外使用至少一种标记物(104、104`),其中所述标记物(104、104`)不同于所述分析物(117),其中检测在样品(110)或所述样品(110)的至少一种组分中的至少一种标记物(104、104`)的扩散。从所述标记物(104、104`)的扩散产生至少一条校正信息,其中由所述测试化学物质(102)与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定所述分析物的浓度。

Description

用于确定分析物浓度的方法
技术领域
本发明涉及用于检测样品中的至少一种分析物的方法、装置和测试元件。这样的方法、装置和测试元件具体地用于检测一种或多种分析物例如体液中的代谢物。下述发明的焦点是检测体液(尤其是血液和/或间隙液)中的葡萄糖。但是,原则上还可以使用其它类型的样品,例如其它类型的体液(诸如尿或唾液)以及其它类型的分析物(诸如胆固醇、乳酸盐等)。除了在医学诊断中的应用领域之外,原则上可以在其它领域中,例如在自然科学和技术的其它领域中(尤其是在化学分析中)使用根据本发明的方法、装置和测试元件。
背景技术
在自然科学和技术的很多领域中,必须可靠地和快速地以定性和/或定量方式检测在样品(例如液态和/或气态样品)中的一种或多种分析物。本发明的焦点是在医学诊断中、尤其是在预防性糖尿病护理和糖尿病治疗中的分析,但是本发明不限于此。作为预防性糖尿病护理和/或糖尿病治疗的一部分,通常需要至少每天1次、通常多次地快速地和可靠地确定血糖水平,以便能够在偏离正常值或正常范围的情况下采取适当的对策。为了不再不可避免地通过这些测量来影响患者的日常常规活动,开发了不仅在临床环境中而且例如还在工作场所、在家或在闲暇活动中实现血糖测量的装置和方法。另外,还已知在临床环境中使用的装置和方法。这样的装置和方法通常基于一个或多个测试元件的应用。所述测试元件以不同的形式已知并且可获得,本发明总的来说可以这些形式应用,但是本发明不限于此。例如,已知呈测试条、测试带、测试盘、测试针形式或呈其它形式的测试元件。在下文中,基本上参照测试条来描述本发明,但是其它设计原则上也是可能的。
测试元件通常包含一个或多个测试场,所述测试场具有至少一种分析物特异性的检测试剂,其在下文中也被称作测试化学物质。所述检测试剂经过选择和设计,用于在有待检测的分析物存在下进行可检测的反应,优选分析物特异性的反应。在这方面,可检测的反应在下文中被理解为是指,借助于至少一种物理和/或化学检测方法、优选地借助于物理检测方法可检测的反应。例如,已知可以通过光学和/或电化学方式而检测的反应。在这方面,例如可以使用在其中形成至少一种检测物质的反应,所述检测物质可以被光学地和/或电化学地检测。这样的测试元件例如可在名称Accu Chek®Aviva、Accu Chek®Performa、Accu Chek®Active、Accu Chek®Go或Accu Chek®Mobile测试盒下与适当的测试仪器(诸如Accu Chek®Aviva、Active、Go和Mobile)一起从Roche Diagnostics GmbH得到。
例如,WO 2010/052306描述了用于检测体液样品中的分析物的诊断测试元件,其具有含检测试剂的测试场,所述检测试剂被构造成在有分析物存在下进行可检测的变化、尤其是光学变化。所述测试场具有至少一个检测层,所述检测层包含检测试剂且具有颗粒,其中所述检测层的所有颗粒中的至少90%具有小于10µm的实际粒径。
WO 2010/052307描述了用于检测样品中的分析物的测试元件。所述测试元件包含至少一个具有测试场表面的测试场,所述测试场具有检测试剂,所述检测试剂被构造成在有分析物存在下进行可检测的反应。另外,所述测试元件具有至少一个分布元件,所述分布元件具有至少一个面向所述测试场表面的分布表面,其中在所述分布表面和所述测试场表面之间形成至少一个毛细管间隙。
在测试元件中,例如可以使用一种或多种不同的转化分析物(尤其是葡萄糖)的测试化学物质,尤其是酶系统。在这方面,转化应当被理解为是指这样的反应:其中涉及待检测的分析物和/或其中化学修饰待检测的分析物。在这方面,所述测试化学物质可以确保测试元件的特异性。例如,所述检测可以经由含有酶和辅酶的测试化学物质来实现,例如,通过由诸如二氧化锰等介质将葡萄糖转移的氧化还原当量转移至辅酶。所述氧化还原当量可以例如被转化用于带指示剂的分析物的光度测量和/或光学浓度测量。
为了给使用者提供易管理形式的测试化学物质、尤其是上述的酶系统,例如将所述酶系统引入或固定在测试元件上的经常干燥且固体的层中至少作为测试化学物质的一部分,可能与需要的其它反应性物质(诸如介质等)一起,所以使用者只需要将他的样品应用于该层,以便在此后不久得到测量结果。
在将样品(例如血液)应用于测试元件的该层以后,分析物特异性的检测反应可以在该层中和完全地或部分地在样品中进行。例如,一种或多种反应性物质(例如以检测试剂或其组分的形式)可以溶解在样品中,并且这例如一直到反应终点都可以观察到。在这些操作中,例如还可以涉及扩散过程,其中液体样品将分析物运输至例如反应性物质和/或形成的检测物质扩散进入或离开检测层。例如,可以在光度测量或电化学系统中确定反应的终点。在这些情况下,例如检测物质的形成速率可以等于形成的检测物质的扩散速率。可替换地,可以在将样品应用于测试场以后的特定时间确定测量信号(可以从其衍生出分析物的浓度)。
这样的扩散过程以及酶催化的反应可以是温度依赖性的。另外,样品的其它组分(例如,细胞组分和/或微粒组分,诸如血细胞比容)可以对测试条中的扩散和溶出过程具有影响。结果可以是确定的分析物浓度对进行测量时的环境温度以及应用于测试元件的样品的血细胞比容的高度依赖性。因而,原则上可能存在分析物值受到影响的风险,并且这又可以导致当施用药物(诸如胰岛素等)时的挑战。具体地,就糖尿病而言,在低血糖浓度范围内,被错误地测量为过高的血糖水平可以导致过多的胰岛素被施用。因此,可能非常重要的是,校正特定测试元件系统的温度依赖性和/或血细胞比容依赖性。
例如,可以用在测量仪器中调节过的传感器来测量温度并用于校正。但是,这又可以导致错误校正,因为温度通常不是在分析物的化学反应的实际位置处测量。结果,用于校正的温度可以明显不同于分析物的反应部位的温度,所以所述校正又可以导致误差。
此外,难以进行血细胞比容校正,特别是在光度测量系统的情况下,因为通常没有可以用于校正分析物测量信号的纯粹依赖血细胞比容的测量值。在电化学测量方法的情况下,尽管关于血细胞比容的测量信号的校正在原则上是可能的,由于复杂的脉冲序列方法,它是非常繁琐的,并且此外与样品中的其它干扰信号重叠。
US 4,250,257 A描述了用于分析全血样品的方法和装置。所述方法和装置使用其中含有惰性物质的凝胶。所述惰性物质从凝胶扩散出进入全血样品中,而全血样品的血浆扩散进凝胶中。惰性物质从凝胶向外的扩散与血液样品的血细胞比容成反比。另外,公开了实现血细胞比容校正的不同可能性:在这些可能性中的一个中,可以使用单独的凝胶来确定血细胞比容,并从血细胞比容确定校正因子,随后将所述校正因子用于另一个血液样品。可替换地,还可以借助于2种不同的颜色变化进行分析物检测反应和血细胞比容校正,其中一种颜色变化源自分析物检测反应,且第二种颜色变化源自作为惰性介质的染料向样品中的扩散。所述惰性指示剂因而可以是染料,具体地,一个提议的例子是维生素B12。另外,描述了使用白蛋白作为测定的血细胞比容校正。提议的检测物质是溴甲酚绿(BCG)。
US 7,548,773描述了基于分析物在参比通道中的溶解而校准测量系统的可能性。由于参比通道中的样品对已知量的分析物的溶解,可能与实际分析物测定平行地进行关于参比通道的差别测定,以便确定样品的反应速率。所以,可以对分析物测定做出校正。但是,该方法的缺点是,需要在毛细管壁上溶解待测参比分子的方法。所述方法还可以受与样品无关的系统性质影响。此外,分析物相同的校准剂的溶解和移动依赖于分析物浓度。不可能区分分析物浓度和其它因素对校准剂的移动的影响,并且这又可以导致确定的分析物含量的曲解。
本发明的目的
因此,本发明的一个目的是,提供用于检测样品中的至少一种分析物的方法、装置和测试元件,其至少部分地避免了已知方法、装置和测试元件的缺点。更具体地,本发明意在提供至少部分地避免由扩散效应引起的测量结果的曲解的方法、装置和测试元件,即使在不同的血细胞比容和样品温度或测试元件温度的情况下。另一个目的是,提供用于检测样品中的至少一种分析物的方法、装置和测试元件,其能够独立于分析物的检测。
本发明的描述
该目的通过具有独立权利要求的特征的方法、装置和测试元件来实现。本发明的有利的扩展方案(其可以个别地或组合地实现)呈现在从属权利要求中。可以特别地构造在下文中描述的装置,以使用根据在下文中描述的一个或多个实施方案的本发明测试元件和/或实现根据在下文中描述的一个或多个实施方案的方法。此外,在一个或多个所述实施方案中使用根据本发明的装置和/或根据本发明的测试元件,可以实现所述方法。在这方面,关于所述装置和/或所述测试元件的可能设计,可以参考所述方法的描述,反之亦然。
在本发明的第一方面,提出了一种用于确定样品中的至少一种分析物的至少一种浓度的方法。所述样品尤其可以是液体样品,尤其是体液(例如,血液或间隙液)的样品。所述方法尤其可以用于检测体液样品中的至少一种代谢物。
所述方法使用至少一个具有至少一种测试化学物质的测试元件。检测所述测试化学物质与所述分析物的至少一种反应。另外,使用至少一种标记物,其中检测所述标记物在所述样品或所述样品的至少一部分中的至少一种扩散。从所述扩散产生至少一条校正信息,其中可以由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定所述分析物的浓度。
所述测试化学物质位于例如测试场中,所述测试场固定在所述测试元件的测试支持物上。在这方面,术语测试化学物质应当被理解为是指这样的物质和/或物质混合物:其被构造成在有待检测的分析物存在下实现至少一种性质的至少一种可检测的变化。所述测试化学物质尤其可以含有至少一种在检测反应中转化分析物的试剂。例如,所述检测试剂可以包含至少一种酶促检测试剂。这样的分析物特异性的酶促检测试剂的可提及的例子是氧化还原酶(例如,GlucDor/PQQ)、脱氢酶、氧化酶或类似的酶或前述酶和/或其它酶的组合,尤其是葡萄糖氧化酶(GOD)或葡萄糖脱氢酶(例如,FAD-、NAD+-或PQQ依赖性的)。所述至少一种可检测的反应尤其可以是光学地和/或电化学地可检测的反应。但是,其它类型的反应原则上也是可能的。更具体地,所述反应可以是这样的反应:其中在有至少一种分析物存在下形成至少一种检测物质。在这方面,也可以形成和/或使用多种可以被个别地、分组或一起检测出的检测物质。所述检测物质尤其是这样的物质:其由于至少一个检测反应而形成,和/或其参与至少一个检测反应且其是直接地或间接地可检测的。基于检测的至少一种检测物质,例如可以定量地和/或定性地检测至少一种待检测的分析物。关于测试化学物质和检测物质的形式的例子,可以参考WO 2010/052307。
具有检测试剂的测试化学物质尤其可以位于至少一个测试化学物质层或检测层中。在下文中同义地使用测试化学物质层和检测层的术语。至少一个测试化学物质层可以任选地包括其它物质,例如一种或多种填充剂,优选地包含一种或多种类型的颗粒,例如无机颗粒。所述颗粒优选地不同于所述检测试剂,或至少不与所述检测试剂完全相同。所述检测试剂原则上还可以包含多种检测试剂或可以一起形成检测试剂的多种物质的混合物。可以例如与在EP 0 821 234 B1中描述的诊断测试支持物的第一膜层类似地设计所述测试化学物质层。因而,所述检测层或所述测试化学物质层可以例如包含至少一种有机成膜剂。例如,所述至少一种成膜剂可以包含聚乙烯基丙酸酯分散体。但是,可替换地或额外地,也可以使用其它成膜剂。但是,测试化学物质层的其它结构原则上也是可能的。
测试化学物质与分析物的反应的检测通常应当被理解为是指这样的过程:其中定性地或定量地获得反应本身和/或在反应中涉及的一种或多种反应物和/或一种或多种反应产物,例如通过定性和/或定量获得样品和/或测试化学物质和/或受检测反应影响的至少一种其它元件或范围的性质的至少一种变化。例如,借助于电化学和/或光学检测方法可以检测所述测试化学物质与所述分析物的反应。这样的检测方法(其例如可以使用至少一个检测器来实现)原则上是本领域技术人员已知的,例如从上面引用的现有技术已知。
另外,如上面所解释的,所述方法使用至少一种标记物并检测所述样品中或所述样品的至少一部分中的标记物的至少一种扩散。在本发明范围内,标记物应当被理解为是指这样的物质:其至少可通过光学和/或电化学检测方法局部地测得,例如通过电化学地和/或光学地获得所述标记物的至少一种浓度,例如局部浓度。所述至少一种标记物尤其可以包含可检测的化学物质,后者可以例如被光学地和/或电化学地检测出。所述至少一种标记物不同于,例如在化学上不同于至少一种待检测的分析物。在化学上不同可以例如是指,所述标记物的单个的分子与分析物分子偏差至少一个原子。例如,所述标记物的分子可以比分析物多或少至少一个原子。但是,可替换地,在化学上不同也可以是指,标记物分子中的原子的数和顺序与分析物分子中的原子的顺序相同,但是原子的空间排列并非在每个位置都相同,正如例如在具有不对称碳原子的化合物(例如,导致相同分子的2种对映异构体)的情况下所发生的。例如,一种可能性可以是使用2种对映异构体,所述对映异构体之一代表分析物,且另一种对映异构体代表标记物。在这方面,不同于待测分析物的标记物被理解为是指,在上面定义的意义上的标记物,其至少部分地不同于待检测的分析物,例如具有在待检测的分析物中未含有的至少一种化学物质(例如至少一种化学化合物)的标记物。例如,所述标记物可以包含至少一种光学可检测的物质,例如至少一种染料,例如至少一种无机或有机染料。在这方面,染料应当通常被理解为是指这样的物质(例如化学化合物):其可以与在紫外和/或可见和/或红外光谱范围内的光进行至少一种可检测的相互作用,例如反射改变波长和/或改变反射光的光谱性质,散射改变波长和/或改变散射光的光谱性质、荧光、磷光或前述相互作用的组合。
局部地应当被理解为是指,测试场的用于检测标记物的确定平面或确定体积。例如,在标记物的光学检测的情况下,该平面或体积可以通过入射光的形式或通过检测器的定位来限定。在电化学检测的情况下,例如,该平面或体积可能通过电极的形状和排列来限定。所述标记物尤其可以是染料,和/或所述标记物可以包含至少一种这样的染料,其扩散行为可以例如通过光学或电化学检测方法来确定,例如在测试元件和/或样品和/或样品的至少一部分中。所述标记物优选地不同于待测分析物。在用样品润湿测试元件和标记物之前,和/或在分析物特异性的检测反应之前,所述标记物优选地位于测试元件上和/或内,优选地在测试元件的至少一个测试场中。在这方面,测试场被理解为是指这样的元件:其包含联结量的测试化学物质(例如至少一层测试化学物质)以及任选的一种或多种其它组分。但是,作为其中在使标记物与测试元件和/或测试化学物质接触之前将标记物至少包含在测试元件中的方法设计的替代方案或附加方案,所述标记物也可以在与测试元件和/或测试化学物质接触之前至少完全地或部分地排列在测试元件的外面。优选地如此设计标记物,使得在使测试元件与样品接触之后,例如在用样品润湿测试元件和/或标记物之后,所述标记物的至少一种扩散发生在样品或样品的至少一种组分中,所述扩散可以被检测到。所述扩散可以例如发生在尚未被测试元件和/或测试化学物质吸收的样品上清液(例如滴形上清液)中,和/或在已经被测试元件或其部件吸收的样品部分中。
尤其可以检测标记物从至少一个第一区域向至少一个第二区域的扩散。所述第一区域和/或第二区域可以各自是测试元件的区域。可替换地,所述第一区域和/或第二区域还可以与测试元件分开地排列,例如在校正元件内或上,具有与测试元件相同或不同的构造。可替换地或额外地,所述第二区域可以位于测试元件的外面,例如在样品和/或样品的没有溶解于测试元件中,而是例如保持作为在测试元件上面的上清液的部分中。可替换地或额外地,所述第一区域和/或第二区域可以与测试元件分开地排列,2个区域之一是测试元件的组分。因而显而易见,存在多种用于检测扩散的选择,例如通过局部地观察到的浓度的变化。
标记物在样品或其至少一种组分中的扩散例如由标记物的浓度差异(例如在所述第一区域和第二区域之间)造成。例如,作为润湿测试元件和/或标记物的结果,浓度差异可以产生在至少一个第一区域(在润湿之前标记物位于其中)和至少一个第二区域(例如样品上清液和/或不同于第一区域的测试元件区域和/或校正元件区域)之间,所以所述标记物由于所述浓度差异而扩散。
例如可以光学地和/或电化学地检测标记物的扩散。例如,提议的方法和/或提议的装置可以使用一个或多个标记物检测器,所述检测器可以被构造成用于检测标记物的扩散。例如,至少一个标记物检测器可以具有至少一个光学标记物检测器和/或至少一个电化学标记物检测器。电化学标记物检测器可以例如包含一个或多个电化学检测电极。光学标记物检测器可以例如包含至少一个光敏检测器元件,例如至少一个光电二极管。可以设计光学标记物检测器,使得它可以检测由光源发射的光。在这方面,光源的光不需要直接指向检测器,而是可以相反被不同的元件(例如,滤光器、镜子或测试元件)改变或反射。另外,光学标记物检测器自身可以此外包含至少一个光源。所述光源可以发射在任意期望的波长范围内的光。优选地,所述光源发射在200-1000 nm之间的波长范围内的光。取决于分析物吸收的光所在的波长范围,可以优选地使用另一个波长范围来检测标记物。例如,当分析物吸收在500-1000 nm波长范围内的光时,在紫外光波长范围内(例如在200-400 nm之间的波长范围内)的光可以用于激发标记物。相反,当标记物吸收在400-1000 nm波长范围内的光时,可以例如在300-400 nm的波长范围内检测分析物。用于激发分析物或标记物的其它波长范围同样是可能的。
光源可以例如包含至少一个发光二极管,例如可能构造用于照射至少一个含有标记物的测试化学物质场和/或至少一个含有标记物的标记物场和/或用于照射样品的光源。
例如,可以获取至少一个观察体积中(例如在第一区域和/或第二区域中)的标记物的浓度,例如在至少2个不同的时间或在多个时间。例如,可以光学地和/或电化学地测量在用样品润湿之前标记物所位于的具体体积。在润湿所述体积和测试场的其它体积以后,所述体积中的标记物浓度将由于标记物浓度的差异而下降。可替换地或额外地,例如可以观察在用样品润湿以后与标记物一起积累的具体体积。标记物的扩散速率通常取决于许多不同的参数,例如,温度、压力和标记物的化学环境。标记物的化学环境可以被理解为是指,一方面在用样品润湿之前标记物的环境和/或在用样品润湿之后标记物的环境。因为应该优选地在用样品润湿之前已知标记物的化学环境,润湿以后标记物的扩散速率主要受样品的组分和温度影响,特别是在假定在大致常压下进行操作时。有利地,在用样品润湿之前标记物的扩散是可忽略的,因为标记物优选地位于至少基本上干燥的环境中,在所述环境中优选地不存在扩散过程或仅存在可忽略的扩散过程。例如,至少一种第一检测器信号(用于确定润湿之前的标记物浓度)和至少一种第二检测器信号(用于确定润湿之后的标记物浓度,例如跨特定阶段和/或在特定时间)可以用作用于在样品润湿标记物以后检测标记物扩散的基础,例如以标记物扩散速率的形式。可替换地或额外地,也可以观察仅在标记物润湿以后的阶段。进一步可替换地或额外地,在用样品润湿标记物以后的特定时间可以影响检测信号。优选地,标记物的扩散仅依赖于几个事前已知的参数。例如,在葡萄糖测定中使用的标记物的扩散速率不应当依赖于待测分析物(在该情况下,葡萄糖)的浓度。
如果将一种或多种检测器信号用于检测标记物的扩散,可以将所述检测器信号例如与一条或多条参比曲线进行对比,所述参比曲线表征样品的不同温度-和浓度关系。由此例如可以直接地或间接地确定样品的温度和/或至少一种其它参数。可替换地或额外地,可以在用样品润湿标记物以后的不同时间检测标记物的浓度并将它们与存储的参比曲线进行对比。可替换地或额外地,可在用样品润湿标记物以后的特定时间范围内确定检测器信号的升高,这同样可以与参比曲线进行对比。以此方式,例如可以确定标记物的扩散速率的温度依赖性影响和由样品的化学组成引起的标记物的扩散速率的影响。
如上面所解释的,在提议的方法中由标记物的扩散产生至少一条校正信息。校正信息应当被理解为是指,至少一条关于至少一种影响变量的信息,可从标记物的扩散导出该条信息,并且影响变量对确定分析物浓度具有或者可能具有影响。例如,该条信息可以是一条关于如何将至少一个测量值(例如电化学和/或光学测量值)换算成分析物浓度的信息。例如,该条校正信息可以包含一条关于以下方面的信息:当将至少一个测量值换算成分析物浓度时应当使用何种换算规则,和/或应当如何设计和/或修改换算规则。例如,多条与检测到的标记物扩散对应的校正信息可以存储在数据处理装置中和/或数据存储装置中。可替换地或额外地,可以存储至少一种分配规则(其可以例如通过分析、根据经验或半经验地产生),其给每种获得的扩散分配一条用于确定分析物浓度的校正信息。
例如,该条校正信息可以如下产生:通过可以例如将检测器信号特性分配给特定参比曲线,将标记物浓度测定的检测器信号与存储的参比曲线进行对比,后者又是特定温度和/或特定血细胞比容的表征。通过确定标记物浓度,可以确定其它条校正信息。例如,可以确定在用样品润湿之前测试元件的湿度,例如通过将润湿之前的标记物浓度的检测器信号与参比值进行对比。
如上面所解释的,在所述方法中,此外由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定分析物浓度。如已经描述的,可以例如光学地和/或电化学地进行分析物浓度的确定。在所述测定中,例如,通过检测在所述测试化学物质与所述分析物的反应过程中产生的试剂(例如以检测物质的形式),进行所述测试化学物质与所述分析物的反应。在这里,例如可以产生至少一个信号,其也被称作测量值。所述信号可以例如在所述测试化学物质与所述分析物的反应过程中和/或以后确定,且可以通过该条校正信息来校正,由此例如可以考虑关于实际温度和/或血细胞比容的信息。
可以特别地设计该条校正信息以校正样品的至少一个干扰变量。干扰变量应当通常被理解为是指,样品的至少一种性质或性质的组合,所述性质或组合独立于实际的分析物浓度,但是可以影响所述测试化学物质与所述分析物的反应的检测和/或所述测试化学物质与所述分析物的实际反应,并且因此可以影响和/或歪曲分析物浓度的确定。至少一个干扰变量尤其可以描述样品中的至少一种干扰组分的比例(即,样品的至少一种物质的比例),所述干扰组分影响所述测试化学物质与所述分析物的反应和/或影响所述测试化学物质与所述分析物的反应的检测。例如,所述干扰组分可以是使用的样品(例如血液)的血细胞比容值。可替换地或额外地,所述干扰变量还可以是例如样品的温度和/或环境的温度。在一种优选的方法中,相应地设计该条校正信息以在分析物浓度确定过程中考虑至少一种下述性质的影响:样品的温度和/或测试元件的温度,在样品中的至少一种干扰物质的组分的比例,尤其是细胞组分和/或微粒组分,尤其是血细胞比容。通常,通过降低温度来减慢分析物与测试化学物质的反应。相反,当样品中的血细胞比容降低时,分析物的反应通常增加。
在所述方法的一种优选设计中,该条校正信息因而包含至少一条关于样品的至少一个干扰变量的信息。例如,如上面所解释的,所述干扰变量可以是样品的血细胞比容和/或温度或者血细胞比容和温度的组合。其它干扰变量原则上也是可校正的。使用下述方法步骤尤其可以确定该条校正信息,所述方法步骤优选地、但不必然以呈现的次序进行。原则上,另一种次序也是可想到的,或者各个或多个方法步骤可以同时、在时间上重叠,或者单独地、成组地或全部重复地进行。
在第一个方法步骤中,在至少一个校准测量中,获得至少一个干扰变量和标记物的扩散之间的一般关联。可以例如以一条或多条校正曲线的形式报告所述一般关联。在这方面,一般关联应当被理解为是指,干扰变量的多个不同值的规则,所述规则描述了所述干扰变量的值如何影响标记物的扩散。可以针对干扰变量的值的连续范围或者针对值的不连续范围(例如一定量的彼此隔开的干扰变量值)确定所述规则。因此,所述一般关联可以例如包括将多个干扰变量值各自逐点分配给对标记物扩散的对应影响。可替换地或额外地,所述规则还可以包括分析函数形式的定律,所述分析函数还可以被称作校正曲线或校准函数,并且通过分析描述了干扰变量对标记物扩散的影响。
校准测量可以例如如下进行:在每种情况下,检测多个测试样品或其中已知干扰变量的校准样品中的标记物的至少一种扩散。例如,可以制备具有血细胞比容和/或已知温度的测试样品。关于所述测试样品,在每种情况下可以确定标记物扩散的至少一个值。如在下面更详细地解释的,例如可以关于每个测试样品确定与所述测试样品接触的标记物场的至少一个光学测量值(例如至少一个反射率值)。以此方式,可以确定值对的量,所述值对各自包含干扰变量和有关的标记物扩散。所述值对自身可以描述一般关联,或所述一般关联可以从值对确定,例如借助于拟合。如将在下面更详细地描述的,在许多情况下,可以通过直线来描述一般关联,所述直线的斜率和轴截距可以通过适当的拟合从值对容易地确定。所述直线然后可以用作校正曲线。更复杂的校正曲线也是可能的,例如指数函数和/或多项式,它们非常好地描述了值对之间的关联。
所述一般关联(尤其是校正曲线或校准函数)尤其可以存储在至少一种数据存储装置中,例如在根据本发明的装置的易失性的和/或非易失性的数据存储装置(例如所述装置的评价单元)中。例如,根据本发明的装置(其将在下面更详细地描述)可以包含至少一个数据处理装置形式的评价单元。可以构造所述评价单元,以完全地或部分地实现根据本发明的方法步骤。所述校准测量可以独立于所述装置进行,但是还可以完全地或部分地用根据本发明的装置进行。
在另一个方法步骤中,然后,在应确定分析物浓度的实际样品中检测所述测试化学物质与所述分析物的反应和标记物的扩散。例如,可以确定至少一个光学测量值(例如至少一个反射率值),该测量值检测所述测试化学物质与所述分析物的反应。另外,可以确定至少一个光学测量值(例如至少一种其它反射率值),该测量值检测标记物的扩散。尤其可以在不同的波长下获得用于检测所述测试化学物质与所述分析物的反应和用于检测标记物的扩散的光学测量值。
在另一个方法步骤中,然后由在实际样品中检测到的标记物扩散和由干扰变量和标记物扩散之间的一般关联确定该条校正信息。这可以例如如下以简单的方式实现:使用在实际样品中检测到的标记物扩散(例如标记物的光学测量值,和更具体地,标记物场的反射率)作为一般关联的函数值,例如作为校正曲线或校准函数的函数值,从而产生该条校正信息。
然后可以用如此确定的该条校正信息校正分析物浓度和/或校正所述测试化学物质与所述分析物的反应的检测。例如,在要确定分析物浓度的样品中,可以首先获得至少一个未校正的光学测量值(例如反射率),随后将其用该条校正信息校正,以便得到经校正的光学测量值。所述校正可以例如如下实现:从未校正的光学测量值添加或减去该条校正信息,和/或用该条校正信息乘以未校正的光学测量值,和/或由该条校正信息和未校正的光学测量值形成线性组合。将在下面更详细地解释实施例。
在所述方法中,通常可以确定一种或多种分析物的浓度。优选地,所述分析物选自:胆固醇、乳酸盐、果糖、葡萄糖。由于当监测糖尿病血液时葡萄糖通常是最重要的分析物,在下文中关于该分析物描述了方法、装置和测试元件,但是这不视为限制性的,并且也以可转用于其它分析物。
在所述方法中,可以以非常多种不同方式设计测试元件。在一种优选的方法中,所述测试元件选自:测试条、测试带、测试针,尤其是微采样器。在下文中具体地描述了扁平的带形测试元件(即,测试条),而不限制可替换地或额外地使用的其它实施方案。
所述测试元件可以例如包含至少一个测试场。如上面所解释的,所述测试场尤其可以包含测试元件的二维或三维区域,所述区域原则上可用于分析物的可执行的检测。所述测试场尤其可以被设计为干燥的测试场。所述测试场包含例如测试化学物质,所述测试化学物质具有被构造成在有分析物存在下实现可检测的反应的检测试剂。在这方面,可以提及例如上面的描述,例如在开始引用的现有技术中提及的检测试剂。除了至少一种检测试剂(其可以实现至少一种分析物特异性的反应)以外,所述测试场可以含有其它物质,例如载体、助剂、颜料、填充剂、缓冲物质等。在这方面,在下文中不再区分其它物质(其同样可能参与用于检测分析物的反应)和实际的检测试剂。如已提及的,所述检测试剂尤其可以包含至少一种酶促检测试剂。在一种优选的方法中,所述测试元件包含至少一个具有至少一个测试化学物质层的测试场,其中所述测试化学物质层包含测试化学物质,其中所述测试化学物质尤其包含至少一种酶,所述酶尤其选自:葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶。
在一种优选的方法中,电化学地和/或光学地实现分析物反应的检测,和/或电化学地和/或光学地实现标记物扩散的检测。为此目的,例如可以在根据本发明的方法和/或装置中提供一个或多个检测器。这些类型的检测原则上是在现有技术中已知的。在例如通过电化学方式进行检测的情况下,优选的是,确保至少一个分析物检测器包含至少一个电化学分析物检测器,其中电化学检测器的电极与要分析的试剂(例如分析物和/或标记物)可能产生接触。至少一个电化学分析物检测器因而可以具有至少一个、优选2个或更多个用于电化学检测的电极。在可替换地或额外地实现的光学检测的情况下,至少一个分析物检测器可以例如包含至少一个光学分析物检测器。至少一个光学分析物检测器可以例如包含至少一个光敏检测器元件,例如至少一个光电二极管。所述分析物检测器的至少一个光敏检测器元件可以例如与标记物检测器的任选光敏检测器元件完全或部分不同地形成。可替换地或额外地,所述分析物检测器的光敏检测器元件还可以与标记物检测器的光敏检测器元件完全或部分组件相同地形成,例如通过提供普通的光电二极管(其为分析物检测器的组件和标记物检测器的组件)。如果标记物检测器和分析物检测器共有至少一个组件,那么例如可以实现在时间上分开的(例如错开的)标记物的检测和/或标记物扩散的检测和分析物的检测,例如通过使用脉冲式和/或间歇式测量路线图,其中借助于光电二极管在特定时间获取标记物的扩散,并借助于相同光电二极管在其它时间进行分析物检测。另外,光学分析物检测器又可以包含至少一个光源,例如至少一个发光二极管,它可以构成至少一个光源,例如,以照射至少一个含有测试化学物质的测试化学物质场。分析物检测器的至少一个光源可以例如又与标记物检测器的至少一个光源完全或部分不同地设计。特别优选地,分析物检测器包含至少一个分析物检测器发光二极管,且标记物检测器包含至少一个不同于分析物检测器发光二极管的标记物检测器发光二极管。但是,可替换地或额外地,分析物检测器的至少一个光源也又可以与标记物检测器的至少一个光源完全或部分组件相同地设计。
特别优选地,使用例如具有2个相对表面的测试元件。分析物检测器和/或标记物检测器可以从例如一侧(其还可以被称作检测侧)用光(例如借助于至少一个标记物检测器光源和/或借助于至少一个分析物检测器光源)照射所述测试元件或其部分。另外,所述方法可以以下述方式实现且所述装置可以以下述方式构造:检测从测试元件发射的光(例如反射光和/或散射光),优选地同样从检测侧,例如使用标记物检测器的光敏检测器元件和/或分析物检测器的光敏检测器元件。优选地,从相对侧(其可以例如也被称作样品输入侧或施加侧,且其可以面向检测侧)用样品润湿测试元件。例如,测试元件(尤其是测试条)可以例如包含至少一个样品输入侧和至少一个检测侧。但是,可替换地或额外地,样品的施加也可以在另一部位进行,例如在测试元件的毛细管元件的施用部位上。
优选地,测试元件具有2个在空间上分开的用于检测分析物和检测标记物的区域。例如,测试元件的2个邻近区域可以彼此如此排列,使得它们二者可以与样品接触,但是在它们之间不可能发生流体交换,即,不可能发生从一个区域向另一个区域的扩散。在一个替代性设计中,用于检测分析物和标记物的区域可以彼此紧邻地排列,且在每种情况下,分析物和/或标记物的扩散应当是可能的。特别优选地,这2个区域彼此如此排列,使得它们在被引入测量仪器中以后可以各自被光源照射。此外,标记物所位于的区域可以额外地形成为毛细管,后者在用样品润湿后被填充。对于标记物的检测,例如可以确定毛细管中的标记物扩散。
在一种优选的方法中,测试元件此外具有至少一个分隔层。所述分隔层可以例如被构造成保留样品的至少一种组分,例如微粒和/或细胞组分,例如位于样品中的血红蛋白和/或红血细胞。可替换地或额外地,所述至少一个分隔层还可以包含至少一种光学材料,例如至少一种颜料,例如用于形成颜料层形式的反射层。例如,所述光学材料可以包含TiO2、ZrO2或BaSO4。优选地,所述分隔层位于测试场上。特别优选地,所述分隔层位于测试元件的施加样品的一侧(即,样品输入侧)上。例如,可以将样品施加于测试元件的具有分隔层的一侧上,而分析物的检测可以例如在相对侧上光学进行。在样品渗入测试元件中的过程中,样品或样品的某些部分可以渗入测试场的一个或多个层(例如分隔层),并在所述渗入过程中或随后与测试化学物质和任选的标记物接触。另外,样品的一部分可以保留在分隔层内部或上面,例如作为上清液或上清液的一部分。
至少在用样品润湿测试元件之前,尤其是在开始检测反应之前,可以将标记物包含在测试元件的至少一个区域中。所述区域可以例如被称作第一区域。如果标记物仅存在于测试元件的该至少一个第一区域中,则该区域还可以被称作标记物区域。所述第一区域可以例如被设计为标记物层。
在一种优选的方法中,将标记物包含在测试元件的至少一个区域中,其中测试化学物质同样被完全地或部分地包含在所述第一区域中。测试化学物质同样可以被完全地或部分地包含在所述第一区域中。在该情况下,测试化学物质层和标记物层可以例如是相同的。一旦样品已经与标记物和测试化学物质接触,例如在测试元件中和/或在样品中(优选地在测试场中)的标记物和测试化学物质就可以扩散进一个或多个具有较低浓度的区域。由于测试场、或样品、标记物和测试化学物质的不同区域中的浓度的差异,例如标记物和测试化学物质可以扩散进样品的具有较低浓度的这些组分的区域中。有利的是,标记物的扩散行为(尤其是扩散速率)类似于测试化学物质和分析物的扩散行为或扩散速率。以此方式,例如,标记物和待检测的分析物可以在测试场的相同区域中检测。
当标记物和测试化学物质完全地或部分地位于测试元件的第一区域中时,标记物扩散的检测可以例如用相同检测器实现和/或从测试元件的相同侧实现。如已经解释的,这可以电化学地和光学地进行。但是,在每种情况下也可以使用至少一个用于标记物和测试化学物质的独特检测器,例如至少一个标记物检测器和至少一个分析物检测器。对于标记物扩散的检测,可以例如测量测试元件的在用样品润湿测试元件之前具有标记物的区域,或者可替换地,可以测量在用样品润湿标记物之前不具有标记物的测试元件区域或样品。在第一种情况中,由此测量例如在用样品润湿标记物之后标记物浓度的下降,而在第二种情况中,例如在测量的区域中标记物的浓度增加。
测试元件尤其可以具有至少一个标记物层和/或至少一个标记物场,所述标记物层和/或标记物场可以包含至少一种标记物。通常,在本发明范围内,层或场应当被理解为是指各材料的联结量,该量具有侧向范围和厚度。例如,层和/或场可以具有至少100微米,优选地至少500微米或至少1毫米的侧向范围,尤其是直径和/或等效直径和/或侧边长度。另外,所述层和/或场可以具有小于100微米的厚度,尤其是小于50µm的厚度。层尤其可以是多层结构的组成部分。场尤其可以具有可接近的表面,例如可以与液体样品接触的表面。但是,可替换地,场也可以被一个或多个其它层和/或元件覆盖。
测试元件可以具有一个或多个测试场,所述测试场可以包含至少一种测试化学物质。如上面所解释的,至少一种标记物可以被完全地或部分地包含在至少一个测试场中,例如完全地或部分地混合进至少一种测试化学物质中和/或以其它方式包含在测试场中。在可替换地或额外地可实现的一个实施方案中,至少一种标记物还可以与测试化学物质完全地或部分地分开地排列,但是优选地在相同测试元件和相同测试支持物上。表述“分开地”在这里通常理解为是指,在该优选的实施例中,测试化学物质和标记物没有被包含在共同的联结材料中,例如没有被包含在相同层中和/或没有被包含在相同层结构中。尤其可以至少在用样品润湿之前将标记物排列在至少一个标记物层中,所述标记物层例如与测试化学物质层邻接排列或与测试化学物质层相隔排列,例如在测试元件的测试支持物的相邻或相隔的平面上。所述平面可以例如隔开至少100微米,优选地隔开至少200微米或甚至隔开至少500微米。可替换地或额外地,至少一个标记物层可以排列成与测试化学物质层被一个或多个层隔开,例如在一个层结构中,所述层结构包含至少一个测试化学物质层和至少一个不同于所述测试化学物质层的标记物层。在这方面,所述标记物层和所述测试化学物质层可以彼此直接邻接,或者一个或多个其它层可以排列在所述标记物层和所述测试化学物质层之间。可替换地,所述标记物可以例如排列在至少一个标记物层中,所述标记物层在测试场上面和/或下面。所述标记物层可以例如是测试元件的组成部分,尤其是测试场的组成部分,但是它还可以是与测试元件分开的层,尽管该层被相同样品润湿。可替换地,尽管标记物层可以排列在测试元件上,但它不是测试场的组成部分。通过使标记物与测试化学物质分离,可以确保所述标记物不会影响测试化学物质的扩散性质和反应性质。再次可替换地或额外地,标记物和/或标记物层还可以完全地或部分地排列在测试元件之外,例如在单独的校正元件中和/或在用于确定样品中的至少一种分析物的至少一种浓度的装置(例如测试仪器)中。
如已提及的,标记物的检测可以任选地用与分析物的检测相同的检测器进行。该至少一个检测器应当优选地能够在多个波长进行光学检测。可替换地,也可以使用具有2个检测器单元的组合检测器,所述检测器单元可以在不同的波长检测。如果将不同的检测器用于分析物检测和标记物检测,例如至少一个分析物检测器和至少一个标记物检测器,例如至少一个光学分析物检测器和至少一个光学标记物检测器,那么所述检测器可以以不同的方式排列。例如,所述检测器可以排列在测试元件的彼此相对的侧面上,例如分析物检测器在检测侧上且标记物检测器在样品输入侧上。但是,可替换地或额外地,所述检测器也可以完全地或部分地排列在测试元件的相同侧上,例如在检测侧上。另外,可以在光源和检测器之间的光束路径中使用滤光器。滤光器通常具有能够例如通过吸收或反射滤出光的一种或多种波长的性质。
在一种优选的方法中,所述标记物包含至少一种光学可检测的染料。光学可检测的染料应当被理解为是指,具有与电磁波相互作用的电子的物质,所述电磁波优选地在100 nm至1500 nm的波长范围内(在下文中被称作光),特别优选地在100 nm至400 nm (也被称作紫外光)和/或300-800 nm (在下文中被称作可见光)和/或800 nm至1500 nm (也被称作红外光) 的波长范围内。优选的相互作用选自吸收、荧光和磷光。例如,可以如此选择光学可检测的染料,使得所述染料在光谱上影响在至少一个波长范围内或在至少一个波长处的电磁波,例如通过选择性地吸收在一个或多个波长处和/或在至少一个波长范围内的光的染料。该光谱影响应当是可检测的。作为吸收影响的替代方案或附加方案,例如可以改变光的波长,以致实现从入射光至发射光和任选的检测光的波长迁移。因而,染料可以例如包括吸收染料和/或荧光染料和/或磷光染料。
光学检测可以例如通过使用具有至少一个光学传感器的检测器来实现,所述光学传感器被构造成接收光和产生至少一个对应信号。另外,可以使用例如至少一个光源,以便例如照射测试元件和/或其部分和/或样品和/或其部分和/或任选的校正元件和/或其部分,其中借助所述光学传感器检测例如反射光和/或散射光和/或发射光。当光学地检测分析物和/或标记物时,如果入射光和/或检测的光的波长是明显不同的,从而可以做出2个信号之间的区分,是有利的。明显不同的应当被理解为是指,用于测定分析物的待测波长相对于用于测定标记物的待测波长偏差至少20 nm、优选至少30 nm、特别优选至少50 nm。
在所述方法的一种优选设计中,相对于标记物在不同的波长测定分析物。为此目的,标记物检测器可以例如具有至少一个标记物检测器光源,且分析物检测器可以具有至少一个分析物检测器光源,可以例如构造标记物检测器光源以用不同于分析物检测器光源波长的光照射测试元件。例如,标记物检测器光源的光可以具有比分析物检测器光源的光更短的波长,或反之亦然。例如,借助于在400-1000 nm之间的波长范围内,优选地在500-800 nm之间的波长范围内,特别优选地在640-680 nm之间的波长范围内的光,例如用光源发射的在660 nm的光,可以检测分析物。在这方面,例如,可以用在小于400 nm的波长范围内的光,例如用在300 nm至(但是优选地小于) 400 nm的波长范围内的光,例如在360 nm的光检测标记物。反转设置也是可能的。例如,可替换地可以借助于在400-1000 nm之间的波长范围内优选地在500-800 nm之间的波长范围内,特别优选地在640-680 nm之间的波长范围内的光,例如用在660 nm的光来检测标记物。在这方面,可以例如用在小于400 nm的波长范围内的光,例如用在300 nm至(但是优选地小于) 400 nm的波长范围内的光,例如在360 nm的光来检测分析物。在所述方法的一种优选设计中,所述标记物吸收在400-800 nm的波长范围内的光。所述标记物(例如以染料的形式)可以例如借助于具有在300-800 nm (但是优选地小于400 nm) 的波长范围内的波长的光来激发,或者吸收在所述波长范围内的光,优选被在300-500 nm的波长范围内、特别优选地在340-380 nm的波长范围内激发。反转设计也是可能的。优选地,为分析物测定和标记物测定各自使用不同的光源。例如,可以使用2个不同的发光二极管。用于激发分析物的发光二极管可以例如具有约660 nm的最大强度。用于激发标记物的发光二极管可以例如具有360 nm的最大强度。可替换地,也可以使用这样的光源:其具有借助于光学装置(诸如滤光器、光圈或镜子)如此处理的光,使得检测区域在不同时间被不同波长的光照射。优选地,用于检测标记物的光的波长范围与用于检测分析物的光的波长范围相距至少5 nm、优选地至少10 nm、特别优选地至少50 nm、非常特别优选地至少100 nm。这可以以不同的方式实现。另外优选地,用于检测标记物的光的波长范围是在距离用于检测分析物的光的波长范围5-100 nm的范围内。为了确定用于检测标记物和分析物的波长范围之间的间隔,优选的是,考虑标记物和分析物的最大吸收之间的间隔。例如可以使用2个具有不同发射光波长范围的光源。另外,也可以使用仅一个具有发射光的宽波长范围的光源,可以在光束路径中使用滤光器,其导致在与测定分析物不同的波长下进行标记物的测定。
优选地,所述标记物包含至少一种光学可检测的染料。在这里,染料可以例如是有机和/或无机染料。取决于使用目的,染料可以有利地具有亲水的或疏水的性质。当使用水性样品(诸如体液,例如,诸如血液、血清、尿或痰)时,染料应当至少部分是水溶性的。染料尤其可以是至少一种亲水的或至少部分地水溶性的染料。此外优选地,标记物具有良好化学稳定性和良好光稳定性和可用性。
在另一个优选的方法中,所述标记物是染料,其尤其选自:花青染料、偶氮染料和砜染料或其中的至少2种。由于它们在染料分子内的电荷分布。所述染料适合用于吸收在特定波长范围内的光。通过光的吸收,可以确定它们的位置。为此目的,可以将特定波长的光射入待测区域中,并通过反射光的强度在所述区域中相对于先前时间的增加或降低,可检测出标记物的存在和标记物的扩散离开。作为花青染料可考虑本领域技术人员已知用于检测目的的所有花青染料。花青染料尤其选自链花青或开链花青、半花青和闭链花青,诸如花青、甲臢、卟啉和1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物以及其中的至少2种。作为偶氮染料可考虑本领域技术人员已知用于检测目的的所有偶氮染料。偶氮染料尤其选自脂族和芳族偶氮化合物,诸如苯胺黄、甲基橙、偶氮苯、羟基萘酚蓝、4-(二甲基苯胺)偶氮苯、苋菜红、诱惑红、偶氮玉红、花青苷或对位红以及其中的至少2种。作为砜染料可考虑本领域技术人员已知用于检测目的的所有砜染料。砜染料尤其选自脂族和芳族磺酸,诸如烷基苯磺酸和烷基苯磺酸盐、亮蓝FCF、偶氮玉红和萘磺酸以及其中的至少2种。
在一种特别优选的方法中,所述标记物选自:羊毛罂红(Erioglaucin)、靛胭脂、羟基萘酚蓝、1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物和苋菜红,优选羊毛罂红或羟基萘酚蓝或其中的至少2种。在这方面,所述羊毛罂红优选地吸收625 nm波长的光,靛胭脂吸收608 nm波长的光,羟基萘酚吸收650 nm波长的蓝光,1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物吸收703或648 nm波长的光,且苋菜红吸收521 nm波长的光。这些染料通常具有基本上独立于分析物的存在或浓度的扩散行为。相反,所述标记物应当尽可能少地影响分析物的行为。但是,也可以使用其它染料,它们在样品中表现出的扩散速率依赖于温度或微粒或细胞组分,尤其是血细胞比容。与前述染料和其最大吸收有关的结构式的列表可以在实验部分的表1中找到。
在一种优选的方法中,所述样品是血液或其组分。
优选地,如此构造标记物,使得它尽可能少地(优选根本不)与分析物和/或与测试化学物质相互作用(尤其是反应),其中标记物的扩散速率基本上独立于分析物的浓度。优选地,应当实现的是,检测反应在每种情况中不受标记物和标记物扩散干扰地进行。在这里,优选的是,标记物的扩散速率基本上独立于分析物的浓度。例如,在一方面标记物和另一方面分析物或测试化学物质之间的化学反应或其它相互作用通常尤其是不希望的。优选地,在一方面标记物和另一方面分析物或测试化学物质之间的相互作用应当如此小,使得在没有标记物的情况下用分析物和测试化学物质得到的信号与在有标记物存在下用分析物和测试化学物质测量得到的信号偏离小于3%、优选地小于2%和特别优选地小于1%。
为了保持标记物和分析物之间的相互作用尽可能低,所述标记物可以位于这样的区域中:该区域尽管与待测样品接触但不会与测试化学物质反应。在一种优选的方法中,所述标记物可以与测试化学物质完全或部分分离地排列。至少在用样品润湿测试元件和/或标记物之前,所述标记物可以例如与测试化学物质完全或部分分离地排列。以此方式,至少在润湿过程中,至少可以防止所述标记物受测试化学物质影响和所述测试化学物质受标记物影响。标记物与测试化学物质的分离,可以例如通过单独的测试场或单独的测试场层实现,其中将标记物(但是没有测试化学物质或检测试剂)排列在测试元件上。可替换地或额外地,可以使用含有标记物的独特测试元件,所述元件在用相同样品润湿时(优选地在同时和在相同温度条件下)不含有任何检测试剂。可替换地或额外地,可以预先实验确定分析物对标记物的扩散速率的影响,且这可以在浓度计算方法中予以考虑。在所述方法的一个优选的实施方案中,将标记物和测试化学物质排列在相同测试场中。
在一种优选的方法中,使用至少一种第一标记物和至少一种不同于所述第一标记物的其它标记物,其中所述第一标记物的扩散速率受到样品的至少一种第一性质影响和所述至少一种其它标记物的扩散速率受到样品的至少一种不同于所述第一性质的其它性质影响。通过在根据本发明的方法中使用超过一种标记物,例如可以确定样品的不同性质对标记物的可能影响。例如可以使用尤其选自羊毛罂红、靛胭脂、羟基萘酚蓝、1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物和苋菜红的第一标记物来确定样品的第一性质对标记物的扩散速率的影响。例如,所述样品的第一性质可以是润湿的测试场和/或样品的温度,或样品的血细胞比容,其用于产生例如至少一个第一校正信息。所述至少一种其它标记物可以例如同样地选自羊毛罂红、靛胭脂、羟基萘酚蓝、1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物和苋菜红,并且被用于确定样品的至少一种其它性质,例如,样品的温度或血细胞比容,和产生例如至少一个第二校正信息。优选地,使用第一标记物(优选砜染料诸如羊毛罂红,其用于确定温度对扩散速率的影响)和其它标记物(优选偶氮染料诸如羟基萘酚蓝,其能够用于确定例如样品的血细胞比容对扩散速率的其它影响)的组合。此外,根据本发明的方法的一种设计,单一标记物,优选砜染料诸如羊毛罂红足以用于确定样品的第一种和至少一种其它性质(优选温度和血细胞比容)对所述标记物的扩散速率的影响。
通过使用超过一种标记物,可以使测试方法的准确度增加成为可能。例如,如果使用2种不同的标记物,所述标记物之一表现出扩散速率对温度的依赖性,但是仅表现出扩散速率对血细胞比容的轻微依赖,并且第二种标记物具有扩散速率的较大血细胞比容依赖性,但是仅表现出扩散速率的轻微温度依赖性,那么可以获得多条更准确的校正信息用于确定分析物的浓度。例如,可以使用具有不同光谱性质的不同标记物,例如不同地吸收的染料。
在一种优选的方法中,如上面所解释的,借助于至少一个第一检测器(其还可以被称作分析物检测器),检测所述测试化学物质与所述分析物的反应。关于分析物检测器的可能设计,可以参考上面的描述。分析物检测器尤其可以包含至少一个第一光敏检测器元件,例如至少一个第一光电二极管。另外,分析物检测器可以包含至少一个分析物检测器光源,例如至少一个第一发光二极管。借助于至少一个第二检测器(其也被称作标记物检测器或扩散检测器),可以检测标记物的扩散。关于标记物检测器的可能设计,可以参考上面的描述。标记物检测器尤其可以包含至少一个第二光敏检测器元件,例如至少一个第二光电二极管。另外,标记物检测器可以包含至少一个标记物检测器光源,例如至少一个第二发光二极管。如已经讨论的,第一检测器和第二检测器可以分开形成,或者也可以至少部分地相同。分析物检测器光源和标记物检测器光源尤其可以不同地形成,而第一光敏检测器元件和第二光敏检测器元件可以以设计为组件相同的。例如,可以给测试元件的检测侧提供分析物检测器光源和标记物检测器光源(用于照射测试元件或其部分)以及共同的光敏检测器元件(例如共同的光电二极管),后者例如可替代地接收标记物检测器光源和分析物检测器光源的反射光。其它设计也是可想象的,例如在其中使用不同光敏检测器元件的设计。
如已提及的,可以例如在每种情况下电化学地和/或光学地独立检测分析物和/或标记物。例如,如果要电化学地分析分析物和光学地分析标记物,或者要光学地分析分析物和电化学地分析标记物,那么至少一个电化学检测器和至少一个光学检测器通常是必要的。可替换地,可以光学地和/或电化学地检测分析物和标记物。为此目的,可以例如使用2个不同的检测器,并且当用于确定分析物浓度的波长范围非常不同于用于确定标记物浓度的波长范围时,这是特别有利的。但是,例如还可以使用一个检测器,其具有在超过一种波长处检测光的可能性。如果分析物和标记物不是位于共同测试化学物质层内,可能有利的是,从测试元件的不同侧执行分析物和标记物的检测。为此目的,分析物的检测有利地在远离样品输入侧的一侧上进行,而标记物的检测可以例如发生在测试元件以外,例如,样品上清液,或可替换地,在测试场的更靠近样品输入侧的区域中。可替换地,对于标记物没有位于与检测试剂相同的测试场的之上或之中的情况,也可以使用一个或两个检测器。例如,一个检测器可以覆盖2个测试场或2个测试元件的区域。在这方面,可以用不同波长的光(相对于不含有标记物的区域)照射含有标记物的区域。
可以以直接或间接的方法检测标记物和/或检测试剂的浓度。在直接检测的情况下,使用直接定性地和/或定量地检测待测物质(在该情况下,分析物的标记物或检测试剂)的存在的方法。相反,在间接检测的情况下,通过至少一个想到的、理论的或实验的中间步骤,定性地和/或定量地推断至少一种标记物或一种检测试剂的存在。例如,这可以通过一种或多种其它物质的存在和/或形成和/或减少来进行,所述存在和/或形成和/或减少又可以例如来自关于至少一种反应机理的知识,以定性地和/或定量地推断标记物或分析物,所以可以间接地检测所述标记物或分析物。这样的用于检测血糖的检测试剂的一个已知例子是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),即,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原形式(NAD+),其可以例如通过光度测量法直接地检测到。总之,对于可能的标记物或检测试剂和测试场的设计而言,又可以在很大程度上参考现有技术。
在一个优选的实施方案中,借助于至少一个第一检测器检测测试化学物质与分析物的反应,其中借助于至少一个其它检测器、尤其是借助于至少一个第二检测器来检测标记物扩散。
在本发明的另一个方面,提出了用于根据一种或多种上述设计的方法中的测试元件,其中所述测试元件具有至少一种测试化学物质,其中所述测试化学物质被构造成实现至少一种可检测的与分析物的反应,其中所述测试元件此外具有在测试元件的至少一个第一区域中的至少一种标记物,其中所述标记物被构造成至少部分地从测试元件的第一区域扩散进至少一个第二区域。
所述测试元件具有如已经对于方法描述和定义的测试化学物质。在这方面,所述测试化学物质被构造成实现至少一种可检测的与分析物的反应,其中所述测试元件此外具有在测试元件的至少一个区域中的至少一种标记物。如对于方法同样已经描述的,测试元件优选地具有容纳测试化学物质的测试场。测试化学物质中具有一种或多种用于检测样品中的分析物的检测试剂。至少一种标记物此外位于测试场的一个区域中或测试元件的另一个区域中,其中所述标记物被构造成至少部分地从测试元件的至少第一区域扩散进至少一个第二区域中。如关于方法已经描述的,所述第二区域可以是在测试场内部或在测试场外部或在测试元件内部或在测试元件外部的区域。对此的一个优选区域是在测试元件上面的样品的上清液。例如,所述标记物可以从测试元件的第一区域扩散进第二区域中,所述第二区域是例如样品的上清液。所述标记物可以例如与测试化学物质一起位于测试化学物质层中。所述标记物尤其可以在用样品润湿测试元件的过程中扩散进样品中,进入至少一个第二区域(其可以是在测试元件内部或外部)中。关于标记物的可能设计,可以参考上面的描述。所述标记物尤其可以是或包含除了测试化学物质以外引入测试元件中的物质。优选地,所述标记物不与测试化学物质和/或测试化学物质的组分反应和/或相互作用。由此可以确保,标记物的扩散行为基本上独立于测试化学物质和/或分析物的行为。由此确保独立测定样品的性质的可能性,以便得到一条校正信息,后者可以如已提及地实现测定分析物浓度的准确度。
所述测试元件尤其可以具有原则上在现有技术中已知的形式,例如,测试条、测试带、测试针或微采样器(即,具有至少一个针头或刺血针和至少一个毛细管元件的元件)的形式。但是,测试元件的其它形式原则上也是可能的。
在本发明的另一个方面,提出了用于确定样品中的至少一种分析物的至少一种浓度的装置,其尤其是使用根据用于确定样品中的至少一种分析物的至少一种浓度的方法的一个或多个上述实施方案的方法。所述装置包含至少一个具有至少一种测试化学物质的测试元件,其中所述装置被构造成检测所述测试化学物质与所述分析物的至少一种反应。所述装置包含至少一种标记物。所述装置被构造成检测样品或样品的至少一种组分的至少一种标记物扩散。所述装置此外被构造成从标记物的扩散产生至少一条校正信息。所述装置此外被构造成由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定分析物浓度。
所述测试元件尤其可以是如上所述的测试元件。为了检测测试元件上的测试化学物质的反应,例如可以在所述装置中存在至少一个检测器,其在这里也被称为分析物检测器。这可以例如是在现有技术中充分描述的至少一个电化学分析物检测器和/或一个光学分析物检测器。在这方面,例如可以使用这样的检测器:其可以检测不同波长的光和/或可以以时间分辨方式执行检测。例如,为此目的可以使用硅二极管,如例如在现有技术中在名称BPW34下从例如Osram已知的。例如,可以将光投向测试化学物质和/或标记物。所述光可以是单色的或包括超过一种波长,例如当使用白光源时。优选地,检测物质和标记物在不同波长下吸收入射光。例如,可以射入360 nm波长(对于检测物质)和与其偏离的波长(对于标记物)的光,如上面关于例如染料已经详细说明的。
如上面所解释的,所述装置包含至少一种标记物,所述标记物完全地或部分地不同于分析物,例如在结构化学上不同于分析物。所述标记物尤其可以位于测试元件之中和/或之上,但是还可以与测试元件完全或部分分离地被包含在所述装置中。所述装置被构造成检测样品或样品的至少一种组分的至少一种标记物扩散。为此,所述装置可以例如包含至少一个标记物检测器,其还可以被称作扩散检测器。关于标记物检测器或扩散检测器的可能设计,可以参考上面的描述。所述扩散检测器可以例如光学地和/或电化学地获取标记物的扩散。例如,所述扩散检测器可以在至少2个时间点(例如作为时间的函数)获取在至少一个区域中(例如在第一区域和/或第二区域中)的标记物的浓度。为此,检测器可以例如在特定阶段中获取入射光的反射。所述阶段可以例如从润湿测试元件的时刻进行到扩散大致结束的特定时间点。可替换地,可以在将样品施加于测试元件之前、过程中和/或之后,在预定的时间点获取检测器信号。如果标记物是如上面关于方法已经描述的染料、尤其是吸收染料,则从各个测量点在例如在温度和它们的组成方面变化的不同形成的样品中的标记物的已知行为下可以推断出样品的特定组分的温度或组成和/或以某种其它方式获知样品的这些性质对分析物浓度测定的影响。可替换地或额外地,在用样品润湿测试元件和/或标记物之前、过程中和/或之后,可以在检测器的检测曲线的特定区域中确定检测曲线的斜率。测量信号的其它统计评价是可能的,如扩散过程的动力学观察是充分已知的。分析物检测器和扩散检测器可以是同一个检测器和/或被安置在一个检测器壳体中。但是,还可以存在2个分开的检测器。
如上面所解释的,所述装置此外被构造成从标记物的扩散产生至少一条校正信息,其中所述装置此外被构造成由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定分析物的浓度。在一种优选的设计中,借助于至少一个第一检测器来检测所述测试化学物质与所述分析物的反应,并借助于至少一个其它检测器来检测标记物的扩散。第一检测器和/或其它检测器可以是例如上述的至少一个分析物检测器和/或至少一个扩散检测器。为了进一步评价这些检测器信号,所述装置可以包含例如至少一个评价装置,后者具有例如至少一个数据处理装置。例如,所述数据处理装置可以首先从检测器信号产生一条或多条校正信息用于确定标记物的扩散和/或从检测器数据确定分析物浓度用于检测所述测试化学物质与所述分析物的反应。取决于所述装置(例如测试元件)内的标记物的选择和/或排列,可以使用相同的检测器用于测量标记物的扩散和/或所述测试化学物质与所述分析物的反应,或者可以使用2个或更多个不同的检测器。所述检测器可以位于测试元件同一侧或测试元件的相对侧。在数据处理装置中,例如可以存储所述测试化学物质与所述分析物的反应的一条参比曲线或一个或多个参比值以及在不同温度或不同血细胞比容时样品中的标记物的扩散的参比值或参比曲线。为了执行更准确的分析物浓度测定,可以构造数据处理装置以通过该条校正信息校正计算的分析物浓度。这可以例如基于原则上在现有技术中充分已知的不同统计方法来实现。
总之,下述实施方案在本发明范围内是特别优选的:
实施方案1:一种用于确定样品中的至少一种分析物(尤其是体液样品中的至少一种代谢物)的至少一种浓度的方法,其中使用至少一个具有至少一种测试化学物质的测试元件,其中检测所述测试化学物质与所述分析物的至少一种反应,其中此外使用至少一种标记物,其中所述标记物不同于所述分析物,其中检测所述样品或所述样品的至少一部分中的至少一种标记物扩散,其中从所述扩散产生至少一条校正信息,其中由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定所述分析物的浓度。
实施方案2:根据上述实施方案的方法,其特征在于,该条校正信息被设计成在分析物浓度确定过程中考虑至少一种下述性质的影响:样品的温度和/或测试元件的温度,在样品中的至少一种物质的组分的比例,尤其是细胞组分和/或微粒组分,尤其是血细胞比容,和/或这些影响变量中的至少2种的组合。
实施方案3:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,该条校正信息包含至少一条关于样品的至少一个干扰变量的信息,其中该条校正信息使用下述方法步骤来确定:
- 在至少一个校准测量中,获取干扰变量和标记物的扩散之间的一般关联;
- 在要确定分析物浓度的样品中,检测所述测试化学物质与所述分析物的反应和标记物的扩散;
- 由在样品中检测到的标记物扩散和干扰变量与标记物扩散之间的一般关联,确定该条校正信息。
实施方案4:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,电化学地和/或光学地实现分析物反应的检测,和/或电化学地和/或光学地实现标记物扩散的检测。
实施方案5:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述测试元件包含至少一个具有至少一个测试化学物质层的测试场,其中所述测试化学物质层包含测试化学物质,其中所述测试化学物质尤其包含至少一种酶,所述酶尤其选自葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶。
实施方案6:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述测试元件此外具有至少一个分隔层。
实施方案7:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物被包含在测试元件的至少一个第一区域中,其中所述测试化学物质同样被完全地或部分地包含在所述第一区域中。
实施方案8:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物与所述测试化学物质完全或部分分离地排列。
实施方案9:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物不与分析物和/或测试化学物质反应,其中所述标记物的扩散速率基本上独立于所述分析物的浓度。
实施方案10:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物包含至少一种光学可检测的染料,尤其是至少一种亲水的或水溶性的染料。
实施方案11:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物吸收在300-800 nm波长范围内的光。
实施方案12:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物是染料,其尤其选自:花青染料、偶氮染料和砜染料或其中的至少2种。
实施方案13:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,所述标记物选自:羊毛罂红、靛胭脂、羟基萘酚蓝、1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物和苋菜红,优选羊毛罂红或羟基萘酚蓝,或其中的至少2种。
实施方案14:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,使用至少一种第一标记物和至少一种不同于所述第一标记物的其它标记物,其中所述第一标记物的扩散速率受到样品的至少一种第一性质影响和所述至少一种其它标记物的扩散速率受到样品的至少一种不同于所述第一性质的其它性质影响。
实施方案15:根据任一个上述实施方案的方法,其特征在于,借助于至少一个第一检测器检测所述测试化学物质与所述分析物的反应,其中借助于至少一个其它检测器检测所述标记物扩散。
实施方案16:用于根据任一个上述实施方案的方法中的测试元件,其中所述测试元件具有至少一种测试化学物质,其中所述测试化学物质被构造成实现至少一种可检测的与分析物的反应,其中所述测试元件此外具有在所述测试元件的至少一个第一区域中的至少一种标记物,其中所述标记物被构造成至少部分地从所述测试元件的第一区域扩散进至少一个第二区域中。
实施方案17:用于确定样品中的至少一种分析物的至少一种浓度的装置,其尤其使用根据任一个上述方法权利要求的方法,其中所述装置包含至少一个具有至少一种测试化学物质的测试元件,其中所述装置被构造成检测所述测试化学物质与所述分析物的至少一种反应,其中所述装置包含至少一种标记物,其中所述标记物不同于所述分析物,其中所述装置被构造成检测样品或样品的至少一种组分中的至少一种标记物扩散,其中所述装置被构造成从标记物的扩散产生至少一条校正信息,其中所述装置此外被构造成由所述测试化学物质与所述分析物的反应在考虑该条校正信息的情况下确定分析物的浓度。
附图说明
由以下优选实施例的描述,特别是结合从属权利要求,揭示了本发明的其它细节和特征。在这里,各个特征可以单独地实现或者多个彼此组合地实现。本发明不限于所述实施例。在附图中图示了实施例。在此,在各个附图中的相同附图标记物指示相同的或功能相同的或在其功能上彼此对应的元件。
其中:
图1a 示出具有测试场的测试元件的示意图;
图1b 示出在润湿测试元件之前含有标记物的测试场的示意图;
图1c 示出在润湿测试场之后含有标记物的测试场的示意图;
图1d: 示出具有测试元件的装置的示意图;
图1e: 示出具有替代性测试元件的装置的示意图;
图1f: 示出根据图1e的实施例的变体;
图2 示出润湿测试场以后的曲线特征,提供了0.05% 羊毛罂红,在不同温度,使用不同葡萄糖含量的样品;
图3 示出测试场的曲线特征,提供了0.1% 羊毛罂红,在用不同温度的血液润湿以后;
图4 示出测试场的曲线特征,掺杂了羟基萘酚蓝,在不同温度;
图5 示出测试场的曲线特征,掺杂了0.05% 羊毛罂红,在用不同温度的血液或水润湿以后;
图6 示出测试场的曲线特征,掺杂了0.05% 羊毛罂红,使用含有不同血细胞比容的血液;
图7 示出在不同测试场上的测量的曲线特征,所述曲线特征用0.05% 羊毛罂红、不同血细胞比容添加在不同的葡萄糖浓度记录;
图8 示出测试场的曲线特征,掺杂了羊毛罂红,使用不同的血细胞比容在不同的确定的葡萄糖浓度下;
图9 示出测试场的曲线特征,所述测试场与0.05%和0.1% 羊毛罂红混合;
图10 示出4秒后温度和血细胞比容对分析物信号的影响的示意图;
图11 示出温度和血细胞比容对标记物的反射行为的影响的示意图;
图12 示出在不同的血细胞比容值下在葡萄糖测量过程中的系统误差和标记物场上的反射率测量之间的关联;
图13 显示在不使用该条得自标记物的校正信息时在不同血细胞比容下常规测试元件系统的系统误差的图;和
图14 显示在使用该条得自标记物的校正信息时在不同血细胞比容下根据本发明的测试元件系统的系统误差的图。
实施例
图1a显示了用于检测样品110中的至少一种分析物117的测试元件50,其中测试场100排列在测试支持物60上。所述测试元件50被构造成用在图1d的装置190中。所述测试场100包括测试化学物质102。如已经描述的,一种或多种检测试剂位于所述测试化学物质102中,所述检测试剂优选地是可转化分析物117并由此能推断分析物浓度的酶。除了测试化学物质102以外,至少一种标记物104、104`也可以位于测试场100之内或之上。但是,标记物104、104`也可以位于单独的测试元件50上或位于显示的测试元件50的测试支持物60的另一个部位上。标记物104、104` 可以与测试化学物质102一起排列,并以此方式形成例如至少一个测试化学物质层118。测试化学物质层118在下文中也被称作反应层。可替换地,标记物104、104` 也可以例如排列在单独的层中并形成单独的标记物层120,如在图1b和1c中所示。由于它的反应性,测试化学物质102所在的测试化学物质层118也被称作反应层118。颜料层122位于其附近。颜料层122还可以隔测试化学物质层118一定距离。在颜料层122中引入例如颜料,例如TiO2或ZrO2。如在图1d中所示,在光学检测中,颜料层122用于反射透过测试支持物60和反应层118的入射光150b。由此确保,光源140的光150b尽管能够与反应层或测试化学物质层118中的检测试剂相互作用,但不受血液110的其它组分影响。这些干扰组分(例如,红血细胞)可以被分隔层106保持远离反应层118。
图1b和1c中各自显示了在测试元件50的测试支持物60上的测试场100,正如在图1d的装置190中可以测量的。图1b的测试场100显示了在用样品110润湿108之前测试场100的状态。图1c中的测试场100显示了在用样品110将测试场100润湿108之后的状态。在此,所述样品110可以优选地由血液组成。标记物104、104`优选地位于测试场100的第一区域114中,测试化学物质102优选同样可以位于其中。可替换地,测试化学物质102还可以被安置在单独的层118中或测试场100的第二区域116中。如果标记物104、104`被安置在单独的层120中,则被称作标记物层120,以此区别于测试化学物质层或反应层118。如果标记物104、104`和测试化学物质102被安置在同一层中,则仅被称作测试化学物质层118、120。但是,在图1a、1b和1c中(这里未显示),一个或多个其它层可以存在于2个层118和120上面、之间或下面。此外,其它添加剂(诸如颜料、填充剂、助剂和其它物质)可以存在于测试化学物质层118和标记物层120二者中,从而产生颜料层122。可替换地,所述此外物质可以存在于层118、120中的仅一个或多个中。如从图1b和1c中可见,在用样品110润湿108以后,标记物104、104` 从测试场100的第一区域114(在该情况下,测试化学物质层118)扩散进至少一个第二区域116。所述第二区域116可以位于与第一区域114直接紧邻处,或离所述第一区域114一定距离。优选地,设计标记物104、104`,使得它可以扩散通过测试场100的所有层。第二区域116还可以是血液110的上清液112,其尚未被测试场100吸收且其已经积累在样品输入侧107上。可替换地或额外地,第二区域116(标记物104、104`在与样品110接触以后向该区域中扩散且可以被检测到)可以是在测试元件50的外面。其它层可以位于第一区域114和第二区域116之间,例如,分隔层106。可替换地或额外地,第二区域116还可以是测试元件50和/或测试场100的组成部分。
为了检测扩散标记物104、104`,可以使用区域114和/或116中的一个或两个。如果为此目的使用第一区域114,则以光学或电化学方式检测来自第一区域114的标记物104、104`的“流尽(Ausbluten)”。流尽在这里应当理解为是指来自第一区域114的标记物104、104`的扩散。取决于使用的标记物104、104`,这可以导致测量信号的增加或减少。可替换地,可以在第二区域116的一部分中或在整个第二区域116中检测到标记物104、104`的向内扩散。测量信号在扩散过程中增加或减少,取决于所述标记物是否是吸收标记物(检测其对入射光150a的反射160a)或者是否是例如荧光染料(检测其将入射光转化为另一个波长)。相反,当吸收染料或荧光染料的检测发生在第二区域116中时,测量信号将减少或增加。可替换地,区域114和116都可以用于标记物104、104`的扩散的检测。
作为光学检测的一个替代方案,如已提及的,也可以电化学地实现标记物104、104`的扩散的检测。为此目的,被安置在第一区域114中的电极可以例如检测在润湿108以后标记物104、104`的第一区域114的流尽。
图1d中显示了具有在壳体188内的2个光源130和140的装置190,每个光源在测试元件50的插入壳体中的一侧上。在所述装置190中,光150a可以从第一光源130照射到在装置190中要测量的测试元件50的上侧。从第一光源130发射出的光150a到达测试元件50的测试场100的表面且在那里被反射。第一检测器170收集在测试场100上反射的光束160a。在从第一光源130一直到第一检测器170的路径上,光150a部分移动通过样品110和/或样品112的上清液,所述上清液可以同时是装置190的第二区域116。在所述过程中,光150a、160a可以到达标记物104、104`,例如,其在用样品110润湿108以后从第一区域114扩散进第二区域116,并且现在吸收部分入射光150a和/或反射光160a。
可替换地或额外地,可以用第二检测器180检测在将测试场100润湿108以后标记物104、104`的流尽。这优选地在将标记物104、104`与测试化学物质102一起引入测试化学物质层或反应层118中时执行。为此目的,在测试元件50的下侧(与样品输入侧107相对)上,来自第二光源140的光150b照射穿过测试支持物60和测试化学物质层或反应层118中的测试化学物质102并反射到颜料层122上。第二检测器180收集在颜料层122上反射的来自第二光源140的光160b。以此方式,可以检测推断出分析物117的转化量的检测反应的光,和受标记物104、104`影响的光或反映标记物104、104`的扩散的受影响的辐射。结果,如果设计光源140和检测器180,以发射或检测在用于检测测试化学物质102的检测试剂的对应波长的光和在用于检测标记物104、104`的对应波长的光,则一个光源140和一个检测器180可以足以用于观察分析物117的检测反应和在将测试场100润湿108以后标记物的扩散。
评价单元175和/或185可以此外位于检测器170和/或180中或附近,所述评价单元将信号与例如在其中存储的参比曲线或参比值进行对比。
使用的检测器170和180可以是例如光电二极管、CCD传感器(电荷耦合器件)或CMOS传感器(互补金属氧化物半导体)。使用的光源130和/或140可以是例如发光二极管、汞灯或具有期望波长的其它光源。如已提及的,评价单元175和/或185可以位于检测器170和/或180内部或其附近。所述评价单元175和/或185可以是例如微处理器或另一种合适的计算单元。但是,存储装置可以仅仅位于检测器中,所述存储装置可以将数据传送至外部评价单元(这里未显示)或由其读出。在测量以后,可以再次从壳体188取出测试元件50,使得另一个测试元件50可以被插入用于另一次测量。壳体188尤其用作壳体188内的电子元件(诸如具有评价单元175和/或185的检测器170和/或180以及光源130和/或140)的保护。但是,壳体188此外也充当使用者的保护,以防止误操作。壳体188优选地具有开口189,使得具有测试场100的测试元件50可以被插入壳体188中。
作为标记物104、104`排列在测试场100的有限区域内的一个替代方案,如在图1b中所示,标记物104、104`可以位于测试元件50的整个测试场100内,由此可检测标记物104、104`的测试场100的流尽,在将测试场100润湿108以后,上清液112充当第二区域116。
在图1e和1f中显示了测试化学物质102和标记物104、104´的替代排列。这里显示了具有测试支持物60(在其上面排列测试场100)的测试元件50,其标记物层120和反应层118彼此紧邻地排列。标记物104、104´位于标记物层120中,所述标记物104、104´与反应层118可以任选地被屏障101隔开。优选地,测试元件50不具有在标记物层120和反应层118之间的屏障101。任选的屏障101可以造成,在用样品110润湿测试场100之前和/或之后,在标记物层120和反应层118之间尽可能不发生任何物质交换。但是,在润湿测试场100以后,通常可接受的是,可以通过扩散发生物质交换。标记物层120在反应层118附近的这种排列造成,这2个层可以彼此独立地各自被光源130和140照射。例如,标记物层120被第一光源130的入射光150a照射,并且反应层118被第二光源140的入射光150b照射。标记物层120和反应层118可以具有相同的或不同的体积和/或相同的或不同的层厚度。图1e中显示了一种设计,其中反应层118和标记物层120具有不同的层厚度,图1f中显示了一种设计,其中反应层118和标记物层120具有基本上相同的层厚度。优选地,标记物层120和反应层118具有基本上相同的层厚度和/或具有基本上相同的体积。在此,基本上相同的可以被理解为是指相同性或者例如彼此相差不超过20%、优选地不超过10%和特别优选地不超过5%的层厚度或体积的偏差。在用样品110润湿测试场100以后,标记物104、104´可以从第一区域114(例如标记物层120的至少一部分)扩散进第二区域116中。第二区域116可以包含样品110的上清液112和/或得自在标记物层120上面和/或侧面(这里未显示)的其它层116。如果如此设计屏障101使得它可透过标记物104、104´,那么反应层118还可以充当第二区域116的至少一部分,标记物104、104´在润湿以后可以扩散进该部分中。相反,待检测的分析物的一部分可以位于上清液112和第二区域116中。
优选地,标记物104、104´可以扩散进其中的区域和分析物117可以扩散进其中的区域大小一样。对于具有彼此紧邻排列的标记物层120和反应层118的所有可想象的实施方案,在图1e中没有必然地真实按照比例尺反映了层116和118的比例。例如,第二区域116与第一区域114或标记物层120一起可以具有与反应层118相同的层厚度和/或相同的体积。但是,另一种设计也是可想象的。在一个替代实施方案中,标记物层120本身可以具有与反应层118相同的层厚度和/或相同的体积(参见图1f)。但是,在这点上,另一种设计也是可想象的。为了检测第一光源160a和第二光源160b的反射光形式的反射光,在该情况下使用检测器170。另外,也可以使用另一个检测器,从而能够分别收集反射的光束150b和160b。
图2-9中显示了不同染料从常规测试场100中的标记物层和测试化学物质层118,120向外流入样品112的上清液中的曲线特征或动力学。在这方面,在将测试场100润湿108之前,标记物104、104` 位于测试化学物质层118中。在表1和2中详细说明了使用的层118的组成。以反射率来检测图2-9中的曲线。在这方面,以反射率来检测或反射率值的检测通常表示基于波(尤其是光)的反射、尤其是漫射的不定向波的反射的光学测量。反射率可以以不同的方式来检测,例如获取检测反射光的检测器的至少一个信号。如在图2-9中在纵轴上指示的,反射率可以例如简单地以任意单位的信号I (用“[-]”表示)给出。可替换地,也可以以其它单位给出反射率,例如以基于表面的反射率量度(即,反射程度)的形式。还可以以百分比给出反射能与入射能之比,例如所谓的反照率值。
用测量仪器在660 nm激发所述层,这里,所述测量仪器是例如所谓的Gen5Red测量仪器,其具有发射660 nm波长的光的LED,并借助于硅检测器BPW34以反射进行检测。为了测量不同染料的行为,使用具有在测试支持物60上的测试场100的测试元件50,如在图1a、1b、1c和1d下所述。在不同的实验中,将其它测试化学物质层118、120(其除了含有检测试剂外,还含有不同百分比的染料(0.05%或0.1%))施加于反应层118。前者在下文中被称作标记物层120。用刮刀以5 m/min的速率将2个不同的层(其组成在表2和3中详细说明)施加于充当测试支持物60的Pokalon膜上。得自Lonza的N332EM型的Pokalon膜一侧哑光,经电晕处理和140µm厚。在测试化学物质层118和标记物层120的配制品中,与辅酶cNAD (carba-NAD)一起使用葡萄糖脱氢酶。这借助于BPW34检测器从样品输入侧的对侧通过光度测量法在360 nm测量。借助于发光二极管和检测器,在测试场的下侧(即,样品输入侧的对侧)测量标记物104、104`的扩散。
选择最大吸收明显不同于检测葡萄糖反应时的波长的染料。另外,那里的检测试剂也不会表现出显著的吸收。选择的染料的其它标准是水溶性和好的化学和光稳定性和可用性。
下面的表1给出了研究的染料、以及它们的结构式和在不同溶剂中的最大吸收。
1 :名称、结构式、在括弧内给出的介质中的最大吸收
将这些染料以不同的比率作为干物质加入到在图2-9中研究的测试元件50的测试场100中。在各个图的描述中指出了染料的比例。
在下面的两个表2和3中描述了用于以后实验的测试化学物质层118和标记物层120的构成。
2 :用于第一个测试化学物质层的配方,其中: RF :顺序; Subst :物质; MV :主要比率; Konz :浓度; A-Rez :工作配方; Rez :配方; FS :固体; spTa :比干燥施加
以指定的次序将所述物质施加于测试支持物的测试场的Pokalon膜。随后,将所述层在50℃干燥约15 min。
3 :第二个测试化学物质层的配方,其中: RF :序列; Subst :物质; Sy :浆; Konz :浓度; A-Rez :工作配方; Rez :配方; PS :部分溶液; Sd :固体; spDa :比干燥应用
以指定的次序将所述物质施加于上述测试支持物的测试场的第1层。借助于刮刀进行施加,在桌子上面借助于刮刀将前述化学物质均匀地施加于测试支持物上。将各自的染料施加于测试支持物作为最后一步。在室温和约43%的相对空气湿度进行涂覆。随后,将所述层在50℃干燥约20 min。
如下制备使用的缓冲溶液:
4 :缓冲溶液的制备操作
以在上面列出的方式,制备具有得自表5的染料的测试元件并在实验中测试。
5 :在不同实验中的测试场的组成,如在图 2-9 下面所述 .
第1层(66µm), 最终的pH值是6.75 第2层(58µm)
V1 标准 标准
V2 标准+ 0.05重量%的苋菜红(17.9 mg/m2) 标准
V3 标准+ 0.1重量%的苋菜红(35.8 mg/m2) 标准
V4 标准+ 0.05重量%的羊毛罂红(17.9 mg/m2) 标准
V5 标准+ 0.1重量%的羊毛罂红(35.8 mg/m2) 标准
V6 标准+ 0.05重量%的羟基萘酚蓝(17.9 mg/m2) 标准
V7 标准+ 0.1重量%的羟基萘酚蓝(35.8 mg/m2) 标准
V8 标准+ 0.05重量%的靛胭脂(17.9 mg/m2) 标准
V9 标准+ 0.1重量%的靛胭脂(35.8 mg/m2) 标准
V10 标准+ 0.05重量%的1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物(1260) (17.9 mg/m2) 标准
V11 标准+ 0.1重量%的1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物(1260) (35.8 mg/m2) 标准
将染料作为干物质混入至第1层,然后施加于测试场上,并用平桨搅拌器(约200 转/分钟)均化,随后过筛和离心。
所有染料表现出染料向置于其上的血液中的温度依赖性的扩散,例如“外流”,这反映为反射信号的增加,因为标记物层120中的吸收染料的浓度下降。各自的依赖性的大小取决于各染料的结构。
这里显示的实施例是染料羊毛罂红的动力学,该染料表现出最强温度依赖性。如预期的,该动力学不依赖于葡萄糖浓度。
图2显示了借助3个不同曲线群204、206和208,在用样品(这里为血液)润湿测试场之前和之后,在测试场内的染料羊毛罂红的扩散动力学的不同曲线特征,其中测量反射光的强度。将625 nm波长的光照射在测试场上。所述测试场包括0.05% 羊毛罂红作为图1b所示的测试场100的第一区域114中的标记物。从测试场100的下侧将具有625 nm波长的光直接引导到标记物层120上,并且检测器记录来自该测试场侧的反射光。对不同的测试场进行温度依赖性的测量,其中将具有2种葡萄糖浓度的血液施加于层上并在660 nm测量。在曲线特征中,可以区分3个不同曲线群,其中第一曲线群204在5℃和样品中的2种不同葡萄糖浓度(即0 mg/dl 204a和550 mg/dl 204b)下具有测试场反射。第二曲线群206在25℃用0 mg/dl葡萄糖补充物206a或550 mg/dl葡萄糖补充物206b测量,而第三曲线群208在45℃测量,并且所述曲线的一部分用没有添加葡萄糖208a的样品产生,而第二部分在添加550 mg/dl葡萄糖208b的情况下确定。如在图2中可见,动力学的斜率强烈依赖于温度:在5℃时染料的外流明显慢于在25℃时的情况,并且该速率又慢于45℃的情况。借助于标记物层中的染料的浓度,可以影响最终信号的高度和速度(Schnelligkeit)。从曲线特征可以看出,分析物(在该情况下,葡萄糖)的量对标记物的扩散没有影响,反之亦然。
在测试场100的标记物层120中用0.1% 羊毛罂红浓度得到了类似的结果,如在图3中所示。在这里再次也可以区分3个曲线群204、206和208,它们对于第一曲线群204、第二曲线群206和曲线群208而言分别在温度5℃、25℃和45℃确定。
在图2和3中,在各个温度不能彼此区分不同的葡萄糖浓度,并且这通过亚组204a、206a和208a(对于0 mg/dl葡萄糖)和亚组204b、206b和208b(在每种情况下具有550 mg/dl葡萄糖)被证实。从这些曲线特征可以推论,尽管染料羊毛罂红的扩散是温度依赖性的,但它不依赖于分析物浓度。由于该原因,该染料适合用于基于它的扩散速率来推断样品的温度。在图4中可以证实,这不仅适用于染料羊毛罂红,而且适用于染料羟基萘酚蓝。在这里,也在不同温度下,即对于曲线群204在5℃,对于曲线群206在25℃,和对于第三曲线群208在45℃,在不同的葡萄糖补充物下测量标记物的扩散速率的依赖性。在这里,基本上也发现,尽管标记物的扩散速率是温度依赖性的,但它不依赖于分析物(在该情况下葡萄糖)的浓度。
此外,在图5中可以证实,标记物羊毛罂红的扩散速率不仅依赖于温度,而且依赖于样品的血细胞比容。为此,在不同温度下,即对于曲线群210在5℃,对于曲线群212在25℃,和对于曲线群214在45℃,记录反射曲线。在此,所述曲线的特性取决于样品的血细胞比容。例如,可以在5℃以它们的动力学的方式区分曲线,这取决于它们是否具有血液作为样品(如对于曲线群210b所证实的),或者就曲线群210a而言,样品是否由水组成。还可以以它的特性的方式区分曲线群212,一次对于血液样品在25℃的212b和对于水样品在25℃的曲线212a。根据具有曲线214a的水样品和具有曲线214b的血液样品,再次可以在45℃区分其它曲线群214。可以清楚地看出,所述标记物在高温更快速地扩散出测试场100。另外,可以针对不同血细胞比容区分在各个温度的不同扩散速率。例如表明,在例如5℃的相同温度下,在较低的血细胞比容发现明显更高的扩散。因此,基于这些曲线特征可以一起推断出温度和血细胞比容的影响。如果已知温度,基于标记物的扩散可以推断出血细胞比容,反之亦然。
为了进一步研究血细胞比容对测量的影响,研究了具有羊毛罂红形式的标记物104、104`的测试化学物质层118。在这里,研究了染料由层向外流。图6显示了血细胞比容对染料动力学的影响。图6显示了具有不同血细胞比容的3种不同样品的曲线特征,其中用0.05% 羊毛罂红包被测试场100。曲线群204的曲线具有65%的血细胞比容,而曲线群206的曲线具有45%的血细胞比容,且曲线群208的曲线具有25%的血细胞比容。在这方面,施加的样品不含有任何葡萄糖。在这里,样品是通过在室温滚动达到0 mg/dl葡萄糖的血液样品,通过滚动产生样品移动,并且由于在样品中所含的细胞而过夜完成存在的葡萄糖的实际上完全的降解。
在图7中,记录各自在血液中具有65%、45%和25%的血细胞比容的曲线群204、206和208,在曲线群中发现具有不同葡萄糖浓度的样品。对于每个曲线群204、206和208,记录浓度0、90、150、350和550 mg/dl葡萄糖。借助这些曲线群,同样可以看出,标记物的扩散几乎独立于样品中的分析物117的浓度,但是存在动力学对血细胞比容的依赖性。因此,从曲线特征可以确定样品的血细胞比容。可替换地,也可以在特定时间(如这里指示的,在5秒以后)确定相对于时间点0(对应于样品输入的时间)的反射差异,并从其确定样品的血细胞比容。
图8显示了来自图7的曲线群204、206和208的各浓度0、90、150、350和550 mg/dl葡萄糖的平均值。这说明了曲线特征独立于样品的葡萄糖浓度。
在图9中,同样可以看到3个曲线群204、206和208,且在曲线群204内,测试场的曲线216掺杂有0.05% 羊毛罂红作为标记物,而曲线222源自含有0.1% 羊毛罂红的测试场。用水溶液和65%的血细胞比容记录2条曲线。用45%的血细胞比容记录曲线群206,并用25%的血细胞比容记录曲线群208。也在曲线群206的情况下,可以将具有0.05% 羊毛罂红的曲线224与具有0.1% 羊毛罂红的曲线226区分开,而在曲线群208中,可以将具有0.05% 羊毛罂红的曲线218和具有0.1% 羊毛罂红的曲线220区分开。通常,在4-5秒以后停止测量,以便实现尽可能短的测量时间。从曲线群204、206和208(其各自包括2种不同的标记物浓度)可以看出,在样品输入以后5秒绘制线的情况下,几乎不能区分0.1%和0.05%的2种羊毛罂红浓度之间的差别。这意味着,即使在测试元件中的染料在使用寿命内下降的情况下,不需要担心校正装置的任何限制。
总之,可以观察到,在润湿测试场以后,在图2-9中研究的所有染料表现出染料从血液向上清液中的温度依赖性的外流。这以反射信号的增加证实,因为吸收染料的浓度在测试层中降低。对温度的依赖性的各自的大小或各自的程度取决于各染料的结构。
图10用示意图显示了样品的分析物信号(在该情况下,血液中的葡萄糖)在不同温度和不同血细胞比容值的行为。将分析物信号在图10中绘制在纵轴上,并用c表示,并以毫克/分升为单位说明。在这里,分析物信号通常应当被理解为是指任何期望的测量值或任何期望的测量变量或从测量结果衍生出的变量(其反映了分析物浓度,或其与分析物浓度相关,或其使得推断分析物浓度成为可能)。作为以mg/dl为单位的描述的替代方式,分析物信号也可以以其它单位来描述,例如以反射率值中的检测器信号单位或类似单位。在图10中,在用样品润湿测试场以后在每种情况下在4秒时获取分析物信号,并且这在图10中用“@ 4s”表示。如上面已经解释的,应当指出,在图10中显示的分析物信号的值不是测量值,而是示意性的假想值,其作为示例反映了分析物信号的典型特性。
图10用示意图显示了分析物信号对样品的不同性质(即温度T,以℃为单位来描述,和血细胞比容值Hct,以百分比为单位来描述)的2种不同影响的依赖性。所述性质显示在横轴上。在这方面,假想的分析物值(其例如可以作为一系列以温度T作为变量的测量的一部分而获得)在图10中显示为实心圆圈,并用附图标记物234表示。分析物值(其例如可以作为一系列以血细胞比容作为变量的测量的一部分而获得)显示为实心圆圈,并用附图标记物236表示。
在图10中显示的值可以例如用测量结构获得,其中将样品从施加侧施加于含有测试化学物质和任选的标记物的测试场。用分析物检测器光源(例如借助于第一发光二极管)从测试场的检测侧(其与施加侧相对)照射测试场,并借助于光敏检测器(例如光电二极管)获取散射在测试场上的光,以便得到反射率值。然后可以借助于已知的固定的规则将分析物测量的所述反射率值转化成分析物浓度c (未校正),以毫克/分升或以其它浓度单位来描述。可以例如以它的光谱性质的方式改进分析物检测器光源,以这样的方式,使得它具有被测试化学物质的染料吸收的波长。例如,分析物检测器光源可以在360 nm的波长发射。
温度234的变化的点的曲线显示了随降低的温度,分析物葡萄糖的测量值下降。这意味着,未经温度校正的常规测试元件的使用者会接受较高的分析物测量值(当温度高于校准过程中的温度时)和较低的值(当在测量过程中的温度低于系统校准过程中的温度时)。该行为非常可能由温度的降低造成,所述降低通常尤其抑制扩散行为,所以,例如,待检测的分析物比在较高温度时更缓慢地向测试化学物质推进。另外,用于检测分析物的实际检测反应也可能减慢。
就样品中的血细胞比容而言,测量信号表现出相反行为。在图10中基于血细胞比容236的测量点可以看出,当血细胞比容增加时,葡萄糖的测量信号下降。在5℃至45℃的温度范围内葡萄糖的测量信号以与血细胞比容从25%升高至65%的情况相同的程度下降。该行为的原因同样非常可能在通过增加的血细胞比容对扩散过程的抑制中找到。
前述两种效应通常不是直接可分的,但是这就校正而言是无关。例如,通常可以实现在不知血细胞比容和温度的情况下校正到特定血细胞比容与特定温度的组合。但是,可替换地,也可以例如独立地(即,独立于标记物的扩散)确定这些干扰变量(诸如温度和血细胞比容)之一。例如,在根据本发明的方法中和/或在根据本发明的装置中,可以使用至少一个温度传感器,借助于其例如可确定环境温度和/或测试元件的温度和/或样品的温度(通常,在本发明范围内,在这些温度之间通常不做出区分)成为可能。利用温度的知识,然后可以例如借助于确定的标记物扩散(对于特定血细胞比容)而实现校正。
如将在下面更详细地解释的,分析物浓度的校正可以例如以这样的方式实现:将在例如21℃或25℃(室温)和40%的血细胞比容下的分析物浓度确定为分析物浓度的校正值,由此例如可以将在不同条件(温度、血细胞比容)下获得的经校正的分析物浓度彼此进行对比。
相反,图11显示了温度和/或血细胞比容对标记物信号的影响。再次绘制了假想的值,其象征性地显示了标记物信号的典型曲线。用与上面关于图10描述的测量结构类似的测量结构,或用相同的测量结构,可以获得标记物信号的值。例如,再次可以从施加侧将样品施加于含有标记物且任选地也含有测试化学物质的场上,例如标记物场和/或测试场。可以用标记物检测器光源(例如借助于第二发光二极管)从测试场的检测侧(其与施加侧相对)照射测试场,并借助于光敏检测器(例如光电二极管)。获取标记物场和/或测试场上的光散射,以便得到反射率值R。可以例如以它的光谱性质如此匹配标记物检测器-光源,使得它具有被标记物吸收的波长。例如,标记物检测器光源可以在660 nm的波长发射。
图11显示了标记物(例如羊毛罂红)的反射行为R (在纵轴上给出,没有单位),其在温度变化的情况下表现出与血细胞比容变化的情况相同的行为,在该参数的特定范围内。在这方面,在用样品润湿标记物场或测试场以后,可以例如在标记物场上获得作为时间的函数的反射率R。4秒以后,可以停止测量,并在此时记录反射率值R。
如图11所示,例如,在温度从45℃降低至5℃时,标记物的反射率如同血细胞比容从25%增加至65%一样强烈地增加。因此可以再次记录2种效应,所述效应可以归因于2种干扰变量:温度和血细胞比容。在升高温度和降低血细胞比容的情况下,有利于标记物向样品中的扩散,因此从检测侧观察到的标记物场和/或含有标记物的测试场的染色减少,从而导致反射率增加。相反,在降低温度和增加血细胞比容的情况下,抑制标记物向样品中的扩散,所以保留标记物场和/或含有标记物的测试场的染色,并且反射率因而保持较低。例如,再次可以在施加样品以后4 s的时间点或在施加样品以后的另一个预定的时间点获取反射率。再次,两种效应通常是难以分离的。但是,由于在标记物测量过程中的反射率依赖于两种干扰变量,在标记物测量过程中的反射率(其至少独立于分析物浓度)可以对两种干扰变量一起实现整体校正。
图12-14中示例地解释了通过标记物场的反射率测量来校正葡萄糖测量的可能性。对于这些测量,光学地测量10-50个具有在30 mg/dl至550 mg/dl之间的不同葡萄糖浓度的样品,进行反射率测量,并随后以常规方式(即,以本领域技术人员已知的方式,不考虑血细胞比容和温度)将反射率值转化成对应的葡萄糖浓度。在这方面,在每种情况下,对具有预定义的血细胞比容值的样品进行10-15次测量,对具有3种不同血细胞比容值的样品进行测量,即在每种情况下,对具有25%的样品进行10-15次测量(在图12-14中用附图标记物228表示),对具有45%的样品进行10-15次测量(在图12-14中用附图标记物230表示)和对具有65%的样品进行10-15次测量(在图12-14中用附图标记物232表示)。
在每种情况下,在图12-14的纵轴上绘制了所谓的“系统误差”,其在这里用“E”表示。在葡萄糖测量仪器中,系统误差是本领域技术人员已知的变量。将系统误差以绝对单位(在最大为100 mg/dl的葡萄糖浓度的情况下)和以百分比(在超过100 mg/dl的葡萄糖浓度的情况下)来表示。在每种情况下从测量值和葡萄糖浓度的实际值(如上面所解释的,其受样品中的葡萄糖的扩散影响)计算系统误差。可以例如借助于已知的实验室方法和/或通过在样品制备过程中在样品中已知的葡萄糖初始称重来确定葡萄糖浓度的实际值。为了计算系统误差E,借助于在测试场上的光学反射率测量,确定测量值与实际值的偏差。在最大为100 mg/dl的测量浓度的情况下,给出绝对偏差作为系统误差。在超过100 mg/dl的测量浓度的情况下,将相对于实际浓度的偏差表达为比率。
在图12中,在横轴上给出标记物场的反射率R,该反射率受样品中标记物的扩散影响。这里使用的标记物还是羊毛罂红,其反射率在将样品施加于标记物场或测试场以后4 s获得,类似于上述的图11中的测量。在这里基于绝对反射率以百分比给出反射率。可替换地,也可以在该横轴上绘制标记物的测量结果的其它表示。
图12中的结果表明,点群表现出葡萄糖测量的系统误差E与标记物的反射行为之间的关联,其可以用于校正。所述关联可以例如由线(尤其是校准直线)来描述,所述线具有线性方程式E = m•R + b,其中参数m (斜率)和b (轴截距)可以例如根据常用的方法从与实验性值的比对来确定。这可以例如借助于所谓的拟合来实现。借助于以此方式确定的参数,随后可以校正分析物测量,例如通过首先确定反射率和/或分析物浓度(在分析物测量的情况下)的未校正值,然后校正所述值,例如借助于与已知关联参数对应的校正因子,所以,例如,可以将分析物测量校正为在25℃和40% 血细胞比容下经校正的反射率和/或经校正的分析物浓度。
因此,在图12中的关联表明,血细胞比容对葡萄糖测量的影响与血细胞比容对标记物反射率的影响相关。示例性地,为校正该影响假设线性相关,更复杂的关联原则上也是可能的。为了定量该关联,使拟合线238与图12中的测量值匹配。然后可以利用所述拟合线238的拟合参数,以便在获取标记物场的反射率以后校正葡萄糖浓度的对应测量值。这显示在图13和14中。
图13显示了在不使用上述条校正信息作为血细胞比容的函数的情况下,血液中的不同血细胞比容值的系统误差E。显然可以看出,由于未校正的测量点,系统误差从在65%血细胞比容情况下的约-22%扩散直到25%血细胞比容情况下的几乎20%。
相反,如果借助于得自拟合线238的校正信息校正这些测量值,可以显著减小系统误差的扩散。这显示在图14中。在图14中,以相同的测量值作为基础,其也作为图13中的测量的基础。但是,首先用得自拟合线238的校正信息校正测量值,随后确定系统误差E。
系统误差可以例如借助于线性方程式来描述:
E = m * R + b (1),
其中E是系统误差,m是直线的斜率,R是反射率值,且b是直线的y-轴截距。
借助于以此方式确定的误差,可以将稍后确定的未校正的葡萄糖测量值换算成经校正的葡萄糖测量值。产生下式:
gccorr = gcuncorr - E = gcuncorr - m * R - b (2)
其中gccorr = 经校正的葡萄糖测量值;gcuncorr = 未校正的葡萄糖测量值;E =系统误差,m = 直线的斜率,R = 反射率值;b = y-轴截距。
图14中的经校正的结果表明,借助于标记物测量和由于例如图12中的测量已知的关联,可以有效消除干扰变量温度和血细胞比容的影响。例如,在图14中的校正以后,所有点群228、230和230(分别具有25%、45%和65%的血细胞比容)是大致在约±10%或±10 mg/dl系统误差的带内。这意味着相对于得自图13的未校正的值的系统误差扩散的减半,并且这会明显增加使用者的测量的可靠性。
得到一条用于校正分析物测量的校正信息的实施例和校正的实施例:
下面示例地描述了借助一条从标记物扩散产生的校正信息来校正葡萄糖测量的一个实施例。在这方面,通常适用的是,在测量标记物的情况下和在测量分析物信号的情况下,反射率R是温度T和血细胞比容Hct的函数F,并且在两种情况下,出现相同的依赖性:
R[%] = F(T, Hct) (3)
由于温度和血细胞比容的各个干扰变量的影响通常形成总干扰变量T x Hct,由于在许多情况下温度和血细胞比容的影响不可分离而是要一起校正,并且由于温度和血细胞比容对测量的反射率R的影响通常是相反的(参见,例如,图11),下式可以适用:
R[%] = F(T x Hct) (4)
函数F代表可以从标记物的测量确定的校正曲线,所述标记物的测量类似于上面关于图11-13描述的标记物扩散的测量。例如,可以类似于图11中的测量记录一个测量系列,并由此确定校正曲线。从例如图11中的图可以看出,校正曲线F在许多情况下可以描述为具有以下方程式的直线:
F(R标记物) = a + m∙R标记物(5)
在这方面,a代表轴截距或偏移距,而m描述了校正曲线的斜率。R标记物代表在特定分析物浓度、特定温度和特定血细胞比容下测得的标记物的反射率。由例如图11中的测量系列的测量点,可以通过适当的拟合确定参数a和m。
利用该已知的校正曲线,然后在分析物测量的情况下可以从标记物反射率R标记物(即,由于标记物和它在样品中的扩散造成或影响的反射率)的单次测量或多次测量产生一条校正信息。借助于该条校正信息,然后可以校正测量的分析物反射率R分析物(即,由于检测反应造成或影响的反射率),并将它转化成经校正的或实际的分析物反射率R分析物*:
R分析物* = R分析物- F(R标记物) (6)
R分析物* = R分析物- (a + m∙R标记物) (7)
然后可以例如借助于另一条由对比测量得到的校正曲线将该经校正的分析物反射率转化成、尤其是换算成分析物浓度,例如葡萄糖浓度。
附图标记物列表
50 测试元件
60 测试支持物
100 测试场
101 屏障
102 测试化学物质
104 标记物
104´ 标记物
106 分隔层
107 样品输入侧
108 润湿
110 样品/血液
112 上清液
114 第一区域
116 第二区域
117 分析物
118 测试化学物质层/反应层
120 标记物层
122 颜料层
130 第一光源
140 第二光源
150a 第一光源的光
150b 第二光源的光
160a 来自第一光源的反射光
160b 来自第二光源的反射光
170 第一检测器
175 第一评价单元
180 第二检测器
185 第二评价单元
188 壳体
189 开口
190 装置
200 强度标度
202 时间标度
204 第一个曲线群
204a 0 mg/dl葡萄糖
204b 550 mg/dl葡萄糖
206 第2个曲线群
206a 0 mg/dl葡萄糖
206b 550 mg/dl葡萄糖
208 第3个曲线群
208a 0 mg/dl葡萄糖
208b 550 mg/dl葡萄糖
210 第4个曲线群
210a H2O
210b 血液
212 第5个曲线群
212a H2O
212b 血液
214 第6个曲线群
214a H2O
214b 血液
216 0.05% 羊毛罂红
218 0.1% 羊毛罂红
220 0.05% 羊毛罂红
222 0.1% 羊毛罂红
224 0.05% 羊毛罂红
226 0.1% 羊毛罂红
228 具有25% 血细胞比容的点群
230 具有45% 血细胞比容的点群
232 具有65% 血细胞比容的点群
234 温度的测量点
236 血细胞比容的测量点
238 拟合线

Claims (16)

1.用于确定样品(110)中的至少一种分析物(117)、尤其是体液样品(110)中的至少一种代谢物的至少一种浓度的方法,其中使用至少一个具有至少一种测试化学物质(102)的测试元件(50),其中检测所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的至少一种反应,其中此外使用至少一种标记物(104、104`),其中所述标记物(104、104`)不同于所述分析物(117),其中检测在样品(110)或所述样品(110)的至少一部分中的标记物(104、104`)的至少一种扩散,其中从所述扩散产生至少一条校正信息,其中由所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的反应在考虑所述校正信息的情况下确定所述分析物(117)的浓度。
2.根据前述权利要求的方法,其特征在于,所述校正信息设计为在分析物(117)的浓度确定过程中考虑至少一种下述性质的影响:样品(110)和/或测试元件(50)的温度,样品(110)中的至少一种物质的组分的比例,尤其是细胞组分和/或微粒组分,尤其是血细胞比容。
3.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述校正信息包含至少一条关于样品(110)的至少一个干扰变量的信息,其中所述校正信息使用下述方法步骤来确定:
- 在至少一个校准测量中,获取干扰变量和标记物(104、104`)的扩散之间的一般关联;
- 在要确定分析物(117)的浓度的样品(110)中,检测所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的反应和标记物(104、104`)的扩散;
- 从在样品(110)中检测到的标记物(104、104`)的扩散和从干扰变量和标记物(104、104`)的扩散之间的一般关联,确定所述校正信息。
4.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,电化学地和/或光学地实现分析物(117)的反应的检测,和/或电化学地和/或光学地实现标记物(104、104`)的扩散的检测。
5.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述测试元件(50)包含至少一个具有至少一个测试化学物质层(118)的测试场(100),其中所述测试化学物质层(118)包含测试化学物质(102),其中所述测试化学物质(102)尤其包含至少一种酶,所述酶尤其选自葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶。
6.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)被包含在所述测试元件(50)的至少一个第一区域(114)中,其中所述测试化学物质(102) 同样被完全地或部分地包含在所述第一区域(114)中。
7.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)与所述测试化学物质(102)完全或部分分离地排列。
8.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)不与所述分析物(117)和/或所述测试化学物质(102)反应,其中所述标记物(104、104`)的扩散速率基本上独立于所述分析物(117)的浓度。
9.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)包含至少一种光学可检测的染料,尤其是至少一种亲水的或水溶性的染料。
10.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)吸收在300-800 nm波长范围内的光。
11.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)是染料,所述染料尤其选自:花青染料、偶氮染料和砜染料或其中的至少2种。
12.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述标记物(104、104`)选自:羊毛罂红、靛胭脂、羟基萘酚蓝、1,1-二乙基-4,4-羰花青碘化物和苋菜红,优选羊毛罂红或羟基萘酚蓝或其中的至少2种。
13.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,使用至少一种第一标记物(104、104`)和至少一种不同于所述第一标记物(104、104`)的其它标记物(104、104`),其中所述第一标记物(104、104`)的扩散速率受所述样品(110)的至少一种第一性质影响,且所述至少一种其它标记物(104、104`)的扩散速率受所述样品(110)的至少一种不同于所述第一性质的其它性质影响。
14.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,借助于至少一个第一检测器(170)检测所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的反应,其中借助于至少一个其它检测器(180)检测所述标记物(104、104`)的扩散。
15.在根据前述方法权利要求之一的方法中使用的测试元件(50),其中所述测试元件(50)具有至少一种测试化学物质(102),其中所述测试化学物质(102)被构造成进行至少一种可检测的与分析物(117)的反应,其中所述测试元件(50) 此外具有在所述测试元件(50)的至少一个第一区域(114)中的至少一种标记物(104、104`),其中所述标记物(104、104`)被构造成至少部分地从所述测试元件(50)的第一区域(114) 扩散进至少一个第二区域(116)中。
16.用于确定样品(110)中的至少一种分析物(117)的至少一种浓度的装置(190),其尤其使用根据前述方法权利要求之一的方法,其中所述装置(190)包含至少一个具有至少一种测试化学物质(102)的测试元件(50),其中所述装置(190)被构造成检测所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的至少一种反应,其中所述装置(190) 包含至少一种标记物(104、104`),其中所述标记物(104、104`)不同于所述分析物(117),其中所述装置(190)被构造成检测样品(110)或样品(110)的至少一种组分中的至少一种标记物(104、104`)的扩散,其中所述装置(190)被构造成从标记物(104、104`)的扩散产生至少一条校正信息,其中所述装置(190)此外被构造成由所述测试化学物质(102)与所述分析物(117)的反应在考虑该条校正信息的情况下确定分析物(117)的浓度。
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