CN106507682A

CN106507682A - 没有标记物的润湿检测

Info

Publication number: CN106507682A
Application number: CN201580019656.0A
Authority: CN
Inventors: P.布龙内伯格; R.A.J.G.斯米特斯; S.福普彭; F.H.范希施; H.刘; A.H.J.伊姆明克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2017-03-15
Also published as: EP3105568A1; WO2015121359A1; US20170023470A1

Abstract

本发明涉及一种用于评估流体室中的测定的开始的方法，其中所述测定的开始基于试剂在所述流体室中的感兴趣的区域中的溶解。该方法可以基于对由试剂的溶解引起的感兴趣的区域中的光学效应的检测，包括以下步骤：从所述感兴趣的区域的一个或多个子区段获取光学信号；将所述光学信号处理成布尔信号；以及基于所述布尔信号限定测定的开始。本发明还涉及一种用于评估测定的开始的方法，包括对如以上提到的由于试剂的溶解所致的流体的导电率或介电常数中的改变的电学检测。另外，本发明涉及用于评估测定的开始的程序元件或计算机程序和用于确定测定的开始的评估系统，包括计算机处理器、存储器和数据存储设备，该存储器具有编程指令以执行这样的程序元件或计算机程序。

Description

没有标记物的润湿检测

技术领域

本发明涉及一种用于评估流体室中的测定（assay）的开始的方法，其中所述测定的开始基于试剂在所述流体室中的感兴趣的区域中的溶解。该方法可以基于对由试剂的溶解引起的感兴趣的区域中的光学效应的检测，包括以下步骤：从所述感兴趣的区域的一个或多个子区段获取光学信号；根据所述光学效应的存在性而将所述光学信号处理成布尔信号；以及基于所述布尔信号限定测定的开始。本发明还涉及一种用于评估测定的开始的方法，包括如对以上提到的由于试剂的溶解所致的流体的导电率或介电常数中的改变的电学检测。另外，本发明涉及用于评估测定的开始的程序元件或计算机程序和用于确定测定的开始的评估系统，包括计算机处理器、存储器和数据存储设备，该存储器具有编程指令以执行这样的程序元件或计算机程序。

背景技术

血液的分析，例如免疫测定在血液样本上的执行，是典型地在医院或在实验室中由医学专业人员实施的活动。然而，由于移动分析设备（例如包括一次性药筒（cartridge）元件）的发展中的改进以及合适的远程医学解决方案的出现，体液参数的家庭或在外监视已经变得可行。相应地，患者自己（在没有医学专业人员的直接辅助的情况下）或在医院或实验室环境外部的医学专业人员可以使用集成设备以便定期（例如每周或每天）检查体液参数。免疫测定的对应结果可以被立即分析，并且/或者可以被传输至保健专业人员，从而允许远程医疗或直接干预。

为了变得适合用于这样的方案，家庭监视或移动设备必须是鲁棒的并且尽可能是故障安全的。特别地，应当避免产生错误结果或者迫使患者重复测量步骤。在这样的设备的操控期间频繁发生的典型问题是其由于测定的开始点（例如体液实际上进入流体室的点）的不正确限定所致的失败，因为这样的开始点典型地用于后续步骤的触发，特别是诸如机械或磁性致动或测定结果的光学检测之类的非分子步骤。

在WO 2009/060358A1中，颗粒到溶液中的分散借助于FTIR（受抑全内反射）来测量。然而，该方案不是最优的，因为它要求处于药筒表面上的珠体。该解决方案对于抑制测定而言不是最优的，因为在处理期间可以发生结合。另外，它引起由于非特异性（a-specific）结合所致的高空白。

因此，存在对于允许精确地评估测定（特别地是免疫测定）的开始的方法的发展的需要。

发明内容

本发明满足这些需要并且提供一种用于评估流体室中的测定的开始的方法，其中所述测定的开始基于所述流体室中的感兴趣的区域中的试剂的溶解。在本发明的一个方面中，这些需要具体地通过一种用于评估流体室中的测定的开始的方法的提供来满足，其中所述测定的开始基于所述流体室中的感兴趣的区域中的试剂的溶解并且其中所述溶解使光学效应发生在所述感兴趣的区域中，该方法包括以下步骤：从所述感兴趣的区域的一个或多个子区段获取光学信号；根据所述光学效应的存在性而将所述光学信号处理成布尔信号；以及基于所述布尔信号限定测定的开始。特别地，发明人发现，在润湿之后在设备的流体室的FTIR成像期间观察到的现象，即暗斑或“黑色团块”的发展可以被可再生地生成并且用作指示流体室中的样本流体的存在性的光学信号的基础。引起“黑色团块”的物理现象可以是缓冲剂（例如包含蔗糖）的溶解，其可能覆盖药筒层压件上的珠体。在溶解时，珠体缓冲剂典型地滴落到药筒表面，引起FTIR图像中的暗斑。在FTIR图像中，“黑色团块”可能非常逐渐地出现，直到它为反应室的中心中的暗斑并且然后再次逐渐消失。在从其中发生污染的感兴趣的区域获取的光学信号的基础上，发明人可以开发能够基于FTIR图像的实时区域分析而精确地检测该特征的算法。这允许甚至在诸如设备倾斜、用户干扰（比如可能引起FTIR图像移动的设备触摸）之类的非最优条件下测定开始点的非常快速且可靠的确定。在本发明另外的方面中，这些需要具体地通过一种用于评估测定的开始的方法的提供来满足，该方法包括如以上提到的由于试剂的溶解所致的流体的导电率或介电常数中的改变的电检测。

在本发明的优选实施例中，所述测定可以在微流体药筒的流体室中执行。在特别优选的实施例中，所述药筒可以是体外诊断系统的部分。

在另外的优选实施例中，如以上提到的试剂是蔗糖。

在本发明的特别优选的实施例中，所述测定的开始的限定可以触发流体室中的磁性致动的和/或测定结果的测量的开始。特别优选的是，所述测量是诸如FTIR成像之类的光学检测。

在本发明的光学方面的优选实施例中，处理光学信号的步骤包括（i）归一化所述光学信号；（ii）将（i）的经归一化的信号与阈值进行比较，以及（iii）当超过所述阈值时限定测定的开始。

在本发明的光学方面的又一优选实施例中，所述光学效应是由于所述试剂（例如蔗糖）在所述感兴趣的区域中的溶解所致的流体的折射率中的改变。

在本发明的光学方面的又一优选实施例中，所述感兴趣的区域可以被细分成3个或更多重叠子区段。特别优选的是细分成3×3子区段的网格。在另外的特别优选的实施例中，每两个重叠部分可以示出至少50%的重叠。

在本发明的光学方面的另一优选实施例中，所述光学信号的获取包括FTIR图像的记录。

在又一优选实施例中，如以上描述的方法光学可以另外包括步骤：在从其中执行测定的感兴趣的区域的子区段获取光学信号的步骤之后移除尖峰信号。特别优选的是所述步骤通过使用中值滤波器来执行。

在本发明的光学方面的另外的优选实施例中，如本文以上所限定的方法另外包括在归一化所述光学信号的步骤之后组合信号的步骤，其中所述信号的组合包括在其中每一时间帧记录最高信号的感兴趣的区域的子区段的选择以及这些最高信号的链接。

在本发明的光学方面的又一优选实施例中，如本文以上限定的方法可以另外包括在组合信号的步骤之后计算趋势改变的步骤，其中所述计算基于组合的信号与该信号的平滑化版本的比较。

在另一方面中，本发明涉及一种用于评估测定的开始并且可选地用于触发流体室中的磁性致动的和/或测定结果的测量的开始的程序元件或计算机程序，其在由处理器执行时适于实施如本文以上限定的光学方法的光学信号处理步骤，或者适于实施和/或控制如本文以上限定的方法的对流体的导电率或介电常数中的改变的电学检测。

在又一方面中，本发明涉及一种用于确定测定的开始的评估系统，包括计算机处理器、存储器和数据存储设备，该存储器具有编程指令以执行如以上限定的程序元件或计算机程序。

附图说明

图1示出根据本发明的一个特定实施例的包括可以在FTIR（受抑全内反射）成像的基础上分析的药筒的设备的示例。

图2描绘了根据本发明的一个特定实施例的包括用于免疫测定的反应室的药筒的基座部分。

图3示出根据本发明的一个特定实施例的流体室的润湿和“黑色团块”的出现，即润湿之后室的暗化。

图4描绘了反应室的FTIR图像。要监视的区域利用白色网格示出。

图5描绘了包括“黑色团块”的光学现象的反应室的FTIR图像，即润湿之后室的暗化。

图6提供了根据本发明的一个特定实施例的要执行以便达成关于感兴趣的区域的润湿状态的决定的算法步骤的概览。

图7提供了要监视的区域的重叠子区段1至9的示意性概览。

图8示出在以随时间检测的信号的形式的润湿之后反应室中的感兴趣的区块的若干子区段的暗化。

图9示出根据本发明的一个实施例的在尖峰或噪声移除之后图8中所描绘的信号。

图10描绘了根据本发明的一个实施例所检测的所有区域的归一化信号。

图11示出根据本发明的一个实施例的图10中所提供的归一化信号的组合信号。

图12描绘了在趋势改变检测期间对如图11中所示的信号的修改。该趋势改变检测在3个步骤中执行，其最终导致如图12中的“步骤3”所示的经修改的信号（“趋势改变信号”）。

图13示出与阈值比较的根据本发明的滤波之后的图12的平滑化信号。阈值由水平虚线指示。结果得到的检测点，即指示测定的开始并且因而触发根据本发明的特定实施例的后续测定活动的点，由竖直虚线指示。

图14单独示出与阈值比较的图13（步骤3）的趋势改变信号。

图15提供关于用于开发、测试和调谐润湿算法的框架的概览。

具体实施方式

本发明涉及一种用于评估流体室中的测定的开始的方法。

尽管将关于特定实施例来描述本发明，但是该描述不以限制性含义来解释。

在详细描述本发明的示例性实施例之前，给出对于理解本发明而言重要的限定。

如本说明书中和随附权利要求中所使用的，“一”和“一个”的单数形式还包括相应复数，除非上下文以其它方式清楚规定。

在本发明的上下文中，术语“大约”和“近似”标注本领域技术人员将理解为仍旧确保所讨论的特征的技术效果的精度区间。该术语典型地指示±20%，优选地±15%，更优选地±10%，并且甚至更优选地±5%的从所指示的数值的偏离。

要理解的是，术语“包括”不是限制性的。出于本发明的目的，术语“由……构成”被视为术语“包括”的优选实施例。如果下文将分组限定成包括至少某数量的实施例，这意指还涵盖优选地仅由这些实施例构成的分组。

另外，术语“第一”、“第二”、“第三”或“（a）”、“（b）”、“（c）”、“（d）”、“（i）”、“（ii）”、“（iii）”等和类似物在说明书中和在权利要求中用于区域分类似元件并且不一定用于描述相继的或按时间先后的次序。要理解的是，如此使用的术语在适当情形下是可互换的并且本文所描述的本发明的实施例能够以除本文所描述或图示的之外的其它顺序操作。

在术语“第一”、“第二”、“第三”或“（a）”、“（b）”、“（c）”、“（d）”、“（i）”、“（ii）”、“（iii）”等涉及方法或使用或测定的步骤的情况下，在步骤之间不存在时间或时间间隔一致性，即这些步骤可以同时实施或者在这样的步骤之间可以存在数秒、数分钟、数小时、数日、数周、数月或甚至数年的时间间隔，除非在本申请中以其它方式指示，如本文以上或以下所阐述的。

要理解的是，本发明不限于本文所描述的特定方法学、协议、试剂、测量技术、算法等，因为这些可以变化。还要理解的是，本文所使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制将仅由随附权利要求限制的本发明的范围。除非以其它方式限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

如以上已经阐述的，本发明在一个方面中涉及一种用于评估流体室中的测定的开始的方法，其中所述测定的开始基于所述流体室中的感兴趣的区域中试剂的溶解。

如本文所使用的术语“流体室”是指容器或容纳器结构，其允许或适合用于执行液体（例如含水）环境中的分子反应。在一个实施例中，流体室可以形成在室体内，例如形成在第一表面与第二表面之间。在另外的特定实施例中，该室可以配备有一个或多个入口和/或出口元件，它可以包括一个或多个特定表面，例如反应表面或具有特定功能的表面。在另外的实施例中，它可以与附加的区域或区带连接，诸如反应区带、清洗区带、混合区带、等候区带、测量区带、废物区带、贮存区带、重回收和再生区带或者重回收或再生区带等，或其任何子部分或组合。在某些实施例中，这样的区带也可以是流体室的部分。在特定实施例中，它可以包括用于试剂、珠体、液体、流体、化学品、成分、要在设备内使用的任何其它实体的贮存器和储藏器。它可以进一步经由管或接头与设备的其它元件或区带和/或与外部连接，例如以允许向室输运体液（优选地血液）的毛细管的形式。在特定实施例中，流体室可以连接到第二流体室和/或与其流体连通。

流体室优选地配备有或包括允许反应（例如分子相互作用，诸如免疫学的相互作用）在所述实体中发生的元件。为了适合用于允许反应，可以在流体室中设置或调节一个或多个参数。例如，反应区带中的温度可以被调节到本领域技术人员已知的合适值。该值可能主要取决于要选择的目标分子和发生的反应或相互作用类型并且可以取决于试剂类型、反应类别、所设想的速度、反应结束点考虑和本领域技术人员已知的另外的参数而不同。允许反应发生的元件可以是衬底、化学、生物化学、生物或其它实体的阵列、催化剂等。另外，流体室可以包括适合于诸如元件的致动之类的测量或移动活动的区域，例如其可以包括允许围封空间的减少的可移动表面，和/或其可以包括导电区带或电容器区带等，和/或其可以包括允许光学检测的一个或多个透明表面和/或其可以配备有允许诸如磁珠之类的磁性实体的致动或移动的磁性单元。在某些实施例中，反应的维度和/或形式可以适应于以上所指示的功能中的一个。在另外的实施例中，流体室可以另外或可替换地包括一个或多个检测区带。该区带可以等同于其它区带，或者可以与其它区带分离，例如反应区带或混合区带等。本发明的含义内的检测区带可以包括传感器或检测器元件，例如用于电学或光学地检测反应产物、反应结果或用于检查反应步骤是否已经结束。这些区带可以包括例如导电区带或电容器区带等，或者它们可以包括允许例如反应结果的光学检测的一个或多个透明表面，该反应结果诸如例如是标记反应等的执行或强度。

在本发明的另外的实施例中，流体室可以另外或可替换地连接到加热模块或调整单元以用于控制和/或调整温度。其可以例如包括加热区带，其中温度可以在期望值处保持恒定，或者可以被设置到取决于反应类型的期望值。在另外的实施例中，流体室可以另外或可替换地连接到冷却模块，例如冷却区带，其中温度可以在期望值处保持恒定，或者可以设置成取决于反应类型的期望值。这样的区带还可以进一步配备有允许温度改变或温度梯度的测量的合适的传感器元件。

此外或可替换地，流体室可以连接到允许改变诸如带电实体的存在性、离子的存在性之类的另外的参数的单元、元件或装备，或者可以传递机械或剪切力等。例如，该（多个）元件可以适合建立电流或电泳电流，该（多个）元件可以适合提供化学或物理实体的特定pH或特定存在性，例如某些酸、盐、溶剂等的存在性，并且/或者该（多个）元件可以适合提供强介质移动。以上提到的附加设施中的任一个可以在包括所述流体室的设备（例如药筒）中是可获得的。在另外的特定实施例中，流体室可以另外或可替换地与允许试剂的存在或缺失的检测的模块组合。

在特定实施例中，流体室可以是微流体设备（即允许被约束到小、优选地亚微米尺度的流体的精确控制和操纵的设备）的部分。典型地，微流体设备实现例如在μl、nl或pl的范围中的小体积，并且/或者它可以实现小的总体尺寸。另外，微流体设备可以消耗较低量的能量。在微流体设备中，可以实现和/或使用诸如层流、比表面张力、快速热弛豫、表面电荷的存在性和扩散效应之类的效应。另外，微流体设备可以包括允许该设备中的活动的控制和操纵和/或反应结果或产物的检测或确定的电子或计算机接口。

在本发明的另一特定实施例中，所述流体室或所述微流体设备可以以药筒的形式提供，例如作为微流体药筒或集成的微流体药筒。药筒可以包括所有必要的连接、区带以及可选地还有必要的成分，并且被提供为室或容纳器式形式。药筒可以例如完全封闭，或者部分封闭从而允许样本、成分等经由可重复密封的入口的引入。药筒还可以配备有用于检测设备或读取器的对准结构。

相应地，药筒可以具有装配到检测设备或读取器中的配置，检测设备或读取器可以提供用于药筒的开口或容纳结构。检测设备或读取器和药筒可以优选地形成体外诊断系统，例如适于分子的体外检测。检测设备或读取器可以包含开口或进入孔以便允许所述药筒的插入。相应地，两个元件，即读取器和药筒可以以推入配合方式连接，例如作为支架和插件模块。读取器可以相应地设有开口或容器结构，从而允许药筒的连接或引入。系统的两个实体或元件的物理分离提供以下优点：读取器可以用于多项分析，而药筒可以包括一次性、不可重用的或不昂贵的元件，诸如化学反应剂或测定组分等。根据本发明的药筒在特定实施例中因而被设想为单次使用或一次性产品。

如本文所使用的术语“测定”是指分子检测或分析方法，其允许确定样本中的一个或多个目标物质的存在性和/或量。该测定可以基于免疫学原理、核酸相互作用、受体-配体相互作用、其它非免疫学结合或相互作用原理，或任何其它生物化学、生物或化学原理。优选地，该测定是免疫测定，即基于诸如抗体或抗体片段和由所述抗体或其片段结合的抗原或抗原片段之类的免疫活性物质的相互作用。在特别优选的实施例中，该测定可以是体外诊断测定。

在另外的典型实施例中，测定可以基于、包括或要求检测颗粒的使用。如本文所使用的术语“检测颗粒”意指诸如体积或质量之类的物理性质可以归属于小的局部化对象。在本发明的上下文中，检测颗粒包括本领域技术人员已知的任何合适材料或由其构成，例如检测颗粒可以包括无机或有机材料或由其构成或基本上由其构成。典型地，检测颗粒可以包括金属或金属的合金或有机材料或由其构成或基本上由其构成，或者包括碳水化合物元素或由其构成或基本上由其构成。所设想到的材料的示例包括琼脂糖、聚苯乙烯、乳胶、聚乙烯醇、硅和铁磁金属、合金或复合材料。特别优选的是磁性或铁磁金属、合金或复合物。

在本发明中有用的特别优选的检测颗粒是超顺磁颗粒。如本文所使用的术语“超顺磁”描述磁性的形式，其出现在小铁磁或铁磁纳米颗粒中。在本领域中已知的是，在足够小的纳米颗粒中，磁化可以在温度的影响下随机地翻转方向。两次翻转之间的时间被称为奈尔（Néel）弛豫时间。在缺少外部磁场的情况下，当用于测量纳米颗粒的磁化的时间比奈尔弛豫时间长得多时，磁化看起来平均为零，即处于顺磁状态中。在这样的状态中，外部磁场能够类似于顺磁体那样磁化纳米颗粒。然而，磁化率比顺磁体的那些磁化率大得多。

在本发明的特定实施例中，磁性颗粒可以是含铁磁性颗粒。在其它实施例中，磁性颗粒可以包括诸如Fe₃O₄或Fe₂O₃之类的铁氧化物，或铁铂。还设想到具有Ni、Co和Cu的合金，或包括这些元素的颗粒。在另外的实施例中，磁性颗粒可以包括某个量的超顺磁珠体，例如重量的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或大于90%。这样的珠体可以例如包括具有聚合物涂层的包封物，因而提供大致200至300nm尺寸的珠体。在优选实施例中，包括在磁性颗粒中的材料可以具有尽可能高的每体积的饱和磁矩，因而允许最大化梯度相关力。在另外的优选实施例中，颗粒材料可以具有特定性质。材料可以例如是疏水或亲水的。在另外的特定实施例中，颗粒是塑料颗粒。塑料检测颗粒的示例包括乳胶或聚苯乙烯珠体，例如通常用于净化的那些乳胶或聚苯乙烯珠体。在又一实施例中，颗粒可以是细胞状检测颗粒，例如具有生物或半生物结构，其存在于生物系统中或具有生物系统或生物系统的部分的形式和/或功能。另外，检测颗粒可以在其输运和性质方面基本上表现为整体单元。颗粒可以相应地具有对称、球状、基本上球状或球体形状或具有不规则、不对称形状或形式。由本发明设想到的检测颗粒的尺寸可以在50nm与50μm之间的范围。优选的是高达若干微米的纳米和微米范围中的检测颗粒。在另外的优选实施例中，检测颗粒直径大于100nm。如本文所使用的术语“直径”是指穿过颗粒中心并且其端点在检测颗粒表面上的任何直线段。在非球体或半球体检测颗粒的情况下，直径被理解为穿过颗粒中心并且其端点在检测颗粒表面上的最大和最短直线段的平均直径。特别优选的是检测纳米颗粒，例如大约100nm至10微米，更优选地100nm至3μm，甚至更优选地300nm至1000nm的直径的检测颗粒。在特别优选的实施例中，检测颗粒的材料是磁性材料。在另外的特别优选的实施例中，检测颗粒是磁性纳米颗粒。在本发明的特别优选的实施例中，材料或颗粒（例如纳米颗粒）可以是超顺磁检测颗粒，其可以例如分散在含水溶液中。

在优选实施例中，检测颗粒可以在其表面上包括直接或间接地允许检测目标分析物的实体。例如，检测颗粒可以包括一个或多个捕获或结合实体，其能够特别地结合到目标分析物。还设想到检测颗粒包括能够例如经由另外的相互作用体或中间链接分子等间接地结合到目标分析物的一个或多个结合实体的可能性。在特定实施例中，检测颗粒可以涂覆有抗生物素蛋白或链霉亲和素相互作用体或由其覆盖，或者由生物素相互作用体覆盖。这样的分子可以相应地允许与生物素或抗生物素蛋白分子的相互作用，其可能存在于目标分析物上，例如经由生物素或抗生物素蛋白标记的抗体或任何其它生物素或抗生物素蛋白标记的捕获实体的在先结合。作为相互作用体分子而有用的相互作用对的另外的示例是生物素/抗生物素蛋白、任何抗体/抗原对，例如抗FITC、FITC、抗德克萨斯红（TexasRed）/德克萨斯红、抗洋地黄毒苷/洋地黄毒苷和核酸互补链。另外设想到技术人员已知的任何合适的相互作用对。

测定可以在合适的环境中实施，例如它可以在为测定的执行特别准备的环境中实施。在某些实施例中，测定可以利用必须引入或添加到反应室（例如如以上限定的流体室）的试剂来执行，以便允许这些试剂反应。在优选实施例中，测定可以利用在引入样本之前已经存在于反应室（例如流体室）中的试剂来执行。在试剂已经存在于反应室（例如流体室）中的情况下，它们可以以惰性或干燥形式提供。优选地，试剂可以以干燥形式提供，从而允许其通过与含水液体（例如诸如体液之类的样本）的接触的激活。

如本文所使用的术语“测定的开始”是指要在测定中检测的生物化学、生物或化学相互作用的起始。该术语因而例如是指可以由相互作用的伙伴的激活或接触发起的两个分子之间的免疫学或结合相互作用。该相互作用可以进一步被辅助或另外要求辅助步骤，其必须在合适的时间点处开始，例如在相互作用的起始或在相互作用的特定阶段开始以便允许测定的有效执行。这样的辅助步骤可以例如是致动步骤，其可能被要求以便允许测定中所牵涉的试剂或分子的混合和/或分离。这样的辅助步骤可以进一步是染料或污染实体的释放或激活，其可能被要求以用于两个分子（例如抗体及其目标）之间的相互作用的检测。辅助步骤可以进一步包括要实施的测量步骤以便记录任何相互作用结果。这样的测量步骤可以是光学测量或物理测量步骤。本发明特别设想到协调由两个分子（例如抗体及其目标）之间的生物化学相互作用或接触发起的反应链与针对测定的有效执行所需的并且仅应当在生物化学相互作用的发起之后执行但是不能由这些生物化学相互作用直接触发的辅助步骤或活动。对于这些辅助步骤，因而重要的是通过独立构件精确地限定测定的开始。

根据本发明的中心实施例，如以上限定的测定的开始基于流体室中感兴趣的区域中的试剂的溶解。要溶解的“试剂”可以是或可以包括针对测定的执行而言所需的任何合适的化学实体或分子或化学实体或分子的组合。试剂可以例如是或包括糖分子，例如蔗糖分子。在特定实施例中，试剂可以包括附加组分，诸如蛋白质、盐或缓冲剂。例如，试剂可以包括诸如BSA之类的蛋白质。在另外的实施例中，试剂可以包括诸如KCl之类的盐。优选地，试剂可以包括诸如BSA之类的蛋白质、诸如蔗糖之类的糖和诸如KCl之类的盐。本发明进一步设想到其变型，例如任何其它合适的蛋白质的存在、任何其它合适的糖的存在和/或任何其它合适的盐的存在。除糖、盐和/或蛋白质之外，试剂包括另外的组分，诸如缓冲剂成分、酒精、EDTA等。试剂可以以任何合适的形式提供。优选地，它以干燥形式提供，其允许在含水介质中的溶解。

在一个优选实施例中，溶解试剂的折射率可以接近于、近似等同于或等同于药筒材料的折射率。诸如塑料材料或金属材料或其组合之类的溶解试剂和/或药筒材料可以被选择成使得给出溶解试剂和药筒材料的折射率的类似性或同一性。折射率的这种类似性有利地允许FTIR被破坏，因为光可以更深地进入到药筒中并且不再在其表面处被反射。

如本文所使用的术语“感兴趣的区域”是指其中发生测定并且其中可以检测测定结果的流体室的部分或区带。该感兴趣的区域可以包括整个流体室或其部分。

在优选实施例中，感兴趣的区域可以具有一个或多个子区段或子分区。这些子区段可以典型地不由物理边界表示，而是仅仅对应于感兴趣的区域的几何限定的区块。在特定实施例中，子区段可以由光学或物理标记限定，例如在流体室的背景中。

出于测量或检测目的，感兴趣的区域可以细分成任何合适数量的子区段，例如3,4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 20或更多个子区段。这些子区段可以例如以感兴趣的区域的区块内的网格形式提供。这样的网格的非限制性示例在图4或图7中示出。

网格的子区段可以重叠或不重叠。在不重叠的情况下，设想到网格覆盖整个感兴趣的区域。

在子区段重叠的情况下，这样的重叠可以是子区段的任何合适的重叠。例如重叠可以是感兴趣的区域的两个相邻子区段之间的大约10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%或80%或这些值之间的任何值的重叠。

特别优选的是感兴趣的区域的两个子区段之间的50%的重叠。在感兴趣的区域被划分成若干子区段的情况下，重叠可以针对这些子区段中的每相邻两个来限定。在一个优选实施例中，感兴趣区域可以细分成大约3×3子区段的网格。

子区段可以具有任何合适的几何形式，优选地为矩形的或正方形的。还设想到圆形、半圆形或椭圆形子区段或其任何混合。

如本文所使用的术语“溶解试剂”意指如以上限定的试剂可以例如通过溶解在含水介质中从干燥状态转换成液体状态。在本发明的优选实施例中，试剂可以溶解在进入流体室的样本中。可替换地，溶解步骤可以在例如存在于室的贮存器或药筒或包括流体室的任何设备中的其它液体中实施。这样的液体可以例如是缓冲剂或含水溶液。还设想到样本和这样的次级液体的混合物，例如在与流体室相邻或包含在包括所述流体室的设备或药筒中的特定混合区带中。样本可以典型地为任何体液。如本文所使用的术语“体液”是指全血、血清、血浆、眼泪、唾液、鼻液、痰液、耳液、生殖器液、胸液、奶、初乳、胎盘液、羊水、排汗、滑液、腹水、脑脊液、胆汁、胃液、房水、玻璃体、胃肠液、渗出液、漏出液、胸膜液、心包液、精液、上呼吸道液、腹膜液、液状粪便、从免疫响应部位收获的流体、从池化的收集部位收获的流体、支气管灌洗和尿液。在另外的实施例中，还可以测试诸如例如来自所有合适器官（例如肺、肌肉、脑、肝脏、皮肤、胰腺、胃等）的活检标本、有核细胞样本、与粘膜表面、头发或皮肤相关联的流体之类的材料。对于这样的测试，材料典型地被均匀化和/或再悬浮在合适的缓冲溶液中。在特定实施例中，可以使用来自环境源的样本，例如水样本、肉类或家禽样本、来自潜在污染源等的样本。这样的样本还可以被处理以便例如通过在缓冲剂中的均匀化和/或溶解来液化它们。合适缓冲剂中的这样的均匀化和再悬浮还可以在非液状粪便样本的情况中使用，例如在固体排泄物样本中使用。在另外的实施例中，如本文以上提到的体液或样本材料可以通过添加化学或生物反应物来处理。这可以被执行以便使样本材料稳定、移除样本组分或避免样本中的相互作用。例如，EDTA或肝磷脂可以用于使血液样本稳定。

优选的是使用血液样本，例如血浆、血清或全血。特别优选的是使用血浆或全血样本。

在典型的场景中，如以上提到的试剂的溶解可以引起发生在流体室中的光学效应，例如发生在可以被光学地分析或允许反应或改变的光学确定的流体室的部分中的光学效应。在特定实施例中，试剂的所述溶解可以提供流体的折射率、即已经进入流体室的样本（例如如本文以上所限定的体液）的折射率方面的改变。这样的折射率的改变可以例如可识别为朝向感兴趣的区域中的增加的黑暗的强度改变或“黑色团块”。

根据本发明的中心实施例，所述光学效应的出现可以通过从如本文以上限定的感兴趣的区域的一个或多个子区段获取光学信号来检测。如本文所使用的术语“获取光学信号”意指图像可以根据任何合适的方法来获取。例如，图像可以利用诸如有源像素传感器（APS）之类的相机来获取，即由包含像素传感器的阵列的集成电路构成的图像传感器，每一个像素包含光电检测器和有源放大器。APS的示例包括CMOS传感器和电荷耦合器件（CCD）图像传感器。

在特别优选的实施例中，光学信号的获得经由基于光的垂直折射的光学检测而发生。在典型的实施例中，例如由如本文以上限定的试剂的溶解引起的光的垂直折射可以由任何额合适的光学检测装备识别和记录。在某些实施例中，检测和记录可以通过基于全内反射（TIR）或更优选地受抑全内反射（FTIR）的光学检测来执行。相应地，适合用于FTIR的检测的光学装备可以用于根据本发明的光学信号的获得，因为这样的装备可以能够检测全内反射的受抑以及由于光的垂直折射所致的全内反射的缺失。例如，由如本文以上限定的试剂的溶解造成的暗斑可以通过折射造成，因而允许光进一步行进到根据本发明的流体室中。

如本文所使用的，术语“全内反射”描述当光以大于特定角度的入射角从具有较高折射率的另一材料进入一种材料时存在于某些材料中的条件。这发生所在的特定角度取决于两种材料的折射率，还称为临界角，并且在数学上计算（斯涅尔定律、折射定律）。在缺少可检测元件的情况下，来自光源的光束可以被全反射。如果可检测元件靠近表面或与传感器表面接触，光被称为受元件抑制并且在该点处的反射不再是全反射。可以计算可以被限定为全内反射的信号的减小的信号。

信号或多或少地与元素在表面上的浓度（表面密度ñ）线性相关。信号可以表述为：

其中S是以%计的所测量的信号改变，并且β是从表面密度到信号改变的转换因子。

在特别优选的实施例中，光学信号的获取包括如本文以上限定的FTIR图像的记录。所述图像的记录可以根据任何合适的方法执行。例如该记录可以利用具有led以及穿过药筒、透镜系统并且在CMOS相机中结束的光学路径的FTIR装置（OMU）来执行。在特定实施例中，来自相机的每秒25次图像可以由电子板处理，其计算针对图像中的感兴趣的区域的性质。在特别优选的实施例中，对于每一个区域，可以以25fps计算单个值（例如该区域的平均强度）。

在感兴趣的区域的一个子区段的或如本文以上限定的这些子区段中的多于一个（优选地，重叠子区段）的光学信号的获得之后，可以处理该光学信号。信号的处理主要是指所述信号或信号分组的分析和变换，其意图是得出关于所述光学效应的存在性的结论，即决定所述试剂是否的确在感兴趣的区域中溶解。该处理可以导致布尔信号（0或1），即表示关于所述光学效应的存在性的结论。在处理步骤的结论是没有与存在的试剂的溶解相关联的光学效应的情况下，可以提供布尔信号0，而在处理步骤的结论是有与所存在的试剂的溶解相关联的光学效应的情况下，可以输出或提供布尔信号1。

在布尔信号（例如0或1）的处理和提供之后，可以限定测定的开始。相应地，如果输出意味着根据如以上限定的信号的处理没有光学效应被给出的布尔信号0，则不存在测定的开始的指示。另一方面，如果输出意味着根据如以上限定的信号的处理光学效应被给出的布尔信号1，则存在测定的开始的指示。这样的指示可以进一步被使用以便触发后续事件。

优选地，例如由于如以上描述的检测到的并且由流体室的感兴趣的区域中的试剂的溶解引起的光学效应的存在，如以上限定的测定的开始的限定可以导致流体室内或包括所述流体室的设备内的致动或移动活动的开始。特别优选的是所述流体室内的磁性致动的开始。如本发明的上下文中使用的“磁性致动”被理解为均匀磁场向包含如本文以上限定的已经利用要检测的目标分析物或分子潜伏的磁性纳米颗粒的样本的施加。当该场激活时，磁性纳米颗粒可以将它们自身布置成链并且自由振动和旋转而同时与彼此紧密靠近。磁性致动可以被使用以便混合颗粒，进行无界限分离以便消除非特异性结合并且生成分析物的局部向上浓度以增加结合速度。

在另外的实施例中，例如由于如以上描述的检测到的并且由流体室的感兴趣的区域中的试剂的溶解引起的光学效应的存在，如以上限定的测定的开始的限定可以另外或可替换地导致测定结果的测量的开始。该测量可以优选地包括流体室、特别是所述流体室的感兴趣的区域的合适图像的获得，或此外或可替换地参考室的合适图像的获得，该参考室例如是具有与流体室相同的性质的室，虽然没有测定成分和/或没有流体装备。图像可以根据任何合适的技术来获取。优选的是获得作为FTIR图像的图像，特别是在其中如本文以上限定的光学信号还以FTIR图像的形式被获取的设置中。

例如由于如以上描述的那样检测到的并且由流体室的感兴趣的区域中的试剂的溶解引起的光学效应的存在，如以上限定的测定的开始的限定可以进一步导致与测定相关联的一个或多个附加活动的触发，例如所获取的图像的记录、数据例如经由远程医学设备的传输、测定结果的电子处理、清洁或清洗步骤、激发光的使用、温度或pH改变等。

在另外的实施例集合中，如本文以上提到的光学信号到布尔信号的处理可以根据用于归一化、背景减少、统计相关性测试、尖峰和异常值移除以及阈值比较的任何合适的方法执行。

优选地，该处理可以以从感兴趣的区域的一个或多个子区段、优选地感兴趣的区域的两个或更多重叠子区段接收的数据开始。这些数据可能已经从不重叠或例如以10 %,20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%或80%或如以上限定的这些值之间的任何值重叠的子区段获取。

可以对化子区段的数据取平均。取平均可以被执行以使得对于子区段，所有像素的强度并降低到单个值（平均强度）。随后，可以处理平均数据以便移除可以生成假阳性信号的尖峰或异常值数据点。这样的尖峰或异常值的移除可以通过使用中值滤波器或任何其它合适的滤波器来执行。如本文所使用的术语“尖峰”是指有限的、短时间段中的信号的改变。这可以例如由流体室或包括它的药筒的移动或倾斜引起。出于参考目的，如果例如从试剂的溶解直到完整提供光学效应的整个检测循环被假定为包括大约800至1000个时间帧或时间单位，如本文以上限定的尖峰可以包括大约1至20个时间帧的有限时间段或仅在大约1至20个时间帧的有限时间段期间存在。可替换地，出于参考目的，如果例如从试剂的溶解直到完整提供光学效应的整个检测循环被假定为包括大约40秒，如本文以上限定的尖峰可以包括高达2秒的有限时间段或仅在高达2秒的有限时间段期间存在。

例如，基于例如100帧的宽度的中值滤波器的使用，可以滤出高达49帧（其可以等价于近似2秒的时间段）的所有尖峰。典型地，要滤出的尖峰可以根据中值滤波器的宽度来限定，例如如果尖峰小于中值滤波器的宽度的一半，其可以被滤出。中值滤波器可以连续应用，因而抑制信号中的尖峰。

在另外的步骤中，可以归一化信号。归一化可以利用在使用流体室之前、即在其被填充有诸如样本之类的流体之前、特别地在试剂可以可能地溶解在所述流体室中之前获取的数据光学信号数据执行。归一化可以进一步基于从不同流体室获取的历史数据。在特定实施例中，归一化基于感兴趣的区域的相同子区段的数据，其为当前光学信号的基础。归一化可以特别地包括任何当前测量的光学信号减去背景或历史信号。归一化可以连续执行，使得可以归一化所有帧的数据。

如以上描述的归一化可以在利用样本进行填充之前有利地补偿流体室中的不均匀。例如，如果流体室的背景由于制造问题而是非均匀的，归一化可以补偿这些差异。另外，如果照明条件在流体室的药筒之间可以是不同的，因而降低不同环境中不同的可获得的总体信号，归一化可以向增加测定的鲁棒性。另外，如果照明、材料或测定条件等在分析器之间是不同的，归一化可以被使用以便补偿分析器之间的这些差异，例如提供可以用于若干或所有分析器的阈值。

归一化可以基于任何合适的方法执行。例如，可以使用包括通过用于归一化的基础（抵消或增益归一化）的减法或除法的过程。可替换地，不同过程可能被采用以便具有用于归一化的自适应或静态基础。优选地，可以使用具有自适应基础的抵消归一化。

在又一步骤中，对于每一个时间帧或时间帧的结合，诸如100个时间帧的结合，或优选地小于100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3或时间帧2的结合，可以执行根据信号量的感兴趣的区块的子区段的组合、感兴趣的区块的所有子区段的或感兴趣的区块的若干子区段的（例如具有最高得分的2,3,4,5,6等个子区段的）取平均。在另外的特定实施例中，可以执行感兴趣的区块的所有子区段的或感兴趣的区块的若干子区段的中值，例如具有最高得分的2,3,4,5,6等个子区段的中值。在又一特定实施例中，可以执行根据信号的量、优选地根据归一化信号的量从感兴趣的区块的子区段之中的选择。优选地，对于每一个时间帧，选择与试剂的溶解之前的状态比较或与其中不执行测定的流体室比较具有最高信号量的感兴趣的区块的子区段。该最高信号量典型地为最暗信号（例如在图8中被指示为“最小信号”或“最暗信号”）。该步骤确保甚至在其中移动或倾斜流体室或包括所述流体室的药筒使得其中发生光学效应的部位可能移动（例如从一个子区段到另一个）的情况下选择感兴趣的区块的正确子区段。

在又一处理步骤中，根据如本文以上限定的步骤获取和选择的某个时间帧的光学信号可以与根据如本文以上限定的步骤获取和选择的某个第二另外的或后续时间帧的光学信号组合。所选最暗信号的这种组合允许在其中移动或倾斜流体室或包括所述流体室的药筒使得其中发生光学效应的部位可能移动（例如从一个子区段到另一个）的情况下感兴趣的区块的正确子区段的鲁棒选择。

在另一处理步骤中，可以计算信号发展中的趋势改变。该趋势改变可以例如通过如在本文以上提到的选择或组合步骤中获取的信号与该信号的平滑化版本进行比较来计算。如本文所使用的术语“信号的平滑化版本”是指如本文以上限定的大约100至400个时间帧、优选地大约300个时间帧的时间段上的信号的平均。在特定实施例中，时间段还可以是不同的，例如小于100个时间帧，或大于400个时间帧。在特定实施例中，趋势改变可以通过实施以下步骤来执行：

– 步骤1：输入信号的平滑化（IIR滤波）

– 步骤2：计算输入信号的趋势（IIR滤波）

– 步骤3：通过减法步骤1-步骤2计算趋势改变。

如以上概述的步骤1和2可以优选地在低通IIR滤波的基础上实施。具体地，低通IIR滤波器可以基于差分方程：

其中

– x[n]是帧‘n’处的输入

– y[n]是帧‘n’处的输出

– y[n-1]是‘n’之前1帧的输出

– α是范围0≤α＜1中的缩放因子。

要使用的滤波器可以优选地具有“1/（1-α）”近似于滤波器的截止频率的波长（以帧计的宽度）的特性。

优选的是，在第一步骤中，在组合所有区域的信号之后执行信号的平滑化以滤出不想要的伪像。这可以通过利用大约100帧的宽度进行滤波来完成，例如其中（）。

在特定实施例中，在第二步骤中，可以执行信号的更加极端的平滑化以得到信号的趋势的预测。这可以通过利用大约333帧的宽度进行滤波来实施（因此）。

在另外的特定实施例中，趋势改变可以通过从平滑化信号减去趋势来计算，即通过计算平滑化信号与所预测的信号有多么不同，例如通过下述公式来计算：

趋势改变=信号 _平滑 -信号 _趋势。

以上概述的趋势改变方法，例如如以上详细解释或在示例中示出的步骤1至3，可以有利地补偿药筒的静态位移和/或信号漂移。

在最终处理步骤中，信号（例如如根据先前的处理步骤获取的平滑化信号）可以与阈值信号比较。阈值信号可以根据其中没有发起填充过程的感兴趣的区块的信号来限定，即其没有示出光学效应。这样的参考图像和所导出的信号可以单独或分组地或组合地提取，其可以被平均。

在超过阈值的情况下，该事件限定如本文以上限定的测定的开始。

在本发明的另一特定实施例中，用于评估测定的开始的方法包括由于如以上提到的试剂的溶解所致的流体的导电率或介电常数中的改变的电检测。

如本文所使用的术语“流体的导电率中的改变的电检测”是指流体室中的样本的导电率的测量，优选地通过使用放置在流体室的不同位置处的两个电极进行测量。例如，这些电极可以提供在流体室的顶部上，例如在如本文限定的药筒的顶部上。电极可以相应地与流体（例如流体室中的样本）接触。当试剂（例如盐或结晶的实体，例如KCl）溶解时，诸如K+和Cl^-之类的离子可以被释放到样本或流体中。由此可以改变样本的导电率。相应地，导电率的改变可以被感测和记录。优选地，感测可以在接地电极和具有设定电压的正电极的基础上实施，从而允许流过样本的电流的测量。

如本文所使用的术语“流体的介电常数中的改变的电检测”是指通过记录操作频率中的改变对流体室中的样本的比介电常数（epsilon_r）的测量。优选地，通过使用不与流体室中的样本接触的两个电极，一个电极在室的顶部上并且一个电极在室的底部上，执行流体的介电常数中的改变的检测。电极可以优选地连接到振荡器或类似装置。相应地，电极可以充当电容器的板，而其间的样本充当电介质。当在流体室中溶解试剂时，例如由于诸如蔗糖之类的糖的存在，样本的比介电常数改变。这些改变可以相应地被检测和记录。

在特定实施例中，流体的导电率或介电常数中的改变的电检测可以单独或与如本文以上限定的光学检测方法组合执行。有利地，电检测方法不要求光学噪声从流体室的任何特定清除或移除，因而允许没有清洁的室表面的检测。

在另一方面中，本发明涉及用于评估测定的开始并且可选地用于触发流体室中的磁性致动的开始和/或测定结果的测量的程序元件或计算机程序，其在由处理器执行时适于实施如本文以上限定的光学方法的光学信号处理步骤或适于实施和/或控制如本文以上限定的方法的流体的导电率中的改变的电介质检测。

图1示意性地示出包括药筒2的设备1。药筒2能够接收诸如血液样本之类的样本材料并且可以插入到设备1中。药筒包括反应室3和参考室4。受抑全内反射（FTIR）成像5允许反应室3中的更改的检测。

图2描绘了包括血液过滤器20、反应室3和参考室4的药筒2的基座部分。

图3在上部中示出药筒2到设备1中的引入30。随后，可以向药筒31提供样本，例如血液样本。在切分图片32至34的系列中，示出反应室3的润湿。在情形32中样本没有到达，在情形33中流体进入反应室并且在情形34中由于润湿而出现了“黑色团块”35，即在润湿发生之后反应室3的暗化。

图4描绘了反应室3和贮存器区段4的FTIR图像5。利用网格40示出要监视的区域。

图5描绘了包括具有网格40的要监视的区域的贮存器区段4和反应室3的FTIR图像5。在网格内，可以看到“黑色团块”35的光学现象的出现，即润湿之后室的暗化。

图6提供了根据本发明的特定实施例的要执行以便达成关于感兴趣的区域的润湿状态的决定的算法步骤的概览。步骤系列以包括网格40的反应室3的成像60开始。随后61，获取区域数据。这可以通过使用每室3×3区域的网格来完成。可以使用区域的50%重叠和每一个区域的平均。在下一步骤61中，可以移除尖峰。这可以通过使用中值滤波器和100帧的宽度来执行。随后62，可以归一化信号。归一化可以基于向上并且直到相关帧的最大信号。稍后64，可以组合信号。特别地，对于每一帧，选择具有最小信号的区域（最暗区域）。在下一步骤65中，可以计算趋势改变。这可以通过比较信号与信号的平滑化版本来完成。随后66，可以对照预定义的阈值信号检查该信号，导致润湿检测67。

图7提供了反应室3中的网格40的重叠子区段70的示意性概览。所示的是网格的第1和第9个子区段。

图15提供了关于用于开发、测试和调谐润湿算法的框架的概览。该系列以输入数据100开始。这些数据可以由诸如实验室设置影片、实验室设置图像或excel文件之类的不同数据类型构成。该数据可能已经通过对准活动的执行而结构化。输入数据被录入到可互换处理块150的分组中。在这些块之中，提取110区域数据。这可以在诸如取平均（Avg）和取标准差（Stdev）之类的函数的基础上完成。随后，可以实施第一处理块120，随后是第二处理块130。这导致润湿帧140的检测。最终，对照经标注的信息160来验证数据。该步骤允许检测假阳性和假阴性信号。

以下示例和附图出于说明性目的而提供。因而要理解的是示例和附图不被理解为限制性的。本领域技术人员显然将能够设想到本文展示的原理的另外的修改。

示例

示例1-区域限定

在每室3×3区域的网格中限定用于团块检测的区域。每一个区域以50%与其相邻区域重叠。区域的网格具有到室的侧面的33px和到室底部的15px以及距销钉的8px的距离。

区域被定位成使得覆盖由于分析器取向所致的团块的位置的变化，而同时维持到室的边缘的足够距离以保持针对药筒移动的鲁棒性。区域的尺寸并调节成黑色团块的典型尺寸。区域的重叠被设置成50%，使得当由于移动团块而切换到不同区域时发生信号的最小扰动。

在图7中提供重叠区域的限定的示例，其示出第一区域No. 1和最后一个区域NO.9。区域NO. 2至8未被指示，但是可以通过向右和/或向下移动区域NO. 1一个方块来从图中推断。

示例2-算法规范

对于团块检测，使用团块检测算法，其由顺序执行的若干步骤构成。每一个步骤向算法添加附加鲁棒性和特异性，使得可以可靠地检测润湿。

这些步骤通过使用作为示例的随机、有噪声的实验的信号来澄清。图8图示了该信号，其为得到针对具有示例1中指定的区域限定的室的每一个区域的平均信号的结果。典型地，该处理在黑色团块出现的同时实时完成，因此仅直到检测的信号的部分可以是可获得的。

示例3-尖峰-噪声的移除

作为第一步骤，对于每一个区域，通过使用宽度101的中值滤波器滤出药筒的移动所造成的尖峰/噪声。该滤波器抑制区域信号中的所有高频改变而不影响其余信号的信号强度。该移除步骤的结果在图9中图示，其示出如图8中所示的信号曲线的平滑化版本。

示例4-信号的归一化

随后执行信号的归一化。这移除由区域的位置造成的信号中的差异。通过从所观察到的信号减去高达并且直到当前帧的最大信号（“运行最大”）来执行归一化。特别地，归一化被执行到最大值而不是初始值，因为药筒表面在波前之后应当是清洁的（白色=高信号）并且在波前经过之前可能是脏的（灰色=较低信号）。到较浅区域的移动也可以由此补偿。这典型地导致针对团块的较大相对信号。

在归一化之后，计算信号的绝对值。这样做使算法更容易配置：“大于”和正值从配置方面是更容易的。

在图10中示出根据该示例获取的归一化信号。

示例5-信号的组合

为了导致针对团块的单个强信号，将分离信号组合成用于每一个室的单个信号。组合信号通过选择具有针对每一个帧的最大信号的区域来执行。结果得到的信号在图11中示出。仅选择单个区域归因于以下事实：团块将典型地在一个区域中。该方法因而避免由于多个区域的取平均所致的信号强度的任何降低。

信号的组合进一步提供针对每一个帧可能选择不同区域的可能性，因而虑及由于分析器的取向中的改变、触摸事件、倾斜等等所致的团块的移动的可能性。典型地，在该情况下的最大信号意指其中团块最暗的区域。

示例6-趋势改变的计算

基于如示例5中获取的组合信号，可以检测团块的起始（开始）。然而信号中可能仍旧存在伪像，其可以潜在地导致假阳性检测。例如，如图11的帧300至500中所示的信号可以潜在地触发错误检测。在该情况下，升高的信号由药筒的位移（例如由于盖子盖合）造成。

因此执行附加步骤以区分信号的缓慢漂移和如由团块造成的陡升。为了实现这一点，使用趋势改变检测。趋势改变检测的想法在于抑制趋势的小且缓慢的改变，使得只有趋势的大的、连续破坏将触发润湿检测。趋势改变检测具有以下组分：

– 步骤1：输入信号的平滑化（IIR滤波）

– 步骤2：计算输入信号的趋势（IIR滤波）

– 步骤3：通过减法步骤1-步骤2计算趋势改变。

低通IIR滤波

趋势改变检测的步骤1和2基于低通IIR滤波。所选低通IIR滤波器基于以下差分方程：

在该方程中：

– x[n]是帧‘n’处的输入

– y[n]是帧‘n’处的输出

– y[n-1]是‘n’之前1帧的输出

– α是在范围0≤α＜1中的缩放因子。

这些滤波器具有“1/（1-α）”近似于滤波器的截止频率的波长（以帧计的宽度）的特性。因此，给定α=0.99，小于帧宽的信号中的所有特征被抑制。

这是滤出不想要的频率的极其高效的方式，因为每帧仅需要两次乘法和一次加法。该滤波证明了对于当前算法是足够精确的。

步骤1：平滑化

在第一步骤中，在组合所有区域的信号之后，执行信号的平滑化以滤出不想要的伪像。这通过利用100帧的宽度进行滤波来完成（）。该滤波导致图12的标记为“步骤1”的线。

步骤2：计算趋势

在第二步骤中，执行信号的更极端的平滑化以得到信号趋势的预测。这通过利用333帧的宽度进行滤波来完成（因此）。该滤波导致图12中标记为“步骤2”的线。

步骤3：计算趋势改变

随后，通过从平滑化信号减去趋势来计算趋势改变。因而，计算了平滑化信号与所预测的信号有多么不同。在公式中表述，可以获得：

趋势改变=信号 _平滑 -信号 _趋势。

该减法导致图12中标记为“步骤3”的线。

示例7-阈值信号

通过滤波之后的信号与固定阈值的简单比较来执行阈值比较。其中趋势改变信号大于阈值的帧索引是所检测的团块润湿的时刻。这在图13中图示。在本示例的上下文中，基于具有8位精度的图像数据而发现理想阈值为7。该值在不同技术情境中可以是不同的。例如，如果手持分析器具有10位精度，则该值必须乘以4。相应地，要用于这样的分析器的阈值可以是28。

示例8-Matlab参考实现

在Matlab中创建框架以用于开发、测试和调谐润湿算法（参见图15）。

该框架包含两个主要包：

– 润湿：这包含所有导入器、导出器、算法和实体

– 润湿测试：这包含测试用例的集合，其生成要用于基于参考算法的实现方式的验证的数据。

Claims

1.一种用于评估流体室中的测定的开始的方法，其中所述测定的开始基于所述流体室中的感兴趣的区域中的试剂的溶解，其中所述溶解引起在感兴趣的区域中发生光学效应，该方法包括以下步骤：

- 从所述感兴趣的区域的一个或多个子区段获取光学信号；

- 根据所述光学效应的存在性而将所述光学信号处理成布尔信号；以及

- 基于所述布尔信号限定测定的开始；

其中所述光学效应是由于所述感兴趣的区域中的所有试剂的溶解所致的流体的折射率中的改变。

2.权利要求1所述的方法，其中所述处理光学信号的步骤包括：

（i）归一化所述光学信号；

（ii）将（i）的归一化信号与阈值进行比较，以及

（iii）当超过所述阈值时限定测定的开始。

3.权利要求1所述的方法，其中所述试剂是蔗糖。

4.权利要求1所述的方法，其中所述测定在优选地作为体外诊断系统的部分的微流体药筒的流体室中执行。

5.权利要求1所述的方法，其中所述感兴趣的区域被细分成3个或更多重叠的子区段，优选地细分成3×3子区段的网格，其中优选地每两个重叠部分示出至少50%的重叠。

6.权利要求1所述的方法，其中所述光学信号的获取包括受抑全内反射图像的记录。

7.权利要求2所述的方法，另外包括步骤：在从其中执行测定的感兴趣的区域的子区段获取光学信号的步骤之后优选地通过使用中值滤波器移除尖峰信号。

8.权利要求2或7所述的方法，此外包括在归一化所述光学信号的步骤之后组合信号的步骤，其中所述信号的组合包括在其中每一时间帧记录最高信号的感兴趣的区域的子区段的选择以及这些最高信号的链接。

9.权利要求8所述的方法，此外包括在组合信号的步骤之后计算趋势改变的步骤，其中所述计算基于组合的信号与信号的平滑化版本的比较。

10.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括对由于所述试剂的溶解所致的流体的导电率或介电常数中的改变的电检测。

11.权利要求1所述的方法，其中所述测定的开始的所述限定触发流体室中的磁性致动和/或测定结果的测量的开始，所述测量优选地通过诸如FTIR成像之类的光学检测进行。

12.一种用于评估测定的开始并且可选地用于触发流体室中的磁性致动和/或测定结果的测量的开始的程序元件或计算机程序，其在由处理器执行时适于实施权利要求1至9中任一项的方法的光学信号处理步骤，或适于实施和/或控制权利要求10的方法的流体的导电率或介电常数中的改变的电检测。

13.一种用于确定测定的开始的评估系统，包括计算机处理器、存储器和数据存储设备，该存储器具有编程指令以执行根据权利要求12的程序元件或计算机程序。