CN110192097A - 液体测定物的顺序多波长测量 - Google Patents
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- G01N2021/825—Agglutination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
Abstract
描述了分析仪和用于制造和使用分析仪的方法,诸如这样的方法:在该方法中,通过光电检测器使用多个光源获得液体测定物的多个吸收读数,所述多个光源具有在至少两个单独且独立的波长范围内的相应的第一波长和第二波长,并且其中所述吸收读数中的每个在单独的时刻处取得。使用至少一个处理器和液体测定物的校准信息,使用多个吸收读数来确定液体测定物内的至少一种分析物的量。
Description
通过引用并入
本专利申请要求由美国序列号62/424,110识别并于2016年11月18日提交的标题为“MULTIPLE SEQUENTIAL WAVELENGTH MEASUREMENT OF A LIQUID ASSAY(液体测定物的多顺序波长测量)”的临时专利申请的优先权,并通过引用将所述文献并入。
技术领域
目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思涉及使用至少两个单独且独立的波长范围来监测和/或读取液体测定物的分析仪。
背景技术
通过分析从患者的感染物、体液或脓肿取得的液体样品,能够执行与患者诊断和治疗有关的各种类型的分析测试。这样的装置已被证明在诊断测定中是有效的,诊断测定检测指示患者的健康的某些分析物的存在和量,这些分析物包含但不限于血红蛋白、糖化血红蛋白(HbA1c)、微量白蛋白和肌酸酐以及脂质基分析物(诸如,胆固醇、甘油三酯和/或高密度脂蛋白)。这些测定通常使用容纳有患者样品的试管或瓶已被装载到其上的自动化临床分析仪来进行。分析仪从瓶中提取液体样品,并在专门的反应杯或试管中将样品与各种试剂混合。护理点(point ofcare)分析仪也用于分析液体样品。护理点分析仪通常位于医生的办公室处,并且准许医生和/或医生的工作人员立即获得并分析液体样品。在护理点分析仪中,通常将液体样品手动地装载到被放置在护理点分析仪内的盒(cartridge)中,并且然后对液体样品进行分析。
关于自动化临床分析仪,通常在分析之前对样品-试剂溶液进行孵育或以其他方式处理。
利用自动化临床分析仪和护理点分析仪,常常使用询问辐射束来执行分析测量,该询问辐射束与样品-试剂组合相互作用以产生浊度、荧光、吸收读数等等。读数允许确定终点或速率值,可使用众所周知的校准技术由该终点或速率值来确定与患者健康有关的分析物的量。如上文所提到的,这样的光学检查机向个体医生、护士和其他护理人员提供强大的医疗诊断工具。
已由西门子医疗诊断以商品名DCA VANTAGE出售在护理点位置中使用的分析仪。该分析仪利用被限制于531 nm的单一波长的光来分析测定物。
然而,已发现的是,可改善分析仪(诸如,DCA VANTAGE分析仪)的精度。本公开正是涉及这样的改善的分析仪。
发明内容
在一些实施例中,描述了分析仪。在这些实施例中,分析仪设有壳体、第一光源、第二光源、样品检测器和计算机系统。壳体包围测试盒空间,该测试盒空间被大小设计成并被构造成接收容纳有液体测试样品-试剂混合物的测试盒。第一光源由壳体支撑并产生穿过测试盒空间的第一光束,该第一光束具有在第一波长范围内的第一波长。第二光源由壳体支撑并产生穿过测试盒空间的第二光束,该第二光束具有在不同于第一波长范围的第二波长范围内的第二波长。样品检测器由壳体支撑,并被定位成在第一光束和第二光束穿过测试盒空间之后接收第一光束和第二光束。计算机系统具有处理器,该处理器被构造成:接收第一信号和第二信号,该第一信号指示在第一时刻处由样品检测器捕获的光、该第二信号指示在不同于第一时刻的第二时刻处由样品检测器捕获的辐射;以及使用第一信号和第二信号来确定在液体测试样品-试剂混合物内的分析物的量。
在一些实施例中,通过光电检测器使用多个光源获得液体测定物的多个吸收读数,所述多个光源具有在至少两个单独且独立的波长范围内的相应的第一波长和第二波长,并且其中所述吸收读数中的每个在单独的时刻取得。使用至少一个处理器和液体测定物的校准信息,使用多个吸收读数来确定液体测定物内的至少一种分析物的量。
在一些实施例中,多个光源被安装在光源空间内。所述光源中的一个具有产生并输出在第一波长范围内的第一波长的光的第一能力,并且所述光源中的另一个具有产生并输出在第二波长范围内的第二波长的光的第二能力,其中,所述第一波长范围和所述第二波长范围是单独且独立的波长范围。多个光源被安装成使得由所述光源产生的光束在测试盒空间内通过,该测试盒空间被大小设计成并被尺寸设计成接收容纳有液体测定物的测试盒。样品光电检测器被安装在样品检测器空间中,使得样品光电检测器被构造成在由光源产生的光束在测试盒空间内通过之后接收所述光束的至少一部分。在这些实施例中,光源和样品光电检测器联接到具有计算机可执行逻辑的主处理器,当由主处理器执行时,该计算机可执行逻辑致使主处理器:通过样品光电检测器获得液体测定物的多个吸收读数,并且其中所述吸收读数中的每个在单独的时刻处取得;以及使用液体测定物的校准信息和多个吸收读数来确定液体测定物内的至少一种分析物的量。
附图说明
通过在结合附图的情况下参考以下详细描述,将容易地理解本公开的更全面了解以及本公开的所伴随的优点中的许多,在附图中:
图1是根据本公开所构造的示例性护理点分析仪的透视图,该护理点分析仪用于更准确地测量样品内的一种或多种感兴趣分析物的量。
图2是用于图1中所描绘的护理点分析仪的示例性测试盒的侧视立面图。
图3是图1的分析仪的一个实施例的框图。
图4是图1和图3的分析仪的示例性测量系统的框图。
图5是示例性盒保持器的顶视平面图,该盒保持器用于将图2的测试盒保持和支撑在图1中所描绘的分析仪内。
图6是一形式的分析仪的测量系统的局部截面图,其示出了分析仪内的光源、盒保持器、测试盒和光电检测器的示例性位置。
图7是示出样品-血红蛋白试剂混合物的吸光度曲线的图,其被设计成检测样品内的血红蛋白的存在。
图8是示出样品-血红蛋白A1c试剂混合物的吸光度曲线的图,其被设计成检测样品内的血红蛋白A1c的存在。
图9是示出根据目前公开的发明构思的针对多种感兴趣分析物的存在来分析液体测试样品的示例性序列的示例性图。
具体实施方式
在通过示例性附图和实验程序来详细解释(一个或多个)发明构思的至少一个实施例之前,应理解的是,(一个或多个)发明构思在其应用方面并不限于在以下描述中阐述或在附图中所图示的部件的构造和布置的细节。(一个或多个)发明构思能够适用于其他实施例,或能够以各种方式加以实践或实施。因而,旨在给予本文中所使用的语言尽可能宽泛的范围和含义;并且实施例意在为示例性的,而非穷举性的。而且,应理解的是,本文中所采用的措辞和术语是用于描述的目的,并且不应被认为是限制性的。
除非本文中另有限定,否则结合目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思所使用的科学和技术术语应具有由本领域普通技术人员通常所理解的含义。此外,除非上下文另有要求,否则单数术语应包含复数并且复数术语应包含单数。前述技术和程序通常根据本领域中众所周知的和如贯穿本说明书所引用和讨论的各种一般和更具体的参考文献中所描述的常规方法来执行。与本文中所描述的分析化学、合成有机化学以及药品和药物化学结合来利用的术语、以及本文中所描述的分析化学、合成有机化学以及药品与药物化学的实验室程序和技术是本领域中众所周知和通常使用的那些。
在本说明书中提到的所有专利、公开的专利申请和非专利公开物指示此目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思所属领域的技术人员的技术水平。在本申请任何部分中引用的所有专利、公开的专利申请和非专利公开物通过引用以其整体明确地并入本文,其程度如同每个单独的专利或公开物被具体地和单独地被指示为通过引用并入本文一样。
根据本公开,能够制造和执行本文中所公开并要求保护的所有装置、套件和/或方法而无需过度实验。虽然此目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思的装置和方法已根据优选实施例来描述,但是本领域技术人员将显而易见的是,可将变化应用于本文中所描述的组合物和/或方法以及应用于方法的步骤或步骤的序列中而不脱离目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思的构思、精神和范围。对本领域技术人员显而易见的所有这样类似的替代和修改被视为在如由所附权利要求限定的(一个或多个)发明构思的精神、范围和构思内。
除非另有指示,否则如根据本公开所利用的以下术语应被理解为具有以下含义:
当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时,使用单词“一个/种(a/an)”可意指“一个/种(one)”,但是其也与“一个/种或多个/种”、“至少一个/种”以及“一个/种或超过一个/种”的含义一致。除非上下文另有清楚指示,否则单数形式“一个/种(a/an)”和“该(the)”包含复数个指代物。因此,例如,对“(一)处理器”的引用可以是指1个或更多个、2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个或更大数目的处理器。术语“多个”是指“两个或更多个”。除非明确表示是指仅替代物或者替代物互相排斥,否则在权利要求中使用术语“或”被用于意指“和/或”,不过本公开支持是指仅替代物和“和/或”的限定。贯穿本申请,术语“约”用来指示值包含被采用来确定该值的装置、方法的误差的固有变化,或研究对象当中存在的变化。例如但不作为限制,当利用术语“约”时,所指定的值可相对于所规定的值变化±20%、或± 10%、或± 5%、或± 1%、或± 0.1%,因为这样的变化对于执行所公开的方法来说是适当的并且是如由本领域普通技术人员所理解的那样。术语“至少一个/种”的使用将被理解为包含一个/种以及超过一个/种的任何量,包含但不限于2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100等。术语“至少一个/种”可延伸高达100或1000或更多,取决于其所附于的术语;另外,100/1000的量并不认为是限制性的,因为更高的限值也可产生令人满意的结果。另外,术语“X、Y和Z的至少一个/种”的使用将被理解为包含单独的X、单独的Y和单独的Z、以及X、Y和Z的任何组合。序数术语(即,“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等)的使用仅用于区分两个或更多个项目的目的,而不意在暗示例如任何顺序或次序或一个项目的重要性超过另一项目或任何添加次序。
如在本说明书和(一个或多个)权利要求中所使用的,术语“包括(comprising)”(以及包括的任何形式,诸如“包括(comprise)”和“包括(comprises)”)、“具有(having)”(以及具有的任何形式,诸如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包含(including)”(以及包含的任何形式,诸如“包含(includes)”和“包含(include)”)或“含有(containing)”(以及含有的任何形式,诸如“含有(contains)”和“含有(contain)”)是包容性的或开放式的,且不排除附加的、未述及的元件或方法步骤。
如本文中所使用的术语“或其组合”是指在该术语之前所列举项目的全部排列和组合。例如,“A、B、C或其组合”旨在包含以下中的至少一者: A、B、C、AB、AC、BC或ABC,并且如果在特定的上下文中次序是重要的,则还包含BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC或CAB。继续参考这个示例,明确包含的是含有一个或多个项目或术语的重复的组合,诸如BB、AAA、AAB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等。技术人员将理解的是,除非从上下文中另外显而易见,否则通常不存在对任何组合中的项目或术语的数目的限制。
如本文中所使用的,术语“基本上”意指随后描述的事件或情况完全发生或者随后描述的事件或情况在很大程度或度上发生。例如,术语“基本上”意指随后描述的事件或情况在至少90%的时间、或至少95%的时间、或至少98%的时间发生。
如本文中所使用的,短语“与……相关联”既包含两个部分彼此直接相关联以及又包含两个部分彼此间接相关联。相关联的非限制性示例包含一个部分与另一部分通过直接键抑或通过间隔基团的共价结合、一个部分与另一部分直接地抑或借助于与这些部分结合的特异性结合对成员的非共价结合、一个部分并入到另一部分中(诸如,通过将一个部分溶解在另一部分中,或通过合成)、以及一个部分涂布在另一部分上。
如本文中所使用的术语“液体测试样品”将被理解为包含根据目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思可利用的任何类型的生物流体样品。可利用的生物样品的示例包含但不限于全血或其任何部分(即,血浆或血清)、唾液、痰、脑脊髓液(CSF)、肠液、腹膜内液、囊液、汗液、间质液、泪液、粘液、尿液、膀胱冲洗液、精液、组合等等。根据目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思所利用的液体测试样品的体积为从约1至约100微升。如本文中所使用的,当术语“体积”涉及目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思所利用的液体测试样品时,该术语意指从约0.1微升至约90微升、或从约1微升至约75微升、或从约2微升至约60微升、或小于或等于约50微升。
术语“患者”包含人类和兽医学对象。在某些实施例中,患者是哺乳动物。在某些其他实施例中,患者是人类。用于治疗目的的“哺乳动物”是指被分类为哺乳动物的任何动物,包含人类、家畜和农场动物、非人类灵长类、以及动物园、运动场、或宠物动物,诸如狗、马、猫、牛等。
术语“光”是指具有在电磁谱内的波长的电磁辐射,包含在电磁谱的可见部分内的波长和在电磁谱的可见部分之外的波长。
现在转向特定实施例,目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思涉及用于读取液体测定物(即,液体测试样品-试剂混合物)的(一个或多个)装置、(一个或多个)套件和(一种或多种)方法。更具体地,目前公开并要求保护的(一个或多个)发明构思涉及分析仪,该分析仪使用至少两个单独且独立的波长范围来监测和/或读取液体测定物。
现在参考图1,在其中示出并由附图标记10指定的是根据目前公开的发明构思所构造的分析仪的一个实施例。在一些实施例中,分析仪10是计算机控制的分光光度计,其被设计成利用一次性试剂测试盒12(其中的两个在图1中以示例的方式示出并且在下文中被称为“测试盒”)来执行测量,所述试剂测试盒能够用于针对一种或多种感兴趣的分析物来分析液体测试样品。分析仪10还设有盒保持器16(见图5),该盒保持器被设计成临时接收测试盒12中的一个或多个并在分析测试盒12内的液体测试样品时支撑所述一个或多个测试盒12。在一些实施例中,分析仪10被构造成与2种类型的试剂盒一起使用:一种用于测量HbA1c作为血液中的总血红蛋白(tHb)的百分比,另一种用于测量尿液中的微量白蛋白、肌酸酐和白蛋白/肌酸酐比率。
血红蛋白A1c由血红蛋白Ao的β链的N端的非酶糖基化形成。血红蛋白A1c水平在大致两个月的时段内与血液中的葡萄糖水平成比例。因此,血红蛋白A1c被视作在之前的两个月内的平均每日血糖浓度的指标。研究已示出的是,通过定期测量血红蛋白A1c所获得的临床值导致糖尿病治疗的变化和代谢控制的改善,如由血红蛋白A1c值的降低所指示的。为了测量血液中的血红蛋白A1c的百分比浓度,测量具体地血红蛋白A1c的浓度和总血红蛋白的浓度两者,并报告比率作为血红蛋白A1c百分比。用于确定血红蛋白A1c和总血红蛋白的浓度的所有试剂和材料可被容纳在测试盒12中的一个内。
尿白蛋白测试或白蛋白/肌酸酐比率(ACR)可用于筛查患有慢性疾病(诸如,糖尿病和血压高(高血压))的人,这些慢性疾病使他们发展成肾病的风险增加。研究已示出,识别处于肾病的极早期阶段的个体有助于人们和医疗保健提供者调整治疗。通过保持严格的血糖控制和减少血压延迟或预防肾病的进展来控制糖尿病和高血压。白蛋白是在血液中以高浓度存在的蛋白质。当肾功能正常时,尿液中几乎不存在白蛋白。然而,即使在肾病的早期阶段,也可在尿液中检测到白蛋白。如果在随机、4小时内或过夜收集的尿液样品中检测到白蛋白,则可用在24小时的时段上收集的尿液(24小时尿液)来重复和/或确认测试。
分析仪10设有壳体20,该壳体具有光学门22,该光学门可打开以提供到壳体20内的测试盒空间24(见图6)的通路,并且可关闭以便阻挡外部光并防止在测试盒空间24内的不想要的光干涉。在一个实施例中,测试盒空间24被大小设计成并被尺寸设计成接收由盒保持器16支撑的测试盒12中的一个。
分析仪10还可设有一个或多个读取器26,所述读取器被构造成扫描测试盒12上的识别码。识别码能够以多种方式实施,诸如,二维码或条形码。在所示出的示例中,分析仪10设有便携式读取器28和固定式读取器30。壳体20可被成形以形成槽32,该槽被大小设计成并被尺寸设计成接收测试盒12的至少一部分。固定式读取器30可以被定位在壳体20上或壳体20中的多种位置中。例如,固定式读取器30可以被定位成邻近于槽32,以便在将测试盒12刷过槽32时读取测试盒12上的识别码。或者,固定式读取器30可以被定位成邻近于光学门22,以在将测试盒12插入到盒保持器16上时读取测试盒12上的识别码。
在能够分析液体测试样品之前,可扫描测试盒12上的识别码。该识别码可指示批号和测试名称。从识别码获得的信息可用于访问使用中的特定批号的试剂测试盒的适当校准参数值(校准曲线)。如果分析仪10未存储或不可访问使用中的特定批号的测试盒12的校准曲线,则分析仪10可提示用户扫描含有适当校准曲线的校准卡。在一些实施例中,适当的校准参数值能够被编码到识别码中,并在由便携式读取器28和/或固定式读取器30扫描识别码时进行读取。
分析仪10还可设有用户接口34,该用户接口准许用户与分析仪10交互、控制分析仪10和接收来自分析仪10的信息。用户接口34能够以多种方式实施,诸如,图形显示器36、扬声器38、触摸屏40、打印机42及其组合。
图2中示出了示例性测试盒12。合适的测试盒12是可商购的并且是本领域技术人员已知的。一般来说,每个测试盒12包含:壳体50,其限定流体回路(未示出),该流体回路容纳例如至少两种试剂、缓冲溶液、凝集剂、抗体乳液、氧化剂;突片52;至少一个混合/反应室;以及至少一个流体路径,其将流体回路的部件连接在一起。凝集剂(例如,含有HbA1c的免疫反应部分的多重复制的合成聚合物)致使涂布有HbA1c特异性鼠源单克隆抗体的乳液的凝集。该凝集反应致使光的散射增加,其被测量为吸光度的增加。缓冲液可以是透明的、无色的水性基质,在液体测试样品测量期间在其中发生化学反应。突片52将壳体50内的缓冲溶液与流体路径隔离。在使用中,操作者将液体测试样品引入到测试盒12中。然后,操作者将测试盒12插入到盒保持器16中并在开始测量之前拉动突片52以释放缓冲溶液。在测量序列开始之后,分析仪10可以选择性地旋转测试盒12以在各种反应步骤处将试剂、缓冲液和液体测试样品混合。分析仪10还可选择性地将测试盒12旋转到各种位置中以用于光学测量。
图3中示出了分析仪10的框图。一般来说,分析仪10包含:(一个或多个)读取器26;用户接口34;网络接口60;测量系统62;电源64;风扇66;主处理器68,其经由任何合适的通信路径(诸如,总线)与读取器26、用户接口34、网络接口60、测量系统62和风扇66通信;以及处理器可读存储器69,其存储指令以致使主处理器68执行本文中所描述的功能。当固定式读取器30远离光学门22和/或盒保持器16时,一旦测试盒12上的识别码已被扫描,就将测试盒12放置到测试盒空间24中,关闭光学门22,并利用用户接口34将测量系统62致动成进行对测试盒12内的液体测试样品的测量。当固定式读取器30被定位成邻近于盒保持器16时,当测试盒12被放置到盒保持器16的测试盒空间24中时扫描测试盒12上的识别码。
网络接口60可以被设计成与任何合适类型的网络(诸如,以太网络)通信,并且可以是无线接口或有线接口。网络接口60可以被配置成使用任何合适的协议与一个或多个预定的外部服务器或计算机(诸如,预定的数据管理器)通信,所述协议诸如为被配置成简化与数据管理器(诸如,RAPIDComm数据管理系统)的连接性的POCT1-A2通信协议。主处理器68可以被编程为经由网络接口60将测试结果自动上载到LIS/HIS或其他数据管理器。此外,处理器可读存储器69可包含足够的板上存储器以存储历史测试结果,诸如,高达4,000个测试结果和1,000个操作者名称。
电源64可以是任何合适类型的电源,其能够调节并向分析仪10内的各种部件供应适当的功率。例如,电源64可以是开关电源和/或电池供电的或太阳能供电的电源。风扇66使空气在壳体20内循环,以便选择性地冷却壳体20内的各种部件。壳体20可由塑料、复合材料、金属或任何其他合适的材料形成,所述材料可对可见光谱内的光不透明以减少在测试期间的光学干涉。
读取器26可以设有代码读取器接口70(诸如,串行端口或USB端口),该代码读取器接口被设计成经由任何合适的通信路径将便携式代码读取器28对接到主处理器68。
图4中示出了根据本公开构造的测量系统62的示例性实施例的框图。一般来说,测量系统62设有测量模块72和环境模块74。测量模块72被构造成执行测试序列并由此从测试盒12进行一次或多次读取。环境模块74被构造成控制各种环境参数(诸如,温度和测试盒12周围的环境光),以便提供稳定、可预测的环境,由此消除由于环境参数的变化而可能存在的各种噪声和/或不准确性。在所示的示例中,环境模块74设有环境温度热敏电阻76、加热器驱动器78、一个或多个板热敏电阻80(两个板热敏电阻80a和80b在图4中以示例的方式示出)、一个或多个加热器板82(两个加热器板82a和82b在图4中以示例的方式示出)。板热敏电阻80a和80b被设计成测量测试盒12的温度并经由模数转换器84和数据采集逻辑86向主处理器68供应指示测试盒12的温度的信号。加热器板82a和82b被构造成从加热器驱动器78接收功率并由此将能量供应到测试盒12中以用于调节测试盒12的温度。环境温度热敏电阻76测量测试盒12周围的环境温度,并经由模数转换器84和数据采集逻辑86向主处理器68供应指示环境温度的信号。主处理器68接收由环境温度热敏电阻76和板热敏电阻80a和80b供应的信息,并使用这样的信息通过将控制信号供应到加热器驱动器78来调节测试盒12的温度。
在所示出的示例中,盒保持器16具有与测试盒12接触的两个加热器板82a和82b(加热器元件)。每个加热器板82a和82b具有与加热器板82a和82b热接触的板热敏电阻80a和80b中的相应一个,并且可独立地控制至每个加热器板82a和82b的电压。比例-积分-微分(PID)算法可用于控制加热器板82a和82b的温度。在该示例中,在测试盒12中没有温度传感器。因此,在该示例中,这是关于加热器板82a和82b的温度的闭环系统,但是是关于测试盒12中的液体测试样品的温度的开环系统。可使用本领域技术人员已知的公式和算法来计算由每个板热敏电阻80a或80b测量的温度。
环境模块74还可设有光学门检测器88(例如,开关),以用于确定光学门22是否处于打开或关闭位置中。理想地,光学门22由光学不透明材料构造而成,并且在关闭时与壳体20密封以便消除测试盒空间24内的不想要的光。如果在光学门22打开时运行测试序列,则可丢弃由测试序列产生的测试结果。
测量模块72设有多个光源90(或如下文所讨论的具有以多个不同波长范围输出光的能力的单个光源)、样品光电检测器92、参考光电检测器94、光驱动器96、原动力源98、位置传感器100、位置检测逻辑102、功率驱动器104和原动力逻辑106。
多个光源90被定位成邻近于测试盒空间24,以便以多个不同波长带的光选择性地照射测试盒12并从测试盒12获得透射率读数。由光源90发射的光被分成穿过测试盒12的光学窗口124的样品束108、和避开测试盒12的参考束110。样品束108的光由样品光电检测器92接收并被转换成指示样品束108的光的透射率的样品信号。参考束110的光由参考光电检测器94接收并被转换成指示测试盒12外部的光的透射率的参考信号。经由光驱动器96向多个光源90供应功率,并且可由向光驱动器96提供(一个或多个)控制信号的主处理器68控制多个光源90中被选择用于在任何特定时刻发射的特定一个。
可由主处理器68经由原动力逻辑106和功率驱动器104来控制原动力源98。在一个实施例中,原动力源98可以是步进电机,并且在这种情况下,原动力逻辑106可以是步进电机驱动器逻辑,并且功率驱动器104可以是步进电机驱动器电路。主处理器68经由与位置传感器100通信的位置检测逻辑102来监测和控制测试盒12的位置。位置传感器100直接地或间接地检测测试盒12的实时位置,并产生指示测试盒12的实时位置的信号。指示测试盒12的实时位置的信号被供应至位置检测逻辑102,该位置检测逻辑解释该信号以产生控制信息,并且然后将控制信息传递到主处理器68。
图5中示出了示例性盒保持器16的顶视平面图。盒保持器16被设计成与测试盒12匹配并支撑该测试盒,同时准许测试盒12被读取。在该示例中,盒保持器16设有支撑构件111,该支撑构件具有槽112和柱114的图案以向位置传感器100提供关于盒保持器16的当前位置的信息。槽112和柱114的图案可以被模制到支撑构件111的面向原动力源98的表面116中并从其延伸。当盒保持器16旋转时,槽112和柱114交替地阻挡和传递从位置传感器100发射的光。当盒保持器16旋转时,能够通过对受阻挡至畅通和畅通至受阻挡的转换进行计数来确定数个旋转角度。这使得主处理器68能够理解如何控制原动力源98以便准确地定位盒保持器16。盒保持器16的支撑构件111设有原位(home)空气读取孔口118、参考空气读取孔口120和样品读取孔口122。原位空气读取孔口118、参考空气读取孔口120和样品读取孔口122可以被设计成具有多种形状和大小,以选择性地传递或阻挡样品束108和参考束110,如下文所描述的。当盒保持器16被旋转到原位/空气读取位置(例如,电机步+8)中时,样品束108穿过原位空气读取孔口118的上部圆形部分,并且参考束110穿过原位空气读取孔口118的下部长形部分。在样品读取位置(例如,电机步+25)中,样品束108穿过样品读取孔口122并穿过光学窗口124(位于测试盒12的下拐角中,如图2中所示出)。参考束110穿过参考空气读取孔口120和测试盒12的下方。在暗读取位置中,样品束108和参考束110两者都落在孔口118、120和122之间并且被盒保持器16的支撑构件111阻挡。
图6中示出了分析仪10的测量系统62的一部分的截面图,其含有光源90、样品光电检测器92、参考光电检测器94、测试盒12和盒保持器16。测量系统62包含支撑件130,该支撑件限定光源空间132、测试盒空间24和样品检测器空间134。测试盒空间24被定位在光源空间132与样品检测器空间134之间。支撑件130被构造成以便准许光源空间132、测试盒空间24和样品检测器空间134连通,使得在光源空间132内产生的光能够穿过测试盒空间24并在样品检测器空间134内被接收。
测量系统62设有被定位在光源空间132与测试盒空间24之间的透镜和孔口保持器136。在所示出的示例中,三个光源90a、90b和90c被安置在光源空间132内,并且被定位成使得由光源90a、90b和90c产生的光朝向测试盒空间24被引导通过透镜和孔口保持器136。透镜和孔口保持器136具有第一端138和第二端140。第一端138连接到其中安置有孔口(未示出)的壁142。第二端140支撑透镜144,该透镜被设计成使穿过孔口的光准直。支撑件130包含与测试盒空间24接界的样品孔口146和参考孔口148。当由光源90a、90b和90c中的至少一者产生光时,这样的光穿过壁142内的孔口、由透镜144准直并穿过样品孔口146和参考孔口148。穿过样品孔口146的光形成样品束108,并且穿过参考孔口148的光形成参考束110。
样品光电检测器92和参考光电检测器94被定位在样品检测器空间134内。样品光电检测器92被定位成接收样品束108,并且参考光电检测器94被定位成接收参考束110。在一个实施例中,准直管150和152被定位在样品检测器空间134内并邻近于测试盒空间24。准直管150被定位在样品光电检测器92与测试盒空间24之间,并且用于接收来自测试盒空间24的光并使这样的光以准直的形式透射到样品光电检测器92。同样,准直管152被定位在参考光电检测器94与测试盒空间24之间,并且用于接收来自测试盒空间24的光并使这样的光以准直的形式透射到参考光电检测器94。如上文所讨论的,在某些位置中,盒保持器16和测试盒12被定位成以便使光从光源空间132传递到样品检测器空间134;并且在其他位置中,盒保持器16和测试盒12被定位成以便阻挡光从光源空间132传递到样品检测器空间134。
如由受益于本公开的本领域普通技术人员将了解的,例如,由光源90a、90b和90c发射的光可在被样品光电检测器92和/或参考光电检测器94检测之前加以处理、调节、滤波、漫射、偏振或以其他方式调节。在一个实施例中,样品光电检测器92和/或参考光电检测器94是光电二极管。
此外,在本文中所公开的发明构思的一些实施例中,光源90a、90b和90c可以以任何期望的方式被支撑在光源空间132内,诸如,通过连接到支撑件130(例如,经由接头、接缝、螺栓、支架、紧固件、焊接或其组合)或通过分析仪10的任何其他期望的部件来实现。
如由本领域技术人员将了解的,在本文中所公开的发明构思的一些实施例中,可实施超过三个的光源90a、90b和90c,诸如,四个、五个或六个光源90。
图7是示出液体测试样品-血红蛋白试剂混合物的吸光度曲线的图,其被设计成检测液体测试样品内的血红蛋白的存在。如图7中所示出,当穿过液体测试样品-血红蛋白混合物的光的波长从500 nm增加到700 nm时,光的吸收减少并在大致700 nm处完全消除。图8是液体测试样品-血红蛋白A1c试剂混合物的吸光度曲线的图,其被设计成检测液体测试样品内的特定类型的血红蛋白(即,A1c)的存在。如图8中所示出,当穿过液体测试样品-血红蛋白A1c试剂混合物的光的波长从500 nm增加到750 nm时,光的吸收减少,但仍远高于零。
根据目前公开的发明构思,测量系统62包含多个光源90a、90b和90c,其中光源90a、90b和90c中的每个发射在不同的波长范围中的光。在图7和图8中所示出的示例中,光源90a发射处于被限制于从480 nm至580 nm的范围的波长的光,光源90b发射处于被限制于从580 nm至660 nm的范围的波长的光,并且光源90c发射处于被限制于从660 nm至780 nm的范围的波长的光。在一个实施例中,光源90a发射被限制于大致531 nm的波长的光,该波长对应于图7中所描绘的血红蛋白吸收曲线中的第一局部峰值160;光源90b发射被限制于大致630 nm的波长的光,该波长对应于图7中所描绘的血红蛋白吸收曲线中的第二局部峰值162,并且光源90c发射被限制于大致720 nm的波长的光。由光源90c发射的光超出了在图7中所描绘的血红蛋白吸收曲线的透射部分,但是在图8中所描绘的血红蛋白A1c吸收曲线内,并且当被用于询问测试盒12时供应关于液体测试样品内的血红蛋白A1c的量的信息。
图9中示出了时序图,该时序图示出了用于确定液体测试样品内的多种感兴趣分析物的存在的示例性过程。在所示出的示例中,液体测试样品是血液,并且第一感兴趣分析物是血红蛋白,且第二感兴趣分析物是血红蛋白A1c。在其他示例中,液体测试样品可以是尿液,并且感兴趣分析物可以是白蛋白和肌酸酐。序列描述含有4个主要元素: 操作的时间,例如,相对于序列的开始以秒为单位;操作(例如,MOVE、READ);使得有资格(qualify)操作的参数(在需要的情况下);以及测试盒12的以电机步为单位的旋转位置。
“时间”列指示每个操作的目标时间。该列中的时间0秒为在操作者将测试盒12插入盒保持器16中并关闭光学门22以开始测试之后的大致5秒(非关键)。将在运动开始时记录用于进行电机运动以移动盒保持器16和/或将液体测试样品与一种或多种预定试剂混合的目标时间。将在每个READ操作完成时记录READ操作的时间戳。
每个READ操作通常从样品光电检测器92和参考光电检测器94取得液体测试样品和参考模至数(A-to-D)通道两者的多个复合读数(例如,16个读数),其中每个复合读数包括来自光源90a、90b和90c的预定子集的多个单独的子读数,例如,其中该预定子集内的光源90a、90b和90c被启用以在单独且不同的时刻产生光。每个复合读数将包含由启用被期待从特定的感兴趣分析物的吸光度曲线内获得有用信息的光源90a、90b和90c而获得的信息。因此,当测量系统62确定液体测试样品内的血红蛋白的量时,每个复合读数将获得并计算有指示来自光源90a的穿过测试盒12的光的透射率的第一透射率值、以及来自光源90b的穿过测试盒12的光的透射率的第二透射率值。当测量系统62确定液体测试样品内的血红蛋白A1c的量时,每个复合读数将获得并使用指示来自光源90a的穿过测试盒12的光的透射率的第一透射率值、来自光源90b的穿过测试盒12的光的透射率的第二透射率值、和来自光源90c的穿过测试盒的光的透射率的第三透射率值。用于确定血红蛋白或血红蛋白A1c的复合读数将是单独的子读数的组合,并且血红蛋白A1c百分比读数将是复合血红蛋白A1c读数/复合血红蛋白读数的比率。利用光源90a、90b和90c在单独的时刻单独地(例如,一次启用光源90a、90b和90c中的一个来发射光)且依次地取得的子读数能够使用任何合适的数学技术或算法(诸如,求和、求平均、求差等等)被组合成复合读数。
在该示例中,应注意的是,所有电机运动均以完整的电机步来规定。在电机位置步0中,盒保持器16的顶表面可平行于其上搁置有分析仪10的工作台的表面。正步指示:如果从与原动力源98相对的一侧观察盒保持器16,则测试盒12在顺时针(CW)方向上旋转。当从前方观察分析仪10时,在正方向上的步使测试盒12朝向操作者旋转。
位置列中的条目指示在操作结束时的电机位置。假设每转200步的步进电机。在该示例中,步+8是原位/空气读取位置(也是测试盒装载位置)。当将测试盒12装载到分析仪10中时,盒保持器16靠近原位位置,但是可在每个序列开始时验证确切位置,因为操作者可能已在插入测试盒12时略微旋转了盒保持器16。步+16是暗读取位置,并且步+25是样品读取位置。
作为对HbA1c百分比和微量白蛋白/肌酸酐序列的定时未明显偏离理想定时的检查,可针对连续运行的硬件时钟检查自测量序列开始以来的实际时间。如果在理想序列时间与实际经过时间之间的差超过+/- 1.00秒,则分析仪10可发布错误,而不是读取液体测试样品。
图9中示出了用于确定HbA1c/Hb百分比读数的示例性序列。然而,应理解的是,可以修改该序列以通过分析仪10获得其他类型的读数,诸如,微量白蛋白/肌酸酐测量。如图9中所示出,序列可通过以下来开始:将盒保持器16移动到READ位置,并在校准阶段161期间通过利用光源90a、90b和90c中的每者取得单独的读数,来取得在不同的波长范围中的每个处的缓冲溶液的透射率/吸光度的多个复合读数。缓冲溶液的复合读数可被用作用于在序列期间所取得的所有其他测量的基线。然后,可在顺时针方向上致动原动力源98至预润湿阶段163,以用液体测试样品预润湿一种或多种特定试剂。在所示出的示例中,为了确定HbA1c与Hb的相对百分比,用液体测试样品预润湿被称为凝集剂和抗体乳液(Ab-latex)的试剂,并且然后,在逆时针方向上移动原动力源98至第一混合阶段164,以将液体测试样品与特定试剂混合以用于确定液体测试样品内的Hb的存在。当液体测试样品与试剂混合时,能够启用原动力源98以在监测阶段166处在各种时刻处将盒保持器16和测试盒12移动到READ位置,以获得相对于缓冲溶液的读数的液体测试样品-试剂混合物的复合读数。能够实现此以监测在液体测试样品和试剂之间的混合的状态。一旦液体测试样品和试剂充分混合,则在第一读取阶段168处将盒保持器16和测试盒12移动到READ位置并取得多个Hb复合读数。然后,致动原动力源98以将盒保持器16和测试盒12移动到第二混合阶段170中,以将液体测试样品与Hb A1c试剂混合。然后,进入第二读取阶段172,并且再次将盒保持器16和测试盒12移动到READ位置,并且相对于缓冲溶液的多个复合读数被取得并且然后被求平均。一旦取得了Hb A1c和Hb的量的复合读数,则能够计算Hb A1c和Hb的百分比并使用用户接口34将其报告给用户。
在第一读取阶段168期间,可取得Hb的量的十个复合测量。每个复合测量可对样品光电检测器92和参考光电检测器94的每个通道上的2个模至数读数(对于每个光源90a、90b或90c各一个)求平均(每个复合测量四个总读数)。这些读数可成对并在时间上交替,即,由样品光电检测器92对样品束108的单个读数,继之以由参考光电检测器94对参考束110的单个读数。(读数的次序无关紧要;可首先读取样品束108抑或参考束110,只要单独的读数交替。)针对10个复合测量的所有40个读数(20个样品束108测量和20个参考束110测量)应在大致3秒内完成。例如,可针对每组10个读数计算平均值、标准差(SD)和百分比变化系数(%CV)。在第二读取阶段172期间能够遵循该相同的程序以测量血红蛋白A1c以获得任何期望数目(例如,26个)的复合凝集读数(例如,使用光源90a、90b和90c的156个单独的读数)。
在分析仪10中,能够使用已知的算法和公式以及上文所讨论的校准参数来计算单独的读数。
由样品光电检测器92和由参考光电检测器94测量的电压分别表示在电机位置步+8(空气读取位置)或电机位置步+25(样品读取位置)中针对样品束108和参考束110测量的光。在光学路径被阻挡(例如,电机位置步+16)的情况下,也可获得每个通道的偏移电压。所有测量均可在相同的固定增益值下取得。
为了最小化灯漂移(lamp drift)的间隔,缓冲液读数可对空气读数(100%透射率)和暗读数(0%透射率)进行参考。以类似的方式,血红蛋白读数和微量白蛋白读数可对接下来的空气读数进行参考。例如,在第一读取阶段168期间的血红蛋白读数(例如,hb1…hb10)对接下来的空气读数进行参考。在第二读取阶段172期间,可将在第二读取阶段172之前和之后的空气读数(例如,凝集读数(HbA1c)和肌酸酐读数(微量白蛋白/肌酸酐))之间的作为的时间函数的线性插值用于复合读数。
本文中所描述的方法和系统并不限于特定的硬件或软件构型,并且可在许多计算或处理环境中找到适用性。可在硬件或软件、或硬件和软件的组合中实施所述方法和系统。可在一个或多个计算机程序中实施所述方法和系统,其中计算机程序可被理解为包含一个或多个处理器可执行指令。
主处理器68可被实施为计算机系统,该计算机系统包含单个处理器或一起地或独立地工作的多个处理器以执行下文所描述的处理器可执行指令。主处理器68的实施例可包含数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、微处理器、多核处理器、专用集成电路及其组合。主处理器68可联接到处理器可读存储器69。非暂时性处理器可读存储器69可被实施为RAM、ROM、闪速存储器等等,如下文更详细地描述的。处理器可读存储器69可以是单个非暂时性处理器可读存储器或者在逻辑上一起地或独立地起作用的多个非暂时性处理器可读存储器。
本文中对“一微处理器”和“一处理器”或者“该微处理器”和“该处理器”的引用可被理解为包含可在(一个或多个)独立式和/或分布式环境中通信的一个或多个微处理器,且因此可被构造成经由有线或无线通信而与其他处理器通信,其中这样的一个或多个处理器可被构造成在一个或多个处理器控制的装置(它们可以是类似的或不同的装置)上操作。因此,也可将这样的“微处理器”或“处理器”术语的使用理解为包含中央处理单元、算术逻辑单元、专用集成电路(IC)和/或任务引擎,其中提供了这样的示例以用于说明而非限制。
除非另有规定,否则对处理器可读存储器69的引用可包含一个或多个处理器可读和可访问的非暂时性计算机可读介质和/或可在主处理器68内部、在主处理器68外部和/或可使用多种通信协议经由有线或无线网络访问的部件,并且除非另有规定,否则可被布置成包含外部和内部存储器装置的组合,其中基于应用,这样的存储器可以是连续的和/或分区的,并且其中这样的存储器性质上可以是非暂时性的。非暂时性计算机可读介质可被实施为RAM、硬盘驱动器、硬盘驱动器阵列、固态驱动器、闪速驱动器、存储器卡等等以及其组合。当使用超过一个的非暂时性计算机可读介质时,非暂时性计算机可读介质中的一个可与主处理器68位于相同的物理位置中,并且非暂时性处理器可读介质中的另一个可位于远离主处理器68的位置中。非暂时性计算机可读介质的物理位置可以是变化的,并且非暂时性计算机可读介质可被实施为“云存储器”,即,部分地或完全地基于网络或使用网络来访问的非暂时性计算机可读介质,其可由主处理器68使用网络接口60来访问。
主处理器68可执行处理器可执行指令(本文中也称为(一个或多个)计算机程序)以执行本文中所描述的逻辑。根据上文,本文中对微处理器指令、微处理器可执行指令、处理器可执行指令或(一个或多个)计算机程序的引用可被理解为包含可编程硬件。可使用一个或多个高级面向过程或面向对象的编程语言来实施(一个或多个)计算机程序以与计算机系统通信;然而,如果需要,可以以汇编语言或机器语言来实施(一个或多个)程序。可编译或解释该语言。
如本文所提供的,在一个实施例中,分析仪10可独立地操作或与网络环境中的其他装置一起操作。除非另有提供,否则对网络的引用可包含一个或多个内联网和/或因特网。网络可准许使用网络接口60来在主处理器68与位于壳体20外部的另一计算机系统之间双向传达信息和/或数据。网络可包含例如局域网(LAN)、广域网(WAN),和/或可包含内联网和/或因特网和/或另一网络。(一个或多个)网络可以是有线的或无线的或其组合,并且可使用一个或多个通信协议和多个网络拓扑以有助于通信。因此,所述方法和系统可利用多个处理器和/或处理器装置,并且可在这样的单处理器/多处理器装置当中划分处理器指令。
虽然已结合各个附图的示例性实施例描述了本发明,但是本发明并不限于此,并且应理解的是,在不偏离本发明的情况下可使用其他类似的实施例或者可对所描述的实施例进行修改和添加以用于执行本发明的相同功能。因此,本发明不应限于任何单个实施例,而是应根据所附权利要求在宽度和范围上加以解释。而且,所附权利要求应被解释为包含本发明的其他变型和实施例,这些变型和实施例可由本领域技术人员在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下做出。
Claims (21)
1.一种分析仪,所述分析仪包括:
壳体,所述壳体包围测试盒空间,所述测试盒空间被大小设计成并且被构造成接收容纳有液体测试样品-试剂混合物的测试盒;
第一光源,所述第一光源由所述壳体支撑并产生穿过所述测试盒空间的第一光束,所述第一光束具有在第一波长范围内的第一波长;
第二光源,所述第二光源由所述壳体支撑并产生穿过所述测试盒空间的第二光束,所述第二光束具有在不同于所述第一波长范围的第二波长范围内的第二波长;
样品检测器,所述样品检测器由所述壳体支撑并被定位成在所述第一光束和所述第二光束穿过所述测试盒空间之后接收所述第一光束和所述第二光束;
计算机系统,所述计算机系统具有处理器,所述处理器被构造成:
接收第一信号和第二信号,所述第一信号指示在第一时刻处由所述样品检测器捕获的光,所述第二信号指示在不同于所述第一时刻的第二时刻处由所述样品检测器捕获的辐射;以及使用所述第一信号和所述第二信号来确定在所述液体测试样品-试剂混合物内的分析物的量。
2.根据权利要求1所述的分析仪,其中,所述第一波长范围是从580 nm到660 nm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的分析仪,其中,所述第二波长范围是从660 nm到790 nm。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的分析仪,其中,所述第二波长范围是从700 nm到740 nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分析仪,所述分析仪还包括第三光源,所述第三光源由所述壳体支撑并产生穿过所述测试盒空间的第三光束,所述第三光束具有不同于所述第一波长范围和所述第二波长范围的第三波长范围。
6.根据权利要求5所述的分析仪,其中,所述第三波长范围是从480 nm到580 nm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分析仪,其中,所述第一光源和所述第二光源是具有产生并输出所述第一光束和所述第二光束的能力的单个光源。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的分析仪,其中,所述第一光源和所述第二光源是单独的。
9.根据权利要求1、3至5和7至8中任一项所述的分析仪,其中,所述第一波长范围是480nm至580 nm。
10.一种方法,所述方法包括:
通过光电检测器使用多个光源获得液体测定物的多个吸收读数,所述多个光源具有在至少两个单独且独立的波长范围内的相应的第一波长和第二波长,并且其中所述吸收读数中的每个在单独的时刻处取得;
使用至少一个处理器和所述液体测定物的校准信息,使用所述多个吸收读数来确定所述液体测定物内的至少一种分析物的量。
11.根据权利要求10所述的方法,所述方法还包括:在获得所述液体测定物的多个吸收读数之前,移动所述液体测定物以将所述液体测定物内的试剂与液体测试样品混合。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法,其中,所述至少一种感兴趣分析物是血红蛋白。
13.根据权利要求10至11中任一项所述的方法,其中,所述至少一种感兴趣分析物包含血红蛋白A1c。
14.根据权利要求10至11中任一项所述的方法,其中,所述至少一种感兴趣分析物包含白蛋白。
15.根据权利要求10至11中任一项所述的方法,其中,所述至少一种感兴趣分析物包含肌酸酐。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法,其中,所述多个光源是具有产生并输出在第一波长范围内的所述第一波长和在第二波长范围内的所述第二波长的能力的单个光源,其中,所述第一波长范围和所述第二波长范围是两个单独且独立的波长范围。
17.根据权利要求10至15中任一项所述的方法,其中,所述多个光源是单独的。
18.一种方法,所述方法包括:
将多个光源安装在光源空间内,所述光源中的一个具有产生并输出在第一波长范围内的第一波长的光的第一能力,并且所述光源中的另一个具有产生并输出在第二波长范围内的第二波长的光的第二能力,其中,所述第一波长范围和所述第二波长范围是单独且独立的波长范围,所述光源被安装成使得由所述光源产生的光束在测试盒空间内通过,所述测试盒空间被大小设计成并被尺寸设计成接收容纳有液体测定物的测试盒;
将样品光电检测器安装在样品检测器空间中,使得所述样品光电检测器被构造成在由所述光源产生的所述光束在所述测试盒空间内通过之后接收所述光束的至少一部分;以及
将所述光源和所述样品光电检测器联接到主处理器,所述主处理器具有计算机可执行逻辑,当由所述主处理器执行时,所述计算机可执行逻辑致使所述主处理器:通过所述样品光电检测器获得所述液体测定物的多个吸收读数,并且其中所述吸收读数中的每个在单独的时刻处取得;以及使用所述液体测定物的校准信息和所述多个吸收读数来确定所述液体测定物内的至少一种分析物的量。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述主处理器具有计算机可执行逻辑,当由所述主处理器执行时,所述计算机可执行逻辑致使所述主处理器:在获得所述液体测定物的多个吸收读数之前,移动所述液体测定物以将所述液体测定物内的试剂与液体测试样品混合。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法,其中,所述多个光源是具有产生并输出两个单独且独立的波长范围的能力的单个光源。
21.根据权利要求18至19中任一项所述的方法,其中,所述多个光源是单独的。
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