CZ20022206A3 - Systém analýzy pomocí testovacího prvku - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká systému analýzy pomocí testovacího prvku pro analytické vyšetření vzorku. Systém obsahuje testovací prvky a vyhodnocovací přístroj.

Dosavadní stav techniky

Fotometrické, na nosič vázané testy jsou ve velké míře používány ke kvalitativní a kvantitativní analýze složek tekutého vzorku, zejména tělesných tekutin lidí nebo zvířat. To implikuje použití testovacích prvků, které obecně obsahují reagenční systém obsahující různá činidla. Aby došlo k reakci, testovací prvek je přiveden do kontaktu se vzorkem. Reakce vzorku a činidel vede ke změně testovacího prvku, která je pro analýzu charakteristická a je možno ji opticky měřit.

V oblasti medicíny jsou krev a moč nej důležitějšími vzorky. Dále je pojednáno o krevním rozboru jako příkladu, bez omezení obecné aplikovatelnosti systému podle vynálezu. Zvláště důležitou oblastí aplikace, pro kterou je vynález nejvhodnější, je kontrola hladiny glukózy v krvi diabetiků, a zejména kontrola krevní glukózy prováděná přímo uživatelem („domácí kontrola). Vyhodnocovací přístroj určený k měření změny testovacího prvku, charakteristický pro analýzu a tím pro vyhodnocení výsledku analýzy, je obecně uzpůsoben pro specifický typ testovacích prvků určitého výrobce. Proto jsou testovací prvky a vyhodnocovací přístroj komponenty, které • * · jsou vzájemně uzpůsobeny jeden druhému. Jako celek jsou obecně označovány jako systém analýzy.

Testovací prvky používané pro fotometrické testy maj í ve většině případů tvar známých testovacích proužků s alespoň jedním testovacím polem uchyceným k ploché straně obecně podlouhlého nosného filmu zhotoveného z plastu. V mnoha případech se testovací pole skládá z několika testovacích vrstev, uspořádaných jedna na druhé a obsahujících různé složky reagenčního systému a/nebo plnících různé funkce. Vzorek se aplikuje na horní stranu testovacího pole. Po uplynutí nutné reakční doby je možno změřit v detekční oblasti testovacího pole vyhodnocovacím přístrojem reflexními fotometrickými prostředky změnu barvy charakteristickou pro analýzu. V mnoha případech je detekční oblast umístěna na spodní straně testovacího pole obrácené k nosnému filmu a nosný film obsahuje otvor v oblasti testovacího pole, skrze který se provádí fotometrické měření. Zařízení pro fotometrické měření přístroje pro analýzu se v zásadě skládá z emitoru světla (například diody emitující světlo) namířeného na detekční oblast a z detektoru, rovněž směřujícího na detekční oblast. Systém analýzy tohoto typu je popsán například v US patentech 5,281,395 a 5,424,035.

Fotometrické systémy analýzy využívající testovacích prvků umožňují provádět rozbory s vysokou přesností při nízkých nákladech, protože testovací prvky lze vyrábět hospodárně a levně s vynikající kvalitou, a protože fotometrické měřicí technika umožňuje velmi přesné ohodnocení změn barvy v detekční oblasti. Manipulace během měření však není optimální. Zejména je zde vysoké riziko znečištění měřicího přístroje. Je to dáno skutečností, že testovací pole ·· ··

I» · • ·«· je - vzhledem k měřicímu uspořádání nezbytnému pro fotometrické měření - umístěno přímo nad osvětlovacím a měřicím optickým systémem. Aby se zabránilo znečištění, musí být vzorek, například kapka krve, aplikován velmi přesně na testovací pole. To však není vždy možné, zejména proto, že diabetici jsou velmi důležitou skupinou uživatelů systémů analýzy s využitím testovacích prvků a v mnoha případech mají tito pacienti vzhledem ke svému pokročilému věku a zhoršenému zraku potíže s umístěním kapky krve vyvolané vpichem do prstu na testovací pole přesně a bez znečištění přilehlých oblastí. Toto znečištění může vést k akumulaci nečistoty na optickém měřicím systému, což drasticky snižuje přesnost následných měření. Navíc, čištění znečištěných Částí zařízení je nepříjemné. V případech některých aplikací znečištění dokonce způsobit nebezpečí infekce.

může takové

Podstata vynálezu

Na tomto základě se vynález zaměřuje na problém navršení takového systému fotometrické analýzy s využitím testovacího prvku, který umožňuje vysokou přesnost měření a současně snadnou manipulaci.

Systém fotometrické analýzy s využitím testovacího prvku pro analytický rozbor vzorku, zejména tělesné tekutiny lidí nebo zvířat, obsahuje testovací prvky s nosným filmem a testovacím polem upevněným k ploché straně nosného filmu, přičemž k provedení analýzy se testovací pole přivede do kontaktu se vzorkem takovým způsobem, že tekuté složky vzorku vniknou do testovacího pole, které obsahuje reagenční systém, jehož reakce se vzorkem vede k opticky měřitelné a pro analýzu charakteristické změně v detekční oblasti na straně ··««

- 4 testovacího pole přivrácené k nosnému filmu, vyhodnocovací přístroj s nosičem testovacího prvku pro umístění testovacího prvku do měřicí polohy a měřicí zařízení pro měření opticky měřitelné změny v detekční oblasti, přičemž měřicí zařízení obsahuje emitor světla pro vyzařování primárního světla na detekční oblast a detektor pro detekci druhotného světla rozptylně odraženého od detekční oblasti. Uvedený problém je vyřešen pomocí toho, že nosný film testovacího prvku obsahuje světlovodnou vrstvu, která na své ploché straně, k níž je upevněno testovací pole, obsahuje odváděči oblast, v níž je detekční oblast testovacího pole v optickém kontaktu s nosným filmem, přičemž tento optický kontakt umožňuje nasměrování světla ze světlovodné vrstvy do detekční oblasti, primární světlo emitoru světla je navedeno do světlovodné vrstvy přes vstupní povrch takovým způsobem, že světlovodný úsek dráhy primárního světla probíhá mezi vstupním povrchem a detekční oblastí ve vnitřku světlovodné vrstvy, druhotné světlo je odraženo od detekční oblasti do světlovodné vrstvy, a světlovodný úsek dráhy druhotného světla probíhá mezi detekční oblastí a detektorem ve vnitřku nosného filmu.

Vynález také pojednává o testovacím prvku vhodném pro takový analytický systém a rovněž o způsobu provádění analýz s využitím systému analýzy podle vynálezu.

Světlovodné vrstva sestává z materiálu, který je co nejvíce transparentní v rozsahu vlnové délky primárního světla, a tím i vykazuje nejnižší možnou optickou absorpci. Přednostně je jeho index lomu n₂ vyšší než index lomu ni přilehlého materiálu (například vzduchu nebo odpovídajícího povlaku), tak aby celkový odraz probíhal ve světlovodné vrstvě. Mechanismus vedení světla ve světlovodné vrstvě muže

« * · • · ··* • · · * ·· · • ·« · « · · • · » · ·♦·· být také založen na kovovém odrazu na hraničních površích světlovodné vrstvy.

Vstupní povrch, kterým je světlo přivedeno do světlovodné vrstvy, je přednostně tvořen obrobeným povrchem na okrajové straně světlovodné vrstvy. V přednostním případě testovacího proužku s dlouhým nosným filmem ve tvaru pásku je světlo přivedeno přes jednu z koncových čelních ploch světlovodné vrstvy. Přednostně je primární světlo vedeno za podmínek úplného odrazu od vstupního povrchu k odváděči oblasti, přičemž odváděči oblast je částí jedné ze dvou plochých stran nosného filmu.

K provedení žádoucího navedení světla ze světlovodné vrstvy do detekční oblasti testovacího pole v odváděči oblasti mohou být použity různé prostředky, což bude vysvětleno níže. Zejména se vhodnými prostředky uzpůsobí index lomu přilehle k hraničnímu povrchu světlovodné vrstvy v odváděči oblasti tak, aby nebyl nižší, nebo byl pouze o trochu nižší, než index lomu světlovodné vrstvy, tak, aby zde nedocházelo k úplnému odrazu, nebo k němu docházelo pouze ve velmi malém rozsahu. Odvedení světla může být podpořeno zdrsněním povrchu světlovodné vrstvy v odváděči oblasti. Navíc může být odvedení světla provedeno vhodným vedením světla ve vodicí ploše, tak, že alespoň velký podíl primárního světla v odváděči oblasti dopadá na hraniční povrch směřující k testovacímu poli pod úhlem, který je větší než mezní úhel a_c úplného odrazu (sin a_c = nj/n₂) . Toho lze dosáhnout zejména tím, že plochá strana světlovodné vrstvy, protilehlá odváděči oblasti, je skloněna, a to alespoň ,x'

Ý úsecích, takovým způsobem, že primární světlo se odráží do detekční oblasti.

• « • · • 000 000

- 6 Druhotné světlo, které se rozptylně odráží od detekční oblasti, se odráží do světlovodné vrstvy a je v ní vedeno alespoň po část cesty k detektoru přednostně za podmínek úplného odrazu. V zásadě je možné vést primární a druhotné světlo v jednovrstvém nosném filmu, tj. v téže světlovodné vrstvě. Přednostní je však provedení, ve kterém nosný film obsahuje dvě světlovodné vrstvy, aby se přenášelo primární světlo odděleně od druhotného světla. Vhodnými opatřeními, která budou vysvětlena níže, lze dosáhnout toho, že světlo zachycené detektorem v zásadě neobsahuje rušivé části primárního světla. Tak lze získat velmi dobrý poměr signálšum.

Přednostně se nosný film v zásadě skládá pouze z jedné nebo dvou světlovodných vrstev. Je však také možné zhotovit vícevrstvový nosný film, který obsahuje další vrstvy k plnění dalších úkolů (například s ohledem na mechanické vlastnosti nosného filmu).

V tomto kontextu je třeba vzít v úvahu, že světlovodné vrstvy mají velmi malý průřez. Nosný film by měl být co možná nejtenčí, aby se ušetřil materiál, hmotnost a balicí objem. To vede k velmi malé tloušťce světlovodné vrstvy nebo světlovodných vrstev, které jsou součástí nosného filmu. Přednostně je jejich celková tloušťka menší než 3 mm, a zejména přednostně menší než 1 mm. Jejich Šířka {měřeno v příčném směru ke směru přenosu světla) je přednostně nanejvýše 10 mm, a zejména přednostně nejvýše 6 mm. Na základě experimentálních výsledků je mošno předpokládat, že tloušťka světlovodných vrstev by měla být alespoň 10 gm.

•9

9

999 9

9 9 9··

9 « 9 9 « « 9 · · • 9 *

9 «

9 9 « 9999

Experimentální vyhodnocení vynálezu ukázalo, Se navzdory zjevně nepříznivým podmínkám (velmi malý vstupní a průřezový povrch, malá intenzita primárního světla v detekční oblasti) lze dosáhnout vysoké přesnosti měření. Podle názoru vynálezců to lze přičíst tomu, Se v porovnání s konvenčními měřeními rozptýleného odrazu detekční oblasti testovacích prvků je zachycen zvýšený podíl detekovaného druhotného světla jako užitečný signál.

Vynález současně umožňuje významné zjednodušení manipulace, zejména s ohledem na neznečišťující aplikaci vzorku. To je zejména případ přednostního provedení, v němž testovací pole s místem pro aplikaci krve je v měřicí poloze testovacího prvku umístěno vně testovacího přístroje. To umožňuje u fotometrických systémů analýzy takzvané „vnější dávkování. Doposud tato možnost existovala pouze u systémů elektrochemické analýzy, které jsou však méně přesné a dražší než fotometrické systémy. Navíc nezajišťují možnost kontrolovat analýzu vizuálním pozorováním změn barev v detekční oblasti, na rozdíl od fotometrických systémů, které tuto možnost zajišťují.

Přehled obrázků na výkresech vynálezu bude podrobně pojednáno v souvislosti s příklady jeho provedení zobrazenými na výkresech. Popsané technické znaky mohou být použity individuálně nebo v kombinaci k realizaci přednostních provedení vynálezu. Na výkresech zobrazuje:

- obr. 1 perspektivní schematické zobrazení systému analýzy,

- obr. 2 bokorys, v částečném řezu, vyhodnocovacího přístroje s testovacím prvkem v měřicí pozici, » · * 4 4·4

4 4

4 4

4 4

4 4

4 4 •4 4444

- obr. 3 schematické zobrazení v bokorysu ukazující měřicí dráhu světla v systému analýzy podle vynálezu,

- obr. 4 detail Částečného pohledu z obr. 3,

- obr. 5 řez přednostním provedením nosného filmu,

- obr. 6 měřicí křivky rozptylného odrazu detekční zóny v závislosti na čase pro tři koncentrace glukózy,

- obr. 7 grafické zobrazení srovnávacího měření u systému analýzy podle vynálezu a u konvenčního systému analýzy.

Příklady provedeni vynálezu

Systém analýzy zobrazený na obrázcích 1 a 3 sestává z testovacího prvku 2. a vyhodnocovacího přístroje 2. Testovací prvek 2 je navršen jako testovací proužek A s podélným nosným filmem i vyrobeným z plastu, nesoucím testovací pole 2/ které je uchyceno k horní ploché straně £ nosného filmu £.

Testovací prvek 2 je vsunut do nosiče 12 testovacího prvku 2 skrze otvor 10 v plášti 11 vyhodnocovacího přístroje 2, čímž je umístěn do měřicí pozice zobrazené na obr. 2. Vyhodnocovací přístroj 2 obsahuje měřicí a vyhodnocovací elektroniku 12/ v zobrazeném případě desku 14 s plošnými spoji a soustavou 15 integrovaných obvodů. Emitor 16 světla, přednostně dioda emitující světlo (LED), a detektor 12/ přednostně fotodioda, které jsou součástí optického měřicího zařízení 12, jsou napojeny na měřicí a vyhodnocovací elektroniku 13.

K provedení analýzy je na stranu testovacího pole 2 odvrácenou od nosného filmu 2 (horní strana) nanesena kapka tekutiny 21 vzorku. Nanesení vzorku je usnadněno tím, že je4 »«

44««

444 • · ·

9 9·9 * 9 · • · · · ·· • · ★ *

4 · · · *

4 4 •4 «444 li testovací prvek 2 umístěn v měřicí pozici, nachází se uvnitř pláště 21 pouze první část 22 testovacího prvku 2, zatímco druhá část 22. nesoucí tetovací pole 2 vyčnívá z pláště 11 a je tak tedy snadno přístupná. Tekutina proniká do testovacího pole 2 a rozpouští činidla obsažená v testovacím poli 2» dokud se nedostane do detekční oblasti 2Λ umístěné na straně testovacího pole 2 přivrácené k nosnému filmu 5. (spodní strana) .

Reakce analytu obsaženého ve vzorku s reagenčním systémem vede k opticky měřitelné změně, a zejména ke změně barvy detekční oblasti 24. Pro fotometrické vyhodnocení je detekční oblast 24 osvětlena primárním světlem a je měřena intenzita rozptylně odraženého druhotného světla. Podle vynálezu se toho dosáhne speciálním provedením testovacího prvku 2 a spolupracujících částí optického měřicího systému Ifi. Přednostní provedení je blíže zobrazeno na obrázcích 3 a 4 .

Nosný film 5. obsahuje alespoň jednu světlovodnou vrstvu 25 s již uvedenými charakteristickými vlastnostmi s ohledem na optickou propustnost a index lomu. Další informace ke světlovodným prvkům, kde přenos světla je založen na úplném odrazu, lze získat z odpovídající literatury. V aplikacích pro analýzu jsou světlovodné prvky používány zejména v těch případech, kde je třeba provést měření v obtížně přístupném místě (například ve vnitřku trubice nebo nádoby uvnitř lidského těla).

Například EP 0047094 ukazuje takovou měřicí sondu pro měřeni různých optických charakteristik v případě měření prováděných „in šitu („na místě). US patenty 5,452,716 a »· ’ 9 · · · · · · · • •·· ··· ·· ·· ·· ····

- 10 Re 33,064 jsou příklady pro typ analytických senzorů pro analýzy založené na tlumeném úplném odrazu (ATR), který je pozorován ve světlovodu. Interakce mezi světlovodem a obklopujícím vzorkem je založena na nestálém poli, které obklopuje světlovod, v němž probíhá úplný odraz. U dalšího typu senzorů s optickými vlákny, které jsou předmětem řady publikací, je činidlo aplikováno na konci světlovodného vlákna, měřicí světlo je vedeno ve světlovodném vláknu k tomuto konci, a dochází ke změně světla vlivem reakce analytu s činidlem (US 5,127,077, US 5,234,835). Alternativně je činidlo samo integrováno do světlovodného vlákna (US 4,846,548). V DE 19828343 Al je popsán optický senzor pro analýzu plynů, který má alespoň jednu transparentní vrstvu citlivou na plyn upevněnou v různých polohách ke světlovodu takovým způsobem, že kolem této vrstvy prochází světlo vedené světlovodem, za účelem měření absorpce nebo indexu lomu v uvedené vrstvě citlivé na plyn. Přestože se tyto již dříve známé způsoby vztahují k jiným oblastem aplikace, a zásadně se liší od tohoto vynálezu, znalost světlovodné technologie z dosavadního stavu techniky, například pokud jde o vhodné světlovodné materiály, povlaky zdokonalující úplný odraz, apod., zde může být užitečná.

Nosný film podle vynálezu obsahuje přednostně, jak ukazují obr. 3 a 4, dvě světlovodné vrstvy 26. přičemž horní světlovodná vrstva slouží pro vedení primárního světla a spodní světlovodná vrstva slouží pro vedení druhotného světla. Primární světlo 29 je nasměrováno emitorem 16 světla a čočkou 22 do světlovodu 27 primárního světla skrze jeho zadní čelní plochu sloužící jako vstupní povrch 31 pro primární světlo a je vedeno uvnitř světlovodu 27 k testovacímu poli 2. Ta Část světelné dráhy primárního ·”· ·” · ’ · · ’* • · «44 »4 · ·««« 44« »· »4 44 ·«« světla 29. která je uvnitř světlovodné vrstvy 22, je označena jako světlovodný úsek 12. Oblast horní ploché strany £ světlovodné vrstvy 26. která je v linii s testovacím polem, slouží alespoň částečně jako odváděči oblast 33. ve které je primární světlo 29 vedeno ze světlovodné vrstvy 27 do detekční oblasti 24 testovacího pole 2.

V ukázaném provedení je odvádění světla v zásadě vyvoláno tím, že plochá strana £ nosného filmu 1 (pro zobrazené dvouvrstvé provedení nosného filmu spodní plochá strana světlovodu 22), která je odvrácena od odváděči oblasti 11 (a tím je odvrácena také od testovacího pole 2) , je navržena takovým způsobem, že primární světlo je přesměrováno k detekční oblasti 24 testovacího pole 2. Tato změna směru šíření světla je vyvolána odrážecím povrchem 25. skloněným přednostně pod úhlem 45°. Pro zlepšení jeho odrážecích vlastností by tento povrch měl být leštěný a/nebo opatřený kovově odrážejícím povlakem. Odchylky od úhlu 45° jsou možné, přičemž přednostní jsou úhly mezi 30° a 60°.

Alternativně, nebo přídavně, lze provést další opatření ke zlepšení odvádění primárního světla 29 v odváděči oblasti 33. Zejména by testovací pole 2 mělo být upevněno - například využitím lepidla s přizpůsobeným indexem - takovým způsobem, aby v odváděči oblasti 33 index lomu v blízkosti povrchu nosného filmu £ nebyl menší, případně aby byl pouze zanedbatelně menší, než index lomu světlovodné vrstvy 26 samotné. V každém případě by měl být vyšší než v úseku před odváděči oblastí 33.

Ve stejném smyslu je také výhodné, je-li testovací pole upevněno takovým způsobem a je-li dostatečně absorpční, aby » · · « · · · · A • · · · « * · • a ·· MU oblasti ££ v odváděči

Β » ·«*» A·· složky tekutého vzorku byly převedeny v odváděči k ploché straně £ nosného filmu, takže film je oblasti 12 navlhčen. Index lomu tekutiny vodného vzorku je přibližně a=l,33. Tato hodnota je značně nižší než index lomu plastového materiálu použitého pro výrobu nosného filmu £, která je mezi 1,4 a 1,7. Nicméně odvádění primárního světla 29 se zlepší zvlhčením odváděči oblasti 33 tekutinou vzorku, protože index lomu vody je významně vyšší než index lomu vzduchu (n=l). A konečně, odvádění v odváděči oblasti 33 se zlepší, je-li povrch nosného filmu £ zdrsněný.

Aby se dosáhlo velmi vysoké přesnosti měření, je výhodné, obsahuje-li testovací pole alespoň v detekční oblasti komponenty, které způsobují silný optický rozptyl. Přednostně je koeficient rozptylu μ₃ vyšší než koeficient absorpce μ₃ materiálu testovacího pole. Přednostně je zejména μ₉ násobkem μ*. Například μ_θ může být 10 krát vyšší nebo dokonce 100 krát tak vysoké jako μ₉. Rozptylný odraz materiálu testovacího pole (před barevnou změnou vyvolanou chemickou reakcí) by měl být alespoň kolem 50%. Světlo, které se následkem osvětlení primárním světlem 29 rozptylně odrazí od detekční oblasti 24, dopadá zpět jako druhotné světlo ££ do nosného filmu £ provedeného jako světlovodná vrstva 26. V zobrazeném dvouvrstvém provedení je druhotný světlovod 2£, který je ve velké míře opticky oddělen od primárního světlovodu 27. vytvořen pro přenos světla uvnitř nosného filmu £ k detektoru 12. Pro zdokonalení selektivního sdružování druhotného světla 35 je výhodné, jeli úsek ££ vedení 2£ druhotného světla ££, který je v linii s detekční oblastí 24, jak je zobrazeno, alespoň v úsecích skloněn na straně odvrácené od vedení 27 primárního světla takovým způsobem, že světlo odražené od detekční oblasti 24 ···· · • · · • · ··· • * · ♦ * • · · · ·· «· • · · · • · « • · · · • « « •e ···· je odraženo reflekčním povrchem do směru světlovodu 23 druhotného světla, který vede k detektoru 12· Reflekční povrch 37 je rovnoběžný s reflekčním povrchem 2£. Přednostně se hodnoty úhlů sklonu reflekčních povrchů 23 a 22 vzhledem k podélné ose nosného filmu £ pohybují v blízkosti 45° (přibližně mezi 30° a 60°) .

I v případě, že nosný film 5 obsahuje pouze jednu světlovodnou vrstvu 26 je výhodné, pokud je úsek světlovodné vrstvy 26. který je polohově vyrovnán s detekční oblastí 23, navržen na straně odvrácené od testovacího pole 2 alespoň v úsecích (zejména alespoň jedním reflekčním povrchem skloněným vzhledem k podélné ose nosného filmu 5.) takovým způsobem, že směr šíření vyzářeného primárního světla se změní na směr k detekční oblasti a/nebo že směr šíření druhotného světla rozptylně odraženého od detekčního povrchu je nasměrován do směru světlovodné vrstvy vedoucí k detektoru.

Druhotné světlo odražené od detekční oblasti 24 do nosného filmu 5. je vedeno ve světlovodném úseku 34 své dráhy uvnitř světlovodu 28 druhotného světla ve směru k detektoru 17. V provedení zobrazeném na obr. 3 je detektor umístěn pod světlovodem 28 druhotného světla (tj. na straně odvrácené od světlovodu 27 primárního světla). K odvedení druhotného světla 35 ze světlovodu 38 ve směru k detektoru 12 je zadní konec nosného filmu 5 (konec protilehlý k testovacímu poli 2) opatřen dalším (leštěným a/nebo metalizovaným) reflexním povrchem skloněným vzhledem k podélné ose nosného filmu. Úhel sklonu tohoto povrchu je také přednostně v blízkosti 45° (přibližně mezi 30° a 60°) vzhledem k podélné ose nosného filmu 3• · φ φφ· ······ · • φ · · · · · · · • •·· ··· ·· · ·· ····

- 14 Místo reflekčních povrchů 25. 37 a 38 je možno použít rovněž jiných prostředků k dosažení požadované změny směru šíření světla. Toho lze zejména dosáhnout změnami indexu lomu na ploché straně příslušné světlovodné vrstvy. Takové změny indexu lomu lze vyvolat například ozářením UV laserovým zářením.

S ohledem na optimální přesnost měření je výhodné opticky oddělit světlovod 27 co možná nejúplněji od světlovodu Za. Za tímto účelem je v zobrazeném přednostním provedení mezi světlovodné vrstvy 27 a 28. s výjimkou úseku který je polohově vyrovnán s detekční oblastí 24 testovacího pole 2, umístěna světelná bariéra 39. Světelná bariéra může obsahovat jednu nebo několik vrstev.

Přednostně obsahuje světelná bariéra 39 bariérovou vrstvu, jejíž index lomu je nižší než index lomu světlovodných vrstev 22, 22. Ještě lepšího optického oddělení se dosáhne, jestliže obsahuje bariérovou vrstvu z metalicky reflekčního materiálu.

Zvláště upřednostňované třívrstvé provedení optické bariéry je zobrazeno na obr. 5. Sestává ze tří dílčích vrstev, jmenovitě první dílčí vrstvy 43 sousedící se světlovodem 22, druhé dílčí vrstvy 44 sousedící se světlovodem 22, a metalicky reflekční třetí dílčí vrstvy mezi dílčími vrstvami 12 a 44. Index lomu materiálu, z něhož jsou dílčí vrstvy 12 a 44 vyrobeny, je nižší než index lomu příslušných sousedních světlovodných vrstev 27 a 28. Přednostně tyto sestávají z lepidla s odpovídajícím indexem lomu. Provedení optické bariéry zobrazené na obr. 5 umožňuje na jedné straně z velké části bezztrátové optické vedení ve

4 4 a a ··· • a · · · * «a 4 • 4 44 * 4 « 4

4 4

4 4

4 4

4· 44·4 světlovodech 22 a 2&, a na druhé straně prakticky úplné optické oddělení.

Jak bylo dříve uvedeno, v úseku 36. který je polohově vyrovnán s detekční oblastí 24. není vytvořena světelná bariéra 22, Podle další varianty může být výhodné, pokud v této oblasti není žádná separace mezi vrstvami 27 a 28. Zejména, nosný film 2 může být v podélném směru až k levé hranici (na obr. 4) oblasti 36 rozříznut do dvou vrstev tvořících oddělené světlovodné vrstvy 27 a 2£, zatímco v oblasti 36 sestává po celé své tloušťce z jednoho kusu.

V rámci rozsahu vynálezu může být testovací pole 2 provedeno různými způsoby. Zejména mohou být použita provedení testovacích polí s mnoha jednovrstvovými nebo vícevrstvovými prvky, známá z dosavadního stavu techniky. Zásadní však je, aby se opticky měřitelná změna charakteristická pro analýzu odehrála v detekční oblasti 24 na straně testovacího pole 2 směřující k nosnému filmu 2·

Ve vynálezu mohou být použity další znaky provedení známých testovacích prvků pro analýzu. Například, testovací proužek 1 zobrazený na obr. 2 a 4 je opatřen přídavnou vrstvou nad testovacím polem 2, která sama může mít množství vrstev a může sloužit k přípravě vzorku. Zejména může sloužit dokonce k navlhčení horní strany testovacího pole 2 tekutinou 21 vzorku nebo k separaci červených krvinek z celku krve nebo k odvedení přebytečného množství tekutiny vzorku. Pokud taková přídavná vrstva 40 - tak jako v zobrazeném provedení zasahuje za povrchovou oblast testovacího pole 2 a je také upevněna k nosnému filmu 2, je i zde výhodné vytvořit optickou bariéru 41 z materiálu s nízkým indexem lomu a/nebo

• 9 • »	9 99	4· 9	»♦ •	4	a · • 4
9 a	9 *	• 9 4 4	449 • 4	9 4	9 4 4
999 9	44 4	44	4 4	94	944

kovovým odrazem a tím eliminovat možnou interferenci se světlovodnými vlastnostmi nosiče filmu

Vyhodnocení měřeného signálu, tj. měřené intenzity druhotného světla a určení požadovaného analytického výsledku, například koncentrace glukózy ve vzorku, je provedeno měřicí a vyhodnocovací elektronikou 13 v zásadě týmž způsobem jako v běžných systémech analýzy s testovacím prvkem a proto není třeba dalšího vykladu.

Obr. 6 ukazuje výsledky měření získané systémem analýzy, jehož podstatné znaky odpovídají obrázkům 2 až 4. Intenzita druhotného světla je zde ukázána v libovolných jednotkách v závislosti na čase t v sekundách. Struktura a chemické složení testovacího pole 2 odpovídají komerčně dostupnému analytickému testu na glukózu s testovacím prvkem. Obrázek ukazuje měřicí křivky s několika měřeními pro každou ze tří různých koncentrací glukózy, jmenovitě

Křivka A: 53 mg/dl

Křivka B: 101 mg/dl

Křivka C: 341 mg/dl

Lze snadno vidět, že měřicí signál je velmi dobře reprodukovatelný pro množství měření a že rozdíly měřicích křivek v závislosti na koncentraci glukózy (amplituda signálu) umožňují přesné vyhodnocení.

Obr. 6 ukazuje systémové srovnání, kde jsou měřicí hodnoty koncentrace C glukózy naměřené podle vynálezu vyneseny na ordinátu označenou LGD a měřicí hodnoty naměřené konvenčním systémem analýzy s testovacím prvkem na abscisu označenou CON (pro „konvenční). Výsledky ukazují prakticky kompletní shodu.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Systém analýzy s testovacím prvkem pro analytický rozbor tekutého vzorku, zejména tělesné tekutiny lidí nebo zvířat, obsahující testovací prvky (2) s nosným filmem (5) z plastického materiálu a testovacím polem (7) upevněným k ploché straně (6) nosného filmu (5), přičemž k provedení analýzy se testovací pole (7) přivede do kontaktu se vzorkem (21) takovým způsobem, že tekuté složky vzorku (21) vniknou do testovacího pole (7), které obsahuje reagenční systém, jehož reakce se vzorkem (21) vede k opticky měřitelné a pro analýzu charakteristické změně v detekční oblasti (24) na straně testovacího pole (7) přivrácené k nosnému filmu (5) , vyhodnocovací přístroj (3) s nosičem (12) testovacího prvku (2) pro umístění testovacího prvku (2) do měřicí polohy a měřicí zařízení (18) pro měření opticky měřitelné změny v detekční oblasti (24) , přičemž měřicí zařízení (18) obsahuje emitor světla (16) pro vyzařování primárního světla (29) na detekční oblast (24) a detektor (17) pro detekci druhotného světla (35) rozptylně odraženého od detekční oblasti (24) , vyznačující se tím, že nosný film (5) testovacího prvku (2) obsahuje světlovodnou vrstvu (26) , odváděči oblast (33) , která je částí ploché strany nosného filmu (5), k níž je testovací pole (7) upevněno a ve které je detekční oblast (24) testovacího pole (7) v optickém kontaktu s nosným filmem (5) takovým způsobem, že světlo je odvedeno ze světlovodné vrstvy (26) do detekční oblasti (24), primární světlo (29) emitoru světla (16) je přivedeno do světlovodné vrstvy (26) přes vstupní povrch (31) takovým způsobem, že světlovodný úsek (32) dráhy primárního světla (29) mezi vstupním povrchem (31) a »0

   0 0

   v* • 0 00 0 00 00 0 · · « • • 000 0 0 · • 0 0 0 0 0 • · 00 00 00 0000

   detekční oblastí (24) probíhá ve vnitřku světlovodné vrstvy (26), a druhotné světlo, které je rozptylně odraženo od detekční oblasti (24) , je odraženo do světlovodné vrstvy (26), a světlovodný úsek (34) dráhy druhotného světla mezi detekční oblastí (24) a detektorem (17) probíhá ve vnitřku nosného filmu (5).
2. 2. Systém analýzy s testovacím prvkem podle nároku 1, vyznačující se tím, že testovací prvek (2) je umístěn v měřicí pozici takovým způsobem, že první část (22) testovacího prvku (2) se nachází uvnitř pláště (11) vyhodnocovacího přístroje (3) a druhá část (23) vyčnívá z pláště (11) vyhodnocovacího přístroje (3), aby byla snadno přístupná, přičemž vstupní povrch (31) je umístěn v první části (22) a testovací pole (7) je umístěno v druhé části (23).
3. 3. Testovací prvek pro analytický rozbor tekutého vzorku, zejména tělesné tekutiny lidí nebo zvířat, s nosným filmem (5) z plastického materiálu a testovacím polem (7) upevněným k ploché straně (6) nosného filmu (5), kde k provedení analýzy se testovací pole (7) přivede do kontaktu se vzorkem (21) takovým způsobem, že tekuté složky vzorku (21) vniknou do testovacího pole (7) , které obsahuje reagenční systém, jehož reakce se vzorkem (21) vede k opticky měřitelné a pro analýzu charakteristické změně v detekční oblasti (24), která je Částí testovacího pole (7) , přičemž primární světlo vyzářené na detekční oblast (10) je od ní rozptylně odraženo, vyznačující se tím, že nosný film (5) testovacího prvku (2) obsahuje světlovodnou vrstvu (26), odváděči oblast (33), která je částí ploché strany nosného filmu (5), • · · ·· · ** .*· •·· ··· . . · · ··· · · · • Β · Β Β · * · • Β ·»·· ···

   BB·· ··· ·· ·· *· ····

   - 19 k níž je testovací pole (7) upevněno a ve které je detekční oblast (24) testovacího pole (7) v optickém kontaktu s nosným filmem (5) takovým způsobem, že světlo je odvedeno ze světlovodné vrstvy (26) do detekční oblasti (24), světlovodná vrstva (26) obsahuje vstupní povrch (31) pro zavedení primárního světla (29) takovým způsobem, Že světlovodný úsek (32) dráhy primárního světla (29) zavedeného do světlovodné vrstvy (26) probíhá ve vnitřku světlovodné vrstvy (26) mezi vstupním povrchem (31) a detekční oblastí (24), a druhotné světlo, které je rozptylně odraženo od detekční oblasti (24), je odraženo do světlovodné vrstvy (26) , a světlovodný úsek (34) dráhy druhotného světla probíhá mezi detekční oblastí (24) a detektorem (17) ve vnitřku nosného filmu (5).
4. 4. Testovací prvek podle nároku 3, vyznačující se tím, že strana světlovodné vrstvy (26) protilehlá odváděči oblasti (33) je alespoň v úsecích uzpůsobena k vyvolání změny směru šíření primárního světla (29) na směr k detekční oblasti (24).
5. 5. Testovací prvek podle nároku 3 nebo 4, vyznačuj ící se tím, že strana světlovodné vrstvy (26), která je protilehlá detekční oblasti (24), je alespoň v úsecích uzpůsobena k vyvolání změny směru šíření druhotného světla (35) rozptylně odraženého od detekční oblasti (24) tak, aby

   se shodoval se směrem světlovodné vrstvy (26) vedoucím k detektoru (17) . 6. Testovací prvek podle kteréhokoliv z nároků 3 až 5, vyznačuj í cí se tím, že testovací pole (7) je

   dostatečně absorpční k převádění složek tekutého vzorku

   ΦΦ φ · • • ΦΦ* φ· ·· »· «V φ φ φ · φ · · • φ φφφ · * · • · · φ φ φ φ φ· ·· φφ ···· v odváděči oblasti k ploché straně (
6. 6) nosného filmu (5) , k níž je upevněno testovací pole (7) , takovým způsobem, že složky tekutého vzorku navlhčují světlovodnou vrstvu (26) v odváděči oblasti (33) .
7. 7. Testovací prvek podle kteréhokoliv z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že světlovodná vrstva (26) v odváděči oblasti (33) je zdrsněna, aby se zlepšilo odvádění primárního světla.
8. 8. Testovací prvek podle kteréhokoliv z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že testovací pole (7) obsahuje složky způsobující silný optický rozptyl.
9. 9. Testovací prvek podle kteréhokoliv z nároků 3 až 8, vyznačující se tím, že nosný film (5) obsahuje dvě světlovodné vrstvy, přičemž primární světlo je přivedeno do první světlovodné vrstvy sloužící jako světlovod (27) primárního světla a druhotné světlo od detekční oblasti (24) je přivedeno do druhé světlovodné vrstvy sloužící jako světlovod (28) druhotného světla.
10. 10. Testovací prvek podle nároku 9, vyznačující se tím, že testovací pole (7) je upevněno k ploché straně (6) světlovodu (27) primárního světla odvrácené od světlovodu (28) druhotného světla.
11. 11. Testovací prvek podle nároku 9 nebo 10, v yznačuj ící se tím, že světlovodné vrstvy (27, 28) jsou odděleny alespoň v části své délky optickou bariérou (39).

    • ·

    s · • · • • • ··· · • • • · • a · • • · • • · ·· ·« ·· a*

    - 21
12. 12. Testovací prvek podle nároku 11, vyznačující se tím, že optická bariéra obsahuje tři dílčí vrstvy, kde první dílčí vrstva (43) je přilehlá ke světlovodu (27) a má index lomu nižší než je index lomu světlovodu (27), druhá dílčí vrstva (44) je přilehlá ke světlovodu (28) a má index lomu nižší než je index lomu světlovodu (28), a třetí dílčí vrstva (45) probíhá mezi první dílčí vrstvou (43) a druhou dílčí vrstvou (44) a je kovově odrazná.
13. 13. Způsob analytického rozboru vzorku, zejména tělesné tekutiny lidí nebo zvířat, využívající systém analýzy s testovacím prvkem podle nároku 1, vyznačující se tím, že primární světlo (29) emitované z emitoru (16) světla je zavedeno do světlovodné vrstvy (26) přes vstupní povrch (31), vedeno uvnitř světlovodné vrstvy (26) k odváděči oblasti (33), kde je nasměrováno takovým způsobem, že osvětluje alespoň část detekční oblasti (24), druhotné světlo generované rozptylným odrazem v detekční oblasti (24) je vedeno uvnitř světlovodné vrstvy (26) k detektoru (17) a odvedeno ze světlovodné vrstvy (26) k detektoru (17).
14. 14. Způsob podle nároku 13, využívající testovací prvek podle kteréhokoliv z nároků 3 až 11, vyznačující se tím, že primární světlo je vedeno ve světlovodu (27) primárního světla od zaváděcího povrchu (31) k odváděcímu povrchu (33) a uvnitř světlovodu (28) druhotného světla k detektoru (17).