DE69502408T2

DE69502408T2 - Testträger für analytnachweis,dessen position ermittelt werden kann

Info

Publication number: DE69502408T2
Application number: DE69502408T
Authority: DE
Inventors: Arvind Jina; Loren Larson; John Smith
Original assignee: LifeScan Inc
Current assignee: LifeScan Inc
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: KR970706493A; ES2117448T3; CN1103048C; US5526120A; AU686016B2; CA2199493A1; EP0781406B1; EP0781406A1; WO1996007893A1; DK0781406T3; NO971009D0; JPH10505677A; CN1162994A; ATE165913T1; AU3596595A; CA2199493C; NO971009L; MX9701793A; DE69502408D1; JP3655924B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Analyten in wässrigen Flüssigkeiten, insbeson dere Voliblut. In einem bestimmten Ausführungsbeispiel betrifft sie eine Testvorrichtung und ein -verfahren zum optischen Messen der Konzentration von Glucose in Vollblut.

Hintergrund der Erfindung

Der mengenmäßige Nachweis von chemischen und biochemischen Bestandteilen in farbigen wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere in farbigen biologischen Flüssigkeiten wie Vollblut und Urin und biologischen Derivaten von Flüssigkeiten wie Blutserum und Blutplasma, wird immer wichtiger. Wichtige Anwendungen bestehen in der ärztlichen Diagnose und Behandlung sowie in dem mengenmäßigen Nachweis der Exposition von therapeutischen Arzneimitteln, Rauschmitteln, gefährlichen Chemikalien und ähnlichem. Manchmal sind die Mengen der bestimmt werdenden Stoffe entweder so gering - im Bereich von einem Mikrogramm oder weniger pro Deziliter - oder so schwierig präzise zu bestimmen, daß die verwendete Vorrichtung kompliziert ist und nur ausgebildetem Laborpersonal dient. In diesem Fall liegen die Ergebnisse normalerweise erst nach einigen Stunden oder Tagen nach der Entnahme vor. Andererseits ist es von Bedeutung, daß Laien in der Lage sind, den Test routinemäßig, schnell und wiederholbar außerhalb der Umgebung eines Labors mit schneller oder sofortiger Anzeige der Informationen durchzuführen.
Ein verbreiteter medizinischer Test ist das Messen des Blutzuckerspiegels durch Diabetiker. Die derzeitige Lehre rät Diabetes-Patienten, ihren Blutzuckerspiegel zwischen zwei- und siebenmal pro Tag je nach Art und Schwere ihres jeweiligen Falles zu messen. Basierend auf dem in dem gemessenen Zuckerspiegel beobachteten Muster nehmen der Patient und der Arzt zusammen Anpassungen in der Ernährung, der körperlichen Bewegung und der Aufnahme von Insulin vor, um die Krankheit besser in den Griff zu bekommen. Es ist offsichtlich, daß diese Informationen dem Patienten sofort vorliegen sollten.
Derzeit wird bei einem Verfahren, das in den Vereinigten Staaten gern angewandt wird, ein Testgegenstand der Art verwendet, der in dem am 17. Januar 1967 für Mast erteilten US-Patent 3.298.789 dargestellt wird. Bei diesem Verfahren wird eine Probe frischen Vollbluts (typischerweise 20-40 ul) auf einen mit Ethylcellulose beschichteten Reagenzbausch, der ein Enzymsystem enthält, welches Glucose-Oxidase- und Peroxidaseaktivität besitzt, aufgetragen. Das Enzymsystem reagiert mit Glucose und setzt Wasserstoffperoxid frei. Der Bausch enthält ebenfalls einen Indikator, der in Anwesenheit von Peroxidase mit dem Wasserstoffperoxid reagiert, um eine Farbe abzugeben, deren Intensität proportional zu dem Glucosespiegel der Probe ist.
Ein anderes beliebtes Blutzuckertestverfahren verwendet ähnliche chemische Stoffe, verwendet jedoch, anstelle des mit Ethylcellulose beschichteten Bausches, einen wasserabweisenden Film, durch den die Enzyme und der Indikator dispergiert werden. Diese Art von System ist in dem am 28. Dezember 1971 für Rey et al erteilten US-Patent 3.630.957 offenbart.
In beiden Fällen wird die Probe für eine festgelegte Zeitdauer (typischerweise eine Minute) mit dem Reagenzbausch in Kontakt gehalten. In dem ersten Fall wird die Blutprobe dann mit einem Wasserstrahl abgewaschen, während sie in dem zweiten Fall von dem Film abgewischt wird. Der Reagenzbausch oder Film wird dann trockengelöscht und ausgewertet. Die Auswertung der Konzentration des Analyts erfolgt entweder durch Vergleichen der erzeugten Farbe mit einer Farbenkarte oder durch Einführen des Bauschs oder Films in ein Remissionsgradgerät, um den Farbintensitätswert abzulesen.
obgleich obige Verfahren über Jahre hinweg zum Überwachen von Glucose verwendet worden sind, sind ihnen doch gewisse Grenzen gesetzt. Die erforderliche Größe der Probe ist für einen Finger-Stechtest ziemlich groß und ist für einige Menschen, deren Kapillarblut nicht leicht ausgepreßt wird, schwierig zu erhalten.
Außerdem haben diese Verfahren eine Begrenzung mit anderen einfachen kolorimetrischen Bestimmungen für Laien gemeinsam, nämlich, daß ihr Ergebnis auf einer absoluten Farbablesung basiert, die wiederum zu dem absoluten Maß der Reaktion zwischen der Probe und den Testreagenzien in Bezug steht. Die Tatsache, daß die Probe nach dem vorgegebenen Reaktionszeitraum von dem Testbausch abgewaschen, abgelöscht oder abgewischt werden muß, erfordert, daß der Anwender am Ende des vorgegebenen Zeitraums bereit ist und zu dem erforderlichen Zeitpunkt wischt oder den Wasserstrahl einsetzt. Der Sachverhalt, daß die Reaktion dadurch gestoppt wird, daß die Probe entfernt wird, führt zu einer Unzuverlässigkeit des Ergebnisses, vor allem bei dem Anwender zu Hause. Zuviel Abwaschen, Ablöschen oder Abwischen kann zu niedrige Ergebnisse liefern, und zuwenig Abwaschen kann zu hohe Ergebnisse liefern.
Ein weiteres Problem, das bei einfachen Bestimmungen für Laien oft besteht, ist die Notwendigkeit, eine Zeitmessung einzuleiten, wenn Blut auf einen Reagenzbausch aufgetragen ist. Ein Anwender sticht sich normalerweise in den Finger, um eine Blutprobe zu entnehmen, und muß dann das Blut von dem Finger auf einen Reagenzbausch auftragen und gleichzeitig mit seiner anderen Hand einen Zeitmesser einschalten, wobei er beide Hände gleichzeitig einsetzen muß. Dies ist vor allem deshalb schwierig, weil es oft nötig ist, sicherzustellen, daß der Zeitmesser erst dann eingeschalten wird, wenn das Blut auf den Reagenzbausch aufgetragen wird. Alle Verfahren nach dem Stand der Technik erfordern zusätzliche Handgriffe oder zusätzliche Verschaltungstechnik, um dieses Ergebnis zu erzielen. Unter diesem Aspekt sind Vereinfachungen von Meßgeräten zum Ablesen eines Reflexionsvermögens wünschenswert.
Große Verbesserungen wurden durch die Einführung der in den US- Patenten 5.179.005, 5.059.394, 5.049.487 und 4.935.346 beschriebenen Systeme erzielt, die eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Teststreifens mit einem Testbausch liefern, dessen eine Oberfläche eine Reaktionszone enthält, die von der genannten Vorrichtung optisch ablesbar ist. Der Teststreifen wird in die Vorrichtung eingesetzt, die Vorrichtung wird gestartet, und dann wird Vollblut auf den Testbausch aufgetragen. Zumindest ein Teil dieses Bluts kann zu der Reaktionszone durchdringen, wobei jeglicher darin vorhandene Analyt mit den farbproduzierenden Reagenzien in dem Testbausch reagieren wird, um die Lichtreflexionseigenschaften der Reaktionszone zu verändern. Das Reflexionsvermögen der Reaktionszone ist dann ein Meßwert des Vorhandenseins bzw. der Menge des in der Blutprobe vorhandenen Analyts. Wie in oben genannten Patenten beschrieben, wird für dieses System weder eine große Blutprobe benötigt, noch muß der Anwender in bezug auf den Anfang oder das Ende der Reaktion zeitlich festgelegte Handgriffe vornehmen. Stattdessen kann, weil der Streifen zuerst in die Vorrichtung eingesetzt wird, bevor die Probe aufgetragen wird, eine Bezugsablesung des Reflexionsvermögens der Reaktionszone im trockenen Zustand erfolgen. Der Beginn der Reaktion kann durch das erste "Durchbrechen" der flüssigen Probe auf die Reaktionszone erfaßt werden, indem das Reflexionsvermögen verfolgt wird und der abgelesene Wert mit dem Bezugsreflexionsvermögen der trockenen Reaktionszone verglichen wird. Eine Reflexionsvermögensablesung, die zu einem vorher bestimmten Zeitpunkt, nachdem die Reaktion begonnen hat, durchgeführt wird und mit dem Bezugsreflexionsvermögen, d.h. dem abgelesenen Wert der trockenen Reaktionszone, verglichen wird, gibt die Menge des in der Probe vorhandenen Analyts an.
Obgleich das oben beschriebene System tatsächlich die Probleme des Standes der Technik löst und dem Anwender ein Messen unter gleichzeitiger Beachtung der Zeit abnimmt, erfordert es dennoch, daß der Anwender eine Blutprobe auf den Streifen aufträgt, während sich der Streifen in der Vorrichtung befindet. Dies stellt für die Mehrheit der Anwender größtenteils kein Problem dar. Einige Anwender leiden jedoch unter Behinderungen, wie schlechtem Sehvermögen oder beeinträchtigter motorischer Koordinationsfähigkeit, so daß das genaue Auftragen von Blut von dem gestochenen Finger des Anwenders auf den Streifen, welcher sich in der Vorrichtung befindet, eine Schwierigkeit darstellt. Ferner kann es, beispielsweise, bei Anwendern in medizinischen Anstalten vorkommen, daß auf dem Gerät etwas Blut von dem vorherigen Anwender zurückbleibt, weil diese Systeme es erfordern, daß der gestochene Finger an die Vorrichtung gehalten wird. In diesen Fällen muß das Gerät zwischen den Anwendungen desinfiziert werden.
Demgemäß wäre es aus oben genannten Gründen zumindest im Falle von einigen Anwendern vorteilhaft, erst die Blutprobe auf den Streifen aufzutragen, bevor der Streifen in die Vorrichtung eingesetzt wird. Dadurch ist jedoch die Vorrichtung leider nicht mehr in der Lage, das Reflexionsvermgen der trockenen Reaktionszone, die noch nicht reagiert hat, abzulesen, d.h. der Vorrichtung liegt zu keinem Zeitpunkt die trockene Reaktionszone vor. Dieses Ablesen war bei den vorhergehenden Geräten nötig, um eine Bezugseichung zu liefern, um das infolge der Reaktion veränderte Reflexionsvermögen und somit das Vorhandensein bzw. die Menge des Analyts in der Probe zu bestimmen.
In einer gemeinsam übertragenen, parallelen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 08/302.160; PCT/US 95/12156, mit dem Titel "Optically Readable Strip For Analyte Detection Having On-Strip Standard", welche zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird, werden ein Streifen, eine Vorrichtung und eine Methodenlehre beschrieben, die es dem Anwender ermöglichen, dem Streifen eine Probe zuzuführen, bevor der Streifen in die Ablesevorrichtung eingesetzt wird, wobei gleichzeitig für eine Bezugseichung gesorgt wird. In dieser oben bezeichneten Patentanmeldung ist von einem Streifen die Rede, der einen Teil enthält, auf den die Flüssigkeit aufgetragen wird, wobei dieser Teil eine optisch sichtbare Oberfläche hat (daß heißt, zumindest bezüglich der optischen Instrumente der Vorrichtung, die für den Streifen verwendet wird), die eine Reaktionszone bestimmt. Die Reaktionszone ist so beschaffen, daß ihr Reflexionsvermögen je nach Menge des Analyts, das in der aufgetragenen Flüssigkeit vorhanden ist, variiert. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß das Analyt, soweit vorhanden, mit Reaktionspartnern reagiert, um eine farbliche Veränderung der Reaktionszone hervorzurufen. Der Teststreifen enthält des weiteren eine optisch sichtbare Bezugszone mit hohem Reflexionsvermögen im Vergleich zu dem Reflexionsvermögen der Reaktionszone. Die Bezugszone ist auf dem Streifen so positioniert, daß sie vor der Reaktionszone liegt, wenn der Streifen in die Vorrichtung eingesetzt wird.
Entsprechend kann die Vorrichtung optische Mittel zur sequentiellen Bestimmung des Reflexionsvermögens der Bezugszone, wenn der Streifen in seine vollständig eingesetzte Position in der Vorrichtung eingesetzt wird, und des Reflexionsvermögens der Reaktionszone, nachdem der Streifen eingesetzt wurde, aufweisen. Außerdem weist die Vorrichtung Mittel zur Berechnung des Vorhandenseins bzw. der Menge des betreffenden Analyts in Abhängigkeit von dem Reflexionsvermögen der Bezugszone und dem Reflexionsvermögen der Reaktionszone auf.
Aufgrund der Ausgestaltung des Streifens dieser Erfindung und insbesondere des Vorhandenseins einer vor der Reaktionszone liegenden Bezugszone, die die führt, benötigt vorgenannte Vorrichtung nur einen Satz optischer Instrumente, z.B. eine lichtemittierende Diode und einen Lichtdetektor, zum Ablesen des Reflexionsvermögens an einer einzigen Position entlang des Weges des Streifens.
Zur Inbetriebnahme schaltet der Anwender die Vorrichtung ein, trägt die Probe auf einen frischen Streifen auf, setzt dann den Streifen vollständig in die Vorrichtung ein und liest die Ergebnisse ab. Ohne Zutun des Anwenders läßt der wie beschrieben konfigurierte Streifen die Vorrichtung das Reflexionsvermögen des Lichts ablesen, das auf die Bezugszone auffällt, wenn diese die optischen Instrumente der Vorrichtung passiert, sobald der Streifen eingesetzt ist. Dieser abgelesene Wert wird dann geeicht, um Abweichungen, die von Abweichungen der Vorrichtung vom Fabrikzustand und von artikelspezifischen Abweichungen des Streifen kommen können, zu berücksichtigen. Der vollständig eingesetzte Streifen legt danach die Reaktionszone den optischen Instrumenten der Vorrichtung vor, und es kann das Reflexionsvermögen dieser Fläche abgelesen werden. Es sind Mittel vorhanden, mit denen das Gerät das Vorhandensein oder die Konzentration des Analyts als eine Funktion der abgelesenen Werte berechnen und weitergeben kann.
Das oben dargestellte System ist schon weit darin fortgeschritten, die Aufgabe des Anwenders, die Konzentration des Analyts zu bestimmen, einfacher zu gestalten. Man erkennt jedoch, daß es für ein erfolgreiches optisches Ablesen eines Streifens, auf den eine Flüssigkeit aufgetragen wurde, von grundlegender Bedeutung ist, daß der Streifen richtig ausgerichtet ist, wenn er in die Vorrichtung eingesetzt wird. Insbesondere muß der Streifen mit der richtigen Seite nach oben und vollständig in die Vorrichtung eingesetzt werden. In erstaunlich vielen Fällen wird der Streifen unsachgemäß verkehrt herum oder unvollständig eingesetzt mit der Folge, daß sich ein fehlerhafter Ablesewert ergibt. Solch ein Fehler erfordert, wenn er nicht sofort bemerkt wird, daß der Streifen, der bei dem fehlerhaften Versuch, ihn verkehrt herum zu verwenden, möglicherweise verunreinigt oder anderweitig verändert wurde, herausgenommen wird und der Vorgang mit einem neuen Streifen wiederholt wird. Zweifelsohne ist dies im Falle einer Blutprobe, für die noch einmal in den Finger gestochen werden muß, äußerst unerwünscht. Im schlimmsten Fall nimmt der Anwender die fehlerhaften Ergebnisse an, was möglicherweise ungünstige Folgen hat.
Eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die von der Firma Boehringer-Mannheim unter der Marke AccutrendR vertrieben wird, weist eine schwarze Leiste an dem hinteren Ende des Streifens auf. Die Vorrichtung, die mit solch einem Streifen verwendet wird, ist, wie es scheint, mit zwei Sätzen von optischen Instrumenten ausgestattet; einer zum Ablesen einer ersten Zone und der zweite zum Ablesen der schwarzen Leiste. Das Gerät ist, wie es scheint, mit Mikroprozessorvorrichtungen ausgestattet, um das Nichterfassen einer derartigen schwarzen Leiste durch den zweiten Satz optischer Instrumente aufzuzeichnen. Dieses Nichterfassen würde darauf hinweisen, daß der Streifen verkehrt herum eingesetzt wurde.
Dieses System bietet eine gewisse Sicherheit, daß der Streifen mit der richtigen Seite nach oben eingesetzt wurde, doch bietet es nicht genügend Sicherheit, daß der Streifen vollständig eingesetzt wurde; daß heißt, der Streifen könnte sich verbiegen und ohne vollständiges Einsetzen eine richtige Ablesung der schwarzen Leiste aufzeichnen. Ferner könnte ein Versagen der optischen Instrumente aufgrund einer Unregelmäßigkeit, wie z.B. Schmutz auf dem Streifen, eine falsche Ablesung bewirken, wonach der Streifen ordnungsgemäß eingesetzt worden ist.
In einer gemeinsam übertragenen parallelen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 08/302.560; PCT/US 95/12090, die den Titel "Optically Readable Strip for Analyte Detection Having On-Strip Orientation Index" hat und zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird, wird ein einfaches Verfahren zur Sicherstellung des Erfassens eines Streifens, der verkehrt herum eingesetzt wurde, dargestellt. In einigen Fällen wird jedoch die Notwendigkeit von noch größerer Sicherheit verspürt. Dementsprechend ist es nötig, ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem das verkehrte Einsetzen eines Streifens oder ein nicht vollständiges Einsetzen eines Streifens festgestellt wird, und dies mit einem Verfahren zu erzielen, welches ein hohes Maß an Sicherheit gegen falsche Positivergebnisse bietet.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Lehre dieser Erfindung sind ein Streifen und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Menge eines Analyts in einer Flüssigkeit durch Einsetzen des Streifens in einen Durchgang einer Ablesevorrichtung vorgesehen, wobei in bezug auf die optischen Instrumente der Vorrichtung Mittel vorgesehen sind, um schnell und mit hohem Maß an Sicherheit zu bestätigen, daß der Streifen vollständig mit der richtigen Seite nach oben eingesetzt wurde.
Insbesondere ist der Teststreifen dieser Erfindung ein flacher, sich längs erstreckender Streifen, der erste und zweite Hauptseiten, ein beim Einsetzen des Streifens in den Durchgang der Vorrichtung vorne liegendes Einsetzende und ein gegenüberliegendes hinteres Ende aufweist. Eine der Hauptseiten, und vorzugsweise die erste Hauptseite, ist an einer Stelle, die in der Mitte zwischen dem Einsetzende und dem hinteren Ende liegt, mit einer Reaktionszone ausgestattet, d.h. mit einer Fläche auf der ersten Hauptseite, die von der Vorrichtung gelesen werden kann, wenn der Streifen vollständig und ordnungsgemäß in den Durchgang eingesetzt ist. Die Reaktionszone hat die Eigenschaft, eine maschinen-lesbare Anzeige zu erzeugen, die eine Funktion des Vorhandenseins oder der Menge des Analyts in der Flüssigkeit ist, wenn eine Probe der Flüssigkeit auf den Streifen aufgetragen wird. bilden.
Gemäß der Lehre dieser Erfindung weist der äußerste Teil einer der genannten Hauptseiten, und vorzugsweise der ersten Hauptseite, an dem Einsetzende des Streifens ein erstes, maschinenerfaßbares Mittel zum Zusammenwirken mit einem Erfassungsmittel an dem entsprechenden Ende des Durchgangs der Vorrichtung auf. Demgemäß kann die Vorrichtung programmiert werden, um zu bestimmen, ob das Einsetzende des Streifens diesen Punkt in dem Durchgang der Vorrichtung erreicht hat, oder nicht, daß heißt, ob der Streifen vollständig eingesetzt wurde, oder nicht. Zweitens weist dieser äußerste Teil des Streifens an dem Einsetzende eine asymmetrische Form auf (asymmetrisch in dem Sinne, daß er keine Liniensymmetrie um die Längsmittellinie des Streifens aufweist). Dementsprechend kann der Durchgang eine mit diesem asymmetrischen Teil des Streifens zusammenpassende Konfiguration aufweisen, wenn der Streifen mit der richtigen Seite nach oben eingesetzt wird. Wenn andererseits der Streifen mit der falschen Seite nach oben eingesetzt werden sollte, bewirkt die Asymmetrie, daß sich der Streifen und der Durchgang blockieren und ein vollständiges Einsetzen verhindert wird. Das erfaßbare Mittel auf dem Streifen, das mit dem Erfassungsmittel in dem Durchgang zusammenwirkt, erkennt den Fehler.
Wie aus obiger Darstellung ersichtlich ist, wird es nach der Lehre dieser Erfindung im wesentlichen physikalisch unmöglich, einen verkehrt herum liegenden Streifen vollständig in den Durchgang einzusetzen und, darüber hinaus wird ein Streifen, der nicht vollständig eingesetzt ist (gleichgültig, ob er sonst richtig herum oder verkehrt herum ist) von der Vorrichtung als Fehler erkannt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Reaktionszone eine Oberfläche eines Testbauschs, der Reagenzien zur Veränderung der Reflexionseigenschaften der Reaktionszone als eine Funktion der Menge eines Analyts in der Flüssigkeit, die auf diesen Testbausch aufgetragen wurde, enthält. Die Vorrichtung ist mit einem optischen System zum Ablesen von Reflexionswerten der Reaktionszone ausgestattet. Dieses System wird z.B. zur Bestimmung der Menge von Analyten wie z.B. Glucose, Cholesterin und Alkohol im menschlichen Blut verwendet.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel enthält das erfaßbare Mittel an dem äußersten Teil der ersten Seite des Streifens eine Leiste aus einem Material, das ein maschinenerfaßbares Reflexionsvermögen hat, und das Erfassungsmittel in der Vorrichtung enthält eine Lichtquelle, die auf diese Leiste gerichtet ist, sowie einen Detektor für reflektiertes Licht. In einem anderen, besonderen Ausführungsbeispiel enthält das erfaßbare Mittel auf dem Streifen ein elektrisch leitfähiges Material, und das Erfassungsmittel in dem Durchgang weist zwei Kontakte und einen damit in Verbindung stehenden Stromkreis auf, wobei das Vorhandensein des erfaßbaren Mittels, welches die Kontakte überlagert, wenn der Streifen vollständig eingesetzt ist, einen elektrischen Stromkreis schließt, dessen Schließen von der Vorrichtung überwacht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung kann besser unter Bezugnahme auf die folgende, genaue Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Streifens und einer Vorrichtung, die die Lehre dieser Erfindung verkörpern;
Fig. 2 ein Teillängsschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, die den Streifen vollständig in die Vorrichtung eingesetzt darstellt;
Fig. 3 einen Teilquerschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, die den Streifen vollständig in die Vorrichtung eingesetzt darstellt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die einen Streifen dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4a eine Draufsicht auf einen Teil einer Hauptseite des Streifens in Fig. 4;
Fig. 5 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Streifens dieser Erfindung und des Durchgangs einer Vorrichtung, die im Zusammenhang mit diesem Streifen verwendet wird, bevor der Streifen in den Durchgang eingesetzt wird;
Fig. 6 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 5, wobei der Streifen richtig in den Durchgang eingesetzt ist;
Fig. 7 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 5, wobei der Streifen verkehrt herum eingesetzt ist;
Fig. 8 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 5, wobei der Streifen mit der richtigen Seite nach oben, aber nicht vollständig in den Durchgang eingesetzt ist;
Fig. 9 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Streifens dieser Erfindung und des Durchgangs einer Vorrichtung, die im Zusammenhang mit einem derartigen Streifen verwendet wird, bevor der Streifen in den Durchgang eingesetzt wird;
Fig. 10 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 9, wobei der Streifen richtig in den Durchgang eingesetzt ist;
Fig. 11 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 9, wobei der Streifen verkehrt herum eingesetzt ist;
Fig. 12 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 9, wobei der Streifen mit der richtigen Seite nach oben, aber nicht vollständig in den Durchgang eingesetzt ist;
Fig. 13 eine schematische, zusammengesetzte Draufsicht des Streifens und des Durchgangs von Fig. 10, die das Erfassungsmittel in der Vorrichtung darstellt;
Fig. 14 eine schematische Ansicht des Schaltkreises für das Erfassungsmittel von Fig. 13; und
Fig. 15 eine genaue Darstellung eines Streifen-Durchgangs im Längsschnitt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen stellt Fig. 1 in perspektivischer Explosionsansicht einen Streifen 10 zum Auftragen einer Probe und zum Einsetzen dieses mit der Probe versehenen Streifens 10 in eine optische Ablesevorrichtung 12 dar. Die Ausführungsbeispiele des Streifens 10 und der Vorrichtung 12 werden nachstehend allgemein für das Erfassen und den mengenmäßigen Nachweis von Glucose beschrieben, doch für Fachleute versteht es sich, daß diese Lehre nicht auf die Bestimmung von Glucose beschränkt ist, sondern auch auf die Bestimmung von anderen Analyten angewandt werden kann. Ferner werden der Streifen 10, die Vorrichtung 12 und ihre jeweiligen Bestandteile aus Gründen der Einfachheit und Klarheit alle als sich in der in den Zeichnungen gezeigten Ausrichtung befindlich beschrieben, und Bezeichnungen wie "unten" und "oben" werden in Übereinstimmung mit dieser Ausrichtung verwendet. Man erkennt jedoch, daß diese Art der Beschreibung lediglich bequem ist, und, daß die Erfindung in keiner Weise auf diese Ausrichtung begrenzt ist, und tatsächlich können der Streifen und der Streifenhalter um jeglichen Winkel in bezug auf die Vorrichtung gedreht werden, und auch dann soll diese Lehre noch gelten.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, soll der Streifen 10 in Längsrichtung in eine Öffnung 14 eines Streifenhalters 16, der auf der Vorrichtung 12 sitzt, eingesetzt werden. Der Streifenhalter 16, welcher genauer in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, kann vorzugsweise zur Reinigung der Vorrichtung 12 entfernt werden. Die Vorrichtung 12 weist an ihrer sichtbaren Seite ein Anzeigefeld 18 auf, auf dem über ein Mittel, wie eine im Stand der Technik bekannte Flüssigkristall-Sichtanzeige, Nachrichten, Anweisungen, Fehlermeldungen und vor allem Ergebnisse angezeigt werden können. Derartige Angaben können in Buchstaben, Wörtern, Zahlen oder Bildern übermittelt werden. Außerdem weist die Vorrichtung 12 einen Leistungsschalter zum Aktivieren der Vorrichtung, vorzugsweise über Batterien, auf, und dieser Leistungsschalter ist in den Zeichnungen als Tastschalter 20 dargestellt.
In den Fig. 2 und 3, auf die sich nunmehr bezogen wird, ist in Längsschnittansicht, beziehungsweise in Querschnittsansicht, der entfernbare Streifenhalter 16 mit einem vollständig darin eingesetzten Streifen 10 zusammen mit weggebrochenen Ansichten benachbarter Teile der Vorrichtung 12 dargestellt. Der Streifenhalter 16 umfaßt eine obere Führung 22 und eine untere Führung 24, die zusammen einen Kanal oder Streifen-Durchgang 26 bilden, in den der Streifen über die Öffnung 14 eingesetzt wird. Wie weit der Streifen eingesetzt wird, wird durch ewine den Streifen blockierende Wand 31 bestimmt, die gemäß der Lehre dieser Erfindung so konstruiert ist, daß sie mit der Form des Einsetzendes des Streifens zusammenpaßt, wenn der Streifen ordnungsgemäß eingesetzt wird, um das Einsetzende des Streifens zu blockieren, wenn der Streifen verkehrt herum eingesetzt wird. Es ist zu beachten, daß der Durchgang 26 in bezug auf die Fläche des Bodens 28 der Vorrichtung 12 abgeschrägt ist, um das Einsetzen des Streifens 10 in die Vorrichtung zu erleichtern, wenn die Vorrichtung auf einer ebenen Fläche ruht.
Die untere Führung 24 weist eine Öffnung 30 auf, durch die die untere Hauptseite 11 des Streifens 10 von den optischen Instrumenten, die unter der unteren Führung 24 angeordnet sind, "gesehen" werden kann. Wie nachstehend zu verstehen ist, ist die Öffnung 30 entlang der unteren Führung 24 so positioniert, daaß sie die untere Seite einer Reaktionszone eines Streifens 10 "sehen" kann, wenn der Streifen 10 vollständig in den Durchgang 26 eingesetzt ist.
Die optischen Instrumente für die Vorrichtung befinden sich in einem Optikblock 32, der an der Vorrichtung 12 angebracht ist. Der Optikblock 32 enthält eine lichtemittierende Diode (LED) 36, die Licht durch die Öffnung 30 auf eine Fläche, wie die untere Seite 11 des Streifens, leiten kann. Die lichtemittierende Diode ist vorzugweise eine Diode, die jedesmal, wenn sie aktiviert wird, für eine bestimmte Zeit Licht mit im wesentlichen einheitlicher Wellenlänge in schnellen Stößen emittiert. Es wurde herausgefunden, daß es zum Zwecke der Bestimmung von Glucose vorteilhaft ist, zwei dieser LEDs zu verwenden, von denen jede Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge und vorzugsweise mit 660 und 940 Nanometer (LED 660 beziehungsweise LED 940) aussendet. Der Optikblock 32 enthält außerdem einen Photodetektor 38, ein Gerät, das Licht, das von der Oberfläche, auf die sich die LEDs fokussieren, reflektiert wird, empfangen und dieses Licht in messbare Spannung umwandeln kann.
Integriert in die obere Führung 22 ist ein Vorspannmittel 40, das gegen die obere Seite 42 der unteren Führung im Bereich der Öffnung 30 vorgespannt werden kann, um sicherzustellen, daß der Teil des Streifens 10, der über der Öffnung 30 liegt, flach ist und für die optischen Instrumente eine optisch einheitliche Fläche darstellt. Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, umfaßt das Vorspannmittel 40 eine elastomere Membran, die auf der Oberfläche, die der Öffnung gegenüberliegt, eine ringähnliche, vorstehende Dichtung 44 hat, die gegen den Streifen drücken kann, wenn dieser an seinem Platz ist, und den Streifen flach gegen die Öffnung halten kann. In der Mitte des ringähnlichen Vorsprungs befindet sich ein farbiges, vorzugsweise graues Ziel, das nachstehend als das "graue Ziel" 45 bezeichnet wird. Das graue Ziel 45 bietet den optischen Instrumenten eine Fläche zur Sicherstellung der richtigen Eichung der Vorrichtung bevor der Streifen eingesetzt wird. Außerdem ist es das graue Ziel, das von den optischen Instrumenten "gesehen" wird, wenn die Vorrichtung eingeschalten wird und bevor der Streifen eingesetzt wird.
Das Vorspannmittel 40 kann andere Ausgestaltungsformen als die einer elastomeren Membran haben. Es kann z.B. eine Blattfeder als solches Vorspannmittel verwendet werden. In einer parallelen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 08/302.282; PCT/US95/12089 (die zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird) werden derartige alternative Vorspannmittel beschrieben, und sie beinhalten ein besonders nützliches Mittel, bei dem der Durchgang 26 in einer schlangenlinienförmigen Konfiguration ausgestaltet ist, welche zusammen mit einem Streifen, der Federeigenschaften besitzt, als Vorspannmittel dient.
Ein derartiger Durchgang ist in Fig. 15 dargestellt, in der die obere Führung 22 und die untere Führung 24 gezeigt werden. Die nachstehende Tabelle 1 führt bevorzugte Abmessungen der Winkel, Abstände und Radien an, die allesamt auf den in der Fig. gezeigten x-y-Koordinaten basieren.
In Fig. 4, auf die sich nunmehr bezogen wird, wird eine perspektivische Ansicht der unteren Hauptseite 43 eines Streifens 46, die die Lehre dieser Erfindung verkörpert, gezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel wird hier für die Verwendung zum Erfassen von Glucose im Blut beschrieben; es versteht sich jedoch, daß die allgemeine Lehre hiervon auf das Erfassen von jeglichem Analyt in Flüssigkeiten anwendbar ist.
Der Streifen 46 enthält einen länglichen und im wesentlichen reckteckigen Träger 47, an dem ein Testbausch 48 angebracht ist, der Reak tionspartner enthält und mit einem darüberliegenden Transportmedium 50 versehen ist. Beim Gebrauch wird die Probe auf die Oberseite des Transportrnediums 50, das über dem Testbausch 48 liegt, aufgetragen. Ein Teil der Probe dringt durch den Testbausch, und die Glucose, soweit vorhanden, reagiert mit den darin enthaltenen Reaktionspartnern und erzeugt eine Farbänderung, die an der Unterseite des Testbauschs sichtbar ist. Durch den Träger ist eine Trägeröffnung 52 vorgesehen, die mit der Öffnung 30 in der unteren Führung der Vorrichtung ausgerichtet ist, wenn der Streifen vollständig dort eingesetzt ist, so daß ein Teil der Unterseite der Oberfläche des Testbauschs für die optischen Geräte der Vorrichtung sichtbar ist (wobei dieser Teil hiernach als die Reaktionszone bezeichnet wird).
Details dieser Bestandteile des Streifens sind in der parallelen US- Patentanmeldung 881.970 beschrieben, die am 12. Mai 1992 angemeldet wurde und zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird. Kurz gesagt, enthält das Transportmedium 50 Poren, durch die die Probe durch Grenzflächenaktivität aufgesaugt wird. Das Transportmedium kann aus natürlichen Stoffen, wie Baumwolle oder Papier, sowie aus synthetischen Stoffen, wie Polyester, Polyamid, Polyethylen oder ähnlichem, bestehen.
Das Transportmedium hat Poren mit einem Austrittsdurchmesser von ungefähr 20 Mikron bis ungefähr 350 Mikron, vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 150 Mikron, z.B. 100 Mikron. Das Transportmedium ist im wesentlichen wasseranziehend oder kann durch eine Behandlung mit oberflächenaktiven Mitteln, die mit roten Blutzellen verträglich sind, wasseranziehend gemacht werden. Ein derartiges, verträgliches, oberflächenaktives Mittel ist MAPHOS 66, welches von Mazer Chemical, einer Abteilung von PPG Industries Inc. Chemicals of Gurnee, Illinois, vertrieben wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Transportmedium in der Lage, Blutproben von bis zu ungefähr 20 bis ungefähr 40 Mikroliter, z.B. 30 Miroliter, aufzunehmen.
Das Transportmedium kann z.B. ein Filterpapier oder ein gesinterter Kunststoff, wie die porösen Polyethylenstoffe sein, die verbreitet von der Porex Corp. aus Fairburn, Georgia, erhältlich sind. Das Transportmedium wird im wesentlichen so hergestellt, daß es eine Dicke von ungefähr 0,022 Inch, mit einer Breite von ungefähr 0,64 cm (0,25 Inch) und einer Länge von ungefähr 2,5 cm (1,0 Inch) hat. Das Transportmedium wird mit einer mit roten Blutzellen verträglichen oberflächenaktiven Lösung behandelt. Da nur ungefähr 3 bis ungefähr 5 Mikroliter Blut den Testbausch durchtränken müssen, besitzt das Transportmedium vorzugsweise ein kleines Leerraumvolumen, so daß keine großen Blutmengen benötigt werden. Überschüssiges Blut, das auf den Reagenzstreifen aufgetragen wird, wird aufgesaugt und in dem Teil des Transportmediums, der sich über den Testbausch hinaus erstreckt, gehalten.
Der Testbausch und seine Herstellung werden außerdemin dem US-Patent 4.935.346 genau dargestellt und brauchen daher hier nicht im Einzelnen beschrieben werden. Im wesentlichen ist der Testbausch eine wasseranziehende poröse Matrix, an die kovalent oder nicht-kovalent Reagenzien gebunden werden können. Beispiele für ein geeignetes Material umfassen Polyamide, welche geeigneterweise Polymerkondensate von Monomeren aus 4 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, wobei die Monomere Laktame oder Verbindungen aus Diaminen und Dicarbonsäuren, Polysulfonen, Polyestern, Polyethylen und Membranen auf Cellulosebasis sind. Es können auch andere Polymerzusammensetzungen verwendet werden. Ferner können die Polymerzusammensetzungen verändert und andere austauschbare Gruppen eingeführt werden, um geladene Strukturen zu liefern, so daß die Oberflächen neutral, positiv oder negativ sowie neutral, basisch oder säurehaltig sein können. Das ausgewählte Material ist eine hydrophile, anisotrope Polysulfonmembran mit Poren, deren Größe über die Dicke der Matrix von groß bis klein variiert. Die bevorzugte Matrix wird von der Memtec America Corporation aus Maryland beziehbar und besitzt eine durchschnittliche Porengröße von 0,34 bis 0,4 Mikrometer, z.B. 0,37 Mikrometer, und eine Dicke von etwa 125 bis etwa 140 Mikrometer, z.B. 130 Mikrometer. Der Quotient des durchschnittlichen Durchmessers der großen zu den kleinen Poren ist etwa 100.
Das Transportmedium so ist auf dem Testbausch 48 mit einer Klebeschicht (nicht abgebildet) aufgebracht. Für diesen Zweck geeignete Klebemittel umfassen auf Acryl, Gummi und Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) basierende Konfektionierungen. Es wird ein Heißschmelzkleber wie diejenigen, die in Stand der Technik bekannt sind, bevorzugt.
Das Klebemittel kann in Form durchgehender Streifen angebracht sein, die sich nur in der Nähe der äußeren Begrenzung des Testbauschs befinden und den Mittelteil der aufnehmenden Oberfläche des Testbauschs im wesentlichen unbeeinträchtigt lassen.
Alternativ kann, wenn die Transportschicht aus einem Material besteht, das bei für die industrielle Produktion praktischen Temperaturen schmilzt, die Transportschicht an dem Testbausch direkt durch die Verwendung von Wärme und Druck angebracht werden. Die Transportschicht wird erwärmt, bis sie zu schmelzen beginnt, und dann gegen den Testbausch gedrückt und abgekühlt. Das direkte Anbringen der Transportschicht auf dem Testbausch durch Schmelzen macht eine eigene Klebeschicht überflüssig.
Die Klebeschicht verbindet das Transportmedium mit der die Probe aufnehmenden Oberfläche des Testbauschs. Das Transportmedium kann eine Vollblutprobe aufnehmen und einen erfaßbaren Teil der Probe über Kapillarwirkung an die aufnehmende Oberfläche weiterleiten. Das Transportmedium erstreckt sich vorzugsweise über ein oder mehrere Enden des Testbauschs hinaus, um ein Reservoir zum Halten überschüssiger Mengen an Blutprobe, die während des tatsächlichen Gebrauchs anfallen können, zu bilden. Es ist gewöhnlich wünschenswerter, derartige überschüssige Mengen der Blutprobe in dem Transportmedium zurückzuhalten, als den Überschuß unkontrolliert auf den Anwender oder auf die Ablesevorrichtungen tropfen zu lassen. Demgemäß wird es bevorzugt, daß das Transportmedium in der Lage ist, etwa 20 bis etwa 40 Mikroliter Blut, vorzugsweise etwa 30 Mikroliter Blut, zu halten und etwa 3 bis etwa 5 Mikroliter Blut auf den Testbausch weiterzuleiten.
Der Testbausch ist getränkt mit einem farbbildenden Reagenzsystem, das auf einen bestimmten Analyt ausgerichtet ist. Typische Analyten sind Glucose, Cholesterin, Harnstoff und viele andere, die für Fachleute ohne weiteres auf der Hand liegen. Das farbbildende Reagenzsystem enthält vorzugsweise ein Enzym, das selektiv eine Erstreaktion mit dem betreffenden Analyt katalysiert. Ein Ergebnis der Erstreaktion kann ein Farbstoff sein, dessen Färbung sich verändert, wobei die Veränderung in der Reaktionszone erfaßbar ist. Alternativ kann das Ergebnis der Erstreaktion ein Zwischenprodukt sein, das einer weiteren Reaktion, die vorzugsweise auch von einem Enzym katalysiert wird, unterzogen wird und an einer Zweitreaktion teilnimmt, die direkt oder indirekt bewirkt, daß sich die Färbung des Farbstoffes verändert, wobei die Veränderung in der Reaktionszone erfaßbar ist.
Ein exemplarisches, farbbildendes Reagenzsystem ist das System, das für Glucose spezifisch ist und Glucoseoxidase, eine Peroxidase und einen oxidierbaren Farbstoff enthält. Glucoseoxidase ist ein Enzym, das man normalerweise aus Aspergillus Niger oder Penicillium erhält, und das mit Glucose und Sauerstoff reagiert, um Gluconsäure und Wasserstoffperoxid zu erzeugen. Das so erzeugte Wasserstoffperoxid, das von einem Peroxidaseenzym, wie Meerrettichperoxidase, katalysiert wird, oxidiert einen Farbstoff. Der resultierende Farbträger (der oxidierte Farbstoff) weist eine Farbe auf, die an der Reaktionszone zu beobachten ist. Im Stand der Technik sind viele geeignete oxidierbare Farbstoffe bekannt, darunter z.B. diejenigen, die in dem US-Patent 5.304.468 angegeben werden, das zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird. Ein besonders nützlicher, oxidier barer Farbstoff ist 3-Methyl-2-Benzo-thiazolinon-Hydrazon-Hydrochlorid/8- Anilin-1-Naphthalinsulfonat-Farbstoff-Paar (MBTH/ANS-Paar), das in der parallelen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 245.940, angemeldet am 19. Mai 1994 (LFS 30), beschrieben ist. Im Stand der Technik sind viele andere geeignete, farbbildende Reagenzsysteme, die für bestimmte Analyten spezifisch sind, bekannt. Ein ausgewähltes Farbstoff-Paar ist ein Derivat von MBTH, nämlich Meta [3-Methyl-2-Benzothiazolinon-Hydrazon]-N-Sulfonyl- Benzolsulfonat-Mononatrium gepaart mit ANS. Diese Zusammensetzung ist in der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 08/302.575; PCT/U595/12091 genau beschrieben, die zu Bezugszwecken hierin aufgenommen wird.
Der Träger 47 kann aus einem Material sein, dessen Eigenschaften steif genug sind, um ohne unerwünschtes Umbiegen oder Umknicken in die Vorrichtung eingesetzt werden zu können. Besagter Träger besteht vorzugsweise aus einem Material, wie Polyolefinen (z.B., Polyethylen oder Polypropylen), Polystyrol oder Polyester. Ein bevorzugtes Material ist das von Imperial Chernical Industries, Ltd. aus Großbritannien erhältliche und von dieser Gesellschaft unter der Marke "Melinex 329" vertriebene Polyester, das eine Dicke von etwa 0,036 cm (0,014 Inch) besitzt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4, stellt die Unterseite des Streifens (d.h., die Seite, die der Öffnung 30 der unteren Führung der Vorrichtung gegenüberliegend einzusetzen ist, und damit die Seite, die von den optischen Instrumenten der Vorrichtung "gesehen" wird) eine Reaktionszone 54 dar, die den Teil des Testbauschs 48 enthält, der durch die Trägeröffnung 52 sichtbar ist. Die Reaktionszone 54 ist in Längsrichtung zwischen dem vorderen Einsetzende 56 des Streifens (vorderen in bezug auf das Einsetzen in die Vorrichtung) und dem gegenüberliegenden hinteren Ende 61 angeordnet.
Es ist nun zu verstehen, daß die Reaktionszone in dem Durchgang in ordnungsgemäßer Ausrichtung mit der öffnung 30 sein muß, um ein richtiges Ablesen der Reaktionszone durch die optischen Instrumente der Vorrichtung zu erreichen; d.h., der Streifen muß vollständig und mit der richtigen Seite nach oben in den Durchgang 26 eingesetzt werden, damit die Reaktionszone genau der öffnung 30 gegenüberliegt.
Gemäß der Lehre dieser Erfindung wird dies durch zwei Vorkehrungen sichergestellt. Erstens, der äußerste Teil der Unterseite an dem Einsetzende des Streifens weist ein maschinenerfaßbares Mittel 58 zum Zusammenwirken mit einem Erfassungsrnittel an dem entsprechenden Ende des Durchgangs der Vorrichtung auf. Zweitens, die richtige Positionierung des Streifens wird dadurch sichergestellt, daß das maschinenerfaßbare Mittel und dessen komplementäres Erfassungsrnittel in der Vorrichtung (nachstehend insgesamt als das "Erfassungssystem" bezeichnet) mit dem Merkmal eines asymmetrischen Streifens kombiniert werden.
Das Erfassungssystem kann irgendeines von vielen sein, die Fachleuten basierend auf dieser Lehre einfallen werden. Es ist herausgefunden worden, daß eine besonders nützliche Kombination vorliegt, wenn ein maschinenerfaßbares Mittel 58 ein elektrisch leitfähiges Material enthält. Das Erfassungsmittel in dem Durchgang der Vorrichtung kann demnach zwei elektrische Kontakte und einen damit in Verbindung stehenden Stromkreis umfassen, wobei die elektrischen Kontakte derart in dem Durchgang angeordnet sind, daß das erfaßbare Mittel über diesen Kontakten liegt, wenn der Streifen vollständig eingesetzt ist, und den Stromkreis schließt, wobei das Schließen von der Vorrichtung überwacht werden kann. Dieses System wird genauer im Zusammenhang mit den nachstehenden Fig. 5-8 beschrieben. Das erfaßbare Mittel, das die oben beschriebenen, elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften besitzt, kann aus jeglichem Material bestehen, das leitfähig ist, wie leitfähige Farben auf Metall- oder Kohlenstoffbasis oder Mischungen aus leitfähigen/widerstandsfähigen Materialien sowie leitfähige Polymere (z.B., Polyanilin, Polypyrrol, Polyacetylen oder Polythiophen), leitfähige Polymere, die mit einem Metall, Halbleiter (z.B. Zinkoxid) oder metallischem Klebefilm versetzt sind, o.dergl.. Derartige Stoffe können auf die hierin beschriebene Stelle auf dem Streifen in jedem geeigneten Verfahren aufgetragen werden. Demgemäß kann der Stoff, abhängig von der Natur des gewählten leitfähigen Materials, mit Siebdruck oder Flexodruck oder Tiefdruck oder durch Aufmalen, Laminieren, Auflegen, Besputtern oder Bedampfen oder sogar durch Insert-Technik auf den Streifen aufgetragen werden. Da der Streifen vorzugsweise ein polymerer Film ist, kann der Stoff in das Ausgangspolymer des Streifens selbst eingebracht werden, oder es kann der Streifen zu irgendeinem Zeitpunkt des Formgebungsverfahrens mit dem Stoff imprägniert werden.
Bei einer alternativen Ausführungsbeispiel kann das Erfassungssystem die vorgeschriebene Stelle des Streifens mit einem Stoff versehen, der Reflektionseigenschaften in ausgeprägtem Kontrast zu den Reflexionseigenschaften des Durchgangs hat, wenn der Streifen nicht eingesetzt ist (d.h., das Reflexionsvermögen des leeren Durchgangs). In diesem Fall kann das Ende des Durchgangs einen Satz optischer Instrumente aufweisen, d.h., eine Lichtquelle, wie z.B. eine lichtemittierende Diode (LED) zusammen mit einem Detektor für reflektiertes Licht, wie hierin beschrieben, zum Messen des Reflexionsvermögens der Reaktionszone auf dem Streifen. Wenn somit, z.B., die vorgesehene Stelle auf dem Streifen farblich hell ist und somit, verglichen mit einem im wesentlichen schwarzen Inneren des Durchgangs, ein hohes Reflexionsvermögen hat, kann der Kontrast in dem reflektierten Licht von dem LED/Lichtdetektor-Erfassungsmittel der Vorrichtung erkannt werden. Wie in der parallelen, oben genannten US-Patentanmeldung (LFS 32) beschrieben wurde, ist es zum Zwecke der Eichung der in der Reaktionszone abgelesenen Reflexionsvermögenswerte äußerst vorteilhaft, den ganzen Bereich der Unterseite des Streifens, der die Reaktionszone in die Vorrichtung führt, mit einem kontrastierenden Reflexionsvermögen zu versehen. Dementsprechend dient eine derartige, vordere Fläche der Unterseite als erfaßbares Mittel.
Das erwünschte, kontrastierende Reflexionsvermögen des erfaßbaren Mittels kann auf einem Streifen dieser Erfindung auf jegliche Art, die Fachleuten bekannt ist, erzielt werden. Z.B. kann der Träger, an der gewünschten Stelle, mit einer Schicht laminiert sein, die das erforderliche Reflexionsvermögen besitzt. Wahlweise kann das Material, das den Träger enhält, einen färbenden Stoff enthalten, der- der Stelle, die das erfaßbare Mittel aufweist, das richtige Reflexionsvermögen verleiht. Als weitere Alternativen kann der färbende Stoff auf die betreffende Stelle aufgedruckt oder aufgemalt sein.
Das Verfahren, das gewählt wird, um kontrastierende Reflexionsvermögenswerte zwischen dem erfaßbaren Mittel eines eingesetzten Streifens und dem Durchgang bei nicht vorhandenem Streifen zu erzielen, ist nicht kritisch. Es ist jedoch wichtig, daß dem Erfassungsmittel der Vorrichtung zumindest ein kleiner Kontrast zwischen diesen zwei Reflexionsvermögenswerten ausgewiesen wird. Demgemäß sollte der niedrigere Reflexionsvermögenswert nicht größer als 0,9-mal, vorzugsweise nicht größer als 0,5- mal, als der höhere Reflexionswert sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4a sind in einem bevorzugten Ausführungs beispiel die erfaßbaren Mittel 58 bezüglich der Reaktionszone 54 optimal angeordnet. Insbesondere enthält der Teil 54 der Reaktionszone, der von der Vorrichtung gelesen werden kann, einen Mittelpunkt 53, der auf der Längsmittellinie A-A in der Mitte angeordnet ist. Die erfaßbaren Mittel 58 sind in dem Bereich 55 angeordnet, wobei der Bereich 55 durch zwei par allele Linien L, und L&sub2; in einem Winkel X zu der Längsrnittellinie festgelegt ist. Der Winkel X beträgt etwa 45º. Die Linien L&sub1; und L&sub2; haben einen Abstand D&sub1;, der vorzugsweise etwa 0,81 cm (0,32 Inch) beträgt. L&sub2;, die Linie, die dem Mittelpunkt 53 am nächsten ist, hat einen Abstand D&sub2; von dem Mittelpunkt, wobei der Abstand entlang der Längsmittellinie gemessen wird. D&sub2; beträgt vorzugsweise etwa 1,32 cm (0,52 Inch).
Der Streifen mit den maschinenerfaßbaren Mitteln weist ferner das Merkmal einer Asymmetrie auf, um ein richtiges Einsetzen sicherzustellen. Wie hierin beschrieben, bezieht sich diese Asymmetrie darauf, daß der äußerste Teil des Streifens an dem Einsetzende eine asymmetrische Form in dem Sinne aufweist, daß an der Längsmittellinie, A-A in Fig. 4, keine Liniensymmetrie besteht. Somit kann aus dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel gesehen werden, daß dieses Einsetzende einen Bereich aufweist, in dem, an einem bestimmten Punkt (z.B., Punkt a) auf der Längsmittellinie A-A, der normale Abstand zu einer ersten Längskante 49 (Abstand a-b) geringer ist als der normale Abstand zu der zweiten Kante 51 (Abstand a-c). Dies wird in dem in den Fig. 4-8 dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht, indem einfach die Kante 49 in einem Winkel der Mittellinie abgeschrägt wird. Dies wird auch durch die in den Fig. 9-12 darge stellte Konfiguration erzielt, wobei eine rechtwinklige "Ecke" aus dem Einsetzende des Streifens herausgeschnitten ist. Für Fachleute ist aufgrunddessen erkennbar, daß, um die hier genannten Vorschriften zu erfüllen, dem Streifen an dieser Stelle viele andere Formen gegeben werden können, die bogenförmige Kanten, eingekerbte Kanten oder Kombinationen dieser Konfigurationen umfassen.
Die Merkmale der Ausstattung eines Streifens mit einem maschinenerfaßbaren Mittel und mit einer asymmetrischen Konfiguration an seinem Ende stellen zusammen sicher, daß, wenn dieser Streifen in einer Vorrichtung mit einem geeigneten Erfassungsmittel und einem passenden Durchgang benutzt wird, das Ablesen eines falsch eingesetzten Streifens nicht möglich ist. Dies ist in dem Ausführungsbeispiel, das schematisch in den Fig. 5-8 dargestellt ist, gezeigt. In Fig. 5 ist ein Streifen 60 dargestellt, der ein erfaßbares Mittel 62 und eine Trägeröffnung 64 aufweist. Die untere Hauptseite 66 ist in der vollständig gezeichneten, schematischen Ansicht auf der linken Seite dargestellt, und die obere Hauptseite 68 ist in der angedeutet gezeichneten Ansicht auf der rechten Seite dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt das erfaßbare Mittel 62 eine elektrisch leitfähige Oberfläche. In Fig. 5 ist außerdem der komplementäre Teil einer Vorrichtung 70 gezeigt, wobei der Durchgang 72 an seinem Ende 74 zwei Kontakte 76 und 78 (mit nicht abgebildetem, angeschlossenem Stromkreis) als Erfassungsmittel hat. Der Streifen 60 weist dieselbe Asymmetrie, die im Zusammenhang mit Fig. 4 dargestellt wurde, auf, und demgemäß ist das Ende des Durchgangs 72 mit Wänden 80 und 82 versehen, die den Streifen blockieren und mit dem Einsetzende des Streifens 60 zusammenpassen, wenn der Streifen richtig eingesetzt ist. Der Durchgang 72 enthält auch optische Instrumente 84 zum Ablesen der Reaktionszone 63.
Gemäß Fig. 6 ist der Streifen 60 in den Durchgang 72 richtig und vollständig eingesetzt. Dementsprechend liegt nun das erfaßbare Mittel 62 über den Kontakten 76 und 78, wodurch der elekrische Stromkreis geschlossen wird. Die Vorrichtung kann Mikroprozessorvorrichtungen aufweisen, die das Schließen des elektrischen Stromkreises erkennen und daraufhin die Fortsetzung des Ablesen des Streifens ermöglichen.
Gemäß Fig. 7 ist ein Streifen 60 verkehrt herum in den Durchgang 72 eingesetzt. Durch die Asymmetrie des Streifens zusammen mit der passenden Konfiguration des Durchgangs der Vorrichtung interferiert in diesem Fall die Wand 82 mit dem vollständigen Einsetzen des Streifens. Dementsprechend überlagert das erfaßbare Mittel 62 die Kontakte 76 und 78 nicht, und der elektrische Stromkreis wird nicht geschlossen. Die in der Vorrichtung vorgesehenen Mikroprozessorvorrichtungen können keinen geschlossenen Stromkreis erfassen und können dann ein fehlerhaftes Ablesen des Streifens ausschließen. Vorzugsweise wird ein derartig erfaßter Fehler auch durch die Mikroprozessorvorrichtungen an eine vom Anwender lesbare Anzeige weitergeleitet.
Gemäß Fig. 8 ist ein Streifen 60, der, obwohl er mit der richtigen Seite nach oben eingesetzt wird, nicht vollständig eingesetzt worden. Auch hier überlagert das erfaßbare Mittel 62 die Kontakte 76 und 78 nicht, und somit wird der elektrische Stromkreis nicht geschlossen. Wiederum schließen Mikroprozessorvorrichtungen ein fehlerhaftes Ablesen aus und berichten dies, vorzugsweise, dem Anwender.
Die Fig. 9-12 stellen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. In Fig. 9 wird ein Streifen 90 gezeigt, der ein erfaßbares Mittel 92 und eine Trägeröffnung 94 aufweist, wobei die untere Hauptseite 96 an der linken Seite in voll ausgezogener Linie und eine obere Hauptseite 98 an der rechten Seite in Phantomlinien gezeigt sind. In diesem Ausführungsbeispiel hat das erfaßbare Mittel 92 eine Oberfläche, die lichtreflektierende Eigenschaften besitzt, die mit denen des Durchgangs der Vorrichtung, wenn der Streifen nicht eingesetzt ist, kontrastieren; d.h., die erfaßbaren Mittel 92 stellen eine helle Fläche im Kontrast zu der dunklen Oberfläche der Wände des Durchgangs dar. Ebenfalls dargestellt in Fig. 9 wird ein komplementärer Teil einer Vorrichtung 100, wobei der Durchgang 102 an seinem Ende 104 ein Erfassungsmittel 106 enthält, welches eine LED/Lichterfassungskombination aufweist. Der Streifen 90 weist die oben beschriebene Asymmetrie auf, d.h., eine "Ecke" ist aus dem Einsetzende des Streifens herausgeschnitten. Dementsprechend weist das Ende des Durchgangs 102 den Streifen blockierende Wände 108, 110 und 112 auf, die mit dem Einsetzende des Streifens 90 zusammenpassen, wenn der Streifen richtig eingesetzt ist. Der Durchgang 102 weist ferner optische Instrumente 114 zum Ablesen der Reaktionszone 93 auf.
Gemäß Fig. 10 ist der Streifen 90 richtig und vollständig in den Durchgang 102 eingesetzt. Demgemäß liegt das lichterfaßbare Mittel 92 über den optischen Instrumenten des Erfassungsmittels 106, welches eine hochreflektierende Fläche erfaßt. Die Vorrichtung kann Mikroprozessorvorrichtungen aufweisen, die diese erfaßte, hochreflektierende Fläche erkennen und somit die Fortsetzung des Ablesens des Streifens zulassen.
In Fig. 11 ist ein Streifen 90 dargestellt, der verkehrt herum in den Durchgang 102 eingesetzt ist. Aufgrund der Asymmetrie des Streifens zusammen mit der passenden Konfiguration des Durchgangs der Vorrichtung verhindern in diesem Fall die Wände 108, 110 und 112 das vollständige Einsetzen des Streifens. Demgemäß überlagert das erfaßbare Mittel 92 die optischen Instrumente des Erfassungsrnittel 106 nicht, und es wird keine hochreflektierende Fläche erfaßt. In der Vorrichtung vorhandene Mikroprozessorvorrichtungen können keine hochreflektierende Fläche erfassen und können dann ein fehlerhaftes Ablesen des Streifens ausschließen sowie, unter Verwendung einer Anzeige der Vorrichtung, den Fehler dem Anwender berichten.
In Fig. 12 ist ein Streifen 90 dargestellt, der, obwohl er mit der richtigen Seite nach oben eingesetzt ist, nicht vollständig eingesetzt worden ist. Auch hier überlagert das erfaßbare Mittel 62 die optischen Instrumente des Erfassungsmittels 106 nicht, und somit wird keine hochreflektierende Fläche erfaßt. Wiederum schließen Mikroprozessorvorrichtungen ein fehlerhaftes Ablesen aus und berichten dies vorzugsweise dem Anwender.
Es ist verständlich, daß bei den in den Fig. 9-12 dargestellten Ausführungsbeispielen das erfaßbare Mittel so gewählt wurde, daß es ein hohes Reflexionsvermögen besitzt, und es wurde mit einem dunklen Durchgang kombiniert. Umgekehrt ist es auch möglich, daß das erfaßbare Mittel dunkel ist und der Durchgang z.B. ein helles Ziel aufweist. In solchen Fällen würde der Mikroprozessor dementsprechend programmiert werden.
In Fig. 13 und 14 ist schematisch der Betrieb eines erfaßbaren Mittels jener Art, die das Reflexionsvermögen einer Fläche als das überwachte Merkmal benutzt, sowie ein Erfassungsmittel in dem Durchgang einer komplementären Vorrichtung, verwendend einen mit einem Stromkreis verbundenen Transistorschalter, dargestellt. Fig. 13 stellt den Streifen 130 mit einer Fläche mit hohem Reflexionsvermögen als das erfaßbare Mittel 132 dar. Die Fläche 134 ist die Fläche mit niedrigem Reflexionsvermögen, die von dem Erfassungsmittel 136 bei nicht vorhandenem Streifen in dem Durchgang der Vorrichtung "gesehen" wird. Das Erfassungsmittel 136 enthält eine LED, die Licht, das durch den Pfeil 138 symbolisiert wird, aussendet, sowie ein Lichterfassungmittel zum Erfassen von reflektiertem Licht, das durch den Pfeil 140 symbolisiert wird. Das Erfassungsmittel 136 umfaßt ferner einen Schalter 142, der Transistoren 144 und 146 enthält, die, wenn sie durch das Beobachten von reflektiertem Licht 140 mit Strom versorgt werden, leiten und bewirken, daß ein Strom (als "1" dargestellt) fließt. Das Erfassungsmittel 136 enthält ferner einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) 148, der eine Niederspannungs-Stromquelle und einen Knotenpunkt P, an dem die Spannung überwacht wird, aufweist.
Demgemäß ist das Reflexionsvermögen von Licht 140 von der Fläche 134 gering, wenn sich kein Streifen in dem Durchgang befindet oder der Streifen nicht vollständig eingesetzt ist, es fließt im wesentlichen kein Strom im Schalter 142, und der Knotenpunkt P hat ein relativ hohes Potential. Unter diesen Umständen schließt der Mikroprozessor der Vorrichtung ein fehlerhaftes Ablesen aus.
Andererseits, wenn der Streifen an seinem Platz ist, versorgt hochreflektiertes Licht 140 die Transistoren mit Strom, Strom fließt in dem Schalter 142 und der Knotenpunkt P wird auf ein niedriges Potential gezogen. Dies löst aus, daß der Mikroprozessor die Fortsetzung des Ablesens des Streifens zuläßt.
Es ist verständlich, daß, obwohl obiges Ausführungsbeispiel so dargestellt ist, daß das erfaßbare Mittel 132 eine Fläche mit hohem Reflexionsvermögen enthält und die Fläche 134 ein niedriges Reflexionsvermögen besitzt, auch der umgekehrte Fall möglich ist. Anders ausgedrückt, es können das erfaßbare Mittel 132 eine Fläche mit niedrigem Reflexionsvermögen und die Fläche 134 ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen. Demgemäß wird der Schalter, wenn die Vorrichtung eingeschaltet ist und bevor der Streifen eingesetzt wird, dadurch mit Strom versorgt, daß er eine be trächtliche Menge reflektierten Lichts empfängt. Wenn der Streifen richtig eingesetzt wird, hört dieser Empfang auf und der Strom wird schwächer. Entsprechend kann der Mikroprozessor so programmiert werden, daß er ein weiteres Ablesen des Streifens nur bei einem derartigen Schwächerwerden des Stroms zuläßt.
Da nun die Erfindung vollständig beschrieben wurde, ist es für einen Durchschnittsfachmann deutlich, daß an der Erfindung Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsbereich, der in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert wird, abzuweichen.

Claims

1. Sich längs erstreckender Teststreifen (46) zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Menge eines Analyts in einer Flüssigkeit durch Einsetzen des Teststreifens in einen Durchgang (26) einer Lesevorrichtung (12);

wobei der Teststreifen erste und zweite Hauptseiten sowie ein Einsetzende (56) zur Führung beim Einsetzen des Streifens in den Durchgang und ein gegenüberliegendes hinteres Ende (61) aufweist;

die erste Hauptseite eine Reaktionszone (54) aufweist, die zwischen dem Einsetzende und dem hinteren Ende angeordnet ist und von der ein Teil durch die Vorrichtung lesbar ist, wenn der Streifen vollständig in den Durchgang eingesetzt ist;

die Reaktionszone die Fähigkeit hat, eine maschinenlesbare Anzeige als eine Funktion des Vorhandenseins oder der Menge des Analyts in der Flüssigkeit herzustellen, wenn eine Probe der Flüssigkeit auf den Streifen aufgebracht ist;

der äußerste Teil einer der Hauptseiten an dem Einsetzende ein maschinenerfaßbares Mittel (58) zum Zusammenwirken mit Erfassungsmitteln an dem entsprechenden Ende des Durchgangs aufweist, wodurch die Vorrichtung programmiert werden kann, um zu bestimmen, ob der Streifen vollständig dorthinein eingesetzt worden ist oder nicht;

der äußerste Teil des Streifens an dem Einsetzende in bezug auf die Längsmittellinie des Streifens zum Zusammenwirken mit einer passenden Ausgestaltung für den Durchgang der Vorrichtung asymmetrisch ist, so daß der Streifen nicht vollständig eingesetzt werden kann, wenn er verkehrt herum liegt.

2. Streifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maschinenerfaßbare Mittel einen Bereich umfaßt, der ein kontrastierendes Reflexionsvermögen in bezug auf das Reflexionsvermögen des leeren Durchgangs aufweist, wobei eines der Reflexionsvermögen größer als das andere ist.

3. Streifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrigere Reflexionsvermögenswert nicht größer als 0,9-mal der höhere Reflexionsvermögenswert ist.

4. Streifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrigere Reflexionsvermögenswert nicht größer als 0,5-mal der höhere Reflexionsvermögenswert ist.

5. Streifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maschinenerfaßbare Mittel elektrisch leitfähiges Material zum Zusammenwirken mit einem elektrischen Schaltkreis-Erfassungsmittel (76, 78) in der Vorrichtung umfaßt.

6. Streifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Vorrichtung lesbare Teil der Reaktionszone einen Mittelpunkt (53) umfaßt, der zentral auf der Längsmittellinie des Streifens liegt; und daß das erfaßbare Mittel innerhalb eines Bereichs liegt, der durch zwei parallele Linien in einem Winkel von 450 zur Längsmittellinie des Streifens festgelegt ist, wobei die parallelen Linien in einem Abstand von 0,81 cm (0,32 Inch) angeordnet sind, und der Abstand, entlang der Längsmittellinie des Streifens, zwischen dem Mittelpunkt und der Linie der parallelen Linien, die am dichtesten an dem Mittelpunkt liegt, 1,32 cm (0,52 Inch) beträgt.

7. Vorrichtung zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Menge eines Analyts in einer auf einen sich längs erstreckenden Teststreifen aufgebrachten Flüssigkeit durch Verwenden eines Teststreifens (46), umfassend:

erste und zweite Hauptseiten, ein Einsetzende (56) zur Führung beim Einsetzen des Streifens in die Vorrichtung und ein gegenüberliegendes hinteres Ende (61); wobei die erste Hauptseite eine Reaktionszone (54) aufweist, die zwischen dem Einsetzende und dem hinteren Ende angeordnet und von der Vorrichtung ablesbar ist, wenn der Streifen in die Vorrichtung in einer ersten Ausrichtung vollständig eingesetzt ist; wobei die Reaktionszone die Fähigkeit hat, eine maschinenlesbare Anzeige als eine Funktion des Vorhandenseins oder der Menge des Analyts in der Flüssigkeit herzustellen, wenn eine Probe der Flüssigkeit auf den Streifen aufgebracht ist; und der Streifen ferner an dem Einsetzende einer der beiden Hauptflächen ein maschinenerfaßbares Mittel (58) aufweist, und der Streifen an dem Einsetzende in bezug auf die Längsmittellinie des Streifens asymmetrisch ist; wobei die Vorrichtung umfaßt:

einen sich längs erstreckenden Durchgang (26) mit einem offenen Ende (14) für das Einsetzen des Streifens sowie ein gegenüberliegendes Ende (31);

wobei das gegenüberliegende Ende eine Konfiguration aufweist, die mit dem asymmetrischen Einsetzende des Streifens zusammenpaßt, wenn der Streifen in die Vorrichtung in der ersten Ausrichtung eingesetzt ist, aber eine Konfiguration, die das vollständige Einsetzen des Streifens blockiert, wenn der Streifen in einer zweiten Ausrichtung eingesetzt ist,

das gegenüberliegende Ende ein Erfassungsmittel hat, das die maschinenerfaßbaren Mittel an dem Einsetzende des Streifens nur dann erfaßt, wenn der Streifen in den Durchgang zum Herstellen einer Signalcharakteristik der Erfassung der maschinenerfaßbaren Mittel vollständig eingesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinenerfaßbaren Mittel einen Bereich umfassen, der die Eigenschaft eines kontrastierenden Lichtreflexionsvermögens in bezug auf die Eigenschaft des Lichtreflexionsvermögens des leeren Durchgangs aufweist, und daß das Erfassungsmittel einen Detektor (106) für reflektiertes Licht umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das maschinenerfaßbare Mittel ein elektrisch leitfähiges Material umfaßt, und daß das Erfassungsmittel ein elektrisches Schaltkreis-Erfassungsmittel ist.