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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Testverfahren zur Bestimmung der Zeit maximaler
Fruchtbarkeit im Ovulationszyklus eines Säugers und ebenso Vorrichtungen und
Testkits zur Verwendung in solchen Verfahren.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vorrichtungen
zum Testen der Konzentration des luteinisierenden Hormons (LH) in
menschlichem Urin sind bereits kommerziell erhältlich. Typischerweise stellen
diese Vorrichtungen ein farbiges, mit bloßem Auge ablesbares Signal
bereit, dessen Intensität
sich mit zunehmender LH-Konzentration ändert. Beispiele sind in der
EP-A-291 194 und der EP-A-383 619 beschrieben. Eine Reihe von regelmäßigen Tests,
z.B. täglicher
Tests, wird während
des Zyklus durchgeführt,
um den LH-Anstieg oder den LH-Peak genau festzulegen, der mit der
Ovulation verbunden ist. Diese Information wird zur Unterstützung einer Empfängnis genutzt.
Sie zeigt die kurze Zeit im Ovulationszyklus an, während der
eine natürliche
Befruchtung mit größter Wahrscheinlichkeit
zur Schwangerschaft führt.
Die Information ist auch für im
Gesundheitswesen Tätige
verwendbar, die IVF-(In-vitro-Fertilisations)Behandlungen durchführen.
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Obwohl
die existierenden Tests einen wertvollen Beitrag auf diesem Gebiet
leisten, kann die im wesentlichen wechselhafte Natur dieses physiologischen
Indikators zum Verpassen des Ovulationseintritts führen.
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Darüber hinaus
können
zumindest in einigen Individuen verhältnismäßig hohe LH-Konzentration gelegentlich
im Zyklus beobachtet werden, die nicht mit der Ovulation verbunden
sind. Dies kann z.B. aufgrund von hohen Streuungen in der Urinkonzentration
auftreten. Auf solche Ursachen zurückgehende hohe LH-Konzentrationen
können
fälschlicherweise mit
der Ovulation in Verbindung gebracht werden.
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Demgemäß besteht
ein Bedarf an verbesserten Testverfahren und Testkits, die ein genaueres Festlegen
der Ovulation und eine verringerte Wahrscheinlichkeit falscher Anzeigen
ermöglichen.
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Möglichkeiten
für die Überwachung
des Ovulationszyklus eines Säugers,
in erster Linie zur Empfängnisverhütung, die
Analyten, wie LH und Östron-3-Glucuronid
(E3G), verwenden, werden in der EP-A-656 118, der EP-A-656 119 und
der EP-A-656 120 beschrieben.
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Es
wurde früher
vorgeschlagen, E3G (auch in Verbindung mit LH) als Indikator für den Status
der Fruchtbarkeit zu verwenden, in erster Linie zur Empfängnisverhütung, obgleich
diese Information auch genutzt werden kann, um eine Empfängnis zu
unterstützen,
falls dies erwünscht
ist. In der WO 95/01128 wird zu Beginn des Ovulationszyklus ein
Basislinien-E3G-Gehalt
festgelegt und als Referenz zum Vergleich nachfolgender E3G-Signale
verwendet, um einen Anstieg nachzuweisen, der den Beginn der fruchtbaren
Phase anzeigt. Zur Vermeidung einer Empfängnis muß eine angemessen frühzeitige
Ankündigung
des Beginns der fruchtbaren Phase gegeben werden, und ein mit diesem
Beginn verbundener E3G-Anstieg ist viel kleiner, als für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung wünschenswert
ist. Bei der vorliegenden Erfindung besteht die Aufgabe darin, den
Zeitraum maximaler Fruchtbarkeit so genau wie möglich festzulegen. Demgemäß wäre das optimale Verhältnis zwischen
einem E3G-Testsignal und dem Basisliniensignal im vorliegenden Zusammenhang für die Empfängnisverhütung völlig ungeeignet.
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Die
EP 0 703 454 offenbart eine Überwachungsvorrichtung,
die dazu vorgesehen ist, bei Verfahren zur Empfängnisverhütung behilflich zu sein. Die
offenbarte Überwachungsvorrichtung
umfaßt Aufnahmemittel
zur Aufnahme einer Testvorrichtung für eine Körperflüssigkeit, Lesemittel, die innerhalb der
Aufnahmemittel angeordnet sind, um ein Testsignal zu lesen, das
durch die Überwachungsvorrichtung
vermittelt wurde, mit Verarbeitungsmittel, um das Testsignal auszuwerten,
und Anzeigemittel, um den Status der Fruchtbarkeit eines Wesens
anzuzeigen. Jedoch umfaßt
die in der
EP 0 703 454 offenbarte
Vorrichtung keine Mittel zur Bestätigung eines angenommenen Ovulationsereignisses
und sie macht auch keine Anzeige von Zeiträumen einer "erhöhter" oder "maximaler" Fruchtbarkeit, da
die Vorrichtung mit der Empfängnisverhütung in
Zusammenhang steht, so daß es
hier keinen Grund gibt, zwischen diesen beiden Zuständen zu
unterscheiden.
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Allgemeine
Beschreibung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann eine stärker verläßlichere Identifikation des
Ereignisses der Ovulation erreicht werden, wenn, zusätzlich zur
Messung der Konzentration eines ersten Analyten (wie LH), der die
Ovulationsereignisse genau festlegt, auch ein weiterer Analyt einer
Körperflüssigkeit
gemessen wird. Dieser weitere Analyt sollte einer sein, für den die
Konzentration in der Körperflüssigkeit
im Vorfeld des Ovulationsereignisses einer signifikanten Änderung
unterliegt. Dies stellt eine Ankündigung
bereit, daß die
Ovulation unmittelbar bevorsteht, und daher ist der Anwender, der über diese
Information verfügt,
hinsichtlich der Tatsache vorgewarnt, daß der LH-Anstieg/Peak oder
ein anderer Indikator in Kürze
auftreten wird, und daher ist es unwahrscheinlicher, dies zu verpassen.
Darüber
hinaus kann, falls eine hohe LH-Konzentration oder ein anderer Indikator
in Abwesenheit der positiven Anzeige oder Vorankündigung durch einen anderen
Analyten nachgewiesen wird, dies als klinisch insignifikant angesehen
und außer
acht gelassen werden. Ein für diesen
Zweck insbesondere verwendbarer Analyt ist Estradiol oder ein Metabolit
von diesem, speziell Östron-3-Glucuronid (E3G).
Durch existierende Technologie ist es möglich, sowohl E3G als auch
LH in einer einzelnen Probe einer Körperflüssigkeit, wie Harn, unter Verwendung
einer einzelnen Assay-Vorrichtung zu messen. Eine geeignete Testvorrichtung wird,
z.B., in der EP-A-703 454 beschrieben.
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Die
Erfindung stellt eine Verfahren zur Bestimmung der Zeit maximaler
Fruchtbarkeit im Ovulationszyklus eines Säugers bereit, wobei das Verfahren
die Verwendung der unten definierten Überwachungsvorrichtung umfaßt.
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Die
Erfindung schafft eine Überwachungsvorrichtung
zur Verwendung zusammen mit einer oder mehreren Körperflüssigkeits-Testvorrichtungen, die Überwachungsvorrichtung
umfaßt:
Aufnahmemittel um eine Testvorrichtung aufzunehmen, Lesemittel,
die mit den Aufnahmemitteln verbunden sind, um ein Testsignal, das
von der Testvorrichtung bereitgestellt wird, zu lesen, elektronische
Verarbeitungsmittel, um das Testsignal auszuwerten, und Anzeigemittel,
um eine Anzeige der Zeit der maximalen Fruchtbarkeit in dem Ovulationszylus
eines Säugetiers
bereitzustellen, wobei:
- a) die eine oder mehreren
Testvorrichtung(en) Testsignale bereitstellen, die von der Überwachungsvorrichtung
lesbar sind, einschließlich
einem Signal, das proportional zu der Konzentration eines ersten
Analyten in einer Körperflüssigkeit ist,
der erste Analyt zeigt eine nachweisbare Konzentrationsänderung
zu ungefähr
der Zeit des Eisprungs in dem Zyklus, und einem Signal, das proportional
zu der Konzentration eines zweiten Analyten in einer Probe von Körperflüssigkeit
ist, der zweite Analyt zeigt eine nachweisbare Konzentrationsänderung
nach dem Beginn des Zyklus aber bevor die Konzentrationsänderung
des ersten Analyten nachweisbar wird; und
- b) als Antwort auf Testsignale, die durch die eine oder mehreren
Testvorrichtung(en) bereitgestellt werden, die in einer Reihe von
Tests, die nach dem Beginn des Zyklus durchgeführt werden, verwendet werden,
stellt die Überwachungsvorrichtung über die
Anzeigemittel eine Anzeige bereit, dass die Fruchtbarkeit erhöht ist,
wenn die Konzentrationsänderung
des zweiten Analyten nachgewiesen wurde, und eine Anzeige, dass
die Fruchtbarkeit maximal ist, wenn die Konzentrationsänderung
des ersten Analyten nachgewiesen wurde, und wobei keine Anzeige
von maximaler Fruchtbarkeit bereitgestellt wird, es sei denn die Konzentrationsänderung
des zweiten Analyten wurde bereits in dem laufenden Zyklus nachgewiesen
oder wird nicht später
als zu der Zeit nachgewiesen, zu der die Konzentrationsänderung des
ersten Analyten nachgewiesen wird.
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Vorzugsweise
ist der erste Analyt das luteinisierende Hormon (LH).
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Vorzugsweise
ist der zweite Analyt Estradiol oder ein Metabolit von diesem.
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Eine
besonders geeignete Körperflüssigkeit ist
Urin bzw. Harn.
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Vorzugsweise
wird keine Anzeige für
maximale Fruchtbarkeit geliefert, wenn die Konzentrationsänderung
des zweiten Analyten nicht bereits im laufenden Zyklus nachgewiesen
wurde oder nicht später
als zu dem Zeitpunkt nachgewiesen wird, zu dem die Konzentrationsänderung
des ersten Analyten nachgewiesen wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Anzeigemittel eine visuelle Anzeige in Form eines Balkens oder
eines ähnlichen
Symbols, dessen Höhe
oder Länge
sich entweder kontinuierlich oder schrittweise verändert, wenn
die Wahrscheinlichkeit einer Empfängnis ansteigt, wobei eine
maximale Höhe
oder Länge
erreicht wird, um den für
einen die Empfängnis
geeignetste Zeit im Zyklus anzuzeigen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
schafft die Erfindung ein Kit, das eine Überwachungsvorrichtung zusammen
mit mindestens einer Testvorrichtung für Körperflüssigkeiten umfaßt, um die
lesbaren Testsignale bereitzustellen.
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Das
Testkit kann eine Vielzahl an Testvorrichtungen für Körperflüssigkeiten
umfassen, um die lesbaren Testsignale bereitzustellen. Vorzugsweise stellt
jede der Testvorrichtungen ein zur Konzentration des ersten Analyten
proportionales Testsignal und ein zur Konzentration des zweiten
Analyten proportionales Testsignal bereit.
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Der
Test wird vorzugsweise über
eine Zeitdauer von Tagen im laufenden Ovulationszyklus mit Proben
einer Körperflüssigkeit
durchgeführt,
die von der einzelnen menschlichen Person erhalten wurden, um eine
erhöhte
Konzentration von Estradiol oder einem Metaboliten von diesem nachzuweisen,
die die bevorstehende Ovulation anzeigt. In dieser Ausführungsform
der Erfindung ist es günstig
und vorteilhaft, wenn das Estradiol oder ein Metabolit von diesem
in den gleichen Körperflüssigkeitsproben
nachgewiesen werden, wie sie in den LH-Tests verwendet wurden. Geeigneterweise
wird ein einzelner Test angewandt, um sowohl LH als auch Estradiol/Metabolit
in einer einzelnen Körperflüssigkeitsprobe
zu bestimmen.
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Vorzugsweise
wird eine erhöhte
LH-Konzentration, die die Ovulation scheinbar anzeigt, mißachtet,
bis eine erhöhte
Konzentration von Estradiol oder eines Metaboliten von diesem in
dem laufenden Zyklus nachgewiesen wurde.
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Eine
wichtige Ausführungsform
der Erfindung ist ein Testkit, umfassend:
- a)
mindestens eine Testvorrichtung für eine Körperflüssigkeit, die ein zur LH-Konzentration
in einer Probe der Körperflüssigkeit
proportionales lesbares Signal bereitstellt,
- b) mindestens eine Testvorrichtung für eine Körperflüssigkeit, die ein zur Konzentration
von Estra diol/Metabolit in einer Probe der Körperflüssigkeit proportionales lesbares
Signal bereitstellt,
- c) eine Überwachungsvorrichtung
gemäß Anspruch
1, um festzustellen, ob die Ovulation im laufenden Zyklus in Kürze eintreten
wird oder gerade eingetreten ist.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Testkit eine Vielzahl von Testvorrichtungen, von denen jede
ein zur LH-Konzentration proportionales lesbares Signal und ein
zur Estradiol/Metabolit-Konzentration
proportionales lesbares Signal in einer einzelnen Probe der Körperflüssigkeit
bereitstellt.
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In
diesem Zusammenhang wird in bezug auf die Analytkonzentration oder
dem mit der Konzentration verbundenen Testsignal viel davon abhängen, auf
welche Art der Assay zusammengestellt und wie das Signallesesystem
angepaßt
ist. Ein Ziel besteht darin, irreführende Information so weit
wie möglich auszuschließen, die
aus kleinen Tagesfluktuationen der LH-Konzentration hervorgehen,
welche den mit der Ovulation verbundenen großen Anstieg dieser Konzentration
nicht anzeigen. Im allgemeinen sollten Abweichungen vom Schwellenwert
von weniger als etwa 10% und vorzugsweise weniger als etwa 15% ignoriert
werden. Wünschenswerterweise
sollten das Testformat und die Lesesysteme, die in dem Testkit zur
Verwendung in der Erfindung ausgewählt werden, einen Testsignalbereich
ermöglichen,
der hinreichend groß ist,
um eine einfache Unterscheidung zwischen den mit solchen insignifikanten
Fluktuationen verbundenen Signalen und größeren Änderungen, die klar von klinischer
Signifikanz sind, treffen zu können.
Im speziellen haben wir gefunden, daß dann, wenn das Testsystem
eine optische Transmission durch einen porösen Teststreifen verwendet,
in dem das Signal durch spezifische Bindungen eines partikelmarkierten
Reagenzes in einer Detektionszone erzeugt wird, eine Änderung
der optischen Transmission von mindestens etwa 15% als potentiell
signifikant in bezug auf die damit verbundene Konzentration von
LH in einer getesteten Urinprobe angesehen werden kann.
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Im
wesentlichen wird in dem angewandten Verfahren eine hohe LH-Konzentration
nicht mit einer Anzeige einer Ovulation gleichgesetzt, bis ein angemessen
erhöhter
Gehalt an Estradiol oder seines Metaboliten bereits im Zyklus festgestellt
wurde oder gleichzeitig mit dem erhöhten LH-Gehalt festgestellt wird.
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Um
dies zu erleichtern, ist es notwendig zu bestimmen, was einen angemessen
erhöhten
Gehalt an Estradiol oder seines Metaboliten darstellt. Dies kann
auf mehr als eine Art erreicht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, entweder
aus Bevölkerungsstudien
oder aus vorherigen Tests mit dem gleichen einzelnen Subjekt einen
Schwellengehalt für den
Analyten um die Zeit der Ovulation herum zu bestimmen. Dies kann
einen minimalen Gehalt oder eine minimale Intensität des mit
dem Estradiol/Metaboliten verbundenen Testsignals definieren, und
es kann eine Algorithmusregel festgelegt werden, die darin besteht,
daß das
beobachtete Signal diesen Schwellenwert erreichen muß, bevor
es als geeignet erhöht
angesehen wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Basislinie
für den
Analyten früh
im Zyklus und/oder aus Informationen von vorherigen Zyklen des gleichen
Individuums festgelegt werden, und das Verhältnis des gegenwärtigen Signals
zum Basisliniensignal kann als Anzeige für eine geeignet erhöhte Analytkonzentration
verwendet werden. Das geeignete Verhältnis zwi schen diesen Signalen
kann aus früheren
Erkenntnissen mit dem im Test stehenden Individuum festgelegt werden.
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Nimmt
man Östron-3-Glucuronid
(E3G) als Beispiel für
einen zu diesem Zweck geeigneten Analyten, so sollte das Verhältnis des
Testsignals zum Basisliniensignal vorzugsweise kleiner als etwa
0,7 und insbesondere kleiner als etwa 0,65 sein. Dabei wird angenommen,
daß das
E3G durch eine kompetitive Reaktion nachgewiesen wird und daß die Intensität des Signals
mit zunehmender E3G-Konzentration abnimmt.
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Da
das Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Empfängnis zu
unterstützen,
unterscheiden sich die an ein Testverfahren gestellten Anforderungen
von solchen, die bei den vorherigen Vorschlägen gelten, mit dem Ziel, eine
Empfängnis zu
vermeiden. Wir glauben, daß der
Anwender für eine
wirksame Unterstützung
der Empfängnis
eine Ankündigung
1 bis 5 Tage vor der Ovulation benötigt. Wenn die Ovulation durch
den Nachweis des LH-Anstiegs festgestellt ist, sollte dem Anwender
1 bis 5 Tage vor diesem Phänomen
eine Ankündigung
gegeben werden. In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird diese Ankündigung
durch Überwachen
des E3G bereitgestellt. Der Zeitraum der Vorankündigung kann als eine "hohe Fruchtbarkeit" betrachtet werden.
Diese geht dem Zeitraum der "höchsten Fruchtbarkeit" voraus, die mit
der eigentlichen Ovulation auftritt. Es wird daher angenommen, daß im menschlichen
Ovulationszyklus das Gesamtintervall, das den Status hoher und höchster Fruchtbarkeit
einschließt,
wesentlich kürzer
ist, als der "sichere
Zeitraum", der bei
einem Überwachungssystem
benötigt
würde und
dessen Ziel ein Verhindern einer Empfängnis ist. Die Anforderung
der vorliegenden Erfindung legt fest, daß der Anstieg der E3G-Konzentration,
der als Auslöser
zur Initiierung der Phase hoher Fruchtbarkeit genutzt wird, größer als
der ist, der zur Initiierung einer für die Empfängnisverhütung sicheren Phase benötigt würde.
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Für die vorliegenden
Zwecke besteht ein angemessener Weg zur Festlegung einer E3G-Basislinie
im menschlichen Ovulationszyklus darin, die E3G-Konzentration z.B.
im Harn am Tag 6 oder etwa am Tag 6 des Zyklus zu messen. Wenn gewünscht, kann
diese Basislinie in jedem nachfolgenden Zyklus neu festgesetzt werden,
indem man zu diesem frühen
Zeitpunkt weiter testet. Wir haben jedoch festgestellt, daß, sobald
eine Basislinie für
einen spezifischen Anwender festgesetzt wurde, es im allgemeinen
nicht notwendig ist, diesen Teil in jedem Zyklus zu wiederholen.
Daher kann in nachfolgenden Zyklen jede E3G-Messung mit der vorhergehend
festgelegten Basislinie abgeglichen werden, um zu bestimmen, ob
ein zum Auslösen
des Status hoher Fruchtbarkeit notwendiger signifikanter Anstieg
der E3G-Konzentration im laufenden Zyklus erreicht wurde.
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Wenn
die Messung von LH zur genauen Festlegung der Ovulation verwendet
wird, kann diese ebenfalls mit der Basislinienkonzentration abgeglichen
werden. Wir bevorzugen für
LH jedoch einem kontinuierlichen Test (während des geeigneten Testintervalls
in jedem Zyklus), in dem die Änderungen
in der LH-Konzentration auf einer fortlaufenden Basis berechnet
werden, z.B. unter Verwendung einer Berechnung nach CUSUM-Stil.
Falls, wie oben ausgeführt,
die Testvorgaben kein Festlegen einer E3G-Basislinie in jedem nachfolgenden
Zyklus vorschreiben, kann es unnötig
sein, zu dem frühen
Zeitpunkt um etwa Tag 6 herum in den nachfolgenden Zyklen mit dem
Testen zu beginnen. Der Tag des Testbeginns kann auf einen Tage
rückbezogen
werden, der in einem festgesetztem Intervall vor dem typischen abgezählten Tag
liegt, an dem Ovulation (z.B. LH- Anstieg) in
einem oder mehreren vorhergehenden Zyklen aufgezeichnet wurde.
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Bei
erneuter Verwendung der Messung von E3G und LH im menschlichen Ovulationszyklus
als Beispiel können
wir sagen, daß der
Basisliniengehalt von E3G in einem typischen Individuum wahrscheinlich
im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 ng/ml Harn liegt. Abhängig von
dem eigentlichen Basisliniensignal für das jeweilige Individuum
kann der Auslöser
für den
Eintritt in die Phase des hohen Fruchtbarkeitsstatus bei einer E3G-Konzentration
von etwa 20 bis etwa 40 ng/ml Harn auftreten. Typischerweise sollte das
Verhältnis
zwischen der Basislinienkonzentration und der Auslösekonzentration
bei mindestens etwa 2,5 und bevorzugt bei mindestens etwa 3 liegen.
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Für LH liegt
der Auslösepunkt
zur Identifizierung der höchsten
Fruchtbarkeit wahrscheinlich im Bereich von etwa 35 bis etwa 45
mIU/ml Harn (IU = international units).
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Eine
bevorzugte Regel zum Auffinden des Tages des Testbeginns im Zyklus
besteht darin, daß dieser
eine festgesetzte Anzahl von Tagen vor dem durchschnittlichen numerischen
Tag in einem oder mehreren vorhergehenden Zyklen liegt, an dem der LH-Anstieg/das
LH-Maximum nachgewiesen wurde. Vorzugsweise ist dies mindestens
6, insbesondere nicht mehr als 9 Tage vor dem durchschnittlichen
Tag des LH-Anstieges, insbesondere etwa 7 Tage vor diesem. Vorzugsweise
werden bis etwa 6 vorhergehende Zyklen in dem gleichen Individuum
verwendet, um den vorhergehenden Zeitraum betreffende Daten des
Tages des LH-Anstiegs/LH-Maximums hierfür bereitzustellen. Dies kann
Zyklen einschließen,
in denen kein LH-Anstieg festgestellt wurde. Für solche Zyklen kann gegebenenfalls
ein nominaler LH-Anstiegs-/LH-Maximumstag aufgefunden werden, wenn die
Zykluslänge
typischerweise von "normaler" Dauer ist, das heißt etwa
23 bis etwa 37 Tage.
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Um
den LH-Anstiegs-/Maximumstag in jedem vorgegebenen Zyklus aufzufinden,
kann ein dieses Ereignis anzeigendes LH-Signal aus Bevölkerungsstudien oder aus vorhergehend
von dem Individuum stammende Informationen ermittelt werden. Dies
kann einen minimalen Signalpegel festsetzen, unter dem der LH-Anstieg/das
LH-Maximum nicht angezeigt wird. Ein alternativer oder ergänzender Ansatz
besteht in der Beobachtung des zunehmenden Anstiegs der LH-Konzentration
während
der ersten Hälfte
des Zyklus und im Nachweis eines signifikanten Anstiegs der LH-Konzentration über einen
kumulativen Durchschnitt. Ein plötzlicher
Anstieg in der nachgewiesenen LH-Konzentration,
gegebenenfalls gekoppelt mit einem minimalen Signalpegel, wie gerade
beschrieben, kann zusammen genutzt werden, um einen klaren Beleg
für die
Ovulation zu erhalten. Durch Anpassen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
in dem LH und E3G gleichzeitig unter Verwendung einer Reihe von
Tests im Zyklus nachgewiesen werden, ist es vorgesehen, daß 10 oder
mehr Tests in jedem Zyklus benötigt
werden. Die Testvorgaben können
jedoch flexibel sein. Es ist vorgesehen, daß das im Rahmen der Erfindung
angewandte Verfahren eine Vorankündigung
von mindestens einem Tag und im allgemeinen mehr als 1 Tag vor dem
LH-Anstieg/Maximum ermöglicht.
Die Wahrscheinlichkeit, eine Empfängnis zu erzielen, kann daher
erhöht
werden.
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Eine
fakultative Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
den Test über das
Ende des Zyklus hinaus fortzusetzen, um zu bestimmen, ob eine Empfängnis aufgetreten
ist. Ein in den elektronischen Speicher der Überwachungsvorrichtung eingebauter
Kalender kann festlegen, wann bei dem getesteten Individuum ein
normaler Zyklus erwartungs gemäß beendet
wäre. Falls
der nächste Zyklus
verspätet
auftritt, kann dies ein Hinweis auf eine Schwangerschaft sein. Testvorrichtungen
zum Nachweis von hCG können
verwendet werden, um die Schwangerschaft zu bestätigen.
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Obgleich
wir die Verwendung von LH als Indikator der Ovulation bevorzugen,
ist es auch möglich,
andere Analyten zu verwenden, insbesondere Pregnan-3-Glucuronid
(P3G) als ein Indikator dafür, daß die Ovulation
stattgefunden hat. Im allgemeinen sollte dies (falls überhaupt)
nur verwendet werden, um die Anzeige zu bestätigen, die bereits durch ein LH-Testergebnis
geliefert wurde.
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Innerhalb
des allgemeinen Umfanges der Erfindung kann eine Vielzahl von Strategien übernommen
werden, um einen maximalen Nutzen aus der Information bezüglich der
LH-Konzentration und anderer erhaltener Daten zu ziehen.
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Die
Testzeitspanne während
des Zyklus kann verhältnismäßig beschränkt sein.
Z.B. kann sie über
eine Zeitdauer von Tagen, beginnend mit dem frühesten numerischen Tag in einem
oder mehreren vorherigen Zyklen, an dem der LH-Sprung oder die LH-Spitze
nachgewiesen wurde oder von einem durchschnittlichen Tag des LH-Sprungs
an erfolgen. Alternativ kann sie an einem definierten Routinetag, z.B.
Tag 6 in jedem Zyklus, beginnen. Es kann jedoch vom Beginn jedes
Zyklus an und in der Tat während aller
Zyklen kontinuierlich getestet werden, wenn gewünscht. Während des gewählten Testintervalls
sollten mindestens alle 48 Stunden Tests durchgeführt werden,
aber üblicherweise
nicht häufiger
als einmal in zwölf
Stunden. Ein täglicher
Test ist im allgemeinen am bequemsten. Dieser kann jeden Tag zur
gleichen Zeit durchgeführt
werden, um eine Routine zu entwickeln, die für den Anwender bequem ist.
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Teststrategien
zur exakten Bestimmung eines signifikanten Anstiegs der Konzentration
von E3G in Harn werden z.B. in der EP-A-706 346 beschrieben. Z.B.
kann ein Schwellenwert der E3G-Konzentration früh im Zyklus festgelegt werden, wie
durch einen Test am oder etwa am Tag 6 des Zyklus, und anschließend kann
der tägliche
E3G-Test mit diesem Schwellenwert verglichen werden, um zu ermitteln,
ob ein signifikanter Anstieg in der E3G-Konzentration auftritt und
daher erwartet werden kann, daß die
LH-Konzentration innerhalb der nächsten
wenigen Tage ansteigt. Alternativ kann ein Anstieg der E3G-Konzentration
unter Verwendung von CUSUM-Techniken berechnet werden.
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Als
wünschenswertes
fakultatives Merkmal schließt
das elektronische Überwachungsgerät Schnittstelleneinrichtungen
ein, um mit Einrichtungen zur elektronischen Übertragung von Daten zu kommunizieren,
wie einer Smart Card oder einer Floppy Disk. Die Einrichtung zur
Datenübertragung
wird verwendet, um Informationen auf eine Computereinrichtung, wie
einen PC, zu übertragen.
Dies kann zuhause erfolgen, um dem Anwender in seinem Verständnis zu
helfen, was die Überwachungsvorrichtung
aufzeichnet. Insbesondere kann solch ein Mittel zur elektronischen Übertragung
von Daten verwendet werden, um eine Information aus der Heimanwendung
an im Gesundheitswesen Tätige
zu übermitteln, z.B.
in einer Klinik für
Familienplanung. Die in dem elektronischen Überwachungsgerät gespeicherten Patienteninformationen
können
durch Computereinrichtungen, wie einen PC in der Klinik, verarbeitet werden,
um dem im Gesundheitswesen Tätigen
eine Aufzeichnung der vorhergehenden Ovulationszyklen des Patienten
zur Verfügung
zu stellen. Dies kann die Bereitstellung einer geeigneten medizinischen
Beratung oder Versorgung erleichtern. Es kann ebenso verwendet werden,
um den Algorithmus oder den Datenspeicher im Überwachungsgerät zu ändern oder zu
ergänzen.
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Die
Smart Card wirkt mit dem elektronischen Überwachungsgerät zusammen.
Im Rahmen der Erfindung wird der Ausdruck "Smart Card" so verwendet, daß damit, zumindest, eine Halbleiterspeichervorrichtung
gemeint ist. Diese Karten sind unbeschrieben von mehreren Herstellern
kommerziell erhältlich.
Viele haben beispielsweise ein physikalisches Standardformat, das
man als "ISO-Format" bezeichnet. Eine
typische Karte enthält
einen nichtflüchtigen
Speicher, d.h. die Karte muß keine
Stromquelle aufweisen. Die Karte weist daher einen einfachen Speicher
auf und muß im
allgemeinen codiert werden, um in einer bestimmten Art und Weise
zu arbeiten. Die zum Codieren solcher Karten notwendigen Verfahren
sind inzwischen Routine. Das Codieren ermöglicht dem Überwachungsgerät, die Funktion
oder den Zweck der Karte zu erkennen. Für die Zwecke der Erfindung
kann die Speicherkapazität recht
klein sein, z.B. nur einige hundert Bytes, aber unbeschriebene Karten
sind mit Kapazitäten
von vielen Megabytes erhältlich,
und solche können
verwendet werden, wenn dies gewünscht
wird. Eine Karte mit einem nichtflüchtigen 512-Byte-Speicher,
zugänglich
durch ein I2C-Protokoll,
ist, nur um erneut ein Beispiel zu nennen, sehr geeignet. Im allgemeinen
ist eine typische Karte, wie sie vom Hersteller geliefert wird,
als einfache Datenkarte am besten verwendbar. Um die Funktion der
Karte zu verändern, sollte
diese initialisiert werden. Geeignete Codierungsverfahren sind Routine
und für
die Erfindung in keiner Weise entscheidend.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine solche Karte für mehrere
verschiedene Zwecke verwendet werden.
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In
einer ersten Ausführungsform
kann die Karte als Einrichtung zum Übertragen von gespeicherten
Daten vom elektronischen Überwachungsgerät auf eine
andere Vorrichtung, wie einen Computer (PC) im Büro des im Gesundheitswesen
Tätigen, dienen.
Nach dem Einschieben der Karte in den Aufnahmeschlitz oder andere
Schnittstelleneinrichtungen des Überwachungsgeräts kann
die Karte intern im Speicher des Überwachungsgeräts gespeicherte Daten
aufzeichnen. Gegebenenfalls kann die Karte ebenso Daten auf das Überwachungsgerät übertragen.
Die Daten, die auf die Karte übertragen
wurden, können
vom Anwender für
Backup-Zwecke zurückbehalten
werden oder von einem im Gesundheitswesen Tätigen verwendet werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird die Karte verwendet, um ein oder mehrere Ereignisse im Zyklus
aufzuzeichnen. Die Karte wird vom Anwender mit der Schnittstelle
des Überwachungsgerätes verbunden,
um das Ereignis auf der gleichen Zeitskala festzuhalten wie die
im Überwachungsgerät gespeicherte
Information des Analytentests. Die Karte wird die Uhrzeit oder den
Kalendertag jedesmal festlegen, wenn sie mit der Schnittstelle des Überwachungsgerätes verbunden
wird. Auf der Ereigniskarte festgehaltene Daten können durch
geeignete Computersoftware analysiert werden, und falls notwendig,
mit den Testinformationen korreliert werden, die aus dem Speicher
des Überwachungsgerätes durch
die Datenkarte, wie oben beschrieben, heruntergeladen werden. Typische
Ereignisse, für
die eine bezeichnete Karte normalerweise benötigt wird, beinhalten die Zeitplanung
für Geschlechtsverkehr,
Patientensymptome oder die Zeitplanung für therapeutische Verabreichungen.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird eine Karte als statische Meßkarte verwendet, die einem zusätzlichen
unter schiedlichen Test zugeordnet ist, der nicht Teil des normalen
Testablaufs ist, für
den das Überwachungsgerät eingerichtet
ist. Die statische Meßkarte
wird mit der Schnittstelle des Überwachungsgerätes verbunden,
der zugeordnete spezielle Test wird durchgeführt (im allgemeinen unter Verwendung
einer anderen Testvorrichtung), und das Testergebnis wird auf der
Karte aufgezeichnet. Gegebenenfalls kann das Testergebnis auf der
visuellen Anzeige des Überwachungsgerätes erscheinen,
aber gewöhnlich
ohne die normalen Funktionen des Überwachungsgerätes zu beeinflussen.
Beispiele für
im Rahmen der Erfindung verwendbare zusätzliche Tests sind Tests auf
die Gegenwart oder Konzentration eines oder mehrerer anderer Analyten
in der Körperflüssigkeit.
Typische Analyte sind das Human-Choriongonadotropin (hCG), das mit
einer Schwangerschaft zusammenhängt,
das Pregnandiol-3-Glucuronid (P3G) und das Follikel stimulierende Hormon
(FSH).
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Ein
wichtiger Aspekt der Erfindung ist daher ein Verfahren des Patientenmanagements,
bei dem der Patient (normalerweise zuhause) Informationen bezüglich des
Ovulationszyklus, wie vorher in der Beschreibung erläutert, unter
Verwendung eines Überwachungsgeräts und eines
oder mehrerer Testvorrichtungen testet und aufzeichnet und Daten
(entweder abgespeicherte Daten und/oder Daten bezüglich der
Zeitplanung für
Ereignisse und/oder statische Testdaten) auf eine oder mehrere Einrichtungen
zur Datenübertragung
lädt, die
verwendet werden, um die gespeicherten Informationen auf eine Softwareeinrichtung
(wie einen PC), die von einem im Gesundheitswesen Tätigen bedient
wird, zu übertragen. Der
im Gesundheitswesen Tätige
berät den
Patienten auf Grundlage der übertragenen
Informationen. Typischerweise kann die Beratung die Zeitplanung für Geschlechtsverkehr,
um eine maximale Chance für
eine Empfängnis
zu erzielen, betreffen oder die Verordnung einer Therapie und/oder
einer Änderung im
Lebensstil, um die Chancen einer Empfängnis zu erhöhen oder
um gesundheitliche Probleme oder Zustände, die durch die übertragenen
Daten offenbart wurden, zu lindern oder zu regulieren.
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Die
Art der Computersoftware, die zur Unterstützung irgendeiner der vorhergehenden
Ausgestaltungen der Erfindung notwendig ist, einschließend die
Datenübertragung
auf einen PC oder dergleichen, ist selbst weder komplex noch unüblich. Der PC
sollte Mittel zum Lesen der elektronischen Daten einer Übertragungsvorrichtung
aufweisen oder damit verbunden sein. Derartige Lesemittel sind kommerziell
erhältlich.
Dies wird erleichtert durch die Verwendung von Datenübertragungsmitteln
von Standardformat, wie einer Smart Card, auf die oben bereits Bezug
genommen wurde. Innerhalb des PC muß die Software mit dem Format
der elektronischen Information, die übertragen wird, kompatible
sein. Grundsätzliches
Erfordernis ist es, daß der
PC den im Gesundheitswesen Tätigen
oder anderen Verwendern eine visuell angezeigte, übertragbare
Information über
den Status des Patienten liefert. Im Kontext der Erfindung umfaßt diese
visuelle Anzeige die Darstellung von ein oder mehreren Ovulationszyklen
(gegebenenfalls einschließlich
des gegenwärtigen
Zyklus), z.B. mit einem graphischen oder kalendarischen Layout.
Die übertragenen
Daten sollten in dem ausgewählten
Layout einbezogen sein und es daher dem im Gesundheitswesen Tätigen und
anderen Benutzern ermöglichen,
sofort den Schwangerschaftsstatus oder ein oder mehrere andere Charakteristika dieser
besonderen Person zu sehen. Wenn es zweckmäßig ist, dann kann dieses mit
anderen personenbezogenen gespeicherten Gesundheitsaufzeichnungen
kombiniert werden.
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Ausschließlich als
ein Beispiel wird nun eine besondere Ausführungsform eines Überwachungsgeräts und der
Testvorrichtung, die bei Ausführung der
Erfindung verwendbar sind, im Detail anhand der 1 bis 12 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Diese Zeichnungen dienen ausschließlich dem Zweck einer allgemeinen
Erläuterung
und sind nicht maßstabsgerecht.
Der Leser der Beschreibung sollte auch von dem technischen. Inhalt
der WO 95/13531 Kenntnis nehmen, die Beispiele für die Art und Weise bereitstellt,
in der die Testvorrichtung ein lesbares Assaysignal erzeugen kann,
und einen Mechanismus angibt, durch den die Lesevorrichtung dieses
Signal liest und auswertet, und Informationen für den Anwender bereitstellt.
Eine optimierte Kombination von Testvorrichtung/Leser wird im Detail
auch in der EP-A-833 145 beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1a stellt
eine allgemeine Ansicht der oberen Fläche einer erfindungsgemäßen elektronischen Überwachungs-
oder Lesevorrichtung dar, wie sie von vorne gesehen wird, wobei
die hauptsächlichen
für den
Anwender spezifischen Merkmale der Vorrichtung gezeigt werden.
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1b stellt
eine allgemeine Ansicht der oberen Fläche derselben Vorrichtung dar,
aber von hinten gesehen.
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2 stellt
eine Draufsicht auf einen Teil der in den 1a und 1b zu
sehenden Vorrichtung dar, wobei ein Schlitz für die Aufname einer Assayvorrichtung
im Detail gezeigt wird.
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3 ist
ein Teilquerschnitt der Lesevorrichtung, von der Längsachse
des Schlitzes aus gesehen, wobei die hintere Wand des Schlitzes
gezeigt wird.
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4 ist
ein Teilquerschnitt der Lesevorrichtung, erneut von der Längsachse
des Schlitzes aus gesehen, aber in die andere Richtung, wobei die
gegenüberliegende
Wand des Schlitzes gezeigt wird.
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5 ist
ein Teilaufriß,
gesehen vom rechten Ende aus in den Schlitz und entlang des Schlitzes.
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6 ist
eine allgemeine Ansicht einer Assayvorrichtung, wie sie vom Anwender
in einer für das
Einführen
in die Lesevorrichtung geeigneten Orientierung gehalten wird.
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7 ist
eine allgemeine Ansicht der gegenüberliegenden Seite der Assayvorrichtung.
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8 ist
ein Teilquerschnitt der Lesevorrichtung und der Assayvorrichtung
während
des Einführens
im Aufriß,
gesehen von der Vorderseite der Auslesevorrichtung.
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9 ist
eine Draufsicht auf den Schlitz mit der korrekt darin eingeführten Assayvorrichtung,
teilweise im Querschnitt und teilweise weggebrochen.
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10 ist
eine vergrößerte Draufsicht
des schalterbetätigenden
Mechanismus der Lesevorrichtung, teilweise im Querschnitt.
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11 zeigt
eine Auswahl an visuellen Symbolen, die von der Lesevorrichtung
gezeigt werden können.
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Die 12a bis 12c zeigen
Stufen in einer variablen Anzeige, die relative Fruchtbarkeit anzeigen.
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13 stellt
einen Teststreifen dar, der einen Teil der in 6 zu
sehenden Assayvorrichtung bildet.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnung
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In 1a umfaßt die Lesevorrichtung
einen im wesentlichen abgeflachten ovalen Körper 100. Die allgemeine
Form und die Proportionen des Körpers sind
hauptsächlich ästhetischer
Natur und haben keine Auswirkung auf die vorliegende Erfindung.
Gegebenenfalls kann die Vorrichtung mit einem Deckel versehen sein
(nicht gezeigt). Wie gezeigt, weist der Körper 100 eine Vorderkante 101,
eine Hinterkante 102 sowie eine linke und rechte Kante 103 bzw. 104 auf.
Die obere Oberfläche 105 des
Körpers 100 wird in
eine linke aufgerissene Region 106 mit einem leicht gewölbten Front-zu-Rück-Querschnitt und einem rechten
Teil 107, der eine flache Oberfläche oder Ebene 108 von
geringerer Erhebung als der linke Teil 107 aufweist, geteilt.
Zur hinteren Kante 102 der Oberfläche 108 hin befinden
sich einige Bedienungsmerkmale, die für den Anwender wichtig sind. Diese
beinhalten ein Anzeigefeld 109, das als abgerundete rechteckige
Form gezeigt ist, obwohl dies nicht entscheidend ist. Eine Drucktaste 110 ist
angrenzend an die rechte Kante 104 angebracht. Die Taste 110 kann
eine Einrichtung darstellen, durch die der Anwender der Vorrichtung
signalisieren kann, daß ein
Ovulationszyklus begonnen hat, üblicherweise
der Beginn der Menstruation. Die Gesamtform des Körpers 100 kann
gegebenenfalls eine oder mehrere Einbuchtungen oder Kuppen aufweisen,
dargestellt durch die Positionen 111 und 112,
um bei der Vorrichtung eine ästhetische
Erscheinung vorzusehen oder sie für eine handgehaltene Vorrichtung
ergonomisch attraktiver zu gestalten. Es ist vorgesehen, daß die Vorrichtung
vom Anwender in der linken Hand gehalten werden kann, und um dies
zu erleichtern, kann sie mit einer optionalen Vertiefung, dargestellt
durch die Position 113, in der oberen linken Region 106 versehen
werden, die als Daumengriff dient. Diese ästhetischen Merkmale sind in
keiner Weise entscheidend für
die Erfindung. Links an der Oberfläche 108 ist eine geneigte
Fläche 114,
die die Oberfläche 108 mit
der erhöhten
Region 106 verbindet. Von dem Zentrum der Fläche 114 erstreckt
sich ein Aufnahmeschlitz 115 horizontal zu der linken Kante 103 der Vorrichtung.
Der Schlitz 115 erstreckt sich beinahe so weit wie die
linke Kante 103 und schließt unter einer kleinen Kappe 117 ab,
die in den erhöhten
Teil 106 der Vorrichtung geformt ist. In 1a kann
die hintere Wand 118 des Schlitzes 115 gesehen
werden, und sie zeigt einen schalterauslösenden Mechanismus 119,
der das Lesen einer Assayvorrichtung (nicht gezeigt) einleitet,
wenn diese in den Schlitz eingeführt wird,
und auch eine rechteckige Abdeckung 120 eines Lesesystems
(innerhalb des Körpers
der Auslesevorrichtung verborgen), um Informationen aus einer eingeführten Assayvorrichtung
zu erhalten. Der Schalter 119 ist anhand der 3, 9 und 10 detaillierter
beschrieben. Die Oberfläche 108 erstreckt
sich bis in den Schlitz. Andere in 1a sichtbare
Merkmale des Schlitzes bestehen darin, daß er über den Großteil seiner Länge im wesentlichen
parallele Seiten aufweist, aber eine Region 126 der näherliegenden
Fläche
ist leicht nach innen geneigt, wenn sie der Kappe näherkommt.
An dem anderen, offenen Ende 122 des Schlitzes befindet
sich eine sich nach vorne ausdehnende Lippe 127 an der
oberen Kante 128 der hinteren Wand 118. Der Schlitz
ist an seinem offenen Ende 122 am brei testen, da sowohl
die vordere Wand als auch die hintere Wand in den Regionen 129 bzw. 130 nach
außen
treten.
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In 1b befinden
sich in der vorderen Wand 126 des Schlitzes 115 zwei
hervortretende unter Federspannung stehende Tasten 140 und 141, wobei
eine (140) sich direkt gegenüber dem Steuerschalter 119 und
die andere (141) sich nahe der Mündung 122 des Schlitzes
befindet, gegenüber
der Lippe 127, die sich von der Rückwand 118 aus ausdehnt.
Horizontal zwischen den beiden Tasten gelegen ist eine rechteckige
Aussparung 142, hinter der ein Beleuchtungssystem (nicht
gezeigt) liegt, das einen Teil des Assay-Lese-Mechanismus bildet.
Die Aussparung 142 ist direkt gegenüber der hervortretenden Abdeckung 120 des
Lesesystems in der gegenüberliegenden
Wand des Schlitzes gelegen. Wie in dieser Rückansicht gezeigt, beinhaltet
die Vorrichtung auch eine Drucktaste 143, die in der Kante 103 der
Vorrichtung angeordnet ist, die in einfacher Weise durch die linke
Hand des Anwenders betätigt
werden kann, wenn dieser die Vorrichtung hält. Taste 143 ist
ein An-/Ausschalter für
die Vorrichtung. Die Kante 102 der an die Vorrichtung angrenzenden
angehobenen Region 106 umfaßt einen horizontalen Schlitz 144,
um eine Smart Card oder dergleichen (nicht gezeigt) aufzunehmen.
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In 2 können die
Merkmale des Schlitzes 115 deutlicher gesehen werden. Zusätzliche
in 2 sichtbare Merkmale bestehen darin, daß sich die rechteckige
Abdeckung 120 für
das Lesesystem von der Rückwand 118 des
Schlitzes 115 nach außen
erstreckt und stark abgeschrägte
Kanten 200 aufweist. Die Taste 141 hat eine abgeschrägte Fläche 201,
die an die Mündung
des Schlitzes angrenzt.
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3 zeigt
die Rückwand 118 des
Schlitzes 115. Die Schalterbetätigung 119 ist in
drei Komponenten geteilt. Die Gesamtform ist kreisförmig, aber sie
weist einen diagonalen zentralen Teil 300 auf, der sich über die
gesamte Breite der Betätigung
erstreckt, und zwei bogenförmige
Teile, 301 und 302, einen an jeder Seite der Diagonalen.
Die bogenförmigen
Teile sind fixiert, aber der zentrale diagonale Teil ist nach innen
drückbar,
um das Lesen durch die Vorrichtung zu steuern. 3 zeigt
auch, daß sich
eine Region 303 des flachen Bodens 131 des Schlitzes, an
die Kappe 117 angrenzend, stark nach oben neigt, um die
Endwand 304 des Schlitzes unter der Kappe zu treffen.
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4 zeigt
die gegenüberliegende
Wand 126 des Schlitzes 115, einschließlich der
beiden unter Federspannung stehenden Tasten 140 und 141. Taste 141 grenzt
an die Mündung 122 des
Schlitzes an und ist von asymmetrischer Form, und ihre Oberseite 400 ist
nach unten abgeschrägt.
Die nach oben geneigte Region 303 des Bodens 131 des
Schlitzes kann unter der Kappe 117 gesehen werden.
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Die
Ansicht entlang Schlitz 115, wie in 5 zu sehen,
zeigt, daß die
Unterseite 500 der hervortretenden Lippe eine konvex gewölbte Oberfläche aufweist.
Andere in 5 zu sehenden Merkmale sind die
abgeschrägte
Drucktaste 141, die hervortretende Abdeckung 120 des
Auslesesystems, die Kappe 117 am entfernten Ende des Schlitzes
und der sich nach oben wölbende
Boden 303 unter der Kappe.
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6 zeigt
eine Assayvorrichtung, die einen länglichen Körper 600 und eine
entfernbare Abdeckung 601 aufweist. Der linke Teil 602 (wie
in 6 zu sehen) des Körpers 600 weist einen
schmaleren Querschnitt auf als der Hauptteil 603 und ist
an seinem äußersten
linken Ende 604 stark abgeschrägt. Diese Abschrägung resultiert
aus:
- a) der Abschrägung der Frontfläche 605 der
Vorrichtung gegen das linke Ende hin und
- b) der starken Biegung der unteren Oberfläche 606 am linken
Ende nach oben.
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In
der Frontfläche 605 des
schmaleren Teils 602 des Körpers gibt es ein langes rechteckiges Fenster 607,
das gebogene Seiten 608 aufweist, die sich in den Formkörper ausdehnen.
Dieses Fenster zeigt einen Assaystreifen 609 innerhalb
der Vorrichtung und, wie gezeigt, umfaßt dieser zwei Assayergebniszonen 610 und 611.
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In 7,
die die gegenüberliegende
Seite der Assayvorrichtung zeigt, schließt die gegenüberliegende
Fläche 700 des
schmaleren Teils 602 des Körpers auch ein im Körper abgesetztes
rechteckiges Fenster 701 ein. Dieses Fenster zeigt ebenfalls den
Streifen 609 und die gleichen Detektionszonen 610 und 611,
wie sie durch das andere Fenster zu sehen sind. In dieser gleichen
Fläche
der Vorrichtung befinden sich zwischen Fenster 701 und
der äußersten
Spitze 702 ein Paar bogenförmige Vertiefungen 703 und 704,
die durch einen diagonalen Teil 705 getrennt werden, der
mit der verbleibenden Oberfläche der
Vorrichtung an diesem Punkt bündig
ist.
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8 zeigt
die in die Lesevorrichtung eingeführte Assayvorrichtung 600.
Die Spitze 702 des Assayvorrichtungskörpers wurde unter der Kappe 117 plaziert,
und etwa am Mittelpunkt des schmaleren Teils 602 des Körpers steht
sie in Kontakt mit und ruht auf dem oberen Teil der Drucktaste 140,
obwohl dies nicht in dieser Zeichnung zu sehen ist. Dies ist eine stabile
Position, und es erfordert Fingerdruck nach unten durch den Anwender
auf den Körper 603 und/oder
die Abdeckung 601 der Vorrichtung, um die Vorrichtung gegen
den Widerstand, der durch die Drucktaste 141 erzeugt wird,
die durch eine solche Bewegung verschoben würde, in eine stärker horizontale
Orientierung innerhalb des Schlitzes zu drücken. Diese Zeichnung zeigt
ebenfalls, in durchbrochenen Linien, die Position, die die Assayvorrichtung einnehmen
muß, wenn
sie für
ein genaues Lesen korrekt in die Lesevorrichtung eingeführt ist.
Diese korrekte Position erfordert, daß die Assayvorrichtung genau
horizontal (relativ zum Boden der Lesevorrichtung) ist, mit der
Spitze 702 vollständig
unter der Kappe 117. Es kann ebenfalls erkannt werden,
daß der nach
oben gewölbte
Teil 606 der Spitze 702 der Assayvorrichtung der
nach oben gerichteten Wölbung 303 im
Boden des Schlitzes unter der Kappe angepaßt ist. Wenn die Assayvorrichtung
korrekt in den Schlitz eingeführt
ist, wird der breitere Teil 603 des Körpers fest unter der hervortretenden
Lippe 127 der Rückwand 118 des
Schlitzes gehalten.
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In 9 ist
die korrekt eingeführte
Assayvorrichtung durch eine Kombination von Merkmalen an Ort und
Stelle festgehalten. Sie wird durch den Druck der beiden Drucktasten 140 und 141 gegen
die hintere Wand 118 des Schlitzes gepreßt. Die
hervortretende Abdeckung 120 des Lesesystems paßt genau
in die Fenstervertiefung 701 in dem Körper der Assayvorrichtung.
Die fixierten bogenförmigen
Teile 301 und 302 des Schalterbetätigers passen
genau in die bogenförmigen
Vertiefungen 703 und 704 im Körper der Assayvorrichtung,
und der zentrale diagonale Teil 300 des Schalters wird
durch den diagonalen Teilkörper 705 zwischen
die beiden Vertiefungen herunter gedrückt. Niederdrücken des
Teils 300 des Schalterbetätigers verursacht das Lesen
der Assayvorrichtung durch einen Mechanismus, der unten anhand 10 beschrieben
wird. Das Ziel besteht darin, eine einzige dreidimensionale Position
herzustellen, in der der Schaltungsbetätiger durch die aufgenommene Assayvorrichtung
betätigt
wird. Die Positionen der Kappe 117 und der hervortretenden
Lippe 127 sind in durchbrochenen Linien gezeigt. Der breitere
Teil 603 des Körpers
der Assayvorrichtung ist innerhalb der nach außen konisch erweiterten Mündung des
Schlitzes untergebracht.
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Andere
in 9 gezeigte Merkmale sind ein Beleuchtungssystem 900 hinter
einem optischen Diffusor 901 in der vorderen Wand 126 des
Schlitzes und eine Reihe von optischen Sensoren 902 hinter der
Abdeckung 120 an der Rückwand 118 des
Schlitzes. Diese Merkmale sind in einfacher Weise diagrammartig
dargestellt, da sie für
die vorliegende Erfindung nicht entscheidend sind. Geeignete Beispiele solcher
Merkmale sind in der WO 95/13531 beschrieben.
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In
dem Teilquerschnitt der Assayvorrichtung gezeigte Merkmale sind
der Assaystreifen 609, der auf jeder Seite mit einer transparenten
Kunststoffschicht 903 und 904 beschichtet ist,
sowie die beiden Detektionszonen 610 und 611 im
Streifen und ein Stift 905 im Formkörper der Assayvorrichtung,
der sich durch den Assaystreifen und die abdeckenden Schichten erstreckt,
um während
der Herstellung der Vorrichtung eine Einrichtung zur exakten Positionierung
der beiden Detektionszonen bereitzustellen. Beispiele für solche
Merkmale sind auch vollständig in
der WO 95/13531 beschrieben.
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10 zeigt
den schalterauslösenden
Mechanismus der Lesevorrichtung stärker detailliert. Der eigentliche
Schalter 1000, der mit dem elektronischen Prozessor innerhalb
der Lesevorrichtung verbunden ist, liegt selbst im Inneren der Vorrichtung, d.h.
Körper 100,
und ist in den vorhergehenden Zeichnungen nur in dem Teilwegbruch
von 9 sichtbar. Die eigentliche Einheit 119,
die auf der Rückfläche des
Schlitzes sichtbar ist, ist eine separate mechanische Konstruktion,
die während
des Gebrauchs mit dem Schalter 1000 in Kontakt steht und diesen
betätigt.
Wie in 10 gezeigt, ist der Schalter 1000 auf
einer gedruckten Schaltplatte 1001 angebracht. Auf der
Rückseite
der Schaltplatte 1001 befinden sich zwei Schaltkontakte 1002 und 1003.
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Die
mechanische Konstruktion, die mit einer korrekt eingeführten Testvorrichtung
in Wechselwirkung tritt, liegt in der hinteren Wand des Schlitzes. Wie
bereits beschrieben, weist der Mechanismus zwei äußere fixierte Teile 301 und 302 auf
sowie einen zentralen beweglichen Teil 300, der nach innen verschoben
wird, wenn die Testvorrichtung korrekt eingeführt ist. Wie in 10 gezeigt,
weist der bewegliche Teil 300 des Betätigungsmechanismus eine hohle
Welle 1004 auf, die zwischen den beiden fixierten Teilen
des Mechanismus gelagert ist, und er bildet ein frei gleitendes
Lager zwischen 301 und 302. Ein mit Gewinde versehener
Durchgang 1005 erstreckt sich axial durch die gesamte Welle
und greift in eine lange Gewindeschraube 1006, die in der
Welle gehalten wird. Die Welle erstreckt sich über die innere Fläche 1007 der
Schlitzwand hinaus und schließt
in einem Flansch 1008 ab. Die Breite des geflanschten Teiles
der Welle übersteigt
die Breite des Kanals zwischen den beiden fixierten Teilen des Mechanismus,
der den Hauptteil der Säule
aufnimmt. Eine Lücke 1009 besteht
zwischen dem Flansch und der Wand des Schlitzes, und innerhalb dieser
Lücke befindet
sich eine spiralförmige
Feder 1010, deren Enden an den Flansch und an die innere
Wandfläche stoßen. Die
Feder 1010 dient dazu, die Position der Welle unter leichte
Vorspannung zu setzen, so daß das Ende 1011 der
Schraube gegen den Schalter stößt, wenn
der Mechanismus in seiner Ruheposition ist, wie es in 10 gezeigt
wird. Die Kraft der Feder 1010 ist geringer als die Kraft,
die benötigt
wird, um den Schalter zu betätigen.
Die Gewindeschraube 1006 erstreckt sich über den
Flansch 1008 hinaus. Während
der Herstellung der Lesevorrichtung kann die Schraube 1006 so
justiert werden, daß die äußere Oberfläche der
zentralen Welle 300 um einen Abstand A von den Spitzen
der fixierten Teile 301 und 302 entfernt ist,
wenn im Schalter ein Kontakt hergestellt wird. Eine Steuerung dieser
Justierung bei der Herstellung kann durch Abtasten der Schaltkontakte erreicht
werden.
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Bei
der empfohlenen Art des Einführens
der Testvorrichtung in die Lesevorrichtung, wie allgemein in 8 dargestellt,
wird der "Vorsprung" der Assayvorrichtung
unterhalb der Kappe 117 plaziert, und Fingerdruck zwingt
die Assayvorrichtung nach unten, wobei sie gegen den Drehpunkt ausschwenkt,
der durch die Lippe der Kappe gebildet wird, und an den vielen Strukturen
vorbei "einschnappt", die von beiden
Wänden
in den Hohlraum des Schlitzes hervortreten. Die hervortretende Abdeckung 120 und
in geringerem Ausmaß die
fixierten Teile des Betätigungsschalters
und die hervortretende Lippe 127 dienen als Nocken, die
den Körper
der Vorrichtung weg von der Rückwand
und zu den beiden Drucktasten hin bewegen. Während die Assayvorrichtung
nach unten gedreht wird und die hervortretende Abdeckung und die
fixierten Teile des Betätigungsschalters
beginnen, mit ihren entsprechenden Vertiefungen mit dem Körper der
Assayvorrichtung in Eingriff zu treten, zwingt der durch die Drucktasten
erzeugte Druck die Assayvorrichtung zur hinteren Wand des Schlitzes,
und sie kann in eine Position unter die hervortretende Lippe "einschnappen". Die Krümmung der
Unterseite der hervortretenden Lippe erleichtert diese abschließende Bewegung
der Assayvorrichtung in eine geeignete Ausleseposition. Falls die
Assayvorrichtung aus Kunststoffmaterial, wie Polystyrol, gegossen
ist, wie dies heutzutage bei den in Massen produzierten diagnostischen
Vorrichtungen üblich
ist, kann sie genügend
Flexibilität
aufweisen, sich zu verbiegen und diese Bewegung zu erleichtern.
In der Tat kann die natürliche
Flexibilität
des Formteils der Assayvorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden,
da die Deformation und die anschließende Entspannung, wenn die Assayvorrichtung
korrekt in die Auslesevorrichtung aufgenommen ist, den "Schnapp"-Eingriff zwischen diesen
beiden Kitkomponenten verbessern können. Die Kanten des Assayvorrichtungs-Formkörpers und der
Kontaktpunkte der Auslesevorrichtung können so abgerundet sein, daß sie die
Gleitbewegung zwischen diesen Komponenten erleichtern und daß Situationen
vermieden werden, in denen die beiden Komponenten miteinander verklemmt
werden können.
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Es
ist für
den Anwender auch möglich,
die Assayvorrichtung in den Schlitz einzuführen, damit sie ihre korrekte
Leseposition einnimmt, indem die Spitze der Vorrichtung in das offene
Ende des Schlitzes plaziert und die Vorrichtung horizontal gedrückt wird,
bis sie sich vollständig
im Schlitz befindet. Bei Abschluß dieser alternativen Vorgehensweise
wird die Assayvorrichtung wiederum präzise durch die verschiedenen
oben beschriebenen Wechselwirkungen an Ort und Stelle gehalten.
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Falls
aus irgendwelchen Gründen
die Assayvorrichtung während
des normalen Gebrauchs in den Schlitz falsch eingeführt wurde,
wird die präzise
Lagegenauigkeit dieser vielen Merkmale nicht realisiert. Der Betätigungsschalter
wird nicht gedrückt.
Falls gewünscht,
kann ein ergänzender
Sensormecha nismus eingefügt
werden, um eine nicht korrekt eingeführte Assayvorrichtung zu erkennen,
so daß ein Warnsignal
dem Anwender übermittelt
wird, daß die Assayvorrichtung
nicht in ihrer korrekten Position ist.
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Der
Körper
der Lesevorrichtung, einschließlich
der Wände
und des Bodens des Schlitzes, kann aus dauerhaftem Kunststoffmaterial,
wie Polystyrol, gegossen sein. Die Drucktasten und die hervortretenden
Teile des Schaltungsbetätigungsmechanismus
sind vorzugsweise aus einem haltbareren Material gemacht, da diese über einen
ausgedehnten Gebrauchszeitraum wiederholtem Kontakt mit den Einwegtestvorrichtungen überstehen
müssen.
Sogenannter "technischer
Hartkunststoff",
wie ABS, ist ideal. Dieser hat gute Dimensionsstabilität und ist härter als
Polystyrol. Das Material sollte natürliche Stützeigenschaften aufweisen.
Ein ideales kommerziell erhältliches
ABS ist "Delrin".
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Die
präzise
Form und das Verhältnis
der verschiedenen oben beschriebenen Merkmale, die eine feste dreidimensionale
Verriegelung bilden, wenn die Assayvorrichtung korrekt eingeführt ist,
dienen nur Vergleichszwecken. Der fachmännische Leser wird sofort anerkennen,
daß eine
große
Vielzahl alternativer Profile und Konstruktionen verwendet werden kann,
um eine funktionell vergleichbare feste Verriegelungswirkung zu
erzielen.
-
Viele
Assayvorrichtungen werden in der technischen Literatur beschrieben,
mit Vorschlägen, daß das Ergebnis
des Assays unter Verwendung einer optischen Einrichtung ausgelesen
werden kann. Die Verwendung von Fluoreszenzemission oder Lichtreflexion
wird oft vorgeschlagen. Solche Techniken sind am besten zur Verwendung
in gut ausgerüsteten Laboratorien
geeignet, obwohl optische Reflexion in kommerziell erhältlichen
Blutglukosetests angewendet wird. In der WO 95/13531 beschreiben
wir Lesesysteme, die optische Transmission durch einen Assaystreifen
oder eine ähnliche
Membran anwenden.
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Die
Assayvorrichtung/Leser-Kombination kann dem Verbraucher als einzelnes
Testkit zur Verfügung
gestellt werden. Im allgemeinen werden jedoch, während der Leser eine relativ
permanente Einheit bildet, die der Verbraucher immer wieder verwenden
kann (und die mit einer elektronischen Speicher/Datenverarbeitungseinrichtung
versehen werden kann, die es ermöglicht,
die Ergebnisse vieler aufeinanderfolgender Assays auszuwerten),
die Testvorrichtungen nur zur einmaligen Verwendung vorgesehen und
anschließend
weggeworfen. Dementsprechend können
die Testvorrichtungen dem Verbraucher getrennt vom Leser geliefert
werden, z.B. in Multipackungen.
-
Durch
das Sicherstellen eines präzisen
Einrastens der Testvorrichtung und des Lesers ineinander und ebenso
durch das Sicherstellen einer präzisen
Lagegenauigkeit der Position der Detektionszone in der Testvorrichtung
selbst wird die Testzone dem Leser jedesmal, wenn eine Testvorrichtung
in den Leser eingeführt
wird, in einer konstanten vorherbestimmten Position präsentiert.
Die Konstruktion des optischen Systems im Leser (Lichtquelle und Sensoren)
kann daher so einfach wie möglich
gehalten werden, da es nicht wesentlich für die Sensoren ist, z.B. irgendwelche
Abtastvorrichtungen zu beinhalten, die andernfalls benötigt würden, wenn
die exakte Position der Detektionszone nicht bekannt wäre. Durch
Vermeiden der Notwendigkeit eines hochentwickelten optischen Lesesystems
können
die Kosten des Lesers/Überwachungsgerätes reduziert
werden. Eine Vereinfachung des optischen Lesesystems ermöglicht auch
eine kleine Größe des Lesers/Überwachungsgerätes, was
zu einer bequemen und unauffälligen
Anwendung zuhause beiträgt.
Selbstverständlich
kann im Leser eine Abtastvorrichtung, falls erwünscht, enthalten sein.
-
Ein
weiterer Vorteil des Bereitstellens eines internen Paßsystems,
das eine präzise
Positionierung der Detektionszone in der Testvorrichtung sicherstellt,
besteht darin, daß eine
automatisierte Fertigung und Qualitätskontrolle der Testvorrichtung
erleichtert werden können.
Da es z.B. im Falle des Überwachungsgerätes für den Ovulationszyklus
vorgesehen ist, daß der
Verbraucher mehrere Testvorrichtungen jeden Monat verwenden muß, kann
es notwendig sein, daß die
Testvorrichtungen in großer Anzahl
zu niedrigen Kosten hergestellt werden. Interne Registrierung kann
die automatisierte Fertigung und hohen Durchsatz erleichtern.
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Im
Prinzip kann jede elektromagnetische Strahlung verwendet werden,
um eine Transmissionsmessung durchzuführen. Die elektromagnetische Strahlung
sollte vorzugsweise gestreut werden können. Vorzugsweise ist die
elektromagnetische Strahlung Licht im sichtbaren oder nahe dem sichtbaren Bereich.
Dies umfaßt
Infrarotlicht und Ultraviolettlicht. Es kommt allgemein in Betracht,
daß das
als Marker im Assay verwendete nachweisbare Material ein solches
ist, das mit Licht im sichtbaren oder nahe dem sichtbaren Bereich,
z.B. durch Absorption, in Wechselwirkung tritt. Die Wellenlänge der
ausgewählten elektromagnetischen
Strahlung liegt vorzugsweise bei der oder nahe der Wellenlänge, die
durch den Marker stark beeinflußt,
z.B. absorbiert, wird. Falls der Marker z.B. eine stark farbige
Substanz ist, d.h. z.B. sichtbar für das bloße menschliche Auge, wenn das
Material konzentriert ist, ist die ideale elektromagnetische Strahlung
Licht einer komplementären Wellenlänge. Partikelförmige Direktmarker,
z.B. Metallsole (z.B. Gold), nichtmetallische elementare (Selen
oder Kohlenstoff) Sole, Farbstoffsole und gefärbte Latex (Polystyrol)-Partikel
sind ideale Beispiele. Im Falle von blaugefärbten Latexpartikeln z.B. ist
die ideale elektromagnetische Strahlung sichtbares rotes Licht,
das von den blauen Partikeln stark absorbiert wird.
-
Ein
wesentlicher Vorteil der Verwendung von diffusem Licht oder einer
anderen diffusen Strahlung besteht in diesem Zusammenhang darin,
daß das
Lesen des Assayergebnisses mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit
durch kleine Flecken oder kontaminierendes Material auf der Assayvorrichtung
negativ beeinflußt
wird. Z.B. könnten
Schmutz oder Kratzer auf der Assayvorrichtung in der Region, durch
die die Strahlung durchgelassen werden muß, die Genauigkeit des festgestellten
Ergebnisses stark beeinflussen, wenn fokussiertes statt diffuses
Licht verwendet wird. Durch die Verwendung einer diffusen Lichtquelle
ist es möglich,
einen Leser für
das Assayergebnis bereitzustellen, der das Ergebnis eines durchgeführten Assays
genau auswerten kann, auch bei einer im wesentlichen transparenten
Assayvorrichtung, ohne daß das
Ergebnis des Assays durch geringe Kontaminationen oder geringen
Schaden (z.B. oberflächliche
Kratzer) der Assayvorrichtung negativ beeinflußt wird.
-
Wünschenswerterweise
ist die elektromagnetische Strahlung aus der Quelle gepulst. Durch Synchronisieren
der Detektoren (Sensoren), so daß sie nur in Phase mit der
gepulsten Strahlungsquelle arbeiten, ist es möglich, jede Hintergrundinterferenz, die
möglicherweise
durch externe Strahlung verursacht wird, z.B. Licht aus der Umgebung,
zu eliminieren. Assays zur Heimanwendung werden in den meisten Fällen in
einer Umgebung von natürlichem Tageslicht
oder noch häufiger,
von künstlichem
Licht durchgeführt.
Künstliches
Licht ist im allgemeinen gepulst (typischerweise 50 bis 100 Hz),
verursacht durch den Wechselstromcharakter der Stromquelle. Durch
Anpassen einer gepulsten Strahlungsquelle für die Beleuchtung der Assayvorrichtung
im Leser kann das Eindringen von natürlichem Tageslicht ignoriert
werden. Durch Auswahl der Pulsfrequenz, so daß sie sich hinreichend von
dem vorherrschenden künstlichen
Licht unterscheidet, kann jede Interferenz aufgrund von künstlichem
Licht ebenso vermieden werden. Vorzugsweise sollte die Pulsfrequenz der
Energie bei mindestens etwa 1 kHz liegen. Eine ideale Pulsfrequenz
ist etwa 16 kHz. Die notwendigen elektronischen Einrichtungen, um
ein synchron gepulstes Abtasten zu ermöglichen, sind dem Fachmann
bekannt. Die Verwendung von gepulstem Licht ist sehr vorteilhaft,
da sie es überflüssig macht,
daß das Überwachungsgerät "lichtdicht" ist, so daß die Konstruktion
vereinfacht wird.
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Die
Quelle des Lichtes oder der anderen elektromagnetischen Strahlung
kann völlig
konventionelle Komponenten aufweisen. Ideale Beispiele sind kommerziell
erhältliche
LEDs, vorzugsweise so gewählt,
daß sie
Licht geeigneter Wellenlänge,
das durch das in der (den) Testzone(n) konzentrierte nachweisbare
Material stark absorbiert wird, abgeben. Das Licht aus den LEDs
sollte durch einen starken Diffusor durchtreten, bevor es die Assayvorrichtung
erreicht. Falls gewünscht,
kann eine Gruppierung von LEDs verwendet werden, die abwechselnd eingeschaltet
werden.
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Geeignete
Diffusoren können
z.B. aus Kunststoffmaterialien hergestellt sein und sind kommerziell
erhältlich.
Falls notwendig, können
die lichtstreuenden Eigenschaften des streuenden Materials durch
Einbeziehung partikelförmiger
Materialien, wie Titandioxid und Bariumsulfat, verstärkt werden.
Ein ideales streuendes Material umfaßt Polyester oder Polycarbonat,
das Titandioxid enthält.
Ein guter Einschlußgehalt
des partikelförmigen
Materials liegt bei mindestens etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise etwa
2 Gew.-%. Durch Verwendung eines Diffusors können alle relevanten Regionen
des Assaystreifens simultan gemessen werden, und Unterschiede in
der Lichtabgabe der Quelle werden eliminiert.
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Der
Sensor (die Sensoren), der (die) das austretende Licht detektiert
(detektieren), kann (können)
konventionelle Komponenten, wie Photodioden, z.B. Siliciumphotodioden,
sein.
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Vorzugsweise
ist ein zweiter Diffusor, der aus dem gleichen Material wie der
erste Diffusor hergestellt sein kann, vor dem Sensor (den Sensoren)
angeordnet. Dies stellt sicher, daß das Sichtfeld der Sensoren
nicht durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Teststreifens im
Lesekopf beeinflußt
wird. Folglich kann das Überwachungsgerät bei Fehlen des
Teststreifens kalibriert werden und dann ein Assayergebnis bei Vorhandensein
eines Assaystreifens messen.
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Durch
Einsatz einer gleichförmigen
Lichtquelle ist es möglich,
ein Lesesystem für
Teststreifen und dergleichen bereitzustellen, das bei Fehlen eines Abtastsensors
relativ unempfindlich gegenüber
einer Veränderung
in der Positionierung der Testzone(n) von einem zum anderen Streifen
ist. Es werden jedoch bezüglich
der Genauigkeit des Assays sehr gewichtige Vorteile erhalten, wenn
die Positionierung der Testzone wie hier beschrieben gesteuert wird.
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Wie
vorher in der Beschreibung erläutert, wurden
bereits Assayvorrichtungen für
eine größere Wahrscheinlichkeit
einer Empfängnis
vermarktet, die es dem Anwender ermöglichen, die Harnkonzentration
des luteinisierenden Hormons (LH) zu überwachen, die etwa einen Tag
vor der Ovulation einen deutlichen Spitzenwert erreicht. Die LH-Konzentration
im Harn wird täglich
getestet, z.B. unter Verwendung der "Tauchstift"-Technologie,
wobei das Ergebnis des Assays durch einen gefärbten Endpunkt angezeigt wird
und die Intensität
der Farbe der LH-Konzentration proportional ist. Indem man dem Verbraucher
eine Farbkarte zur Verfügung
stellt, die es ermöglicht,
daß das
tägliche
Ergebnis gegen einen Standard verglichen wird, kann der "LH-Anstieg" einfach durch Augenschein
nachgewiesen werden. Dennoch besteht ein Bedürfnis, die gegenwärtig erhältliche
qualitative Testtechnologie für
die Heimanwendung zu einem präzisen
quantitativen Test auszubauen.
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Die
verbesserten Testkits gemäß der Erfindung
können
bei der Bestimmung jedes Analyten einer Körperflüssigkeit verwendet werden,
der für
die Überwachung
des menschlichen Ovulationszyklus verwendbar ist, z.B. durch das
Bestimmen eines oder mehrerer Hormone oder eines Metaboliten dieser
in Körperflüssigkeit,
wie Urin, z.B. entweder LH und/oder Östron-3-Glucuronid (E3G). In
den letzten Jahrzehnten wurde viel im Sinne einer verbesserten "natürlichen" Familienplanung
geforscht, wobei physiologische Parameter überwacht werden, die für den Status
des Ovulationszyklus anzeigen. In der EP-A-706 346 beschreiben wir
insbesondere ein solches Verfahren, das Estradiol oder Metaboliten
von diesem, insbesondere Östron-3-Glucuronid
(E3G), in Harn mißt,
um den Beginn der fruchtbaren Phase anzukündigen. Damit in Zusammenhang
stehende Verfahren werden in der EP-A-656 118, der EP-A- 656 119 und der EP-A-656
120 beschrieben. Die damit verbundenen Testvorrichtungen und Testkits
sind in den dortigen Beschreibungen erläutert und auch in der WO 96/09553.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, daß eine Testvorrichtung für Probeflüssigkeiten
in Heimanwendungen im allgemeinen ein poröses Trägermaterial umfaßt, wie
einen Streifen, den eine aufgebrachte Probenflüssigkeit, wie Harn, durchdringen kann,
wobei das Assayergebnis durch spezifische Bindung eines nachweisbaren
Materials in einer präzise
definierten Region (Detektionszone) des Trägers, wie eine schmale Linie
oder ein schmaler Punkt, der ein immobilisiertes spezifisches Bindungsreagenz
enthält,
auftritt. Die Lokalisierung eines nachweisbaren Materials in einer
solchen Detektionszone kann in einfacher und kosteneffektiver Art genau
bestimmt werden. Heimanwendungsvorrichtungen für die Analyse von Harn, z.B.
in Schwangerschaftstests und Vorhersagetests der Ovulation, sind inzwischen
in großem
Umfang kommerziell erhältlich.
Viele dieser Vorrichtungen basieren auf den Prinzipien der Immunochromatographie
und weisen typischerweise ein hohles, aus Kunststoffmaterial aufgebautes
Gehäuse
auf, das einen porösen
Assaystreifen enthält,
der vordosierte Reagenzien trägt. Die
Reagenzien in der Vorrichtung können
einen oder mehrere mit einem Direktmarker markierte Reagenzien umfassen,
wie ein Farbstoffsol, ein metallisches (z.B. Gold) Sol oder gefärbte Latex(z.B.
Polystyrol)-Mikropartikel, die für
das Auge sichtbar sind, wenn sie in einer vergleichsweise schmalen
Testzone des Streifens konzentriert sind. Der Anwender muß nur eine
Harnprobe auf einen Teil des Gehäuses aufbringen,
um den Assay zu beginnen. Das Ergebnis des Assays wird innerhalb
weniger Minuten ohne weiteres Zutun des Anwenders für das Auge
sichtbar. Beispiele solcher Vorrichtungen sind in der EP-A-291 194
und der EP-A-383 619 beschrieben.
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Das
Probensammeln wird gewöhnlicherweise
durch einen saugfähigen
Bestandteil geleistet, der einen Teil der Vorrichtung bildet und
der leicht eine Probenflüssigkeit
aufnehmen kann, z.B. aus einem Urinstrahl. Fakultativ kann der saugfähige Bestandteil
aus dem Gehäuse
der Vorrichtung herausragen, um die Probenaufbringung zu erleichtern.
Zusätzlich zu
den bereits oben erwähnten
spezifischen Beispielen nachweisbarer Materialien können andere
Materialien verwendet werden, die die elektromagnetische Strahlung
blockieren oder reflektieren, anstatt sie zu absorbieren, z.B. "weiße" Partikel, wie Latexpartikel in
ihrem natürlichen
ungefärbten
Zustand. Alternativ kann der Marker ein Reaktant oder Katalysator
sein, der bei der Erzeugung eines strahlungsabsorbierenden oder
strahlungsblockenden Materials teilnimmt, z.B. ein Enzym, das mit
einem Substrat unter Bildung eines nachweisbaren Materials, wie
eines gefärbten Materials,
in der Detektionszone reagiert.
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Es
ist im allgemeinen vorgesehen, daß das Material des Gehäuses undurchsichtig
ist, z.B. weißes
oder gefärbtes
Kunststoffmaterial, aber das Gehäuse
kann durchscheinend oder sogar transparent sein, falls dies gewünscht wird.
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Die
Beleuchtung kann aus einer Reihe von in ein Diffusionsmedium eingebetteten
oder hinter diesen positionierten LEDs bestehen, was eine gleichförmige und
diffuse Beleuchtung des Teststreifens ermöglicht, die die Referenz- und
Signalzonen abdeckt.
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Die
Einbeziehung eines Diffusors zwischen die Öffnungen und den Teststreifen
ist für
Kalibrierungszwecke vorteilhaft. Um jeden der optischen Kanäle bei Fehlen
des Teststreifens zu kalibrieren, ist es höchst wünschenswert, daß jeder
Detektor Licht aus den gleichen Bereichen der Beleuchtung sammelt, wie
dies der Fall ist, wenn eine Testvorrichtung vorliegt. Der Diffusor
kann so ausgewählt
werden, daß er
der dominante Diffusor im Lichtweg ist, so daß die Einführung des Teststreifens nicht
signifikant zu Änderungen
der Beleuchtungsverteilung beiträgt,
die durch die Detektoren empfangen wird. Zusätzlich kann das Diffusorelement
ermöglichen,
daß die
optische Anordnung eine "sauber
wischbare"-Oberfläche einbezieht,
was für
den Betrieb der optischen Anordnung bei wiederholter Langzeitanwendung
wünschenswert
ist. Durch Modulation der Intensität der Beleuchtung können die
optischen Kanäle
ohne die Zuhilfenahme beweglicher Teil vor dem Einführen der Testvorrichtung "unsichtbar" für den Anwender
kalibriert werden.
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Der
Teststreifen kann aus einer optischen streuenden Schicht aus Nitrocellulose
oder dergleichen bestehen und ist vorzugsweise von zwei Schichten
eines optisch klaren Films, z.B. aus Polyester sowie "Mylar", sandwichartig umgeben.
Der klare Film schützt
die Nitrocellulose, in der die Assayreaktionen stattfinden. Das
Durchführen
von Reflexionsmessungen durch dünne
transparente Filme ist besonders schwierig, da Probleme im Zusammenhang
mit Spiegelreflexionen auftreten. Transmissionsmessungen ermöglichen,
daß die
optischen Systeme orthogonal zur Meßoberfläche ausgerichtet sind, und
minimieren die nachteiligen Wirkungen von Reflexionen. Ideale Teststreifen
können
aus Nitrocellulose oder ähnlichen
streuenden Membranen hergestellt sein. Vorzugsweise übersteigen
sie eine Dicke von etwa 1 mm nicht.
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Die
das Gehäuse
bildenden Teile können aus
hochschlagzähen
Kunststoffmaterialien oder dergleichen, wie Polystyrol und Polycarbonat,
gegossen sein und können
durch "Druckbefe stigungs"-Clips oder Gewindeschrauben
oder jeden anderen geeigneten Mechanismus zusammengehalten werden.
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Es
ist klar, daß die
Gesamtkonstruktion und die allgemeine Form des Überwachungsgerätes nach
der obigen Beschreibung erheblichen Variationen unterliegen kann,
ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die allgemeine
Form und Konstruktion des Lesekopfes wird durch die Notwendigkeit
vorgegeben, effektiv mit der Assayvorrichtung zusammenzuwirken,
aber diese Form kann in beträchtlichem
Umfang variiert werden. Die Konstruktion und Art der für den Anwender
zugänglichen
Funktionen der Steuerungen und der Informationsanzeige können in ähnlicher
Weise beträchtlichen
Variationen unterliegen und sind in hohem Ausmaße durch ästhetische Überlegungen vorgegeben.
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Die
detaillierte Elektronik einer Überwachungsvorrichtung,
die Daten zur Analytkonzentration aufnehmen, abspeichern und verarbeiten
kann sowie die bevorzugten elektronischen Kennzeichen der hier diskutierten
Vorrichtung bereitstellen und zukünftige Ereignisse, wie Fruchtbarkeitsstatus
in einem Ovulationszyklus, auf Basis solcher Daten geeignet vorhersagt,
kann vom Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik leicht ermittelt
werden, sobald er die Faktoren, die er bei einer solchen Vorrichtung
berücksichtigen
muß, und über die
Information, die die Vorrichtung dem Anwender zur Verfügung stellen muß, in Kenntnis
gesetzt wurde. Die einzelnen Funktionen können völlig üblich sein und der Fachmann auf
dem Gebiet der Elektronik wird anerkennen, daß andere Kombinationen und
Anordnungen solcher Funktionen eingesetzt werden können, um
die Ziele der Erfindung zu erreichen. Z.B. können sogenannte festverdrahtete
("hardwired") Systeme und neuronale
Netzwerke verwendet werden, anstelle konventioneller Mikroprozessoren,
die auf Chiptechnologie beruhen.
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Informationen
können
an den Anwender z.B. durch eine Flüssigkristall- oder LED-Anzeige übermittelt
werden. Falls gewünscht
können
Informationen über
den Status der Fruchtbarkeit durch eine einfache visuelle Anzeige übermittelt
werden, z.B. eine Kombination von Farben, die z.B. Grün für unfruchtbar
und rot für
fruchtbar zeigen. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigetafel
eine visuelle Anzeige der relativen LH-Konzentration oder des Grades
der Fruchtbarkeit durch eine gefärbte
oder auf andere Weise unterschiedliche Region bereitstellen, wie durch
einen Balken, dessen Länge
oder Höhe
sich entweder kontinuierlich oder schrittweise ändert. So kann z.B. ein unterschiedlich
gefärbter
Balken maximale Höhe
oder Länge
annehmen, um die geeignetste Zeit anzuzeigen, eine Empfängnis zu
versuchen. Einfache visuelle Informationen dieser Art können auf
Wunsch durch andere visuelle oder akustische Informationen ergänzt werden,
wie Symbole oder Wörter,
die in der Anzeigetafel erscheinen.
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11,
nicht maßstabsgerecht,
zeigt eine typische Auswahl der Symbole, die in einer solchen visuellen
Anzeige verwendet werden können.
Bei normaler Anwendung werden dem Anwender nicht alle Symbole gleichzeitig
gezeigt. Die Art und die Anordnung in der Anzeige der gezeigten
Symbole ist für die
Erfindung nicht entscheidend. Es ist jedoch bevorzugt, daß es einige
deutliche Anzeigen des Fruchtbarkeitsstatus gibt. Vorzugsweise erfolgt
dies durch ein Symbol (1100), das seine Größe, Form oder
seinen Umfang ändert.
Andere Instruktionen oder Anzeigen, die für den Anwender brauchbar sein können, umfassen:
Einsetzen
oder Entfernen einer Testvorrichtung (1101). Einen Hinweis,
daß ein
neuer Ovulationszyklus beginnen sollte (1102).
Der
abgezählte
Tag des Zyklus (1103).
Das Einsetzen einer Smart Card
oder dergleichen (1104). Batterie leer (1105).
Säubern der
Vorrichtung (1106).
Holen sie bei der "Helpline" Rat ein (1107).
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Die 12a bis 12c zeigen
eine programmgesteuerte Anzeige, die den Ovulationsstatus anzeigt.
Das Hauptkennzeichen der Anzeige ist ein skizzierter Balken (1200)
oder eine andere Form, dessen innere Fläche zunehmend gefüllt wird,
um den Fruchtbarkeitsstatus anzuzeigen. Daher zeigt 12a, wie in diesen Zeichnungen veranschaulicht,
einen niedrigen Fruchtbarkeitspegel an, was dadurch gezeigt wird,
daß nur
ein Drittel (1201) des Balkens gefüllt ist. Dies kann in einem
sehr frühen Stadium
des Zyklus auftreten, z.B. Tag 3. Bei Tag 10 des Zyklus, wenn die
Ovulation näher
kommt, kann der Fruchtbarkeitsstatus höher sein, was durch die zwei
Drittel (1202), zu denen der Balken gefüllt ist, angezeigt wird. Wenn
der Test anzeigt, daß die
Ovulation gerade stattgefunden hat (oder unmittelbar bevorsteht),
kann die gesamte Fläche
des Balkens gefüllt
sein. Dies verkörpert
höchste
Fruchtbarkeit. Der letzte Teil (1203) dieser Fläche innerhalb
des Balkens kann fakultativ ein zusätzliches Symbol enthalten, wie
ein "Ei" (1204),
um diesen Status für
den Anwender zu betonen. Diese visuelle Anzeige kann fakultativ
mit einer Wortausgabe ergänzt
werden, die entlang des Balkens positioniert ist, z.B. "niedrig", "hoch" und "Höhepunkt".
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Auf 13 wird
im folgenden Beispiel hingewiesen.
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Beispiel
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Das
folgende Beispiel ist ein erfindungsgemäßer Testkit, der bei der Feststellung
der Ovulation verwendbar ist.
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Der
Testkit umfaßt
ein elektronisches Überwachungsgerät, wie oben
anhand der Zeichnungen beschrieben, sowie eine Anzahl, z.B. 10,
von identischen Einwegtestvorrichtungen.
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Das Äußere jeder
Testvorrichtung ist in den 6 und 7 gezeigt.
Der Nitrocelluloseteststreifen, einschließlich der Detektionszonen 610 und 611, ist
teilweise durch die Fenster im Gehäuse 602 der Testvorrichtung
sichtbar. Der Rest des Teststreifens und ebenso ein Probensammler
sind im Gehäuse
der Vorrichtung und der Abdeckung 601 verborgen. Im wesentlichen
besteht der gesamte Teststreifen aus einem Probensammler, der aus
einem Polyester-/Viskose-Textil hergestellt ist, das mit einem Kunststoffmaterial,
wie in der EP-A-833 160 beschrieben, verstärkt ist, und zwei Arten von
Latexpartikeln, wie oben beschrieben, enthält. Dieser Probensammler ragt
aus der Vorrichtung hervor, wenn die Abdeckung 601 entfernt
wird. Der Probensammler führt
zu einem verstärkten
Nitrocellulosestreifen, der die beiden von außerhalb des Gehäuses sichtbaren Detektionszonen
enthält,
und der, wie oben beschrieben, durch optische Transmission gelesen
werden kann. Für
die vorliegenden Erfindung sind die Konstruktionsdetails der Testvorrichtungen
nicht entscheidend, vorausgesetzt, daß jede Testvorrichtung eine
Harnprobe aufnehmen kann und aus dieser Probe in den jeweiligen
Detektionszonen ein optisch lesbares Signal erzeugt, das zu den
Konzentrationen von E3G und LH in dieser Probe proportional ist.
Für dieses
Beispiel werden die lesbaren Signale durch Binden der gefärbten Latexpartikel
in den beiden Detektionszonen erzeugt. Das E3G-abhängige Signal ist
das Ergebnis einer "Kompetitions"-Reaktion, und demgemäß nimmt
das E3G-abhängige
Signal in der Intensität
ab, wenn die E3G-Konzentration zunimmt. Das LH-abhängige Signal
wird durch eine "Sandwich"-Reaktion erzeugt, und seine Intensität nimmt mit
zunehmender LH-Konzentration zu.
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Falls
gewünscht,
können
die von der Vorrichtung erzeugten Signale gegen bekannte Konzentrationen
von E3G und LH standardisiert werden. Die Ziele der Erfindung werden üblicherweise
jedoch durch Vergleich der Signalintensitäten zwischen den Tests, die
zu verschiedenen Zeiten während
des Zyklus durchgeführt
wurden, erreicht, und es ist nicht notwendig, diese Informationen
auf einen absoluten Konzentrationswert rückzubeziehen. Aus diesem Grund
ist es im Rahmen dieses Beispiels günstig, die Signale im Sinne
willkürlicher
Transmissionswerte auszudrücken.
Eine Abweichung von dem Signal, das in einem unterschiedlichen Test
im Zyklus erhalten wurde, kann als prozentuale Änderung des nachgewiesenen
Transmissionspegels ausgedrückt
werden.
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Der
gesamte, innerhalb der Assayvorrichtung enthaltene Teststreifen,
wie in 6 gezeigt, wird in 13 dargestellt
(nicht maßstabsgerecht). Dies
zeigt nur die grundlegende Konstruktion des Teststreifens. Der Teststreifen
weist einen saugfähigen
Probennehmerbestandteil 1301 auf, der mit einer transparenten
Kunststoffschicht 1302 verstärkt ist. Der poröse Teil
des Probenaufnehmers ist aus einem Non-woven hergestellt, z.B. einer
Polyester-/Viskose-Mischung. An seinem linken Ende 1303 (wie
in 13 gezeigt) überlappt
der poröse
Probensammler ein Ende 1304 eines Streifens 609 aus
poröser
Nitrocellulose, ebenso verstärkt
mit transparentem Kunststoffschichtmaterial 1305. Von der Überlappung der
Nitrocellulosestreifen entfernt liegen zwei abgeschiedene Linien
der Reagenzien 610 und 611, die die Detektionszonen
für LH
bzw. E3G bereitstellen. In der einschließlich des Gehäuses zusammengebauten
Vorrichtung (s. 6) sind diese beiden Zonen von
außen
sichtbar. Das rechte Ende 1306 des Probensammlers ragt
aus dem Gehäuse hervor
und kann durch Entfernen der Abdeckung 601, gezeigt in 6,
zur Probenaufnahme freigelegt werden. Auf einer Übergangsposition zwischen dem überlappenden
Ende und dem freigelegten Ende des Probensammlers befindet sich
eine Region 1307, die ein mobilisierbares, mit Partikeln
markiertes Reagenz enthält.
Dieses Reagenz umfaßt,
im Überschuß, zwei
getrennte Arten von Partikeln, die einen Anti-LH-Antikörper bzw,
einen Anti-E3G-Antikörper
tragen. Wie in 13 gezeigt, wurden diese beiden
Arten auf den gleichen Teil des Probensammlers aufgebracht, z.B.,
als Vormischung, aber, wenn gewünscht,
können
die beiden Arten getrennt voneinander gehalten werden und auf unterschiedliche Teile
des Sammlers aufgebracht werden. Alternativ kann eine oder beide
der Partikelarten auf eine Region des Nitrocellulosestreifens aufgebracht
werden. Für
eine einfache Herstellung der gesamten Vorrichtung ist es jedoch
vorzuziehen, daß das
mit Partikeln markierte Reagenz im Probensammler abgeschieden ist.
Die Wanderung einer aufgenommenen Urinprobe von dem freiliegenden
Ende des Probensammlers zu den Detektionszonen befeuchtet und mobilisiert
die mit Partikeln markierten Reagenzien und trägt sie zu den Detektionszonen
und darüber
hinaus. Spezifische Bindungsreaktionen führen zur Ansammlung von Partikeln
in den beiden Detektionszonen, abhängig von den Konzentrationen
von LH und E3G in der aufgebrachten Urinprobe. Nach einer für den Test
angemessenen Laufzeit kann das Ausmaß der Partikelansammlung in
den Detektionszonen unter Verwendung des elektronischen Überwachungsgerätes, wie
hier beschrieben, ausgelesen werden. Dies ver sorgt das Überwachungsgerät mit einer
Anzeige für
die Konzentrationen dieser beiden Analyten.
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Jede
Testvorrichtung ist daher ein kombinierter LH/E3G-Assay. Beispiele
für die
physikalische Konstruktion und die Herstellungsverfahren geeigneter
Vorrichtungen, einschließlich
der Herstellung der Reagenzien, werden im Detail in der EP-A-291
194, der EP-A-383 619, der EP-A-703 454 und der EP-A-833 160 beschrieben.
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Ein
geeigneter E3G-Latex wird durch Kombination blaugefärbter Latexpartikel
(durchschnittlicher Durchmesser 380 nm) mit einem anti-E3G-monoklonalen
Antikörper
einer Affinität
in Lösung
von etwa 1010 l/mol hergestellt. Der Antikörper (170
ig(μg)/ml) wird
mit Latexpartikeln (0,5% Feststoffe) in einem Natriumboratpuffer
bei pH 8,5 gemischt. Freie Bindungsstellen auf der Latexoberfläche werden
mit BSA (25 mg/ml) blockiert. Der Latex wird dann gewaschen, um
nicht adsorbiertes Material zu entfernen.
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Ein
geeigneter LH-Latex wird aus einem anti-β-LH-monoklonalen Antikörper, der
auf blaugefärbte
Latexpartikel (380 nm) absorbiert ist, hergestellt. Dieses Verfahren
wird mit einem Antikörper/Latex-Verhältnis von
100 ig(μg)/ml
auf 0,5% Feststoffe in einem Natriumboratpuffer (pH 8,5), der Ethanol enthält (Verhältnis von
6 zu 1 v/v) durchgeführt,
gefolgt durch Blockierung der freien Bindungsstellen mit BSA (25
mg/ml). Der Latex wird dann gewaschen, um nicht adsorbiertes Material
zu entfernen.
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Eine
wäßrige Suspension
von gleichen Mengen beider Arten von Latexpartikeln, wie oben hergestellt,
mit 0,008% Gesamtfeststoffen in einem Trispuffer bei pH 8,5 der
3% BSA und 1% Zucker enthält, kann
verwendet werden, um diese Latexarten in dem Probensammler abzuscheiden.
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Der
Festphasenstreifen, auf den die Gehalte von E3G und LH detektiert
werden, ist Nitrocellulose einer nominalen Porengröße von 8 μm, gebunden
an einen Polyesterverstärkungsstreifen.
Ein E3G-Protein(Ovalbumen)-Konjugat und ein anti-α-LH-Antikörper werden
als Linien getrennt auf verschiedene Stellen (die in 6 als 610 bzw. 611 bezeichnet
sind) unter Verwendung von Lösungen,
die 2 mg/ml des jeweiligen Reagenzes in einem Phosphatpuffer bei
7,4 enthalten, auf die Nitrocellulose gedruckt. Die Nitrocellulose
wird mit PVA blockiert, bevor sie in Streifen geschnitten wird.
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Einige
geeignete Algorithmusregeln sind, nur beispielhaft genannt, wie
folgt:
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Um den LH-Anstieg
zu identifizieren
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- LH-Signal größer als
15% T (d.h. 15% Abfall bei der Transmission).
- 5% Anstieg über
dem kummulierten Durchschnitt des LH-Signals.
- E3G-Signal weniger als 20% T.
- Kein LH-Anstieg kann vor Tag 9 festgestellt werden.
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Um den E3G-Anstieg festzustellen
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- E3G-Signal kleiner als 15% T.
- Verhältnis
von E3G-Signal/E3G-Basisliniensignal weniger als 0,65.
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Testanweisung
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- Beginne am Tag 6 und fahre fort, bis eine Ovulation nachgewiesen
wurde, oder darüber
hinaus.
- Beginne am Tag des durchschnittlichen LH-Anstiegs minus 7 Tage.
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Anzeige des
Fruchtbarkeitsstatus
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- NIEDRIG als Symbol für
die Fruchtbarkeit, immer wenn ein Fruchtbarkeitsstatus gezeigt wird.
- HOCH als Symbol für
die Fruchtbarkeit, wenn ein Tag eines E3G-Anstiegs oder eines LH-Anstiegs
festgestellt wird. Es kann am dritten Tag nach dem Nachweis des
LH-Anstiegs verschwinden.
- HÖHEPUNKT
als Symbol für
die Fruchtbarkeit an dem Tag, an dem der erste LH-Anstiegstag festgestellt
wird und ebenso am folgenden Tag.
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Es
ist klar, daß ein
Algorithmus aus Subkombinationen der obigen Regeln zusammengesetzt werden
kann, von denen mehrere Alternativen sind oder verwendet werden
können,
um andere Regeln zu bestätigen.
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Auch
Minimumsignale können
verwendet werden, z.B. ein E3G-Signal kleiner als 2% T, um bei einer
Testvorrichtung zu warnen, die aus irgendwelchen Gründen nicht
ordnungsgemäß funktioniert, z.B.
wegen nicht ausreichender Probenmenge.