ES2883201T3 - Análisis de datos ópticos con la ayuda de histogramas - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el control de calidad de una zona de detección (2) de un elemento de prueba (1) para determinar la concentración de un analito en una muestra líquida con los siguientes pasos - detección de intensidades de luz de la luz emitida desde zonas parciales no humedecidas de una zona de detección mediante medición con resolución espacial, - determinación de una distribución de frecuencias (10) de las intensidades de luz detectadas, y - comparación de la distribución de frecuencias con criterios de calidad, en la que como criterio de calidad se determina el número de intensidades dentro de un intervalo de intensidades predeterminado.

Description

DESCRIPCIÓN

Análisis de datos ópticos con la ayuda de histogramas

Campo técnico de la invención

La invención se encuentra en el campo del análisis óptico de pequeños volúmenes de muestra, como ocurre, por ejemplo, en el diagnóstico de muestras de sangre.

La determinación de la concentración de distintos analitos en muestras fisiológicas tiene una importancia creciente en nuestra sociedad. El examen de tales muestras tiene lugar en distintos campos de aplicación, por ejemplo, en laboratorios clínicos o en el "control desde casa". Entre ellos también figuran ante todo la medición de glucosa en el tratamiento de la diabetes, así como la medición del colesterol en cardiopatías y vasculopatías. Los hemodiagnósticos médicos siempre requieren la obtención de una muestra de sangre del individuo a examinar.

El procedimiento analítico llevado a cabo después del proceso de punción se lleva a cabo a menudo en un pequeño equipo de medición portátil, un llamado "dispositivo de mano", en el que se analizan los elementos de prueba humedecidos con sangre. Estos dispositivos de mano tienen una gran importancia, por ejemplo, en el diagnóstico de las enfermedades relacionadas con la diabetes. La medición en estos equipos se lleva a cabo ante todo de forma electroquímica u óptica. En el caso de mediciones basadas en la óptica, la muestra se ilumina con luz y se detecta la luz reflejada para determinar la concentración de analitos. Para ello, se utilizan ante todo elementos de prueba, como tiras reactivas, que se humedecen con la muestra, como sangre o líquido intersticial. La muestra reacciona a continuación con los reactivos que se aplican a este elemento de prueba. Esto puede conducir a un cambio de color que se puede detectar a continuación.

Cuando se utilizan procedimientos convencionales para analizar los elementos de prueba es de gran importancia que la zona de detección del elemento de prueba se humedezca uniformemente por el líquido de prueba. La humectación no uniforme o insuficiente de la zona de detección puede conducir a resultados erróneos. Especialmente cuando se usa una pequeña cantidad de líquido de prueba, la distribución en el elemento de prueba podría no ser uniforme y solo una parte de la zona de detección se humedece con material de muestra. En los procedimientos de medición convencionales basados en la óptica, a menudo se mide la luz reflejada de toda la zona de detección, lo que conduce a una alta inexactitud en la glucosa medida, ya que cada vez, de acuerdo con la cantidad de muestra aplicada, en la determinación se incluye una cantidad diferente de área no humedecida. En caso de una humectación insuficiente de la zona de detección se puede quedar por debajo del tamaño necesario del fragmento a medir para una medición sin errores. Esto puede hacer que sea necesaria una repetición de la medición o que se generen valores de medición falsos.

Los intentos de remediar la humectación insuficiente o no uniforme del elemento de prueba aún no han conducido a una solución satisfactoria. En el caso más simple, el paciente se ve obligado a verificar visualmente la humectación del elemento de prueba. Esto no es posible ante todo con los diabéticos, que a menudo ya tienen una visión reducida.

En la memoria descriptiva US 6249593 se describe una detección inmunológica de un analito. A este respecto, una molécula de captura se inmoviliza en una parte del campo de prueba y se une al analito, que a su vez se hace visible ópticamente mediante una molécula marcadora. Durante la iluminación de la zona de detección se generan valores de medición con resolución espacial, con lo que se selecciona la ubicación con la intensidad de radiación más alta, a la que se recurre únicamente para la evaluación. Este valor se referencia con una parte humedecida del campo de prueba que no contiene una molécula de captura. El inconveniente de este método es la necesidad de humedecer las zonas del campo de prueba con y sin la molécula de captura. De este modo, es necesaria una aplicación dirigida localmente de la muestra, así como una cantidad de muestra que siempre humedezca ambas zonas. Además, la determinación del analito se realiza en base a un único valor de medición. Esto puede conducir a grandes errores, ya que no se pueden tener en cuenta posibles no homogeneidades o impurezas en el elemento de prueba.

En la solicitud de patente US 2003/0153023 también se inmoviliza una molécula de captura en la superficie del campo de prueba y se detecta ópticamente una reacción con el analito. Aquí se determina la frecuencia de las intensidades de luz en diferentes ubicaciones. Se establece un valor umbral que para la evaluación solo tiene en cuenta los valores de medición que están por encima de una intensidad determinada. De este modo, las señales del fondo que no reacciona se pueden distinguir de las señales útiles. Dado que aquí también tiene lugar una reacción inmunológica, que debe tener en cuenta moléculas marcadoras unidas no específicamente, la aplicación de la muestra es necesaria tanto en áreas con moléculas de captura como en áreas sin moléculas de captura.

Documento US 6847451: la solicitud de patente US 6847451 describe un procedimiento para la determinación óptica de un analito en un líquido en un campo de prueba. A este respecto, el analito reacciona con una enzima en el campo de prueba y se forma un colorante que se detecta ópticamente. En esta patente se resuelve el problema de que una cantidad de muestra demasiado pequeña no humedezca todo el campo de prueba y conduzca a resultados falsos en el caso de una evaluación integral. Esto se evita mediante una medición con resolución espacial, en la que solo se evalúan aún las zonas de prueba cuya intensidad sobrepasa un valor umbral. Una inconveniente de este método es la integración en una zona grande del campo de prueba, que puede ser no homogénea en sí misma. Dado que también se deben medir concentraciones pequeñas, el valor umbral no se debe establecer demasiado bajo. De lo contrario, ya no se pueden detectar líquidos con concentraciones bajas de analito. La evaluación de todos los campos humedecidos también conduce a resultados inexactos. En el caso de elementos de prueba parcialmente humedecidos, esta inexactitud se debe del borde de la zona humedecida. En esta "zona de borde", a menudo se encuentra una distribución desigual de la muestra y, por tanto, del analito. Si también se evalúa esta zona, como se hace en los antecedentes de la técnica, se obtiene un resultado falseado. Esto es especialmente crítico cuando la superficie humedecida se vuelve muy pequeña y la zona de borde constituye una gran proporción de la zona humedecida. El documento US5284770 divulga un procedimiento para el control de calidad de una zona de detección de un elemento de prueba para determinar la concentración de un analito en una muestra líquida.

El objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento simple y eficiente para identificar elementos de prueba defectuosos. La invención divulga un procedimiento para el control de calidad de una zona de detección de un elemento de prueba de acuerdo con la reivindicación 1.

Descripción general

Aquí se describe un sistema para determinar la concentración de un analito en un líquido, con una unidad de iluminación o detección para detectar las intensidades de luz que se emiten por zonas parciales de una zona de detección de un elemento de prueba. Además, se describe una unidad de evaluación que determina una distribución de frecuencias para las intensidades de luz detectadas, con lo que la distribución de frecuencias presenta al menos un primer máximo, causado por zonas parciales no humedecidas o al menos una zona de referencia, y un segundo máximo, causado por zonas parciales humedecidas, y se selecciona al menos una intensidad de luz en base a la distribución de frecuencias y se determina la concentración del analito con pequeños volúmenes de muestra a partir de la al menos una intensidad de luz seleccionada.

Mediante la consideración de las frecuencias de intensidades es posible identificar y evaluar zonas humedecidas homogéneamente que están poco influenciadas por efectos secundarios como distribución no homogénea de reactivo y/o muestra, propiedades de viscosidad variables del líquido aplicado o contaminación de la muestra y/o el elemento de prueba. De esta manera, se pueden lograr resultados en los que casi están excluidos los errores de medición que se pueden atribuir a las propiedades del elemento de prueba y del líquido.

Como líquidos (también denominados muestra o líquido de muestra) se deben entender ante todo, pero sin limitarse a ellos, líquidos fisiológicos tales como sangre (venosa o capilar), componentes sanguíneos, líquido intersticial, plasma, suero, orina o saliva. En el resto del texto se habla ante todo de la sangre como muestra. Esto se debe ver a modo de ejemplo para el término del líquido y no se debe entender como limitante.

Las muestras de sangre se necesitan ante todo para el autodiagnóstico de los pacientes que tienen que examinar regularmente un parámetro sanguíneo, como por ejemplo en el caso de los diabéticos. Para causar al paciente el menor dolor posible al pinchar, la profundidad de punción se elige lo más baja posible. A este respecto, solo se obtiene poca sangre. Por esta razón, los métodos analíticos deben poder medir con precisión volúmenes de sangre cada vez más pequeños. Por tanto, el sistema aquí descrito es adecuado incluso para el análisis de volúmenes de muestra inferiores a 100 nl. Un rango de volumen preferente se encuentra entre 1 y 500 nl, un rango de volumen especialmente preferente se encuentra entre 10 y 100 nl. Sin embargo, también se pueden medir volúmenes más grandes. Especialmente con los instrumentos que contienen un muestreo automatizado después de la punción, la cantidad de muestra a analizar aún puede se puede encontrar por debajo de 1 nl. Por esta razón, se describe un sistema que permite analizar volúmenes de muestra muy pequeños independientemente de su forma aplicada. Esto se hace con la ayuda de determinaciones de frecuencia de las intensidades de luz de las zonas reaccionadas en la zona de detección en forma de histograma.

Se puede recurrir a un histograma para ilustrar el principio de evaluación de frecuencias. En este caso, las intensidades de luz se determinan, por ejemplo, en forma de valores de gris y se clasifican en intervalos de intensidad. La frecuencia de la respectiva intensidad de luz en un intervalo de intensidades se representa frente al valor de gris. Para ello, se necesita una unidad de detección o una unidad de irradiación que detecte o irradie la zona de detección con resolución espacial. Se examinan una pluralidad de zonas parciales en la zona de detección, con lo que no se debe utilizar la información de ubicación en la evaluación adicional. Estas zonas parciales no son subdivisiones reales de la zona de detección, sino que surgen de la medición óptica con resolución espacial de la zona de detección. Por tanto, el número de estas zonas parciales depende del número de zonas irradiadas o detectadas. Cuantas más zonas parciales se examinen, tanto más precisamente se puede determinar la distinción entre las diferencias de intensidad de las diferentes zonas. Las intensidades de las zonas parciales humedecidas se correlacionan con la concentración del analito en la muestra. En un modo de realización preferente se hace distingue entre 256 intensidades. Este número de niveles de intensidad es suficiente para lograr una precisión / resolución suficiente para determinar la concentración del analito. A este respecto, la cantidad de datos se puede mantener en una medida tan pequeña que se puede procesar por medio de pequeños soportes de datos en una unidad de evaluación en el propio detector o en una unidad de evaluación separada del detector. A diferencia de los sistemas de los antecedentes de la técnica, que procesan adicionalmente todos los valores de intensidad para evaluar las mediciones con resolución espacial, en el sistema descrito en el presente documento para calcular la concentración del analito, preferiblemente solo se utilizan determinadas frecuencias y las intensidades asociadas a las mismas. Especialmente en el caso de mediciones con resolución temporal, en las que es necesaria una alta frecuencia de ciclo de la grabación de imágenes, la evaluación de acuerdo con la invención muestra una reducción significativa en la necesidad de energía y la necesidad de memoria sin almacenar los datos de imagen completos. De esta manera se puede fabricar un equipo, que tiene una necesidad de memoria baja debido al procedimiento de evaluación, con componentes económicos. Por tanto, el equipo se puede fabricar y operar de manera más económica que los equipos convencionales.

Antes de humedecer un elemento de prueba, se puede determinar la distribución de frecuencias de las intensidades en la zona de detección. Las zonas parciales de la zona de detección presentan intensidades muy similares o los valores de gris determinados a partir de ellas. De forma alternativa, las intensidades de zonas parciales se pueden determinar antes o después de la aplicación de la muestra, que se detectan por una zona de referencia. Esta zona de referencia puede ser parte de la zona de detección o encontrarse fuera de la zona de detección. No tiene lugar ninguna reacción en o sobre esta zona de referencia, independientemente de si la zona de referencia se humedece o no por la muestra.

En el histograma, las zonas parciales no humedecidas o la zona de referencia se pueden reconocer por un primer máximo, que presenta una distribución estrecha de intensidades o niveles de gris alrededor del máximo. Un máximo de las frecuencias está caracterizado por que la curva que reproduce las frecuencias presenta una pendiente de cero en el punto del máximo. Un elemento de prueba no utilizado presenta idealmente intensidades en un rango de intensidad pequeño en su zona de detección. Si este es el caso, se puede partir de que solo se pueden encontrar algunos defectos a ningún defecto en la zona de detección. Este es el requisito previo para una medición sin errores de una muestra. Si un número significativo de intensidades se encuentra fuera de este pequeño intervalo de intensidades "normal", entonces se puede partir de que no es posible una medición sin errores con este elemento de prueba. Se puede recurrir a esto como control de calidad para excluir elementos de prueba defectuosos de la medición.

Cuando, por ejemplo, se aplica una gota de la muestra a la zona de detección, tiene lugar un cambio en la distribución de frecuencias de las intensidades. Esto es independiente de la longitud de onda con la que se irradia la zona de detección. Entonces se puede utilizar luz en el rango infrarrojo, en el rango visible y en el ultravioleta. También es posible una medición de fluorescencia con este procedimiento. De forma representativa se describe un procedimiento en el que el elemento de prueba se irradia o detecta a una longitud de onda de 660 nm. En este caso, se sitúa un reactivo en o sobre la zona de detección, que está distribuido de la manera más homogénea posible y efectúa una reacción con el analito, con lo que se libera un colorante que absorbe la luz a 660 nm. Si el analito se sitúa en el líquido de muestra, entonces el elemento de prueba se oscurece en el rango de longitud de onda detectado en los puntos humedecidos de la zona de detección. Esto significa una disminución de la intensidad en las zonas humedecidas. En el caso de una distribución homogénea del reactivo en la zona de detección hay un número correspondiente de campos de prueba que presentan una intensidad similar. En el histograma se puede reconocer una redistribución de frecuencias de intensidades, condicionada mediante la coloración de la zona de detección. A este respecto, tiene lugar una acumulación de valores de gris a una intensidad menor. En el histograma se puede reconocer un segundo máximo, que se origina en las zonas parciales humedecidas. Cuando la zona de detección se humedece completamente, todos los valores de gris del primer máximo se desplazan hacia otro valor de gris. Cuanto más homogéneamente se distribuya el reactivo o la muestra, tanto más estrecha será la distribución alrededor del valor medio de intensidad de los valores de intensidad desplazados de las zonas humedecidas.

Se puede recurrir a esta distribución de las frecuencias de intensidad antes y después de la aplicación de la muestra sobre la zona de detección para determinar el analito. En un modo de realización preferente se recurre a las diferencias de intensidad de los valores máximos en la distribución de frecuencias antes y después de la humectación de la zona de detección para determinar la concentración del analito. Otro modo de realización preferente es la evaluación en base a las velocidades de la modificación de las frecuencias de las intensidades de la luz emitida después de la humectación de la zona de detección. Se puede realizar un análisis multivariado ante todo para la consideración temporal de la modificación de las frecuencias, pero también para los otros procedimientos de evaluación.

Otra posibilidad para determinar la concentración de analito es determinar el gradiente de la curva de intensidad entre la intensidad más baja y la intensidad más frecuente de la zona humedecida. A este respecto, por ejemplo, para determinar el analito se puede recurrir a la intensidad que presenta la mayor frecuencia de un intervalo de intensidades o valor de gris.

Otra posibilidad para determinar la concentración del analito se puede llevar a cabo en base a las intensidades que sobrepasan un valor umbral de frecuencia. Con este valor umbral de frecuencia se asegura que se recurra a la zona para la evaluación que presente la coloración más homogénea de la superficie humedecida.

Además, el sistema presenta una posibilidad para el control de calidad debido a la distribución de frecuencias. Como ya se mencionó, la distribución de las intensidades es baja en el caso de una distribución ideal del reactivo sobre el elemento de prueba. Cuanto más amplia sea esta distribución de intensidad, de forma tanto menos homogénea ha tenido lugar la reacción. La no homogeneidad de la reacción depende tanto de la distribución del reactivo en o sobre la zona de detección como de la propagación de la gota en la zona de detección. Según la viscosidad y la distribución de los componentes de la sangre, esta gota puede presentar una zona de borde de diferentes tamaños en la zona de detección. La reacción de la sangre en esta zona del borde con los reactivos en o sobre la zona de detección se puede comportar de manera diferente a como en el centro de la gota de muestra.

Además, se describe un procedimiento para determinar la concentración de un analito en un líquido. Para ello, se determina una frecuencia de intensidades de la zona de detección no humedecida del elemento de prueba. Esto puede ocurrir antes de aplicar una gota de muestra o después, según si la zona de detección se humedece completamente o no. Además, el procedimiento comprende la detección de intensidades de luz de la luz emitida desde al menos una zona parcial de la zona de detección. Estas intensidades de luz se evalúan en base a sus frecuencias como se describe anteriormente.

La evaluación de las intensidades de la luz por medio de un histograma se puede utilizar en distintos sistemas en los que las intensidades de la luz cambian debido a la presencia de un analito. Un ejemplo de tal sistema es la determinación de glucosa en una muestra biológica, como por ejemplo, sangre, plasma, suero o líquido intersticial. Con la ayuda de este procedimiento de evaluación se pueden medir volúmenes de muestra entre 1 y 500 nl. Un rango preferente se encuentra entre 10 y 100 nl y un rango especialmente preferente se encuentra entre 10 y 50 nl.

Además, se describe un instrumento que presenta una unidad de detección para la detección de las intensidades de luz que se emiten desde zonas parciales de una zona de detección de un elemento de prueba, así como una unidad de evaluación que determina la concentración del analito en base a frecuencias de intensidades de luz de la luz emitida por las zonas parciales, en el que la unidad de detección puede contener un detector CMOS, cuyo píxel está conectado a al menos un convertidor A/D. Además, la unidad de evaluación puede estar conectada a una unidad de visualización o la unidad de visualización puede estar integrada en la unidad de evaluación. En un instrumento preferente, la unidad de detección y la unidad de evaluación están integradas en un chip. Esto ofrece la ventaja de que el instrumento se puede integrar fuertemente y, por tanto, construirse de manera que ahorre espacio. Dado que la necesidad de memoria para la evaluación es muy pequeña debido a la cantidad reducida de datos, además, la necesidad de corriente de dicho elemento integrado también es significativamente menor que en los instrumentos convencionales.

En equipos convencionales para determinar un parámetro sanguíneo se pueden utilizar elementos de prueba, según se conocen por los documentos EP-A 0885 591, EP-B 0535480 y EP-B 0477 322. El elemento de prueba contiene una zona de detección. Esta zona de detección contiene preferiblemente todos los reactivos y, opcionalmente, las sustancias auxiliares necesarias para la reacción de detección del analito objetivo en la muestra. El elemento de detección también puede contener solo partes o incluso ninguno de los reactivos o sustancias auxiliares. Para el experto en la técnica familiarizado con la técnica de los elementos de prueba analíticos o los soportes de prueba diagnósticos son conocidos tales reactivos y sustancias auxiliares según se describen, por ejemplo, en los documentos EP-A 0885 591, EP-B 0535480 y e P-B 0477 322. Para analitos que deben detectarse enzimáticamente, por ejemplo, enzimas, sustratos enzimáticos, indicadores, sales tampón, cargas inertes y similares pueden estar contenidos más en el elemento de detección. El elemento de detección se puede construir a partir de una o varias capas y opcionalmente contener un soporte inerte, preferiblemente en el lado del elemento de prueba que no se pone en contacto con la muestra. Para el caso especialmente preferente de que la reacción de detección conduzca a un cambio de color observable (que también se puede encontrar fuera del rango visible), bajo lo que en este contexto se debe entender un cambio de color, la aparición de un color o la desaparición de un color, se debe asegurar que el portador permita una observación visual u óptica de la reacción de detección mediante las medidas adecuadas. Para ello, el material de soporte del propio elemento de detección puede ser transparente, por ejemplo una película de plástico transparente, como por ejemplo una película de policarbonato, o poseer una escotadura transparente en el lado de detección. Los elementos de prueba como se describen en la solicitud de patente WO 99/29429 se pueden utilizar en la medición de reflexión preferente. Estos contienen una capa de pigmento (preferiblemente TiO2) en la capa de detección. Esta capa de TiO2 de dispersión difusa provoca un aumento en la reflexión de la luz, lo que conduce a una mayor interacción de la luz incidente con los reactivos. De este modo se puede lograr una amplificación del efecto de medición, como por ejemplo la absorción de la luz. El colorante formado absorbe de forma especialmente preferente luz a una longitud de onda de 660 nm.

Se puede usar un elemento de prueba que sirve para analizar volúmenes de muestra muy pequeños. Este elemento de prueba puede estar presente en un sistema, en el que la aplicación de muestra se realiza a través del sistema. Para ello, la muestra se transporta preferiblemente mediante el sistema hacia el elemento de prueba y la aplicación se transfiere desde una ubicación de recogida de muestras al elemento de prueba. Durante esta transferencia, la gota de muestra en el elemento de prueba asume una forma determinada en tanto que se alcance una cantidad de muestra suficiente. Con la ayuda de la evaluación del histograma, esta gota de muestra se puede evaluar independientemente de su forma.

La iluminación de la zona de detección puede realizar por una o varias fuentes de luz. A este respecto, la zona de detección puede estar iluminada de manera homogénea o solo en zonas parciales. Al usar solo una fuente de luz se puede mejorar una iluminación homogénea de la zona de detección mediante el uso de un vidrio opalino u otras unidades de dispersión.

Una alternativa a iluminar la zona de detección con al menos una fuente de luz es usar la luz ambiental (luz solar o iluminación artificial) para iluminar la zona de detección. Dado que la luz ambiental es multiespectral, se puede usar un filtro entre el elemento de prueba y el detector para detectar solo un determinado rango de longitudes de onda.

Alternativamente, el sistema de iluminación secuencial del elemento de prueba puede estar provisto de diferentes unidades de iluminación. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario. Por ejemplo, como fuente de luz puede servir un diodo láser simple combinado con un reflector que se puede regular mediante micromecánica. Con la ayuda del reflector, el haz de luz puede escanear el elemento de prueba sin huecos. De forma alternativa, se puede utilizar una matriz de láser, preferiblemente una matriz VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, láser emisor de superficie de cavidad vertical). En este caso, cada láser en la matriz se puede direccionar individualmente. Los VCSEL ofrecen la ventaja de que la luz se emite con poca divergencia del haz. Estas estructuras láser presentan una divergencia de haz de aproximadamente 5-8°. De esta manera, no solo se debe irradiar una superficie pequeña, adicionalmente la cantidad de luz en esta superficie es muy alta. Otra posibilidad es una matriz de diodos láser. En este caso la luz se puede acoplar en un conductor de imagen que guía la luz de excitación al elemento de prueba o la luz se enfoca en las diferentes zonas del elemento de prueba por medio de una matriz de microlentes que está dispuesta entre la matriz de LED y el elemento de prueba. Un tablero de ajedrez OLED (Organic Light Emmitting Diodes, diodos emisores de luz orgánicos) también podría servir como una unidad de iluminación adicional. En este caso, pueden estar colocados directamente adyacentes un LED de iluminación y un detector. Mediante la disposición de varias de tales unidades de iluminación / detector, se puede iluminar una superficie grande de forma plana o secuencial y detectarse la reflexión. Dado que tanto la iluminación como también la detección están dispuestas con un ángulo similar respecto al elemento de prueba, esta disposición es adecuada preferentemente para la medición de fluorescencia, ya que en este caso la luz de excitación y la luz emitida por la zona de detección se pueden separar fácilmente entre sí por medio de filtros.

La unidad de iluminación se puede componer de una fuente de radiación monocromática o multiespectral, coherente o incoherente. La radiación de la unidad de iluminación sirve para penetrar en la zona de detección, también denominada ubicación de la muestra, a fin de medir el analito directamente o la reacción de color de un reactivo con el analito. Preferentemente, la unidad de iluminación se compone de uno o varios LED cuya luz en la ubicación de la muestra proporciona una distribución de intensidad espacial especialmente seleccionada o una iluminación homogénea. Para obtener información de profundidad, la iluminación se puede diseñar de forma enfocada. Luego, el foco se desplaza en la dirección de la dimensión de profundidad. Opcionalmente, la excitación se puede realizar a través de una matriz de LED multiespectral. También es concebible una excitación coherente con diodos láser, por ejemplo en el rango espectral azul / ultravioleta, en particular en la fluorimetría. En un modo de realización preferente se usa luz con una longitud de onda de aproximadamente 660 nm. Esto se puede implementar mediante la elección de la fuente de luz o mediante la instalación de unidades formadoras de imágenes, como filtros, que solo son transparentes para un rango definido de longitudes de onda.

Se puede instalar una unidad de formación de imágenes entre la unidad de iluminación y la zona de detección. Esta unidad de formación de imágenes se compone de elementos ópticos formadores de imágenes como lentes, espejos, diafragmas, prismas, elementos de guiado de luz u holográficos. De este modo se garantiza una iluminación de la zona de detección. Otra unidad de formación de imágenes sirve para proyectar el cuerpo de muestra irradiada sobre la unidad de detección. Esta unidad de formación de imágenes se compone igualmente de elementos ópticos formadores de imágenes como lentes, espejos, prismas, diafragmas, elementos de conducción de luz u holográficos. Opcionalmente, se puede utilizar una matriz de lentes microópticas en la que cada elemento individual forma imágenes de zonas espaciales delimitadas del elemento de prueba sobre elementos individuales de la unidad de detección. Cuando se utiliza una fuente de luz multiespectral es razonable colocar un filtro delante del detector o delante del elemento de prueba.

Las unidades de detección, para el uso según se describe en el presente documento, se pueden componer de un elemento plano o en forma de fila que permite la medición con resolución espacial y temporal de la radiación dispersa de la que se forman imágenes de la zona de detección. Este elemento es preferiblemente una matriz CMOS bidimensional, una matriz CCD o una matriz de diodos en forma de celda, en la que la formación de imágenes con resolución espacial de la zona de detección se lleva a cabo por medio un proceso de exploración. A menudo, un fotodiodo simple sin resolución espacial puede ser suficiente. Esto se puede utilizar, por ejemplo, en combinación con una irradiación con resolución espacial de la zona de detección.

La unidad de detección convierte la cantidad de luz incidente sobre una superficie ópticamente sensible del detector en una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se puede transmitir directamente a la unidad de evaluación y procesarse allí. En el caso de un detector con resolución espacial, la superficie ópticamente sensible se subdivide en zonas parciales, que también se denominan píxeles. Cuanto mayor sea el número de píxeles, tantas más zonas parciales más pequeñas del objeto detectado se pueden distinguir. En un modo de realización preferente se usa un detector CMOS, que puede poseer más de 1 millón de píxeles. Un rango preferente está entre 100 y 100.000 píxeles y un rango especialmente preferente está entre 1000 y 10.000 píxeles. Estos píxeles están dispuestos preferiblemente en forma cuadrada o rectangular y forman una matriz bidimensional. La matriz se compone de al menos una fila y al menos una columna. A este respecto, el número de filas y el número de columnas pueden diferir entre sí. Según la geometría del objeto a detectar, la matriz también puede asumir una forma redonda u ovalada. Una disposición preferente de los píxeles es una matriz de 256 por 256 píxeles.

Además, en cada píxel puede estar colocado adicionalmente un convertidor ND. En un modo de realización preferente, cada fila o cada columna de la matriz está conectada a un convertidor ND. De esta manera, las señales se pueden leer en columnas o filas. Además, el detector CMOS se puede integrar en un chip junto con al menos un convertido ND. A este respecto, este chip puede ser un chip de silicio conocido de los antecedentes de la técnica, como en los "CMOS-Bildesensoren" de D. Scheffler y J. Seijnaeve en Laser Photonik; mayo de 2005; pág. 32-35.

El convertidor A/D convierte la señal eléctrica analógica en un valor digital. Esto se describe suficientemente en los antecedentes de la técnica. En un modo de realización preferente, se utiliza un convertidor ND de 8 bits conocido en los antecedentes de la técnica. Este convertidor ND convierte las señales eléctricas en 256 niveles de intensidad diferentes. A este respecto, los niveles de intensidad son respectivamente iguales. De esta manera, los valores de medición detectados se pueden procesar aún más con un gasto de memoria significativamente menor. De forma adicional o alternativa se puede integrar un amplificador en cada píxel. Esto también conduce a la amplificación de las señales y, por tanto, a la posibilidad de detectar cambios de señal más pequeños. Con la ayuda de esta conversión y/o amplificación de datos, se puede reducir fuertemente la cantidad de datos que se transmite a la unidad de evaluación. De ello resultan las siguientes ventajas:

1. es posible una lectura rápida de los datos,

2. se pueden leer zonas determinadas de manera específica

3. después de un escaneo aproximado de la zona de detección, se pueden determinar y leer zonas especialmente interesantes, llamadas "ROI" (region of interest).

Las señales recibidas por la unidad de detección se transmiten a una unidad de evaluación. Esta unidad de evaluación puede estar integrada en la unidad de detección o estar presente por separado. De nuevo, la unidad de evaluación puede estar conectada a una unidad de visualización o la unidad de visualización puede estar integrada en la unidad de evaluación. Las señales eléctricas de cada píxel de la unidad de detección se cuentan en la unidad de evaluación. Si las señales no se han convertido ya en valores digitales en la unidad de detección, esto puede ocurrir en la unidad de evaluación. Además, las señales se pueden amplificar adicionalmente. A este respecto, el nivel de la señal individual corresponde a una intensidad de la luz que fue registrada por píxeles individuales.

Por ejemplo, la señal máxima que se puede recibir por el detector se equipara con un valor de gris de 255. Si el detector no recibe ninguna luz, entonces la señal corresponde al valor de gris 0. Todas las intensidades que se encuentran entre el valor máximo de gris 255 y el valor mínimo de gris O se subdividen en 254 niveles de gris. En el presente caso, se describe una evaluación de histograma que puede determinar la concentración de un analito en base a frecuencias de intensidades de luz, convertidas en valores de gris, de la luz emitida por las zonas parciales. Al medir una muestra, la zona de detección del elemento de prueba se puede medir en primer lugar sin una muestra. A este respecto, se determina una distribución de frecuencias de valores de gris. Si el elemento de prueba no humedecido presenta pocas o ninguna imperfección, se encuentra una distribución estrecha de frecuencias alrededor del valor de gris más frecuente en el histograma.

Cuando la muestra se aplica sobre la zona de detección, al menos una parte de la zona de detección se humedece con el líquido de muestra. En esta al menos una zona parcial puede tener lugar una reacción entre el analito en la muestra y el reactivo sobre la zona de detección. A partir de ello se puede producir un cambio en una propiedad óptica (como por ejemplo un cambio de color) del reactivo. En un modo de realización preferente se produce un oscurecimiento de la zona parcial humedecida. Este oscurecimiento se debe a la liberación de un colorante cuando el analito reacciona con el reactivo de detección. El colorante liberado absorbe la luz irradiada sobre la zona de detección, por lo que se refleja menos luz en la zona de detección y, por tanto, se detecta. Este oscurecimiento conduce a un cambio en los valores de gris de estas zonas parciales. Esto se puede reconocer en el histograma mediante un desplazamiento de los valores de gris, al menos de una parte de las frecuencias. Si los reactivos y la muestra están distribuidos de manera muy homogénea en la zona de detección, casi todas las zonas parciales de la zona de detección humedecida presentarán un valor de gris similar, lo que se muestra en el histograma como un segundo máximo además del primer máximo de las zonas no humedecidas en términos de frecuencias en este valor de gris.

La concentración del analito se puede determinar debido a la modificación de las distribuciones de frecuencia antes y después de la humectación de al menos una parte de la zona de detección. Para ello, se efectúa una referenciación al desplazamiento de valor de gris. A este respecto, se puede seleccionar libremente el al menos un valor de gris para calcular la concentración de analito. Un valor de gris es suficiente para determinar la concentración del analito, no obstante, también se pueden seleccionar varios. Sin embargo, se debería conocer la relación del valor o valores de gris seleccionados con la concentración de analito a analizar. Esta relación se denomina referenciación. La referenciación puede tener lugar en un desplazamiento del valor de gris del al menos un valor de gris seleccionado en relación con una zona parcial no humedecida o en relación con una zona de referencia. En el caso de esta referenciación se determina el desplazamiento del valor de gris, es decir, la diferencia entre el valor de gris seleccionado de la muestra a analizar y el valor de gris de la zona parcial no humedecida o de la zona de referencia. Este desplazamiento o diferencia del valor gris se compara con los desplazamientos del valor gris para distintas concentraciones de glucosa conocidas. De esta comparación se pueden sacar conclusiones inmediatamente sobre la concentración de glucosa en la muestra. Para garantizar una relación reproducible entre el valor de gris seleccionado de la muestra a determinar y el valor de gris del sistema de referencia, se debe prestar atención a que este valor de gris seleccionado sea representativo de la concentración de glucosa. Un ejemplo de un valor de gris representativo, de las zonas parciales humedecidas, es el valor de gris con una frecuencia máxima.

Una posibilidad para determinar este cambio de valor de gris a partir de los valores de medición es determinar la distancia entre los valores máximos de las frecuencias antes y después de la humectación. De forma alternativa se puede tomar uno de los al menos un valor de gris que presenta un determinado porcentaje, por ejemplo, 50, 60, 70 u 80 % de la frecuencia de la frecuencia máxima. También se pueden utilizar los valores medios de varios valores de gris con una determinada frecuencia.

Por ejemplo, la evaluación de la zona de detección puede tener lugar después de que la reacción haya tenido lugar por completo. Para ello, se debe determinar un punto final de la reacción. Esto puede ocurrir mediante observación de las velocidades de cambio en las frecuencias durante el proceso de reacción. A este respecto, se puede especificar que la reacción ha terminado cuando se queda por debajo de un valor umbral de velocidad para la velocidad de cambio. En este momento se puede partir de que la reacción ha transcurrido más de, por ejemplo, el 95 %.

Otra posibilidad de utilizar la distribución de frecuencias para determinar la concentración del analito es determinar el valor de gris en el que la pendiente de la curva de intensidad entre la intensidad más baja y la intensidad más frecuente es mayor. Aquí también se pueden recurrir a las frecuencias que alcanzan un determinado porcentaje (por ejemplo, el 50 %) del gradiente máximo.

De forma alternativa, la concentración del analito se puede determinar en base a los valores de gris que sobrepasan un valor umbral de frecuencia. Mediante la selección de valores de gris con una frecuencia suficiente se evita evaluar zonas que presentan una homogeneidad insuficiente de la muestra y/o del reactivo. Un ejemplo de una zona con una distribución de muestra no homogénea es la zona de borde de las zonas humedecidas de la zona de detección. Para eliminar un falseamiento de los resultados de la medición mediante esta zona no homogénea, el valor umbral de frecuencia se puede seleccionar de modo que la zona de borde no se incluya en el análisis. Pero, a este respecto, solo se deben recurrir a valores de gris que sean representativos de la zona humedecida. Dado que este valor umbral de frecuencia también se puede sobrepasar en la zona no humedecida, se debe utilizar un valor umbral de nivel de gris para el nivel de gris para delimitar los valores de gris de la zona de detección humedecida. Para la determinación del analito, solo se utilizan preferentemente frecuencias de valores de gris que se encuentran por debajo del valor umbral del nivel de gris. Además, a partir de las frecuencias de la zona humedecida que se encuentran por encima del valor umbral de frecuencia se puede determinar una frecuencia promedio, a la que se recurre para evaluar la concentración.

Otra posibilidad es la evaluación en base a las velocidades de la modificación de las frecuencias de las intensidades de luz emitidas después de la humectación de la zona de detección. Para ello, es necesaria una observación temporal de la modificación de la distribución de frecuencias después de la humectación de la zona de detección. A este respecto, la intensidad de las zonas parciales se determina a intervalos de tiempo predeterminados antes y/o después de la humectación de la zona de detección y la distribución de frecuencias del valor de gris se puede calcular a partir de las intensidades. En una variante, en la que se origina un colorante cuando el analito reacciona con un reactivo en la zona de detección, el cambio de la distribución de frecuencias de los valores de gris tiene lugar tanto más rápido cuanto más analito hay en la muestra. Esta diferente velocidad de formación de colorante dependiendo de la concentración de analito se puede utilizar para llevar a cabo una determinación de la concentración mediante la velocidad del oscurecimiento de la zona de detección. La velocidad del oscurecimiento se refleja en la velocidad del desplazamiento de la frecuencia.

Otra posibilidad para determinar la concentración del analito se puede producir en base a al menos una parte de las frecuencias que presentan una intensidad menor que el valor máximo del segundo máximo, provocado por las zonas parciales humedecidas.

Este al menos un valor de gris seleccionado para determinar la concentración se puede comparar con un sistema de referencia correspondiente y se pueden extraer conclusiones sobre la concentración del analito a partir del mismo.

Con la ayuda de la distribución de frecuencias se puede determinar adicionalmente si ha tenido lugar una humectación suficiente de la zona de detección. Para ello, se determina si un número suficiente de píxeles ha experimentado un desplazamiento del valor de gris. Al sobrepasar un número determinado de todas las intensidades desplazadas, se puede constatar una humectación suficiente de la zona de detección.

Además, el punto final de la reacción se puede determinar en tanto que el cambio en la distribución de frecuencias se determina a lo largo del tiempo después de la aplicación de la muestra. Si la distribución de frecuencias cambia durante un período de tiempo determinado solo dentro de un determinado rango, se puede partir de que la reacción está completa. Este intervalo de tiempo se puede situar en el rango de minutos, no obstante, en un modo de realización preferente se sitúa dentro de 1-10 segundos. El intervalo, en el que la distribución de frecuencias aún se puede modificar en este caso, se sitúa en un pequeño porcentaje y no debe sobrepasar el 5 %.

Una posibilidad alternativa de determinar la concentración de analito es rastrear la distribución de frecuencias de intensidades o valores de gris a lo largo del tiempo después de humedecer la zona de detección. Para ello, se puede recurrir a procedimientos de evaluación multivariados, como se conocen en los antecedentes de la técnica. Por ejemplo, es posible una evaluación de los histogramas en diferentes momentos de la reacción en desarrollo con la ayuda del método "Partial Least Square" (PLS) o el procedimiento "Principle component regression" (PCR), como se describen en la publicación de H. Martens y T. Naes, "multivariate calibration", ISBN 0471909793. También se puede recurrir a otros métodos estadísticos para ello.

Además, la distribución de frecuencias de intensidades se puede utilizar para el control de calidad. Según el tamaño de la cantidad de sangre y de la distribución del analito en la zona de detección, los efectos de borde en forma de una zona de borde pueden desempeñar un papel decisivo y menoscabar el resultado de la medición. Entonces se puede hablar de una zona de borde sobre todo si la zona de detección no está completamente humedecida. En el histograma se muestra la zona de borde entre las acumulaciones de intensidad alrededor del máximo de frecuencia de la parte no humedecida y humedecida de la zona de detección. Dado que la zona de borde está caracterizada mediante una distribución no homogénea de la muestra en la zona de detección, puede comprender cada vez un intervalo de valores de gris de diferente ancho según la concentración de analito en la muestra. A pesar de una distribución en gran medida homogénea de la muestra en el centro de la mancha, se encuentra una distribución de la muestra modificada en las zonas de borde. En estas zonas de borde puede tener lugar un intercambio de analito modificado entre la gota de sangre y la capa de reactivo. Dado que la mayoría de las veces se trata de una perturbación del intercambio de analito, tiene lugar una menor conversión del analito. Por ejemplo, la menor conversión del analito significa una mayor intensidad detectada en la zona de borde. Este cambio depende de muchos factores, entre otros la viscosidad así como la distribución de la concentración de distintos parámetros sanguíneos, como por ejemplo glucosa y hematocrito en la muestra. Otra causa para la no homogeneidad es la naturaleza del elemento de prueba en la zona de detección. Estas no homogeneidades también pueden conducir a un intercambio modificado del analito con los reactivos. En particular, en el análisis de volúmenes pequeños, en los que la relación borde / superficie aumenta fuertemente a favor de los bordes, un simple promediado sobre la mancha de la muestra conduce a resultados de medición fuertemente falseados. Un promediado de todas las zonas parciales humedecidas de forma no homogénea y homogénea podría conducir a una precisión insuficiente de los resultados de la medición en el caso de cantidades de muestra muy pequeñas. En el caso de volúmenes de muestra muy pequeños, la zona de borde de la gota en su extensión puede ser de tamaño similar a la zona de núcleo homogéneo de la gota. Esto puede conducir al hecho de que ningún valor de gris de las zonas parciales humedecidas sobrepase un valor umbral de frecuencia inferior. Si este es el caso, se puede aplicar un algoritmo adicional que tenga en cuenta las frecuencias de la zona de borde.

Dependiendo de si la zona de detección se mide desde el lado en el que se aplica la sangre o desde el lado opuesto, el comportamiento de reflexión puede ser diferente. Así se pudo constatar que, especialmente en las zonas de los bordes, la distribución no homogénea descrita de la muestra conduce a diferentes acumulaciones de diferentes constituyentes en diferentes zonas de la zona de detección. En un modo de realización preferente, por ejemplo, se utilizan elementos de prueba que presentan una zona de detección que contiene varias capas. Una de las capas está diseñada para evitar que los constituyentes grandes de la muestra, como los glóbulos rojos en una muestra de sangre, penetren más. Desde esta capa, la luz se refleja de manera diferente en la zona de borde que desde el lado opuesto de la zona de detección. Por ejemplo, la zona de detección se mide desde el lado opuesto a la aplicación de sangre. Por el contrario, al medir la transmisión se detecta en el lado de la aplicación de sangre.

Para llevar a cabo una evaluación óptima de una zona de detección de un elemento de prueba, de acuerdo con la invención se lleva a cabo un control de calidad antes de utilizar el elemento de prueba. Para ello, el elemento de prueba se mide con resolución espacial antes de la humectación con la ayuda de la unidad de detección.

Mediante la distribución de frecuencias de las intensidades medidas de las distintas zonas parciales se puede examinar si el elemento de prueba presenta suficiente homogeneidad y si el elemento de prueba es adecuado para el uso. Para ello se pueden recurrir a distintos criterios de calidad. Un criterio de calidad de acuerdo con la invención es el número de intensidades dentro de un intervalo de intensidades predeterminado. La porción de frecuencias de las intensidades que se sitúan dentro del intervalo especificado debe sobrepasar un valor umbral de intervalo para que el elemento de prueba se pueda autorizar para su uso. Si, por ejemplo, se encuentran menos del 90 % de las intensidades medidas en este intervalo, entonces el elemento de prueba se puede excluir del uso, ya que es de temer que los resultados de la medición se vean perturbados por las irregularidades de la zona de detección. En este caso, el ancho del intervalo de intensidades depende de las propiedades de la zona de detección. A este respecto, el sistema le puede indicar al paciente la inadecuación del elemento de prueba mediante una señal de advertencia, como por ejemplo una señal acústica u óptica.

Una segunda posibilidad de comprobar la calidad de la zona de detección, de forma alternativa o adicional, comparar la intensidad - o el valor de gris - que pertenece a la frecuencia media o máxima con un valor umbral de calidad. Si el valor gris, que corresponde a la frecuencia media o máxima, se sitúa por debajo del valor umbral de calidad, entonces se puede partir de que el elemento de prueba en la zona de detección está sucio y por este motivo no se debe recurrir a él para el uso.

Otra posibilidad del control de calidad es la comparación de la frecuencia máxima con un valor umbral de referencia. Si no se sobrepasa este valor umbral de referencia, se puede partir de que demasiados píxeles presentan un valor de gris modificado debido a la suciedad y podrían falsear la medición después de la humectación.

Breve descripción de las figuras:

Figura 1a: representación esquemática de un sistema para iluminar un elemento de prueba incluyendo una unidad de detección para detectar la radiación reflejada así como una unidad de evaluación Figura 1b: representación esquemática de un sistema para iluminar un elemento de prueba incluyendo una unidad de detección para detectar la radiación transmitida así como una unidad de evaluación Figura 1c: representación esquemática de un sistema para iluminar con resolución espacial un elemento de prueba incluyendo una unidad de detección para detectar la radiación reflejada así como una unidad de evaluación

Figura 2a: distribución del valor de gris de una tira reactiva no humedecida

Figura 2b: distribución del valor de gris después de la humectación de una parte de la zona de detección Figura 3: representación de una curva de referencia para la determinación de concentraciones de analito en muestras desconocidas

Figura 4a: representación de una gota sobre una zona de detección

Figura 4b: representación de la distribución de intensidades (convertida en valores de gris) de la gota de 4a en un histograma

Figura 4c: representación de los puntos más oscuros de la zona de detección en un histograma

Figura 4d: representación de los valores de gris representados con más frecuencia en la zona humedecida en un histograma

Figura 4e: representación de la zona de borde de la gota aplicada en un histograma

Figura 4f: representación de la zona no humedecida en la zona de detección en un histograma.

Figura 5: representación de un curso temporal de la distribución de gris al humedecer una parte de la zona de detección

En la figura 1a está representado un sistema que contiene un elemento de prueba (1) con una zona de detección (2) que se irradia por una fuente de luz (3). Las unidades formadoras de imágenes, como por ejemplo lentes y/o diafragmas, pueden estar colocadas entre la fuente de luz (3) y el elemento de prueba (1). En este ejemplo, tanto un diafragma (4) como una lente (5) están dispuestos entre la fuente de luz y la zona de detección (2) del elemento de prueba (1) para iluminar la zona de detección (2) de la manera más homogénea posible. La luz emitida desde la zona de detección (2) se capta por un detector (6). Este detector (6) debe contener al menos 10 píxeles (17) para poder detectar la zona de detección (2) con resolución espacial. Las señales del detector (6) se evalúan en una unidad de evaluación (7) que está conectada al detector (6).

Un detector preferente es un detector CMOS que contiene al menos un convertidor ND para convertir las señales eléctricas analógicas en señales digitales. Estas señales digitales se pueden transmitir a la unidad de evaluación (7) para ser sometidas allí a las distintas evaluaciones. Los valores de medición calculados se pueden mostrar sobre una unidad de visualización (7b) que está conectada a la unidad de evaluación o integrada en esta. En un modo de realización preferente, se utiliza un detector (6) que presenta un convertidor en un rango de 8 a 12 bits. Con la ayuda del detector (6), el rango de medición se divide en 256 valores de gris entre su valor cero y su valor máximo. La unidad de evaluación (7) está diseñada para contar las frecuencias de los 256 valores de gris. Estas frecuencias se pueden representar en un histograma (10) frente a los intervalos de intensidades, que también se denominan valores de gris (11). Cada intervalo de intensidades se le asigna en este caso a un valor de gris.

En la figura 1b se representa un sistema para la medición de la transmisión. Aquí el elemento de prueba (1) con su zona de detección (2) se sitúa entre la fuente de luz (3) y el detector (6). Aquí también se pueden utilizar unidades formadoras de imágenes tanto entre el elemento de prueba (1) y la fuente de luz (3), así como entre el elemento de prueba (1) y el detector (6). En este ejemplo, se sitúan tanto un diafragma (4) como una lente (5) entre la fuente de luz (3) y el elemento de prueba (1), así como una lente (5a) entre el elemento de prueba (1) y el detector (6 ). El detector (6) igualmente es capaz de realizar mediciones con resolución espacial, por lo que presenta una pluralidad de píxeles (17). El detector (6) está conectado de nuevo a una unidad de evaluación (7). De nuevo, una unidad de visualización (7b) está conectada a la unidad de evaluación (7) o integrada en esta. Esta disposición de transmisión se puede utilizar de manera preferente para mediciones de fluorescencia. En tal disposición está previsto un filtro (8) que bloquea la luz de excitación entre el elemento de prueba (1) y el detector (6).

La figura 1c representa un sistema para la iluminación con resolución espacial de la zona de detección (2). En esta disposición, se utiliza una fuente de luz (3) que solo ilumina una zona parcial de la zona de detección (2). Si solo se utiliza una fuente de luz (3), entonces la luz se enfoca en diferentes zonas parciales de la zona de detección (2) a través de un reflector (no representado aquí). En el sistema aquí reproducido, varias distintas de luz (3), que, como se representa aquí, están dispuestas en una matriz (3a), se dirigen sobre la zona de detección (2). De esta manera, al menos una zona parcial de la zona de detección (2) se puede iluminar secuencial o simultáneamente. Si la zona de detección (2) se ilumina secuencialmente, lo que también se denomina escaneo, entonces se puede usar un solo fotodiodo como detector (6).

Sin embargo, si la zona de detección (2) se ilumina simultáneamente mediante más de una fuente de luz (3) de la matriz (1a), entonces se necesita un detector con resolución espacial (6) para una medición con resolución espacial. Aquí, el detector (6) también está conectado a una unidad de evaluación (7) que recibe las señales de medición del detector (6) para una evaluación adicional. Una unidad de visualización (7b) está conectada a la unidad de evaluación (7) o integrada en esta.

Todas las mediciones adicionales, que se representan en las figuras 2-5, se miden con un aparato como se describe en la figura 1c.

La distribución de valores de gris (9) de un elemento de prueba (1) no humedecido está representada en la figura 2a. La representación tiene lugar en forma de histograma (10), con lo que los valores de gris (11) (256 en el ejemplo mostrado) se trazan en el eje X (11a), mientras que el número de valores de gris detectados (12) se reproduce en el eje Y (12a). Mediante la distribución de los valores de gris (11) se pueden extraer conclusiones sobre la homogeneidad de la zona de detección (2) del elemento de prueba (1). En este ejemplo, los valores de gris (11) se sitúan entre 0 y 200, con el que el valor de gris más frecuente de la zona de detección no humedecida se sitúa en 173. Esto se puede ver en el máximo (13) del histograma de valor de gris (10) en la figura 2a. Cuanto mayor sea el valor de gris (11), tanto más brillante será el objeto correspondiente. Si ahora la zona de detección (2) se humedece parcialmente, una parte de la zona de detección (2) y por tanto su imagen en el detector (6) se oscurece en algunos píxeles.

La figura 2b muestra un oscurecimiento de la zona de detección (2) después de la aplicación de una gota de muestra. Dado que la zona de detección (2) solo se ha humedecido en una parte, en este caso algo más de la mitad de las zonas parciales, el histograma (10) presenta dos máximos (13) y (13a) de valores de gris (11). Debido a este oscurecimiento, la intensidad de la luz emitida por las zonas parciales humedecidas disminuye y los píxeles del detector que miden estas zonas parciales detectan una señal más baja. Esto conduce a valores de gris más bajos en el histograma (10). La parte más pequeña de los píxeles, que corresponde a la zona no humedecida, antes como ahora presenta un valor de gris (11) de aproximadamente 173, mientras que una parte más grande de los píxeles ahora presenta en el medio un valor de gris (11) de 115. La diferencia entre el valor de gris medio (11) de la zona no humedecida de la zona de detección (2) y el valor de gris (11) de la zona más oscura después de la humectación depende de la coloración de la zona de detección (2) y, por tanto, de la concentración de glucosa. Por tanto, se pueden sacar conclusiones directamente sobre la concentración de glucosa a partir de la modificación de los valores de gris (11).

En la figura 3 está representada una curva de referencia típica (15), según se necesita para calcular la concentración del analito (en este ejemplo glucosa) en una muestra por medio del análisis de histograma descrito. Para determinar esta curva de referencia (15) se examinan muestras líquidas con una concentración conocida con la ayuda de uno de los métodos descritos anteriormente. A este respecto, por ejemplo, se le asigna un desplazamiento de la frecuencia de los valores de gris (llamado A GW) (16) de los máximos (13) y (13a) a una concentración de glucosa. Esta es solo una representación esquemática de dicha curva de referencia (15), puesto que los valores absolutos pueden variar según los valores de gris (11) utilizados del histograma (10). Mediante esta curva de referencia (15) se puede ilustrar cómo el desplazamiento de las frecuencias de los valores de gris (16) se puede convertir en una concentración. Así un gran desplazamiento de las frecuencias (16) corresponde a una alta concentración de analito y viceversa.

Para calcular una muestra desconocida, el valor de A GW se determina en la unidad de evaluación (7) con la ayuda de las intensidades de la zona de detección humedecida (2) medidas por el detector (6). Esto se lleva a cabo con el mismo procedimiento que para determinar la curva de referencia (15). Dado que la curva de referencia (15) está almacenada en la unidad de evaluación (7), la concentración de analito se puede leer allí inmediatamente.

En las figuras 4a a 4e está representada la relación entre la distribución de valores de gris en el histograma (10) y las superficies húmedas asociadas. En la figura 4a se muestra una representación en blanco y negro de una gota (14) que se ha aplicado sobre la zona de detección (2). La zona de detección presenta una extensión de aprox.

650 * 650 |jm. En la figura 4b se muestra el histograma asociado (10), que representa los valores de gris (11) de toda la zona de detección (2). Aquí se puede reconocer que la mayor parte de la zona de detección (2) no está humedecida antes como ahora, por lo que el máximo mayor (13) de los valores de gris (11) se sitúa en aprox. 173. Otro máximo (13a) se sitúa un valor de gris (11) de aprox. 65. Si, como se representa en la figura 4d, se observan los valores de gris (11) que se sitúan alrededor de este máximo (13a), es decir, están por encima del valor umbral de frecuencia en este rango de valores de gris, entonces se reconoce en la representación de la gota (14) en figura 4d que estos píxeles pertenecen a la zona interior de la gota. Estos píxeles se distribuyen de forma muy homogénea sobre el núcleo de la gota. Adyacente a esta zona homogénea en el histograma (10) hay unos pocos píxeles que presentan un valor de gris muy bajo, como se muestra en la figura 4a en la representación de la gota (14). Estos puntos también se sitúan en el centro de la muestra de gota. En la representación de la gota (14) de la figura 4e, se muestra la zona de borde de la gota. Los valores de gris (11) de esta zona de borde se sitúan entre los valores de gris (11) de la zona no humedecida y la zona homogéneamente humedecida. Los píxeles de la parte no humedecida de la zona de detección (2) están representados en la figura 4f. Dado que solo una parte de la zona de detección (2) está humedecida en este ejemplo, es muy alta la frecuencia de los valores de gris (11) alrededor del valor máximo.

La figura 5 muestra una curva temporal de la distribución del valor de gris durante el proceso de humectación. En este diagrama, el tiempo está representado en el eje X (11a) frente a los valores de gris (11) en el eje Y (12a). Al comienzo de la medición hasta el instante de 4 segundos, la zona de detección (2) no está humedecida y presenta un valor de gris (11) de aproximadamente 173. Durante el proceso de humectación de aprox. 4 segundos, el valor de gris (11) disminuye brevemente debido al oscurecimiento del detector (6) y a continuación sigue discurriendo desde el valor de gris (11) en aprox. 173 en dos direcciones diferentes. La parte no humedecida (14a) del fragmento representado en la imagen (14) de una zona de detección parcialmente humedecida (2) permanece además en el valor de gris (11) de 173. Los valores de gris medidos con mayor frecuencia de la parte no humedecida están reproducidos en la curva (14a'). Todos los valores de gris (11) de la zona no humedecida (14a) se sitúan entre las curvas (14a'')y (14a'“ ). Se puede reconocer una distribución similar de los valores de gris (11) alrededor de la frecuencia máxima de los valores de gris (11) de la zona humedecida (14b). La mayor parte de las zonas parciales humedecidas de la zona de detección (2) se sitúa en la curva (14b). También en la zona parcial humedecida (14b) hay píxeles que presentan un valor de gris más bajo (11) o un valor de gris más alto (11) que los píxeles de la curva (14b'). Este rango de valores de gris está limitado mediante las curvas (14b'') hacia valores de gris pequeños y mediante la curva (14b'“ ) hacia valores de gris mayores. Mediante esta curva se puede reconocer que la reacción en la zona de detección se completa en el momento de aprox. 15 segundos. Se puede recurrir al curso de la curva (14b') para determinar el analito si se conocen los cursos de la curva para diferentes concentraciones del analito. Además, se puede recurrir a la velocidad del cambio de frecuencia para determinar la finalización de la reacción. Se puede constatar un valor umbral de velocidad para quedar por debajo de la velocidad del cambio de frecuencia. Si se queda por debajo del valor umbral de velocidad, entonces este momento se puede utilizar para iniciar la valoración del analito, si esto es necesario.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el control de calidad de una zona de detección (2) de un elemento de prueba (1) para determinar la concentración de un analito en una muestra líquida con los siguientes pasos

• detección de intensidades de luz de la luz emitida desde zonas parciales no humedecidas de una zona de detección mediante medición con resolución espacial,

• determinación de una distribución de frecuencias (10) de las intensidades de luz detectadas, y

• comparación de la distribución de frecuencias con criterios de calidad, en la que como criterio de calidad se determina el número de intensidades dentro de un intervalo de intensidades predeterminado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se determina una proporción de frecuencias que se encuentran dentro de un intervalo de intensidades determinado.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que no se recurre al elemento de prueba (1) para el uso si la proporción de frecuencias dentro del intervalo no sobrepasa un valor umbral de intervalo.