KR102150812B1 - 분석물질 농도의 결정 방법 - Google Patents

분석물질 농도의 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위한, 특히 체액의 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 대사물질을 검출하기 위한 방법, 테스트 엘리먼트 (50), 및 디바이스 (190) 에 관한 것이며, 여기서 적어도 하나의 테스트 화학물질 (102) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (50) 가 사용되고, 여기서 분석물질과 테스트 화학물질 (102) 의 적어도 하나의 반응이 검출된다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 마커 (104, 104') 에 관한 것이며, 여기서 마커 (104, 104') 는 분석물질 (117) 과 상이하고, 여기서 샘플 (110) 에서 또는 샘플 (110) 의 적어도 하나의 컴포넌트에서 마커 (104, 104') 의 적어도 하나의 확산이 검출된다. 적어도 하나의 보정 정보의 피스가 마커 (104, 104') 의 확산으로부터 생성되고, 여기서 분석물질의 농도는 보정 정보를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질 (102) 의 반응으로부터 결정된다.

Description

분석물질 농도의 결정 방법{METHOD FOR DETERMINING AN ANALYTE CONCENTRATION}
본 발명은 샘플에서 적어도 하나의 분석물질을 검출하기 위한 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트에 관한 것이다. 이러한 방법들, 디바이스들 및 테스트 엘리먼트들은 특히 예를 들어 체액들의 대사물질들과 같은 하나 이상의 분석물질들을 검출하기 위해 사용된다. 하기 발명의 초점은 체액, 보다 구체적으로 혈액 및/또는 간질액에서의 글루코오스의 검출이다. 하지만, 원칙적으로, 다른 종류들의 샘플들, 예를 들어 오줌 또는 침과 같은 다른 종류들의 체액들, 그리고 또한 콜레스테롤, 락테이트 등과 같은 다른 종류들의 분석물질들을 사용하는 것도 가능하다. 의료 진단학에서의 사용 분야 이외에, 원칙적으로 본 발명에 따른 방법들, 디바이스들 및 테스트 엘리먼트들을 다른 분야들, 예를 들어 자연 과학 및 기술의 다른 분야들, 보다 구체적으로 화학적 분석에서 사용하는 것도 가능하다.
자연 과학 및 기술의 많은 분야들에서는, 샘플, 예를 들어, 액체 및/또는 가스 샘플에서의 하나 이상의 분석물질들을 정성적 및/또는 정량적 방식으로 신속하고 신뢰성있게 검출하는 것이 필요하다. 본 발명의 초점은 의료 진단학, 보다 구체적으로 예방을 위한 당뇨병 관리 및 당뇨병 치료에서의 분석이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예방을 위한 당뇨병 관리 및/또는 당뇨병 치료의 부분으로서, 일반적으로 혈액 당 레벨을 적어도 하루에 한번, 일반적으로는 여러번 신속하고 신뢰성있게 결정하는 것이, 정상 수치 또는 정상 범위로부터 벗어나는 경우 적절한 대책을 취할 수 있기 위해서 필요하다. 이들 측정들에 의해 환자의 일과를 보다 많이 위태롭게 하지 않기 위해서, 임상 환경에서 뿐만 아니라 예를 들어 직장에서, 집에서 또는 여가 활동 동안에도 혈액 당 측정들을 허용하는 다바이스들 및 방법들이 개발될 필요가 있다. 부가하여, 임상 환경에서 사용되는 디바이스들 및 방법들도 또한 알려져 있다. 이러한 디바이스들 및 방법들은 일반적으로 하나 이상의 테스트 엘리먼트들의 사용에 기초한다. 상기 테스트 엘리먼트들은 상이한 형태들로 알려져 있고 이용가능하며, 이 테스트 엘리먼트들에 대해 본 발명을 모두 적용하는 것이 가능하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 테스트 스트립들, 테스트 테이프들, 테스트 디스크들, 테스트 니들들 또는 다른 형태들의 테스트 엘리먼트들이 알려져 있다. 이하, 본 발명을 주로 테스트 스트립들을 참조하여 설명하지만, 다른 디자인들도 원칙적으로 가능하다.
테스트 엘리먼트들은 일반적으로, 이하 테스트 화학물질로도 칭해지는, 적어도 하나의 분석물질 특정의 검출 시약을 갖는 하나 이상의 테스트 필드들을 포함한다. 상기 검출 시약은 검출될 분석물질의 존재 중에 검출가능한 반응, 바람직하게 분석물질 특정의 반응을 실행하기 위해 선택 및 설계된다. 이와 관련하여, 검출가능한 반응은 적어도 하나의 물리적 및/또는 화학적 검출 방법에 의해, 바람직하게는 물리적 검출 방법에 의해 검출가능한 반응을 의미하는 것으로 이하에서 이해된다. 예를 들어, 광학적 및/또는 전기화학적 수단들에 의해 검출될 수 있는 반응들이 알려져 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 검출될 수 있는 적어도 하나의 검출 물질이 형성되는 반응들을 이용하는 것이 가능하다. 이러한 테스트 엘리먼트들은 예를 들어, Accu Chek® Aviva, Active, Go and Mobile (Roche Diagnostics GmbH 제조) 와 같은 적절한 테스트 기기들과 함께 명칭 Accu Chek® Aviva, Accu Chek® Performa, Accu Chek® Active, Accu Chek® Go 또는 Accu Chek® Mobile 테스트 카세트 하에서 이용가능하다.
예를 들어, WO 2010/052306 에는 체액의 샘플에서의 분석물질을 검출하기 위한 진단 테스트 엘리먼트가 기재되어 있으며, 테스트 필드는 검출가능한 변화, 보다 구체적으로 광학적 변화를 분석물질의 존재 중에 통과하도록 구성되는 검출 시약을 갖는다. 테스트 필드는 검출 시약을 포함하고 입자들을 갖는 적어도 하나의 검출층을 가지며, 검출층의 모든 입자들의 적어도 90% 는 10 ㎛ 미만의 실제 입자 사이즈를 갖는다.
WO 2010/052307 에는 샘플에서 분석물질을 검출하기 위한 테스트 엘리먼트가 기재되어 있다. 테스트 엘리먼트는 테스트 필드 표면을 갖는 적어도 하나의 테스트 필드를 포함하며, 테스트 필드는 분석물질의 존재 중에 검출가능한 반응을 실행하도록 구성된 검출 시약을 갖는다. 부가하여, 테스트 엘리먼트는 테스트 필드 표면과 대면하는 적어도 하나의 분포 표면을 갖는 적어도 하나의 분포 엘리먼트를 가지며, 적어도 하나의 모세관 갭이 분포 표면과 테스트 필드 표면 사이에 형성된다.
테스트 엘리먼트들에서, 예를 들어, 분석물질, 보다 구체적으로 글루코오스를 변환하는, 하나 이상의 상이한 테스트 화학물질들, 보다 구체적으로 효소계들을 사용하는 것도 가능하다. 이와 관련하여, 변환은 검출될 분석물질이 수반되고 및/또는 검출될 분석물질이 화학적으로 개질되는, 반응을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이와 관련하여, 테스트 화학물질은 테스트 엘리먼트의 특이성을 보장할 수 있다. 예를 들어, 검출은 효소 및 조효소를 함유하는 테스트 화학물질을 통해, 예를 들어 글루코오스에 의해 전달되는 레독스 등가물들이, 예를 들어 이산화 망간과 같은, 매개자에 의해 조효소로 전달되는 것에 의해 달성될 수 있다. 상기 레독스 등가물은 예를 들어 분석물질의 측광적 및/또는 광학적 농도 측정들을 위해 표시자로 변환될 수 있다.
사용자에게 관리가능한 형태의 테스트 화학물질, 보다 구체적으로 상술된 효소계를 제공하기 위해서, 효소계는 예를 들어, 가능하게는 예를 들어 매개자와 같은 추가 반응성 물질들이 요구됨과 함께 테스트 화학물질의 적어도 일부로서 보통 건조한 고형층들에서의 테스트 엘리먼트 상에 도입되거나 또는 고정화되며, 그래서 사용자는 얼마 안되서 측정 결과를 얻기 위해서 그 층에 그의 샘플을 적용 (apply) 하기만 하면 된다.
샘플, 예를 들어 혈액이 테스트 엘리먼트의 층에 적용된 이후에는, 분석물질 특정의 검출 반응은 층과 완전히 또는 부분적으로는 샘플의 양자에서 진행될 것이다. 예를 들어, 검출 시약 또는 그 구성요소들의 형태와 같은 하나 이상의 반응성 물질들이 샘플 중에 용해될 수 있고, 이것은 예를 들어 반응의 종결점까지 관측될 수 있다. 이 절차들에서는, 예를 들어, 확산 프로세스들이 수반되는 것도 가능하며, 여기서 액체 샘플이 분석물질을 예를 들어 반응성 물질들에 수송하고 및/또는 형성된 검출 물질을 검출층 내부로 또는 외부로 확산시킨다. 예를 들면, 반응의 종결점은 측광적 또는 전기화학적 시스템들에서 결정될 수 있다. 이들 경우, 예를 들어 검출 물질의 형성율은 형성된 검출 물질의 확산율과 동일할 수 있다. 대안으로, 분석물질의 농도가 유도될 수 있는, 측정 신호는 샘플을 테스트 필드에 적용한 이후의 특정 시간에 결정될 수 있다.
이러한 확산 프로세스들, 그리고 효소 촉매 반응은 온도 의존적일 수도 있다. 부가하여, 예를 들어, 헤마토크리트 (hematocrit) 등의 세포 및/또는 미립자 구성요소들과 같은 샘플의 추가 구성요소들은 테스트 스트립에서의 확산 및 용해 프로세스들에 영향을 줄 수도 있다. 그 결과, 확인된 분석물질 농도가 측정이 실행되는 주위 온도에 대해, 그리고 또한 테스트 엘리먼트에 적용되는 샘플의 헤마토크리트에 대해 크게 의존적일 수 있다. 이로써, 원칙적으로, 분석물질 값들이 영향받을 우려가 있을 수도 있고, 이것은 결국 예를 들어 인슐린과 같은 약제들을 복용하는 경우 문제로 이어질 수 있다. 특히 당뇨병의 경우 혈액 글루코오스의 저농도 범위에서, 너무 높은 것으로 부정확하게 측정된 혈액 글루코오스 레벨은 너무 많은 인슐린의 투여로 이어질 수 있다. 따라서, 특정 테스트 엘리먼트 시스템의 온도 의존성 및/또는 헤마토크리트 의존성을 정확히 하는 것은 매우 중요할 수도 있다.
예를 들어, 온도는 측정 기기에 수용된 센서에 의해 측정될 수 있고 보정을 위해 사용될 수 있다. 하지만, 이것은 결국 잘못된 보정들로 이어질 수 있는데, 그 이유는 온도가 일반적으로 분석물질의 화학적 반응의 실제 위치에서 측정되지 않기 때문이다. 결과적으로, 보정을 위해 사용되는 온도는 분석물질의 반응 사이트의 온도와 명백히 상이할 수 있으며, 그래서 상기 보정은 결국 에러들로 이어질 수 있다.
더욱이, 특히 측광 시스템들의 경우에는, 헤마토크리트 보정을 실행하는 것도 어려운데, 그 이유는 분석물질 측정 신호의 보정을 위해 사용될 수 있는 순수하게 헤마토크리트 의존적인 측정 값들이 일반적으로 존재하지 않기 때문이다. 전기화학적 측정 방법들의 경우에는, 헤마토크리트와 관련한 측정 신호의 보정이 원칙적으로 가능하지만, 그것은 복잡한 펄스 시퀀스 방법으로 인해 매우 힘들며 부가하여 샘플에서의 다른 간섭 (interfering) 신호들에 의해 중첩된다.
US 4,250,257 A 에는 전체 혈액 샘플들의 분석을 위한 방법들 및 디바이스들이 기재되어 있다. 상기 방법들 및 디바이스들은 비활성 물질이 수용되어 있는 겔을 사용한다. 상기 비활성 물질은 겔 외부에서 전체 혈액 샘플 내부로 확산하는 반면, 전체 혈액 샘플의 플라즈마는 겔 내부로 확산한다. 비활성 물질의 겔 외부로의 확산은 혈액 샘플의 헤마토크리트에 반비례한다. 부가하여, 헤마토크리트 보정을 야기하는 다양한 가능성들이 개시되어 있으며: 이 가능성들 중 하나로, 헤마토리트를 결정하고, 이로부터 다른 혈액 샘플에 대해서 후속하여 사용되는 보정 팩터를 결정하기 위해서 별도의 겔이 사용될 수 있다. 대안으로, 2가지 상이한 색상 변화들에 의해 분석물질 검출 반응 및 헤마토크리트 보정이 또한 실행될 수 있으며, 하나의 색상 변화는 분석물질 검출 반응으로부터 야기되고 두번째 색상 변화는 비활성 매개체로서의 염료가 샘플 내부로 확산하는 것으로부터 야기된다. 이로써 비활성 표시자는 특히 염료일 수 있고, 제안된 예는 비타민 B12 이다. 부가하여, 어세이 (assay) 로서 알부민을 사용하는 헤마토크리트 보정이 기재되어 있다. 제안된 검출 물질은 브로모크레졸 그린 (BCG) 이다.
US 7,548,773 에는 레퍼런스 채널에서의 분석물질의 용해에 기초한 측정 시스템의 교정의 가능성이 기재되어 있다. 레퍼런스 채널에서의 샘플에 의한 분석물질의 알려진 양의 용해로 인해, 실제 분석물질 결정과 병행하여, 샘플의 반응 속도를 결정하기 위해서 레퍼런스 채널과 관련된 차등 (differential) 결정을 실행하는 것이 가능하다. 그 결과, 분석물질 결정에 대해 보정들이 이루어질 수 있다. 하지만, 이 방법의 단점은 모세관 벽 상에 결정될 레퍼런스 분자를 용해하기 위한 프로세스가 필요하다는 것이다. 상기 프로세스는 또한 샘플과 연관되지 않는 시스템의 특성들에 의해 영향받을 수도 있다. 더욱이, 분석물질 동일의 검체 (calibrator) 의 용해 및 이동은 분석물질 농도에 의존한다. 검체의 이동에 대한 분석물질 농도 및 다른 팩터들의 영향들 사이의 구별은 불가능하며, 이것은 결국 결정된 분석물질 함량의 허위로 이어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 알려진 방법들, 디바이스들 및 테스트 엘리먼트들의 단점들을 적어도 부분적으로 회피하는 샘플에서의 적어도 하나의 분석물질을 검출하기 위한 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 의도는, 심지어 샘플 또는 테스트 엘리먼트의 헤마토크리트 및 온도들을 가변시키는 경우에도, 확산 효과들로 인해 측정된 결과의 허위를 적어도 부분적으로 회피하는 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트를 제공하는 것이다. 추가 목적은 분석물질에 독립적인 검출을 허용하는 샘플에서의 적어도 하나의 분석물질을 검출하기 위한 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립항들의 피쳐들을 갖는 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트에 의해 달성된다. 개별적으로 또는 조합하여 실현될 수 있는 본 발명의 이로운 추가 발전예들은 종속항들에 제시되어 있다. 후술되는 디바이스는 특히 후술되는 하나 이상의 실시형태들에 따라 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트를 사용하도록 및/또는 후술되는 하나 이상의 실시형태들에 따라 방법을 실행하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 방법은 하나 이상의 기재된 실시형태들에서 본 발명에 따른 디바이스 및/또는 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트를 사용하여 실행될 수 있다. 이와 관련하여, 디바이스 및/또는 테스트 엘리먼트의 가능한 디자인들에 대해서, 방법의 기재를 참조할 수 있고 그 반대도 마찬가지다.
본 발명의 제 1 양태에서, 샘플에서의 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위한 방법이 제안된다. 샘플은 특히 액체 샘플, 보다 구체적으로 예를 들어 혈액 또는 간질액과 같은 체액의 샘플일 수 있다. 방법은 특히 체액의 샘플에서 적어도 하나의 대사물질을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
방법은 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트를 사용한다. 분석물질과 테스트 화학물질의 적어도 하나의 반응이 검출된다. 부가적으로, 적어도 하나의 라벨이 사용되고, 여기서 샘플에서 또는 샘플의 적어도 일부에서 라벨의 적어도 하나의 확산이 검출된다. 적어도 하나의 보정 정보의 피스가 확산으로부터 생성되고, 여기서 분석물질의 농도는 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 결정될 수 있다.
테스트 화학물질은 예를 들어 테스트 엘리먼트의 테스트 서포트 상에 탑재된 테스트 필드에 위치한다. 이와 관련하여, 용어 테스트 화학물질은 검출될 분석물질의 존재 중에서 적어도 하나의 특성의 적어도 하나의 검출가능한 변화를 실행하도록 구성된 물질 및/또는 물질 혼합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 화학물질은 검출 반응에서의 분석물질을 변환하는 적어도 하나의 시약을 함유할 수 있다. 예를 들어, 검출 시약은 적어도 하나의 효소 검출 시약을 포함할 수 있다. 이러한 분석물질 특정의 효소 검출 시약들의 언급가능한 예들은 산화환원 효소들 (예를 들어, GlucDor/PQQ), 탈수소 효소들, 산화 효소들 또는 유사 효소들 또는 상기 언급된 효소들 및/또는 다른 효소들의 조합들, 보다 구체적으로 글루코스 산화효소 (GOD) 또는 글루코오스 탈수소효소 (예를 들어, FAD-, NAD+- 또는 PQQ-의존성) 이다. 적어도 하나의 검출가능한 반응은 특히 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 검출가능한 반응일 수 있다. 하지만, 원칙적으로 다른 종류들의 반응들도 또한 가능하다. 보다 구체적으로, 반응은 적어도 하나의 검출 물질이 적어도 하나의 분석물질의 존재 중에 형성되는 것일 수 있다. 이와 관련하여, 독립적으로, 그룹으로 또는 모두 함께 검출될 수 있는 다중 검출 물질들을 형성 및/또는 사용하는 것도 가능하다. 검출 물질들은 특히 적어도 하나의 검출 반응으로 인해 형성되고 및/또는 적어도 하나의 검출 반응에 수반되며 그리고 직접 또는 간접적으로 검출가능한 물질들이다. 검출된 적어도 하나의 검출 물질에 기초하여, 예를 들어 적어도 하나의 분석물질이 정량적으로 및/또는 정성적으로 검출되는 것이 가능하다. 테스트 화학물질 및 검출 물질의 형태들의 예들에 대해서는, WO 2010/052307 을 참조할 수 있다.
검출 시약을 갖는 테스트 화학물질은 특히 적어도 하나의 테스트 화학물질층 또는 검출층에 위치할 수 있다. 테스트 화학물질층 및 검출층의 용어들은 이하 유사하게 사용된다. 적어도 하나의 테스트 화학물질층은 선택적으로 여전히 다른 물질들, 예를 들어 바람직하게 무기 입자들과 같은 하나 이상의 종류들의 입자들을 포함하는 하나 이상의 필러들을 포함할 수 있다. 입자들은 바람직하게 검출 시약과 동일하지 않거나 또는 검출 시약과 적어도 완전히는 동일하지 않다. 검출 시약은 원칙적으로 또한 검출 시약을 함께 형성할 수 있는 다중 물질들 또는 다중 검출 시약들의 혼합물을 포함할 수 있다. 테스트 화학물질층은 예를 들어 EP 0 821 234 B1 에 기재된 진단 테스트 서포트의 제 1 필름층과 유사하게 설계될 수 있다. 이로써, 검출층 또는 테스트 화학물질층이 예를 들어 적어도 하나의 유기 필름 형성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 필름 형성체는 폴리비닐 프로프리오네이트 분산액을 포함할 수 있다. 하지만, 대안으로 또는 부가하여, 다른 필름 형성체들을 사용하는 것도 가능하다. 하지만, 원칙적으로 다른 구조들의 테스트 화학물질층도 또한 가능하다.
분석물질과 테스트 화학물질의 반응의 검출은 일반적으로, 반응 자체 및/또는 반응에 수반되는 하나 이상의 반응물들 및/또는 하나 이상의 반응 생성물들이, 예를 들어 샘플의 특성에서의 적어도 하나의 변화의 및/또는 테스트 화학물질의 및/또는 검출 반응에 의해 영향받는 적어도 하나의 추가 엘리먼트 또는 범위의 정성적 및/또는 정량적 획득에 의해 정성적으로 또는 정량적으로 획득되는 프로세스를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은 전기화학적 및/또는 광학적 검출 방법들에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 검출기를 사용하여 실행될 수 있는 이러한 검출 방법들은 원칙적으로, 예를 들어 상기 인용된 종래 기술로부터 당업자에게 알려져 있다.
부가적으로, 상기에서 설명한 바와 같이, 방법은 적어도 하나의 라벨을 사용하고, 샘플 또는 샘플의 적어도 일부에서 라벨의 적어도 하나의 확산을 검출한다. 본 발명의 맥락에서, 라벨은 광학적 및/또는 전기화학적 검출 방법들에 의해, 예를 들어 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 획득되는 라벨의 적어도 하나의 농도, 예를 들어 국부적인 농도에 의해, 적어도 국부적으로 결정가능한 물질을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 적어도 하나의 라벨은 특히 예를 들어 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 검출될 수 있는 검출가능한 화학 물질을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 라벨은 검출될 적어도 하나의 분석물질과는 상이하며, 예를 들어 화학적으로 상이하다. 화학적으로 상이는 예를 들어 라벨의 개별 분자가 분석물질 분자로부터 적어도 하나의 원자만큼 벗어나는 것을 의미할 수 있다. 이를 테면, 라벨의 분자는 분석물질보다 적어도 하나의 원자를 더 많이 또는 더 적게 가질 수 있다. 하지만, 대안으로, 화학적으로 상이는 라벨 분자 중의 원자들의 수 및 시퀀스가 분석물질 분자 중의 원자들의 시퀀스와 동일하지만, 예를 들어 비대칭 탄소 원자들을 갖는 화합물들의 경우 발생하는 것처럼, 원자들의 공간적 배열이 모든 위치에서 동일하지 않아, 예를 들어 동일한 분자의 2개의 거울상 이성질체들로 이어지는 것을 의미할 수도 있다. 이를 테면, 하나의 가능성은 2개의 거울상 이성질체들을 사용할 수 있는 것이며, 거울상 이성질체들 중 하나는 분석물질을 나타내고 다른 거울상 이성질체는 라벨을 나타낸다. 검출될 분석물질들과 상이한 라벨은 이와 관련하여, 예를 들어, 검출될 분석물질에 함유되어 있지 않은 적어도 하나의 화학적 화합물과 같은 적어도 하나의 화학 물질을 갖는 라벨에 의해, 검출될 분석물질과 적어도 부분적으로 동일하지 않은 상기 정의의 의미에서의 라벨을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 라벨은 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 물질, 예를 들어 적어도 하나의 염료, 예를 들어 적어도 하나의 무기 또는 유기 염료를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 염료는 일반적으로, 자외선 및/또는 가시선 및/또는 적외선 분광 범위에서의 광에 의해 적어도 하나의 검출가능한 상호작용, 예를 들어 파장 변화 및/또는 반사광의 분광 특성들의 변화에 의한 반사, 파장 변화 및/또는 산란광의 분광 특성들의 변화에 의한 산란, 형광, 인광 또는 상기 언급된 상호작용들의 조합을 실행할 수 있는, 물질, 예를 들어 화학적 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
국부적으로는 라벨을 검출하기 위해 사용되는 테스트 필드의 정의된 면적 또는 정의된 체적을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 라벨의 광학적 검출의 경우, 이 면적 또는 체적은 입사광의 형태에 의해 또는 검출기의 포지셔닝에 의해 정의될 수 있다. 전기화학적 검출의 경우, 예를 들어, 이 면적 또는 체적이 전극의 형태 및 배열에 의해 정의되는 것이 가능하다. 특히, 라벨은 염료일 수 있고 및/또는 라벨은 적어도 하나의 이러한 염료를 포함할 수 있으며, 염료의 확산 거동은 예를 들어 광학적 또는 전기화학적 검출 방법들에 의해 예를 들어 테스트 엘리먼트 및/또는 샘플 및/또는 샘플의 적어도 일부에서 확인될 수 있다. 라벨은 바람직하게 결정될 분석물질과는 상이하다. 샘플과 테스트 엘리먼트 및 라벨의 습윤 (wetting) 이전에, 및/또는 분석물질 특정의 검출 반응 이전에, 라벨은 바람직하게 테스트 엘리먼트 상에 및/또는 테스 엘리먼트에, 바람직하게는 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 테스트 필드에 위치한다. 테스트 필드는 이와 관련하여 테스트 화학물질의 응집성 정량을, 예를 들어 테스트 화학물질의 적어도 하나의 층과 또한 선택적으로 하나 이상의 추가 컴포넌트들을 포함하는 엘리먼트를 의미하는 것으로 이해된다. 하지만, 테스트 엘리먼트 및/또는 테스트 화학물질의 접촉 이전에 라벨이 테스트 엘리먼트에 적어도 함유되는 방법의 설계의 대안으로서 또는 이에 부가하여, 라벨은 또한 테스트 엘리먼트 및/또는 테스트 화학물질의 접촉 이전에 테스트 엘리먼트 외부에서 적어도 완전하게 또는 부분적으로 배열될 수 있다. 라벨은 바람직하게, 샘플과 테스트 엘리먼트의 접촉시, 예를 들어, 샘플과 테스트 엘리먼트 및/또는 라벨의 습윤시, 라벨의 적어도 하나의 확산이 샘플에서 또는 샘플의 적어도 하나의 구성요소에서 일어나며, 이 확산이 검출될 수 있도록 설계된다. 확산은, 예를 들어, 테스트 엘리먼트 및/또는 테스트 화학물질에 의해 차지되지 않았던 샘플의 상청액에서, 예를 들어 드롭 형상의 상청액에서, 및/또는 테스트 엘리먼트 또는 그 일부에 의해 차지되었던 샘플의 일부에서 일어날 수 있다.
특히, 적어도 하나의 제 1 영역으로부터 적어도 하나의 제 2 영역으로의 라벨의 확산이 검출될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 영역은 각각 테스트 엘리먼트의 영역들일 수 있다. 대안으로, 제 1 및/또는 제 2 영역은 또한 테스트 엘리먼트로부터 분리되어 배열될 수 있고, 예를 들어 테스트 엘리먼트와 동일한 구성 또는 상이한 구성을 갖는 보정 엘리먼트에서 또는 그 위에서 배열될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 제 2 영역은 테스트 엘리먼트 외부에서, 예를 들어 테스트 엘리먼트 내부에 차지되지 않는 샘플 및/또는 샘플의 일부에서 위치할 수 있지만, 대신에 예를 들어 테스트 엘리먼트 상부에서 상청액으로서 잔존한다. 대안으로 또는 부가하여, 제 1 및/또는 제 2 영역은 테스트 엘리먼트로부터 분리되어 배열될 수 있고, 2개의 영역들 중 하나는 테스트 엘리먼트의 구성요소이다. 이로써, 확산을 검출하기 위한 다수의 옵션들이 존재한다는 것이 명백하며, 예를 들어 국부적으로 관찰되는 농도 변화에 의해 검출된다.
샘플에서 또는 적어도 하나의 그 구성요소에서의 라벨의 확산은, 예를 들어, 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 라벨의 농도 차이에 의해 야기된다. 예를 들어, 테스트 엘리먼트 및/또는 라벨의 습윤 결과로서, 농도 차이는 라벨이 습윤 이전에 위치하는 적어도 하나의 제 1 영역과, 적어도 하나의 제 2 영역, 예를 들어 샘플의 상청액 및/또는 제 1 영역과 상이한 보정 엘리먼트 및/또는 테스트 엘리먼트의 영역 사이에서 일어날 수 있으며, 그래서 라벨은 상기 농도 차이로 인해 확산한다.
라벨의 확산은 예를 들어 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 검출될 수 있다. 예를 들어, 제안된 방법 및/또는 제안된 디바이스는 라벨의 확산을 검출하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 라벨 검출기들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 라벨 검출기는 적어도 하나의 광학적 라벨 검출기 및/또는 적어도 하나의 전기화학적 라벨 검출기를 가질 수 있다. 전기화학적 라벨 검출기는 예를 들어 하나 이상의 전기화학적 검출 전극들을 포함할 수 있다. 광학적 라벨 검출기는 예를 들어 적어도 하나의 감광성 검출기 엘리먼트, 예를 들어, 적어도 하나의 포토다이오드를 포함할 수 있다. 광학적 라벨 검출기는 광원에 의해 방출되는 광을 검출할 수 있도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 광원의 광은 검출기 상으로 적접 향할 필요가 없지만, 대신에 예를 들어 필터들, 미러들 또는 테스트 엘리먼트와 같은 다양한 엘리먼트들에 의해 변화 또는 반사될 수 있다. 부가하여, 광학적 라벨 검출기 자체는 부가적으로 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 광원은 임의의 원하는 파장 범위 내의 광을 방사할 수 있다. 바람직하게, 광원은 파장 범위 200 ~ 1000 nm 내의 광을 방사한다. 분석물질이 광을 흡수하는 파장 범위에 의존하여, 라벨의 검출을 위해 다른 파장 범위가 바람직하게 사용될 수도 있다. 예를 들어, 분석물질이 파장 범위 500 ~ 1000 nm 의 광을 흡수하는 경우 라벨을 여기시키기 위해서, UV 광 파장 범위 내의 광, 예를 들어 파장 범위 200 ~ 400 nm 의 광이 사용될 수 있다. 반대로, 라벨이 파장 범위 400 ~ 1000 nm 내의 광을 흡수하는 경우 분석물질은 예를 들어 파장 범위 300 ~ 400 nm 내에서 검출될 수 있다. 분석물질 또는 라벨의 여기를 위한 다른 파장 범위들도 마찬가지로 가능하다.
광원은 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 예를 들어 라벨을 함유하는 적어도 하나의 테스트 화학물질 필드 및/또는 라벨을 함유하는 적어도 하나의 라벨 필드를 조명하기 위한 및/또는 샘플을 조명하기 위한 광원을 구성하는 것이 가능하다.
예를 들어, 적어도 하나의 관찰 체적, 예를 들어 제 1 영역 및/또는 제 2 영역에서의 라벨의 농도는 예를 들어 적어도 2개의 상이한 시간들 또는 다중 시간들에서 획득될 수 있다. 예를 들어, 샘플과 습윤되기 이전에 라벨이 위치한 특정 체적이 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 측정될 수 있다. 상기 체적 및 테스트 필드의 다른 체적들의 습윤 이후, 그 체적에서의 라벨의 농도는 라벨 농도의 차이로 인해 싱크 (sink) 할 것이다. 대안으로 또는 부가하여, 예를 들어 샘플과의 습윤 이후 라벨에 의해 빌드업되는 특정 체적을 관찰하는 것이 가능하다. 라벨의 확산율은 일반적으로 예를 들어 온도, 압력, 및 라벨의 화학적 환경과 같은 다수의 상이한 파라미터들에 의존한다. 라벨의 화학적 환경은 먼저 샘플과의 습윤 이전의 라벨의 환경 및/또는 샘플과의 습윤 이후의 라벨의 환경을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 라벨의 화학적 환경은 바람직하게 샘플과의 습윤 이전에 알려져야 하기 때문에, 습윤 이후의 라벨의 확산율은 특히 작업들이 대략 정상 압력에서 실행되는 것으로 추정되는 경우 주로 샘플의 구성요소들 및 온도에 의해 영향받는다. 이롭게는, 샘플과의 습윤 이전의 라벨의 확산은 무시해도 될 정도인데, 그 이유는 바람직하게 어떠한 확산 프로세스들도 없거나 또는 단순히 무시해도 될 정도의 확산 프로세스들만 있는, 적어도 사실상 건조한 환경에 라벨이 위치하는 것이 바람직하기 때문이다. 예를 들어, 이를 테면 특정 기간에 걸친 및/또는 특정 시간에서의, 습윤 이전의 라벨 농도를 검출하기 위한 적어도 하나의 제 1 검출기 신호 및 습윤 이후의 라벨 농도를 검출하기 위한 적어도 하나의 제 2 검출기 신호는, 샘플과 라벨의 습윤 이후에, 예를 들어 라벨의 확산율의 형태로 라벨의 확산을 검출하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 라벨의 습윤 이후의 기간만 관찰하는 것도 가능하다. 다른 대안으로 또는 부가하여, 검출 신호는 샘플과 라벨의 습윤 이후의 특정 시간에 유효화될 수 있다. 바람직하게, 라벨의 확산은 단지 몇개의 이전에 알려진 파라미터들에 의존한다. 예를 들어, 글루코오스 결정에 사용되는 라벨의 확산율은 결정될 분석물질, 이 경우에는 글루코오스의 농도에 의존해서는 안된다.
라벨의 확산의 검출을 위해 하나 이상의 검출기 신호들이 사용되는 경우, 검출기 신호(들)는 예를 들어 샘플의 다양한 온도 및 농도 관계들을 특징으로 하는 하나 이상의 레퍼런스 곡선들과 비교될 수 있다. 이로부터, 예를 들어 샘플의 온도 및/또는 적어도 하나의 다른 파라미터를 직접 또는 간접적으로 결정하는 것이 가능하다. 대안으로 또는 부가하여, 샘플과 라벨의 습윤 이후의 상이한 시간들에서, 라벨의 농도들을 검출하고 이들을 저장된 레퍼런스 곡선들과 비교하는 것이 가능하다. 대안으로 또는 부가하여, 샘플과 라벨의 습윤 이후의 특정 시간 범위들 내에서, 레퍼런스 곡선들과 마찬가지로 비교될 수 있는, 검출기 신호에서의 상승을 확인하는 것이 가능하다. 이 방식으로, 예를 들어, 라벨의 확산율의 온도 의존적인 영향과 샘플의 화학적 조성으로 인한 라벨의 확산율의 영향의 양자를 결정하는 것이 가능하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 제안된 방법은 라벨의 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스를 생성한다. 보정 정보의 피스는 적어도 하나의 영향 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 라벨의 확산 및 분석물질의 농도의 결정에 대해 영향을 갖는 영향 변수로부터 정보의 피스를 유도하는 것이 가능하거나, 또는 영향 변수가 분석물질의 농도의 결정에 대해 영향을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 정보의 피스는, 어떻게 적어도 하나의 측정 값, 예를 들어 전기화학적 및/또는 광학적 측정 값이 분석물질 농도로 변환되는지에 대한 정보의 피스일 수 있다. 예를 들어, 보정 정보의 피스는, 적어도 하나의 측정 값이 분석물질 농도로 변환되는 경우 어떠한 변환 규칙이 적용되는지 및/또는 어떻게 변환 규칙이 설계 및/또는 변경되는지에 대한 정보의 피스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 라벨의 검출된 확산에 상응하는 보정 정보의 다중 피스들은 데이터 프로세싱 디바이스 및/또는 데이터 저장 디바이스에 저장될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 예를 들어, 분석적으로, 경험적으로 또는 반경험적으로 생성될 수 있는 적어도 하나의 할당 규칙을 저장하는 것이 가능하며, 할당 규칙은 분석물질 농도를 결정하기 위한 보정 정보의 피스를 각각의 획득된 확산에 할당한다.
예를 들어, 보정 정보의 피스는 저장된 레퍼런스 곡선들과 라벨 농도 결정의 검출 신호의 비교에 의해, 예를 들어 결국 특정 온도 및/또는 특정 헤마토크리트를 특징으로 하는 특정 레퍼런스 곡선에 검출기 신호의 프로파일을 할당하는 것을 가능하게 하는 것에 의해 생성될 수 있다. 보정 정보의 추가 피스들이 라벨 농도의 결정을 통해 결정되는 것이 가능하다. 예를 들어, 샘플과의 습윤 이전에 테스트 엘리먼트의 습윤도 (moistness) 를, 예를 들어 레퍼런스 값과 습윤 이전의 라벨 농도의 검출기 신호를 비교함으로써, 확인하는 것이 가능하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 이 방법은 부가적으로 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 분석물질의 농도를 결정한다. 이미 기재된 바와 같이, 분석물질의 농도의 결정은 예를 들어 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 실행될 수 있다. 상기 결정에서, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은 예를 들어, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응 동안 일어나는, 이를 테면 검출 물질의 형태의 시약의 검출을 통해 실행된다. 여기서, 예를 들어 측정 값으로도 또한 불리는, 적어도 하나의 신호를 생성하는 것이 가능하다. 신호는 예를 들어 분석물질과 테스트 화학물질의 반응 동안 및/또는 반응 이후 확인될 수 있고, 보정 정보의 피스에 의해 확인될 수 있으며, 그래서 예를 들어 실제 온도 및/또는 헤마토크리트에 대한 정보의 피스가 고려될 수 있다.
보정 정보의 피스는 특히 샘플의 적어도 하나의 간섭 변수를 보정하도록 설계될 수 있다. 간섭 변수는 일반적으로 샘플의 적어도 하나의 특성 또는 특성들의 조합을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 이 특성 또는 조합은 실제 분석물질 농도와는 무관하지만 분석물질과 테스트 화학물질의 반응의 검출 및/또는 분석물질과 테스트 화학물질의 실제 반응에 영향을 줄 수 있고, 이에 따라 분석물질 농도의 결정에 영향을 주고 및/또는 분석물질 농도를 위조할 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 하나의 간섭 변수는 샘플 중의 적어도 하나의 간섭 컴포넌트의 비율, 즉, 샘플의 적어도 하나의 물질의 비율을 묘사할 수 있으며, 이것은 분석물질과 테스트 화학물질의 반응에 영향을 주고 및/또는 분석물질과 테스트 화학물질의 반응의 검출에 영향을 준다. 예를 들어, 상기 간섭 컴포넌트는 사용되는 샘플, 예를 들어 혈액의 헤마토크리트 값일 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 간섭 변수는 또한 예를 들어 샘플 및/또는 환경의 온도일 수 있다. 바람직한 방법에서, 보정 정보의 피스는 이에 따라 분석물질의 농도의 결정 동안 하기의 특성들 중 적어도 하나의 영향을 고려하도록 설계된다: 샘플 및/또는 테스트 엘리먼트의 온도, 샘플에서의 적어도 하나의 영향 물질의 구성요소들의 비율, 보다 구체적으로 세포 및/또는 미립자 구성요소들, 보다 구체적으로 헤마토크리트. 일반적으로, 테스트 화학물질과 분석물질의 반응은 온도 저하에 의해 속도가 늦어진다. 반대로, 분석물질의 반응은 일반적으로, 샘플에서의 헤마토크리트가 저하되는 경우 증가된다.
이 방법의 바람직한 설계에서, 보정 정보의 피스는 이로써 샘플의 적어도 하나의 간섭 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 포함한다. 예를 들어, 상기 간섭 변수는 상기에서 설명한 바와 같이 샘플의 헤마토크리트 및/또는 온도 또는 그 밖에 헤마토크리트 및 온도의 조합일 수 있다. 다른 간섭 변수들도 또한 원칙적으로 보정가능하다. 보정 정보의 피스는 특히 하기 방법의 단계들을 사용함으로써 결정될 수 있으며, 이 방법의 단계들은 제시된 시퀀스대로 실행되는 것이 바람직하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 원칙적으로, 다른 시퀀스도 가능하거나, 또는 개별 또는 다중의 방법의 단계들이 일시적인 오버랩으로 또는 개별 단계들, 단계들의 그룹들 또는 모든 단계들의 반복으로 동시에 실행될 수 있다.
제 1 방법의 단계에 있어서, 적어도 하나의 교정 측정에서, 적어도 하나의 간섭 변수와 라벨의 확산 사이의 일반적인 관계가 획득된다. 상기 일반적인 관계는 예를 들어 하나 이상의 교정 곡선들의 형태로 보고될 수 있다. 이와 관련하여, 일반적인 관계는 간섭 변수의 복수의 상이한 값들에 대한 규칙을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 이 규칙은 간섭 변수의 상기 값들이 라벨의 확산에 어떻게 영향을 주는지를 묘사한다. 이 규칙은 간섭 변수의 값들의 연속적인 범위에 대해서 또는 그 밖에 값들의 비연속적인 범위, 예를 들어 서로 멀리 떨어져 있는 간섭 변수 값들의 정량에 대해서 확인할 수 있다. 이에 따라, 일반적인 관계는 예를 들어 각각의 경우 라벨 확산에 대한 상응하는 영향에 다중의 간섭 변수 값들을 점방식 (pointwise) 으로 할당하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 이 규칙은 또한 분석적 기능의 형태로 법칙을 포함할 수 있으며, 이것은 또한 교정 곡선 또는 교정 함수로 불릴 수 있고 간섭 변수에 의한 라벨 확산에 대한 영향을 분석으로 묘사한다.
교정 측정은 예를 들어 각각의 경우 간섭 변수가 알려져 있는 복수의 테스트 샘플들 또는 교정 샘플들에서의 라벨의 적어도 하나의 확산을 검출함으로써 실행될 수 있다. 예를 들어, 헤마토크리트 및/또는 알려진 온도를 갖는 테스트 샘플들을 준비하는 것이 가능하다. 상기 테스트 샘플들과 관련하여, 각각의 경우 라벨의 확산의 적어도 하나의 값을 확인하는 것이 가능하다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 각각의 테스트 샘플과 관련하여 테스트 샘플과 접촉하고 있는 라벨 필드의 적어도 하나의 광학적 측정값, 예를 들어 적어도 하나의 반사율 값을 확인하는 것이 가능하다. 이 방식으로, 각각이 간섭 변수 및 라벨의 연관된 확산을 포함하는, 값들의 쌍들의 정량을 결정하는 것이 가능하다. 상기 값들의 쌍들은 자체적으로 일반적인 관계를 묘사할 수 있거나, 또는 값들의 쌍들로부터 예를 들어 피트 (fit) 에 의해 상기 일반적인 관계가 확인될 수 있다. 다수의 경우, 아래에서 보다 상세히 기재되는 바와 같이, 적절한 피트에 의해 값들의 쌍들로부터 용이하게 결정될 수 있는, 직선, 기울기 및 축 절편에 의해 일반적인 관계가 묘사되는 것이 가능하다. 이 때 상기 직선이 교정 곡선으로 사용될 수 있다. 값들의 쌍들 사이의 관계를 아주 잘 묘사하는 지수 함수들 및/또는 다항식들과 같은, 보다 복잡한 교정 곡선들도 또한 가능하다.
일반적인 관계, 보다 구체적으로 교정 곡선 또는 교정 함수는 특히 적어도 하나의 데이터 저장 디바이스에, 예를 들어 본 발명에 따른 디바이스의 휘발성 및/또는 비휘발성 데이터 제장 디바이스에, 예를 들어 디바이스의 평가 유닛에 저장될 수 있다. 예를 들어, 아래에서 보다 상세히 기재되는 본 발명에 따른 디바이스는 데이터 프로세싱 디바이스 형태의 적어도 하나의 평가 유닛을 포함할 수 있다. 상기 평가 유닛은 본 발명에 따른 방법의 방법 단계들을 완전히 또는 부분적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 교정 측정은 디바이스와 무관하게 실행될 수 있지만, 또한 본 발명에 따른 디바이스를 이용하여 완전히 또는 부분적으로 실행될 수도 있다.
추가의 방법 단계에 있어서, 분석물질의 농도가 결정될 실제 샘플에서, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응과 라벨의 확산의 양자가 이후 검출된다. 예를 들어, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응을 검출하는, 적어도 하나의 광학적 측정값, 예를 들어 적어도 하나의 반사율 값을 확인하는 것이 가능하다. 부가하여, 라벨의 확산을 검출하는, 적어도 하나의 광학적 측정값, 예를 들어 적어도 하나의 추가 반사율 값을 확인하는 것이 가능하다. 분석물질과 테스트 화학물질의 반응을 검출하고 라벨의 확산을 검출하기 위한 광학적 측정 값들은 특히 상이한 파장들에서 획득될 수 있다.
추가의 방법 단계에 있어서, 보정 정보의 피스는 이후 실제 샘플에서의 라벨의 검출된 확산으로부터 그리고 라벨의 확산 및 간섭 변수 사이의 일반적인 관계로부터 결정된다. 이것은 예를 들어 실제 샘플에서의 라벨의 검출된 확산, 예를 들어 라벨의 광학적 측정값과, 보다 구체적으로 일반적인 관계의 함수값으로서의, 예를 들어 교정 곡선 또는 교정 함수의 함수값으로서의 라벨 필드의 반사율을 이용하여, 보정 정보의 피스를 생성하는 것에 의한 단순한 방식으로 달성될 수 있다.
이로써 확인된 보정 정보의 피스는 이후 분석물질 농도의 보정을 위해서 및/또는 분석물질과 테스트 화학물질의 반응의 검출의 보정을 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 분석물질 농도가 결정될 샘플에 있어서, 적어도 하나의 비보정된 광학적 측정값, 예를 들어 반사율이 초기에 획득될 수 있고, 이것은 보정된 광학적 측정값을 얻기 위해서 후속하여 보정 정보의 피스에 의해 보정된다. 보정은 예를 들어 비보정된 광학적 측정값으로부터 보정 정보의 피스를 가산 또는 감산함으로써 및/또는 비보정된 광학적 측정값과 보정 정보의 피스를 승산함으로써 및/또는 비보정된 광학적 측정값과 보정 정보의 피스로부터의 선형 조합을 형성함으로서 달성될 수 있다. 이하, 예들을 보다 상세히 설명할 것이다.
이 방법에서, 하나 이상의 분석물질들의 농도를 결정하는 것이 일반적으로 가능하다. 바람직하게, 분석물질은 콜레스테롤, 락테이트, 프룩토오스, 글루코오스로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 글루코오스는 일반적으로 당뇨병의 혈액을 모니터링하는 경우 가장 중요한 분석물질이기 때문에, 이 분석물질과 관련하여 방법, 디바이스 및 테스트 엘리먼트가 후술되지만, 이것은 제한적으로 간주되어서는 안되며, 또한 다른 분석물질들에도 이전가능한 방식으로 적용가능하다.
이 방법에서, 테스트 엘리먼트는 매우 폭넓게 다양한 상이한 방식들로 설계될 수 있다. 바람직한 방법에서, 테스트 엘리먼트는 테스트 스트립, 테스트 테이프, 테스트 니들, 보다 구체적으로 마이크로샘플러로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 평평한 스트립 형상의 테스트 엘리먼트들, 즉, 테스트 스트립들이 특히 후술되며, 대안으로 또는 부가하여 이용가능한 추가 실시형태들에 대한 제한은 없다.
테스트 엘리먼트는 예를 들어 적어도 하나의 테스트 필드를 포함할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 테스트 필드는 특히 테스트 엘리먼트의 2차원 또는 3차원 영역을 포함할 수 있으며, 이 영역은 원칙적으로 분석물질의 수행가능한 검출에 이용가능하다. 보다 구체적으로, 테스트 필드는 드라이 테스트 필드로서 설계될 수 있다. 테스트 필드는 예를 들어 분석물질의 존재 중에서 검출가능한 반응을 실행하도록 구성된 검출 시약을 갖는 테스트 화학물질을 포함한다. 이와 관련하여, 예를 들어 상기 기재를 참조할 수 있으며, 예를 들어 검출 시약들은 처음에 인용된 종래 기술에 언급되어 있다. 적어도 하나의 분석물질 특정의 반응을 실행할 수 있는 적어도 하나의 검출 시약에 부가하여, 테스트 필드는 추가 물질들, 예를 들어 캐리어들, 보조제들, 안료들, 필러들, 버퍼 물질들 등을 함유할 수 있다. 이와 관련하여, 추가 물질들과 실제 검출 시약 사이에는 이하에서 어떠한 구분도 없으며, 추가 물질들은 마찬가지로 분석물질을 검출하기 위한 반응에서 수반될 수도 있다. 보다 구체적으로, 검출 시약은 이미 언급된 바와 같이 적어도 하나의 효소 검출 시약을 포함할 수 있다. 바람직한 방법에서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 테스트 화학물질층을 갖는 적어도 하나의 테스트 필드를 포함하고, 여기서 테스트 화학물질층은 테스트 화학물질을 포함하고, 여기서 테스트 화학물질은 특히 글루코오스 탈수소효소, 글루코오스 산화효소로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 효소를 포함한다.
바람직한 방법에서, 분석물질의 반응의 검출이 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 달성되고, 및/또는 라벨의 확산의 검출이 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 달성된다. 이 목적을 위해, 예를 들어 본 발명에 따른 방법에서 및/또는 디바이스에서 하나 이상의 검출기들을 제공하는 것이 가능하다. 이들 종류의 검출은 원칙적으로 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들어 전기화학적 수단에 의한 검출의 경우, 적어도 하나의 분석물질 검출기가 적어도 하나의 전기화학적 분석물질 검출기를 포함하고, 전기화학적 검출기의 전극들이 분석될 시약, 예를 들어 분석물질 및/또는 라벨과 접촉하게 되는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 이로써, 적어도 하나의 전기화학적 분석물질 검출기는 적어도 하나의, 바람직하게는 2개 이상의 전기화학적 검출용 전극들을 가질 수 있다. 대안으로 또는 부가하여 실현가능한 광학적 검출의 경우, 적어도 하나의 분석물질 검출기가 예를 들어 적어도 하나의 광학적 분석물질 검출기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광학적 분석물질 검출기는 예를 들어 적어도 하나의 감광성 검출기 엘리먼트, 예를 들어, 적어도 하나의 포토다이오드를 포함할 수 있다. 분석물질 검출기의 적어도 하나의 감광성 검출기 엘리먼트는 예를 들어 라벨 검출기의 선택적 감광성 검출기 엘리먼트와는 완전히 또는 부분적으로 상이하게 형성될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 분석물질 검출기의 감광성 검출기 엘리먼트는 또한, 예를 들어 분석물질 검출기의 컴포넌트와 라벨 검출기의 컴포넌트의 양자인 공통 포토다이오드가 제공되는 것에 의해, 컴포넌트들 측면에서 라벨 검출기의 감광성 검출기 엘리먼트와 완전히 또는 부분적으로 동일하게 형성될 수 있다. 라벨 검출기 및 분석물질 검출기가 적어도 하나의 컴포넌트를 공유하는 경우에는, 예를 들어, 이를 테면 펄스형 및/또는 간헐적 측정 스킴을 이용함으로써, 일시적으로 분리된, 예를 들어 스태거된, 라벨의 검출 및/또는 라벨과 분석물질의 확산의 검출을 실행하는 것이 가능하며, 여기서 라벨의 확산은 포토다이오드에 의해 특정 시간들에서 획득되며 분석물질 검출은 동일한 포토다이오드에 의해 다른 시간들에서 실행된다. 부가하여, 광학적 분석물질 검출기는 이번에는 적어도 하나의 광원, 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 예를 들어 테스트 화학물질을 함유하는 적어도 하나의 테스트 화학물질 필드를 조명하도록 적어도 하나의 광원을 구성하는 것이 가능하다. 분석물질 검출기의 적어도 하나의 광원은 예를 들어 이번에는 라벨 검출기의 적어도 하나의 광원과는 완전히 또는 부분적으로 상이하게 설계될 수 있다. 특히 바람직하게, 분석물질 검출기는 적어도 하나의 분석물질 검출기 발광 다이오드를 포함하며, 라벨 검출기는 분석물질 검출기 발광 다이오드와는 상이한 적어도 하나의 라벨 검출기 발광 다이오드를 포함한다. 하지만, 대안으로 또는 부가하여, 분석물질 검출기의 적어도 하나의 광원은 이번에는 컴포넌트들 측면에서 라벨 검출기의 적어도 하나의 광원과 완전히 또는 부분적으로 동일하게 설계될 수 있다.
특히 바람직하게는, 예를 들어 2개의 반대 (opposite) 표면들을 갖는 테스트 엘리먼트를 사용한다. 분석물질 검출기 및/또는 라벨 검출기는 예를 들어 검출측으로도 불릴 수 있는 일측으로부터 상기 테스트 엘리먼트 또는 그 일부를, 예를 들어 적어도 하나의 라벨 검출기 광원에 의해 및/또는 적어도 하나의 분석물질 검출기 광원에 의해 광으로 조사할 수 있다. 부가하여, 방법은 테스트 엘리먼트로부터 나오는 광, 예를 들어 반사광 및/또는 산란광이 바람직하게는 마찬가지로 검출측으로부터, 예를 들어 라벨 검출기의 감광성 검출기 엘리먼트 및/또는 분석물질 검출기의 감광성 검출기 엘리먼트를 이용함으로써, 검출되는 방식으로 실행될 수 있고, 다바이스는 그러한 방식으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 테스트 엘리먼트는, 예를 들어 샘플 입력측 또는 적용측으로도 불리고 검출측과 대면할수 있는, 반대측으로부터 샘플과 함께 습윤된다. 이를 테면, 테스트 엘리먼트는, 보다 구체적으로 테스트 스트립은 예를 들어 적어도 하나의 입력측 및 적어도 하나의 검출측을 포함할 수 있다. 하지만, 대안으로 또는 부가하여, 샘플의 적용은 또한 또다른 사이트에서, 예를 들어 테스트 엘리먼트의 모세관 엘리먼트의 적용 사이트에서 실행될 수 있다.
바람직하게, 테스트 엘리먼트는 분석물질의 검출 및 라벨의 검출을 위한 2개의 공간적으로 분리된 영역들을 갖는다. 예를 들어, 테스트 엘리먼트의 2개의 인접하는 영역들은, 이들 양자가 샘플과 접촉할 수 있지만, 그들 사이에 어떠한 유체 교환이 가능하지 않도록, 즉 하나의 영역에서 다른 영역으로 어떠한 확산도 가능하지 않도록, 서로에 대해 배열될 수 있다. 대안의 설계에서, 분석물질 및 라벨을 검출하기 위한 영역들은 서로의 옆에 배열될 수 있고, 각각의 경우 분석물질의 확산 및/또는 라벨의 확산이 가능할 것이다. 특히 바람직하게, 이들 2개의 영역들은, 측정 기기 내부에 도입되는 이들이 각각의 경우 광원에 의해 조명될 수 있도록 서로에 대해 배열된다. 라벨이 위치한 영역은 부가적으로, 샘플과의 습윤시 충전되는 모세관으로서 형성될 수 있다. 라벨의 검출을 위해서, 모세관에서의 라벨의 확산이 예를 들어 결정될 수 있다.
바람직한 방법에서, 테스트 엘리먼트는 부가적으로 적어도 하나의 격벽층을 갖는다. 상기 격벽층은 예를 들어 샘플의 적어도 하나의 구성요소, 예를 들어, 미립자 및/또는 세포 구성요소들, 예를 들어 샘플 내에 위치한 헤모글로빈 및/또는 적혈구 세포들을 보유하도록 구성될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 적어도 하나의 격벽층은 또한 적어도 하나의 광학적 재료, 예를 들어 반사층을 안료층의 형태로 형성하기 위해 이를 테면 적어도 하나의 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학적 재료는 TiO2, ZrO2 또는 BaSO4 를 포함할 수 있다. 바람직하게, 격벽층은 테스트 필드 상에 위치한다. 특히 바람직하게, 격벽층은 샘플이 적용되는 테스트 엘리먼트 측, 즉 샘플 입력측에 위치한다. 예를 들어, 샘플은 격벽층을 갖는 테스트 엘리먼트의 측에 적용될 수 있는 반면, 분석물질의 검출은 예를 들어 반대측에서 광학적으로 달성될 수 있다. 샘플의 테스트 엘리먼트 내부로의 침투 동안, 샘플 또는 샘플의 일부들은 테스트 필드의 하나 이상의 층들을, 예를 들어 격벽층을 침투할 수 있고, 그리고 상기 침투 동안 또는 후속하여 테스트 엘리먼트와 선택적으로 라벨의 양자와 접촉할 수 있다. 부가하여, 샘플의 일부는 격벽층 내에서 또는 그 상부에서, 예를 들어 상청액 또는 상청액의 일부로서 잔존할 수 있다.
라벨은, 적어도 샘플과 테스트 엘리먼트의 습윤 이전에, 보다 구체적으로는 검출 반응 시작 이전에, 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 영역에 함유될 수 있다. 상기 영역은 예를 들어 제 1 영역으로 불릴 수 있다. 라벨이 테스트 엘리먼트의 이러한 적어도 하나의 제 1 영역에만 존재한다면, 상기 영역은 또한 라벨 영역으로 불릴 수도 있다. 상기 제 1 영역은 예를 들어 라벨층으로 설계될 수 있다.
바람직한 방법에서, 라벨이 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 영역에 함유되고, 여기서 테스트 화학물질도 마찬가지로 제 1 영역에 완전히 또는 부분적으로 함유된다. 테스트 화학물질도 마찬가지로 제 1 영역에 완전히 또는 부분적으로 함유될 수 있다. 이 경우, 테스트 화학물질층 및 라벨층은 예를 들어 동일할 수 있다. 일단 샘플이 라벨 및 테스트 화학물질과 접촉하게 되면, 예를 들어 테스트 엘리먼트 및/또는 샘플에서의, 바람직하게는 테스트 필드에서의 라벨과 테스트 화학물질의 양자가 보다 낮은 농도를 갖는 하나 이상의 영역들로 확산하는 것이 가능하다. 테스트 필드의, 또는 샘플의, 라벨 및 테스트 화학물질의 상이한 영역들에서의 농도 차이로 인해, 예를 들어, 라벨과 테스트 화학물질의 양자가 이들 구성요소들의 보다 낮은 농도를 갖는 샘플의 영역들 내부로 확산하는 것이 가능하다. 라벨의 확산 거동, 보다 구체적으로 확산율이 테스트 화학물질 및 분석물질의 확산 거동 또는 확산율과 유사한 경우가 이롭다. 이 방식으로, 예를 들어, 라벨과 분석물질의 양자가 테스트 필드의 동일한 영역에서 검출되는 것이 가능하다.
라벨 및 테스트 화학물질이 테스트 엘리먼트의 제 1 영역에 완전히 또는 부분적으로 위치한 경우에는, 라벨의 확산의 검출이 예를 들어 테스트 엘리먼트의 동일한 측면으로부터 및/또는 동일한 검출기에 의해 달성될 수 있다. 이미 설명된 바와 같이, 이것은 전기화학적으로 뿐만 아니라 광학적으로도 실행될 수 있다. 하지만, 각각의 경우 라벨 및 테스트 화학물질의 양자를 위한 적어도 하나의 명백한 검출기, 예를 들어, 적어도 하나의 라벨 검출기 및 적어도 하나의 분석물질 검출기를 사용하는 것도 가능하다. 라벨의 확산의 검출을 위해서, 샘플과 테스트 엘리먼트의 습윤 이전에 라벨을 포함하는 테스트 엘리먼트의 영역이 예를 들어 측정될 수 있거나, 또는 대안으로 샘플과 라벨의 습윤 이전에 어떠한 라벨도 포함하지 않는 테스트 엘리먼트 또는 샘플의 영역이 측정될 수 있다. 전자의 경우에는 예를 들어 샘플과 라벨의 습윤 이후에 라벨 농도의 감소가 결과적으로 측정되는 반면, 후자의 경우에는 예를 들어 측정된 영역에서의 라벨 농도의 증가가 일어난다.
테스트 엘리먼트는 특히 적어도 하나의 라벨층 및/또는 적어도 하나의 라벨을 포함할 수 있는 적어도 하나의 라벨 필드를 가질 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 맥락에서, 층 또는 필드는 특정 재료의 응집성 정량을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 이 정량은 측면 정도 (lateral extent) 및 두께를 갖는다. 예를 들어, 층 및/또는 필드는 측면 정도를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 적어도 100 마이크로미터, 바람직하게 적어도 500 마이크로미터 또는 적어도 1 밀리미터의 직경 및/또는 등가의 직경 및/또는 측변 길이를 가질 수 있다. 부가하여, 층 및/또는 필드는 100 마이크로미터 미만의 두께, 보다 구체적으로 50 ㎛ 미만의 두께를 가질 수 있다. 층은 특히 다층 어셈블리의 컴포넌트일 수 있다. 필드는 특히 접근가능한 표면, 예를 들어 액체 샘플과 접촉될 수 있는 표면을 가질 수 있다. 하지만, 대안으로, 필드는 또한 하나 이상의 추가 층들 및/또는 엘리먼트들에 의해 커버될 수 있다.
테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함할 수 있는 하나 이상의 테스트 필드들을 가질 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 라벨은 적어도 하나의 테스트 필드에 완전히 또는 부분적으로 함유될 수 있으며, 예를 들어 적어도 하나의 테스트 화학물질 내부로 완전히 또는 부분적으로 혼합될 수 있고 및/또는 테스트 필트에 다른 방식으로 함유될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여 실현가능한 실시형태에서는, 적어도 하나의 라벨이 테스트 화학물질로부터 분리되어 완전히 또는 부분적으로 배열될 수도 있지만, 바람직하게는 동일한 테스트 엘리먼트 및 동일한 테스트 서포트 상에 완전히 또는 부분적으로 배열될 수도 있다. 표현 "분리하여"는 일반적으로, 이 바람직한 예시적인 실시형태에서, 테스트 화학물질 및 라벨이 공통의 응집성 재료에 함유되지 않는 것, 예를 들어 동일한 층에 함유되지 않는 것 및/또는 동일한 층 어셈블리에 함유되지 않는 것을 의미하는 것으로 여기서는 이해될 수 있다. 라벨은 특히 적어도 하나의 라벨층에 적어도 샘플과의 습윤 이전에 배열될 수 있으며, 이 라벨층은 예를 들어 테스트 화학물질층에 인접하여 배열되거나 또는 테스트 화학물질층으로부터 떨어져 이격되며, 예를 들어 테스트 엘리먼트의 테스트 서포트 상의 인접하거나 또는 이격된 면적들 상에 있다. 상기 면적들은 예를 들어 적어도 100 마이크로미터만큼, 예를 들어 적어도 200 마이크로미터만큼, 또는 심지어 적어도 500 마이크로미터만큼 떨어져 이격될 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 적어도 하나의 라벨층은 하나 이상의 층들에 의해 테스트 화학물질층으로부터 분리되어 배열될 수 있으며, 예를 들어 적어도 하나의 테스트 화학물질층 및 테스트 화학물질층과는 상이한 적어도 하나의 라벨층을 포함하는 층 어셈블리에 배열될 수 있다. 이와 관련하여, 라벨층 및 테스트 화학물질층은 서로에 대해 바로 인접될 수 있거나, 또는 하나 이상의 추가층들이 라벨층과 테스트 화학물질층 사이에 배열될 수 있다. 대안으로, 라벨은 예를 들어 테스트 필드의 상부 및/또는 하부의 적어도 하나의 라벨층에 배열될 수 있다. 라벨층은 예를 들어 테스트 엘리먼트의 컴포넌트, 보다 구체적으로 테스트 필드의 컴포넌트일 수 있지만, 테스트 엘리먼트로부터 분리된 층일 수도 있으며, 이 층은 그럼에도 불구하고 동일한 샘플에 의해 습윤된다. 대안으로, 라벨층이 테스트 엘리먼트 상에 배열될 수 있지만, 테스트 필드의 컴포넌트는 아니다. 라벨을 테스트 화학물질로부터 분리함으로써, 라벨이 테스트 화학물질의 확산 특성들 및 반응 특성들에 영향을 주지 않는다는 것이 보장될 수 있다. 또 대안으로 또는 부가하여, 라벨 및/또는 라벨층은 또한 테스트 엘리먼트 외부에 완전히 또는 부분적으로 배열될 수 있고, 예를 들어 별도의 보정 엘리먼트 및/또는 샘플 내의 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위한 디바이스에, 예를 들어 테스트 기기에 배열될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 라벨의 검출은 선택적으로 분석물질의 검출과 동일한 검출기로 실행될 수 있다. 이러한 적어도 하나의 검출기는 바람직하게 다중 파장들에서의 광학적 검출을 실행할 수 있어야 한다. 대안으로, 상이한 파장들에서 검출할 수 있는 2개의 검출기 유닛들을 갖는 조합형 검출기를 사용하는 것도 가능하다. 분석물질 검출 및 라벨의 검출을 위해 상이한 검출기들이 사용된다면, 예를 들어, 적어도 하나의 분석물질 검출기 및 적어도 하나의 라벨 검출기, 예를 들어, 적어도 하나의 광학적 분석물질 검출기 및 적어도 하나의 광학적 라벨 검출기가 사용된다면, 상기 검출기들은 상이한 방식들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 테스트 엘리먼트의 서로 반대에 있는 측면들에 배열될 수 있으며, 예를 들어 분석물질 검출기는 검출측에 그리고 라벨 검출기는 샘플 입력측에 배열될 수 있다. 하지만, 대안으로 또는 부가하여, 검출기들은 또한 테스트 엘리먼트의 동일한 측면에, 예를 들어 검출측에 완전히 또는 부분적으로 배열될 수도 있다. 부가하여, 필터들은 광원과 검출기 사이의 빔 경로에서 사용될 수 있다. 필터들은 일반적으로 광의 하나 이상의 파장들을 예를 들어 흡수 또는 반사함으로써 걸러낼 수 있는 특성을 갖는다.
바람직한 방법에서, 라벨은 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료를 포함한다. 광학적으로 검출가능한 염료는, 바람직하게는 파장 범위 100 nm ~ 1500 nm (이하 광이라 함) 로부터, 특히 바람직하게 파장 범위 100 nm ~ 400 nm (이하 자외광이라고도 함) 로부터 및/또는 300 nm ~ 800 nm (이하 가시광이라고도 함) 로부터 및/또는 800 nm ~ 1500 nm (또한 적외광이라고도 함) 로부터의, 전자파들과 상호작용하는 전자들을 갖는 물질을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 바람직한 상호작용들은 흡광 (absorption), 형광 및 인광의 그룹으로부터 선택된다. 예를 들어, 광학적으로 검출가능한 염료는, 예를 들어 하나 이상의 파장들에서 및/또는 적어도 하나의 파장 범위에서 광을 선택적으로 흡수하는 염료에 의해, 상기 염료가 적어도 하나의 파장 범위에서 또는 적어도 하나의 파장에서 전자파들에 분광학적으로 영향을 주도록 선택될 수 있다. 이 분광학적 영향은 검출가능하여야 한다. 흡광에 의한 영향에 대한 대안으로서 또는 이에 부가하여, 광의 파장은 예를 들어 입사광으로부터 방출 및 선택적으로 검출된 광으로 파장 쉬프트가 존재하도록 변화될 수 있다. 이로써 염료는 예를 들어 흡광 염료 및/또는 형광 염료 및/또는 인광 염료를 포함할 수 있다.
광학적 검출은 예를 들어 광을 수신하고 적어도 하나의 상응하는 신호를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 광학 센서를 갖는 검출기를 사용함으로써 달성될 수 있다. 부가하여, 적어도 하나의 광원은, 예를 들어, 이를 테면 테스트 엘리먼트 및/또는 그 일부 및/또는 샘플 및/또는 그 일부 및/또는 선택적 보정 엘리먼트 및/또는 그 일부를 조명하기 위해서 사용될 수 있고, 광학적 센서는 예를 들어 반사 및/또는 산란 및/또는 방출된 광을 검출하기 위해 사용된다. 분석물질 및/또는 라벨을 광학적으로 검출하는 경우, 입사광 및/또는 검출광의 파장들이 명백하게 상이하여, 2개의 신호들 사이에 구분이 이루어질 수 있을 때 이롭다. 명백하게 상이함은, 라벨을 결정하기 위해 검출되는 파장에 대한 분석물질 결정을 위해 검출되는 파장들의 편차가 적어도 20nm, 바람직하게 적어도 30nm, 특히 바람직하게 적어도 50nm 인 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
방법의 바람직한 설계에서, 분석물질은 라벨과 관련하여 상이한 파장에서 결정된다. 이 목적을 위해, 라벨 검출기는 예를 들어 적어도 하나의 라벨 검출기 광원을 가질 수 있고, 분석물질 검출기는 적어도 하나의 분석물질 검출기 광원을 가질 수 있으며, 예를 들어 분석물질 검출기 광원과 관련하여 상이한 파장의 광으로 테스트 엘리먼트를 조명하도록 라벨 검출기 광원을 구성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 라벨 검출기 광원의 광은 분석물질 검출기 광원의 광보다 짧은 파장을 가질 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 분석물질은 파장 범위 400 ~ 1000 nm 이내, 바람직하게 파장 범위 500 ~ 800 nm 이내, 특히 바람직하게 파장 범위 640 ~ 680 nm 이내의 광의 도움으로, 예를 들어 광원에 의해 방출된 660 nm 의 광을 사용하여 검출될 수 있다. 이와 관련하여, 라벨은 예를 들어 파장 범위 400 nm 미만 이내의 광, 예를 들어 파장 범위 300 nm ~ 400 nm (바람직하게는 400 nm 미만) 이내의 광, 예를 들어 360 nm 의 광을 사용하여 검출될 수 있다. 정반대의 설정도 가능하다. 예를 들어, 라벨은 대안으로 파장 범위 400 ~ 1000 nm 이내, 바람직하게 파장 범위 500 ~ 800 nm 이내, 특히 바람직하게 파장 범위 640 ~ 680 nm 이내의 광의 도움으로, 예를 들어 660 nm 의 광을 사용하여 검출될 수 있다. 이와 관련하여, 분석물질은 예를 들어 파장 범위 400 nm 미만 이내의 광, 예를 들어 파장 범위 300 nm ~ 400 nm (바람직하게는 400 nm 미만) 이내의 광, 예를 들어 360 nm 의 광을 사용하여 검출될 수 있다. 방법의 바람직한 설계에서, 라벨은 파장 범위 400 ~ 800 nm 이내의 광을 흡수한다. 예를 들어 염료 형태의 라벨은, 예를 들어, 파장 범위 300 ~ 800 nm (바람직하게는 400 nm 미만) 이내의 파장을 갖는 광의 도움으로 여기될 수 있거나 또는 상기 파장 범위 내의 광을 흡수할 수 있으며, 바람직하게 파장 범위 300 ~ 500 nm 이내, 특히 바람직하게 파장 범위 340 ~ 380 nm 이내에서 여기될 수 있다. 정반대의 설계도 또한 가능하다. 바람직하게, 각각의 경우 분석물질 결정 및 라벨 결정을 위해 상이한 광원이 사용된다. 예를 들어, 2개의 상이한 발광 다이오드들이 사용될 수 있다. 분석물질을 여기하기 위한 발광 다이오드는 예를 들어 660 nm 정도에서 최대 세기를 가질 수 있다. 라벨을 여기하기 위한 발광 다이오드는 예를 들어 360 nm 에서 최대 세기를 가질 수 있다. 대안으로, 필터들, 어퍼쳐들 또는 미러들과 같은 광학적 수단들의 도움으로 프로세싱되는 광을 갖는 광원을 사용하여, 상이한 파장들의 광으로 상이한 시간들에서 검출 영역이 조사되도록 하는 것도 가능하다. 라벨을 검출하기 위한 광의 파장 범위는 분석물질을 검출하기 위한 광의 파장 범위로부터 적어도 5 nm, 바람직하게 적어도 10 nm, 특히 바람직하게 적어도 50 nm, 매우 특히 바람직하게 적어도 100 nm 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이것은 다양한 방식들로 실현될 수 있다. 부가하여, 라벨을 검출하기 위한 광의 파장 범위는 분석물질을 검출하기 위한 광의 파장 범위로부터 5 ~ 100 nm 범위 이내로 떨어져 있는 것이 바람직하다. 라벨 및 분석물질을 검출하기 위한 파장 범위들 사이의 간격을 결정하기 위해서는, 라벨과 분석물질의 최대 흡광 사이의 간격을 고려하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 방출된 광의 상이한 파장 범위들을 갖는 2개의 광원들을 사용하는 것이 가능하다. 부가하여, 방출된 광의 광범위한 파장 범위를 갖는 하나의 광원만을 사용하는 것도 가능하며, 빔 경로에서 필터들을 사용하는 것도 가능하며, 필터들의 사용 결과는 라벨의 결정이 분석물질의 결정과 관련하여 상이한 파장에서 실행된다는 것이다.
바람직하게, 라벨은 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료를 포함한다. 여기서, 염료는 예를 들어 유기 및/또는 무기 염료일 수 있다. 사용 의도에 의존하여, 염료가 친수성 또는 소수성을 갖는 것이 이로울 수도 있다. 예를 들어 혈액, 혈청, 오줌 또는 가래와 같은 체액들과 같은 수성 샘플들을 사용하는 경우, 염료는 적어도 어느 정도 수용성이어야 한다. 보다 구체적으로, 염료는 친수성이거나 또는 적어도 부분적으로 수용성인 적어도 하나의 염료일 수 있다. 부가적으로 바람직하게는, 라벨은 양호한 화학적 안정성 및 양호한 광 안정성 및 이용가능성을 갖는다.
다른 바람직한 방법에서, 라벨은 특히 시아닌 염료들, 아조 염료들 및 술폰 염료들, 또는 그 중 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 염료이다. 염료 분자 내의 그 전하 분포로 인하여, 상기 염료들은 특정 파장 범위 내에서 광을 흡수하기에 적합하다. 광의 흡수의 결과로서, 그 위치가 결정가능하게 될 수 있다. 이를 위해, 특정 파장의 광이 검출될 영역 내부로 향할 수 있고, 선행 시간에 대한 상기 영역에서의 반사광의 세기의 증가 또는 감소의 결과로서, 멀리 확산하는 라벨 및 라벨의 존재가 검출가능해진다. 가능한 시아닌 염료들은 모두 검출 목적을 위해 당업자에게 알려져 있는 시아닌 염료들이다. 보다 구체적으로, 시아닌 염료들은 스트렙토시아닌 또는 열린 사슬 시아닌, 헤미시아닌 및 닫힌 사슬 시아닌, 예컨대, 프탈로시아닌, 포르마잔, 포르피린 및 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물과 또한 이들의 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 가능한 아조 염료들은 모두 검출 목적을 위해 당업자에게 알려져 있는 아조 염료들이다. 보다 구체적으로, 아조 염료들은 지방족 및 방향족 아조 화합물들, 예컨데, 아닐린 옐로우, 메틸 오렌지, 아조벤젠, 히드록시나프톨 블루, 4-(디메틸아닐린)아조벤젠, 아마란스, 알루라 레드, 아조루빈, 안토시아닌, 또는 파라 레드와 또한 이들의 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 가능한 술폰 염료들은 모두 검출 목적을 위해 당업자에게 알려져 있는 술폰 염료들이다. 보다 구체적으로, 술폰 염료들은 지방족 및 방향족 술폰산들, 예컨데, 알킬벤젠술폰산들 및 알킬벤젠술포네이트들, 브릴리언트 블루 FCF, 아조루빈 및 나프탈렌술폰산과 또한 이들의 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
특히 바람직한 방법에서, 라벨은 에리오글라우신, 인디고 카르민, 히드록시나프톨 블루, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물 및 아마란스, 바람직하게 에리오글라우신 또는 히드록시나프톨 블루, 또는 이들의 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 이와 관련하여, 에리오글라우신은 바람직하게 파장 625 nm 의 광을 흡수하고, 인디고 카르민은 파장 608 nm 의 광을 흡수하고, 히드록시나프톨 블루는 파장 650 nm 의 광을 흡수하고, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물은 파장 703 또는 648 nm 의 광을 흡수하며 그리고 아마란스는 파장 521 nm 의 광을 흡수한다. 이 염료들은 일반적으로 분석물질의 존재 또는 농도와 사실상 무관한 확산 거동을 갖는다. 반대로, 라벨은 가능한 한 적게 분석물질의 거동에 영향을 주어야 한다. 하지만, 온도에 대해 또는 미립자 또는 세포 구성요소들, 보다 구체적으로 헤마토크리트에 대해 샘플에서의 확산율의 의존성을 나타내는 다른 염료들을 사용하는 것도 가능하다. 상기 언급된 염료들에 관한 구조식들의 리스트 및 그 최대 흡광은 실험 섹션에서의 표 1에서 찾을 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 샘플은 혈액 또는 그 구성요소이다.
바람직하게, 라벨은 분석물질 및/또는 테스트 화학물질과 가능한 적게 상호작용하도록, 보다 구체적으로는 반응하도록, 바람직하게는 전혀 상호작용하지 않도록, 보다 구체적으로은 반응하지 않도록 구성되며, 여기서 라벨의 확산율은 분석물질의 농도와 실질적으로 무관하다. 바람직하게, 달성되어야 하는 것은 검출 반응이 각각의 경우 라벨 및 라벨의 확산에 의해 방해받지 않고 진행되는 것이다. 여기서, 라벨의 확산율이 분석물질의 농도와 실질적으로 무관한 것이 바람직하다. 이를 테면, 첫째로 라벨과 둘째로 분석물질 또는 테스트 화학물질 사이의 화학적 반응들 또는 다른 상호작용들이 특히 일반적으로는 소망되지 않는다. 바람직하게는, 첫째로 라벨과 둘째로 분석물질 또는 테스트 화학물질 사이의 상호작용이 낮아서, 라벨 없이 분석물질 또는 테스트 화학물질을 사용하여 획득된 신호들이 라벨의 존재 중에서 분석물질 또는 테스트 화학물질을 사용한 측정들로부터 얻은 신호들로부터 3% 미만 만큼, 바람직하게는 2% 미만 만큼, 특히 바람직하게는 1% 미만 만큼 벗어나야 한다.
라벨과 분석물질 사이의 상호작용을 가능한 한 낮게 유지하기 위해서, 라벨은 분석될 샘플과 접촉하면서 테스트 화학물질과는 접촉하지 않는 영역에 위치할 수 있다. 바람직한 방법에서, 라벨은 테스트 화학물질로부터 완전히 또는 부분적으로 분리되어 배열될 수 있다. 라벨은 예를 들어 적어도 샘플과 테스트 엘리먼트 및/또는 라벨의 습윤 이전에, 테스트 화학물질로부터 완전히 또는 부분적으로 분리되어 배열될 수 있다. 이 방식으로, 적어도 습윤 프로세스 동안에, 라벨이 테스트 화학물질에 의해 영향받고 테스트 화학물질이 라벨에 의해 영향받는 것을 적어도 방지할 수 있다. 라벨의 테스트 화학물질로부터의 분리는 예를 들어 분리된 테스트 필드 또는 분리된 테스트 필드 층에 의해 달성될 수 있으며, 라벨은 테스트 엘리먼트 상에 배열되지만 테스트 화학물질 또는 검출 시약은 테스트 엘리먼트 상에 배열되지 않는다. 대안으로 또는 부가하여, 라벨을 함유하는 별개의 테스트 엘리먼트를 사용하는 것이 가능하며, 이 엘리먼트는 동일한 샘플과 바람직하게는 동일한 시간과 동일한 온도 조건들 하에서 습윤되면서 어떠한 검출 시약들도 함유하지 않는다. 대안으로 또는 부가하여, 분석물질에 의한 라벨의 확산율에 대한 영향은 미리 실험적으로 결정될 수 있으며 이것은 농도 산출 방법에서 고려될 수 있다. 방법의 바람직한 실시형태에서, 라벨 및 테스트 화학물질은 동일한 테스트 필드에서 배열된다.
바람직한 방법에서, 적어도 하나의 제 1 라벨 및 제 1 라벨과는 상이한 적어도 하나의 추가 라벨이 사용되고, 여기서 제 1 라벨의 확산율 및 적어도 하나의 추가 라벨의 확산율은 각각 샘플의 적어도 하나의 제 1 특성에 의해 영향받고 제 1 특성과는 상이한 샘플의 적어도 하나의 추가 특성에 의해 영향받는다. 본 발명에 따른 방법에서 하나 초과의 라벨을 사용함으로써, 예를 들어 샘플의 상이한 특성들에 의해 라벨에 대한 가능한 영향들을 결정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 특히 에리오글라우신, 인디고 카르민, 히드록시나프톨 블루, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물 및 아마란스로부터 선택되는 제 1 라벨을 사용하여 라벨의 확산율에 대한 샘플의 제 1 특성의 영향을 확인하는 것이 가능하다. 예를 들어, 샘플의 상기 제 1 특성은, 예를 들어 적어도 하나의 보정 정보의 제 1 피스를 생성하기 위한, 습윤된 테스트 필드 및/또는 샘플의 온도, 또는 샘플의 헤마토크리트일 수 있다. 적어도 하나의 추가 라벨도 예를 들어 마찬가지로 에리오글라우신, 인디고 카르민, 히드록시나프톨 블루, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물 및 아마란스로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 그리고 예를 들어 샘플의 온도 또는 헤마토크리트와 같은 샘플의 적어도 하나의 추가 특성을 결정하고, 예를 들어 적어도 하나의 보정 정보의 제 2 피스를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 확산율에 대한 온도의 영향을 결정하기 위한 제 1 라벨, 바람직하게는 에리글라우신과 같은 술폰 염료와, 예를 들어 샘플의 헤마토크리트와 같이 확산율에 대한 추가 영향의 결정을 실행할 수 있기 위한 추가 라벨, 바람직하게는 히드록시나프톨 블루와 같은 아조 염료의 조합을 이용하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 방법의 하나의 설계에 따르면, 단일의 라벨, 바람직하게는 에리글라우신과 같은 술폰 염료는 상기 라벨의 확산율에 대한 샘플의 제 1 의 적어도 하나의 추가 특성, 바람직하게는 온도 및 헤마토크리트의 영향을 결정하기에 충분하다.
하나 초과의 라벨을 사용함으로써, 테스트 방법의 증가된 정확도가 가능하게 될 수 있다. 예를 들어, 라벨들 중 하나는 온도에 대한 확산율의 의존성을 나타내지만 헤마토크리트에 기초한 확산율은 약간의 의존성만을 나타내고, 두번째 라벨은 확산율의 헤마토크리트 의존성이 크지만 확산율의 온도 의존성은 약간만 나타내는, 2개의 상이한 라벨들이 사용되는 경우라면, 분석물질의 농도를 결정하기 위한 보다 정확한 보정 정보의 피스들을 얻는 것이 가능하다. 예를 들어, 상이한 분광 특성들을 갖는 상이한 라벨들, 예를 들어 상이하게 흡광하는 염료들을 사용하는 것이 가능하다.
바람직한 방법에서, 상기에서 설명한 바와 같이, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은, 분석물질 검출기로도 불릴 수 있는 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 검출된다. 분석물질 검출기의 가능한 설계들과 관련하여, 상기 기재를 참조할 수 있다. 보다 구체적으로, 분석물질 검출기는 적어도 하나의 제 1 감광성 검출기 엘리먼트, 예를 들어, 적어도 하나의 제 1 포토다이오드를 포함할 수 있다. 부가하여, 분석물질 검출기는 적어도 하나의 분석물질 검출기 광원, 예를 들어, 적어도 하나의 제 1 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 라벨의 확산은, 라벨 검출기 또는 확산 검출기로도 불리는 적어도 하나의 제 2 검출기에 의해 검출될 수 있다. 라벨 검출기의 가능한 설계들과 관련하여, 상기 기재를 참조할 수 있다. 보다 구체적으로, 라벨 검출기는 적어도 하나의 제 2 감광성 검출기 엘리먼트, 예를 들어, 적어도 하나의 제 2 포토다이오드를 포함할 수 있다. 부가하여, 라벨 검출기는 적어도 하나의 라벨 검출기 광원, 예를 들어, 적어도 하나의 제 2 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이미 논의된 바와 같이, 제 1 검출기 및 제 2 검출기는 분리하여 형성될 수 있거나 또는 적어도 부분적으로 동일할 수도 있다. 보다 구체적으로, 분석물질 검출기 광원 및 라벨 검출기 광원은 상이하게 형성될 수 있는 반면, 제 1 감광성 검출기 엘리먼트 및 제 2 감광성 검출기 엘리먼트는 컴포넌트들 측면에서 동일하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 테스트 엘리먼트의 검출측에는 테스트 엘리먼트 또는 그 일부들을 조명하기 위한 라벨 검출기 광원 및 분석물질 검출기 광원이 제공될 수 있으며, 또한 예를 들어 라벨 검출기 광원 및 분석물질 검출기 광원의 반사광을 교대로 수신하는 공통의 포토다이오드와 같은 공통의 감광성 검출기 엘리먼트가 제공될 수 있다. 다른 설계들도 또한 가능하며, 예를 들어 상이한 감광성 검출기 엘리먼트들이 사용되는 설계들도 또한 가능하다.
이미 언급된 바와 같이, 분석물질 및/또는 라벨은 예를 들어 각각의 경우 독립하여 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 검출될 수 있다. 예를 들어, 분석물질이 전기화학적으로 분석되고 라벨이 광학적으로 분석되거나, 또는 분석물질이 광학적으로 라벨이 전기화학적으로 분석되는 경우에는, 적어도 하나의 전기화학적 검출기와 적어도 하나의 광학적 검출기가 일반적으로 필요하다. 대안으로, 분석물질과 라벨의 양자가 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 검출될 수 있다. 이를 위해, 2개의 상이한 검출기들이 예를 들어 사용될 수 있으며, 이것은 분석물질 농도를 확인하기 위한 파장 범위들이 라벨 농도를 확인하기 위한 파장 범위들과 매우 상이한 경우 특히 이롭다. 하지만, 예를 들어 하나 초과의 파장에서 광을 검출할 가능성을 제공하는 하나의 검출기를 사용하는 것도 가능하다. 분석물질 및 라벨이 공통의 테스트 화학물질층 내에 위치하지 않는 경우라면, 테스트 엘리먼트의 상이한 측면들로부터 분석물질 및 라벨의 검출을 수행하는 것이 이로울 수도 있다. 이를 위해, 분석물질의 검출은 샘플 입력측으로부터 떨어져 대면하는 측면 상에서 실행될 수 있는 반면, 라벨의 검출은 예를 들어 이를 테면 샘플 상청액과 같은 테스트 엘리먼트의 외부에서, 또는 대안으로 샘플 입력층에 보다 가까운 테스트 필드의 영역에서 일어날 수 있다. 대안으로, 라벨이 검출 시약들과 동일한 테스트 필드에 또는 그 상부에 위치하지 않는 경우에는, 1개 또는 2개의 검출기들을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 하나의 검출기는 2개의 테스트 필드들 또는 2개의 테스트 엘리먼트들의 면적을 커버할 수 있다. 이와 관련하여, 라벨을 함유하는 영역들은, 어떠한 라벨도 함유하지 않는 영역들과 관련하여 상이한 파장의 광으로 조명될 수 있다.
라벨 및/또는 검출 시약의 농도는 직접적으로 또는 간접적으로 검출될 수 있다. 직접적인 검출의 경우에는, 검출될 물질, 이 경우에서는 분석물질용 검출 시약 또는 라벨의 존재를 바로 정성적으로 및/또는 정량적으로 검출하는 방법이 이용된다. 반대로, 비간접적인 검출의 경우에는, 적어도 하나의 라벨 또는 하나의 검출 시약의 존재가 적어도 하나의 개념적이거나, 이론적이거나 또는 실험적인 중간 단계를 통해 정성적으로 및/또는 정량적으로 추론된다. 예를 들어, 이것은 하나 이상의 추가 물질들의 존재 및/또는 형성 및/또는 감소를 통해 행해질 수 있으며, 결국 예를 들어 적어도 하나의 반응 메카니즘에 대한 지식으로부터 라벨 또는 분석물질을 정성적으로 및/또는 정량적으로 추론하는 것이 가능하여, 상기 라벨 또는 분석물질이 간접적으로 검출될 수 있다. 혈액 글루코오스의 검출을 위한 이러한 검출 시약의 알려진 예는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 (NADH, nicotinamide adenine dinucleotide), 즉 환원된 형태의 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 (NAD+) 이며, 이들은 예를 들어 측광적으로 직접 검출될 수 있다. 하지만, 전체적으로, 가능한 라벨들 또는 검출 시약들 및 테스트 필드들의 설계에 대해서는, 종래 기술을 주로 참조할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 검출되고, 여기서 라벨의 확산은 적어도 하나의 추가 검출기에 의해, 보다 구체적으로 적어도 하나의 제 2 검출기에 의해 검출된다.
본 발명의 추가 양태에서는, 상술된 설계들의 하나 이상에 따른 방법에서 사용하기 위한 테스트 엘리먼트가 제안되며, 여기서 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖고, 여기서 테스트 화학물질은 분석물질과의 적어도 하나의 검출가능한 반응을 실행하도록 구성되고, 여기서 테스트 엘리먼트는 부가적으로 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 제 1 영역에 적어도 하나의 라벨을 갖고, 여기서 라벨은 테스트 엘리먼트의 제 1 영역으로부터 적어도 하나의 제 2 영역으로 적어도 부분적으로 확산하도록 구성된다.
이미 방법에 대해서 기재 및 정의된 바와 같이, 테스트 엘리먼트는 테스트 화학물질을 갖는다. 이와 관련하여, 테스트 화학물질은 분석물질과의 적어도 하나의 검출가능한 반응을 실행하도록 구성되고, 여기서 테스트 엘리먼트는 부가적으로 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 영역에 적어도 하나의 라벨을 갖는다. 방법에 대해 이미 기재된 것과 마찬가지로, 테스트 엘리먼트는 바람직하게 테스트 화학물질을 수용하는 테스트 필드를 갖는다. 샘플에서의 분석물질을 검출하기 위한 하나 이상의 검출 시약들은 테스트 화학물질에 위치한다. 적어도 하나의 라벨은 테스트 필드의 하나의 영역 또는 테스트 엘리먼트의 추가 영역에 부가적으로 위치하며, 여기서 라벨은 테스트 엘리먼트의 적어도 제 1 영역으로부터 적어도 하나의 제 2 영역으로 적어도 부분적으로 확산하도록 구성된다. 상기 제 2 영역은, 방법에 대해 이미 기재된 바와 같이, 테스트 필드 내에서의 또는 테스트 필드 외부에서의 영역이거나, 또는 테스트 엘리먼트 내에서의 또는 테스트 엘리먼트 외부에서의 영역일 수 있다. 이 목적에 바람직한 영역은 테스트 엘리먼트 상부의 샘플의 상청액이다. 예를 들어, 라벨은 테스트 엘리먼트의 제 1 영역으로부터 예를 들어 샘플의 상청액인 제 2 영역 내부로 확산할 수 있다. 라벨은 예를 들어 테스트 화학물질층에서의 테스트 화학물질과 함께 위치할 수 있다. 라벨은 특히 샘플과 테스트 엘리먼트의 습윤 동안 샘플 내부로, 테스트 엘리먼트 내부 또는 외부일 수 있는 적어도 하나의 제 2 영역 내부로 확산할 수 있다. 라벨의 가능한 설계들과 관련하여, 상기 기재를 참조할 수 있다. 특히, 라벨은 테스트 화학물질에 부가하여 테스트 엘리먼트 내부로 도입되는 물질이거나 또는 그 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 라벨은 테스트 화학물질 및/또는 테스트 화학물질의 구성요소들과 반응 및/또는 상호작용하지 않는다. 이것은, 라벨의 확산 거동이 테스트 화학물질 및/또는 분석물질의 거동과 실질적으로 무관하다는 것을 보장할 수 있다. 이것은, 이미 언급된 바와 같이 분석물질의 농도의 결정의 정확도를 허용할 수 있는, 보정 정보의 피스를 얻기 위해서 샘플의 특성들을 결정하는 독립적인 방식을 보장한다.
테스트 엘리먼트는 특히, 예를 들어 테스트 스트립, 테스트 테이프, 테스트 니들 또는 마이크로샘플러의 형태, 즉 적어도 하나의 니들 또는 란세트를 갖는 엘리먼트와 적어도 하나의 모세관 엘리먼트의 형태와 같이 종래 기술에서 원칙적으로 알려질 수도 있는 형태를 가질 수 있다. 하지만, 원칙적으로 테스트 엘리먼트의 다른 형태들도 또한 가능하다.
본 발명의 추가 양태에서는, 특히 샘플에서 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위한 방법 중 하나 이상의 상술된 실시형태들에 따른 방법을 이용하는, 샘플에서 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위한 디바이스가 제안된다. 디바이스는 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트를 포함하며, 여기서 디바이스는 분석물질과 테스트 화학물질의 적어도 하나의 반응을 검출하도록 구성된다. 디바이스는 적어도 하나의 라벨을 포함한다. 디바이스는 샘플 또는 샘플의 적어도 하나의 구성요소에서 라벨의 적어도 하나의 확산을 검출하도록 구성된다. 디바이스는 부가적으로 라벨의 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스를 생성하도록 구성된다. 디바이스는 부가적으로 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 분석물질의 농도를 결정하도록 구성된다.
테스트 엘리먼트는 특히 상술한 바와 같은 테스트 엘리먼트일 수 있다. 테스트 엘리먼트 상의 테스트 화학물질의 반응의 검출을 위해서는, 예를 들어, 여기서 분석물질 검출기로도 불리는 적어도 하나의 검출기가 디바이스에 존재하는 것이 가능하다. 이것은, 예를 들어, 이를 테면 종래 기술에서 충분히 기재된 바와 같이, 적어도 하나의 전기화학적 분석물질 검출기 및/또는 하나의 광학적 분석물질 검출기일 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 다양한 파장들의 광을 검출할 수 있고 및/또는 시간 분해 (time-resolved) 방식으로 검출들을 수행할 수 있는, 검출기들을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이 목적을 위해 예를 들어 Osram 으로부터 제작된 명칭 BPW34 로 이를 테면 종래 기술에서 알려져 있는 실리콘 다이오드들을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 광은 테스트 화학물질 및/또는 라벨로 향할 수 있다. 상기 광은 예를 들어 백색 광원이 사용되는 경우 단색성일 수 있거나 또는 하나 초과의 파장을 포함할 수 있다. 바람직하게, 검출 물질 및 라벨은 상이한 파장들에서의 입사광을 흡수한다. 예를 들어, 이를 테면 염료들에 대해 상기에서 특정한 바와 같이, 검출 물질의 경우에는 파장 360 nm 의 광 및 라벨의 경우에는 이로부터 벗어나는 파장의 광을 향하게 하는 것이 가능하다.
디바이스는, 상기에서 설명한 바와 같이, 완전히 또는 부분적으로 분석물질과 상이한, 예를 들어 분석물질과 화학적 구조 측면에서 상이한 적어도 하나의 라벨을 포함한다. 상기 라벨은 특히 테스트 엘리먼트에 및/또는 그 상부에 위치할 수 있지만, 테스트 엘리먼트로부터 완전히 또는 부분적으로 분리되어 있는 디바이스에 함유될 수도 있다. 디바이스는 샘플 또는 샘플의 적어도 하나의 구성요소에서 라벨의 적어도 하나의 확산을 검출하도록 구성된다. 이를 위해서, 디바이스는 예를 들어 확산 검출기로도 칭해질 수 있는 적어도 하나의 라벨 검출기를 포함할 수 있다. 라벨 검출기 또는 확산 검출기의 가능한 설계들과 관련하여, 상기 기재를 참조할 수 있다. 확산 검출기는 예를 들어 라벨의 확산을 광학적으로 및/또는 전기화학적으로 획득할 수 있다. 예를 들어, 확산 검출기는 적어도 하나의 영역에, 예를 들어 제 1 영역 및/또는 제 2 영역에, 적어도 2번, 예를 들어 시간의 함수로서 라벨의 농도를 획득할 수 있다. 이를 위해, 검출기는 예를 들어 특정 기간에 걸쳐 입사광의 반사를 획득할 수 있다. 상기 기간은 예를 들어 테스트 엘리먼트의 습윤의 순간으로부터 확산이 대략 종결되는 특정 시간까지 실행될 수 있다. 대안으로, 샘플의 테스트 엘리먼트로의 적용 이전, 그 동안 및/또는 그 이후의 미리정의된 시간에서 검출기 신호들을 획득하는 것이 가능하다. 방법에 대해 상술한 바와 같이 라벨이 염료, 보다 구체적으로 흡광 염료인 경우에는, 예를 들어 온도 및 그 조성이 가변하는 상이한 샘플들에서 라벨의 알려져 있는 거동과 커플링되는 개별 측정 포인트들로부터, 샘플의 특정 구성요소들의 온도 또는 조성을 추론하고 및/또는 몇명 다른 방식으로 분석물질 농도의 결정에 대한 샘플의 이들 특성들의 영향을 획득하는 것이 가능하다. 대안으로 또는 부가하여, 특히 검출기의 검출 곡선의 영역들에서, 샘플과 테스트 엘리먼트 및/또는 라벨의 습윤 이전, 그 동안 및/또는 그 이후에 검출 곡선의 기울기를 확인하는 것이 가능하다. 확산 프로세스들의 동특성 (kinetic) 관찰들에 대해 충분히 알려진 바와 같이, 측정 신호들의 추가 통계학적 평가들이 가능하다. 분석물질 검출기 및 확산 검출기는 동일한 검출기일 수 있고 및/또는 하나의 검출기 하우징에 수용될 수 있다. 하지만, 2개의 분리된 검출기들이 또한 존재할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 디바이스는 부가적으로 라벨의 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스를 생성하도록 구성되며, 여기서 디바이스는 부가적으로 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 분석물질의 농도를 결정하도록 구성된다. 바람직한 설계에서, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 검출되고, 라벨의 확산은 적어도 하나의 추가 검출기에 의해 검출된다. 제 1 및/또는 추가 검출기는 예를 들어 상기 언급된 적어도 하나의 분석물질 검출기 및/또는 적어도 하나의 확산 검출기일 수 있다. 이들 검출기 신호들의 추가 평가에 대해서, 디바이스는 예를 들어 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스를 갖는 적어도 하나의 평가 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터 프로세싱 디바이스는 먼저 라벨의 확산을 확인하기 위해 검출기 신호로부터 하나 이상의 보정 정보의 피스들을 생성하고, 및/또는 분석물질과 테스트 화학물질의 반응을 검출하기 위해 검출기의 데이터로부터 분석물질의 농도를 결정할 수 있다. 디바이스, 예를 들어 테스트 엘리먼트 내의 라벨의 선택 및/또는 배열에 의존하여, 라벨의 확산 및/또는 분석물질과 테스트 화학물질의 반응을 측정하기 위해 동일한 검출기를 사용하는 것이 가능하거나, 또는 2개 이상의 상이한 검출기들이 사용될 수 있다. 상기 검출기들은 테스트 엘리먼트의 동일한 측면에 또는 테스트 엘리먼트의 반대 측면들에 위치할 수 있다. 데이터 프로세싱 디바이스에서, 예를 들어 분석물질과 테스트 화학물질의 반응에 대한 하나의 레퍼런스 곡선 또는 하나 이상의 레퍼런스 값들과, 또한 샘플에서의 라벨의 확산에 대한 레퍼런스 값들 또는 레퍼런스 곡선들을 다양한 온도들 또는 가변하는 헤마토크리트에서 저장하는 것이 가능하다. 분석물질에 대한 보다 정확한 농도 결정을 수행하기 위해서, 데이터 프로세싱 디바이스는 보정 정보의 피스에 의해 산출된 분석물질 농도들을 보정하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 원칙적으로 종래 기술에 충분히 알려져 있는 다양한 통계학적 방법들에 기초하여 달성될 수 있다.
요컨대, 본 발명의 맥락에서 하기의 실시형태들이 특히 바람직하다:
실시형태 1: 샘플에서의 적어도 하나의 분석물질, 보다 구체적으로 체액의 샘플에서의 적어도 하나의 대사물질의 적어도 하나의 농도를 결정하는 방법으로서, 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트가 사용되고, 분석물질과 테스트 화학물질의 적어도 하나의 반응이 검출되고, 부가적으로 적어도 하나의 라벨이 사용되고, 라벨은 분석물질과 상이하고, 샘플에서 또는 샘플의 적어도 일부에서 라벨의 적어도 하나의 확산이 검출되고, 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스가 생성되고, 분석물질의 농도는 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 결정되는, 방법.
실시형태 2: 보정 정보의 피스가 분석물질의 농도의 결정 동안 하기의 특성들: 샘플 및/또는 테스트 엘리먼트의 온도, 샘플에서의 적어도 하나의 물질의 구성요소들의 비율, 보다 구체적으로 세포 및/또는 미립자 구성요소들, 보다 구체적으로 헤마토크리트, 및/또는 이들 영향 변수들 중 적어도 2개의 조합 중 적어도 하나의 영향을 고려하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태에서 청구된 방법.
실시형태 3: 보정 정보의 피스가 샘플의 적어도 하나의 간섭 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 포함하며, 보정 정보의 피스는 하기 방법의 단계들을 이용함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법:
- 적어도 하나의 교정 측정에서, 간섭 변수와 라벨의 확산 사이의 일반적인 관계가 획득되는 단계;
- 분석물질의 농도가 결정될 샘플에서, 분석물질과 테스트 화학물질의 반응 및 라벨의 확산의 양자가 검출되는 단계;
- 보정 정보의 피스가 샘플에서의 라벨의 검출된 확산으로부터 그리고 간섭 변수와 라벨의 확산 사이의 일반적인 관계로부터 결정되는 단계.
실시형태 4: 분석물질의 반응의 검출이 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 달성되고, 및/또는 라벨의 확산의 검출이 전기화학적으로 및/또는 광학적으로 달성되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 5: 테스트 엘리먼트가 적어도 하나의 테스트 화학물질층을 갖는 적어도 하나의 테스트 필드를 포함하고, 테스트 화학물질층이 테스트 화학물질을 포함하고, 테스트 화학물질이 특히 글루코오스 탈수소효소, 글루코오스 산화효소로 이루어지는 그룹으로부터 특히 선택되는 적어도 하나의 효소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 6: 테스트 엘리먼트가 부가적으로 적어도 하나의 격벽층을 갖는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 7: 라벨이 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 제 1 영역에 함유되고, 테스트 화학물질도 마찬가지로 제 1 영역에 완전히 또는 부분적으로 함유되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 8: 라벨이 테스트 화학물질로부터 완전히 또는 부분적으로 분리되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 9: 라벨이 분석물질 및/또는 테스트 화학물질과 반응하지 않으며, 라벨의 확산율이 분석물질의 농도와 실질적으로 무관한 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 10: 라벨이 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료를 포함하고, 보다 구체적으로 친수성 또는 수용성인 적어도 하나의 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 11: 라벨이 파장 범위 300 ~ 800 nm 내의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는, 선행 청구항들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 12: 라벨이 특히 시아닌 염료들, 아조 염료들 및 술폰 염료들 또는 그 중 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 염료인 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 13: 라벨이 에리오글라우신, 인디고 카르민, 히드록시나프톨 블루, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물 및 아마란스, 바람직하게 에리오글라우신 또는 히드록시나프톨 블루, 또는 그 중 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 14: 적어도 하나의 제 1 라벨 및 제 1 라벨과는 상이한 적어도 하나의 추가 라벨이 사용되고, 제 1 라벨의 확산율 및 적어도 하나의 추가 라벨의 확산율이 각각 샘플의 적어도 하나의 제 1 특성에 의해 영향받고 제 1 특성과는 상이한 샘플의 적어도 하나의 추가 특성에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 15: 분석물질과 테스트 화학물질의 반응은 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 검출되고, 라벨의 확산은 적어도 하나의 추가 검출기에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 16: 테스트 엘리먼트가 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖고, 테스트 화학물질이 분석물질과 적어도 하나의 검출가능한 반응을 실행하도록 구성되고, 테스트 엘리먼트가 부가적으로 테스트 엘리먼트의 적어도 하나의 제 1 영역에서 적어도 하나의 라벨을 갖고, 라벨이 테스트 엘리먼트의 제 1 영역으로부터 적어도 하나의 제 2 영역 내부로 적어도 부분적으로 확산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 선행 실시형태들 중 어느 것에서 청구된 방법.
실시형태 17: 선행 방법 청구항들 중 어느 것에서 청구된 방법을 이용하여 샘플에서 적어도 하나의 분석물질의 적어도 하나의 농도를 결정하는 디바이스로서, 디바이스는 적어도 하나의 테스트 화학물질을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트를 포함하고, 디바이스는 분석물질과 테스트 화학물질의 적어도 하나의 반응을 검출하도록 구성되고, 디바이스는 적어도 하나의 라벨을 포함하고, 라벨은 분석물질과 상이하고, 디바이스는 샘플에서 또는 샘플의 적어도 하나의 구성요소에서 라벨의 적어도 하나의 확산을 검출하도록 구성되고, 디바이스는 라벨의 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스를 생성하도록 구성되고, 디바이스는 부가적으로 보정 정보의 피스를 고려하면서 분석물질과 테스트 화학물질의 반응으로부터 분석물질의 농도를 결정하도록 구성되는, 디바이스.
본 발명의 다른 상세들 및 피쳐들은, 특히 종속항들과 함께 바람직한 예시적인 실시형태들의 하기 설명에 의해 밝혀진다. 여기서, 각각의 피쳐들은 독립적으로 또는 2개 이상을 서로 조합하여 실현될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시형태들에 한정되지 않는다. 예시적인 실시형태들은 도면들에서 도식적으로 도시된다. 이와 관련하여, 개별 도면들에서의 동일한 도면 부호들은 동일하거나 또는 기능적으로 동일하거나 또는 그 기능들의 측면에 서로 대응하는 엘리먼트들을 나타낸다.
구체적으로, 하기가 도시된다:
도 1a 는 테스트 필드를 갖는 테스트 엘리먼트의 도면이다.
도 1b 는 테스트 엘리먼트의 습윤 이전의 라벨을 함유하는 테스트 필드의 도면이다.
도 1c 는 테스트 필드의 습윤 이후의 라벨을 함유하는 테스트 필드의 도면이다.
도 1d 는 테스트 엘리먼트를 갖는 디바이스의 도면이다.
도 1e 는 대안의 테스트 엘리먼트를 갖는 디바이스의 도면이다.
도 1f 는 도 1e 에 따른 예시적인 실시형태의 변경도이다.
도 2 는 글루코오스 함량이 가변하는 샘플들과 0.05% 에리오글라우신이 제공된 테스트 필드의 상이한 온도들에서의 습윤 이후의 곡선 프로파일들이다.
도 3 은 상이한 온도들에서의 혈액과의 습윤 이후의, 0.1% 에리오글라우신이 제공된 테스트 필드의 곡선 프로파일들이다.
도 4 는 히드록시나프톨 블루에 의해 도핑된, 테스트 필드의 상이한 온도들에서의 곡선 프로파일들이다.
도 5 는 상이한 온도들에서의 혈액 또는 물과의 습윤 이후의, 0.05% 에리오글라우신에 의해 도핑된 테스트 필드의 곡선 프로파일들이다.
도 6 은 가변하는 헤마토크리트를 함유하는 혈액과 0.05% 에리오글라우신에 의해 도핑된 테스트 필드의 곡선 프로파일들이다.
도 7 은 가변하는 헤마토크리트 첨가제들과 0.05% 에리오글라우신에 의해 레코딩된 상이한 테스트 필드들에 대한, 가변하는 글루코오스 농도들에서의 측정들의 곡선 프로파일들이다.
도 8 은 가변하는 헤마토크리트와 에리오글라우신에 의해 도핑된 테스트 필드들의, 가변하는 확인된 글루코오스 농도들에서의 곡선 프로파일들이다.
도 9 는 0.05% 및 0.1% 에리오글라우신과 혼합된 테스트 필드들의 곡선 프로파일들이다.
도 10 은 4 초 이후의 분석물질 신호에 대한 온도 및 헤마토크리트의 영향의 도면이다.
도 11 은 라벨의 반사율 거동에 대한 온도 및 헤마토크리트의 영향의 도면이다.
도 12 는 상이한 헤마토크리트 값들에서의 라벨 필드 상의 반사율 측정과 글루코오스 측정 동안의 시스템 에러 간의 상관관계이다.
도 13 은 라벨로부터 보정 정보의 피스를 사용하지 않고 가변하는 헤마토크리트에서 종래의 테스트 엘리먼트 시스템의 시스템 에러를 도시한 그래프이다.
도 14 는 라벨로부터 보정 정보의 피스를 사용하여 가변하는 헤마토크리트에서 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트 시스템의 시스템 에러를 도시한 그래프이다.
도 1a 는 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 분석물질 (117) 을 검출하기 위한 테스트 엘리먼트 (50) 를 도시하며, 그 위에 테스트 필드 (100) 가 테스트 서포트 (60) 상에 배열된다. 상기 테스트 엘리먼트 (50) 는 도 1d 로부터의 디바이스 (190) 에서 사용되도록 구성된다. 테스트 필드 (100) 는 테스트 화학물질 (102) 을 포함한다. 이미 기재된 바와 같이, 테스트 화학물질 (102) 에 하나 이상의 검출 시약들, 바람직하게 분석물질 (117) 을 변환하고 분석물질 농도를 추론할 수 있게 하는 효소가 위치한다. 테스트 화학물질 (102) 에 부가하여, 적어도 하나의 라벨 (104, 104`) 도 테스트 필드 (100) 에 또는 그 위에 위치할 수 있다. 하지만, 라벨 (104, 104`) 은 또한 분리된 테스트 엘리먼트 (50) 상에 위치할 수 있거나 또는 도시된 테스트 엘리먼트 (50) 의 테스트 서포트 (60) 상의 다른 사이트에 위치할 수 있다. 라벨 (104, 104`) 은 테스트 화학물질 (102) 과 함께 배열될 수 있고, 이 방식으로 예를 들어 적어도 하나의 테스트 화학물질층 (118) 을 형성한다. 이하, 테스트 화학물질층 (118) 은 반응층이라고도 불린다. 대안으로, 도 1b 및 도 1c 에 도시된 바와 같이, 라벨 (104, 104`) 은 또한 예를 들어 분리된 층에 배열되어 분리된 라벨층 (120) 을 형성할 수 있다. 테스트 화학물질 (102) 이 위치한 테스트 화학물질층 (118) 은 또한 그 반응성으로 인해 반응층 (118) 이라고도 불린다. 이에 인접하여 안료층 (122) 이 위치한다. 안료층 (122) 은 또한 테스트 화학물질층 (118) 으로부터 일정한 거리에 있을 수 있다. 예를 들어, 안료층 (122) 에 예를 들어 TiO2 또는 ZrO2 와 같은 안료가 도입된다. 광학적 검출에서, 안료층 (122) 은 도 1d 에 도시된 바와 같이 테스트 서포트 (60) 와 반응층 (118) 의 양자를 통해 침투하는 입사광 (150b) 을 반사하는 역할을 한다. 이것은, 광원 (140) 의 광 (150b) 이 반응층 또는 테스트 화학물질층 (118) 에서 검출 시약들과 상호작용할 수 있지만, 혈액 (110) 의 다른 구성요소들에 의해 영향받지 않는 것을 보장한다. 예를 들어 적혈구 세포들과 같은 이들 간섭 구성요소들은 격벽층 (106) 에 의해 반응층 (118) 으로부터 멀리 유지될 수 있다.
도 1b 및 도 1c 는 각각, 도 1d 로부터의 디바이스 (190) 에서 측정될 수 있는, 테스트 엘리먼트 (50) 의 테스트 서포트 (60) 상에 테스트 필드 (100) 를 도시한다. 도 1b 로부터의 테스트 필드 (100) 는, 샘플 (110) 과의 습윤 (108) 이전의 테스트 필드 (100) 의 상태를 도시한다. 도 1c 에서의 테스트 필드 (100) 는, 샘플 (110) 과 테스트 필드 (100) 의 습윤 (108) 이후의 상태를 도시한다. 이와 관련하여, 샘플 (110) 은 바람직하게 혈액으로 이루어질 수도 있다. 라벨 (104, 104`) 은 바람직하게 테스트 필드 (100) 의 제 1 영역 (114) 에 위치하며, 여기서 테스트 화학물질 (102) 도 마찬가지로 바람직하게 위치할 수도 있다. 대안으로, 테스트 화학물질 (102) 은 또한 분리층 (118) 에 또는 테스트 필드 (100) 의 제 2 영역 (116) 에 수용될 수 있다. 라벨 (104, 104`) 이 분리층 (120) 에 수용된다면, 이것은 라벨층 (120) 으로 알려지며, 이로부터 테스트 화학물질층 또는 반응층 (118) 이 별도로 구별된다. 라벨 (104, 104`) 및 테스트 화학물질 (102) 이 동일한 층에 수용된다면, 이것은 단지 테스트 화학물질층 (118, 120) 으로만 알려진다. 하지만, 도 1a, 1b 및 1c 에서는 (여기서는 미도시), 하나 이상의 추가층들이 2개의 층들 (118 및 120) 의 상부, 그 사이 또는 그 아래에 존재할 수 있다. 또한, 안료들, 필러들, 보조제들 및 다른 물질들과 같은 추가 첨가제들이 테스트 화학물질층 (118) 과 라벨층 (120) 의 양자에 존재하여, 안료층 (122) 을 초래할 수 있다. 대안으로, 부가적인 물질들이 층들 (118, 120) 중 하나에만 또는 하나 초과에 존재할 수 있다. 도 1b 및 1c 로부터 명백한 바와 같이, 라벨 (104, 104`) 은 샘플 (110) 과의 습윤 (108) 이후 테스트 필드 (100) 의 제 1 영역 (114) 으로부터, 이 경우 테스트 화학물질층 (118) 으로부터 적어도 하나의 제 2 영역 (116) 내부로 퍼진다. 상기 제 2 영역 (116) 은 제 1 영역 (114) 에 바로 인접하여 위치할 수 있거나 또는 상기 제 1 영역 (114) 으로부터 거리를 두고 위치할 수 있다. 바람직하게, 라벨 (104, 104`) 은 테스트 필드 (100) 의 모든 층들을 통해 확산할 수 있도록 설계된다. 제 2 영역 (116) 은 또한 테스트 필드 (100) 에 의해 차지되지 않았고 샘플 입력층 (107) 상에 축적된, 혈액 (110) 의 상청액 (112) 일 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 제 2 영역 (116) 은 테스트 엘리먼트 (50) 외부에 있을 수 있고, 라벨 (104, 104`) 이 샘플 (110) 과 접촉한 이후 제 2 영역 (116) 내부로 확산하여 검출될 수 있다. 예를 들어 격벽층 (106) 과 같은 추가 층들이 제 1 영역 (114) 과 제 2 영역 (116) 사이에 위치할 수 있다. 대안으로 또는 부가하여, 제 2 영역 (116) 은 또한 테스트 엘리먼트 (50) 및/또는 테스트 필드 (100) 의 컴포넌트일 수 있다.
확산하는 라벨 (104, 104`) 의 검출을 위해서, 영역들 (114 및/또는 116) 중 하나 또는 양자가 사용될 수 있다. 제 1 영역 (114) 이 이를 위해 사용된다면, 제 1 영역 (114) 으로부터의 라벨 (104, 104`) 의 "블리딩"이 광학적 또는 전기화학적 수단에 의해 검출된다. 블리딩은 여기서 제 1 영역 (114) 으로부터의 라벨 (104, 104`) 의 확산을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 사용되는 라벨 (104, 104`) 에 의존하여, 이것은 측정 신호에서의 증가 또는 감소로 이어질 수 있다. 대안으로, 라벨 (104, 104`) 의 내향성 (inward) 확산이 전체 제 2 영역 (116) 에서 또는 그 일부에서 검출될 수 있다. 측정 신호는, 라벨이 입사광의 반사 (160a) 가 검출되는 흡광 라벨인지 또는 예를 들어 입사광 (150a) 의 또 다른 파장으로의 변환이 검출되는 형광 염료인지의 여부에 의존하여 확산 프로세스 동안 증가 또는 감소한다. 반대로, 측정 신호는 흡광 염료 또는 형광 염료의 검출이 제 2 영역 (116) 에서 일어나는 경우 감소 또는 증가할 것이다. 대안으로, 양자의 영역들 (114 및 116) 이 라벨 (104, 104`) 의 확산의 검출을 위해 사용될 수 있다.
광학적 검출에 대한 대안으로서, 라벨 (104, 104`) 의 확산은 이미 언급된 바와 같이 전기화학적으로 유효화될 수도 있다. 이를 위해, 제 1 영역 (114) 에 수용된 전극은 예를 들어 습윤 (108) 이후에 라벨 (104, 104`) 의 제 1 영역 (114) 의 블리딩을 검출할 것이다.
도 1d 는 하우징 (188) 내에 2개의 광원들 (130 및 140) 을 갖는 디바이스 (190) 를 도시하며, 각각은 테스트 엘리먼트 (50) 의 일측에 있다. 상기 디바이스 (190) 에서, 광 (150a) 은 제 1 광원 (130) 으로부터 디바이스 (190) 에서 측정될 테스트 엘리먼트 (50) 의 상부측 상으로 조사될 수 있다. 제 1 광원 (130) 으로부터 나오는 광 (150a) 은 테스트 엘리먼트 (50) 의 테스트 필드 (100) 의 표면에 충돌하고 그곳에서 반사된다. 테스트 필드 (100) 상에서 반사된 광 빔 (160a) 은 제 1 검출기 (170) 에 의해 수집된다. 제 1 광원 (130) 으로부터 제 1 검출기 (170) 까지의 경로 상에서, 광 (150a) 이 어느 정도 샘플 (110) 및/또는 샘플의 상청액 (112) 을 통과하여 이동하고, 이 상청액은 디바이스 (190) 의 제 2 영역 (116) 을 동시에 나타낼 수 있다. 상기 프로세스에서는, 예를 들어 샘플 (110) 과의 습윤 (108) 이후 제 1 영역 (114) 으로부터 제 2 영역 (116) 내부로 확산되었고 이제는 입사광 (150a) 및/또는 반사광 (160a) 의 일부를 흡수하는, 라벨 (104, 104`) 에 광 (150a, 160a) 이 충돌할 수 있다.
대안으로 또는 부가하여, 테스트 필드 (100) 의 습윤 (108) 이후 라벨 (104, 104`) 의 블리딩은 제 2 검출기 (180) 에 의해 검출될 수 있다. 이것은, 라벨 (104, 104`) 이 테스트 화학물질 또는 반응층 (118) 에서 테스트 화학물질 (102) 과 함께 도입되는 경우 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 샘플 입력측 (107) 과 반대되는 테스트 엘리먼트 (50) 의 하부측에서, 제 2 광원 (140) 으로부터의 광 (150b) 이 테스트 서포트 (60) 및 테스트 화학물질 또는 반응층 (118) 에서의 테스트 화학물질 (102) 을 통해 조사되고 안료층 (122) 에서 반사된다. 안료층 (122) 에서 반사된 제 2 광원 (140) 으로부터의 광 (160a) 은 제 2 검출기 (180) 에 의해 수집된다. 이 방식으로, 분석물질 (117) 의 변환된 정량을 추론할 수 있게 하는, 검출 반응을 위한 광과, 라벨 (104, 104`) 의 확산을 반사하는, 라벨 (104, 104`) 에 의해 영향받은 광 또는 영향받은 방사선의 양자를 검출하는 것이 가능하다. 만일 결과적으로 광원 (140) 및 검출기 (180) 가 테스트 화학물질 (102) 의 검출 시약의 검출을 위한 대응하는 파장에서의 광과 라벨 (104, 104`) 의 검출을 위한 대응하는 파장에서의 광의 양자를 방출 또는 검출하도록 설계된다면, 하나의 광원 (140) 및 하나의 검출기 (180) 는 분석물질 (117) 의 검출 반응과 테스트 필드 (100) 의 습윤 (108) 이후의 라벨의 확산의 양자를 관찰하기에 충분할 수 있다.
평가 유닛들 (175 및/또는 185) 은 부가적으로 검출기들 (170 및/또는 180) 내에 또는 이에 인접하여 위치할 수 있고, 이 평가 유닛들은 예를 들어 내부에 저장된 레퍼런스 곡선들 또는 레퍼런스 값들과 신호를 비교한다.
사용된 검출기들 (170 및 180) 은 예를 들어 포토다이오드들, CCD 센서들 (전하 결합 디바이스 (charge-coupled device)) 또는 CMOS 센서들 (상보성 금속 산화물 반도체 (complementary metal-oxide semiconductor)) 일 수 있다. 사용된 광원들 (130 및/또는 140) 은 예를 들어 발광 다이오드들, 수은 램프들 또는 원하는 파장들을 갖는 다른 광원들일 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 평가 유닛 (175 및/또는 185) 은 검출기들 (170 및/또는 180) 내에서 또는 그 상부에서 인접하여 위치할 수 있다. 상기 평가 유닛 (175 및/또는 185) 은 예를 들어 마이크로프로세서 또는 다른 적합한 계산기 유닛일 수 있다. 하지만, 단순히 저장 디바이스가 검출기에 위치하는 것이 가능하며, 이 저장 디바이스는 데이터를 외부 평가 유닛 (여기서는 미도시) 에 전송하거나 또는 이로써 판독될 수 있다. 측정에 이어서, 테스트 엘리먼트 (50) 는 하우징으로부터 다시 취출될 수 있어서, 추가 테스트 엘리먼트 (50) 가 추가 측정을 위해 삽입될 수 있다. 하우징 (188) 은 특히 평가 유닛 (175 및/또는 185) 을 갖는 검출기들 (170 및/또는 180) 과 또한 광원들 (130 및/또는 140) 과 같은 하우징 (188) 내의 전자 컴포넌트들을 위한 보호책 역할을 한다. 하지만, 하우징 (188) 은 부가적으로 또한 오조작을 방지하기 위해서 사용자를 위한 보호책 역할을 한다. 하우징 (188) 은 바람직하게 개구부 (189) 를 가져, 테스트 필드 (100) 를 갖는 테스트 엘리먼트 (50) 가 하우징 내부로 삽입될 수 있다.
도 1b 에 도시된 바와 같이 테스트 필드 (100) 의 한정된 영역 내의 라벨 (104, 104`) 의 배열에 대한 대안으로서, 라벨 (104, 104`) 이 테스트 엘리먼트 (50) 의 전체 테스트 필드 (100) 내에 위치하는 것이 가능하며, 이것은 라벨 (104, 104`) 의 테스트 필드 (100) 의 블리딩을 검출할 수 있게 하며, 상청액 (112) 은 테스트 필드 (100) 의 습윤 (108) 이후에 제 2 영역 (116) 으로서의 역할을 한다.
테스트 화학물질 (102) 및 라벨 (104, 104`) 의 대안되는 배열은 도 1e 및 도 1f 에 도시되어 있다. 여기서는 테스트 필드 (100) 가 상부에 배열되어 있는 테스트 서포트 (60) 를 갖는 테스트 엘리먼트 (50) 가 도시되어 있으며, 여기서 라벨층 (120) 및 반응층 (118) 이 서로 옆에 배열되어 있다. 라벨층 (120) 에는, 배리어 (101) 에 의해 반응층 (118) 으로부터 선택적으로 분리될 수 있는 라벨 (104, 104`) 이 위치되어 있다. 바람직하게, 테스트 엘리먼트 (50) 는 라벨층 (120) 과 반응층 (118) 사이에 배리어 (101) 를 갖지 않는다. 선택적 배리어 (101) 를 사용한 결과는, 샘플 (110) 과 테스트 필드 (100) 의 습윤 이전 및/또는 이후에, 라벨층 (120) 과 반응층 (118) 사이에 어떠한 물질 교환도 거의 일어나지 않는다는 것이다. 하지만, 테스트 필드 (100) 의 습윤 이후에, 확산에 의한 물질 교한이 일어날 수 있다는 것이 보통 받아들여진다. 반응층 (118) 옆에 라벨층 (120) 의 배열을 이용한 결과는 이들 2개의 층들이 각각의 경우 광원 (130 및 140) 에 의해 독립적으로 조사될 수 있다는 것이다. 이를 테면, 라벨층 (120) 은 제 1 광원 (130) 의 입사광 (150a) 에 의해 조명되고 반응층 (118) 은 제 2 광원 (140) 의 입사광 (150b) 에 의해 조명된다. 라벨층 (120) 및 반응층 (118) 은 동일 또는 비동일한 체적 및/또는 동일 또는 비동일한 층 두께를 가질 수 있다. 도 1e 는 반응층 (118) 및 라벨층 (120) 의 층 두께가 상이한 설계를 도시하고, 도 1f 는 반응층 (118) 및 라벨층 (120) 의 층 두께가 실질적으로 동일한 설계를 도시한다. 바람직하게는, 반응층 (118) 및 라벨층 (120) 은 층 두께가 실질적으로 동일하고 및/또는 체적이 실질적으로 동일하다. 이와 관련하여, 실질적으로 동일하다는 것은 예를 들어 동일함 또는 그 밖에 층 두께 및 체적의 서로에 대한 편차가 20% 이하, 바람직하게 10% 이하, 특히 바람직하게 5% 이하 만큼임을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 샘플 (110) 과 테스트 필드 (100) 의 습윤 이후, 라벨 (104, 104) 은 제 1 영역 (114), 예를 들어 라벨층 (120) 의 적어도 일부로부터 제 2 영역 (116) 내부로 확산할 수 있다. 제 2 영역 (116) 은 라벨층 (120) 상부에 및/또는 그 측면에 (여기서는 미도시) 샘플 (110) 의 상청액 (112) 및 추가층 (116) 을 포함할 수 있다. 배리어 (101) 가 라벨 (104, 104) 에 대해 투과할 수 있도록 설계된다면, 반응층 (118) 은 또한 제 2 영역 (116) 의 적어도 일부로서 역할을 할 수 있으며, 라벨 (104, 104) 이 습윤 이후 제 2 영역 (116) 으로 확산할 수 있다. 반대로, 검출될 분석물질의 일부는 상청액 (112) 과 제 2 영역 (116) 의 양자에 위치할 수 있다.
바람직하게, 라벨 (104, 104) 이 확산할 수 있는 영역과 분석물질 (117) 이 확산할 수 있는 영역은 거의 동일한 사이즈이다. 도 1e 에서, 층들 (116 및 118) 의 비율들은 서로 옆에 배열되는 라벨층 (120) 과 반응층 (118) 을 갖는 모두 가능한 실시형태들에 대해 반드시 축적대로 묘사될 필요는 없다. 이를 테면, 제 1 영역 (114) 또는 라벨층 (120) 과 함께 제 2 영역 (116) 은 반응층 (118) 과 동일한 층 두께 및/또는 동일한 체적을 가질 수 있다. 하지만, 다른 설계도 또한 가능하다. 대안의 실시형태에서, 라벨층 (120) 은 자체적으로 반응층 (118) 과 동일한 층 두께 및/또는 동일한 체적을 가질 수 있다 (도 1f 참조). 하지만, 이와 관련하여 다른 설계도 또한 가능하다. 제 1 광원 (160a) 및 제 2 광원 (160b) 의 반사광 형태의 반사광 검출을 위해서는, 검출기 (170) 가 이 경우 사용된다. 부가적으로, 반사된 광 빔들 (150b 및 160b) 을 분리하여 수집하는 것을 가능하게 하는, 추가 검출기를 사용하는 것도 가능할 것이다.
도 2 내지 9 는 종래의 테스트 필드 (100) 에서의 라벨층 및 테스트 화학물질층 (118, 120) 으로부터 샘플의 상청액 (112) 내부로 다양한 염료들의 외향성 (outward) 흐름을 위한 곡선 프로파일들 또는 동특성들을 도시한다. 이와 관련하여, 라벨 (104, 104`) 은 테스트 필드 (100) 의 습윤 (108) 이전에 테스트 화학물질층 (118) 에 위치한다. 사용되는 층들 (118) 의 조성들은 표 1 및 2 에 특정된다. 도 2 - 9 에서의 곡선들은 반사율로 검출되었다. 이와 관련하여, 반사율 검출 또는 반사율 값 검출은 일반적으로 파들, 보다 구체적으로 광, 보다 구체적으로 확산하는 무방향 파들의 반사에 기초한 광학적 측정을 지칭한다. 반사율은 다양한 방식들로, 예를 들어 획득된 반사광을 검출하는 검출기의 적어도 하나의 신호로 검출될 수 있다. 도 2 - 9 의 수직축에 나타낸 바와 같이, 반사율은 예를 들어 임의의 단위 ("[-]" 로 기호화됨) 의 신호 I 로서 단순히 규정될 수 있다. 대안으로, 반사율이 예를 들어 반사율의 표면 기반의 측정 형태, 즉 반사도 형태의 다른 단위들로 규정되는 것도 가능할 것이다. 또한, 입사 에너지에 대한 반사 에너지의 비율을 퍼센트로, 예를 들어 이른바 알베도 값으로 규정하는 것도 가능할 것이다.
층들은 파장 660 nm 에서 광을 방출하는 LED 를 갖는 측정 기기, 예를 들어 이 경우에는 이른바 Gen5Red 측정 기기에 의해 660 nm 에서 여기되었고, BPW34 실리콘 검출기의 도움으로 반사율이 검출되었다. 다양한 염료들의 거동의 측정을 위해서, 도 1a, 1b, 1c 및 1d 하에서 기재된 바와 같이, 테스트 서포트 (60) 상에 테스트 필드들 (100) 을 갖는 테스트 엘리먼트들 (50) 를 이용하였다. 다양한 실험들에서, 검출 시약들 뿐만 아니라 가변하는 퍼센트 (0.05% 또는 0.1%) 의 염료도 함유된, 추가 테스트 화합물질층 (118, 120) 이 반응층 (118) 에 적용되었다. 이하에서, 전자를 라벨층 (120) 이라 한다. 그 조성물이 표 2 및 3에서 규정되는, 2개의 상이한 층들이 5 m/min 의 속도에서 닥터 블레이딩에 의해 테스트 서포트 (60) 의 역할을 하는 Pokalon 필름에 적용된다. Lonza 제조의 N332EM 타입의 상기 Pokalon 필름은 일 측면이 매트하고, 코로나 처리되어 있으며 두께가 140 ㎛ 이다. 테스트 화학물질층 (118) 및 라벨층 (120) 의 레시피들에서는, 조효소 cNAD (carba-NAD) 와 함께 글루코오스 탈수소효소를 이용하였다. 이것은 BPW34 검출기의 도움으로 샘플 입력측과 반대되는 측으로부터 360 nm 에서 측광적으로 측정되었다. 라벨 (104, 104`) 의 확산은 이를 테면 샘플 입력측과 반대되는 테스트 필드의 하부측에서 발광 다이오드의 도움으로 측정되었다.
글루코오스 반응이 검출되는 파장과 관련하여서 그 최대 흡광이 명백히 상이한 염료들이 선택되었다. 부가하여, 내부의 검출 시약은 어떠한 주목할만한 흡광도 나타내지 않는다. 선택된 염료에 대한 추가 기준은 수용성 및 양호한 화학적 및 광 안정성 및 이용가능성이다.
아래의 표 1 은 그 구조식들 및 다양한 용매들에서의 최대 흡광과 함께 검토된 염료들을 규정한다.
Figure 112019013416155-pat00001
표 1: 명칭, 구조식, 괄호 내에 나타낸 매개체에서의 최대 흡광
이 염료들은 도 2 - 9 에서 검토된 테스트 엘리먼트들 (50) 의 테스트 필드들 (100) 에 건조 물질로서 상이한 비율들로 추가되었다. 염료의 비율은 개별 도면 기재들에서 나타내진다.
후속 실험들을 위한 테스트 화학물질층 (118) 및 라벨층 (120) 의 구성은 아래의 표 2 및 3 의 양자에 규정되어 있다.
Figure 112019013416155-pat00002
*표 2: 제 1 테스트 화학물질층에 대한 레시피, 여기서 S: 시퀀스; Subst: 물질; MR: 마스터 비율; Conc: 농도; W-Rec: 작업 레시피; Rec: 레시피; Sd: 고형물; spDa: 특정 드라이 애플리케이션
물질들은 규정된 시퀀스로 테스트 서포트의 테스트 필드의 Pokalon 필름에 적용되었다. 후속하여, 층들은 50℃ 에서 약 15 min 동안 건조되었다.
Figure 112019013416155-pat00003
표 3: 제 2 테스트 화학물질층에 대한 레시피, 여기서 S: 시퀀스; Subst: 물질; Sy: 슬러리; Conc: 농도; W-Rec: 작업 레시피; Rec: 레시피; PS: 부분 용액들; Sd: 고형물; spDa: 특정 드라이 애플리케이션
물질들은 규정된 시퀀스로 상기 테스트 서포트의 테스트 필드의 제 1 층에 적용되었다. 애플리케이션은 닥터 나이프 블레이드에 의해 행해졌으며, 닥터 나이프 블레이드는 상기 언급된 화학물질들을 테이블 상부의 닥터 블레이딩에 의해 테스트 서포트에 균일하게 적용된다. 마지막 단계로서 특정 염료가 테스트 서포트에 적용되었다. 코팅은 실온에서 약 43% 의 상대 공기 습도에서 행해졌다. 후속하여, 층은 50℃ 에서 약 20 min 동안 건조되었다.
사용된 버퍼 용액들은 다음과 같이 제조되었다:
Figure 112019013416155-pat00004
표 4: 버퍼 용액들의 제조 과정
표 5 로부터의 염료들을 갖는 테스트 엘리먼트들이 상기에서 설명된 방식으로 제조되었고 실험들에서 테스트되었다.
Figure 112019013416155-pat00005
표 5: 도 2 - 9 하에서 기재된 바와 같이, 다양한 실험들에서의 테스트 필드들의 조성물
염료는 테스트 필드에 적용되기 이전에 제 1 층에 건조 물질로서 첨가되었고, 패들 교반기 (약 200 rpm) 에 의해 균질화되었고, 후속하여 분급 및 원심분리되었다.
모든 염료들은 상부 혈액 내부로의 염료의 온도 의존성 확산, 예를 들어 "외향성 흐름"을 나타내고, 이것은 라벨층 (120) 에서의 흡수 염료의 농도가 감소되기 때문에 반사 신호의 증가로 반영된다. 의존성의 각각의 크기는 특정 염료의 구조에 의존한다.
여기에 도시된 예는 가장 강한 온도 의존성을 나타내는 염료 에리오글라우신의 동특성이다. 동특성은 예견되는 바와 같이 글루코오스 농도에 의존하지 않는다.
도 2 는 곡선들 (204, 206 및 208) 의 3개의 상이한 패밀리들을 기초로 하여, 샘플 (이 경우에는 혈액) 과 테스트 필드의 습윤 전후에 테스트 필드 내의 염료 에리오글라우신의 확산 동특성의 다양한 곡선 프로파일들을 도시하며, 반사광의 세기가 측정되어 있다. 파장 625 nm 의 광이 테스트 필드 상에 조사되었다. 테스트 필드는 도 1b 에 도시된 테스트 필드 (100) 의 제 1 영역 (114) 에서 0.05% 에리오글라우신을 라벨로서 포함한다. 파장 625 nm 의 광이 라벨층 (120) 바로 위의 테스트 필드 (100) 의 하부측에 의해 안내되고 검출기가 테스트 필드 측으로부터 반사광을 기록한다. 2개의 글루코오스 농도들을 갖는 혈액을 층에 도포하고 660nm 에서 측정함으로써, 다양한 테스트 필드들에 대해 온도 의존성 측정을 하였다. 곡선 프로파일에서, 곡선들의 3개의 상이한 패밀리들을 구별하는 것이 가능하며, 여기서 곡선들 (204) 의 제 1 패밀리는 5℃ 에서의 테스트 필드의 반사 및 샘플에서의 2개의 상이한 글루코오스 농도들, 즉 0 mg/dl (204a) 및 550 mg/dl (204b) 을 나타낸다. 곡선들 (206) 의 제 2 패밀리는 0 mg/dl 글루코오스 보충물 (206a) 또는 550 mg/dl 글루코오스 보충물 (206b) 에 의해 25℃ 에서 측정되었고, 반면 곡선들 (208) 의 제 3 패밀리는 45℃ 에서 측정되었으며 곡선들의 일 부분은 글루코오스 추가 없는 샘플 (208a) 에 의해 생성된 반면 두번째 부분은 550 mg/dl 글루코오스의 추가 (208b) 에 의해 확인되었다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 동특성의 기울기는 온도에 강하게 의존하며: 5℃ 에서는 염료의 외향성 흐름이 25℃ 의 경우에서보다 뚜렷히 더 느려지며 속도도 45℃ 의 경우에서보다 결국 더 느려진다. 라벨층에서의 염료의 농도에 의해, 종결 신호의 속도 및 레벨에 영향을 주는 것이 가능하다. 곡선 프로파일들로부터 알 수 있는 바와 같이, 분석물질, 이 경우 글루코오스의 정량은 라벨의 확산에 영향을 주지 않으며 그 반대도 마찬가지다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 테스트 필드 (100) 에 있어서 라벨층 (120) 에서의 0.1% 에리오글라우신의 농도에 의해 동일한 결과들이 달성되었다. 여기서는 역시, 곡선들 (204, 206 및 208) 의 3개의 패밀리들을 다시 구별하는 것이 가능하며, 이 곡선들은 곡선들 (204) 의 제 1 패밀리, 곡선들 (206) 의 제 2 패밀리, 곡선들 (208) 의 패밀리의 경우 각각 온도 5℃, 25℃ 및 45℃ 에 대해 결정되었다.
도 2 및 3 의 양자에서는, 각각의 온도들에서 서로 상이한 글루코오스 농도들을 구별하는 것이 불가능하며, 이것은 0 mg/dl 글루코오스에 대한 서브그룹들 (204a, 206a 및 208a) 과 각각의 경우 550 mg/dl 글루코오스를 갖는 서브그룹들 (204b, 206b 및 208b) 에 의해 도시된다. 이들 곡선 프로파일들로부터, 염료 에리오글라우신의 확산이 온도에는 의존적이지만, 분석물질 농도에 대해서는 의존적이지 않다는 것을 추정할 수 있다. 이 이유 때문에, 이 염료는 그 확산율에 기초하여 샘플의 온도를 추론하기에 적합하다. 도 4 에서는, 염료 에리오글라우신에 대해서 뿐만 아니라, 염료 히드록시나프톨 블루에 대해서도 이것을 나타내는 것이 가능하였다. 여기서도 역시, 라벨의 확산율의 의존성이 상이한 온도들, 즉 상이한 글루코오스 보충물들에 있어서의 곡선들 (204) 의 패밀리에 대해서는 5℃, 곡선들 (206) 의 패밀리에 대해서는 25℃ 및 곡선들 (208) 의 패밀리에 대해서는 45℃ 에서 측정되었다. 여기서도 역시, 라벨의 확산율은 온도 의존적이지만 분석물질, 이 경우에는 글루코오스의 농도에는 의존적이지 않다는 것이 기본적인 지견이다.
도 5 에서는, 라벨 에리오글라우신의 확산율이 온도에 대해서 뿐만 아니라 샘플의 헤마토크리트에 대해서도 의존적이라는 것을 부가적으로 도시하는 것이 가능하였다. 이를 위해, 반사 곡선들이 상이한 온도들, 즉 곡선들 (210) 의 패밀리에 대해서는 5℃, 곡선들 (212) 의 패밀리에 대해서는 25℃ 및 곡선들 (214) 의 패밀리에 대해서는 45℃ 에서 기록되었다. 이와 관련하여, 곡선이 취하는 프로파일이 샘플의 헤마토크리트에 의존한다. 이를 테면, 곡선들은 5℃ 에서 그 동특성 측면에서, 곡선들 (210b) 의 패밀리에 대해 도시된 바와 같이 이들이 샘플로서 혈액을 가지고 있는지의 여부, 또는 곡선들 (210a) 의 패밀리에 대해서와 같이 샘플이 물로 이루어져 있는지의 여부에 의존하여 구별될 수 있다. 곡선들 (212) 의 패밀리는 또한 그 프로파일 측면에서, 25℃ 에서의 혈액 샘플들에 대한 곡선들 (212b) 및 25℃ 에서의 물 샘플들에 대한 곡선들 (212a) 에 기초하여 구별될 수 있다. 45℃ 에서의 곡선들 (214) 의 다른 패밀리는 다시 곡선들 (214a) 을 갖는 물과 곡선들 (214b) 을 갖는 혈액의 샘플들에 따라 구별될 수 있다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 라벨은 승온에서 테스트 필드 (100) 의 외부로 보다 신속하게 확산한다. 부가하여, 각각의 온도들에서의 가변하는 확산율은 가변하는 헤마토크리트에 대해 구별될 수 있다. 이를 테면, 예를 들어 5℃ 의 동일한 온도에서는, 뚜렷하게 보다 높은 확산을 보다 낮은 헤마토크리트에서 찾을 수 있다는 것이 명백하다. 이들 곡선 프로파일들에 기초하여, 결과적으로 온도 및 헤마토크리트의 영향을 함께 추론하는 것이 가능하다. 온도가 알려져 있다면, 라벨의 확산에 기초하여 헤마토크리트를 추론하는 것이 가능하고, 그 반대도 마찬가지다.
헤마토크리트의 측정에 대한 영향을 더욱 검토하기 위해서, 라벨 (104, 104`) 을 에리오글라우신의 형태로 함유하는 테스트 화학물질층 (118) 이 검토되었다. 여기서, 염료의 층으로부터의 외향성 흐름이 검토되었다. 도 6 은 염료 동특성에 대한 헤마토크리트의 영향을 도시한다. 도 6 은 가변하는 헤메토크리트를 갖는 3개의 상이한 샘플들의 곡선 프로파일을 도시하며, 테스트 필드 (100) 는 0.05% 에리오글라우신에 의해 코팅되어 있다. 곡선들 (204) 의 패밀리의 곡선들은 65% 의 헤마토크리트를 가지는 반면, 곡선들 (206) 의 패밀리의 곡선들은 45% 의 헤마토크리트를 가지며, 곡선들 (208) 의 패밀리의 곡선들은 25% 의 헤마토크리트를 가진다. 이와 관련하여, 적용된 샘플은 어떠한 글루코오스도 함유하지 않는다. 여기서, 샘플들은 실온에서 롤링함으로써 0 mg/dl 글루코오스로 야기된 혈액 샘플들이고, 샘플 이동은 롤링에 의해 발생되며 그리고 임의의 존재하는 글루코오스의 실제적으로 완전한 열화는 샘플에 함유된 세포들로 인해 밤새 행해진다.
도 7 에서는, 각각 혈액 중에 65%, 45% 및 25% 헤마토크리트를 갖는 곡선들 (204, 206 및 208) 의 패밀리들이 기록되었고, 상이한 글루코오스 농도들을 갖는 샘플들이 곡선들의 패밀리들에서 찾아진다. 곡선들 (204, 206 및 208) 의 각각의 패밀리에 대해서는, 농도들 0, 90, 150, 350 및 550 mg/dl 글루코오스가 기록되었다. 곡선들의 이들 패밀리들에 기초하여, 라벨의 확산이 샘플에서의 분석물질 (117) 의 농도와 거의 무관하지만, 헤마토크리트에 대해 동특성의 의존성이 존재한다는 것을 마찬가지로 알 수 있다. 결과적으로, 샘플의 헤마토크리트는 곡선 프로파일로부터 결정될 수 있다. 대안으로, 여기서는 5 초 이후로 나타낸 바와 같이, 특정 시간에서, 샘플 입력 시간에 상응하는 시간 0 과 관련한 반사 차이를 확인하고, 이들로부터 샘플의 헤마토크리트를 확인하는 것이 또한 가능하다.
도 8 은 도 7 로부터의 곡선들 (204, 206 및 208) 의 패밀리들로부터 각각의 농도들 0, 90, 150, 350 및 550 mg/dl 글루코오스에 대한 평균값들을 도시한다. 이것은 샘플의 글루코오스 농도로부터 곡선 프로파일들의 독립성을 명확히 한다.
도 9 에서도, 곡선들 (204, 206 및 208) 의 3개의 패밀리들을 마찬가지로 볼 수 있으며, 그리고 곡선들 (204) 의 패밀리 내에서, 테스트 필드에 대한 곡선 (216) 은 라벨로서 0.05% 에리오글라우신에 의해 도핑되어 있는 반면, 곡선 (222) 는 0.1% 에리오글라우신을 함유하는 테스트 필드로부터 비롯된다. 양 곡선들은 수용액 및 65% 의 헤마토크리트에 의해 기록되었다. 곡선들 (206) 의 패밀리는 45% 의 헤마토크리트에 의해 기록되었고, 곡선들 (208) 의 패밀리는 25% 의 헤마토크리트에 의해 기록되었다. 또한 곡선들 (206) 의 패밀리의 경우에 있어서는, 0.05% 에리오글라우신을 갖는 곡선 (224) 은 0.1% 에리오글라우신을 갖는 곡선 (226) 으로부터 구별될 수 있는 반면, 곡선들 (206) 의 패밀리의 경우에 있어서는, 0.05% 에리오글라우신을 갖는 곡선 (218) 과 0.1% 에리오글라우신을 갖는 곡선 (220) 이 구별될 수 있다. 일반적으로, 측정들은 가능한 한 측정 시간을 단축하기 위해서 4 ~ 5 초 이후 정지된다. 각각이 2개의 상이한 라벨 농도들을 포함하는 곡선들 (204, 206 및 208) 의 패밀리들로부터, 샘플 입력 이후 5초에 그려진 선의 경우에 있어서 에리오글라우신의 0.1 과 0.05% 의 2개의 농도들 사이의 차이가 거의 구별될 수 없다는 것을 알 수 있다. 이것은, 서비스 수명에 걸쳐 테스트 엘리먼트 중의 염료가 감소되는 경우라도, 보정 수단의 어떠한 제한도 염려할 필요가 없다는 것을 의미한다.
전체적으로 보아, 도 2 - 9 에서 검토된 모든 염료들이 테스트 필드의 습윤 이후 혈액으로부터 상청액 내부로 염료의 온도 의존적인 외향성 흐름을 나타낸다는 것을 관찰할 수 있다. 이것은, 흡수 염료의 농도가 테스트 층에서 저하되기 때문에 반사 신호의 증가를 명백하게 된다. 온도에 대한 의존성의 특정 크기 또는 특정 정도는 특정 염료의 구조에 의존한다.
도 10 은 상이한 온도들 및 상이한 헤마토크리트 값들에서의 샘플, 이 경우에서는 혈액에서의 글루코오스의 분석물질 신호의 거동을 도식적으로 도시한다. 분석물질 신호는 도 10 에서 수직축에 플로팅되고 c 의 의해 식별되며 mg/dl 의 단위로 규정된다. 여기서, 분석물질 신호는 일반적으로, 분석물질 농도를 반영하거나 또는 분석물질 농도와 상관되거나 또는 분석물질 농도의 추론을 가능하게 하는, 임의의 원하는 측정값 또는 임의의 원하는 측정 변수 또는 측정으로부터 유도되는 변수를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 분석물질 신호는, mg/dl 단위의 규정에 대한 대안으로서, 또한 다른 단위들, 예를 들어 반사율 값들의 검출기 신호의 단위들 또는 유사 단위들로 규정될 수 있다. 도 10 에서, 분석물질 신호는 각각의 경우 샘플과 테스트 필드의 습윤 이후 4초의 시간에서 획득되고, 이것은 도 10 에서 "@ 4s"로 기호화된다. 이미 상기에서 설명한 바와 같이, 도 10 에 도시된 분석물질 신호의 값들은 측정 값들이 아니라, 오히려 예로써 분석물질 신호의 통상적인 프로파일을 반영하는 도식적이고, 허구적인 값들임에 주의해야 한다.
도 10 은 샘플의 가변하는 특성들의 2가지의 상이한 영향들, 즉, ℃ 단위로 규정되는 온도 T 와 퍼센트 단위로 규정되는 헤마토크리트 값 Hct 에 대한 분석물질 신호의 의존성들을 도식적으로 도시한다. 상기 특성들은 수평축에 도시된다. 이와 관련하여, 예를 들어 온도 T 의 변화에 따른 일련의 측정들의 일부로서 획득될 수 있는 허구적인 분석물질 값들이 내부가 채워진 원들로서 도면 부호 234 로 식별되어 도 10 에 도시된다. 헤마토크리트의 변화에 따른 일련의 측정들의 일부로서 획득될 수 있는 분석물질 값들은 내부가 채워진 원들로서 도면 부호 236 으로 식별되어 도시된다.
도 10 에 도시된 값들은 예를 들어 샘플이 적용측으로부터 테스트 화학물질과 선택적으로 라벨을 함유하는 테스트 필드로 적용되는 측정 어셈블리에 의해 획득될 수 있다. 반사율 값을 얻기 위해서, 테스트 필드는 분석물질 검출기 광원에 의해, 예를 들어 제 1 발광 다이오드에 의해, 적용측과 반대되는 테스트 필드의 검출측으로부터 조사되고, 그리고 테스트 필드 상에서 산란된 광은 감광성 검출기, 예를 들어 포토다이오드에 의해 획득된다. 분석물질 측정의 상기 반사율 값은 이후 알려진 고정된 규칙에 의해 mg/dl 단위 또는 다른 농도 단위들로 규정되는 (보정되지 않은) 분석물질 농도 c 로 변환될 수 있다. 분석물질 검출기 광원은 예를 들어 그 분광 특성들 측면에서, 분석물질 검출기 광원이 테스트 화학물질의 염료에 의해 흡수되는 파장을 갖는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 분석물질 검출기 광원은 파장 360 nm 에서 방출할 수 있다.
온도의 변화를 위한 포인트들 (234) 의 프로파일은 싱킹 (sinking) 온도에 따른 분석물질 글루코오스에 대한 측정값들의 저하를 도시한다. 이것은, 온도 보정 없는 종래의 테스트 엘리먼트의 사용자가, 온도가 교정 동안보다 더 높은 경우에는 보다 높은 분석물질 측정값을 수신하고 측정 동안의 온도가 시스템의 교정동안보다 더 낮은 경우에는 보다 낮은 값을 수신하는 것을 의미한다. 이 거동은 일반적으로 특히 확산 거동을 억제하는 온도의 저하에 의해 야기될 가능성이 높아서, 예를 들어 검출될 분석물질이 보다 높은 온도에서보다 테스트 화학물질을 향하여 더 천천히 진행한다. 부가하여, 분석물질을 검출하기 위한 실제 검출 반응도 또한 속도가 느려질 가능성이 있다.
반대 거동이 샘플 중의 헤마토크리트와 관련한 측정 신호에 의해 나타나진다. 도 10 에서는, 헤마토크리트에 대한 측정 포인트들에 기초하여, 헤마토크리트가 증가하는 경우 글루코오스에 대한 측정 신호가 감소한다는 것을 알 수 있다. 글루코오스에 대한 측정 신호는, 헤마토크리트가 25% 에서 65% 로 상승하는 경우에서와 동일한 정도로 5℃ ~ 45℃ 의 온도 범위 내에서 감소한다. 이 거동의 원인도 마찬가지로 증가된 헤마토크리트에 의한 확산 프로세스들의 억제에서 찾을 가능성이 높다.
상기 언급된 양자의 효과들은 일반적으로 직접적으로 분리할 수 없지만, 이것은 보정에 대해서는 무관하다. 예를 들어, 헤마토크리트 및 온도가 알려져 있지 않은 경우라도, 특정 온도에서의 특정 헤마토크리트의 조합에 대한 보정을 달성하는 것이 일반적으로 가능하다. 하지만, 대안으로, 예를 들어 온도 및 헤마토크리트와 같은 이들 간섭 변수들 중 하나를 독립적으로, 즉 라벨의 확산과 무관하게 결정하는 것도 가능할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법에서 및/또는 본 발명에 따른 디바이스에서, 예를 들어 주위 온도 및/또는 테스트 엘리먼트의 온도 및/또는 샘플의 온도를 결정하는 것을 가능하게 하는, 적어도 하나의 온도 센서를 사용하는 것이 가능할 수도 있다 (일반적으로 본 발명의 맥락에서, 이들 온도간에는 보통 구별이 없다). 온도를 아는 경우라면, 예를 들어 특정 헤마토크리트에 대해 확인된 라벨 확산에 의해 보정을 달성하는 것이 가능하다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 분석물질 농도의 보정은 예를 들어 이를 테면 21℃ 또는 25℃ (실온) 및 40% 의 헤마토크리트에서의 분석물질 농도가 분석물질 농도의 보정된 값들로 확인되는 방식으로 실행될 수 있고, 그래서 예를 들어 상이한 조건들 (온도, 헤마토크리트) 하에서 획득된 보정된 분석물질 농도들이 서로 비교될 수 있다.
그에 반해서, 도 11 은 라벨 신호에 대한 온도 및/또는 헤마토크리트의 영향을 도시한다. 다시, 라벨 신호의 통상적인 프로파일을 기호학적으로 도시하는 허구적인 값들이 플로팅된다. 도 10 과 관련하여 상술된 측정 어셈블리와 유사한 측정 어셈블리에 의해 또는 동일한 측정 어셈블리에 의해 라벨 신호의 값들을 획득하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 샘플을 적용측으로부터 라벨과 선택적으로 또한 테스트 화학물질을 함유하는 필드, 예를 들어 라벨 필드 및/또는 테스트 필드로 적용하는 것이 또한 가능할 수도 있다. 테스트 필드는 라벨 검출기 광원에 의해, 예를 들어 제 2 발광 다이오드에 의해, 적용측과 반대되는 테스트 필드의 검출측으로부터 조사될 수 있고, 그리고 감광성 검출기, 예를 들어 포토다이오드에 의해 조사될 수 있다. 라벨 필드 및/또는 테스트 필드 상에서 산란된 광이 반사율 값 (R) 을 얻기 위해서 획득된다. 라벨 검출기 광원은, 예를 들어, 라벨 검출기 광원이 라벨에 의해 흡수되는 파장을 갖는 방식으로 그 분광학적 특성들 측면에서 구성될 수 있다. 예를 들어, 라벨 검출기 광원은 파장 660 nm 에서 방출할 수 있다.
도 11 은 라벨, 예를 들어 에리오글라우신의 반사율 거동 (R) (단위 없이 수직축에 규정됨) 을 도시하며, 이 거동은 온도 변화의 경우 이 파라미터의 특정 범위 내에서 헤마토크리트 변화의 경우에서와 동일한 거동을 나타낸다. 이와 관련하여, 반사율 (R) 은 예를 들어 샘플과 라벨 필드 또는 테스트 필드의 습윤 이후 시간의 함수로서 라벨 필드 상에서 획득될 수 있다. 4 초 이후, 측정은 정지될 수 있고 이 시간에 반사율 값 (R) 이 기록될 수 있다.
도 11 에 의해 도시된 바와 같이, 라벨의 반사율은 예를 들어 25% 에서 65% 로의 헤마토크리트의 증가만큼 강하게 45℃ 에서 5℃ 로의 온도 저하시 증가한다. 또한, 이로써 2개의 간섭 변수들, 온도 및 헤마토크리트에 의해 기인할 수 있는 2개의 효과들을 기록하는 것이 가능하다. 상승하는 온도와 싱킹하는 헤마토크리트의 경우, 라벨의 샘플로의 확산이 촉진되어, 검출측으로부터 시인될 때 라벨 필드 및/또는 라벨을 함유하는 테스트 필드의 스테이닝 (staining) 이 감소되며, 그 결과 반사율 증가를 초래한다. 반대로, 싱킹하는 온도와 증가하는 헤마토크리트의 경우, 라벨의 샘플로의 확산이 억제되어, 라벨 필드 및/또는 라벨을 함유하는 테스트 필드의 스테이닝이 보존되며, 이로써 반사율이 낮은 상태를 유지한다. 예를 들어, 반사율은 또 샘플의 적용 이후의 4 초의 시간에 또는 샘플의 적용 이후의 또다른 미리정의된 시간에 획득될 수 있다. 또한, 양자의 효과들은 보통 가까스로 분리할 수 있다. 하지만, 라벨의 측정 동안의 반사율은 양자의 간섭 변수들에 의존하기 때문에, 분석물질 농도와 적어도 거의 무관한 라벨의 측정 동안의 반사율은 양자의 간섭 변수들에 대한 전체 보정을 연대적으로 허용할 수 있다.
도 12 내지 14 는 라벨 필드의 반사율 측정에 의한 글루코오스 측정의 보정의 옵션을 실험적으로 나타낸다. 이들 측정들의 경우에, 30 mg/dl 와 550 mg/dl 사이의 상이한 글루코오스 농도들을 갖는 10 내지 50 개의 샘플들이 광학적으로 측정되었고, 반사율 측정들이 실행되었으며 후속하여 반사율 값이 종래의 방식으로, 즉, 당업자에게 알려져 있는 방식으로 헤마토크리트 및 온도를 고려하지 않은채 대응하는 글루코오스 농도들로 변환된다. 이와 관련하여, 10-15 회의 측정들이 각각의 경우 미리정의된 헤마토크리트 값을 갖는 샘플들에 대해 실행되었고, 3개의 상이한 헤마토크리트 값들을 갖는 샘플들에 대해 측정들이 실행되었으며, 즉 각각의 경우 25% 를 갖는 샘플들에 대해 10-15 회의 측정들 (도 12 내지 14 에서 도면 부호 228 로 식별됨), 45% 를 갖는 샘플들에 대해 10-15 회의 측정들 (도 12 내지 14 에서 도면 부호 230 으로 식별됨) 및 65% 를 갖는 샘플들에 대해 10-15 회의 측정들 (도 12 내지 14 에서 도면 부호 232 로 식별됨) 이 실행되었다.
도 12 내지 14 의 수직축에는, 각각의 경우, 여기서 "E"로 식별되는 이른바 "시스템 에러" 가 플로팅되어 있다. 글루코오스 측정 기기들에서, 시스템 에러는 당업자에게 알려져 있는 변수이다. 시스템 에러는 100 mg/dl 까지의 글루코오스 농도들의 경우에는 절대 단위들로 규정되어 있고 100 mg/dl 초과에서의 글루코오스 농도들의 경우에는 퍼센트 단위들로 규정되어 있다. 시스템 에러는 각각의 경우 글루코오스 농도의 측정값 및 셀제값으로부터 산출되고, 이것은 상기에서 설명한 바와 같이, 샘플 중의 글루코오스의 확산에 의해 영향 받는다. 글루코오스 농도의 실제값은 예를 들어 알려져 있는 실험식 방법에 의해 및/또는 샘플의 조제동안 샘플 중의 글루코오스의 알려져 있는 개시 중량에 의해 결정될 수 있다. 시스템 에러 (E) 를 산출하기 위해서, 실제값으로부터의 측정값의 편차는 테스트 필드 상의 광학적 반사율 측정에 의해 결정된다. 100 mg/dl 까지의 측정된 농도들의 경우에는, 절대 편차가 시스템 에러로서 규정된다. 100 mg/dl 초과의 측정된 농도들의 경우에는, 실제 농도에 대한 편차가 비율로서 표현된다.
도 12 에서, 라벨 필드의 반사율 (R) 은 수평축 상에 규정되고, 그 반사율은 샘플에서의 라벨의 확산에 의해 영향받는다. 여기서 사용되는 라벨도 또 에리오글라우신이었으며, 그 반사율은 도 11 에서의 상술된 측정들과 유사하게 라벨 필드 또는 테스트 필드에 샘플을 적용한 이후 4s 에 획득되었다. 반사율은 여기서 절대 반사율에 기초하여 퍼센트로 규정된다. 또한, 대안으로 라벨의 측정의 결과들의 다른 표현들을 수평축에 플로팅하는 것도 가능할 것이다.
도 12 에서의 결과들은, 포인트들의 패밀리가 글루코오스 측정의 시스템 에러 (E) 와 라벨의 반사율 거동 사이의 상관관계를 나타내는 것을 도시하며, 이 상관관계는 보정을 위해 이용될 수 있다. 상관관계는 예를 들어 선형 방정식 E = m
Figure 112019013416155-pat00006
R + b 를 갖는 라인, 보다 구체적으로 표준 곡선에 의해 묘사될 수 있으며, 여기서 파라미터들 m (기울기) 및 b (축 절편) 는 예를 들어 확립된 방법들에 따라 실험값들에 대한 배열로부터 결정될 수 있다. 이것은 예를 들어 이른바 피트 (fit) 에 의해 달성될 수 있다. 이 방식으로 결정된 파라미터들에 의해서, 예를 들어 먼저 분석물질 측정의 경우 분석물질의 농도 및/또는 반사율의 비보정된 값들 (이 값들은 이후 보정됨) 을 결정함으로써, 예를 들어 상관관계의 알려져 있는 파라미터들에 상응하는 보정 팩터에 의해, 후속하여 분석물질 측정들을 보정하는 것이 가능하고, 그래서 예를 들어 25℃ 및 40% 헤마토크리트에서의 보정된 반사율 및/또는 보정된 분석물질 농도로의 분석물질 측정의 보정이 행해질 수 있다.
이로써 도 12 에서의 상관관계는, 헤마토크리트에 의한 글루코오스 측정에 대한 영향이 헤마토크리트에 의한 라벨 반사율에 대한 영향과 상관된다는 것을 도시한다. 실험적으로, 보다 복잡한 상관관계들도 원칙적으로 가능하지만, 선형 상관관계가 이 영향의 보정을 위해 채택되었다. 이 상관관계를 정량화하기 위해서, 도 12 에서 피팅된 라인 (238) 이 측정값들에 얼라인되었다. 이후, 상기 피팅된 라인 (238) 의 피팅된 파라미터들은, 라벨 필드의 반사율을 획득한 이후 글루코오스 농도의 대응하는 측정값들을 보정하기 위해서 이용될 수 있다. 이것은 도 13 및 도 14 에 도시되어 있다.
도 13 은 헤마토크리트의 함수로서의 상기 언급된 보정 정보의 피스를 사용하지 않은, 혈액에서의 다양한 헤마토크리트 값들에 대한 시스템 에러 (E) 를 도시한다. 비보정된 측정 포인트들로 인해, 시스템 에러는 65% 의 헤마토크리트의 경우 약 -22% 로부터 25% 의 헤마토크리트의 경우 거의 20% 까지 바로 산란한다는 것을 명백히 알 수 있다.
반대로, 이 측정값들이 피팅된 라인들 (238) 로부터의 보정 정보의 피스의 도움으로 보정된다면, 시스템 에러들의 산란이 급격히 감소될 수 있다. 이것은 도 14 에 도시되어 있다. 도 14 에서는, 동일한 측정값들이 기본으로 취해졌으며, 이것은 또한 도 13 에서 측정의 기본으로 취해졌다. 하지만, 측정값들이 먼저 피팅된 라인들 (238) 로부터의 보정 정보의 피스에 의해 보정되었고 후속하여 시스템 에러 (E) 가 확인되었다.
시스템 에러는 예를 들어 선형 방정식의 도움으로 묘사될 수 있다:
E = m * R + b (1),
식 중, E 는 시스템 에러이고, m 은 선들의 기울기이고, R 은 반사율 값이며, 그리고 b 는 선들의 y 축 절편이다.
이 방식으로 확인된 에러의 도움으로, 이후에 확인된 비보정된 글루코오스 측정값을 보정된 글루코오스 측정값으로 변환하는 것이 가능하다. 하기가 유발된다:
gccorr = gcuncorr - E = gcuncorr - m * R - b (2)
*식 중, gccorr = 보정된 글루코오스 측정값; gcuncorr = 비보정된 글루코오스 측정값; E = 시스템 에러, m = 선들의 기울기, R = 반사율 값; b = y 축 절편.
도 14 에서의 보정된 결과들은 간섭 변수들 온도 및 헤마토크리트의 영향의 효율적인 조절이 예를 들어 도 12 에서 측정으로 인해 알려진 상관관계 및 라벨의 측정에 의해 달성될 수 있음을 나타낸다. 이를 테면, 도 14 에서의 보정 이후에, 각각 25%, 45% 및 65% 헤마토크리트를 갖는 포인트들 (228, 230 및 230) 의 모든 패밀리들은 거의 약 +/- 10% 또는 +/- 10 mg/dl 시스템 에러의 밴드 내에 있다. 이것은 도 13 으로부터 비보정된 값들에 대한 시스템 에러의 산란의 이등분을 의미하며, 이것은 명백히 사용자에 대한 측정의 신뢰성을 증가시킨다.
분석물질 측정의 보정을 위한 보정 정보의 피스 및 보정의 예를 얻는 실시예 :
라벨의 확산으로부터 생성된 보정 정보의 피스에 기초한 글루코오스 측정의 보정의 예를 아래에 예시적으로 기재한다. 이와 관련하여, 반사율 (R) 은 라벨의 측정의 경우 및 분석물질 신호의 측정의 경우의 양 경우에 있어서 온도 (T) 및 헤마토크리트 (Hct) 의 함수 (F) 이며, 양 경우에서 동일한 의존성이 나타난다는 것을 일반적으로 적용할 수 있다:
R[%] = F(T, Hct) (3)
온도 및 헤마토크리트의 개별적인 간섭 변수들의 영향이 일반적으로 연대의 간섭 변수 (T x Hct) 를 형성하기 때문에, 다수의 경우에서 온도 및 헤마토크리트의 상기 영향들이 분리되지 않지만 함께 보정될 수 있으며, 측정된 반사율 (R) 에 대한 온도 및 헤마토크리트의 영향들이 일반적으로 반대이기 때문에 (예를 들어 도 11 참조), 다음이 적용될 수 있다:
R[%] = F(T x Hct) (4)
함수 (F) 는, 도 11 내지 13 을 참조하여 상술되었던, 라벨의 확산의 측정과 유사하게 라벨의 측정으로부터 확인될 수 있는 교정 곡선을 나타낸다. 예를 들어, 일련의 측정들은 도 11 에서의 측정들과 유사하게 기록될 수 있고, 이로부터 상기 교정 곡선이 결정될 수 있다. 예를 들어 도 11 의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 교정 곡선 (F) 은 다수의 경우 다음 방정식을 갖는 선으로서 묘사될 수 있다.
F(RLabel) = a + m·RLabel (5)
이와 관련하여, a 는 축 절편 또는 오프셋을 나타내는 반면, m 은 교정 곡선의 기울기를 나타낸다. RLabel 은 분석물질의 특정 농도, 특정 온도 및 특정 헤마토크리트에서의 라벨의 측정된 반사율을 나타낸다. 예를 들어 도 11 에서의 일련의 측정들의 측정 포인트들로부터, 적절한 피트에 의해 파라미터들 a 및 m 을 결정하는 것이 가능하다.
이러한 알려진 교정 곡선에 의해서라면, 라벨 반사율 (RLabel), 즉 샘플에서의 라벨 및 라벨의 확산에 의해 야기되거나 또는 영향받는 반사율의 개별 측정 또는 다중 측정으로부터의 분석물질 측정의 경우 보정 정보의 피스를 생성하는 것이 가능하다. 이러한 보정 정보의 피스에 의해서라면, 측정된 분석물질 반사율 (RAnalyte), 즉 검출 반응에 의해 야기되거나 또는 영향받는 반사율을 보정하고, 그리고 그것을 보정된 또는 실제의 분석물질 반사율 (RAnalyte*) 로 변환하는 것이 가능하다.
RAnalyte* = RAnalyte - F(RLabel) (6)
RAnalyte* = RAnalyte - (a + m·RLabel) (7)
이후, 이러한 보정된 분석물질 반사율은 예를 들어 비교 측정들로부터 얻어진 추가 교정 곡선에 의해 분석물질 농도로, 예를 들어 글루코오스 농도로 변형, 보다 구체적으로 변환될 수 있다.
50 테스트 엘리먼트
60 테스트 서포트
100 테스트 필드
101 배리어
102 테스트 화학물질
104 라벨
104' 라벨
106 격벽층
107 샘플 입력측
108 습윤
110 샘플/혈액
112 상청액
114 제 1 영역
116 제 2 영역
117 분석물질
118 테스트 화학물질층/반응층
120 라벨층
122 안료층
130 제 1 광원
140 제 2 광원
150a 제 1 광원의 광
150b 제 2 광원의 광
160a 제 1 광원으로부터의 반사광
160b 제 2 광원으로부터의 반사광
170 제 1 검출기
175 제 1 평가 유닛
180 제 2 검출기
185 제 2 평가 유닛
188 하우징
189 개구부
190 디바이스
200 세기 척도
202 시간 척도
204 곡선들의 제 1 패밀리
204a 0 mg/dl gluc
204b 550 mg/dl gluc
206 곡선들의 제 2 패밀리
206a 0 mg/dl gluc
206b 550 mg/dl gluc
208 곡선들의 제 3 패밀리
208a 0 mg/dl gluc
208b 550 mg/dl gluc
210 곡선들의 제 4 패밀리
210a H2O
201b 혈액
212 곡선들의 제 5 패밀리
212a H2O
212b 혈액
214 곡선들의 제 6 패밀리
214a H2O
214b 혈액
216 0.05% 에리오글라우신
218 0.1% 에리오글라우신
220 0.05% 에리오글라우신
222 0.1% 에리오글라우신
224 0.05% 에리오글라우신
226 0.1% 에리오글라우신
228 25% 헤마토크리트를 갖는 포인트들의 패밀리
230 45% 헤마토크리트를 갖는 포인트들의 패밀리
232 65% 헤마토크리트를 갖는 포인트들의 패밀리
234 온도의 측정 포인트
236 헤마토크리트의 측정 포인트
238 피팅선

Claims (22)

  1. 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 분석물질 (117), 또는 체액의 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 대사물질의 적어도 하나의 농도를 결정하는 방법으로서,
    적어도 하나의 테스트 화학물질 (102) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (50) 가 사용되고, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 적어도 하나의 반응이 검출되고, 부가적으로 적어도 하나의 라벨 (104, 104') 이 사용되고, 상기 라벨 (104, 104') 은 상기 분석물질 (117) 과 상이하고, 상기 샘플 (110) 에서 또는 상기 샘플 (110) 의 적어도 일부에서 상기 라벨 (104, 104') 의 적어도 하나의 확산이 검출되고, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응 및 상기 라벨 (104, 104') 의 확산은 상이한 파장에서 검출되고,
    하나의 광원은 하나의 파장 범위에서의 광을 발광하도록 사용되거나 상기 발광된 광이 넓은 파장 범위를 갖는 것이고, 상기 라벨 (104, 104') 의 확산의 검출은 상기 분석물질 (107) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응의 검출에 대해 상이한 파장에서 수행되기 위해 필터가 광 경로에 사용되고,
    상기 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스가 생성되고, 상기 분석물질 (117) 의 농도는 상기 보정 정보의 피스를 고려하면서 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응으로부터 결정되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 분석물질 (117) 의 농도의 결정 동안 상기 샘플 (110) 또는 상기 테스트 엘리먼트 (50) 중 하나 또는 양자의 온도의 영향을 고려하도록 설계되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 샘플 (110) 의 적어도 하나의 간섭 (interfering) 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 포함하고,
    상기 보정 정보의 피스는 하기 방법의 단계들을 이용함으로써 결정되는, 방법:
    - 적어도 하나의 교정 측정에서, 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계가 획득되는 단계;
    - 상기 분석물질 (117) 의 농도가 결정될 상기 샘플 (110) 에서, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응과 상기 라벨 (104, 104') 의 확산의 양자가 검출되는 단계;
    - 상기 보정 정보의 피스가 상기 샘플 (110) 에서의 상기 라벨 (104, 104') 의 검출된 확산으로부터 그리고 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계로부터 결정되는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응은 적어도 하나의 제 1 검출기 (170) 에 의해 검출되고, 상기 라벨 (104, 104') 의 확산은 적어도 하나의 추가 검출기 (180) 에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 추가 검출기 (180) 는 적어도 하나의 라벨 검출 광원을 갖고, 상기 제 1 검출기 (170) 는 적어도 하나의 분석물질 검출 광원을 갖고, 상기 라벨 검출 광원은 상기 분석물질 검출 광원에 대해 상이한 파장의 광으로 상기 테스트 엘리먼트 (50) 를 조사하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 라벨 검출 광원의 광은 상기 분석물질 검출 광원의 광보다 짧은 파장을 갖는 것, 또는,
    상기 분석물질 검출 광원의 광은 상기 라벨 검출 광원의 광보다 짧은 파장을 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분석물질 (117) 은 400 ㎚ ~ 1000 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 500 ㎚ ~ 800 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 640 ㎚ ~ 680 ㎚ 의 파장 범위 내의 광으로 검출되고, 상기 라벨 (104, 104') 은 400 ㎚ 보다 짧은 파장 범위 내, 또는 300 ㎚ ~ 400 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 360 ㎚ 의 광으로 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 400 ㎚ ~ 1000 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 500 ㎚ ~ 800 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 640 ㎚ ~ 680 ㎚ 의 파장 범위 내의 광으로 검출되고, 상기 분석물질 (117) 은 400 ㎚ 보다 짧은 파장 범위 내, 또는 300 ㎚ ~ 400 ㎚ 의 파장 범위 내의 광으로 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 400 ㎚ ~ 1000 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 500 ㎚ ~ 800 ㎚ 의 파장 범위 내, 또는 640 ㎚ ~ 680 ㎚ 의 파장 범위 내의 광으로 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 300 ㎚ ~ 800 ㎚ 의 파장 범위 내의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료는 친수성 또는 수용성인 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 엘리먼트 (50) 는 적어도 하나의 테스트 화학물질층 (118) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 필드 (100) 를 포함하고, 상기 테스트 화학물질층 (118) 은 상기 테스트 화학물질 (102) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 상기 테스트 엘리먼트 (50) 의 적어도 하나의 제 1 영역 (114) 에 함유되고, 상기 테스트 화학물질 (102) 도 마찬가지로 상기 제 1 영역 (114) 에 완전히 또는 부분적으로 함유되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 상기 테스트 화학물질 (102) 로부터 완전히 또는 부분적으로 분리되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 중 하나 또는 양자와 반응하지 않으며, 상기 라벨 (104, 104') 의 확산율은 상기 분석물질 (117) 의 농도와 실질적으로 무관한 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨 (104, 104') 은 에리오글라우신, 인디고 카르민, 히드록시나프톨 블루, 1,1-디에틸-4,4-카르보시아닌 요오드화물 및 아마란스, 또는 그 중 적어도 2개로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 라벨 (104, 104') 및 상기 제 1 라벨 (104, 104') 과는 상이한 적어도 하나의 추가 라벨 (104, 104') 이 사용되고, 상기 제 1 라벨 (104, 104') 의 확산율은 상기 샘플 (110) 의 적어도 하나의 제 1 특성에 의해 영향받고 상기 적어도 하나의 추가 라벨 (104, 104') 의 확산율은 상기 제 1 특성과는 상이한 상기 샘플 (110) 의 적어도 하나의 추가 특성에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 샘플 (110) 에서의 적어도 하나의 분석물질 (117) 의 적어도 하나의 농도를 결정하는 디바이스 (190) 로서,
    상기 디바이스 (190) 는 적어도 하나의 테스트 화학물질 (102) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (50) 를 포함하고, 상기 디바이스 (190) 는 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 적어도 하나의 반응을 검출하도록 구성되고, 상기 디바이스 (190) 는 적어도 하나의 라벨 (104, 104') 을 포함하고, 상기 라벨 (104, 104') 은 상기 분석물질 (117) 과 상이하고, 상기 디바이스 (190) 는 상기 샘플 (110) 에서 또는 상기 샘플 (110) 의 적어도 일부에서 상기 라벨 (104, 104') 의 적어도 하나의 확산을 검출하도록 구성되고,
    하나의 광원은 하나의 파장 범위에서의 광을 발광하도록 사용되거나 상기 발광된 광이 넓은 파장 범위를 갖도록 구성되고, 상기 라벨 (104, 104') 의 확산의 검출은 상기 분석물질 (107) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응의 검출에 대해 상이한 파장에서 수행되기 위해 필터가 광 경로에 사용되도록 구성되고,
    상기 디바이스 (190) 는 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응 및 상기 라벨 (104, 104') 의 확산이 상이한 파장에서 검출하도록 구성되고, 상기 디바이스 (190) 는 상기 라벨 (104, 104') 의 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스를 생성하도록 구성되고, 상기 디바이스 (190) 는 부가적으로 상기 보정 정보의 피스를 고려하면서 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응으로부터 상기 분석물질 (117) 의 농도를 결정하도록 구성되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 분석물질 (117) 의 농도의 결정 동안 상기 샘플 (110) 또는 상기 테스트 엘리먼트 (50) 중 하나 또는 양자의 온도의 영향을 고려하도록 설계되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 샘플 (110) 의 적어도 하나의 간섭 (interfering) 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 포함하고, 상기 디바이스 (190) 는 하기 방법의 단계들을 이용함으로써 상기 보정 정보의 피스를 결정하도록 구성되는, 디바이스:
    - 적어도 하나의 교정 측정에서, 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계가 획득되는 단계;
    - 상기 분석물질 (117) 의 농도가 결정될 상기 샘플 (110) 에서, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응과 상기 라벨 (104, 104') 의 확산의 양자가 검출되는 단계;
    - 상기 보정 정보의 피스가 상기 샘플 (110) 에서의 상기 라벨 (104, 104') 의 검출된 확산으로부터 그리고 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계로부터 결정되는 단계.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 분석물질(117)과 상기 테스트 화학물질 (102)의 반응을 검출하는 적어도 하나의 제 1 검출기 (170) 및 상기 라벨 (104, 104') 의 확산을 검출하는 적어도 하나의 추가 검출기 (180) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 추가 검출기 (180) 는 적어도 하나의 라벨 검출 광원을 갖고, 또한 상기 제 1 검출기 (170) 는 적어도 하나의 분석물질 검출 광원을 갖고, 상기 라벨 검출 광원은 상기 분석물질 검출 광원에 대해 상이한 파장의 광으로 상기 테스트 엘리먼트 (50) 를 조사하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  21. 제 18 항에 있어서,
    샘플 (110) 에서 적어도 하나의 분석물질 (117) 의 적어도 하나의 농도를 결정하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법이 이용되는, 디바이스.
  22. 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 분석물질 (117), 또는 체액의 샘플 (110) 에서 적어도 하나의 대사물질의 적어도 하나의 농도를 결정하는 방법으로서,
    적어도 하나의 테스트 화학물질 (102) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (50) 가 사용되고, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 적어도 하나의 반응이 검출되고, 부가적으로 적어도 하나의 라벨 (104, 104') 이 사용되고, 상기 라벨 (104, 104') 은 상기 분석물질 (117) 과 상이하고, 상기 샘플 (110) 에서 또는 상기 샘플 (110) 의 적어도 일부에서 상기 라벨 (104, 104') 의 적어도 하나의 확산이 검출되고, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응 및 상기 라벨 (104, 104') 의 확산은 상이한 파장에서 검출되고,
    상기 라벨 (104, 104') 은 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 염료를 포함하고, 상기 라벨 (104, 104') 은 300 ㎚ ~ 800 ㎚ 의 파장 범위 내의 광을 흡수하고,
    상기 확산으로부터 적어도 하나의 보정 정보의 피스가 생성되고, 상기 분석물질 (117) 의 농도는 상기 보정 정보의 피스를 고려하면서 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응으로부터 결정되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 분석물질 (117) 의 농도의 결정 동안 상기 샘플 (110) 또는 상기 테스트 엘리먼트 (50) 중 하나 또는 양자의 온도의 영향을 고려하도록 설계되고, 상기 보정 정보의 피스는 상기 샘플 (110) 의 적어도 하나의 간섭 (interfering) 변수에 대한 적어도 하나의 정보의 피스를 포함하고,
    상기 보정 정보의 피스는 하기 방법의 단계들을 이용함으로써 결정되는, 방법:
    - 적어도 하나의 교정 측정에서, 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계가 획득되는 단계;
    - 상기 분석물질 (117) 의 농도가 결정될 상기 샘플 (110) 에서, 상기 분석물질 (117) 과 상기 테스트 화학물질 (102) 의 반응과 상기 라벨 (104, 104') 의 확산의 양자가 검출되는 단계;
    - 상기 보정 정보의 피스가 상기 샘플 (110) 에서의 상기 라벨 (104, 104') 의 검출된 확산으로부터 그리고 상기 간섭 변수와 상기 라벨 (104, 104') 의 확산 사이의 일반적인 관계로부터 결정되는 단계.
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