DE19781162C2

DE19781162C2 - Teststreifen zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe und zum Auswerten in einem Testinstrument

Info

Publication number: DE19781162C2
Application number: DE19781162T
Authority: DE
Inventors: Joel S Douglas; Karen R Drexler; Jeffrey N Roe
Original assignee: Mercury Diagnostics Inc
Current assignee: Mercury Diagnostics Inc
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: CN1240027A; JP2000146961A; GB2322444B; US7347973B2; DE29723400U1; ES2384705T3; JP3202027B2; EP1258728B1; EP2290362A2; GB2322444A8; CA2271044A1; DE19781162T1; EP1258728A2; TW381971B; GB2322444A; ES2186003T3; EP0937249B1; ES2401046T3; GB2332943B; EP1258728A3

Abstract

Teststreifen zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe und zum Auswerten in einem Testinstrument, wobei der Teststreifen eine Öffnung mit einem Testkissen (12) aufweist, das in der Öffnung positioniert und mit einem Reagenzsystem zum Auswerten in dem Testinstrument imprägniert ist, wobei ein Griff (14) vorgesehen ist, der sich von der Oberfläche des Teststreifens (11) auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite senkrecht zur Fläche des Teststreifens erstreckt, einen Kanal (10) zum Übertragen der Körperflüssigkeitsprobe zu dem Testkissen (12) aufweist und der zum Eingreifen mit dem Testinstrument ausgebildet ist, wobei der Griff (14) um einen definierten Abstand vom Ende des Teststreifens (11) beabstandet ist, um eine geeingete Ausrichtung des Reagenzsystems relativ zum Testinstrument beim Einsetzen des Teststreifens in das Testinstrument zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Teststreifen zur Analyse einer Körperflüssigkeits probe und zum Auswerten in einem Testinstrument gemäß dem Patentanspruch 1.

Der Bedarf an einfachen Verfahren zum Bestimmen der che mischen und biologischen Bestandteile in Körperflüssigkeiten ist mit zunehmendem Einsatz von medizinischen Tests vor Ort gestiegen. Verbreitet ist die Selbstüberwachung von Blutzuc kerkonzentrationen durch Patienten mit Diabetes. Auf der Grundlage der Testergebnisse verabreichen sich diese Patien ten häufig Insulin oder ergreifen andere therapeutische Maß nahmen. Da Tests allgemein mehrmals täglich empfohlen sind und umgebungsunabhängig erfolgen können, ist ein leicht ein zusetzendes und relativ billiges Verfahren zur Realisierung dieser Aufgabe erforderlich. Für viele Diabetespatienten sind die Testkosten erheblich, insbesondere für ältere Patienten mit Festeinkommen und jene, denen die Kosten nicht von Kran kenkassen erstattet werden.

Zusätzlich zur Überwachung chronischer Erkrankungen gibt es weitere Anwendungen, bei denen einfache, billige Tests vor Ort gewünscht sein können. Beispielsweise sind viele Ärzte der Ansicht, daß bestimmte Medikationen aus Sicht der medizi nischen Resultate wie auch der Kosten viel wirksamer verab reicht werden könnten, wenn der zirkulierende bzw. Blutwert solcher Medikationen im Behandlungsverlauf überwacht werden könnte. Ist der Wert eines Analyts oder eines biologischen Agens ausreichend von Bedeutung, muß der Patient im allgemei nen eine Klinik oder ein Labor aufsuchen und sich einer Ve nenpunktion unterziehen, so daß ein Test mit einem teuren klinischen Instrument durchgeführt werden kann. Die Fähig keit, den Patienten in der Arztpraxis oder zu Hause billig zu überwachen, könnte die Resultate verbessern. Angesichts der derzeitigen Auflagen, die Kostenrentabilität im Gesundheits wesen zu verbessern, wären billige, leicht zu nutzende Alter nativen zu teuren Testverfahren willkommen.

Vom Nationalen Gesundheitsamt wurde eine Großuntersu chung durchgeführt, um den Nutzen einer langfristigen genauen Blutzuckerkontrolle für Diabetiker zu bewerten. Die als "DCCT" bekannte Studie belegte, daß die langfristige genaue Kontrolle der Blutzuckerwerte von Patienten in direkter Be ziehung zur Gesundheit der Patienten steht. Eine Möglichkeit für Mediziner, die Kontrolle eines Patienten zu überwachen, besteht darin, daß der Patient ein Blutzucker-Überwachungssy stem verwendet, das eine Speichereinheit zur Registrierung des Blutzuckerwerts und anderer Informationen hat, z. B. Da ten und Zeiten.

Derzeit verwenden viele Diabetiker ein in US 5 304 468 A (Phillips et al.) beschriebenes Testverfahren. Dieses System weist ein elektronisches Meßgerät und einen Wegwerf- Reagensstreifen auf. Das Meßgerät liest die Farbänderung des Streifens ab, die mit der Konzentration des Analyts in der auf den Streifen aufgetragenen Probe korreliert. Das Meßgerät ist ein teures und kompliziertes Instrument, das mehrere Lichtquellen oder Detektoren verwendet, um die Reagensfarbänderung von der Probenfarbe zu isolieren. Vom Benutzer ist der Kalibriercode für das Meßgerät so auszuwählen, daß er dem Ka libriercode für die Teststreifen entspricht. Auf diese Weise trägt das Meßgerät einem breiten Bereich von Teststreifen- Leistungswerten Rechnung.

US 4 637 403 A (Garcia et al.) beschreibt ein inte griertes System, das ein Verfahren bereitstellt, bei dem der Patient einen Einschnitt im Finger vornimmt, um eine Blutpro be zu nehmen, die anschließend durch die Vorrichtung verwen det wird, um die Analytmenge in der Probe abzulesen. Dieses System nutzt ein komplexes Reflexionssystem zum Ablesen des Analytwerts in der Probe.

US 5 279 294 A (Anderson et al.) beschreibt ein hemd taschengroßes Handgerät zur quantitativen Messung von Glucose oder Analyten in biologischen Flüssigkeiten. Das Gerät hat ein hochentwickeltes Elektroniksystem und ein Probenahmesy stem, die in eine Vorrichtung integriert sind, um die Analyt menge in einer Körperflüssigkeitsprobe zu bestimmen.

US 5 515 170 A (Matzinger et al.) beschreibt die Schwierigkeiten, einen Streifenhalter und ein Optiksystem sauber zu halten, sowie die Notwendigkeit, den Teststreifen in der richtigen Perspektive der Optik zu präsentieren.

EP 0 351 891 B1 (Hill et al.) beschreibt ein elektrochemisches System und Elektroden, die zur Bestimmung von Blutzuckerwerten in vitro geeignet sind. Das System erfordert den Einsatz teurer Elektroden und eines hochentwickelten Ablesegeräts, um Blutzuckerwerte zu bestimmen.

US 4 994 167 A (Shults et al.) beschreibt eine Meßvor richtung zum Bestimmen des Vorhandenseins und der Menge einer Substanz in einer biologischen Flüssigkeit unter Verwendung elektrochemischer Verfahren. Dieses System erfordert ein kom pliziertes Instrument und Verfahren, damit der Patient das quantitative Ergebnis bestimmt.

US 5 580 794 A (Allen; nachveröffentlicht) beschreibt eine zum ein maligen Gebrauch bestimmte Einweg-Meßvorrichtung zur Bestim mung des Vorhandenseins und der Menge einer Substanz in einer biologischen Flüssigkeit unter Verwendung von Reflexionsver fahren. Dieses System nutzt ein Optik- und Elektronikpaket, die in einer einzelnen Ebene vereinigt sind.

Zum einmaligen Gebrauch bestimmte Wegwerfvorrichtungen wurden zur Analyse von Analyten in Körperflüssigkeiten ent wickelt. US 3 298 789 A (Mast) beschreibt ein System, bei dem Vollblut auf einen Reagensstreifen aufgetragen wird. Nach einem genauen, vom Benutzer zeitlich festgelegten Zeitraum muß das Blut vom Benutzer abgewischt werden. Ein Enzymsystem reagiert mit der in der Probe vorhandenen Glucose, um eine Farbänderung zu erzeugen, die proportional zur Glucosemenge in der Probe ist. Abgelesen werden kann der Streifen visuell durch Vergleich mit einer aufgedruckten Farbintensitätsskala oder in einem elektronischen Instrument.

US 5 418 142 A (Kiser et al.) beschreibt eine Vorrich tung zum einmaligen Gebrauch, die keine Blutabnahme oder Farbabstimmung erfordert. Die in der Probe vorhandene Analyt menge wird semiquantitativ abgelesen.

US 5 451 350 A (Macho et al.) beschreibt eine zum ein maligen Gebrauch bestimmte Vorrichtung zur Bestimmung eines Analyts in einer biologischen Probe.

US 5 522 255 A (Neel et al.) beschreibt einen Flüssig keitsdosis-, Durchfluß- und Koagulationssensor für ein medi zinisches Instrument, das eine nichtflüchtige elektronische Kalibriervorrichtung im System zur Prüfung der Kalibrierung des Reagensstreifens verwendet.

US 5 053 199 A (Keiser et al.) beschreibt einen elek tronisch lesbaren Informationsträger zur Verwendung mit einer medizinischen Vorrichtung.

US 5 366 609 A (White et al.) beschreibt ein Biosen sor-Meßgerät mit einem einsteckbaren Speicherschlüssel. Die Vorrichtung verwendet einen einsteckbaren Speicherschlüssel, der zur Steuerur der Betriebsabläufe des Meßgeräts dient.

US 5 307 263 A (Brown) beschreibt ein modulares Ge sundheitsüberwachungssystem auf Mikroprozessorbasis, das so gestaltet ist, daß es Daten von einem Testsystem zur Gesund heitsüberwachung erfaßt, z. B. einem Blutzucker-Überwachungs meßgerät.

WO 96/13707 A2 betrifft eine Vorrichtung zur Analyse von Substanzen, die in einer Körperflüssigkeit enthalten sind. Das Probe-Auslese-Instrument ist konstruiert, um mit einer Vielzahl von Teststreifensätzen verwendet zu werden. Die Messung der Farbe und Schattierung jedes Teststreifens erfolgt, wenn der Teststreifen in das Instrument eingesetzt wird. Die Farb- und Schattierungsinformation wird dann in eine Losnummer konvertiert. Diese Losnummer wird anschließend mit einer in einem ROM-Speicher des Testinstruments enthaltenen Information verglichen, um herauszufinden, ob die korrespondierende Losnummer des jeweiligen Teststreifens im Speicher der Vorrichtung enthalten ist. In dem Fall, daß die Losnummer des Teststreifens nicht mit der im Speicher gespeicherten Losnummer übereinstimmt, kann kein Test durchgeführt werden und der Benutzer muß ein entsprechend anderes Speichermodul einsetzen. Dieses Speichermodul ist eine Plug-in-Vorrichtung, die während des Betriebs der Vorrichtung im Testinstrument eingesetzt bleiben muß.

Desweiteren wird auf DE 37 39 046 A1, DE 32 33 809 A1, DE 28 19 645 A1 und US 5 418 142 verwiesen.

Trotz vieler Verbesserungen bleiben die Kosten und die Komplexität der Messung von Analytwerten in biologischen Pro ben für Patienten und das Gesundheitswesen ein Hauptthema. Sogar Patienten, denen die Aufwendungen für die Blutzucker überwachung erstattet werden, müssen oft das Meßgerät kaufen und auf die Rückzahlung warten. Die Notwendigkeit, die Kali brierung eines Meßgeräts und die verwendeten Streifen oder Elektroden abzugleichen, führt zu Leistungsfehlern und stei gert Kosten und Komplexität für die Hersteller. Mit einem billigen, vereinfachten quantitativen Testsystem zur periodi schen Überwachung von Bestandteilen biologischer Flüssigkei ten, z. B. Glucose in Blut, hätten Patienten größeren Zugang zu Tests und würden ihr Befinden verbessern sowie die Kosten ihrer Behandlung reduzieren.

Derzeit erfordern vorhandene Kalibriermechanismen das Laden eines Kalibrierchips, eines Kalibrierstreifens, die Eingabe eines Kalibriercodes oder die Verwendung eines ma schinenlesbaren Mechanismus auf dem Streifen, um die Reakti onsinterpretation der Meßgeräte zu modifizieren. Diese Ver fahren können zu Ablesefehlern beim Analyt führen, auf den getestet wird, indem die falsche Kalibriervorrichtung mit ei nem Los von Streifen verwendet oder der falsche Kalibriercode für das Los von Streifen eingegeben wird.

Zudem wäre ein System, das eine kleinere Flüssigkeits probe benötigt, für viele Patienten attraktiv. Die Entwick lung geht hin zu kleineren Probengrößen, aber die meisten Vorrichtungen erfordern immer noch etwa 10 µl Blut. Vielen Patienten fällt es schwer, routinemäßig eine ausreichende Probe auf die Streifen oder Elektroden aufzutragen. Unzurei chende Probenahme kann fehlerhafte Ergebnisse verursachen oder es notwendig machen, daß der Benutzer einen teuren Test streifen wegwirft und den Ablauf zum Auftragen der Probe wie derholt.

Ein weiteres Problem ist die Verwendung veralteter Test streifen mit dem Meßgerät. Derzeit ist das Verfallsdatum und der Verfallszeitraum nach Öffnen auf dem Behälter für die Teststreifen aufgedruckt. Problematisch für den Patienten ist hierbei, wenn er die Datumsangabe auf dem Behälter nicht beachtet. Die Streifen können zu einem Fehler beim Ablesen füh ren, was eine falsche Reaktion/Behandlung durch den Patienten verursachen kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Mängel auszuräumen und einen verbesserten Teststreifen zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe und zum Aus werten in einem Testinstrument bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen an gegeben.

Die Erfindung überwindet die Mängel des Standes der Tech nik durch Bereitstellung eines Teststreifens zum einmaligen Gebrauch, womit kleine Pro bengrößen, z. B. 3 µl, gelesen und die Menge eines Analyts in der kleinen Probe bestimmt werden können. Teststreifen können ge meinsam mit einem Testinstrument in einer Packung verpackt werden, was ein synchroni siertes System schafft, das zur Durchführung einer spezifi schen Anzahl von Tests verwendet werden kann. Das Testinstru ment wird dem Benutzer ohne zusätzliche Kosten zur Verfügung gestellt, dessen Nutzen darin besteht, ein neues Testinstrument mit jedem Kauf einer neuen Teststreifenpackung zu haben. Da durch braucht der Patient nichts für Testausrüstungen auszu geben, um eine spezifische Erkrankung oder Therapie zu über wachen.

Das Testinstrument kann als Teil eines Startpakets mit einer Probenahmevorrichtung und den Teststreifen bereitgestellt sein. Ersatzteststreifen könnten ohne Vorrichtung oder Probenehmer gesondert erworben werden, wenn eine längere Lebensdauer des Testinstruments be vorzugt ist. Sollen beispielsweise zusätzliche Merkmale auf genommen werden, z. B. Möglichkeiten zur Datenverwaltung, könnten die Kosten steigen, was zugunsten einer längeren Nut zungsdauer des Testinstruments spräche.

Zum Testinstrument gehören ein optisches Formlinsensy stem, das aus einem oder mehreren Kanälen besteht, sowie ein einfaches Elektronikpaket, das aus lichtemittierenden Dioden (LED), einer Analog-Digital-Wandlerelektronik, einer Prozes soreinheit, einem Lesespeicher und einem digitalen Anzeigesy stem besteht. Das Testinstrumentengehäuse hat ein Positio niersystem, das mit dem Teststreifen zusammenwirkt, um eine feste Anordnung und Ausrichtung für das Testkissen innerhalb des Streifens und der Optik zu erzeugen.

Die aufgetragene Körperflüssigkeit reagiert mit den Rea genzien, mit denen das Testkissen im Teststreifen imprägniert ist, und die resultierende Farbänderung wird durch das Optik system gelesen. Das Signal wird umgewandelt und auf der digi talen Anzeige als Analytkonzentration in der Probe angezeigt.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die Verwendung einer kleinen Probengröße, z. B. etwa 3 µl, also ein Bruchteil des sen, was für die meisten Blutzuckertests erforderlich ist, und durch Patienten leichter gewonnen werden kann.

Vorteilhaft ist, daß ein einfaches billiges Testinstrument und ein ergänzender Reagensteststreifen bereitgestellt wird.

Vorteilhaft ist ferner die Verwendung von Reagensteststreifen, die auf das Testinstrument und/oder eine Kalibriervorrichtung kalibriert sind, die jeweils einma lig ablesbare Mechanismen sein können, was die potentiellen Probleme einer erneuten Verwendung der Kalibriervorrichtung mit dem falschen Los von Teststreifen beseitigt.

Das Testinstrument kann auf den Satz von Reagensteststreifen, mit dem es geliefert wird, vorkalibriert oder damit synchro nisiert sein, wodurch der Benutzer keine Kalibrierinformatio nen abgleichen oder eingeben muß.

Vorteilhaft ist weiterhin ein System, das für eine vorbestimmte Anzahl von Testergebnissen gestal tet ist, was die Unterhaltung minimiert, z. B. Reinigung oder Batterieaustausch.

Vorteilhaft ist weiter, daß kein separater Teststreifenhalter benötigt wird, was das Zusammenwirken des Einwegabschnitts des Testsy stems mit dem wiederverwendbaren Testinstrument vereinfacht.

Vorteilhaft ist zudem, daß ein Patient das Meßgerät für die Teststreifen nicht zu kalibrieren braucht oder das Verfallsdatum im Auge behalten muß, da die Informationen in einen zum einmaligen Gebrauch bestimmten Ka librierchip eingegeben sind.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeich nungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen.

Fig. 1A und 1B zeigen eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Teststreifens mit einem Testkissen und einem Halter zur Körperflüssigkeitsanalyse.

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines geeigneten Testinstruments mit einem Testkissenhalter.

Fig. 3 zeigt ein geeignetes Testinstrument und einen Teststreifen, der in Verbindung mit dem Testinstrument steht.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Elektronik und Optik eines geeigneten Testinstruments zum Lesen des Teststreifens.

Fig. 5A und 5B zeigen ein Verfahren zum Bestätigen der Benetzung des Testkissens und des Kontakts, um die Zeitmes sung zu starten.

Fig. 6 zeigt einen Ausstattungssatz mit einem geeigneten Testinstrument und den Teststreifen.

Fig. 7 zeigt einen Ausstattungssatz mit Testinstrument, Teststreifen und Probenahmevorrichtungen.

Fig. 8 zeigt die Verwendung zweier Detektoren und zweier Emitter in einem Optiksystem.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1A und 1B sind eine Perspektivansicht des Teststreifens 11, wobei der Teststreifen 11 ein Testkissen 12 und einen Testkissenhalter 13 zur Analyse von Körperflüssigkeit 16 aufweist. Der Test streifen 11 ist mit einem Griff 14 versehen, mit dem der Pa tient den Streifen 11 hält. Der Griff arbeitet als Docht, um die Körperflüssigkeit 16 zum Testkissen 12 zu übertragen, und ist dazu mit einem Kanal 10 versehen. Das Testkissen 12 kann aus einer saugfähigen Matrix gebildet sein, die mit einem Reagenssystem imprägniert wurde, das Enzyme, Indikatoren und Bluttrennmittel aufweist.

Der Teststreifen 11 ist mit einem Ausrichtmechanismus versehen, der eine Aussparung 17 und einen Vorsprung 18 aufweisen kann, die am Bodenabschnitt 15 des Teststreifens 11 angeordnet sind. Diese arbeiten so, daß sie eine feste Anord nung und Orientierung des Teststreifens 11 zu einem Testinstrument 21 gewährleisten, indem sie in entsprechende Abschnitte des Testinstruments gemäß der nachfolgenden Erläu terung eingreifen.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein zum Auswerten des Teststreifens geeignetes Testinstrument beschrieben, wobei auch auf den Teststreifen Bezug genommen wird.

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht des Testinstruments 21, das zum Lesen des Teststreifens 11 dient. Das Testinstrument 21 hat ein Gehäuse 22, das mit ei nem Betrachtungsfenster 23 und einem Andockabschnitt 37 zum Paaren mit der Aussparung 17 und dem Vor sprung 18 des Teststreifens 11 versehen ist. Der Andockab schnitt 37 kann aufweisen: einen in einer Halteklammer 19 an geordneten Schlitz 20, der so arbeitet, daß er den Griff 14 des Teststreifens 11 in seine Position führt, zusammen mit einer Aussparung 24, die sich mit dem Vorsprung 18 des Test streifens 11 paart. Dadurch ist eine richtige Ausrichtung zum genauen Ablesen gewährleistet, was in Fig. 3 dargestellt ist, die das Testinstrument 21 in der Betriebsposition in Verbin dung mit dem Teststreifen 11 zeigt.

Außerdem ist das Testinstrument 21 mit einem Sensor 45 zum Messen der Analytkonzentration in der Probe 16 zusammen mit einer Anzeige 49 zur Ergebnisanzeige versehen. Der Sensor 45 kann ein optischer Sensor sein und kann gemäß Fig. 8 ge paarte Lichtemitter- und Detektorbauelemente aufweisen. Ins besondere messen eine LED 50 und ein Fotodetektor 51 reflektiertes Licht vom probehaltigen Testkissen 12. Dieses reflektierte Licht ist proportional zur Analytmenge in der Probe, was sich durch das Ausmaß der Reaktion der Probe/des Analyts mit dem Reagens auf dem Testkissen widerspiegelt. Um gebungslicht wird durch eine Gestaltung des Teststreifens 11 und des Testinstruments 23 blockiert, was die Fehler mini miert, die durch Umgebungslicht induziert werden, das die Re flexionsablesung verfälscht. Zu einer solchen Gestaltung kann eine geeignete Größenbegrenzung des Betrachtungsfensters 23 bei gleichzeitiger Auswahl ausreichend opaker Materialien für das Material des Gehäuses 22 gehören, aus dem das Betrach tungsfenster gebildet ist. Durch Gewährleistung einer richti gen Ausrichtung ist die Verfälschung durch Umgebungslicht ebenfalls minimiert.

Es können zahlreiche optische Lösungen ver wendet werden, u. a. der Einsatz von Durchlicht anstelle von reflektiertem Licht, mehrere LED/Detektor-Paare und deren verschiedene Anordnungen. Erwogen ist auch, daß abweichend von der Eins-zu-Eins-Entsprechung verschiedene Verhältnisse zwischen Lichtquellen und Lichtdetektoren ver wendet werden können.

Es ist ferner eine LED 53 vorgesehen und entspricht einem Fotodetektor 52. Die Fotodetektoren 51 und 52 können so ausgewählt sein, daß sie bei verschiedenen Lichtintensitätswerten arbeiten, so daß Licht unter oder mit einem vorbestimmten Intensitätsschwellwert durch einen Foto detektor gemessen wird, während Licht über dem Schwellwert durch den anderen Fotodetektor gemessen wird. Alternativ kann ein Detektor zur Messung des Reflexionsvermögens einer be stimmten Farbkomponente verwendet werden, während der andere das Reflexionsvermögen einer anderen Farbkomponente mißt, oder ein Detektor kann die gesamte Lichtintensität messen, während der andere eine Farbkomponente mißt. Außerdem könnte ein (nicht gezeigter) Referenzdetektor eingesetzt werden, um die Beeinträchtigung der LED-Intensität im Zeitverlauf zu kompensieren. In einer alternativen Anordnung kann die Mes sung von einem Detektor verwendet werden, um den Hämatokrit wert oder Sauerstoffgehalt des Bluts zu kompensieren.

Ferner ist eine optische Anordnung mit einem Formkunststofflinsensystem 48 versehen, um Licht zu und von der Probe auf dem Testkissen 12 zu fokussieren. Durch ei ne solche Anordnung kann das Licht zu und von einer kleinen Reaktionsfläche fokussiert werden, was die Größe des Testkis sens 12 und die notwendige Probenmenge zur Durchführung des Testverfahrens reduziert. Zu dadurch realisierten Vorteilen zählt die Verringerung der Größe/der Kosten der eingesetzten Matrix sowie der Menge erforderlicher teurer Reagenzien.

Die Optik kann eine geeignete optische Filterung zur Meßoptimierung aufweisen, oder elektronische Filter- und Maskiertechniken können zur Verbesserung von Si gnal-Rausch-Werten zum Einsatz kommen. Zu einer optischen Filterlösung bei durchzuführender Blutanalyse gehört die Verwendung bekannter Membranmaterialien mit einem Blockierfüllmittel, um eine opake Membran zu bilden, die In terferenz von roten Blutkörperchen blockiert und die Trennung roter Blutkörperchen von relativ durchsichtiger Flüssigkeit unterstützen kann.

Eine weitere optische Konfiguration verwendet mehrere LED- und Fotodetektorpaare. Ein erstes Paar dient dazu, die primäre Analytbestimmung zu erreichen. Ein zweites Paar dient zur Überwachung der Testeinleitung und zur Hämoglobin- und Hämatokritquantifizierung. Nachfolgende Paare dienen zur Überwachung nativer Farbeffekte lymphatischer und ikterischer Proben. Zusätzliche optische Paare werden in Verbindung mit zugegebenen chemischen Komponenten im Streifen zur spezifi schen Bestimmung möglicher Interferenzfaktoren, z. B. pH- Wert, relative Dichte usw., sowie zur spezifischen Bestimmung zusätzlicher Analyte, z. B. Cholesterin, Triglyceride usw., verwendet. Eine solche Analyse, eventuell mit unterschiedli chen Wellenlängen, ist für die Überwindung störender Effekte aus der Probe und der Umgebung überaus nützlich. Durch Aus wahl von Wellenlängenpaaren, die so abgestimmt sind, daß sie Testkomponenten detektieren, läßt sich der Beitrag des Ana lyts, des Hämatokrits und der roten Blutkörperchen im Test fall isolieren und quantifizieren. Es ist die Interferenz aus der Umgebung minimiert, indem ihre Effekte abgetrennt werden und jeder unter Verwendung mehrerer opti scher Systeme unabhängig überwacht wird. Durch Erfassen und Quantifizieren läßt sich der Einzelbeitrag zur Messung von der Analytmessung subtrahieren. Angesichts immer billigerer Rechenleistung und mit einem einzigartigen Aufbau mehrerer optischer Systeme zu äußerst geringen Kosten ist die beschriebene Vorrichtung problemlos auf den diagnostischen Einsatz im Hausgebrauch anwendbar.

Der Teststreifen 11 weist ein Testkissen 12 auf, das sich in einem Testkissenhalter 13 befindet. Dieser Halter bildet eine Einrichtung zum genauen Positionieren des Test kissens 12 gegenüber dem Sensor 45 zusätzlich zur Bereitstel lung einer Einrichtung zum Blockieren von Umgebungslicht, um die Analyse nicht zu beeinflussen. Imprägniert ist das Test kissen 12 mit der geeigneten chemischen Zusammensetzung, da mit eine kolorimetrische Analyse des Testanalyts erfolgen kann, und kann daher ein stabiles absorbierendes Substrat bilden.

Der Teststreifen 11 unterscheidet sich auf vielfältige Weise von derzeitigen Teststreifen. Bei derzeiti gen Teststreifen bildet der nichtporöse Träger einen Griff für den Patienten [US 5 526 120 A (Jina et al.)] und/oder eine Einrichtung zum Ausrichten des Teststreifens in einem Strei fenhalter [US 5 515 170 A (Matzinger et al.)]. Der beschriebene Teststreifen bildet dagegen einen Träger für das Testkissen. Der Streifen kommt fest am Testinstrument zu sitzen und ge währleistet eine ordnungsgemäße Ausrichtung. Außerdem dichtet er die Optikfläche vor Umgebungslicht und Blutverunreinigung ab. Dadurch bietet er die gesamte Funktionalität eines Test streifens und Teststreifenhalters eines herkömmlichen Refle xionssystems. Zusätzlichen Nutzen zeigt der Teststreifen durch seine Entfernung nach jedem Test, was den einfachen Zu gang zum Optikbereich zur Reinigung bei Bedarf erleichtert. Mit diesem Kombinationsteil werden die Gesamtkosten des Sy stems weiter gesenkt. Beim Einsetzen in die Nachweisvorrich tung 21 schließen die Kontakte des Teststreifens 11 einen Stromkreis, was die Vorrichtung einschaltet. Bei Entfernung des Teststreifens schaltet sich die Vorrichtung aus. Dadurch erübrigt sich ein EIN/AUS-Kreis oder eine Handlung des Pati enten zum Ein- oder Ausschalten des Testinstruments.

Das Signalerzeugungssystem, mit dem die Testkissenmatrix imprägniert ist, kann aus unterschiedlichen Indikatorsystemen hergestellt sein, z. B. 3-Methyl-2-benzothiazolinonhydrazon (MBTH) und 8-Anilino-1-naphthalensulfonat (ANS) [US 5 453 360 A (Yu)], MBTH und 3-Dimethylaminobenzoesäure (DMAB) [US 5 049 487 A (Phillips et al.)], 3-Methyl-2-benzothiazolinon-Hy drazon-Sulfonatnatriumsalz (MBTH-SO₄) und ANS [US 5 776 719 A (Douglas et al.; nachveröffentlicht)] MBTH-SO₄ und N-(3-Sulfopropyl) anilin (HALPS) [US 4 396 714 (Maeda et al.) und US 5 776 719 A (Douglas et al.; nachveröffentlicht)], MBTH-SO₄ und N-Ethyl-N-(3-sulfo propyl)anilin (ALPS) [US 4 396 714 (Maeda et al.) und US 5 776 719 A (Douglas et al.; nachveröffentlicht)]. Vom Fachmann könnte ein alternatives Indikatorsystem gestaltet werden. Das im Reagenskissen enthaltene Oxidase-Enzymsystem erzeugt Wasser stoffperoxid, das verwendet wird, um den Indikator mit Unter stützung von Peroxidase umzuwandeln, die als Katalysator wirkt.

In einer Ausführungsform ist eine poröse Membran mit den Reagenzien durch Eintauchen der troc kenen Membran in ein Reagenstauchbad imprägniert. Überschüs sige Flüssigkeit wird von der Membranoberfläche abgewischt, und die Membran wird in einem Ofen schonend getrocknet. An dieser Stelle kann ein nachfolgendes Eintauchen und Trocknen erfolgen. Eine Ausführungsform für ein Verfahren mit zwei Tauchbädern ist wie folgt:

Ansatz mit MBTH-SO₄ und ALPS

Tauchbad A
Endkonzentration
in Citratpuffer, pH-Wert 7	0,1 M
AL=L<Ausgangsstoff Tauchbad A
EDTA	0,08%
Mannitol	0,19%
Gantrez-S95	0,53%
Klucel 99-EF	20,00 µM
Crotein-SPA	7,45%
AL=L<Enzymreagenzien
Glucoseoxidase	0,92%
Peroxidase	0,54%
AL=L<Tauchbad B
AL=L CB=3<in 70% Ethanol@	MBTH-SO₄	0,66%
ALPS	2,00%
SOS	0,20%

Durch Zusammenstellung eines Systemausstattungssatzes mit einem Testinstrument und einer spezifischen Anzahl syn chronisierter Teststreifen zum Testen eines spezifischen Ana lyts läßt sich ein einfaches, kostenrentables Testverfahren und der entsprechende Ablauf realisieren.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Verarbeitungsbetriebs.

Das Testinstrument 21 weist einen Mikroprozes sor 41 auf, der den Betrieb des Testinstruments 21 steuert. Aktiviert wird das Testinstrument 21 durch einen Schaltmecha nismus, der einen mechanischen Einschaltknopf 34 sowie Kon takte 30 bis 33 aufweisen kann, die bei Drücken des Einschaltknopfs 34 einen entsprechenden Stromkreis schließen. Durch Schließen dieses Stromkreises wird der Betrieb der Vorrichtung ausge löst, indem dem Mikroprozessor 41 gemeldet wird, daß eine Meßablesung eines positionierten Teststreifens 11 durchzufüh ren ist. Der Teststreifen kann einer aus einer Anzahl von Teststreifen im Los sein, die ein Zähler registriert. Alter nativ kann der Stromkreis über eine Flüssigkeitsverbindung mittels der Testprobe geschlossen werden, wobei die Kontakte 30 und 31 als Sonden zur Kontaktierung mit dem Testkissen 12 des Teststreifens 11 arbeiten, um so das Testinstrument 21 bei Erfassung der Probe auf dem richtig positionierten Test streifen 11 zu aktivieren.

Fig. 5A und 5B zeigen ein Verfahren zum Bestätigen der Benetzung des Testkissens 12, um das Testinstrument 21 zu starten. Der Teststreifen 11 von Fig. 5B ist so konfiguriert, daß er Kontakte 54 und 55 hat, die auf seinem Testkissen 12 angeordnet sind. Die Kontakte 54 und 55 haben einen begrenz ten Abstand voneinander und stehen nur durch einen durch die Probe gebildeten Flüssigkeitskontakt in elektrischer Verbindung. Die Körperflüssigkeit 16 als Probe wird auf den Teststreifen 11 aufgetragen und benetzt das Testkissen 12 sowie die Kontakte 54 und 55. Die Kontakte 54 und 55 stehen mit den Kontakten 30 und 31 am Testinstrument 21 in Verbindung, so daß bei Benetzung ein Stromkreis geschlossen wird, was das Testinstrument 21 star tet und die Analyse der Probe beginnt. Natürlich könnten andere Aktivierungslösungen genutzt werden. Eine solche Lösung kann eine optische oder mechanische Erfassung des Teststreifens 11 im Andockabschnitt 37 sein.

Nach Aktivierung erfolgt eine Messung der Reaktion der Probe mit dem Reagens auf dem Teststreifen 11 unter Verwen dung des optischen Sensors 45. Natürlich braucht der Sensor selbst kein optischer Sensor zu sein: es kann z. B. auch eine elektrochemische Erfassung erfolgen. Der Mikroprozessor leitet ein elektrisches Signal vom Sensor 45 mit den elektrooptischen Vorrichtungen 50 und 52 ab und ver arbeitet es, um ein Nachweissignal als Anzeige für die Ana lytkonzentration in der getesteten Probe zu erzeugen. Eine ASIC 43 (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und ein Speicher, z. B. ein RAM (Direktzugriffspeicher) 42 oder ROM (Lesespeicher), können im Zusammenhang mit dem Mikroprozessor 41 verwendet werden, während die Meßergebnisse anschließend auf der Anzeige 49, z. B. eine LCD-Anzeige, angezeigt werden können. Alternativ können die Ergebnisse im RAM 42 zur späteren Betrachtung oder Verarbeitung gespeichert werden. Die spätere Verarbeitung kann mit dem Testinstrument selbst oder mit anderen Vorrichtungen erfolgen, denen die Meßergebnisse übermittelt werden können. Eine Möglichkeit ist eine Modemverbindung mit einer entfernten Verarbeitungseinheit, z. B. über Tele fonleitungen. Außerdem können die Informationen zur Speiche rung an einen Internet-Standort oder eine elektronische Wandtafel zur späteren Abfrage oder Prüfung durch medizinisches Personal übermittelt werden.

Es kann ein Kalibrierchip 40 gemäß Fig. 4 verwendet werden. Der Kalibrierchip ist lösbar an das Testinstrument 21 zur elektronischen Kommunika tion mit dem Mikroprozessor 41 anschließbar. Er kann jeder flüchtige oder nichtflüchtige Speicher sein, u. a. Mikropro zessoren zum einmaligen Gebrauch, EPROM oder EEPROM. Der Ka librierchip 40 enthält Kalibrierinformationen, die für das Reagens eindeutig spezifisch sind, das mit einem speziellen Satz von Teststreifen 11 bereitgestellt wird, die mit dem Ka librierchip geliefert werden. Auf diese Weise lassen sich Losunterschiede im Reagens unter Verwendung der notwendigen Informationen und der fortschrittlichen Technik kompensieren, während gleichzeitig der Benutzer diese Informationen nicht einzugeben oder beizusteuern braucht. Dies minimiert Fehler und erleichtert Einsatz und Genauigkeit des Testinstruments 21 stark.

Die nach Auftrag der Körperflüssigkeit 16 auf das Testkis sen zustande kommende Farbe ist proportional zur Analytmenge in der aufgetragenen Probe. Das Testinstrument 21 mißt über den Sensor 45 und Mikroprozessor 41 die Reflexionsände rung infolge der Entwicklung der durch das Reagens auf dem Teststreifen 11 erzeugten spezifischen Farbe. Diese wird als Eingabe für eine Funktion verwendet, die das Reflexionsvermö gen mit dem Analytwert in Beziehung setzt, oder für eine Ta belle, die den Reflexionswert mit dem Analytwert korreliert. Die Funktion oder Tabelle muß im System gespeichert sein, da mit es auf der Anzeige 49 eine Ablesung des Analytwerts in der Probe 16 erzeugt und anzeigt. Während die meisten derzeit verwendeten Meßgeräte Funktionen zur Umwandlung von Refle xionsablesungen in Analytkonzentrationen einsetzen, erfordert dieser Weg, daß die Funktion stabil und gut verstanden ist. Durch Verwendung einer Nachschlagetabelle können spezifische Werte für das Reflexionsvermögen und ihre entsprechenden Ana lytwerte gespeichert werden. Das Testinstrument nutzt diese Tabelle und interpoliert zwischen den Tabellenwerten, um re lativ genaue Ablesungen zu liefern. Erreichbar ist dies in einem System, z. B. dem beschriebenen, da die Tabelle für jedes hergestellte Reagenslos schnell er stellt werden kann.

Die Kalibrie rung kann auf der Reaktion, die durch ein spezifisches Los von Teststreifen erzeugt wird beruhen. Damit besteht keine Notwendigkeit zur Vorsortierung und Prüfung der LED 50 und 53, was die Ko sten des Sensors 45 stark verringert. Außerdem kann durch diesen Kalibrierschritt bei der Herstellung die Vorrichtung einen breiten Bereich von Variablen kompensieren, auf die man normalerweise in Reflexionssystemen stößt. Die spezifischen Kalibrierdaten für die mit dem Testinstrument gelieferten Teststreifen 11 können im (nicht gezeigten) Lesespeicher der Einheit gespeichert sein. Alternativ kann ein Bezugsstreifen zum Einstellen der Kalibrierinformationen für dieses Los von Streifen vorgesehen werden, und der Bezugsstreifen kann mit ihm geliefert werden. Es kann ein Zähler vorgesehen sein, um das Testinstrument 21 auf die Durchführung nur einer spezifi schen Anzahl vor. Tests zu beschränken, die mit der Menge der mit der Vorrichtung gelieferten Teststreifen 11 korreliert. Eingebaut sein können weitere Einschränkungen, z. B. Informa tionen über das Verfallsdatum für das spezifische Los von Teststreifen 11, wobei diese Informationen im ROM des Meßin struments oder im Kalibrierchip 40 oder im Bezugsstreifen enthalten sind.

Alternativ kann ein eher traditioneller Kalibrieransatz gewählt sein. Ein Kalibrieralgorithmus mit bedarfsweise meh reren Einstellungen könnte im System programmiert sein, wenn das Testinstrument eine längere vorgesehene Lebensdauer hat und mit mehreren Sätzen von Teststreifen zu verwenden ist.

Bei Verwendung eines Mikroprozessors für den Kalibrier streifen kann der Chip mit seiner eigenen Stromquelle zum Halten der Speicherinformationen versehen sein. Um bei Ein satz eines EPROM oder anderen Speicherbauelements als Kali brierchip dessen erneute Verwendung zu verhindern, kann wahl weise eine mechanische Verriegelung 44 vorgesehen sein, die unterbindet, daß der Kalibrierchip ein zweites Mal in das Testinstrument eingefügt werden kann. Ähnlich können bei Ein satz eines Mikroprozessors oder EEPROM oder anderen Speicher bauelements die Daten im Kalibrierchip 40 überschrieben wer den, oder ein Indikatorbit davon kann nach seiner Verwendung durch den Mikroprozessor 41 eingeschrieben werden, um seine erneute Verwendung zu verhindern. Somit werden die im Kali brierchip 40 gespeicherten Kalibrierinformationen dem Prozes sorspeicher 42 übermittelt, und der Kalibrierchip wird ge sperrt, was seine erneute Verwendung unterbindet. Die Kali brierinformationen enthalten die zulässige Anzahl durchzufüh render Teststreifenanalysen, wobei die Anzahl mit der Anzahl von Teststreifen übereinstimmt, die mit dem Ausstattungssatz bereitgestellt sind. Anschließend kann der Kalibrierchip selbst entsorgt werden.

Alternativ kann ein (nicht gezeigter) Zähler im Kali brierchip vorgesehen sein, wobei der Zähler bei jedem Lesen des Chips dekrementiert wird. Damit läßt sich nur eine be grenzte Anzahl von Ablesungen durchführen, die der Anzahl von Teststreifen 11 entspricht, die mit dem Kalibrierchip 40 ge liefert werden. Erwogen ist ferner, daß Kalibrierinformatio nen ein Verfallsdatum liefern, was die Verwendung des Kali brierchips und/oder zugeordneter Streifen danach verhindert, oder es kann eine Zeitdauer gemessen werden, nach der ein Einsatz des Chips und/oder zugeordneter Streifen ausgeschlos sen ist. Beginnen kann die Zeitdauer ab Öffnungszeit einer Packung, in der der Ausstattungssatz geliefert wird, oder ab einem beliebigen anderen ähnlichen Zeitpunkt, z. B. die Zeit, zu der der Kalibrierchip erstmals verwendet wird.

Der Patient benutzt das System, indem er das Testinstru ment der Packung entnimmt und es auf eine feste Oberfläche legt. Im nächsten Schritt wird ein Teststreifen entnommen und in das Testinstrument eingesetzt. Durch Einsetzen des Test streifens wird die Einheit aktiviert, wodurch ein Ein/Aus- Knopf oder Schaler für den Strom entfällt. Danach verwendet der Patient einen Probenehmer 60 (Fig. 7) aus dem Ausstat tungssatz oder einen separat beschafften, um eine Probe Ka pillarblut zu entnehmen. Wahlweise kann der Ausstattungssatz auch mit einer Probenahmevorrichtung 62 versehen sein. Die Probe wird auf den Teststreifen aufgetragen, was eine Zeit meßfolge auslöst, und das Testinstrument zeigt nach einer ge eigneten Zeit die Ergebnisse an. Alternativ kann der Patient zunächst die Blutprobe auf den Streifen auftragen und dann den Streifen in das Testinstrument einsetzen, um den Testzy klus und das Auslesen der Testergebnisse zu aktivieren.

Es gehen mehrere Verbesserungen gegenüber vorhandener, derzeit genutzter Technologie einher. Der Patient braucht kein kostspieliges System zu erwerben, um Körperflüssigkeiten routinemäßig zu testen. Außerdem entfällt die gegenwärtige Abhängigkeit vom Kunden, das Testinstrument zu warten sowie Differenzen zwischen Reagenslosen zu überwachen/kompensieren.

Es wird eine einfach zu nutzende Form für Ana lyte wie Glucose bereitgestellt, indem eine fortgeschrittene Optik auf Linsenbasis und billige moderne Elektronik eingebaut sind. Durch Einsatz einer Optik auf Linsenbasis kann das Sy stem auf eine kleine Reaktionsfläche fokussieren, was das Testkissen verkleinert. Das resultierende Testkissen verrin gert die Kosten der verwendeten Matrix und die Menge benötig ter teurer Reagenzien, um eine genaue Untersuchung mit Oxida se und Peroxidase als chemischen Bestandteilen durchzuführen. Bei einem kleineren Testkissen reicht ein kleineres Probenvo lumen aus. Das System spart Energie und minimiert die Licht menge, die vom System zur Bestimmung der Farbänderung benö tigt wird. Die Optikmodule werden während der Herstellung des Testinstruments kalibriert.

Das Testinstrument 21 kann zur Verwendung mit einer spezifischen Menge von Teststreifen 11 im Werk abgestimmt wurden. Dies begrenzt den Bedarf an Kalibriercodes und minimiert die vom Patienten geforderte Wartung in Form von Reinigung, Ersatzbatterien und Kalibriercodeänderungen. Außerdem verbessert sich die Fähigkeit des Systems, langfri stig genaue Ergebnisse zu liefern, da ein Testinstrument nur mit bestimmten Teststreifen synchronisiert ist. Sobald sie verbraucht sind, wird ein vollkommen neuer Ausstattungssatz mit einem Testinstrument erworben, das speziell für diese Teststreifen kalibriert ist. Dadurch entfallen viele der Kom promisse in der Systemleistung bei derzeitigen Produkten, die mit Streifen arbeiten müssen, die über einen breiten Bereich von Produktionsbedingungen und Eingabezuständen hergestellt werden.

Claims

1. Teststreifen zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe und zum Auswerten in einem Testinstrument, wobei der Teststreifen eine Öffnung mit einem Testkissen (12) aufweist, das in der Öffnung positioniert und mit einem Rea genzsystem zum Auswerten in dem Testinstrument imprä gniert ist, wobei ein Griff (14) vorgesehen ist, der sich von der Oberfläche des Teststreifens (11) auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite senkrecht zur Flä che des Teststreifens erstreckt, einen Kanal (10) zum Übertragen der Körperflüssigkeitsprobe zu dem Testkis sen (12) aufweist und der zum Eingreifen mit dem Testinstrument ausgebildet ist, wobei der Griff (14) um einen definierten Abstand vom Ende des Teststreifens (11) beabstandet ist, um eine geeignete Ausrichtung des Rea genzsystems relativ zum Testinstrument beim Einsetzen des Teststreifens in das Testinstrument zu ermöglichen.

2. Teststreifen nach Anspruch 1, wobei ein Testkissenhal ter (13) vorgesehen ist.

3. Teststreifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Testkis sen für ein Volumen der Körperflüssigkeitsprobe von et wa 3 µl ausgebildet ist.