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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Testkits und Vorrichtungen zur qualitativen oder quantitativen
Bestimmung der Anwesenheit von einem oder mehreren Analyten in einer
flüssigen
Probe und insbesondere auf Mittel zur Vereinfachung der korrekten
Wechselbeziehung zwischen einer Assay-Vorrichtung und einer dafür vorgesehenen
Ablesevorrichtung, die zusammen wesentliche Teile des Testkits darstellen.
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STAND DER TECHNIK
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In unserer eigenen PCT-Anmeldung
WO 95/13531 haben
wir Ablesevorrichtungen für
Assay-Vorrichtungen beschrieben, bei denen Teststreifen zum Einsatz
kommen. Im typischen Fall weist die Assay-Vorrichtung ein lang gestrecktes
Gehäuse
auf, welches den Teststreifen enthält und in dem Gehäuse ein
oder mehrere „Fenster" aufweist, durch
welche ein Bereich oder eine Zone des Teststreifens mit dem Ergebnis
des Nachweisvorgangs beobachtet werden kann. Die bevorzugte Ablesevorrichtung
umfasst dabei einen Aufnahmeabschnitt mit Schlitz, in welchen die
Assay-Vorrichtung eingesetzt werden kann und in welchem das Ergebnis
des Nachweises durch elektromagnetische Einrichtungen bestimmt wird,
insbesondere anhand der Weiterleitung von Licht durch den Teststreifen.
Zur exakten Bestimmung des Assay-Ergebnisses muss der Erfassungsbereich
des Teststreifens korrekt innerhalb der Ablesevorrichtung relativ
zum Strahlengang oder anderen Merkmalen positioniert werden, welche
das System zum Ablesen der Ergebnisse ausmachen. In der
WO
95/13531 werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, mit denen
die korrekte Aufnahme der Assay-Vorrichtung im Inneren der Ablesevorrichtung
vereinfacht werden kann.
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Eine vornehmliche Zielsetzung besteht
bei diesen Testkits darin, dass sie auch von untrainiertem Personal
und insbesondere durch den Benutzer zu Hause verwendbar sein sollen.
Wird der normale Benutzer zur Benutzung irgendeiner Vorrichtung
aufgefordert, die einen körperlichen
Eingriff der einen Einheit mit einer anderen voraussetzt, dann kann
es für diesen
Vorgang überraschend
häufig
vorkommen, dass er inkorrekt ausgeführt wird.
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Sorgfältig formulierte und bebilderte
Anleitungen, die der Hersteller mitliefert, können falsch verstanden werden
oder sie werden häufig
völlig
ignoriert. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, bei der
eine präzise
Ablesung des Ergebnisses eines empfindlichen Nachweises gefordert
wird, ist es ganz wesentlich, dass eine exakte Platzierung der Assay-Vorrichtung
innerhalb der Ablesevorrichtung erzielt wird. Jeder Ausrichtungsfehler
oder ein inkorrekter Eingriff zwischen diesen beiden Einheiten kann
zu einer unpräzisen
oder irreführenden
Ablesung des Assay-Ergebnisses führen.
Dieses Problem ist besonders dort drängend, wo das Ablesesystem
keine Möglichkeit
umfasst, die Assay-Vorrichtung abzutasten, um den richtigen Abschnitt
zu lokalisieren, der abgelesen werden sollte. Die Kosten und der
komplexe Aufbau des Ablesesystems lassen sich erheblich verringern,
wenn die präzise
Lage der Erfassungszone innerhalb der Nachweiszone schon während der
Herstellung gesteuert wird und die Vorrichtung relativ zur Ablesevorrichtung
in gleichbleibender Weise so positioniert wird, dass die Erfassungszone
immer die gleiche Lage relativ zum Ablesesystem einnimmt. Eine Zielsetzung
der Erfindung besteht darin, ein Testkit zu schaffen, bei dem die Wahrscheinlichkeit
eines durch einen Benutzer verursachten Fehlers während der
Ausrichtung der Assay-Vorrichtung gegenüber der Ablesevorrichtung erheblich
verringert wird. Eine damit verknüpfte Zielsetzung besteht in
der Schaffung eines Testkits, bei dem die Ablesung der Assay-Vorrichtung
nur dann eingeleitet wird, wenn die Assay-Vorrichtung tatsächlich korrekt relativ zum
Ablesegerät
liegt, oder bei dem der Benutzer einen Alarmhinweis darauf erhält, dass die
Assay-Vorrichtung unkorrekt liegt. In der Vorveröffentlichung
WO 95/13531 haben
wir zwar einige Mechanismen beschrieben, welche eine präzise Platzierung
vereinfachen, doch bietet die vorliegende Erfindung noch weitere
Verbesserungen.
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In der europäischen Patentschrift
EP 0 376 111 wird eine im
Wesentlichen ebene Kombination aus einer Assay-Vorrichtung und einem
Nachweis-Ablesegerät
offenbart, bei welcher das Nachweis-Ablesegerät eine Positioniervorrichtung
umfasst, die eine exakte Positionierung der Assay-Vorrichtung relativ
zu dem Nachweis-Ablesegerät
ermöglicht.
Ein präzises
dreidimensionales Ineinandergreifen zwischen der Assay-Vorrichtung
und dem Nachweis-Ablesegerät
ist dabei nicht vorgesehen.
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Die Erfindung wird nachstehend unter
spezieller Bezugnahme auf Testkits beschrieben, die zur Überwachung
von Analyten aus Körperflüssigkeiten und
speziell auf die Überwachung
von Analyten aus dem Urin zu Hause von Nutzen sind, welche für die Bestimmung
des Status im Ovulationszyklus beim Menschen relevant sind. Dieser
Nachweis wird hier nur beispielhaft beschrieben und es versteht
sich von selbst, dass die Erfindung auch in etlichen anderen Zusammenhängen von
Nutzen ist, bei denen andere Probenflüssigkeiten und Analyte eine
Rolle Spielen. Zu den Beispielen für Analysen anderer Art, bei
denen präzise
Assay-Ergebnisse wünschenswert
sind und bei denen ein Kit bzw. eine Nachweisanordnung gemäß der Erfindung
unter Umständen
angemessen ist, gehören
Nachweise bzw. Assays für
Krebsmarkierstoffe, Herzmarkierstoffe, für den Glukosespiegel im Blut,
Suchtdrogen, Hormone, Markierstoffe für Infektionskrankheiten, Untersuchungen
zur Überwachung
und bei der Herstellung von Medikamenten für therapeutische Zwecke sowie
die Qualitätskontrolle der
Rohstoffe hierfür,
und Versuche für
den Nachweis von Verschmutzungsgraden in Abwässern und für den Nachweis einer Umweltverschmutzung.
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ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein Testkit
zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung der Gegenwart von
einem oder mehreren Analyten in einer flüssigen Probe, umfassend eine
Assay-Vorrichtung gemeinsam mit einer Ablesevorrichtung, die mit
der Assay-Vorrichtung in Eingriff steht, worin das präzise Ineingriffstehen
der Assay-Vorrichtung
mit der Ablesevorrichtung für
das genaue Ablesen des Assay-Ergebnisses wesentlich ist, wobei die Ablesevorrichtung
eine Aufnahme zum Aufnehmen der Assay-Vorrichtung sowie einen Ablesungsinitiator
umfasst, der ein Schaltglied oder dergleichen aufweist, von dem
mindestens ein Teil bei Aufnahme der Assay-Vorrichtung in der Aufnahme
verstellbar ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das präzise Ineingriffstehen
der Assay-Vorrichtung mit der Ablesevorrichtung dazu führt, dass
ein Kontaktteil eines Gehäuses
der Assay-Vorrichtung mit dem Schaltglied in Kontakt tritt, wobei
der Kontaktteil und ein verstellbarer Teil des Schaltgliedes über einen "Schloss-Schlüssel"-Eingriff derart
wechselseitig miteinander in Eingriff stehen, dass nur bei korrekter Aufnahme
der Assay-Vorrichtung das Schaltglied verstellt werden kann, um
das Ablesen zu beginnen.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Beschreibung wird der Begriff einer Wechselwirkung in der Art eines "Schloss-Schlüssel"-Eingriffs als Bezeichnung
für eine
nur einmal vorhandene dreidimensionale räumliche Beziehung zwischen
der Assay-Vorrichtung und der Ablesevorrichtung verwendet. Bei den
hier ausführlich
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung ergibt sich dies durch Ausrichtung dieser beiden Bestandteile
entlang dreier Achsen. Diese dreiachsige Ausrichtung schlägt sich
in einer Betätigung
einer Schalteinrichtung entlang einer einzigen Achse nieder, mit welcher
die Ablesung der Assay-Vorrichtung eingeleitet wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Assay-Vorrichtung
in der Art ausgeführt,
dass sie im Wesentlichen aus einem porösen Trägerstreifen oder dergleichen
im Inneren eines hohlen Gehäuses
besteht und bei welcher das Ergebnis eines Nachweises durch eine
spezifische Anbindung eines markierten Reagenzmittels innerhalb
einer Nachweiszone des Trägerstreifens
angezeigt wird, wobei die Anwesenheit des markierten Reagenzmittels
innerhalb der Nachweiszone von der Ablesevorrichtung erkannt werden
kann.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung wird der Begriff "Schaltglied" in dem Sinne verwendet,
dass er jede Einrichtung bzw. jedes Mittel bezeichnet, die ein Einschalten
oder Ausschalten einer elektrischen oder elektronischen Schaltung
direkt oder indirekt veranlasst oder deren Veränderung in dem Sinne herbeiführt, dass
sie die Ablesung des Ergebnisses eines Nachweisvorgangs einleitet
oder sich auf diese auswirkt. Im typischen Fall handelt es sich
hierbei um einen mechanischen Mechanismus. Die Betätigungseinrichtung
kann dabei Teil eines eigentlichen Schalters sein oder direkt, d.h.
physikalisch, mit diesem verbunden sein, oder es kann eine indirekte
Verbindung oder eine Fernverbindung vorgesehen sein. Der hierbei
wichtige Gedanke besteht darin, dass ein korrektes Ineinandergreifen
zwischen der Assay-Vorrichtung und der Ablesevorrichtung sich einzig
und allein auf das Schaltglied auswirkt und infolgedessen die notwendige
elektrische oder elektronische Veränderung erfolgt.
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Das Schaltglied weist günstiger
Weise mindestens einen feststehenden vorstehenden Abschnitt und
mindestens einen verlagerbaren vorstehenden Abschnitt auf, und der
Kontaktteil des Gehäuses
der Assay-Vorrichtung weist eine Aussparung auf, die so formt ist,
dass sie den feststehenden vorstehenden Abschnitt des Schaltgliedes
aufnimmt, nicht aber dessen verlagerbaren vorstehenden Abschnitt,
wobei das Kontaktteil außerdem
ein Kop pelteil aufweist, das mit dem verlagerbaren Abschnitt des
Schaltglieds in Berührung
kommt und dieses verlagert, wenn der feststehende vorstehende Abschnitt
innerhalb der Aussparung aufgenommen ist.
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Die Aufnahmeeinrichtung umfasst vorzugsweise
ein Vorspannmittel, das die aufgenommene Assay-Vorrichtung gegen
das Schaltglied drückt.
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Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Aufnahmeeinrichtung ein Kurvenglied auf, welches die Assay-Vorrichtung
von dem Schaltglied weg bewegt, sofern die Assay-Vorrichtung nicht
korrekt aufgenommen wurde. Im Idealfall sorgt das Kurvenglied für einen "Schnapp"-Eingriff zwischen
der Assay-Vorrichtung und der Aufnahmeeinrichtung, wenn die Assay-Vorrichtung
korrekt aufgenommen wurde.
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Als ergänzendes Merkmal ist die Assay-Vorrichtung
vorzugsweise lang gestreckt und weist die Aufnahmeeinrichtung einen
Schlitz auf, in welche zumindest ein Teil der lang gestreckten Assay-Vorrichtung
eingepasst werden kann, während
der Schlitz mindestens einen vorstehenden Nasenabschnitt aufweist,
der sich über
die Öffnung
des Schlitzes erstreckt und in der Weise wirksam ist, dass die Assay-Vorrichtung
in dem Schlitz gehalten wird, wenn diese darin korrekt eingesetzt
ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
befindet sich der vorstehende Nasenabschnitt an einem Ende des Schlitzes
und kann während
des Einsetzens der Assay-Vorrichtung in die Aufnahmeeinrichtung
mit einem Ende der lang gestreckten Assay-Vorrichtung in Eingriff
kommen. Vorzugsweise ist auch ein zweiter vorstehender Nasenabschnitt
am anderen Ende des Schlitzes oder in dessen Nähe vorgesehen, um ebenfalls
die Assay-Vorrichtung darin zu halten.
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Ein spezielles Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachstehend nun ausführlich anhand der
1 bis
10 der
beiliegenden Zeichnung beschrieben. Diese Zeichnung dient nur zur
allgemeinen Darstellung und ist nicht maßstäblich ausgeführt. Außerdem sollte
der Leser der vorliegenden Beschreibung auch den fachlichen Inhalt
der Vorveröffentlichung
WO
95/13531 mit heranziehen. Die vorliegende Erfindung hängt ausschließlich mit
der Sicherstellung eines präzisen
Eingriffs zwischen der Assay-Vorrichtung
und der Ablesevorrichtung zusammen. Die Art und Weise, in der die
Assay-Vorrichtung
ein ablesbares Nachweissignal erzeugt, ist nicht kritisch und auch
der Mechanismus, mit dem die Ablesevorrichtung dieses Signal abliest
und analysiert und dem Benutzer Informationen liefert, ist ebenfalls
nicht kritisch. Beispiele für
alle diese Gesichtspunkte sind in der Vorveröffentlichung
WO 95/13531 dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 stellt
eine Ablesevorrichtung nach der Erfindung in einer allgemeinen Ansicht
dar, wobei ein Deckel geöffnet
ist und dabei den Blick auf die hauptsächlichen Merkmale der Vorrichtung
freigibt, die für den
Benutzer wichtig sind.
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2 stellt
einen Teil der in 1 gezeigten Vorrichtung
in Draufsicht dar, wobei ein Schlitz zur Aufnahme einer Assay-Vorrichtung
im Einzelnen erkennbar ist.
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3 stellt
die Ablesevorrichtung teilweise im Querschnitt dar, der entlang
der Längsachse
des Schlitzes gelegt ist, wobei die rückwärtige Wandung des Schlitzes
gezeigt wird.
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4 stellt
die Ablesevorrichtung teilweise im Querschnitt dar, der entlang
der Längsachse
des Schlitzes gelegt ist, allerdings mit Blickrichtung in umgekehrter
Richtung, wobei die gegenüber
liegende Wandung des Schlitzes gezeigt wird.
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5 stellt
einen teilweisen Aufriss mit Blickrichtung in den Schlitz vom rechten
Ende aus und entlang des Schlitzes dar.
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6 zeigt
eine Assay-Vorrichtung in allgemeiner Ansicht, wie der Benutzer
sie in einer Ausrichtung hält,
in welcher sie in die Ablesevorrichtung eingeschoben werden kann.
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7 zeigt
die gegenüber
liegende Seite der Assay-Vorrichtung in allgemeiner Ansicht.
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8 ist
ein Aufriss der Ablesevorrichtung und der Assay-Vorrichtung während des
Einführvorgangs,
teilweise im Querschnitt, mit Blickrichtung von der Vorderseite
der Ablesevorrichtung her.
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9 ist
eine teilweise Draufsicht auf den Schlitz mit darin korrekt eingeschobener
Assay-Vorrichtung, teilweise im Querschnitt und teilweise in aufgebrochener
Ansicht.
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10 ist
eine vergrößerte Draufsicht
auf die Mechanik mit dem Schaltglied, teilweise im Querschnitt,
in welcher die Mechanik zur Schalterbetätigung an der Ablesevorrichtung
dargestellt ist.
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Es wird nun auf 1 verwiesen, nach welcher die Ablesevorrichtung
einen im Allgemeinen abgeflachten ovalen Korpus 100 und
einen oberen Deckel 101 aufweist, der an der Rückseite 102 des
Korpus angelenkt ist. Jede Seite 103 des Deckels 101 ist nahe
dem Gelenk steil nach innen abgebogen und der Korpus 100 weist
quer über
seine Oberfläche 104 eine
Vertiefung auf, so dass bei geschlossenem Deckel die Vorrichtung
eine bündig
abschließende
Außenfläche besitzt.
In dieser Hinsicht wurden die Form und die Proportionen des Deckels
und des Korpus unter rein ästhetischen
Gesichtspunkten ausgelegt und nehmen keinerlei Einfluss auf die
vorliegende Erfindung. Technisch gesehen besteht keine Notwendigkeit
dafür,
dass die Vorrichtung überhaupt
einen Deckel besitzt. Die Oberfläche 104 der
vom geöffneten
Deckel freigegebenen Vorrichtung weist eine Vertiefung 105 zur
rechten Seite 106 hin auf. Die Vertiefung 105 besitzt eine
schräg
nach innen verlaufende rückwärtige Fläche 107,
in welche eine Reihe von Betriebsmerkmalen einbezogen ist, die für den Benutzer
von Bedeutung sind. Diese Betriebsmerkmale sind zwar für die vorliegende
Erfindung nicht direkt relevant, doch können sie gemäß der Darstellung
in 1 einen Druckknopf 108,
zwei Anzeigenlampen 109 und 110 und einen kleinen
Anzeigebildschirm 111 zur Vermittlung von Informationen
an den Benutzer umfassen. Die Vertiefung 105 besitzt einen
flachen Boden 112. Am linken Ende 113 der Vertiefung 105 ist
eine schräg
nach innen verlaufende Fläche 114 vorgesehen,
von deren Mitte aus sich ein Aufnahmeschlitz 115 horizontal
zur linken Seite 116 der Vorrichtung hin erstreckt. Der Schlitz 115 verläuft nahezu
ganz auf der linken Seite der Vorrichtung und endet unter einer
kleinen Verglasung 117, die in der Oberseite der Vorrichtung
eingeformt ist. Gemäß 1 ist die rückwärtige Wandung 118 des
Schlitzes 115 zu erkennen, die eine Mechanik 119 zur
Schalterbetätigung
aufweist, mit welcher die Ablesung einer (hier nicht dargestellten)
Assay-Vorrichtung einleitet, wenn diese in den Schlitz eingeführt wird;
des weiteren ist eine rechteckige Abdeckung 120 eines (im
Korpus der Ablesevorrichtung verborgenen) Ablesesystems vorgesehen,
mit welchem Informationen aus einer eingeführten Assay-Vorrichtung gewonnen werden
können.
Der Schalter 119 wird nachstehend noch ausführlicher
anhand der 3, 9 und 10 beschrieben.
Der flache Boden 112 der Vertiefung erstreckt sich in den
Schlitz. Auf der rechten Seite 121 der Vertiefung 105 erstreckt
sich direkt gegenüber dem
Ende 122 des Schlitzes der Rand 123 der Vorrichtung
in konvex gebogener Vorm zu einer Spitze 124 hin, die direkt
auf einer Linie mit der Längsachse des
Schlitzes verläuft.
Auf der Innenfläche
des Deckels 101 ist eine kleine Vertiefung 125 vorgesehen, welche
die Verglasung 117 am Ende des Schlitzes aufnimmt, wenn
der Deckel geschlossen wird. Weitere Merkmale des in 1 erkennbaren Schlitzes
bestehen darin, dass dieser im Wesentlichen parallel verlaufende
Seiten über
den größten Teil
seiner Länge
aufweist, doch dass sich ein Bereich 126 der näher gelegenen
Fläche
umso stärker
leicht konisch nach innen verjüngt
ist, je näher
er an die Verglasung heranreicht. Am anderen offenen Ende 122 des Schlitzes
ist eine sich nach vorne erstreckende Nase 127 an der oberen
Kante 128 der rückwärtigen Wandung 118 vorgesehen.
Der Schlitz besitzt an seinem offenen Ende 122 seine größte Breite,
da sowohl die vordere Wandung als auch die Rückwandung in den Bereichen 129 und 130 jeweils
nach außen
abgestuft sind.
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In 2 sind
die gleichen Merkmale des Schlitzes 115 noch deutlicher
zu erkennen. Weitere Merkmale, die in 2 zu
sehen sind, bestehen darin, dass sich die rechteckige Abdeckung 120 für das Ablesesystem
von der rückwärtigen Wandung 118 des
Schlitzes 115 aus nach außen erstreckt und deutlich
abgeschrägte
Kanten 200 aufweist. In der vorne liegenden Wandung 126 des
Schlitzes sind zwei vorstehende federgespannte Knöpfe 201 und 202 vorgesehen,
von denen der eine (201) dem Schaltglied 119 direkt gegenüberliegt
und der andere (202) nahe der Mündungsöffnung 122 des
Schlitzes vorgesehen ist, und zwar gegenüber der Nase 127, die
sich von der rückwärtigen Wandung
aus erstreckt. Ein zweiter Knopf 202 besitzt eine abgeschrägte Fläche 203 nahe
der Mündungsöffnung des Schlitzes.
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3 stellt
die rückwärtige Wandung 118 des
Schlitzes 115 dar. Das Schaltglied 119 ist in
drei Bestandteile unterteilt. Seine Form ist insgesamt zwar rund,
doch weist es einen diagonal verlaufenden Mittelbereich 300 auf,
der sich über
die gesamte Breite des Schaltglieds erstreckt, sowie zwei gebogene
Abschnitte 301 und 302, die jeweils auf einer
der beiden Seiten der Diagonale liegen. Die gebogenen Abschnitte
sind fest angebracht, doch der diagonal verlaufende Mittelbereich
lässt sich
nach innen herunterdrücken,
um die Ablesung durch die Vorrichtung auszulösen. 3 stellt außerdem dar, dass ein Bereich 303 des
flachen Bodens 131 des Schlitzes nahe der Verglasung 117 steil
nach oben schräg
verläuft und
dann auf die Stirnwandung 304 des Schlitzes unter der Verglasung
trifft.
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4 zeigt
die gegenüber
liegende Wandung 126 des Schlitzes 115, welche
die beiden federgespannten Knöpfe 201 und 202 umfasst.
Der Knopf 202 ist nahe der Mündungsöff nung 122 des Schlitzes asymmetrisch
geformt und sein Oberteil 400 ist nach unten abgeschrägt, während die
linke Fläche 203 (in 4 dargestellt) ebenfalls abgeschrägt ist.
Horizontal zwischen den beiden Knöpfen befindet sich eine rechteckige
Vertiefung 401, hinter welcher ein (hier nicht zu erkennendes)
Beleuchtungssystem vorgesehen ist, das Teil des Mechanismus zur
A Ablesung der Vorrichtung ist. Die Vertiefung 401 befindet
sich direkt gegenüber
der vorgewölbten
Abdeckung 120 des Ablesesystems in der gegenüber liegenden Wandung
des Schlitzes. Auch hier ist der schräg nach oben verlaufende Bereich 303 des
Bodens 131 des Schlitzes unter der Verglasung 117 erkennbar.
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Die in 5 dargestellte
Ansicht entlang des Schlitzes 115 zeigt, dass die Unterseite 500 der
vorstehenden Nase eine konvex gekrümmte Oberfläche besitzt. Weitere Merkmale,
die in 5 dargestellt sind, sind der
abgeschrägte
Druckknopf 202, die vorgewölbte Abdeckung 120 des
Ablesesystems, die Verglasung 117 am entfernt liegenden
Ende des Schlitzes und der schräg
nach oben verlaufende Boden 303 unter der Verglasung.
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6 stellt
eine Assay-Vorrichtung dar, die einen lang gestreckten Korpus 600 und
eine abnehmbare Kappe 601 aufweist. Der linke Abschnitt 602 (in 6 zu erkennen) des Korpus 600 besitzt einen
schmaleren Querschnitt als der Hauptteil 603 und verjüngt sich
steil an seinem äußersten
linken Ende 604. Diese Verjüngung ergibt sich aus folgendem:
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- (a) Die Vorderseite 605 der Vorrichtung ist dabei
zum linken Ende hin verjüngt;
und
- (b) die Unterseite 606 ist am linken Ende steil nach oben
abgewinkelt.
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Dabei ist ein langes rechteckiges
Fenster 607 in der Vorderseite 605 des schmaleren
Abschnitts 602 des Korpus vorgesehen, welches abgewinkelte
Seiten 608 aufweist, die sich in den geformten Korpus hinein erstrecken.
Dieses Fenster gibt den Blick auf einen Nachweis- bzw. Teststreifen 609 im
Inneren der Vorrichtung frei, und dieser Streifen umfasst gemäß der Darstellung
zwei Zonen 610 und 611 für das Ergebnis des Tests.
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Gemäß 7,
welche die gegenüber
liegende Seite der Assay-Vorrichtung darstellt, umfasst die gegenüber liegende
Fläche 700 des
schmaleren Abschnitts 602 des Korpus auch ein rechteckiges
Fenster 701, das in den Korpus eingelassen ist. Dieses Fenster
gibt auch den Blick auf den Streifen 605 und die gleichen
Nachweiszonen 610 und 611 frei, so wie diese durch
das andere Fenster sichtbar sind. In derselben Fläche der
Vorrichtung ist zwischen dem Fenster 701 und der äußersten
Spitze 702 ein Paar bogenförmiger Vertie fungen 703 und 704 vorgesehen,
die durch einen diagonalen Abschnitt 705 von einander getrennt
sind, der bündig
mit dem übrigen Teil
Oberfläche
der Vorrichtung an diesem Punkt abschließt.
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8 stellt
die Assay-Vorrichtung 600 in dem Zustand dar, in dem sie
in die Ablesevorrichtung eingeschoben ist. Die Spitze 702 des
Korpus der Assay-Vorrichtung wurde dabei unter der Verglasung 117 platziert
und steht in etwa am Mittelpunkt des schmaleren Abschnitts 602 des
Korpus mit dem oberen Teil des Druckknopfes 201 in Berührung und
liegt auf diesem auf, auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. Dabei handelt es sich um eine stabile Lage, und es ist der
Druck des Fingers des Benutzers nach unten auf den Korpus 603 und/oder die
Kappe 601 der Vorrichtung erforderlich, um die Vorrichtung
in einer stärker
horizontale Ausrichtung innerhalb des Schlitzes zu drücken, entgegen
dem Widerstand, den der Druckknopf 201 entgegensetzt, der
durch eine solche Bewegung verschoben würde. Diese Zeichnung stellt
auch in unterbrochenen Linien die Position dar, welche die Assay-Vorrichtung
einnehmen muss, wenn sie für
eine präzise
Ablesung korrekt in die Ablesevorrichtung eingeschoben ist. Diese
korrekte Position setzt voraus, dass die Assay-Vorrichtung (relativ
zum Boden der Ablesevorrichtung) vollständig horizontal verläuft, wobei
die Spitze 702 unter der Verglasung 117 vollständig ausgerichtet
ist und das entfernt liegende Ende 800 der Kappe gegen
den nach innen gebogen verlaufenden Abschnitt 124 auf der
linken Seite der Ablesevorrichtung anliegt. Ebenso ist dort erkennbar,
dass der schräg
nach oben verlaufende Abschnitt 606 der Spitze 702 der
Assay-Vorrichtung mit der nach oben verlaufenden Abschrägung 303 des
Bodens des Schlitzes unter der Verglasung übereinstimmt. Wenn die Assay-Vorrichtung
korrekt in den Schlitz eingeschoben ist, wird der breitere Abschnitt 603 des
Korpus gleitend unter der vorstehenden Nase 127 der rückwärtigen Wandung 118 des
Schlitzes gehalten.
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Aus 9 ist
ersichtlich, dass die korrekt eingesetzte Assay-Vorrichtung durch
eine Kombination von Merkmalen in ihrer Stellung verriegelt wird. Sie
wird dabei unter dem Druck von den beiden Druckknöpfen 201 und 202 gegen
die rückwärtige Wandung 118 des
Schlusses gespannt. Die vorstehende Abdeckung 120 des Ablesesystems
passt genau in die Fenstervertiefung 701 im Korpus der
Assay-Vorrichtung. Die feststehenden gebogenen Abschnitte 301 und 302 des
Schaltglieds passen präzise
in die gebogenen Vertiefungen 703 und 704 im Korpus
der Assay-Vorrichtung und der diagonale Abschnitt 300 in
der Mitte des Schalters wird von dem diagonalen Korpusabschnitt 705 zwischen
den beiden Vertiefungen niedergedrückt. Der Druck auf den Abschnitt 300 des
Schaltglieds veranlasst die Ablesung der Assay-Vorrichtung mit Hilfe
eines nachstehend unter Bezugnahme auf 10 beschriebenen Mechanismus.
Die Zielsetzung besteht dabei darin, für eine ganz spezielle dreidimensionale
Situation zu sorgen, in welcher das Schaltglied von der darin aufgenommenen
Assay-Vorrichtung betätigt
wird. Die Position der Verglasung 117 und der vorstehenden Nase 127 sind
dabei in gestrichelten Linien eingezeichnet. Der breitere Abschnitt 603 des
Korpus der Assay-Vorrichtung wird im Inneren der sich nach außen erweiternden
Mündungsöffnung des
Schlitzes aufgenommen.
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Weitere Merkmale, die in
9 dargestellt sind, bestehen in einem
Beleuchtungssystem
900 hinter einem optischen Streukörper bzw.
Diffusor
901 in der vorderen Wandung
126 des Schlitzes
und in einer Reihe von Lichtsensoren
902 hinter der Abdeckung
120 auf
der rückwärtigen Wandung
118 des Schlitzes.
Diese Merkmale sind einfach nur in schematischer Form dargestellt,
da sie für
die vorliegende Erfindung nicht kritisch sind. Geeignete Beispiele
für solche
Merkmale werden in der Vorveröffentlichung
WO
95/13531 beschrieben.
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Merkmale, die innerhalb des teilweisen Querschnitts
durch die Assay-Vorrichtung erkennbar sind, bestehen aus dem Nachweisstreifen
609,
der auf beiden Seiten zwischen einer durchsichtigen Kunststofffolie
903 und
904 eingeschlossen
ist, in den beiden Nachweiszonen
610 und
611 in
dem Streifen und in einem Stift
905 im Formteil der Assay-Vorrichtung, der
sich durch den Nachweisstreifen und die diesen überdeckenden Folien hindurch erstreckt
und somit während
der Herstellung der Vorrichtung ein Mittel zur präzisen Lokalisierung
für die beiden
Nachweiszonen bildet. Beispiele für diese Merkmale werden ebenfalls
umfassend in der Vorveröffentlichung
WO
95/13531 beschrieben.
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10 stellt
den Mechanismus zur Schalterbetätigung
bei der Ablesevorrichtung in weiteren Einzelheiten dar. Der eigentliche
Schalter 1000, der mit der elektronischen Verarbeitungsschaltung
im Inneren der Ablesevorrichtung verbunden ist, befindet sich selbst
im Innenraum des Korpus 100 der Vorrichtung und ist in
den vorherigen Zeichnungen nur in der teilweise geschnittenen Ansicht
in 9 sichtbar. Bei der eigentlichen
Einheit 119, die auf der rückwärtigen Fläche des Schlitzes sichtbar
ist, handelt es sich um einen separaten mechanischen Aufbau, der
im Betrieb den Kontakt mit dem Schalter 1000 herstellt
und diesen betätigt.
Gemäß der Darstellung
in 10 ist der Schalter 1000 auf
einer Leiterplatte 1001 vorgesehen. Auf der Rückseite
der Leiterplatte 1001 befinden sich zwei Schaltkontakte 1002 und 1003.
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Der mechanische Aufbau, der mit einer
korrekt eingesetzten Nachweis- bzw. Testvorrichtung zusammenwirkt,
befindet sich in der rückwärtigen Wandung
des Schlitzes. Die Mechanik umfasst, wie bereits beschrieben, zwei äußere feststehende
Abschnitte 301 und 302 sowie einen beweglichen
Abschnitt 300 in der Mitte, der nach innen verschoben wird,
wenn die Testvorrichtung korrekt eingeführt wurde. Gemäß der Darstellung
in 10 umfasst der bewegliche Abschnitt 300 der
Schaltmechanik eine Hohlwelle 1004, die zwischen den beiden
feststehenden Abschnitten der Mechanik aufliegt und eine Lagerung
zwischen den Abschnitten 301 und 302 zur ungehinderten
Gleitbewegung bildet. Durch die gesamte Welle erstreckt sich in
axialer Richtung eine Durchführung 1005 mit
Gewinde, die für
den Eingriff mit einer langen Gewindeschraube 1006 vorgesehen ist,
welche im Inneren der Welle gehalten wird. Die Welle erstreckt sich über die
Innenfläche 1007 der Wandung
des Schlitzes hinaus und schließt
in einem Flansch 1008 ab. Die Breite des Abschnitts der
Welle mit dem Flansch ist größer als
die Breite des Kanals zwischen den beiden feststehenden Abschnitten
der Mechanik, welche den größten Teil
des Rückens
aufnehmen. Zwischen dem Flansch und der Wandung des Schlitzes ist
ein Spalt 1009 vorgesehen, und innerhalb dieses Schlitzes
ist eine Schraubenfeder 1010 vorgesehen, deren Enden gegen
den Flansch und die Innenfläche
der Wandung anliegen. Die Feder 1010 wirkt in der Weise,
dass sie die Welle leicht in ihrer Position spannt, so dass das
Ende 1011 der Schraube gegen den Schalter anliegt, wenn
die Mechanik sich in ihrer Ruhelage befindet, die in 10 dargestellt ist. Die Kraft der Feder 1010 ist
geringer als die Kraft, die zur Betätigung des Schalters erforderlich
ist. Die Gewindeschraube 1006 erstreckt sich dabei über den
Flansch 1008 hinaus.
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Während
der Herstellung der Ablesevorrichtung kann die Schraube 1006 so
eingestellt werden, dass die Außenfläche der
in der Mitte liegenden Welle 300 sich in einem Abstand
A befindet und von den Spitzen der feststehenden Abschnitte 301 und 302 weg
verschoben wird, wenn innerhalb des Schalters ein Kontakt hergestellt
wird. Diese Einstellung kann während
der Herstellung kann durch Erfassen der Schaltkontakte gesteuert
werden.
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Während
der Einführung
der Assay-Vorrichtung in der empfohlenen Weise in die Ablesevorrichtung – die ganz
allgemein in 8 dargestellt ist – wird die „Spitze" der Assay-Vorrichtung unter
Verglasung 117 eingesetzt und unter dem Druck eines Fingers
wird die Assay-Vorrichtung nach unten gedrückt, wobei sie gegen den Drehpunkt
geschwenkt wird, den die Nase der Verglasung bildet, wobei er an den
verschiedenen Mitteln vorbei, die von beiden Wänden in en Hohlraum des Schlitzes
vorstehen, „eingerastet" wird. Die vorstehende
Abdeckung 120 und in geringerem Maße die vorstehenden Abschnitte
des Schaltglieds und die vorstehende Nase 127 wirken als
Führungskurven,
welche den Korpus der Vorrichtung von der rückwärtigen Wandung weg gegen die
beiden Druckknöpfe
drücken.
Wenn die Assay-Vorrichtung nach unten gedreht wird und die vorstehende
Abdeckung und die feststehenden Abschnitte des Schaltglieds mit
dem Eingriff in den entsprechenden Vertiefungen im Korpus der Assay-Vorrichtung
beginnen, wird die Assay-Vorrichtung unter dem von den Druckknöpfen ausgeübten Druck
zu der rückwärtigen Wandung
des Schlitzes gedrückt
und kann unter der vorstehenden Nase in ihre Position "einrasten". Die Krümmung auf
der Unterseite der vorstehenden Nase vereinfacht diese abschließende Bewegung
der Assay-Vorrichtung in ihre korrekte Ablesestellung. Wenn die
Assay-Vorrichtung aus einem Kunststoffmaterial wie zum Beispiel
Polystyrol geformt ist, wie dies heutzutage bei Diagnosevorrichtungen
aus der Massenproduktion üblich
ist, kann sie ausreichend biegsam sein, um sich zu verformen und um
diese Bewegung zu vereinfachen. Die inhärente Elastizität des Formkörpers der
Assay-Vorrichtung kann tatsächlich
in vorteilhafter Weise genutzt werden, da die Verformung und die
anschließende
Freigabe bei korrekter Aufnahme der Assay-Vorrichtung im Inneren der Ablesevorrichtung
den „Rasteingriff" zwischen diesen
beiden Bestandteilen des Instrumentensatres verbessern können. Die
Kanten des Formkörpers
der Assay-Vorrichtung und der Kontaktpunkte auf der Ablesevorrichtung
können
einen solchen Radius beschreiben, dass sie die Schiebebewegung zwischen
den beiden Bestandteilen vereinfachen und dass Situationen vermieden
werden, in denen die beiden Komponenten sich möglicherweise mit einander verkeilen.
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Es ist auch möglich, dass der Benutzer die Assay-Vorrichtung
so in den Schlitz einsetzt, dass diese ihre korrekte Ableseposition
erreicht, indem die Spitze der Vorrichtung in das offene Ende des
Schlitzes eingesetzt wird und die Vorrichtung dann in horizontaler
Richtung so weit geschoben wird, bis sie vollständig ihre Zielposition im Schlitz
erreicht hat. Bei Beendigung dieses alternativen Vorgangs wird die
Assay-Vorrichtung durch die verschiedenen vorstehend beschriebenen
Wechselwirkungen wieder präzise
in ihrer Stellung gehalten.
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Wenn im normalen Betrieb die Assay-Vorrichtung
aus irgendeinem Grund unkorrekt in den Schlitz eingesetzt wird,
kommt es nicht zur exakten Deckung zwischen diesen verschiedenen
Merkmalen. Dabei wird der Betätigungsschalter
nicht heruntergedrückt.
Bei Bedarf kann eine ergänzende
Fühlermechanik
so einbezogen werden, dass sie die Anwesenheit einer unkorrekt eingeschobenen
Assay-Vorrichtung erfasst und dass damit unter Umständen ein
Warnsignal für
den Benutzer abgegeben wird, das ihm anzeigt, dass die Assay-Vorrichtung sich
nicht in ihrer korrekten Lage befindet.
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Der Korpus der Ablesevorrichtung,
einschließlich
der Wandungen und des Bodens des Schlitzes, kann aus einem dauerhaften
Kunststoffmaterial wie zum Beispiel Polystyrol geformt sein. Die Druckknöpfe und
die vorstehenden Abschnitte der Mechanik zur Schalterbetätigung werden
vorzugsweise aus einem widerstandsfähigeren Werkstoff hergestellt,
da diese Teile einen wiederholten Kontakt mit den nur zu einmaliger
Verwendung vorgesehenen Testvorrichtungen über eine längere Einsatzdauer aushalten
müssen.
So genannte "harte
technische Kunststoffe" wie
zum Beispiel ABS sind hierfür
ideal. Dieser Werkstoff besitzt eine gute Formstabilität und ist
härter
als Polystyrol. Der Werkstoff sollte natürliche Eigenschaften der Tragfähigkeit
besitzen. Ein ideales handelsübliches
ABS-Material wird unter der Bezeichnung „Delrin" vertrieben.
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Die exakte Form und die Beziehung
zwischen den verschiedenen vorstehend beschriebenen Merkmalen, die
für eine
formschlüssige
dreidimensionale gegenseitige Verriegelung sorgen, wenn die Assay-Vorrichtung
korrekt eingesetzt ist, sind hier nur rein exemplarisch angegeben.
Für den
fachkundigen Leser ist schnell offensichtlich, dass hierfür eine große Vielfalt
an alternativen Profilen und Konstruktionen herangezogen werden
kann, um eine von der Funktion her vergleichbare formschlüssige Verriegelungswirkung
herbeizuführen.
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Im Hintergrund und beispielhaft vereinfacht die
Erfindung die Schaffung von Ablesevorrichtungen zum Ablesen von
Testergebnissen sowie von den zugehörigen Assay-Vorrichtungen zum Testen von Proben,
die beide exakte quantitative Informationen über den Nachweis in einfacher,
schneller und kostengünstiger
Weise liefern können.
Solche Vorrichtungen können über eine
breite Palette von Situationen eingesetzt werden, zum Beispiel in
Krankenhäusern, Kliniken,
in der Sprechstunde des Arztes und zu Hause. Je nach den Umständen können auch
die zu untersuchenden Analyte stark verschieden sein. Beispiele
hierfür
sind Untersuchungen von Organismen oder Markierstoffen auf Infektionskrankheiten,
Stoffwechselprodukte in Körperflüssigkeiten,
die Aufschluss über
eine Veränderung
im Gesundheitszustand oder im Krankheitszustand eines Patienten
liefern, sowie verabreichbare oder oral aufnehmbare Substanzen wie
zum Beispiel Medikamente oder Drogen bei Drogenmissbrauch. Hierzu
sind Nachweisformate erforderlich, die auch von relativ Untrainierten
ausgeführt
werden könne,
insbesondere im häuslichen
Umfeld. Nachweise für
den Einsatz zuhause sind in erster Linie dazu vorgesehen, physiologische
Veränderungen
im menschlichen Körper
festzustellen, mit der Zielsetzung, die Gesundheit, das allgemeine
Wohlbefinden oder die Lebensführung des
Einzelnen zu fördern.
Das Gesundheitsbewusstsein der Verbraucher wird heute immer ausgeprägter und
damit wird die Möglichkeit
für den
Verbraucher gefördert,
seine Körperfunktionen
zu überwachen.
In einigen Fällen
kann damit auch die Wechselbeziehung zwischen dem einzelnen Verbraucher
und Vertretern des ärztlichen
Berufsstands (GP)vereinfacht werden.
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Es gibt viele Nachweise, die einen
Hinweis auf physiologische Veränderungen
im menschlichen Körper
liefern, die derzeit nur unter Einsatz hochkomplexer Labortechniken
vorgenommen werden können.
Um nun nützliche
Informationen im Zusammenhang mit der untersuchten einzelnen Person
zu liefern, müssen
solche Nachweise im Allgemeinen ein Ergebnis in exakten numerischen
Angaben liefern, z. B. Zahlen zur Konzentration eines speziellen
Analyten in einer Körperflüssigkeit.
Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, verbesserte Nachweissysteme
zu schaffen, die insbesondere für
Tests von Proben aus Körperflüssigkeiten
zu Hause einsetzbar sind, und bei denen sich die Bequemlichkeit
der Untersuchung einer Probe mit einer einfachen und kostengünstigen
numerischen Ermittlung des Assay-Ergebnisses verbindet.
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In der Fachliteratur werden viele
Assay-Vorrichtungen beschrieben, zusammen mit Anregungen dahingehend,
dass das Assay-Ergebnis unter Verwendung von optischen Instrumenten
abgelesen werden kann. Die Heranziehung einer abgegebenen Fluoreszenzstrahlung
oder die Fähigkeit,
Licht zu reflektieren, werden häufig
vorgeschlagen. Derartige Techniken sind in den meisten Fällen für den Einsatz in
hoch entwickelten Labors geeignet, auch wenn das optische Reflexionsverhalten
schon bei kommerziell erhältlichen
Tests zur Blutuntersuchung auf Glukose eingesetzt wird. In der Vorveröffentlichung
WO 95/13531 haben
wir Ablesesysteme beschrieben, die mit der optischen Übertragung
durch einen Nachweisstreifen oder eine vergleichbare Membran arbeiten.
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Die Kombination aus Assay-Vorrichtung/Ablesevorrichtung
kann dem Verbraucher in Form eines Testkits geliefert werden. Im
Allgemeinen handelt es sich jedoch beim Ablesegerät um eine
vergleichsweise beständige
Einheit, die der Verbraucher immer wieder einsetzen kann (und die
gegebenenfalls mit einer elektronischen Einrichtung zur Datenspeicherung
und zur Verarbeitung der Daten ausgerüstet ist, so dass die Ergebnisse
vieler aufeinander folgender Testdurchgänge ausgewertet werden können), doch sind
die Testgeräte
nur zur einmaligen Verwendung bestimmt und werden danach weggeworfen.
Dementsprechend können
die Testvorrichtungen für
den Verbraucher getrennt vom Ablesegerät ausgeliefert werden, z. B.
in Mehrfachverpackungen.
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Dadurch, dass ein präzises verriegeltes
Ineinandergreifen zwischen der Testvorrichtung und dem Ablesegerät sichergestellt
wird und auch eine präzise
deckungsgleiche Anordnung der Nachweiszone im Inneren des Testgeräts selbst
gewährleistet ist,
liegt die Testzone für
das Ablesegerät
jedes Mal, wenn eine Testvorrichtung in das Ablesegerät eingeschoben
wird, in einer gleich bleibenden vorgegebenen Position für die Ablesung
vor. Der Aufbau der Optik im Inneren des Ablesegeräts (Lichtquelle
und Sensoren) kann deshalb so einfach wie möglich gehalten werden, da es
für die
Sensoren nicht wesentlich ist, dass sie irgendwelche Abtastmöglichkeiten umfassen,
was beispielsweise ansonsten nötig
wäre, wenn
die präzise
Lage der Nachweiszone unbekannt ist. Indem die Notwendigkeit einer
hoch entwickelten Optik zur Ablesung vermieden wird, können die
Kosten des Ablesegeräts/Monitors
verringert werden. Eine Vereinfachung der Ableseoptik kann es auch möglich machen,
dass der Leser/Monitor nur geringe Maße aufweist, was eine bequeme
und wenig störende
Verwendung zu Hause unterstützt.
Bei Bedarf kann natürlich
auch eine Abtastmöglichkeit
einbezogen werden.
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Ein weiterer Vorzug der Anordnung
einer eingebauten Möglichkeit
zur Sicherung der Passgenauigkeit, die eine präzise Lage der Nachweiszone
im Inneren des Testgeräts
sicherstellt, besteht darin, dass eine automatisierte Herstellung
und Qualitätskontrolle
der Testgeräte
vereinfacht werden können.
Da beispielsweise im Falle eines Monitors zur Überwachung des Ovulationszyklus
vorgesehen ist, dass der Verbraucher jeden Monat mehrere Testgeräte einsetzen
muss, müssen
unter Umständen
die Testvorrichtungen in großen
Stückzahlen
zu geringen Kosten hergestellt werden. Eine eingebaute Einstellung
der Passgenauigkeit kann die automatisierte Herstellung und einen
hohen Produktionsdurchsatz vereinfachen.
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Grundsätzlich kann zur Vornahme einer Durchlassmessung
mit jeder elektromagnetischen Strahlung gearbeitet werden. Die elektromagnetische
Strahlung sollte vorzugsweise dazu geeignet sein, diffus zu werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung
um Licht im sichtbaren Bereich oder nahe dem sichtbaren Bereich.
Damit ist auch Infrarotlicht und UV-Licht mit einbezogen. Ganz allgemein
ist vorgesehen, dass das als Markierung bei einem Nachweis verwendete nachweisbare
Material eine Substanz ist, die in Wechselbeziehung zu Licht im
sichtbaren oder nahe dem sichtbaren Bereich tritt, z. B. durch Absorption. Die
Wellenlänge
der gewählten
elektromagnetischen Strahlung liegt vorzugsweise bei oder nahe einer Wellenlänge, auf
die der Markierstoff einen starken Einfluss hat, z. B. durch Absorption.
Wenn zum Beispiel die Markierung eine Substanz mit starker Färbung ist,
d. h. wenn sie mit dem bloßen
Auge erkennbar ist, wenn das Material konzentriert ist, dann handelt
es sich bei der idealen elektromagnetischen Strahlung um Licht mit
einer komplementären
Wellenlänge.
Teilchenförmige
direkte Markierstoffe, zum Beispiel in Form eines metallischen Sols
(z. B. Gold), eines Sols aus nichtmetallischen Substanzen in Elementform
(z. B. Selen, Kohlenstoff), eines Farbstoffsols und Teilchen aus
angefärbtem
Latex (Polystyrol) sind ideale Beispiele hierfür. Im Falle von blau eingefärbten Latexteilchen
ist zum Beispiel die ideale elektromagnetische Strahlung rotes Licht
im sichtbaren Bereich, das von den blauen Partikeln stark absorbiert
wird.
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Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes
von diffusem Licht oder einer anderen Strahlung in diesem Zusammenhang
besteht darin, dass die Ablesung des Assay-Ergebnisses mit deutlich
geringerer Wahrscheinlichkeit von Fehlen oder Verunreinigungen auf
der Assay-Vorrichtung
nachteilig beeinflusst wird. Zum Beispiel könnten Schmutz oder Kratzer
auf der Assay-Vorrichtung in dem Bereich, durch den die Strahlung
hindurch gelassen werden muss, sich störend auf die Genauigkeit des
ermittelten Ergebnisses auswirken, wenn fokussiertes Licht und nicht
diffuses Licht verwendet wird. Bei Verwendung einer Quelle von diffusem
Licht ist es möglich,
ein Ablesegerät zum
Ablesen von Assay-Ergebnissen vorzusehen, welches das Ergebnis eines
vorgenommenen Tests sogar in einer im Wesentlichen durchsichtigen
Assay-Vorrichtung genau auswerten kann, ohne dass sich kleinere
Verschmutzungen oder Schäden
(z. B. Kratzer auf der Oberfläche)
an der Assay-Vorrichtung nachteilig
auf das Assay-Ergebnis auswirken.
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Es ist wünschenswert, dass die von der Strahlungsquelle
kommende elektromagnetische Strahlung gepulst ist. Wenn die Detektoren
(Sensoren) in der Weise synchronisiert sind, dass sie nur phasengleich
mit der gepulsten Strahlungsquelle funktionieren, ist es möglich, jede
Hintergrundstörung,
die durch eine externe Strahlung wie zum Beispiel Licht in der Umgebung
verursacht werden könnte,
zu beseitigen. In den meisten Fällen
werden Tests zu Hause unter natürlichem
Tageslicht oder sogar noch häufiger
unter künstlichem
Licht vorgenommen. Künstliches
Licht ist für
gewöhnlich
gepulst (im typischen Fall mit einer Frequenz von 50 bis 100 Hz), was
auf die sich ändernde
Natur der Stromversorgungen zurückzuführen ist.
Sieht man nun eine gepulste Strahlungsquelle zur Beleuchtung der
Assay-Vorrichtung im Inneren des Ablesegeräts vor, so kann eindringendes
natürliches
Tageslicht ignoriert werden. Durch Auswahl der Pulsfrequenz in der
Weise, dass diese sich ausreichend stark von vorhandenem künstlichen
Licht unterscheidet, kann auch jede Störung durch künstliches
Licht vermieden werden. Vorzugsweise sollte die Pulsfrequenz der
Energie mindestens etwa 1 kHz betragen. Eine ideale Pulsfrequenz
liegt bei rund 16 kHz. Die Elektronik, die nötig ist, um eine synchronisierte
Impulserfassung zu erzielen, ist dem Fachmann wohlbekannt. Der Einsatz
von gepulstem Licht ist von großem
Vorteil, da es damit unnötig
wird, dass der Monitor „gegen
Licht abgeschirmt" werden
muss. Dies vereinfacht nicht nur den Aufbau des Monitors sondern
es kann auch die Ablesung des Assay-Ergebnisses bei „offenem" Monitor vorgenommen
werden, wodurch sich die Arbeit für den Benutzer vereinfacht.
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Die Lichtquelle bzw. die Quelle jeder
anderen elektromagnetischen Strahlung kann völlig herkömmliche Komponenten aufweisen.
Ideale Beispiele hierfür
sind handelsübliche
Leuchtdioden, vorzugsweise jene, die Licht mit einer geeigneten
Wellenlänge
abgeben, das von dem in dem Testbereich bzw. den Testbereichen konzentriert
vorhandenen nachweisbaren Material stark absorbiert wird. Das von
den Leuchtdioden kommende Licht sollte durch einen starken Diffusor
geführt
werden, ehe es in der Assay-Vorrichtung eintrifft. Bei Bedarf kann
auch eine Anordnung von Leuchtdioden herangezogen werden, die nacheinander
mit Energie versorgt werden.
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Geeignete Diffusoren können beispielsweise aus
Kunststoffen hergestellt werden und sind auf dem Markt erhältlich.
Wenn nötig,
können
die Eigenschaften des Diffusormaterials bei der Lichtstreuung dadurch
verbessert werden, dass teilchenförmige Substanzen wie zum Beispiel
Titanoxid und Bariumsulfat eingesetzt werden. Ein ideales Diffusormaterial enthält Polyester
oder Polycarbonat, das Titandioxid enthält. Ein guter Wert für den Anteil
des einbezogenen teilchenförmigen
Materials beträgt
mindestens etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise liegt er bei rund 2%. Durch
Verwendung eines Diffusors können
alle relevanten Bereiche auf einem Nachweisstreifen gleichzeitig
gemessen werden und werden Unterschiede in dem von der Quelle abgegebenen
Licht aufgehoben.
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Der Sensor bzw. die Sensoren zur
Erfassung von austretendem Licht können herkömmliche Komponenten wie zum
Beispiel Photodioden sein, z. B. Silizium-Lichtdioden.
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Vorzugsweise befindet sich vor dem
Sensor bzw. den Sensoren ein zweiter Diffusor, der aus demselben
Werkstoff wie der Hauptdiffusor hergestellt sein kann. Damit wird
sichergestellt, dass die Sicht des Sensors nicht nachteilig dadurch
beeinflusst wird, ob ein Teststreifen im Ablesekopf vorhanden ist oder
nicht. Infolgedessen kann der Monitor auch bei fehlendem Teststreifen
kalibriert werden und dann bei vorhandenem Nachweisstreifen ein
Assay-Ergebnis messen.
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Wird eine Quelle mit gleichförmigem Licht verwendet,
so ist es möglich,
ein Ablesesystem für Teststreifen
und dergleichen zu schaffen, das gegenüber leichten Abweichungen in
der Platzierung der Testzone bzw. der Nachweiszonen von einem Streifen
zum anderen relativ tolerant ist, wenn ein Abtastsensor nicht vorhanden
ist. Allerdings werden ganz beträchtli che
Vorteile hinsichtlich der Nachweisgenauigkeit dann erzielt, wenn
die Platzierung der Testzone in der hier beschriebenen Weise gesteuert und
kontrolliert wird.
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Zur Verbesserung des Nachweises der Wahrscheinlichkeit
einer Empfängnis
wurden bereits Nachweisgeräte
vertrieben, die es der Benutzerin ermöglichen, die Konzentration
des luteinisierenden Hormons (LH) im Urin zu überwachen, das etwa einen Tag
vor dem Eisprung eine steile Anstiegsspitze zeigt. Tägliche Tests
zur Ermittlung der LH-Konzentration im Urin werden beispielsweise
unter Einsatz der „Tauchstäbchen"-Technik durchgeführt, wobei das
Assay-Ergebnis in Form eines farbigen Endpunkts vorliegt, dessen
Farbintensität
proportional zur LH-Konzentration ist. Steht dem Verbraucher eine
Farbtabelle zur Verfügung,
mit deren Hilfe das tägliche
Ergebnis mit einem Standard verglichen werden kann, lässt sich
der „LH-Anstieg" einfach mit bloßem Auge
erkennen. Die Überwachung
der LH-Konzentration ist leider ein sehr seltenes Beispiel für einen
Nachweis, der auf halb-quantitativen Daten aufbaut, die mit dieser
einfachen Technik bequem durchführbar
sind, was nur deshalb möglich
ist, weil der LH-Anstieg hinsichtlich der relativen Konzentration
ein so deutlich erkennbares Ereignis darstellt. Bei den meisten
anderen potentiell nützlichen
Nachweisen verändert
sich die Konzentration des Analyten in Körperflüssigkeiten in erheblich feinerer
Weise und lässt
sich nur genau mit instrumentellen Mitteln nachweisen.
-
Deshalb besteht eine Notwendigkeit,
die derzeit verfügbare
qualitative Testtechnik zur Verwendung zu Hause auch auf das Gebiet
der akkuraten quantitativen Nachweistechnik auszuweiten. Ein günstiges
Beispiel, das eine logische Erweiterung des Interesses heutiger
Kunden an zu Hause einsetzbaren Schwangerschaftstests und an Tests
zur Vorhersage des Eisprungs darstellt, ist die Ausdehnung auf eine
präzise
Beobachtung des Ovulationszyklus, nicht nur mit dem Ziel, die Abschätzung der Wahrscheinlichkeit
einer Empfängnis
zu verbessern, sondern um tatsächlich
zuverlässige
Informationen zum Zwecke der Empfängnisverhütung zu liefern. Es wurden
bereits Vorschläge
gemacht, um Körperflüssigkeiten
im Hinblick auf dieses Ziel zu analysieren. Ein gemeinsames Thema
ist dabei die Beobachtung periodischer Schwankungen des Spiegels
von verschiedenen Hormonabbauprodukten im Urin.
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Die verbesserten Testkits gemäß dieser
Erfindung lassen sich bei der Bestimmung jedes Analyten in einer
Körperflüssigkeit
einsetzen, insbesondere zur Überwachung
des Ovulati onszyklus beim Menschen durch Bestimmung eines oder mehrerer Hormone
bzw. von deren Stoffwechselprodukten in einer Körperflüssigkeit wie zum Beispiel Urin,
z. B. der LH-Spiegel
und/oder Östron-3-Glucuronid
(E3G). In den vergangenen paar Jahrzehnten wurde in großem Umfang
an Mitteln und Wegen zur Verbesserung der "natürlichen" Familienplanung
geforscht, wobei physiologische Parameter, die Aufschluss über den
Status des Ovulationsryklus überwacht werden.
In der europäischen
Patentschrift
EP-A-706346 beschreiben
wir insbesondere ein derartiges Verfahren, bei dem die Messung des Östradiolspiegels
bzw. des Gehalts an Abbauprodukten von Östradiol eingesetzt wird, insbesondere
von Östron-3-Glucuronid
(E3G), um so einen Warnhinweis auf das Einsetzen der fruchtbaren
Phase zu erhalten. Damit zusammenhängende Verfahren werden in
den europäischen
Patentschriften
EP-A-656118 ,
EP-A-656119 und
EP-A-656120 beschrieben.
Damit verknüpfte
Testgeräte
und Testkits werden in diesen Patentschriften und auch in der Vorveröffentlichung
WO
96/09553 beschrieben.
-
In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass
eine Vorrichtung zur Untersuchung einer flüssigen Probe im häuslichen
Umfeld ganz allgemein ein poröses
Trägermaterial
umfasst, wie zum Beispiel einen Streifen, durch welchen eine aufgetragene
Flüssigkeitsprobe
wie zum Beispiel Urin permeiren kann und bei welchem das Assay-Ergebnis
mittels einer speziellen Anbindung einer nachweisbaren Substanz in
einem genau definierten Bereich (Nachweiszone) des Trägers erhalten
wird, beispielsweise in Form einer schmalen Linie oder eines kleinen
Punkts, welcher ein fixiertes spezifisches Reagens zur Anbindung
enthält.
Die Erfindung befasst sich deshalb mit Möglichkeiten, bei denen der
Ort eines nachweisbaren Materials in einer derartigen Nachweiszone
präzise
auf einfache und kostengünstige
Art bestimmt werden kann. Vorrichtungen zur Urinuntersuchung zu
Hause, beispielsweise bei Schwangerschaftstests und Tests auf die
Vorhersage des Eisprungs sind heute im Handel weit verbreitet. Viele
dieser Vorrichtungen bauen auf den Grundlagen der Immunchromatographie
auf und umfassen im typischen Fall ein hohles Gehäuse, das
aus Kunststoffmaterial hergestellt ist und einen porösen Nachweisstreifen
enthält, auf
dem zuvor dosierte Reagenzien aufgebracht sind. Die Reagenzien im
Inneren der Vorrichtung können
ein oder mehrere Reagenzien umfassen, die mit einem direkten Marken
wie zum Beispiel einem Farbstoffsol, einem Metallsol (z. B. Gold)
oder einem farbigen Latex (z. B. Polystyrol) in Form mikrofeiner Partikel
markiert ist. Der Benutzer muss nur eine Urinprobe auf einen Teil
des Gehäuses
aufbringen, um den Nachweisvorgang einzuleiten. Das Assay-Ergebnis
wird innerhalb weniger Minuten für
das Auge sichtbar, ohne dass der Benutzer weitere Schritte unternehmen
muss. Beispiele für
solche Vorrichtungen werden in den europäischen Patentschriften
EP-A-291194 und
EP-A-383619 beschrieben. Die
Probe wird auf bequeme Art mit Hilfe eines saugfähigen Teils entnommen, das
Teil der Vorrichtung ist und leicht etwas Probenflüssigkeit
aufnehmen kann, zum Beispiel aus dem Urinstrahl. Optional kann das saugfähige Teil
aus dem Gehäuse
der Vorrichtung vorstehen, um so das Auftragen der Probe zu vereinfachen.
Neben den speziellen Beispielen von nachweisbaren Materialien, die
vorstehend bereits erwähnt
wurden, können
auch andere Substanzen verwendet werden, welche die elektromagnetische Strahlung
blockieren oder reflektieren statt sie zu absorbieren, z. B. "weiße" Partikel wie Latexpartikel
in ihrem natürlichen
ungefärbten
Zustand. Alternativ kann der Marken ein Reaktionsstoff oder Katalysator sein,
der an der Bildung einer Substanz beteiligt ist, welche Strahlung
absorbiert oder Strahlung blockiert, z. B. ein Enzym, das zur Bildung
eines nachweisbaren Stoffes, z. B. einem angefärbten Material, in der Nachweiszone
mit einem Substrat reagiert.
-
Ganz allgemein ist zwar vorgesehen,
dass das Material des Gehäuses
opak ist, z. B. ein weißes oder
farbiges Kunststoffmaterial, doch kann das Gehäuse durchscheinend oder tatsächlich durchsichtig sein,
wenn dies gewünscht
wird.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann
aus einer Reihe von Leuchtdioden bestehen, die in einem Diffusormedium
eingebettet oder hinter diesem angeordnet ist, das für eine gleichmäßige und
diffuse Beleuchtung des Teststreifens sorgt, welcher die Referenzzone
und die Signalzone bedeckt.
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Die Einbeziehung eines Diffusors
zwischen den Öffnungen
und dem Teststreifen ist zu Kalibrierzwecken günstig. Um jeden der optischen
Kanäle zu
kalibrieren, wenn der Teststreifen nicht vorhanden ist, ist es äußerst wünschenswert,
dass jeder Detektor Licht aus den gleichen Gebieten der Beleuchtungseinrichtung
aufnimmt, wie dies dann der Fall ist, wenn eine Testvorrichtung
vorhanden ist.
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Der Diffusor kann so gewählt werden,
dass er der vorherrschende Diffusor im Strahlengang ist, so dass
die Einführung
des Teststreifens nicht in erheblichem Umfang zu Veränderungen
in der Verteilung der Beleuchtung beiträgt, die von den Detektoren
erfasst wird. Daneben kann das Diffusorelement es möglich machen,
dass die Optikbaugruppe eine "abwischbare" Oberfläche aufweist,
was für
einen langfristigen wiederholten Einsatz der Optikbaugruppe wünschenswert
ist. Durch Modulieren der Intensität der Beleuchtungseinrichtung
können
die optischen Kanäle
ohne Zuhilfenahme beweglicher Teile in einer für den Benutzer "unsichtbaren" Weise vor dem Einsetzen
der Assay-Vorrichtung
kalibriert werden.
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Der Teststreifen kann aus einer optisch
diffusen Schicht aus Nitrozellulose oder dergleichen bestehen, die
vorzugsweise zwischen zwei Lagen aus einer optisch klaren Folie
eingeschlossen ist, z. B. aus einem Polyester wie beispielsweise
Mylar. Die klare Folie schützt
die Nitrozellulose, in deren Innerem die Nachweisreaktionen ablaufen.
Die Vornahme von Messungen des Reflexionsvermögens durch dünne durchsichtige
Folien hindurch ist deshalb besonders schwierig, weil sich aus Spiegelreflexionen Probleme
ergeben. Die Messung des Lichtdurchgangs ermöglicht einen Aufbau der Optik
senkrecht zur Messfläche
und reduziert die nachteiligen Auswirkungen der Reflexion auf ein
Minimum.
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Die Erfindung ist insbesondere zur
Ablesung von Teststreifen einsetzbar, die aus Nitrozellulose und ähnlichen
diffusen Membranen bestehen, deren Stärke vorzugsweise höchstens
etwa 1 mm beträgt.
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Die Bestandteile des Gehäuses können aus hoch
stoßfesten
oder ähnlichen
Kunststoffmaterialien wie zum Beispiel Polystyrol und Polycarbonat
geformt sein und durch Klammern mit Schiebepassung oder Gewindeschrauben
oder jedes andere geeignete mechanische Mittel zusammen gehalten
werden.
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Es wird dabei offensichtlich, dass
hinsichtlich der Auslegung insgesamt und der allgemeinen Form des
Monitors ganz erheblichen Abweichungen von den vorstehend beschriebenen
Aspekten vorliegen können,
ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine
Form und die Auslegung des Ablesekopfes werden durch die Notwendigkeit vorgegeben,
wirksam mit der Assay-Vorrichtung zusammenzuwirken, doch kann diese
Form ganz erheblich abgewandelt werden. Bei der Auslegung und der
Art der für
den Benutzer zugänglichen
Betätigungselemente
und Merkmale zur Anzeige von Informationen können ebenfalls erhebliche Abweichungen
vorliegen und diese werden in großen Umfang durch ästhetische Überlegungen
vorgegeben.
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Ein Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik kann
die Elektronik eines Monitorgeräts,
das zur Assimilierung, Abspeicherung und Bearbeitung von Daten zur
Konzentration eines Analyten in der Lage ist und auch die bevorzugten
Elektronikmerkmale der hier beschriebenen Vorrichtung bietet und
in den entsprechenden Fällen
auch künftig
eintretende Ereignisse in entsprechender Form, wie zum Beispiel
den Fruchtbarkeitsstatus im Ovulationszyklus, anhand solcher Daten
vorhersagen kann, leicht in detaillierter Form ausführen, sobald
ihm die Faktoren, die bei einer solchen Vorrichtung zu berücksichtigen
sind, und die Informationen mitgeteilt werden, welche die Vorrichtung
dem Benutzer liefern soll. Die einzelnen Merkmale können dabei
völlig
herkömmlich
sein; dabei können
Fachleute auf dem Gebiet der Elektronik sich dessen bewusst sein,
dass weitere Kombinationen und Anordnungen solcher Merkmale dazu
eingesetzt werden können,
die bei der vorliegenden Erfindung gesteckten Ziele zu erreichen.
Beispielsweise können
anstelle herkömmlicher
Mikroprozessoren, die auf der "Chip"-Technik" aufbauen, so genannte "fest verdrahtete" Systeme und "neuronale Netze" eingesetzt werden.
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Die Informationen können dem
Benutzer zum Beispiel mit Hilfe einer Flüssigkristallanzeige oder einer
Leuchtdiodenanzeige vermittelt werden. Bei Bedarf können Informationen
zum Status der Fruchtbarkeit mittels eines einfachen sichtbaren
Hinweises geliefert werden, z. B. in Form einer Kombination aus
Farben, die beispielsweise mit grün unfruchtbare Tage und mit
rot fruchtbare Tage bezeichnen. Insbesondere dann, wenn die Vorrichtung
in erster Linie als Hilfsmittel zur Empfängnisverhütung verwendet werden soll,
sollte sie "narrensicher" sein, indem sie
ein Signal für "fruchtbar" abgibt.
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