WO2006136512A2 - Analysesystem zur analyse einer probe auf einem analytischen testelement - Google Patents

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WO2006136512A2
WO2006136512A2 PCT/EP2006/063145 EP2006063145W WO2006136512A2 WO 2006136512 A2 WO2006136512 A2 WO 2006136512A2 EP 2006063145 W EP2006063145 W EP 2006063145W WO 2006136512 A2 WO2006136512 A2 WO 2006136512A2
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WO
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analysis system
test element
module
diaphragm
lens
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Jochen Schulat
Klaus-Dieter Steeg
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F. Hoffmann-La Roche Ag
Roche Diagnostics Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8483—Investigating reagent band
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing

Definitions

  • the present invention relates to an analysis system for analyzing a sample on an analytical test element with an optical module comprising a lens and a diaphragm.
  • Analysis of samples often involves analysis systems in which the samples to be analyzed are on a test element and in a test field may react with one or more reagents on the test element before being analyzed.
  • the optical, in particular photometric, and the electrochemical evaluation of test elements represent the most common methods for rapid determination of the concentration of analytes in samples.
  • Analysis systems with test elements for sample analysis are generally used in the field of analytics, environmental analysis and especially in the field of medical diagnostics , Particularly in the field of blood glucose diagnostics of capillary blood, test elements that are evaluated photometrically or electrochemically are of great importance.
  • test elements There are different forms of test elements. For example, essentially square platelets are known, which are also referred to as slides, in the middle of which a multilayer test field is located. Diagnostic test elements that are strip-shaped are referred to as test strips. Test elements are comprehensively described in the prior art, for example in documents DE-A 197 53 847, EP-A 0 821 233, EP-A 0 821 234 or WO 97/02487. The present invention relates to test elements of any shape, in particular to strip-shaped test elements.
  • test element analysis systems For the analytical examination of a sample on a test element, test element analysis systems are known in the prior art which contain a test element receptacle for positioning the test element in a measurement position and a measurement and evaluation device for performing a measurement and determination of an analysis result resulting therefrom.
  • WO 00/19185 A1 relates to a device for the photometric evaluation of test elements, including
  • a lighting unit having at least a first and a second light source
  • a holder for holding a test element with a detection zone in such a way that the detection zone is positioned opposite the illumination unit
  • a detection unit with at least one detector which detects light reflected from the detection zone or transmitted through the detection zone
  • control unit that activates the two light sources and receives the signal generated by the detection unit as a detection signal
  • an evaluation unit that evaluates the detection signals to determine the analyte concentration contained in the sample.
  • EP 0 618 443 A1 relates to a test strip analysis system consisting of an evaluation device with a test strip holder and the appropriate test strips.
  • the test strip holder serves to position the test strip in a defined position relative to a measuring unit. It has a test strip support and a guide for the test strip.
  • WO 01/48461 A1 relates to a test element analysis system for the analytical examination of a sample.
  • the analysis system comprises test elements having a support sheet and a test pad attached to a flat side of the support sheet which is contacted with the sample for analysis such that liquid sample components enter the test field, the test field containing a reagent system whose reaction with components the sample leads to an optically measurable change characteristic of the analysis in a detection zone and on the side of the test field facing the carrier foil.
  • the analysis system comprises an evaluation device with a test element holder for positioning a test element in a measuring position and a measuring device for measuring the optically measurable change in the detection zone, wherein the measuring device comprises a light emitter for illuminating the Detection zone with primary light and a detector for detecting the case of the detection zone diffusely reflected secondary light.
  • optical module which includes, inter alia, a lens and a diaphragm through which light can be focused.
  • optical modules are manufactured in the prior art from several individual parts, which are assembled and connected to each other, for example by means of ultrasonic welding, hot caulking or gluing.
  • the lens and the lens are manufactured in the prior art from several individual parts, which are assembled and connected to each other, for example by means of ultrasonic welding, hot caulking or gluing.
  • Aperture be positioned spatially exactly to each other according to the beam path of the light. The joining of the parts is only with great effort by their
  • Object of the present invention is therefore to avoid the disadvantages of the prior art.
  • the effort and costs are to be reduced in the assembly of the analysis system.
  • an analysis system for analyzing a sample on an analytical test element comprising
  • a measurement module for performing measurements on the sample on the analytical test element
  • an optical module comprising a lens and a diaphragm through which light can be focused, wherein
  • the lens and the aperture of the optical module are integrally combined in a multi-component injection molded part.
  • the analysis system contains inter alia a measurement module for carrying out measurements on a sample on an analytical test element.
  • the sample is, for example, a body fluid, in particular blood or interstitial fluid.
  • the examination of blood samples or of interstitial fluid in the clinical diagnosis allow the early and reliable detection of pathological conditions as well as the targeted and well-founded control of body conditions.
  • the medical diagnostics always sets the extraction a sample of blood or interstitial fluid of the individual to be examined.
  • the skin may be perforated, for example, on the fingertip or earlobe of the subject to be examined using a sterile, sharp lancet to obtain a small amount of blood or interstitial fluid for analysis.
  • this method is suitable for the analysis of a sample, which is carried out immediately after the sample extraction.
  • the sample is applied to an analytical test element containing reagents (for example, in a test field) to perform the measurements.
  • reagents for example, in a test field
  • reaction of the analyte contained in the sample with the reagents results in a physically measurable change in the test element that correlates with the concentration of the analyte.
  • the measuring module of the analysis system according to the invention serves to measure this change.
  • the measured values obtained during the measurements of the measuring module serve to determine the concentration of the analyte in the sample.
  • the test elements contain a reagent system whose reaction with the analyte results in a photometrically detectable change (a color change).
  • the reagents are usually located in a test field of the test element, the color of which changes as a function of the concentration. This color change can be determined quantitatively by reflection photometry with the help of a measuring module.
  • Electrochemical test elements contain an electrochemical reagent system whose reaction with the analyte determines the voltage between two poles of the test element and / or that between two poles of the test element at a defined voltage
  • Voltage flowing current influenced.
  • the voltage or Amperage the physically measurable size, which is determined by a corresponding integrated in the analysis system designed as voltage or current measuring device measuring module and their correlating with the concentration of the analyte change in the analysis data (concentration of the analyte) is converted.
  • An optical module in the sense of the present invention is an assembly which contains inter alia at least one lens and one aperture. Through the lens and the aperture light can be focused.
  • a lens is known as an optical component known to the person skilled in the art as an optical lens.
  • a diaphragm in this context refers to an optical component which comprises an opaque diaphragm body and a translucent diaphragm aperture.
  • An aperture prevents the propagation of light in certain spatial directions. It serves to limit the cross section of bundles of rays and to reduce scattered light.
  • the lens and the diaphragm of the optical module are combined in one piece in a multi-component injection-molded component.
  • Injection molding is a process known in the prior art, in which a plasticized material (injection molding compound) (in particular a thermoset or thermoset plastic) is injected into a forming tool (injection molding tool) at high pressure, where it changes to the solid state under the action of pressure. The injection molded part can then be removed from the injection mold.
  • Multi-component injection molding is also a method known in the art.
  • compound injection molding is suitable for producing the multicomponent injection-molded component for the analytical device according to the invention. In this case, two or more materials are injected successively into an injection mold, whereby they are joined together materially at their interfaces. The geometry of the cavity present in the injection mold is changed between the different injections.
  • a plurality of lenses are produced as a one-piece multi-component injection-molded component, as described, for example, in DE 102 61 974 A1, US 2004/0120053 A1 or DE 44 31 744 A1.
  • the one-piece combination of the lens and the diaphragm of the optical module in the multi-component injection-molded component results in a large number of advantages.
  • An assembly of lens and diaphragm after their production is no longer necessary, whereby a step in the preparation of the analysis system of the invention is omitted. from that Among other things, cost savings result.
  • the handling of the multi-component injection-molded component is simpler than that of the individual lens and the individual diaphragm. It is also possible to produce a reproducible unit of lens and aperture in series production. There are no tolerances between the lens and the diaphragm. This ensures exact positioning of the aperture relative to the lens.
  • the entire optical module is a multi-component injection molded part.
  • the multicomponent injection-molded part is preferably a two-component injection-molded part, in particular a two-component injection-molded part with a first translucent plastic component and a second opaque plastic component.
  • the translucent plastic component is preferably permeable to light in a wavelength range of 200 to 1700 nm, more preferably in a wavelength range of 600 to 950 nm, wherein the opaque plastic component is preferably substantially impermeable to light in this wavelength range.
  • the lens integrated in the multi-component injection-molded part preferably consists of the translucent plastic.
  • a region of the multi-component injection-molded part made of the translucent plastic is shaped so that it assumes the function of an optical lens.
  • an opaque plastic may be used for portions of the multi-component injection molded part that perform the function of a visor body.
  • the translucent plastic component may, for example, at least one plastic selected from the group of acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (AB S), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (MABS), polycarbonate (PC), polycarbonate blends (PCB), Polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES).
  • the opaque plastic component preferably contains at least one plastic selected from the group acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), polycarbonate blends (PCB) and polyethersulfone (PES).
  • the diaphragm comprises a diaphragm body of an opaque plastic and an aperture, wherein the aperture is filled with a translucent plastic.
  • the aperture is thus closed with a protective window made of translucent plastic, which prevents contamination through the aperture.
  • the lens and the diaphragm opening filled with the translucent plastic are particularly preferably combined in a coherent region. They are made of the translucent plastic and are summarized in the multi-component injection molded part. This simplifies the injection molding process and the optical module and ensures a well-defined positioning of the aperture (or of the window) relative to the lens.
  • the diaphragm in the optical module of the analysis system according to the invention may also include a diaphragm body made of an opaque plastic and an aperture, wherein the aperture is a recess in the diaphragm body.
  • the recess is not filled with material. As a result, less light is absorbed when crossing the aperture than when the aperture is filled with a material.
  • the measurement module contains the optical module, wherein the optical module is used for performing optical measurements on the sample on the analytical test element.
  • the optical module is used for performing optical measurements on the sample on the analytical test element.
  • it is a measuring module provided for photometric measurements on the sample (for example a body fluid of humans or animals), which is designed to determine the concentration of an analyte (for example glucose) in the sample.
  • the optical module is composed of two plastic parts, the one of which a diaphragm with plastic windows as aperture and the other contains a lens.
  • the parts have a small size (14.5 x 7.5 x 21 mm or 0.7 x 4 x 6 mm).
  • the task of the measuring module in this analysis system of the prior art is to position a test element for performing measurements and to direct light rays to it with the aid of the optical module in order to optically
  • the two plastic parts of the optics module are included This analysis system connected by ultrasonic welding together. This results from the joining of the two parts high costs. Due to the small size of the parts handling is very complicated. The welding requires an additional operation, which is carried out with great effort. Additional tolerances by two parts can not be avoided. The position of the aperture is also determined by their manufacturing tolerances.
  • the measuring module contains an optical module in which at least one lens and at least one diaphragm are combined in one piece in a multi-component injection-molded part. It is particularly preferred that the entire optical module contained in the measuring module is a two-component injection-molded part, in which at least one lens and at least one aperture are contained.
  • a big advantage lies in the fact that the complete optics module can be injected in one go. For this purpose, if necessary, the optical beam path must be recalculated and it may be necessary to design the optical components contained in the optical module differently.
  • the measurement module comprises a light source, a detector and a test element receptacle, which are arranged such that light from the light source passes through a light-transmissive region of the multicomponent injection-molded part to a test element arranged in the test element receptacle and reflects from the test element through the light-permeable region can get to the detector.
  • the light source is, for example, a light-emitting diode (LED).
  • the detector is for example a photodiode.
  • the Testelementaufhahme serves to receive a test element, in particular during the performance of the measurements with the optical module.
  • test element in the test element receptacle is positioned so that the light from the light source is directed across the translucent region of the multicomponent injection molding onto a test field containing the sample and reagents on the test element.
  • a portion of the light striking the test element is reflected thereon so that it passes through the transparent area of the multicomponent injection-molded part to the detector.
  • the measurement module comprises a light source, a detector and a test element receptacle, which thus are arranged so that light from the light source through a light-transmissive region of the multi-component injection molded part can reach a arranged in the test element receiving test element and transmitted through this to the detector.
  • the analysis system includes a read module for reading optically encoded data, the read module containing the or another optical module.
  • Analysis systems are known in the prior art which contain a storage container (magazine) with a multiplicity of test elements.
  • a test element is transported, for example with a slide or pestle from the magazine to the place of measurement in the measuring module and automatically ejected from the analysis system after the measurement is carried out or remagazine in the magazine.
  • a storage container magazine
  • a test element is transported, for example with a slide or pestle from the magazine to the place of measurement in the measuring module and automatically ejected from the analysis system after the measurement is carried out or remagazine in the magazine.
  • Al a device for removing an analytical consumable, in particular a test element, from a storage container known having one or more chambers containing the consumables.
  • the chambers each have one
  • the Ent.ffhung and the Einschuböffhung are closed for storage of the consumable with a foil.
  • the device comprises a plunger, which can be moved by a drive unit to remove a consumable.
  • the AKKU CHEK ® -Compact analyzer contains a reader module (with a barcode reader) that can read a barcode on the outer surface of a drum-shaped test element magazine inserted in the analysis system.
  • the barcode contains, for example, information about the test elements contained in the magazine, which are relevant for the evaluation of the data measured by the measuring module and are taken into account.
  • the read module includes two individual plastic injection molded parts and a board, which are assembled in the manufacture of the reading module.
  • One injection-molded part contains a diaphragm and the other contains a lens arrangement. The board and the two injection molded parts are connected together in a complicated bonding process.
  • the joining is possible only with great effort, inter alia, due to the tolerances of the injection molded.
  • the handling is problematic because of the small size of the parts. Due to the many individual parts creates a great overall tolerance of the optics module.
  • the two injection molded parts are combined in one piece in a preferred embodiment of the present invention in a multi-component injection molded part.
  • aperture and lens arrangement can be produced with exact position relative to one another and the stated disadvantages can be avoided.
  • the board of the reading module can be subsequently attached to the multi-component injection-molded part.
  • the board carries, for example, a detector (for example a photodiode) and a light source (for example an LED).
  • the reading module comprises a light source, a detector and a magazine receptacle, which are arranged such that light from the light source passes through a transparent area of the multicomponent injection-molded part to a test element magazine accommodated in the magazine receptacle and reflected by the test element. Magazine can pass through the translucent area to the detector.
  • the board which preferably supports the detector and the light source, is preferably positioned relative to the multi-component injection molded part by means of recessed pins and then connected thereto by, for example, gluing, ultrasonic welding or hot caulking.
  • the multi-component injection-molded part has recesses and / or pins and the board matching pins and / or recesses.
  • the invention further relates to a method for producing an analysis system for analyzing a sample on an analytical test element, the analysis system comprising a measurement module and an optical module, the optical module comprising a lens and a diaphragm, characterized by the following steps:
  • FIG. 1 shows a section through an optical module, in a measuring module of a
  • FIG. 2 a section through an optical module which is contained in a measuring module of an analysis system according to the invention
  • FIG. 3 shows a section through a measuring module of an analysis system according to the invention with a test element
  • FIG. 4 shows the beam path in the measuring module according to FIG. 3,
  • FIG. 5 schematically shows a comparison of components of a reading module in a prior art analysis system and in an analysis system according to the invention
  • FIG. 6 schematically shows a reading module in an analysis system according to the invention
  • FIG. 7 shows the beam path in the reading module from FIG. 6,
  • Figure 9 mounting variants for the board on the multi-component injection molded part.
  • FIG. 1 shows a section through an optical module which is contained in a measuring module of a prior art analysis system.
  • the optical module 1 comprises a lens 2 and a diaphragm 3, which contains a diaphragm body 4 and a diaphragm opening 5.
  • the aperture 5 is filled by a translucent window 6.
  • the lens 2 and the diaphragm 3 are individual components which are adhesively bonded to an optical module main body 7.
  • the skirt 8 of the lens 2 serves as another aperture.
  • In the optical module main body 7 are a large cavity 9 and a small cavity 10. Light rays from a (not shown) light source can from the small cavity 10 through the lens 2, through the large cavity 9 and through the aperture 5 closing translucent window.
  • FIG. 2 shows a section through an optical module which is contained in a measuring module of an analysis system according to the invention.
  • the optical module 1 is a two-component injection-molded part which integrally combines the diaphragm 3 (including the diaphragm body 4 and the window 6 serving as diaphragm aperture 5), the lens 2 and the optical module main body 7.
  • the optical module main body 7, the diaphragm body 4 and the skirt 8 of the lens 2 are injection-molded from an opaque plastic.
  • Aperture 5 are summarized in a continuous region 12 made of a translucent plastic in the two-component injection-molded part.
  • FIG. 3 shows a section through a measuring module of an analysis system according to the invention with a test element.
  • the optical module 1 comprises the optical module main body 7, the lens 2, the diaphragm 3, the surround 8 of the lens 2, the cavities 9, 10 and a test element holder 15.
  • the optical module 1 is a two-component injection molded part with a first, translucent plastic component (area 12) and a second, opaque plastic component.
  • the test element holder 15 is a strip-shaped analytical test element 16, the test field 17, in which a sample to be analyzed is located above the window 6.
  • On the board 14 are a detector 18 and a light source 19, which protrude into the large cavity 9 and into the small cavity 10.
  • the circuit board 14 is glued to the two-component injection-molded part, for example.
  • FIG. 4 shows the beam path in the measuring module according to FIG. 3.
  • the light source 19 emits light for the photometric analysis of a sample on the test field 17 of the test element 16 passing through the transmissive area
  • the test element 12 is focused on the test element 17. Depending on its optical properties (for example its coloration), a portion of the light is reflected on the test field 17 and falls through the region 12 back into the large cavity 9 on the
  • Detector 18 from whose signal the concentration of an analyte in the sample can be determined (for example, in an evaluation module, not shown, of the analysis system according to the invention).
  • FIG. 5 schematically shows a comparison of components of a read module in an analysis device from the prior art and in an analysis system according to the invention.
  • a reading module comprises a circuit board 20, a diaphragm 21 and a lens arrangement 22 with at least one lens, these being manufactured as three separate components and subsequently joined together.
  • the lens arrangement 22 and the diaphragm 21 are integrally combined in a multi-component injection-molded part 23.
  • the multi-component injection-molded part is joined to the board 20.
  • FIG. 6 schematically shows a reading module in an analysis system according to the invention.
  • the read module 24 contains inter alia an optical module 25 and a circuit board 20.
  • a first lens 26 shown in section
  • a second lens 27 and a diaphragm 21 are combined to form a one-piece two-component injection-molded part.
  • the lenses 26, 27 are made of a first, translucent component (translucent area 38) and the aperture 21 of a second, opaque component injected.
  • the circuit board 20 is connected to the optical module, for example via an adhesive connection. It carries a light source 28 and a (not shown) detector, which protrude into cavities 29 of the optical module 25.
  • the board is attached to an analysis system board 30.
  • FIG. 6 also shows a drum-shaped test element magazine 31, which serves to store a multiplicity of test elements.
  • the magazine 31 On its lateral surface 32, the magazine 31 has a bar code 33, which the reading module 24 can read.
  • the magazine 31 is located in a magazine receptacle in the reading module 24, whereby it is positioned relative to the optical module 25 for reading the bar code 33.
  • FIG. 7 shows the beam path in the read module from FIG. 6.
  • the analysis system board 30, the board 20 and the optical module 25 are shown separately.
  • the beam path 37 is indicated by arrows.
  • Light from a light source 28 propagates through the first cavity 34, the aperture 21, and the translucent area 38 including the first lens 26 toward the bar code 33, is reflected therefrom and reaches the translucent area 38 with the second lens 27, the aperture 21 and the second cavity 35 the detector 36th
  • Figure 8 demonstrates how the circuit board can be interconnected with the multi-component injection molded part in an analytical system according to the invention.
  • the board 20 has two pins 39, which can engage in openings provided for this purpose (bore 40 in slot 41) in the multi-component injection-molded part 23.
  • the light source 28 and the detector 36 are positioned so that they are aligned exactly within the cavities 34, 35. Then, the two parts 20, 23 are joined together by a joining process known to those skilled in the art.
  • the multi-component injection-molded part 23 is, for example, the optical module of a reading module.
  • FIG. 9 shows various fastening variants a) to c) for the printed circuit board.
  • the board 20 has two pins 39, which are arranged offset to one another.
  • Variant b) corresponds to the variant shown in Figure 8 with two lying on a central line pins 39 which engage in a bore 40 and in a milled slot 41.
  • the two pins 39 lie on a common lateral line and on a line in extension to the light source 28 and to the detector 36, respectively.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Analysesystem zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement (16), umfassend • ein Messmodul (13) zur Durchführung von Messungen an der Probe auf dem analytischen Testelement (16) und • ein Optikmodul (1, 25), das eine Linse (2, 26, 27) und eine Blende (3, 21) umfasst, durch die Licht fokussiert werden kann. Dabei sind die Linse (2, 26, 27) und die Blende (3, 21) des Optikmoduls (1, 25) einstückig in einem Mehrkomponentenspritzgießteil (23) zusammengefasst.

Description

Analysesystem zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analysesystem zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement mit einem eine Linse und eine Blende umfassenden Optikmodul.
Zur Analyse von Proben, beispielsweise Körperflüssigkeiten wie Blut oder Urin, werden häufig Analysesysteme verwendet, bei denen sich die zu analysierenden Proben auf einem Testelement befinden und in einem Testfeld gegebenenfalls mit einer oder mehreren Reagenzien auf dem Testelement reagieren, bevor sie analysiert werden. Die optische, insbesondere photometrische, und die elektrochemische Auswertung von Testelementen stellen die gebräuchlichsten Verfahren zur schnellen Bestimmung der Konzentration von Analyten in Proben dar. Analysesysteme mit Testelementen zur Probenanalyse werden allgemein im Bereich der Analytik, der Umweltanalytik und vor allem im Bereich der medizinischen Diagnostik eingesetzt. Insbesondere im Bereich der Blutglukosediagnostik aus Kapillarblut besitzen Testelemente, die photometrisch oder elektrochemisch ausgewertet werden, einen großen Stellenwert.
Es gibt verschiedene Formen von Testelementen. Bekannt sind zum Beispiel im Wesentlichen quadratische Plättchen, die auch als Slides bezeichnet werden, in deren Mitte sich ein mehrschichtiges Testfeld befindet. Diagnostische Testelemente, die streifenförmig ausgebildet sind, werden als Teststreifen bezeichnet. Im Stand der Technik sind Testelemente umfassend beschrieben, beispielsweise in den Dokumenten DE-A 197 53 847, EP-A 0 821 233, EP-A 0 821 234 oder WO 97/02487. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Testelemente beliebiger Form, insbesondere auf streifenförmige Testelemente.
Zur analytischen Untersuchung einer Probe auf einem Testelement sind im Stand der Technik Testelement-Analysesysteme bekannt, die eine Testelement-Aufnahme zum Positionieren des Testelements in einer Messposition und eine Mess- und Auswerteeinrichtung zur Durchführung einer Messung und Ermittlung eines hierauf resultierenden Analyseresultats enthalten. WO 00/19185 Al bezieht sich auf eine Vorrichtung zur photometrischen Auswertung von Testelementen, beinhaltend
eine Beleuchtungseinheit mit mindestens einer ersten und einer zweiten Lichtquelle,
eine Halterung zur Aufnahme eines Testelements mit einer Nachweiszone in der Weise, dass die Nachweiszone gegenüber der Beleuchtungseinheit positioniert wird,
eine Detektionseinheit mit mindestens einem Detektor, der von der Nachweiszone reflektiertes oder durch die Nachweiszone transmittiertes Licht detektiert,
eine Steuerungseinheit, die die beiden Lichtquellen aktiviert und das von der Detektionseinheit generierte Signal als Detektionssignal aufnimmt und
eine Auswerteeinheit, die die Detektionssignale auswertet, um die in der Probe enthaltene Analytkonzentration zu ermitteln.
EP 0 618 443 Al bezieht sich auf ein Teststreifen- Analysesystem bestehend aus einem Auswertegerät mit einer Teststreifenhalterung und den passenden Teststreifen. Die Teststreifenhalterung dient dazu, den Teststreifen in einer definierten Position gegenüber einer Messeinheit zu positionieren. Sie weist eine Teststreifen- Auflage und eine Führung für den Teststreifen auf.
WO 01/48461 Al hat ein Testelement-Analysesystem zur analytischen Untersuchung einer Probe zum Gegenstand. Das Analysesystem umfasst Testelemente mit einer Tragfolie und einem an einer Flachseite der Tragfolie befestigten Testfeld, das zur Durchführung einer Analyse derartig mit der Probe in Kontakt gebracht wird, dass flüssige Probenbestandteile in das Testfeld eindringen, wobei das Testfeld ein Reagenzsystem enthält, dessen Reaktion mit Bestandteilen der Probe zu einer optisch messbaren, für die Analyse charakteristischen Änderung in einer Detektionszone und auf der der Tragfolie zugewandten Seite des Testfeldes führt. Ferner umfasst das Analysesystem ein Auswertegerät mit einer Testelementhalterung zur Positionierung eines Testelements in einer Messposition und eine Messeinrichtung zur Messung der optisch messbaren Änderung in der Detektionszone, wobei die Messeinrichtung einen Lichtsender zur Beleuchtung der Detektionszone mit Primärlicht und einen Detektor zur Detektion des dabei von der Detektionszone diffus reflektierten Sekundärlichtes aufweist.
Viele solcher bekannter Analysesysteme weisen mindestens ein Optikmodul auf, das unter anderem eine Linse und eine Blende umfasst, durch die Licht fokussiert werden kann.
Diese Optikmodule werden im Stand der Technik aus mehreren Einzelteilen hergestellt, die zusammengesetzt und zum Beispiel mittels Ultraschallschweißen, Warmverstemmen oder Verkleben miteinander verbunden werden. Dabei müssen die Linse und die
Blendenöffnung räumlich genau zueinander entsprechend dem Strahlengang des Lichts positioniert werden. Das Zusammenfügen der Teile ist nur mit großem Aufwand durch ihre
Toleranzen und geringe Größe möglich. Durch viele Einzelteile entsteht außerdem eine große Gesamttoleranz des Optikmoduls.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere sollen der Aufwand und die Kosten bei dem Zusammenbau des Analysesystems reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Analysesystem zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement, umfassend
ein Messmodul zur Durchführung von Messungen an der Probe auf dem analytischen Testelement und
ein Optikmodul, das eine Linse und eine Blende umfasst, durch die Licht fokussiert werden kann, wobei
die Linse und die Blende des Optikmoduls einstückig in einem Mehrkomponenten- Spritzgießteil zusammengefasst sind.
Das erfindungsgemäße Analysesystem enthält unter anderem ein Messmodul zur Durchführung von Messungen an einer Probe auf einem analytischen Testelement.
Bei der Probe handelt es sich zum Beispiel um eine Körperflüssigkeit, insbesondere um Blut oder interstitielle Flüssigkeit. Die Untersuchung von Blutproben oder von interstitieller Flüssigkeit ermöglichen in der klinischen Diagnostik das frühzeitige und zuverlässige Erkennen von pathologischen Zuständen sowie die gezielte und fundierte Kontrolle von Körperzuständen. Die medizinische Diagnostik setzt stets die Gewinnung einer Probe aus Blut oder interstitieller Flüssigkeit des zu untersuchenden Individuums voraus.
Zur Gewinnung der Probe kann die Haut zum Beispiel an der Fingerbeere oder dem Ohrläppchen der zu untersuchenden Person mit Hilfe einer sterilen, scharfen Lanzette perforiert werden, um so eine geringe Menge Blut oder interstitielle Flüssigkeit für die Analyse zu gewinnen. Insbesondere eignet sich diese Methode für die Analyse einer Probe, die unmittelbar nach der Probengewinnung durchgeführt wird.
Vor allem im Bereich des sogenannten "home-monitoring", also dort, wo medizinische Laien selbst einfache Analysen des Blutes oder der interstitiellen Flüssigkeit durchführen, und dort insbesondere für die regelmäßige, mehrmals täglich durchzuführende Blutgewinnung durch Diabetiker für die Kontrolle der Blutglukosekonzentration, werden Lanzetten und dazu passende Geräte (sogenannte Stechhilfen) angeboten, die eine möglichst schmerzarme und reproduzierbare Probengewinnung ermöglichen.
Die Probe wird zur Durchführung der Messungen auf ein analytisches Testelement aufgebracht, das Reagenzien (zum Beispiel in einem Testfeld) enthält. Wenn die Reagenzien die Probe kontaktieren, führt eine Reaktion des in der Probe enthaltenen Analyten mit den Reagenzien zu einer physikalisch messbaren Veränderung des Testelements, die mit der Konzentration des Analyten korreliert.
Das Messmodul des erfindungsgemäßen Analysesystems dient zum Messen dieser Veränderung. Die bei den Messungen des Messmoduls erhaltenen Messwerte dienen zur Bestimmung der Konzentration des Analyten in der Probe.
Bei photometrischen Analysesystemen enthalten die Testelemente ein Reagenzsystem, dessen Reaktion mit dem Analyten zu einer photometrisch nachweisbaren Veränderung (einem Farbumschlag) führt. Die Reagenzien befinden sich dabei üblicherweise in einem Testfeld des Testelements, wobei deren Farbe sich in Abhängigkeit von der Konzentration ändert. Diese Farbänderung lässt sich mit Hilfe eines Messmoduls quantitativ durch Reflexionsphotometrie bestimmen.
Elektrochemische Testelemente enthalten ein elektrochemisches Reagenzsystem, dessen Reaktion mit dem Analyten die zwischen zwei Polen des Testelements anliegende elektrische Spannung und/oder die zwischen zwei Polen des Testelements bei definierter
Spannung fließende Stromstärke beeinflusst. In diesem Fall ist also die Spannung oder Stromstärke die physikalisch messbare Größe, die mit einer entsprechenden in dem Analysesystem integrierten, als Spannungs- oder Strommesseinrichtung gestalteten Messmodul bestimmt und deren mit der Konzentration des Analyten korrelierende Änderung in die Analysedaten (Konzentration des Analyten) umgerechnet wird.
Ein Optikmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Baugruppe, die unter anderem mindestens eine Linse und eine Blende enthält. Durch die Linse und die Blende kann Licht fokussiert werden. Als Linse wird in diesem Zusammenhang ein dem Fachmann als optische Linse bekanntes optisches Bauteil bezeichnet. Eine Blende bezeichnet in diesem Zusammenhang ein optisches Bauteil, das einen lichtundurchlässigen Blendenkörper und eine lichtdurchlässige Blendenöffnung umfasst. Eine Blende verhindert die Ausbreitung von Licht in bestimmten Raumrichtungen. Sie dient zur Begrenzung des Querschnittes von Strahlenbündeln und der Verringerung von Streulicht.
In dem erfindungsgemäßen Analysesystem sind die Linse und die Blende des Optikmoduls einstückig in einem Mehrkomponentenspritzgießbauteil zusammengefasst. Spritzgießen ist ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren, bei dem ein plastifizierter Werkstoff (Spritzgießmasse) (insbesondere ein Thermo- oder Duroplaste) in ein Umformwerkzeug (Spritzgießwerkzeug) mit hohem Druck eingespritzt wird und dort unter Druckeinwirkung in den festen Zustand übergeht. Das Spritzgießteil kann dann dem Spritzgießwerkzeug entnommen werden. Mehrkomponentenspritzgießen ist ebenfalls ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren. Insbesondere eignet sich das sogenannte Verbundspritzgießen zur Herstellung des Mehrkomponentenspritzgießbauteils für das erfindungsgemäße Analysegerät. Dabei werden zwei oder mehr Materialien nacheinander in ein Spritzgießwerkzeug gespritzt, wodurch sie an ihren Grenzflächen materialschlüssig zusammengefügt werden. Die Geometrie der in dem Spritzgießwerkzeug vorhandenen Kavität wird zwischen den verschiedenen Einspritzungen verändert.
Im Stand der Technik werden zum Beispiel mehrere Linsen als einstückiges Mehrkomponentenspritzgießbauteil hergestellt, wie es zum Beispiel in DE 102 61 974 Al, US 2004/0120053 Al oder DE 44 31 744 Al beschrieben ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Analysesystem ergibt sich durch das einstückige Zusammenfassen der Linse und der Blende des Optikmoduls in dem Mehrkomponentenspritzgießbauteil eine Vielzahl von Vorteilen. Ein Zusammenfügen von Linse und Blende nach ihrer Herstellung ist nicht mehr notwendig, wodurch ein Arbeitsschritt bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Analysesystems entfällt. Daraus ergeben sich unter anderem Kosteneinsparungen. Die Handhabung des Mehrkomponentenspritzgießbauteils ist einfacher als die der einzelnen Linse und der einzelnen Blende. Es lässt sich eine wiederholbar genaue Einheit aus Linse und Blende auch in der Serienfertigung produzieren. Zwischen Linse und Blende bestehen keine Toleranzen. So wird eine exakte Positionierung der Blende relativ zu der Linse gewährleistet.
In dem Mehrkomponentenspritzgießteil des Optikmoduls können bei dem erfindungsgemäßen Analysesystem neben der Linse und der Blende auch weitere Linsen und/oder weitere Blenden und/oder weitere Bestandteile des Optikmoduls zusammengefasst sein. Gegebenenfalls ist das gesamte Optikmodul ein Mehrkomponentenspritzgießteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem Mehrkomponentenspritzgießteil zwei Blenden und eine oder zwei Linsen zusammengefasst. Vorzugsweise ist das Mehrkomponentenspritzgießteil ein Zweikomponentenspritzgießteil, insbesondere ein Zweikomponentenspritzgießteil mit einer ersten lichtdurchlässigen Kunststoffkomponente und einer zweiten lichtundurchlässigen Kunststoffkomponente. Die lichtdurchlässige Kunststoffkomponente ist bevorzugt durchlässig für Licht in einem Wellenlängenbereich von 200 bis 1700 nm, besonders bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 600 bis 950 nm, wobei die lichtundurchlässige Kunststoffkomponente vorzugsweise für Licht in diesem Wellenlängenbereich weitgehend nicht durchlässig ist. Vorzugsweise besteht die in das Mehrkomponentenspritzgießteil integrierte Linse aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff. Dazu ist ein Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff so geformt, dass er die Funktion einer optischen Linse übernimmt. Ein lichtundurchlässiger Kunststoff kann zum Beispiel für Bereiche des Mehrkomponentenspritzgießteils verwendet werden, die die Funktion eines Blendenkörpers übernehmen. Die lichtdurchlässige Kunststoffkomponente kann zum Beispiel mindestens einen Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien- Styrol-Polymerisate (AB S), Methylmethacrylat- Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymere (MABS), Polycarbonat (PC), Polycarbonat-Blends (PCB), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES) enthalten. Die lichtundurchlässige Kunststoffkomponente enthält vorzugsweise mindestens einen Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe Acrylnitril- Butadien- Styrol-Polymerisate (ABS), Polycarbonat-Blends (PCB) und Polyethersulfon (PES). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Blende einen Blendenkörper aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und eine Blendenöffnung, wobei die Blendenöffnung mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff gelullt ist. Die Blendenöffnung ist also mit einem schützenden Fenster aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff verschlossen, das Verschmutzungen über die Blendenöffnung verhindert. Besonders bevorzugt werden dabei die Linse und die mit dem lichtdurchlässigen Kunststoff gefüllte Blendenöffnung in einem zusammenhängenden Bereich zusammengefasst. Sie sind hierbei aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff und werden in dem Mehrkomponentenspritzgießteil zusammengefasst. Dadurch vereinfachen sich das Spritzgießverfahren und das Optikmodul und es wird eine fest definierte Positionierung der Blendenöffnung (beziehungsweise des Fensters) relativ zu der Linse gewährleistet.
Die Blende in dem Optikmodul des erfindungsgemäßen Analysesystems kann aber auch einen Blendenkörper aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und eine Blendenöffnung umfassen, wobei die Blendenöffnung eine Aussparung in dem Blendenkörper ist. Die Aussparung ist dabei nicht mit Material gefüllt. Dadurch wird weniger Licht beim Durchqueren der Blendenöffnung absorbiert, als wenn die Blendenöffnung mit einem Material gefüllt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Messmodul das Optikmodul, wobei das Optikmodul zur Durchführung von optischen Messungen an der Probe auf dem analytischen Testelement dient. Es handelt sich dabei insbesondere um ein für photometrische Messungen an der Probe (zum Beispiel einer Körperflüssigkeit von Menschen oder Tieren) vorgesehenes Messmodul, das zur Bestimmung der Konzentration eines Analyten (zum Beispiel Glukose) in der Probe ausgelegt ist.
Im Stand der Technik wird beispielsweise in dem AKKU CHEK®-Compakt Analysesystem von Roche Diagnostics, Deutschland derzeit ein Messmodul eingesetzt, das ein Optikmodul enthält, wobei das Optikmodul aus zwei Kunststoffteilen zusammengesetzt wird, wovon das eine eine Blende mit Kunststofffenster als Blendenöffnung und das andere eine Linse enthält. Die Teile haben eine geringe Größe (14,5 x 7,5 x 21 mm beziehungsweise 0,7 x 4 x 6 mm). Die Aufgabe des Messmoduls in diesem Analysesystem aus dem Stand der Technik ist es, ein Testelement für die Durchführung von Messungen zu positionieren und mit Hilfe des Optikmoduls Lichtstrahlen darauf zu richten, um optisch
Blutzuckerwerte zu bestimmen. Die zwei Kunststoffteile des Optikmoduls werden bei diesem Analysesystem mittels Ultraschallverschweißung miteinander verbunden. Dabei entstehen durch das Zusammenfugen der beiden Teile hohe Kosten. Durch die kleine Baugröße der Teile ist die Handhabung sehr kompliziert. Das Verschweißen erfordert einen zusätzlichen Arbeitsgang, der mit großem Aufwand durchgeführt wird. Zusätzliche Toleranzen durch zwei Teile können nicht vermieden werden. Die Position der Blende wird hier auch durch ihre Herstellungstoleranzen bestimmt.
In dem erfindungsgemäßen Analysesystem enthält das Messmodul ein Optikmodul, in dem mindestens eine Linse und mindestens eine Blende einstückig in einem Mehrkomponentenspritzgießteil zusammengefasst sind. Besonders bevorzugt ist, dass das in dem Messmodul enthaltene gesamte Optikmodul ein Zweikomponentenspritzgießteil ist, in dem mindestens eine Linse und mindestens eine Blende enthalten sind. Ein großer Vorteil liegt dabei darin, dass das komplette Optikmodul in einem Vorgang gespritzt werden kann. Dazu muss der optische Strahlengang gegebenenfalls neu berechnet und es müssen gegebenenfalls die in dem Optikmodul enthaltenen optischen Bauteile anders ausgelegt werden.
Vorzugsweise umfasst das Messmodul in dem erfindungsgemäßen Analysesystem eine Lichtquelle, einen Detektor und eine Testelementaufhahme, die so angeordnet sind, dass Licht von der Lichtquelle durch einen lichtdurchlässigen Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils zu einem in der Testelementaufhahme angeordneten Testelement und reflektiert von dem Testelement durch den lichtdurchlässigen Bereich zu dem Detektor gelangen kann. Die Lichtquelle ist zum Beispiel eine Licht emittierende Diode (LED). Der Detektor ist zum Beispiel eine Photodiode. Die Testelementaufhahme dient zur Aufnahme eines Testelements, insbesondere während der Durchführung der Messungen mit dem Optikmodul. Sie ist zur Führung beim manuellen oder automatischen Einlegen des Testelements in das Messmodul und zur genauen Positionierung des Testelements während der Messungen ausgelegt. Während der Messungen ist das Testelement in der Testelementaufhahme so positioniert, dass das Licht von der Lichtquelle über den lichtdurchlässigen Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils auf ein die Probe und Reagenzien enthaltendes Testfeld auf dem Testelement gerichtet wird. Je nach Konzentration des Analyten in der Probe wird ein Anteil des auf das Testelement treffenden Lichts an diesem so reflektiert, dass es durch den lichtdurchlässigen Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils zu dem Detektor gelangt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Messmodul eine Lichtquelle, einen Detektor und eine Testelementaufhahme, die so angeordnet sind, dass Licht von der Lichtquelle durch einen lichtdurchlässigen Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils zu einem in der Testelementaufhahme angeordneten Testelement und transmittiert durch dieses zu dem Detektor gelangen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Analysesystem ein Lesemodul zum Lesen optisch codierter Daten, wobei das Lesemodul das oder ein weiteres Optikmodul enthält.
Im Stand der Technik sind Analysesysteme bekannt, die ein Vorratsbehältnis (Magazin) mit einer Vielzahl von Testelementen enthalten. Dabei wird ein Testelement zum Beispiel mit einem Schieber oder Stößel aus dem Magazin an den Ort der Messung im Messmodul transportiert und nach der Durchfuhrung der Messung automatisch aus dem Analysesystem ausgeworfen oder in dem Magazin remagaziniert. Beispielsweise ist aus DE 199 02 601
Al eine Vorrichtung zum Entnehmen eines analytischen Verbrauchsmittels, insbesondere eines Testelements, aus einem Vorratsbehältnis bekannt, das eine oder mehrere Kammern aufweist, die die Verbrauchsmittel enthalten. Die Kammern weisen jeweils eine
Entnahmeöffhung zum Entnehmen eines Verbrauchsmittels und eine der Entnahmeöffhung gegenüberliegende Einschuböffhung zum Einfuhren eines Stößels für den Transport des
Verbrauchsmittels auf. Die Entnahmeöffhung und die Einschuböffhung sind zur Lagerung des Verbrauchsmittels mit einer Folie verschlossen. Die Vorrichtung umfasst einen Stößel, der zur Entnahme eines Verbrauchsmittels mittels einer Antriebseinheit verfahrbar ist.
In dem Analysesystem AKKU CHEK®-Compact von Roche Diagnostics, Deutschland ist zum Beispiel ein Lesemodul enthalten (mit einem Barcode-Reader), das einen Barcode auf der äußeren Fläche eines in das Analysesystem eingelegten trommeiförmigen Testelement- Magazins lesen kann. Der Barcode enthält zum Beispiel Informationen über die in dem Magazin enthaltenen Testelemente, die für die Auswertung der von dem Messmodul gemessenen Daten relevant sind und dabei berücksichtigt werden. Im Stand der Technik enthält das Lesemodul zwei einzelne Kunststoffspritzgießteile und eine Platine, die bei der Herstellung des Lesemoduls zusammengefügt werden. Das eine Spritzgießteil enthält eine Blende und das andere enthält eine Linsenanordnung. Die Platine und die zwei Spritzgießteile werden in einem komplizierten Klebevorgang miteinander verbunden. Das Zusammenfügen ist dabei nur mit großem Aufwand unter anderem aufgrund der Toleranzen der Spritzgießteile möglich. Die Handhabung ist wegen der geringen Größe der Teile problematisch. Durch die vielen Einzelteile entsteht eine große Gesamttoleranz des Optikmoduls. Die beiden Spritzgießteile werden in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einstückig in einem Mehrkomponentenspritzgießteil zusammengefasst. Somit sind Blende und Linsenanordnung positionsgenau zueinander herstellbar und die genannten Nachteile können vermieden werden.
Es ist kein Klebevorgang zwischen der Blende und der Optik notwendig. Wiederholbar genaue Teile werden auch in der Serienfertigung erhalten. Die Handhabung des Mehrkomponentenspritzgießteils ist einfacher als die Handhabung der zwei Einzelteile. Es bestehen keine Toleranzen zwischen Optik und Blende. Der Aufbau ist preiswerter, so dass eine Kostenersparung erreicht wird.
Die Platine des Lesemoduls kann nachträglich an dem Mehrkomponentenspritzgießteil befestigt werden. Die Platine trägt zum Beispiel einen Detektor (beispielsweise eine Photodiode) und eine Lichtquelle (beispielsweise eine LED).
Gemäß einer bevorzugten Erfindung der vorliegenden Erfindung umfasst das Lesemodul eine Lichtquelle, einen Detektor und eine Magazinaufnahme, die so angeordnet sind, dass Licht von der Lichtquelle durch einen lichtdurchlässigen Bereich des Mehrkomponentenspritzgießteils zu einem in der Magazinaufhahme aufgenommenen Testelement-Magazin und reflektiert von dem Testelement-Magazin durch den lichtdurchlässigen Bereich zu dem Detektor gelangen kann.
Die Platine, die vorzugsweise den Detektor und die Lichtquelle trägt, wird vorzugsweise mit Hilfe von in Ausnehmungen eingreifenden Stiften relativ zu dem Mehrkomponentenspritzgießteil positioniert und dann mit diesem zum Beispiel durch Verkleben, Ultraschallverschweißen oder Warmverstemmen verbunden. Dabei weist das Mehrkomponentenspritzgießteil Ausnehmungen und/oder Stifte auf und die Platine dazu passende Stifte und/oder Ausnehmungen.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines Analysesystems zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement, wobei das Analysesystem ein Messmodul und ein Optikmodul enthält, wobei das Optikmodul eine Linse und eine Blende umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Mehrkomponentenspritzgießen eines einstückigen Mehrkomponentenspritzgießteils, in dem die Linse und die Blende zusammengefasst sind und Positionieren und Montieren des Mehrkomponentenspritzgießteils in dem Analysesystem.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 einen Schnitt durch ein Optikmodul, das in einem Messmodul eines
Analysesystems aus dem Stand der Technik enthalten ist,
Figur 2 einen Schnitt durch ein Optikmodul, das in einem Messmodul eines erfindungsgemäßen Analysesystems enthalten ist,
Figur 3 einen Schnitt durch ein Messmodul eines erfindungsgemäßen Analysesystems mit Testelement,
Figur 4 den Strahlengang in dem Messmodul gemäß Figur 3,
Figur 5 schematisch eine Gegenüberstellung von Bestandteilen eines Lesemoduls in einem Analysesystem aus dem Stand der Technik und in einem erfindungsgemäßen Analysesystem,
Figur 6 schematisch ein Lesemodul in einem erfindungsgemäßen Analysesystem,
Figur 7 den Strahlengang in dem Lesemodul aus Figur 6,
Figur 8 Platine und Mehrkomponentenspritzgießteil eines erfindungsgemäßen
Analysesystems und
Figur 9 Befestigungsvarianten für die Platine an dem Mehrkomponentenspritzgießteil.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Optikmodul, das in einem Messmodul eines Analysesystems aus dem Stand der Technik enthalten ist. Das Optikmodul 1 umfasst eine Linse 2 und eine Blende 3, die einen Blendenkörper 4 und eine Blendenöffnung 5 enthält. Die Blendenöffnung 5 ist durch ein lichtdurchlässiges Fenster 6 ausgefüllt. Die Linse 2 und die Blende 3 sind einzelne Bauteile, die mit einem Optikmodulgrundkörper 7 verklebt sind. Die Einfassung 8 der Linse 2 dient als eine weitere Blende. In dem Optikmodulgrundkörper 7 befinden sich ein großer Hohlraum 9 und ein kleiner Hohlraum 10. Lichtstrahlen von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle können aus dem kleinen Hohlraum 10 durch die Linse 2, durch den großen Hohlraum 9 und durch das die Blendenöffnung 5 verschließende lichtdurchlässige Fenster 6 zu einem (nicht dargestellten) Testelement gelangen, das sich über der Blende 3 in einer Testelementaufnahme 15 befindet. An dem Testelement reflektiertes Licht kann dann zurück durch das Fenster 6 in den großen Hohlraum 9 gelangen und von dort aus durch eine Öffnung 11 zu einem (nicht dargestellten) Detektor. Dieses Optikmodul aus vielen miteinander verklebten Einzelteilen weist die bereits genannten Nachteile des Standes der Technik auf.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein Optikmodul, das in einem Messmodul eines erfindungsgemäßen Analysesystems enthalten ist.
Das Optikmodul 1 ist in diesem Fall ein Zweikomponentenspritzgießteil, das die Blende 3 (incl. Blendenkörper 4 und als Blendenöffnung 5 dienenden Fenster 6), die Linse 2 und den Optikmodulgrundkörper 7 einstückig zusammenfasst. Der Optikmodulgrundkörper 7, der Blendenkörper 4 und die Einfassung 8 der Linse 2 sind dabei aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff gespritzt. Die Linse 2 und das Fenster 6 in der
Blendenöffnung 5 sind in einem durchgehenden Bereich 12 aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff in dem Zweikomponentenspritzgießteil zusammengefasst.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch ein Messmodul eines erfindungsgemäßen Analysesystems mit Testelement.
In dem Messmodul 13 sind ein Optikmodul 1 gemäß Figur 2 und eine Platine 14 enthalten. Das Optikmodul 1 umfasst den Optikmodulgrundkörper 7, die Linse 2, die Blende 3, die Einfassung 8 der Linse 2, die Hohlräume 9, 10 und eine Testelementaufnahme 15. Das Optikmodul 1 ist als Zweikomponentenspritzgießteil mit einer ersten, lichtdurchlässigen Kunststoffkomponente (Bereich 12) und einer zweiten, lichtundurchlässigen Kunststoffkomponente ausgeführt. In der Testelementaufnahme 15 befindet sich ein streifenförmiges analytisches Testelement 16, dessen Testfeld 17, in dem sich eine zu analysierende Probe befindet, oberhalb des Fensters 6 angeordnet ist. Auf der Platine 14 befinden sich ein Detektor 18 und eine Lichtquelle 19, die in den großen Hohlraum 9 beziehungsweise in den kleinen Hohlraum 10 hineinragen. Die Platine 14 ist beispielsweise an dem Zweikomponentenspritzgießteil festgeklebt.
Figur 4 zeigt den Strahlengang in dem Messmodul gemäß Figur 3.
Die Lichtquelle 19 emittiert Licht zur photometrischen Analyse einer Probe auf dem Testfeld 17 des Testelements 16, das durch den durchgehenden lichtdurchlässigen Bereich
12 auf das Testelement 17 fokussiert wird. An dem Testfeld 17 wird in Abhängigkeit von dessen optischen Eigenschaften (zum Beispiel dessen Färbung) ein Teil des Lichts reflektiert und fällt durch den Bereich 12 zurück in den großen Hohlraum 9 auf den
Detektor 18, aus dessen Signal die Konzentration eines Analyten in der Probe bestimmt werden kann (zum Beispiel in einem nicht dargestellten Auswertemodul des erfindungsgemäßen Analysesystems).
Figur 5 zeigt schematisch eine Gegenüberstellung von Bestandteilen eines Lesemoduls in einem Analysegerät aus dem Stand der Technik und in einem erfindungsgemäßen Analysesystem.
Im Stand der Technik (Figur 5a) umfasst ein Lesemodul eine Platine 20, eine Blende 21 und eine Linsenanordnung 22 mit mindestens einer Linse, wobei diese als drei getrennte Bauteile hergestellt und nachträglich zusammengefügt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung (Figur 5b) sind in dem Lesemodul die Linsenanordnung 22 und die Blende 21 in einem Mehrkomponentenspritzgießteil 23 einstückig zusammengefasst. Das Mehrkomponentenspritzgießteil ist mit der Platine 20 zusammengefügt.
Figur 6 zeigt schematisch ein Lesemodul in einem erfindungsgemäßen Analysesystem.
Das Lesemodul 24 enthält unter anderem ein Optikmodul 25 und eine Platine 20. In dem Optikmodul 25 sind eine erste Linse 26 (im Schnitt gezeigt), eine zweite Linse 27 und eine Blende 21 zu einem einstückigen Zweikomponentenspritzgießteil zusammengefasst. Die Linsen 26, 27 sind aus einer ersten, lichtdurchlässigen Komponente (lichtdurchlässiger Bereich 38) und die Blende 21 aus einer zweiten, lichtundurchlässigen Komponente gespritzt. Die Platine 20 ist mit dem Optikmodul zum Beispiel über eine Klebeverbindung verbunden. Sie trägt eine Lichtquelle 28 und einen (nicht dargestellten) Detektor, die in Hohlräume 29 des Optikmoduls 25 hineinragen. Die Platine ist zum Beispiel an einer Analysesystemplatine 30 befestigt.
In Figur 6 ist ferner ein trommeiförmiges Testelement-Magazin 31 dargestellt, das zur Bevorratung einer Vielzahl von Testelementen dient. An seiner Mantelfläche 32 weist das Magazin 31 einen Barcode 33 auf, den das Lesemodul 24 lesen kann. Das Magazin 31 befindet sich in einer Magazinaufnahme in dem Lesemodul 24, wodurch es relativ zu dem Optikmodul 25 zum Lesen des Barcodes 33 positioniert wird.
Figur 7 zeigt den Strahlengang in dem Lesemodul aus Figur 6.
Zur besseren Anschaulichkeit sind die Analysesystemplatine 30, die Platine 20 und das Optikmodul 25 getrennt dargestellt. Der Strahlengang 37 wird durch Pfeile angedeutet. Licht von einer Lichtquelle 28 breitet sich durch den ersten Hohlraum 34, die Blende 21 und dem lichtdurchlässigen Bereich 38 incl. der ersten Linse 26 zu dem Barcode 33 hin aus, wird daran reflektiert und erreicht durch den lichtdurchlässigen Bereich 38 mit der zweiten Linse 27, die Blende 21 und den zweiten Hohlraum 35 den Detektor 36.
Figur 8 demonstriert, wie die Platine mit dem Mehrkomponentenspritzgießteil in einem erfindungsgemäßen Analysesystem miteinander verbunden werden kann.
Dazu weist die Platine 20 zwei Stifte 39, die in dafür vorgesehene Öffnungen (Bohrung 40 in Langloch 41) in dem Mehrkomponentenspritzgießteil 23 eingreifen können. Dabei werden die Lichtquelle 28 und der Detektor 36 so positioniert, dass sie exakt innerhalb der Hohlräume 34, 35 ausgerichtet sind. Dann werden die beiden Teile 20, 23 durch ein dem Fachmann bekanntes Fügeverfahren zusammengefügt. Das Mehrkomponentenspritzgießteil 23 ist zum Beispiel das Optikmodul eines Lesemoduls.
Figur 9 zeigt verschiedene Befestigungsvarianten a) bis c) für die Platine.
In Variante a) weist die Platine 20 zwei Stifte 39 auf, die zueinander versetzt angeordnet sind. Variante b) entspricht der in Figur 8 gezeigten Variante mit zwei auf einer mittleren Linie liegenden Stiften 39, die in eine Bohrung 40 und in ein gefrästes Langloch 41 eingreifen. In Variante c) liegen die zwei Stifte 39 auf einer gemeinsamen seitlichen Linie und auf einer Linie in Verlängerung zu der Lichtquelle 28 beziehungsweise zu dem Detektor 36.
Bezueszeichenliste
1 Optikmodul 35 zweiter Hohlraum
2 Linse 36 Detektor
3 Blende 37 Strahlengang
4 Blendenkörper 38 lichtdurchlässiger Bereich
5 Blendenöffnung 39 Stifte
6 lichtdurchlässiges Fenster 40 Bohrung
7 Optikmodulgrundkörper 41 Langloch
8 Einfassung der Linse
9 großer Hohlraum
10 kleiner Hohlraum
11 Öffnung
12 durchgehender Bereich
13 Messmodul
14 Platine
15 Testelementaufnahme
16 Testelement
17 Testfeld
18 Detektor
19 Lichtquelle
20 Platine
21 Blende
22 Linsenanordnung
23 Mehrkomponentenspritzgießteil
24 Lesemodul
25 Optikmodul
26 erste Linse
27 zweite Linse
28 Lichtquelle
29 Hohlräume
30 Analysesystem Platine
31 Testelement-Magazin
32 Mantelfläche
33 Barcode
34 erster Hohlraum

Claims

Patentansprüche
1. Analysesystem zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement (16), umfassend
• ein Messmodul (13) zur Durchführung von Messungen an der Probe auf dem analytischen Testelement (16) und
• ein Optikmodul (1, 25), das eine Linse (2, 26, 27) und eine Blende (3, 21) umfasst, durch die Licht fokussiert werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2, 26, 27) und die Blende (3, 21) des Optikmoduls (1, 25) einstückig in einem Mehrkomponentenspritzgießteil (23) zusammengefasst sind.
2. Analysesystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkomponentenspritzgießteil (23) ein Zweikomponentenspritzgießteil mit einer ersten lichtdurchlässigen Kunststoffkomponente und einer zweiten lichtundurchlässigen Kunststoffkomponente ist.
3. Analysesystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (3, 21) einen Blendenkörper (4) aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und eine Blendenöffnung (5) umfasst, wobei die Blendenöffnung (5) mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff gefüllt ist.
4. Analysesystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2, 26, 27) aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht.
5. Analysesystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2, 26, 27) und die mit dem lichtdurchlässigen Kunststoff gefüllte Blendenöffnung (5) in einem durchgehenden Bereich (12) aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff in dem Mehrkomponentenspritzgießteil (23) zusammengefasst sind.
6. Analysesystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (3, 21) einen Blendenkörper (4) aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und eine Blendenöffnung (5) umfasst, wobei die Blendenöffnung (5) eine Aussparung in dem Blendenkörper (4) ist.
7. Analysesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmodul (13) das Optikmodul (7) enthält, wobei das Optikmodul (7) zur Durchführung von optischen Messungen an der Probe auf dem analytischen Testelement (16) dient.
8. Analysesystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmodul (13) eine Lichtquelle (19), einen Detektor (18) und eine Testelementaufhahme (15) umfasst, die so angeordnet sind, dass Licht von der Lichtquelle (19) durch einen lichtdurchlässigen Bereich (12) des Mehrkomponentenspritzgießteils (23) zu einem in der Testelementaufhahme (15) angeordneten Testelement (16) und reflektiert von dem Testelement (16) durch den lichtdurchlässigen Bereich (12) zu dem Detektor (18) gelangen kann.
9. Analysesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Lesemodul (24) zum Lesen optisch codierter Daten, wobei das Lesemodul (24) das oder ein weiteres Optikmodul (25) enthält.
10. Analysesystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesemodul (24) ferner eine Lichtquelle (28), einen Detektor (36) und eine Magazinaufhahme umfasst, die so angeordnet sind, dass Licht von der Lichtquelle (28) durch einen lichtdurchlässigen Bereich (38) des Mehrkomponentenspritzgießteils (23) zu einem in der Magazinaufhahme aufgenommenen Testelement-Magazin (31) und reflektiert von dem Testelement-Magazin (31) durch den lichtdurchlässigen Bereich (38) zu dem Detektor (36) gelangen kann.
11. Analysesystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (28) und der Detektor (36) auf einer Platine (20) angeordnet sind, die mit dem Optikmodul (25) verbunden ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Analysesystems zur Analyse einer Probe auf einem analytischen Testelement, wobei das Analysesystem ein Messmodul und ein Optikmodul enthält, wobei das Optikmodul eine Linse und eine Blende umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte:
• Mehrkomponentenspritzgießen der Linse und der Blende in ein einstückiges
Mehrkomponentenspritzgießteil und Positionieren und Montieren des Mehrkomponentenspritzgießteils in dem
Analysesystem.
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