СИСТЕМА ИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА УРОВНЯ АНАЛИЗИРУЕМЫХ ВЕЩЕСТВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ И КАССЕТЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ОБЩИХ ХИМИЧЕСКИХ И СПЕЦИФИЧЕСКИХ АНАЛИЗОВ СВЯЗЫВАНИЯ
COMBINED MEASURING SYSTEM TO ANALYSE SUBSTANCES IN BIOLOGICAL FLUIDS AND CARTRIDGES TO PERFORM COMBINED GENERAL CHEMICAL AND SPECIFIC ANALYSES OF BINDING

Родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает дату приоритета предварительной заявки на патент США под серийным № 60/551,595, поданной 8 марта 2004 г. и озаглавленной «Измерительное устройство уровня анализируемых веществ в биологических жидкостях многоразового использования и связанные с ним кассеты», полное описание которой включено сюда в качестве ссылки по всем назначениям.
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройствам для измерения уровня анализируемых веществ в биологических жидкостях в целом и, в одном иллюстративном варианте осуществления, к устройствам для измерения уровня гемоглобина А1с (HbA1c).
Предпосылки изобретения
Для многих анализируемых веществ, таких как маркеры беременности и овуляции, целесообразны качественные или полуколичественные тесты. Однако существуют разнообразные анализируемые вещества, которые требуют точного количественного определения. Они включают глюкозу, холестерин, холестерин ЛВП (липопротеида высокой плотности), триглицерид, разнообразные терапевтические препараты, такие как теофиллин, уровни витаминов и другие показатели состояния здоровья. В целом, их количественное определение достигалось посредством применения некоего инструмента. Хотя эти способы подходят для клинического анализа, они в целом нежелательны для тестирования в месте лечения во врачебных кабинетах и на дому вследствие дороговизны инструмента.
Так называемые «количественные» аналитические определения в предшествующем уровне техники в действительности не дают истинного количественного результата. Например, в патенте США № 5073484, выданном Swanson, раскрыто «количественное определение анализируемого вещества» с использованием каскада множества пороговых зон тестирования. Каждая зона тестирования показывает бинарным образом, что количество анализируемого вещества в образце или выше, или ниже определенной заданной концентрации. Таким образом, каждая зона тестирования определяет только сравнение относительно пороговой величины, а не точную концентрацию анализируемого вещества. Между последовательными зонами тестирования можно определить только диапазон для концентрации анализируемого вещества. Даже сравнивая результаты каждой из зон тестирования, нельзя определить точную концентрацию анализируемого вещества. Действительный количественный анализ не раскрыт. Кроме того, калибровочная кривая анализа Swanson прерывистая, идентифицирующая дискретные точки данных без интерполяции между ними.
Другим специфическим анализируемым веществом, которое требует точного количественного определения, является гемоглобин А1с (HbA1c), форма гликированного гемоглобина, которая указывает регуляцию сахара крови пациента в течение предыдущего двух- трехмесячного периода. HbA1c образуется, когда глюкоза в крови необратимо комбинируется с гемоглобином для образования устойчивого гликированного гемоглобина. Поскольку нормальная продолжительность жизни эритроцитов составляет от 90 до 120 дней, то HbA1c будет выводиться только когда эритроциты замещаются. Таким образом, величины HbA1c прямо пропорциональны концентрации глюкозы в крови в течение всей полной продолжительности жизни эритроцитов и не подвержены колебаниям, которые наблюдаются при повседневном мониторинге глюкозы крови.
Американская диабетическая ассоциация (ADA) рекомендует HbA1c в качестве наилучшего теста для обнаружения того, регулируется ли сахар крови пациента в течение времени. Выполнение теста рекомендуется через каждые 3 месяца для пациентов, получавших лечение инсулином, во время изменений лечения или когда глюкоза крови возрастает. Для пациентов в стабильном состоянии, получающих оральные средства, рекомендуемая частота составляет, по меньшей мере, дважды в год.
Хотя величина HbA1c представляет собой показатель среднего уровня глюкозы крови в течение предыдущего двух-трехмесячного периода, она взвешена к большинству недавних уровней глюкозы. Эта систематическая погрешность происходит вследствие естественного разрушения и замещения эритроцитов в организме. Ввиду того, что эритроциты постоянно разрушаются и замещаются, не требуется 120 дней для выявления клинически значимого изменения HbA1c после значительного изменения среднего уровня глюкозы крови. Соответственно, примерно 50% величины HbA1c представляет среднюю концентрацию глюкозы в течение непосредственных прошедших 30 дней, примерно 25% величины HbA1c представляет среднюю концентрацию глюкозы в течение предыдущих 60 дней и остающиеся 25% величины HbA1c представляет среднюю концентрацию глюкозы в течение предыдущих 90 дней.
Национальная программа стандартизации гликогемоглобина (NGSP) сертифицирует лаборатории и процедуры тестирования для HbA1c, а также устанавливает прецизионный протокол и другие стандартизированные программы. Последние исследования подчеркнули клиническую и терапевтическую ценность немедленного наличия результатов определения HbA1c в контексте посещения врачебного кабинета. В настоящее время пациенты, нуждающиеся в тестировании HbA1c, должны представить образцы крови для лабораторного анализа. Продолжительность времени, в течение которого и пациент, и медицинский работник должны ждать, зависит от доступности лабораторных ресурсов. Потенциальное лечение пациента задерживается в ожидании результатов теста. Это становится требующей затрат времени и дорогостоящей процедурой лечения, которая имеет пониженную эффективность.
Потребность в действительно количественном и своевременно диагностическом анализе, который можно использовать в месте лечения, недавно приобрела большую важность, поскольку многочисленные организации здравоохранения приступили к лечению этого заболевания. Одна из методологий, используемых в настоящее время для обоснования использования лечения заболевания и демонстрации возврата инвестиций, представляет собой стратификацию клинического риска. Это включает идентификацию и анализ популяций и субпопуляций пациентов с одинаковыми состояниями и варьирующимися степенями тяжести заболевания, которым они страдают, и оценку риска возникновения у них определенных неблагоприятных исходов. Стратификация риска обеспечивает способность разделения популяции на одинаковые группы и подгруппы на основании таких факторов (наряду с другими), как относительный риск: возникновения у них определенных неблагоприятных исходов (например, сердечные приступы, инсульты, рак, диабетическая беременность и т.д.); необходимости госпитализации, посещений кабинета неотложной помощи или врачебного кабинета; подверженности определенным уровням затрат на диагностику и лечение; и заболеваемости, смертности и других осложнений. Когда организация провела стратификацию пациентов в соответствии с различными уровнями клинического риска, она может затем создать, разработать и применить определенные вмешательства, которые имеют гораздо больше шансов улучшить исходы у пациентов при эффективности затрат.
Таким образом, в области диагностики существует потребность в способе и устройстве для точного количественного определения анализируемых веществ, таких как HbA1c, которые достаточно дешевы, своевременны, эффективны, устойчивы и надежны для использования в диагностическом устройстве, которое затем обеспечило бы возможность использования в месте лечения и подготовленными, и не подготовленными индивидуумами в таких местах, как дом, участки оказания неотложной медицинской помощи, кабинеты медицинских работников и другие места вне клиники. Вне зависимости от того, является ли это устройство одноразовым или многоразового использования, выполнение этой потребности требует выполнения одновременных, множественных анализов по одному источнику образца.
Краткое изложение сущности настоящего изобретения
В первом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет комбинированное измерительное устройство анализируемых веществ в биологических жидкостях и кассетное устройство, включающие: (а) измерительное устройство анализируемых веществ в биологических жидкостях и (b) кассету, имеющую, по меньшей мере, одну тестирующую полоску анализа латерального потока, имеющую: (i) транспортную матрицу латерального потока; (ii) зону анализа специфического связывания на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения анализа специфического связывания для обеспечения выявляемой реакции и (iii) зону общего химического анализа на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения общего химического анализа для обеспечения выявляемой реакции; где размеры кассеты подобраны для возможности помещения в измерительное устройство анализируемых веществ в биологических жидкостях, так что измерительная система размещена для выявления реакций в зоне специфического связывания и в зоне общего химического анализа в тестирующей полоске анализа латерального потока. Предпочтительно измерительная система представляет собой оптическую измерительную систему. Наиболее предпочтительно измерительная система представляет собой оптическое устройство, измеряющее отражательную способность.
Во втором предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет кассету для применения с измерительным устройством аналитических веществ в биологических жидкостях, причем кассета имеет, по меньшей мере, одну тестирующую полоску анализа латерального потока, имеющую: (i) транспортную матрицу латерального потока; (ii) зону анализа специфического связывания на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения анализа специфического связывания для обеспечения выявляемой реакции и (iii) зону общего химического анализа на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения общего химического анализа для обеспечения выявляемой реакции; где размеры кассеты подобраны для возможности помещения в измерительное устройство анализируемых веществ в биологических жидкостях, так что измерительная система в измерительном устройстве анализируемых веществ в биологических жидкостях размещена для выявления реакций в зоне специфического связывания и в зоне общего химического анализа в тестирующей полоске анализа латерального потока.
В третьем предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет тестирующую полоску анализа латерального потока, имеющую: (i) транспортную матрицу; (ii) зону анализа специфического связывания на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения анализа специфического связывания для обеспечения выявляемой реакции и (iii) зону общего химического анализа на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения общего химического анализа для обеспечения выявляемой реакции, где тестирующая полоска для анализа латерального потока сформирована из одной непрерывной мембраны материала.
В четвертом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет тестирующую полоску для анализа поперечного потока, имеющую: транспортную матрицу, включающую стопку мембран; зону анализа специфического связывания на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения анализа специфического связывания для обеспечения выявляемой реакции и зону общего химического анализа на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения общего химического анализа для обеспечения выявляемой реакции.
В пятом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет тестирующую полоску для анализа латерального потока, имеющую: транспортную матрицу латерального потока; зону анализа специфического связывания на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения анализа специфического связывания для выявления уровня человеческого альбумина, присутствующего в образце жидкости, и зону общего химического анализа на транспортной матрице для приема образца жидкости и выполнения общего химического анализа для выявления уровня креатинина, присутствующего в образце жидкости.
Работа и преимущества настоящего изобретения
В его различных аспектах настоящее изобретение предоставляет устройство и способ выполнения анализа специфического связывания и общего химического анализа вместе в формате анализа латерального потока, таким образом, количественно определяя уровень одного или более анализируемых веществ из одного источника образца.
Необязательно, измерение одного анализируемого вещества можно использовать для получения или коррекции измерения другого анализируемого вещества в том же образце. В определенных примерах предоставляется устройство для количественного определения количества гликированного гемоглобина (HbA1c) выявлением уровня HbA1c с использованием анализа специфического связывания и выявлением уровня общего гемоглобина (Hb), присутствующего в образце, с использованием общего химического анализа.
Настоящее изобретение представляет устройство для определения уровня множественных анализируемых веществ в образце. Это устройство предпочтительно включает, по меньшей мере, одну тестирующую полоску, имеющую транспортную матрицу, сконфигурированную для перемещения образца через нее в латеральном потоке. Настоящее изобретение может быть опционально не требующим дополнительных приспособлений (например, в виде устройства одноразового использования), или может включать повторно используемое измерительное устройство с рядом одноразовых кассет, которые содержат одну или более транспортных матриц.
Каждая транспортная матрица предпочтительно включает зону анализа специфического связывания для приема образца и выполнения анализа специфического связывания для обеспечения выявляемой реакции. Каждая транспортная матрица также предпочтительно включает зону общего химического анализа для приема образца и выполнения общего химического анализа для обеспечения выявляемой реакции непосредственно или посредством химической модификации. Настоящее изобретение также включает системы для определения уровней анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям в зонах анализа специфического связывания и общего химического анализа.
Настоящее изобретение также предоставляет устройство для определения уровня первого и второго анализируемого вещества в образце, который содержит химический индикатор для химического взаимодействия со вторым анализируемым веществом для получения выявляемого результата. Устройство включает одну или более транспортных матриц для перемещения образца через них в латеральном потоке. Каждая транспортная матрица предпочтительно включает зону конъюгата, которая принимает и обеспечивает контакт образца с меченым индикаторным реагентом, диффузно иммобилизованным на ней. Меченый индикаторный реагент взаимодействует в присутствии первого анализируемого вещества с образованием смеси, содержащей комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикаторного реагента. Каждая транспортная матрица предпочтительно включает зону улавливания (т.е. зону анализа специфического связывания), которая принимает и обеспечивает контакт смеси из зоны конъюгата с первым реагентом, не диффузно иммобилизованным на транспортной матрице. Первый реагент взаимодействует в присутствии смеси для получения выявляемой реакции по уровню меченого индикаторного реагента, иммобилизованного в зоне улавливания, и выявляемой реакции по уровню второго анализируемого вещества, присутствующего в смеси в зоне улавливания. В определенных вариантах осуществления изобретения транспортная матрица необязательно, кроме того, включает зону устранения помех (удаления конъюгата), которая принимает и иммобилизует комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикаторного реагента из остающейся смеси. Зона измерения (т.е. зона общего химического анализа) на каждой транспортной матрице принимает оставшуюся смесь из зоны устранения помех и измеряет выявляемую реакцию по взаимодействию между химическим индикатором и вторым анализируемым веществом. Альтернативно, меченый индикаторный реагент и комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикаторного реагента просто смываются за зону измерения к зоне улавливания. В таких вариантах осуществления комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикаторного реагента может далее смываться в конечную поглощающую прокладку. Настоящее изобретение предпочтительно включает системы для определения уровней первого и второго анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям в зоне улавливания и зоне измерения. Как будет показано, такие системы могут включать оптические (например, измеряющие отражательную способность) детекторы. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, другие оптические, а также не оптические системы измерения/выявления можно также использовать для выявления реакций анализа специфического связывания и общего химического анализа, все из которых находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Настоящее изобретение также предоставляет или одноразовое устройство для измерения результатов анализа, или многоразовое измерительное устройство с вставляемыми в него одноразовыми кассетами для анализа множества анализируемых веществ. Варианты осуществления с одноразовым использованием предпочтительно включают общий кожух, имеющий наружную поверхность, герметизирующий внутреннюю область, и рецептор образца, который принимает образец, содержащий множество анализируемых веществ, выбранных для определения их присутствия. Рецептор образца расположен на наружной поверхности кожуха. В опциональных вариантах осуществления и одноразовое измерительное устройство, и измерительное устройство многоразового использования с кассетным устройством одноразового использования также включает систему обработки образца, которая обеспечивает взаимодействие образца с независимым реагентом для получения физически выявляемого изменения, которое коррелируется с количеством одного из выбранных анализируемых веществ в образце. Такая система обработки образца опционально может быть герметично запаяна внутрь кожуха и через жидкость сообщаться с рецептором образца, или оно может содержаться в приемнике для образца, который находится снаружи от инструмента (и его кассеты). Настоящее изобретение, кроме того, включает детекторы, которые реагируют на физически выявляемое изменение во множестве зон выявления и вырабатывают электрический сигнал, который коррелируется с количеством выбранного анализируемого вещества в образце. Такие детекторы герметично запаяны внутри кожуха измерительного устройства. Настоящее изобретение также включает процессор, который сохраняет уникальную калибровочную информационную характеристику для определения уровня первого и второго анализируемого вещества в образце по выявляемым реакциям в зонах анализа специфического связывания и общего химического анализа. Процессор, кроме того, калибрует детекторы, используя сохраняющуюся калибровочную информацию, и превращает электрический сигнал в цифровой выходной сигнал, который представляет на дисплее результаты анализа. Процессор герметично запаян внутрь кожуха и соединен с детекторами. Настоящее изобретение также включает выводное устройство, которое доставляет цифровой выходной сигнал наружу от кожуха. Выводное устройство соединено с процессором.
В варианте осуществления изобретения, в котором используются одноразовые кассеты, такие кассеты одноразового использования необязательно включают единый кожух, имеющий наружную поверхность и герметизирующий внутреннюю область, и рецептор образца, который принимает образец, содержащий множество анализируемых веществ, выбранных для выявления их присутствия. Рецептор образа расположен на наружной поверхности кожуха кассеты. Кассета также включает систему обработки образца, которая обеспечивает взаимодействие образца с независимым реагентом для получения физически выявляемого изменения, которое коррелируется с количеством одного из выбранных анализируемых веществ в образце. Система обработки образца герметично запаяна внутрь кожуха и через жидкость сообщается с рецептором образца, или она может содержаться в приемнике для образца, который находится снаружи от инструмента и кассеты.
В варианте осуществления изобретения, в котором используется измерительное устройство многоразового использования, измерительное устройство многоразового использования включает детекторы, которые реагируют на физически выявляемое изменение во множестве зон выявления и вырабатывает электрический сигнал, который коррелируется с количеством выбранного анализируемого вещества в образце. Детекторы герметично запаяны внутрь кожуха измерительного устройства. Измерительное устройство включает процессор, который сохраняет калибровочную информацию, исключительно характерную для набора кассет одноразового использования, поставляемых с измерительным устройством, для определения уровня первого и второго анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям в зоне выявления анализа специфического связывания и общего химического анализа. Процессор, кроме того, калибрует детектор, используя сохраняющуюся калибровочную информацию, и превращает электрический сигнал в цифровой выходной сигнал, который представляет на дисплее результаты анализа. Процессор герметично запаян внутрь кожуха инструмента и соединен с детекторами. Измерительное устройство также включает выводное устройство, которое доставляет цифровой выходной сигнал наружу от кожуха. Выводное устройство соединено с процессором.
Диагностический набор включен в настоящее изобретение для определения уровней первого и второго анализируемых веществ в образце. Набор включает приемник образца, содержащий химический индикатор для выполнения общего химического анализа образца, взаимодействием со вторым анализируемым веществом для получения выявляемого результата, и измерительное устройство одноразового использования или измерительное устройство многоразового использования и одноразовую кассету, как указано выше.
Транспортная матрица для определения уровня множества анализируемых веществ в образце включена в настоящее изобретение. В одном варианте осуществления транспортная матрица включает, по меньшей мере, одну мембрану для перемещения через нее образца в латеральном потоке. Зона анализа специфического связывания на мембране принимает образец и выполняет анализ специфического связывания для получения выявляемой реакции, и зона общего химического анализа принимает образец и выполняет химический анализ для получения выявляемой реакции непосредственно или посредством химической модификации. В различных конфигурациях зона общего химического анализа может быть расположена или выше по потоку или ниже по потоку от зоны анализа специфического связывания.
Настоящая транспортная матрица используется для определения уровня первого и второго анализируемого вещества в образце. Образец содержит химический индикатор для химического взаимодействия со вторым анализируемым веществом для получения выявляемого результата. Транспортная матрица опционально включает, по меньшей мере, одну мембрану для перемещения образца в латеральном потоке через транспортную мембрану. Мембрана включает зону конъюгата, которая принимает и обеспечивает контакт образца с меченым индикаторным реагентом, диффузно иммобилизованным на мембране. Меченый индикаторный реагент взаимодействует в присутствии первого анализируемого вещества с образованием смеси, содержащей комплекс первого анализируемого вещества: индикатора. Мембрана также включает зону улавливания (т.е. зону анализа специфического связывания), которая принимает и обеспечивает контакт смеси из зоны конъюгата с первым реагентом, не диффузно иммобилизованным на мембране в зоне улавливания.
Предпочтительно первый реагент взаимодействует в присутствии смеси для получения выявляемой реакции по уровню меченого индикатора, иммобилизованного в зоне улавливания, и выявляемой реакции по уровню второго анализируемого вещества, присутствующего в смеси в зоне улавливания. Необязательная зона устранения помех (удаления конъюгата) на мембране принимает и иммобилизует комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикатора, а также любой не включенный в комплекс меченый индикаторный реагент из остающейся смеси. В одной предпочтительной конфигурации зона измерения (т.е. зона общего химического анализа) на мембране принимает оставшуюся смесь из зоны устранения помех и измеряет выявляемую реакцию по взаимодействию между химическим индикатором и вторым анализируемым веществом. В другой предпочтительной конфигурации зона измерения (т.е. общего химического анализа) расположена выше по потоку от зоны улавливания (т.е. специфического связывания), и меченый индикаторный реагент и комплекс первого анализируемого вещества: меченого индикатора вымываются за зону измерения в зону улавливания. В этой второй предпочтительной конфигурации комплекс анализируемого вещества: меченого индикатора далее вымывается в конечную поглощающую прокладку.
Вместо предпочтительного анализа конкурентного ингибирования специфического связывания, описанного выше, транспортная матрица может альтернативно обеспечить анализ специфического связывания, который представляет собой прямой конкурентный анализ или сэндвич-анализ. Различные альтернативные варианты осуществления транспортной матрицы по изобретению включают обратную последовательность зон анализа специфического связывания и общего химического анализа для выполнения анализа специфического связывания и общего химического анализа, а также увеличение общего количества зон, присутствующих на транспортной матрице.
Настоящее изобретение также предоставляет способ определения присутствия, по меньшей мере, первого и второго анализируемых веществ из множества анализируемых веществ в образце с использованием различных типов анализов одного и того же образца, причем способ включает стадии: обработки образца химическим индикатором для химического взаимодействия со вторым анализируемым веществом или его модификации для получения выявляемого результата общего химического анализа; обработки той же части образца меченым индикаторным реагентом для создания конъюгата с первым анализируемым веществом, или конкуренции с анализируемым веществом за связывание с партнером специфического связывания, для получения выявляемого результата анализа специфического связывания; транспортировки образца последовательно через множество зон для выявления реакции конъюгата первого анализируемого вещества в одной зоне и выявления реакции химического индикатора второго анализируемого вещества во второй зоне; и определения уровней анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям в первой и второй зонах.
Настоящее изобретение включает другой способ определения уровня, по меньшей мере, двух анализируемых веществ в образце. Способ включает стадии: обеспечения контакта образца с концевой частью транспортной матрицы, имеющей множество зон; транспортировки образца к меченному индикаторному реагенту, диффузно иммобилизованному на транспортной матрице; взаимодействия меченного индикаторного реагента в присутствии первого анализируемого вещества для образования смеси; транспортировки смеси к первому реагенту, не диффузно иммобилизованному на транспортной матрице; взаимодействия первого реагента в присутствии смеси для образования иммобилизованного первого продукта взаимодействия и выявляемой реакции, связанной с одним или более уровнем анализируемого вещества в образце; транспортировки остающейся смеси без меченого индикатора ко второму реагенту, не диффузно иммобилизованному на транспортной матрице; взаимодействия химического индикатора с остающимся образцом для образования второго продукта взаимодействия и выявляемой реакции, связанной с уровнем второго анализируемого вещества в образце; определения уровней одного или более анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям на стадиях взаимодействия с первым и вторым реагентами.
Другой способ, включенный в настоящее изобретение, определяет уровень одного или более анализируемых веществ в образце, используя стадии: перемещения образца в латеральном потоке через транспортную матрицу; выполнения анализа специфического связывания на образце в зоне анализа специфического связывания на транспортной матрице для получения выявляемой реакции; выполнения общего химического анализа на образце в зоне общего химического анализа на транспортной матрице для получения выявляемой реакции; и выявления уровней одного или более анализируемых веществ в образце по выявляемым реакциям в зонах анализа специфического связывания и общего химического анализа. Альтернативно, последовательность анализа специфического связывания и общего химического анализа может быть обратной.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящее измерительное устройство измеряет гемоглобин A1c (HbA1c), но не ограничивается этим. В различных, предпочтительных аспектах настоящего изобретения каплю подлежащей анализу крови помещают в одноразовую кассету, причем кассета помещается в измерительное устройство.
Другое преимущество, обеспечиваемое настоящим изобретением, представляет собой способность давать количественные результаты в один этап, требующий только введения образца в устройство для активации его работы. Цифровой результат получается в пределах минут или от обработанного, или от необработанного образца. Электроника, детекторные устройства (например, устройства измерения отражательной способности), аналого-цифровой преобразователь сигналов с высоким разрешением, встроенные устройства измерения температуры (для обеспечения при необходимости автоматической коррекции температуры), цифровой дисплей для однозначного считывания результатов определения уровня анализируемых веществ и электронный порт связи для передачи результатов в компьютер или лабораторную или больничную информационную систему - все эти элементы могут быть включены в настоящее изобретение. Можно использовать другие устройства для передачи результатов анализов, включая, но не ограничиваясь, акустические или слышимые средства (включая выговариваемые слова) и тактильные средства (включая Braille).
Настоящее изобретение в некоторых из его предпочтительных вариантов осуществления устраняет ограничения устройств предшествующего уровня техники, которые требовали некоторого типа обработки или предварительной обработки образца перед тем как образец наносится на аналитическое устройство. Примеры видов обработки образца, которые иначе нужно было выполнять вне аналитического устройства, являются сепарация крови (для получения плазмы), аккуратное и точное измерение объема, удаление загрязняющего материала (химические примеси, осадки), разбавление и т.д. Альтернативно, образец может извлекаться из другого устройства, которое обеспечивает обработку образца. Такие виды обработки не предусматриваются настоящим изобретением и могут включать использование специализированных устройств обработки образца. Примеры таких устройств включают, но не ограничиваются, устройства разбавления, где небольшой объем крови разбавляется и/или лизируется, и устройства взятия и/или сепарации образцов крови, где можно получить небольшой объем плазмы. Такие устройства могут быть полностью отделены или присоединены (постоянно или временно) к устройству по настоящему изобретению.
Примером обработки, специфической для измерения HbA1c, является разбавление в раствор, содержащий ферроцианид натрия, поверхностно-активное вещество и рН буфер, включающий необязательно дополнительные соли, белки или другие полимерные вещества, для улучшения выполнения анализа или устойчивости к загрязняющим веществам. Раствор разбавителя может содержаться в небольшом флакончике с завинчивающимся колпачком (предпочтительно объемом менее 2 мл) и поставляться в виде части набора для анализа, который может также включать капиллярное устройство для получения небольшого образца цельной крови (предпочтительно 10 мкл или менее) из капиллярной трубочки для забора крови из прокола пальца. Этот капилляр можно затем использовать для переноса образца крови в разбавитель. После смешивания можно использовать пипетку или капельницу для переноса для помещения разбавленного образца в канал для введения образца по настоящему изобретению.
Варианты осуществления настоящего изобретения в виде многодозового измерительного устройства и одноразовой кассеты предоставляют многочисленные преимущества, включая, но не ограничиваясь, следующие.
Во-первых, хотя кассеты являются одноразовыми, само измерительное устройство можно использовать снова и снова. Таким образом, многие из более дорогих компонентов устройства, включая логическую схему, электронику и оптическую измерительную систему, могут быть включены в измерительное устройство. Сами эти компоненты не нужно выбрасывать после каждого использования. Это приводит к экономии затрат для изготовителя и пользователя.
Второе преимущество кассет по настоящему изобретению состоит в том, что они не требуют использования осушителя внутри самого измерительного устройства. Это связано с тем, что чувствительные тестирующие полоски размещаются внутрь каждой из отдельных кассет. Поскольку такая отдельная кассета может быть заключена во влагозащитную обертку (которую можно удалить непосредственно перед использованием), то содержащиеся в ней тестирующие полоски могут содержаться сухими без необходимости в осушителе в корпусе измерительного устройства. Удаление осушителя из измерительного устройства по настоящему изобретению приводит к экономии пространства, обеспечивая компактное устройство при сниженных затратах.
Третье преимущество настоящего кассетного устройства состоит в том, что действительный образец крови, подлежащий анализу, не загрязняет внутренние рабочие узлы измерительного устройства (многоразового использования). Скорее, образец крови всегда содержится внутри самой (одноразовой) кассеты. Преимущество этого устройства состоит в том, что оно вместо этого просто представляет анализ образца крови в формате для считывания оптической системой в измерительном устройстве без необходимости очистки или удаления измерительного устройства.
Четвертое преимущество настоящего кассетного устройства состоит в том, что в вариантах осуществления, где кассеты и измерительное устройство подобраны друг к другу, не требуется представление измерительному устройству калибровочной информации одноразовой кассетой, таким образом, снижая затраты.
Описанные здесь определения и объяснение точности, чувствительности и разрешения
Как указано выше, настоящее изобретение предоставляет новое и неочевидное аналитическое устройство и способ для количественной идентификации множественных анализируемых веществ с использованием анализа специфического связывания и общего химического анализа одного и того же образца в одно и то же время. Количественное определение, полученное настоящим изобретением, определяется мерами, включающими точность, чувствительность и разрешение анализа.
Термин «анализируемое вещество биологической жидкости» используется для обозначения любого вещества, представляющего аналитический интерес, включая, но не ограничиваясь, гемоглобин А1с, холестерин, триглицериды, альбумин, креатин, человеческий хорионический гонадотропин (cCG), или им подобные, в биологической жидкости, такой как кровь, моча, пот, слезная жидкость или им подобные, а также жидкие экстракты тканей тела, непосредственно используемые в настоящем изобретении, или используемые в виде разбавленного раствора.
Как определено здесь, чувствительность представляет собой нижний предел выявления анализа или клинического биохимического исследования. Нижний предел выявления представляет собой самое низкое выявляемое количество анализируемого вещества, которое можно отличить от нулевого количества или полного отсутствия анализируемого вещества в образце. Самое низкое выявляемое количество анализируемого вещества предпочтительно рассчитывается по калибровочной кривой, которая представляет собой график зависимости аналитического сигнала от концентрации аналитического вещества. Сначала определяется стандартное отклонение среднего сигнала для нулевого калибратора. Затем двойное стандартное отклонение добавляют или вычитают из средней величины сигнала в зависимости от конкретной ситуации. В последующем, концентрация анализируемого вещества, которая непосредственно считывается или рассчитывается по калибровочной кривой, представляет собой нижний предел выявления.
Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается любым способом определения чувствительности, который можно использовать для определения средней величины и стандартного отклонения нескольких калибраторов, включая ноль. Самая низкая концентрация, которую можно отличить от нулевого калибратора, экспериментально определяется с приемлемой степенью статистической достоверности, например 95% или более. Изменение этого подхода состоит в определении самой низкой концентрации анализируемого вещества, которую можно измерить при данном уровне неточности, например 15% или менее. Эта величина концентрации анализируемого вещества часто называется пределом количественного определения.
В другом способе определения чувствительности анализа используется подход с использованием аналитической химии для ссылки на крутизну кривой, сравнивающей аналитический сигнал с концентрацией анализируемого вещества. Чем больше абсолютная величина крутизны кривой, тем больше чувствительность. Например, при использовании отражательной способности как способа измерения физически выявляемого изменения, продемонстрированного представленными здесь результатами теста, более чувствительной была бы кривая, проявляющая большее изменение отражательной способности на единицу изменения концентрации анализируемого вещества. Однако кривая зависимости аналитического сигнала от концентрации анализируемого вещества обычно нелинейная. В результате, кривая имеет области, которые более или менее чувствительны, оказывая прямое воздействие на возможность использования результатов анализа. Другая проблема состоит в том, что этот способ определения чувствительности не учитывает то, является ли данное изменение значимым по сравнению с уровнем шума измерительного устройства.
Используемый здесь термин «разрешение» определяется как способность теста различать близкие по величине, но не идентичные, концентрации анализируемого вещества как функцию общей неточности (общего CV) при способе, которым определяется чувствительность (нижний предел выявления). Чем ниже общий шум или неточность теста (чем ниже CV), тем больше величина разрешающей способности или разрешения. Отдельные компоненты разрешения включают разрешение аналогово-цифрового преобразования (количество битов, доступное для создание цифровой закодированной величины по аналоговому сигналу), шум в аналоговой части инструментального измерительного устройства и шум, присущий химическому устройству (включая неравномерности потока, вариабельность материала, вариабельность устройства и вариабельность препаративной формы).
«Точность», как определено здесь, представляет собой способность анализа дать результат, который близко коррелируется с результатами эталонного или предикативного анализа. В частности, точность определяется с точки зрения среднего систематического отклонения от эталона. Систематическое отклонение представляет собой разность между экспериментальной и эталонной величинами. Если систематическое отклонение равно нулю (т.е. они идентичны), то точность теста составляет 100%. Для различения ошибки вследствие погрешности от ошибки вследствие неточности или систематического отклонения используются средние величины ряда повторных определений. Конечно, это определение предполагает, что предикативный анализ дает истинную величину.
Точность анализа по изобретению, кроме того, повышается путем применения микропроцессора аналитического устройства с точными величинами показателей и уравнениями для калибровки, а также точных величин показателей для коррекции с учетом изменения спектрального выхода LED (светоизлучающего диода). Эти точные калибровочные показатели и уравнения загружаются электронно в аналитическое устройство (т.е. измерительное устройство или кассеты или в оба эти элемента) во время изготовления устройства по настоящему изобретению. Этот способ по изобретению устраняет другой источник ошибки путем исключения опоры предшествующего уровня техники на ряд дискретных предварительно запрограммированных констант или уравнений, встроенных в повторно используемый инструмент.
Настоящее изобретение повышает точность анализа путем коррекции ошибок, которые могут возникнуть на нескольких уровнях. Например, в настоящем изобретении предпочтительно используется анализ, который преимущественно уменьшает среднее систематическое отклонение путем фабричной калибровки с использованием стандартных материалов и лабораторных эталонных способов. Способ по изобретению избегает использования одновременных встроенных эталонных анализов, раскрытых в предшествующем уровне техники, которые вносят фоновую ошибку для эталонного теста, которую нельзя исправить. Он также избегает ошибок, присущих использованию вторичных, стандартных материалов пользователем, который должен периодически калибровать инструмент в клинической лаборатории.
Другой пример представляет собой предпочтительное использование в настоящем изобретении клинических образцов для калибровки. Путем калибровки клиническими образцами или синтетическими калибраторами, если они дают такие же величины, как клинические образцы, минимизируется проблема ошибок, вызванных воздействиями клинического фона или матрицы.
Другой пример представляет собой измерение фона или ошибки, которая может возникнуть внутри измерительного устройства. Она включает ошибки совмещения транспортной матрицы (во всех трех измерениях), спектральной вариабельности LED (откалиброванного во время изготовления), вариабельность испускаемой энергии LED, вариабельность оптического совмещения и вариабельность амплификации и измерения аналоговых электрических сигналов, исходящих от детекторов. В сущности, все эти эффекты можно устранить использованием логометрической стратегии - отношением выходных сигналов детектора к сигналам детектора, полученным по первоначальным показаниям сухой полоски и выходному сигналу эталонного детектора.
Логометрическая стратегия измерения отражательной способности проиллюстрирована в уравнении 1 ниже. Эта стратегия обеспечивает внутреннее подавление погрешностей усиления (крутого или пропорционального) и погрешностей смещения (задержки или фиксированной величины), которые возникают и в оптике (или других детекторных устройства), и в электронике, и используется для всех анализов. Использование уравнения 1 уменьшает вариабельность отражательной способности примерно в 10 раз. В этом уравнении “R” представляет собой отражательную способность. Исходные показания получают на сухой полоске, и затем все последующие показания соотносятся с этой исходной величиной после вычитания «пустых» показаний (темновой ток, выключение (“OFF”). Все показания соотносятся с сигналом в эталонном фотодетекторе (“ref”) также после вычитания «пустого» показания (темновой ток). Уравнение выглядит следующим образом:
Иллюстративные определения функций транспортной матрицы могут включать, например, и без ограничения:
зоны улавливания, где выявляемое изменение локализуется специфическим связыванием для содействия измерению, и оптимизированная зона улавливания обеспечивает равномерное распределение выявляемого изменения;
зоны конъюгата, где конъюгаты, антитела, антигены и им подобные диффузно иммобилизованы и где они сначала взаимодействуют с анализируемым веществом или сталкиваются с ним в жидкости образца. Оптимизированная зона конъюгата дает однородную смесь конъюгата и других диффузно иммобилизованных материалов с жидкостью образца и предпочтительно располагается так близко к зоне улавливания, как совместимо с соответствующим образом чувствительной, выявляемой реакцией. Растворение этих материалов является предпочтительно полным или по существу полным в пределах периода времени анализа;
зоны измерения неспецифических или общих химических показателей, где выявляемое изменение, как в случае индикатора или анализируемого вещества, имеющего выявляемую характеристику (такую как поглощение света при определенной длине волн), определенно не локализовано, но скорее равномерно распределено по материалу с тем, чтобы представлять репрезентативную часть образца детектору (детекторам) для измерения концентрации;
зоны устранения помех, где вещества в жидкости образца удаляются или модифицируются с тем, чтобы они больше не могли изменить величину выявляемого изменения в последующих зонах улавливания. Оптимизированная зона устранения помех способна устранить или модифицировать вызывающее помехи вещество или вещества до определенной концентрации с тем, чтобы они или не вызывали систематического отклонения, или вызывали приемлемую систематическую ошибку результата измерения уровня анализируемого вещества;
зоны предварительной обработки образца, где химический состав образца модифицируется для того, чтобы сделать его более совместимым с последующими функциональными элементами анализа. При оптимизации зона предварительной обработки образца подстраивает его другие важные химические свойства, такие как рН, ионная сила и им подобные, так чтобы они соответствовали правильной функции других химических элементов на полоске;
зоны сепарации крови, где клетки крови удаляются из жидкости образца для получения плазмы или аналогичной неокрашенной жидкости. Предпочтительная зона сепарации крови удаляет эритроциты и, при необходимости, другие клеточные компоненты цельной крови, так что лишь приемлемое количество этих компонентов остается в полученной плазме, и гемолиз минимален. Например, приемлемые уровни гемолиза (высвобождения свободного гемоглобина) при некоторых анализах можно определить тем, выявляется ли цвет гемоглобина детекторами, и он может предпочтительно означать уровень гемолиза от того, который близок к нулю (<<1%), примерно до 2%;
области перелива образца обеспечивают допуск широкого диапазона объемов образца, где избыточный объем образца, сверх того, который требуется для выполнения анализа, поглощается. Предпочтительная зона перелива образца принимает объемы образца в определенном диапазоне без внесения систематической ошибки в результат определения анализируемого вещества, который должен находиться в пределах определенно приемлемого или допустимого диапазона ошибки;
зоны фильтрации осадка, где материалы в виде частиц в образце удаляются для получения оптически прозрачной жидкости. Предпочтительная зона фильтрации осадка удаляет материалы в виде частиц, которые могут мешать однородному потоку жидкости или получению выявляемого изменения в такой степени, чтобы образцы с осадком не вызывали неприемлемую систематическую ошибку представляемого результата определения уровня анализируемого вещества;
зоны удаления конъюгатов, где меченый индикаторный реагент и его комплексы удаляются таким же образом, как описано для зон устранения помех и фильтрации осадка. Предпочтительная зона удаления конъюгатов должна удалять меченый индикаторный реагент и его комплексы, которые могут мешать получению выявляемого изменения, с тем, чтобы они не оказывали воздействия, вызывающего какую-либо систематическую ошибку результата анализа;
и другие, которые могут иметь специфическую конструкцию с учетом разнообразных образцов жидкостей или анализируемых веществ (цельная кровь, плазма, сыворотка, моча, слюна, влагалищные мазки, мазки из горла, слизистые секреты из различных частей тела, потовая жидкость, образцы переваренной ткани и т.д.).
Предпочтительные материалы для этих функций варьируются в зависимости от требуемой специфической функции и могут включать:
для зоны предварительной обработки образца, зоны выявления и других конкретно не обозначенных областей нитроцеллюлозу, как описано выше;
для неспецифических зон измерения однородные (симметричные или асимметричные) микропористые фильтрационные мембраны, такие как нейлоновые мембраны, производимые Pall Gelman и CUNO, и полиэфирсульфоновые мембраны, производимые Pall Gelman, или немодифицированные, или химически модифицированные для изменения поглощающих свойств мембраны с тем, чтобы специфически поглощать примесь или предотвратить поглощение анализируемого вещества;
для зон фильтрации осадка и сепарации крови обработанные стекловолоконные композиты со связывающим агентом, смесь целлюлозы и стекловолоконных композитов со связывающим агентом, композиты полиэфира и стекловолокна, материалы, подобные "акульей шкуре", и микропористые фильтрационные мембраны, такие как нейлоновые мембраны, поставляемые Pall Gelman, Millipore и CUNO, а также асимметричная полисульфоновая мембрана, производимая Memtec, и полиэфирсульфоновая мембрана Presence(R), производимая Pall Gelman;
для материалов с открытой структурой зоны конъюгатов, таких как полиэфирные нетканые композиты, целлюлозоацетатные мембраны и стекловолоконные материалы со связывающим агентом - отдельно или обработанные высвобождающими конъюгат материалами (полиолы, поверхностно-активные вещества, гидрофильные полимеры, сополимеры или им подобные);
для зон устранения помех и удаления конъюгатов ионообменные материалы, такие как Whatman GF/QA, полимерные мембраны, которые содержат диффузионно иммобилизованные материалы устранения помех, такие как гетерофильные блокаторы, анти-HAMA (человеческие анти-мышиные антитела) материалы и хаотропные агенты, а также обработанные стекловолоконные композиты со связывающим агентом, смесь целлюлозы и стекловолоконных композитов со связывающим агентом, композиты полиэфира и стекловолокна, материалы, подобные "акульей шкуре", и микропористые фильтрационные мембраны, такие как нейлоновые мембраны, поставляемые Pall Gelman и CUNO, а также асимметричная полисульфоновая мембрана, производимая Memtec, и полиэфирсульфоновая мембрана Presence(R), производимая Pall Gelman; и
для областей перетока образца поглощающие материалы, такие как Transorb(R), производимые Filtrona Richmond.
В одном иллюстративном варианте осуществления многосегментная транспортная матрица, специфичная для измерения HbA1с, включает:
для зоны коъюгата мембрану из ацетата целлюлозы;
для зоны улавливания (специфического связывания) микроцеллюлозную мембрану; и
для материала зоны неспецифического (общего химического) измерения нейлон. В этом конкретном примере измерения HbA1с материал также служит в качестве зоны удаления конъюгата, которая отфильтровывает конъюгат в виде частиц и предотвращает помехи его цвета измерению общего гемоглобина. Фильтрационные свойства этого материала могут зависеть, но не ограничиваются, от размера пор мембраны, поверхностного заряда мембраны и добавления химических веществ, которые могут создать возможности химического притяжения или отталкивания на основании без ограничения ионных, диполь-дипольных и гидрофобных взаимодействий.
Однако как будет здесь показано, различные варианты осуществления настоящего изобретения влекут за собой применение одного и того же материала для нескольких функций, требуемых от транспортной матрицы. Например, нитроцеллюлозная мембрана может служить для выполнения функций зоны конъюгата, зоны улавливания (специфического связывания) и зоны неспецифического (общего химического) измерения. Альтернативно, нитроцеллюлоза может служить для выполнения функций зоны улавливания (специфического связывания) и зоны неспецифического (общего химического) измерения, а ацетат целлюлозы может служить для выполнения функции зоны конъюгата. В еще одном примере нитроцеллюлоза служит для выполнения функций зоны конъюгата и зон улавливания (специфического связывания), а нейлон служит для выполнения функции зоны неспецифического (общего химического) измерения.
Общие химические анализы по определению включают реакции, выполняемые для анализируемых веществ, такие как без ограничения глюкоза, креатин, холестерин, холестерин HDL (липопротеида высокой плотности), холестерин LDL (липопротеида низкой плотности), триглицериды и азот мочевины крови (BUN). Для общих химических анализов в настоящем изобретении предпочтительно используются реакции, катализируемые ферментами, для получения выявляемой реакции или сигнала в каждой зоне выявления, связанной со специфической величиной уровня анализируемого вещества в образце. Другие системы для получения выявляемой реакции в зонах выявления также подходят для использования в настоящем изобретении. Например, без ограничения анализируемое вещество может взаимодействовать с ферментом или последовательностью ферментов для получения выявляемого продукта восстановлением, окислением, изменением рН, продукцией газа или продукцией осадка. Неферментативные реакции, катализируемые или нет, могут также происходить или вместе, или вместо ферментативных реакций. Примеры выявляемых продуктов включают продукты, которые можно выявить флюоресценцией, люминесценцией или отражающей способностью или спектральной поглощательной способностью характерной длины световых волн, включающих длины волн в ультрафиолетовой, видимой, близкой к инфракрасной и инфракрасной частях спектра. Используемый здесь для общих химических анализов термин "индикатор" предназначен для включения всех соединений, способных взаимодействовать с анализируемым веществом или продуктом реакции анализируемого вещества, который стехометрически связан с анализируемым веществом, и генерировать выявляемую реакцию или сигнал, показывающий уровень анализируемого вещества в образце.
Анализы специфического связывания определяются как включающие взаимодействия между партнерами специфического связывания, такие как без ограничения связывание лектина с углеводородом, взаимодействия комплементарных нитей нуклеиновых кислот, взаимодействия гормонов с рецепторами, связывание стрептавидина с биотином и иммуноаналитические взаимодействия между антигенами и антителами. Для анализов специфического связывания в настоящем изобретении предпочтительно используется выявление частиц для обнаружения выявляемого взаимодействия или сигнала в каждой зоне реакции, связанного с уровнем анализируемого вещества в образце. Другие системы для обеспечения выявляемой реакции в зонах специфического связывания подходят для использования в настоящем изобретении. Например, без ограничения анализируемое вещество или его партнер специфического связывания могут метиться или прямо, или косвенно посредством конъюгата второго антитела или другой реакции связывания с индикатором для измерения флюоресценции или люминесценции, или отражательной способности или поглощения световых волн характерной длины. Используемый здесь для анализов специфического связывания термин "индикатор" предназначен для включения всех соединений, способных метить анализируемое вещество, или агенты его специфического связывания, и генерировать выявляемую реакцию или сигнал, указывающий на уровень анализируемого вещества в образце.
Хотя химию и конфигурацию настоящего изобретения можно использовать в интегрированном аналитическом устройстве, настоящее изобретение можно использовать в любом другом инструментальном измерителе отражательной способности или передачи в виде замещаемого реагента. Таким образом, настоящее изобретение также охватывает интегрированные аналитические инструменты и инструменты аналитического измерения, включая заменяемые кассеты в аналитическом инструменте ограниченного повторного использования, включающем настоящее аналитическое устройство.
Краткое описание чертежей
Фиг.1А представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей предпочтительного варианта осуществления измерительного диагностического устройства одноразового использования по настоящему изобретению;
Фиг.2А представляет собой вид сбоку одного варианта осуществления транспортной матрицы для анализа сухого реагента HbA1c, схематически иллюстрирующий функциональные элементы, участвующие в анализе специфического связывания и общем химическом анализе;
Фиг.2В представляет собой вид сверху в плане транспортной матрицы, показанной на фиг.2А;
Фиг.2С представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется одна мембрана с зоной специфического связывания выше по потоку от зоны общего химического анализа;
Фиг.2D представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется одна мембрана с зоной специфического связывания ниже по потоку от зоны общего химического анализа;
Фиг.2Е представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется одна мембрана с конъюгатом, расположенным между зоной специфического связывания и зоной общего химического анализа;
Фиг.2F представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется нитроцеллюлезная и целлюлезоацетатная мембраны с зоной специфического связывания и зоной общего химического анализа, расположенными на нитроцеллюлозе;
Фиг.2G представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, аналогичной фиг.2F, но с размещенными в обратном порядке зоной специфического связывания и зоной общего химического анализа;
Фиг.2H представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, имеющей зону конъюгата и зону специфического связывания, расположенные на первой мембране, и зону общего химического анализа, расположенную на второй мембране;
Фиг.2I представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется зона удаления конъюгата на первой мембране со слоем распорки под второй мембраной, на которой расположена зона общего химического анализа;
Фиг.2J представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, аналогичной фиг.2I, но где используется прокладка конъюгата;
Фиг.2K представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, аналогичной фиг.2I, но где используется дополнительный слой, формирующий ловушку конъюгата, под слоем распорки;
Фиг.2L представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, где используется слой распорки под первой мембраной с расположенной на ней зоной специфического связывания. Зона общего химического анализа расположена на второй мембране;
Фиг.3А представляет собой вид сбоку с пространственным разделением деталей альтернативного варианта осуществления транспортной матрицы по изобретению, иллюстрирующий функциональные элементы, участвующие в анализе специфического связывания и общем химическом анализе, в котором используется поперечный поток;
Фиг.3В представляет собой вид сбоку с пространственным разделением деталей альтернативного варианта осуществления транспортной матрицы по изобретению, где используется комбинация латерального и поперечного потока;
Фиг.4 представляет собой вид в перспективе варианта осуществления одноразовой кассеты и устройства измерительного устройства многоразового использования по настоящему изобретению;
Фиг.5А представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей варианта осуществления кассеты по настоящему изобретению;
Фиг.5В представляет собой вид сверху в плане нижней части кассеты одноразового использования, показывающий принятые в нее тестирующие полоски;
Фиг.5С представляет собой вид снизу в плане верхней части кассеты одноразового использования;
Фиг.6 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей измерительного устройства многоразового использования;
Фиг.7 представляет собой стандартную кривую образца для анализируемого вещества 2, показывающую зависимость отражательной способности от концентрации;
Фиг.8 представляет собой график, изображающий алгоритм для определения концентрации анализируемого вещества 1 по показаниям отражательной способности в зоне выявления 1 и концентрации анализируемого вещества 2 по данным определения в зоне выявления 2 (зона общего химического анализа);
Фиг.9 представляет собой график линейности полученных данных для %HbA1c;
Фиг.10А представляет собой график воздействия гематокрита на результаты тестирования HbA1c для образца с низким %HbA1c (недиабетического);
Фиг.10В представляет собой график воздействия гематокрита на результаты тестирования HbA1c для образца с низким %HbA1c (диабетического);
Фиг.11А представляет собой график корреляции %HbA1c из образцов из пальцевого прокола, полученных профессионально подготовленным медицинским персоналом;
Фиг.11В представляет собой график корреляции %HbA1c из образцов из пальцевого прокола, полученных непосредственно пользователями.
Во всех прилагаемых чертежах одинаковые позиции относятся к одинаковым элементам.
Подробное описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления диагностического устройства в виде измерительного устройства 100 одноразового использования для измерения HbA1c иллюстрируется на фиг.1. Измерительное устройство 100 включает корпус 102 и крышку 104, имеющую рецептор, такой как впускной канал 106, который простирается от наружной поверхности 108 крышки к внутреннему пространству 110 корпуса для приема образца 112, содержащего один или более выбранных подлежащих определению анализируемых веществ.
Впускной канал 106 обеспечивает возможность введения образца 112 в принимающее образец устройство 114, которое прикреплено к внутренней поверхности 116 крышки 104. Принимающее образец устройство 114 включает двухслойную прокладку, которая находится в жидкостном сообщении с двумя аналитическими полосками и служит для распределения образца между двумя полосками. Необязательно, принимающее образец устройство 114 может также включать прокладку для фильтрации образца, которая удаляет нежелательные примеси из образца. Прокладка для фильтрации образца может быть той же, что и принимающая прокладка, причем одна прокладка может выполнять обе функции. Измерительное устройство 100 может включать более одной прокладки для фильтрации образца вдоль канала потока образца, которые удаляют различные типы примесей. Две аналитические полоски содержат химические реагенты для определения присутствия одного или более выбранных анализируемых веществ.
Внутреннее пространство 110 корпуса включает рефлектометр 126, который включает устройство с печатным монтажом, имеющее печатную плату (РСВ) 128. Рефлектометр 126 также включает оптическое устройство 130 и экран 132. Печатная плата 128 имеет одну поверхность 134 с эталонным детектором 136 и зонными детекторами 138, 140, непосредственно установленными на нее. Поверхность 134 РСВ также имеет 2 светоизлучающих диода (LED) 135, 137, по одному для каждой пары каналов освещения, установленных непосредственно на печатной плате. LED 135, 137 предпочтительно представлены в форме неизолированной матрицы без встроенной линзы, оболочки или кожуха. В результате, LED 135, 137 обеспечивают освещение во всех направлениях над поверхностью 134 и направляются только оптическим устройством 130. Аналогичным образом, зонные детекторы 138, 140 и эталонный детектор 136 представляют собой неизолированные матрицы, установленные непосредственно на поверхность 134 РСВ. Все LED 135, 137 и детекторы 136, 138, 140 расположены в одной и той же плоскости.
Фиг.1 также иллюстрирует положение экрана 132 относительно печатной платы 128. В экране 132 выполнено отверстие 142 для предотвращения перекрытия LED 135, 137 и эталонного детектора 136. Отверстия 144 выполнены для предотвращения перекрытия детекторов зон 138, 140. Экран 132 включает вертикальные стенки 146, которые предотвращают поступление рассеянного излучения в детекторы зон 138, 140. Вертикальные стенки 146 расположены примыкая к отражающим и преломляющим элементам оптического устройства 130 при полной сборке рефлектометра 126.
Оптическое устройство 130 представляет собой в целом плоскостную опору, имеющую, по меньшей мере, верхнюю поверхность 148 и нижнюю поверхность 150. Нижняя поверхность 150 сконфигурирована для приема освещения от LED 135, 137, и оптическое устройство 130 направляет освещение в одну или более областей 152 взятия проб на первой 154 и второй 156 аналитической полоске. Верхняя поверхность 148 оптического устройства также сконфигурирована для передачи диффузно отражаемого оптического излучения, возвращающегося из областей 152 взятия проб к одному или более детекторов зон 138, 140.
Аналитические полоски 154 и 156 соответственно установлены в носителях полосок 158 и 160. Носители 158, 160 установлены на верхней поверхности 148 оптического устройства для жесткого удерживания в нужном положении аналитических полосок 154 и 156.
Измерительное устройство 100 включает аккумуляторные батареи 168, которые питают печатную плату 128 и жидкокристаллический дисплей (LCD) 162. Осушитель 164 и поглощающий материал 169 для перетекающего избыточного объема образца также включены в корпус 102.
Фиг.2А и 2В иллюстрируют слоистую транспортную матрицу 200 для анализа специфического связывания и общего химического анализа, которая подходит для использования в предпочтительном варианте осуществления диагностического устройства 100, описанного выше (т.е. для использования в аналитических тестирующих полосках 154 и 156). В этом варианте осуществления изобретения имеются 4 отдельных кусочка пористого материала в канале миграции жидкости транспортной матрицы 200, каждый из которых ламинирован к подложке 202, изготовленной из подходящего пластика, подобного РЕТ, в точном совмещении друг с другом. На фиг.2А показан продольный разрез (вид сбоку) вдоль канала миграции жидкости, тогда как на фиг.2В показан соответствующий вид сверху в плане. Образец просачивается в латеральном направлении, как показано стрелкой 204, вдоль транспортной матрицы 200 и соответственно в первую зону выявления 206 и вторую зону выявления 208. Транспортная матрица удерживается в совмещении штырем, который плотно входит в отверстие звездочки 210, и направляющими, которые плотно прилегают к сторонам полоски.
Транспортная матрица 200 включает прокладку 212 для образца для приема образца через впускной канал (не показан) на верхней стороне 214 прокладки 212 на проксимальном конце 216 транспортной матрицы 200. В примере использования диагностического устройства, иллюстрированного на фиг.1, прокладка для образца, предпочтительно физически не прикрепленная к остальной части аналитической полоски, принимает образец и делит его между двумя отдельными транспортными матрицами 154, 156.
2
2
В необязательном предпочтительном варианте осуществления транспортная матрица 200 предпочтительно включает прокладку 220 первой зоны выявления из такого материала, как нитроцеллюлоза, который имеет равномерную толщину от примерно 70 до примерно 240 мкм, а предпочтительно от примерно 135 до примерно 165 мкм. Скорость пропитки должна находиться в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 0,6 мм/с на дистанцию примерно 4 см, а предпочтительно примерно от 0,2 до примерно 0,4 мм/с в виде средней величины. Непрозрачность материала предпочтительно такова, что любой подкладочный материал невидим, или, альтернативно, подкладочный материал может представлять собой белый, отражающий материал, такой как белый РЕТ. В некоторых случаях, предпочтительным может быть черный подкладочный материал. Материал должен также иметь достаточную прочность в сухом и влажном состоянии для легкости изготовления. В случае анализов специфического связывания или анализов специфического связывания, где белковая часть должна быть не диффузно иммобилизована на мембране, материал должен иметь высокую способность адсорбции белка в диапазоне примерно от 1 до 200 мкг/см, а предпочтительно от 80 до 150 мкг/см.
В различных предпочтительных вариантах осуществления транспортная матрица 200 предпочтительно включает множественные сегменты из различных материалов, которые находятся в жидкостном сообщении друг с другом. Множественные сегменты материалов обеспечивают оптимизацию гибкости материала каждого сегмента для определенной функции. Транспортная матрица из множества сегментов может предпочтительно избежать использования «компромиссного» материала, который может выполнить все требуемые функции тестирования, хотя и не с оптимальными результатами. (Однако транспортная матрица может быть вместо этого сформирована из одного непрерывного листка материала, который может выполнять все требуемые функции тестирования.) Жидкостное сообщение включает движение и/или перемещение образца в латеральном потоке через транспортную матрицу путем предоставления возможности образцу течь по плоскости и/или перпендикулярно плоскости транспортной матрицы. Кроме того, как предусмотрено настоящим изобретением, это двух- или трехмерное движение при жидкостном сообщении по плоскости и/или перпендикулярно плоскости транспортной матрицы может происходить последовательно или одновременно.
2
В предпочтительном варианте осуществления прокладка 212 для образца предпочтительно изготовлена из CytoSep No. 1660 или 1662 от Gelman Sciences, который представляет собой композитный материал из целлюлозы и стекловолокна. Прокладка для образца имеет приблизительно квадратные размеры примерно от 7 до 10 мм при толщине примерно от 0,012 до 0,023 дюйма. Другой подходящий материал представляет собой фильтровальный материал Ahlstrom сорта 1281, который имеет состав примерно 90% целлюлозных волокон и 10% гидратцеллюлозных волокон со следами полиамидной смолы, прочной во влажном состоянии, и полиакриламидной смолы, прочной в сухом состоянии. Он имеет базисную массу 70 г/см и толщину примерно 0,355 мм.
Прокладка 212 для образца прикрепляется и находится в жидкостном сообщении с двумя транспортными матрицами 154, 156, ранее иллюстрированными на фиг.1. Образец течет от прокладки 212 для образца к подкладке 218 для конъюгата, которая в одном предпочтительном варианте осуществления изготовлена из ацетата целлюлозы для диффузионной иммобилизации конъюгата анти-HbA1c с индикатором. Подкладка 218 для конъюгата может иметь длину примерно 7 мм и ширину 3 мм при толщине примерно от 0,005 до 0,010 дюйма. Подкладка 218 для конъюгата может быть прикреплена клеем к подложке из РЕТ. Другой подходящий материал для подкладки 218 для конъюгата представляет собой Accuwik No. 14-20 от Pall Biosupport.
В одном предпочтительном варианте осуществления диффузионно иммобилизованный конъюгат 225, расположенный на подкладке 218 для конъюгата, может включать анти-HbA1c с индикатором. Другие возможности для конъюгата 225 включают адсорбцию антител против конъюгата (т.е. материалы, которые связываются с конъюгатом независимо от того, связывается ли конъюгат с чем-нибудь еще). Конкретные примеры могут включать без ограничения (1) импрегнацию материалом, который связывается с конъюгатом и иммобилизует его, (2) антитело, направленное против конъюгата, и (3) полимер, способный образовывать мостики между микрочастицами, иммобилизующими конъюгат.
Подкладка 218 для конъюгата перекрывает прокладку 220 первой зоны выявления и находится с ней в жидкостном сообщении. Прокладка 220 первой зоны выявления имеет длину примерно 7 мм и ширину примерно 3 мм при толщине примерно от 0,006 до примерно 0,008 дюйма. Прокладка 220 первой зоны выявления позволяет образцу 112 течь через первую зону выявления 206 по направлению к дистальному концу 220 транспортной матрицы.
В предпочтительных аспектах изобретения конъюгат 225 предпочтительно расположен как можно ближе к перекрытию подкладкой 218 для конъюгата прокладки 220 зоны выявления (т.е. улавливания). Преимущество размещения конъюгата 225 как можно ближе к прокладке 220 первой зоны выявления состоит в том, что она предотвращает образование на нем цветных полос. В частности, когда первый образец жидкости достигает конъюгата 225, его вязкость увеличивается. Таким образом, смесь образца жидкости и конъюгата имеет тенденцию первоначально собираться на прокладке 218 для конъюгата сразу за ее перехлестом с прокладкой 220 первой зоны выявления. Затем смесь образца жидкости и конъюгата переливается равномерным образом на прокладку 220 первой зоны выявления в латеральном направлении по ширине прокладки 220 первой зоны выявления.
Прокладка 220 первой зоны выявления перекрывает прокладку 222 второй зоны выявления и находится с ней в жидкостном сообщении. Прокладка 222 второй зоны выявления в одном варианте осуществления изготовлена из нейлоновой мембраны, такой как Immobilon Nylon+, 0,45 мкм, от Millipore или Biodyne C от Pall Gellman, которая имеет равномерную непрозрачность, сохраняющуюся после импрегнации смесями индикатора и фермента и последующей сушки. Прокладка 222 второй зоны выявления имеет длину примерно 7 мм и ширину примерно 3 мм при толщине примерно от 0,006 до примерно 0,008 дюйма. Это позволяет образцу 112 течь поперек второй зоны выявления 208 по направлению к дистальному концу 220 транспортной матрицы.
Соединение 226 прокладки 220 первой зоны выявления и прокладки 222 второй зоны выявления эффективно улавливает связанный с индикатором конъюгат. Таким образом, предотвращается вхождение индикатора, диффузно связанного в прокладке 218 для конъюгата, в прокладку 222 второй зоны выявления. Альтернативно, последовательность первой и второй зон выявления может быть обратной. В этом случае, индикаторный конъюгат 225, диффузно иммобилизованный в прокладке 218 для конъюгата, смывается через прокладку 220 первой зоны выявления (которая может включать зону неспецифического химического измерения для определения общего гемоглобина) к прокладке 222 второй зоны выявления (которая может включать зону анализа специфического связывания, которая улавливает связанный с индикатором конъюгат).
Прокладка 222 второй зоны выявления перекрывает и находится с ней в жидкостном сообщении с прокладкой 224 поглотителя образца, которая позволяет образцу течь поперек второй зоны выявления 206 по направлению к дистальному концу 230 транспортной матрицы.
Разнообразные различные варианты осуществления настоящей транспортной матрицы 200 включены в пределы объема настоящего изобретения. На фиг.2С-2L показаны примеры различных вариантов осуществления настоящей транспортной матрицы 200. Каждый из этих иллюстративных вариантов осуществления имеют специфические признаки и преимущества, как будет описано ниже. Следует понимать, что настоящая транспортная матрица 200 не ограничивается конкретными вариантами осуществления, показанными на фиг.2А-2L. Могут быть включены другие транспортные матрицы, все из которых остаются в пределах объема настоящего изобретения.
Фиг.2С представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы, использующей один материал мембраны с зоной анализа специфического связывания, расположенной выше по потоку от зоны общего химического анализа. В частности, показана одна прокладка 221 зоны выявления. Прокладка зоны выявления может быть изготовлена из нитроцеллюлозы, но не ограничивается ею. Конъюгат 225 расположен на прокладке 221 зоны выявления в указанном месте. В одном предпочтительном способе изготовления конъюгат 225 наносится распылением в виде полоски поверх прокладки 221 зоны выявления.
Образец жидкости 112 (фиг.1) принимается на прокладку для образца 212. Затем образец жидкости просачивается через транспортную матрицу 220 (в направлении 204), проходя через конъюгат 225. После этого образец проходит сначала через первую зону выявления 206 и затем через вторую зону выявления 208. Любой остающийся конъюгат улавливается в зоне 227 удаления конъюгата перед тем как он получит возможность достичь второй зоны выявления 208. Затем избыток образца жидкости просто смывается в прокладку 224 поглотителя образца.
Фиг.2D аналогичен фиг.2С, но имеет обратную последовательность зоны анализа специфического связывания 206 и зоны общего химического анализа 208.
Основное преимущество устройств, показанных на фиг.2С и 2D, состоит в том, что они требуют только одной мембраны, на которой выполняются и анализ специфического связывания, и общий химический анализ. Использование одной мембраны исключает неравномерности потока, которые могут вноситься небольшими изменениями размеров перекрытия мембраны. Отсутствие перекрытия между зоной конъюгата и зонами выявления также увеличивает эффективность, с которой конъюгат вымывается через полоску.
Фиг.2Е аналогична фиг.2D, но конъюгат 225 вместо этого исходно расположен между зоной общего химического анализа 208 и зоной анализа специфического связывания 206. Особое преимущество этого варианта осуществления транспортной матрицы 200 состоит в том, что конъюгат 225 проходит через зону общего химического анализа 208. (В отличие от этого, в варианте осуществления, показанном на фиг.2А, использовался перехлест мембраны у соединения 226 для предотвращения попадания конъюгата 225 в зону общего химического анализа 208.) Эта конфигурация разрешает проблему помехи конъюгата реакции (или выявлению), выполняемой в зоне общего химического анализа. Поскольку нет необходимости в перехлесте у соединения 226, потенциально не требуется и химическая ловушка 227 конъюгата, сохраняется равномерность потока жидкости и устраняется риск помех общему химическому анализу со стороны любой химической ловушки конъюгата.
На фиг.2F показан вариант осуществления транспортной матрицы 200, в которой конъюгат 225 расположен на прокладке для конъюгата 218; и зона анализа специфического связывания 206, и зона общего химического анализа 208 расположены на одной прокладке 221 зоны выявления.
Фиг.2G аналогичен фиг.2F, но имеет обратную последовательность зоны анализа специфического связывания 206 и зоны общего химического анализа 208.
Основное преимущество устройств, показанных на фиг.2F и 2G, состоит в том, что они требуют только одной мембраны, на которой выполняются и анализ специфического связывания, и общий химический анализ. Кроме того, путем использования прокладки 218 для конъюгата конъюгат 225 можно наносить около перехлеста с одной прокладкой 221 зоны выявления для предотвращения образования на ней цветных полос, как описано выше. Поскольку многие материалы прокладки для конъюгата имеют относительно грубую природу, они подвержены неравномерности потока жидкости. Размещение конъюгата 225 около перехлеста позволяет избежать риска.
На фиг.2Н показан вариант осуществления транспортной матрицы 200, в котором и конъюгат 225, и зона анализа специфического связывания 206 расположены на прокладке 220 первой зоны выявления; а зона общего химического анализа 208 расположена на прокладке 222 второй зоны выявления. Перехлест 226 улавливает конъюгат 225, таким образом, гарантируя то, что конъюгат 225 не достигает прокладки 222 второй зоны выявления (и, таким образом, не создает помех ни общему химическому анализу, ни считываемым показаниям общего химического анализа).
Фиг.2I представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы 200, имеющей прокладку 220 первой зоны выявления с находящейся на ней зоной анализа специфического связывания 206; и прокладку 222 второй зоны выявления с расположенной на ней зоной общего химического анализа 208. Слой распределителя/обработки/фильтрации 228 расположен под прокладкой 222 второй зоны выявления. Слой распределителя 228 работает для обеспечения латерального распределения образца перед миграцией в прокладку 222 второй зоны выявления. Зона 227 удаления конъюгата образуется нанесением материала, который связывается с конъюгатом или вызывает его агрегацию и функционирует для его иммобилизации, таким образом, предотвращая миграцию в прокладку 222 второй зоны выявления. Этот вариант осуществления транспортной матрицы 200 идеально подходит для выявления креатинина, но не ограничивается этим. Материалы, которые подходят для зоны удаления конъюгата, включают без ограничения химически модифицированные мембранные матрицы, такие как нейлон, модифицированный для наличия положительно или отрицательно заряженных функциональных групп, положительно или отрицательно заряженных полимеров, таких как полиэтиленимин или полиакриловая кислота, и антитела против конъюгата.
Фиг.2J аналогична фиг.2I, но при расположении конъюгата 225 вместо этого на прокладке 218 для конъюгата. Как указано выше, прокладку 218 можно использовать для конъюгата для предотвращения образования цветных полос.
Фиг.2K аналогична фиг.2I, но с дополнительным слоем 209, расположенным под слоем распределителя 228. Соединение 226 между прокладкой 220 первой зоны выявления и слоем 209 действует в качестве ловушки конъюгата, предотвращая достижение конъюгатом слоя распределителя 228 (и прокладки 222 второй зоны выявления).
Фиг.2L представляет собой вид сбоку альтернативной транспортной матрицы 200, имеющей слой распределителя 220, расположенный под прокладкой 220 первой зоны выявления. Зона общего химического анализа 208 расположена на прокладке 220 первой зоны выявления. Зона анализа специфического связывания 206 расположена на прокладке 222 второй зоны выявления.
Фиг.3А и 3В иллюстрируют расположенные стопкой транспортные матрицы для анализа специфического связывания и общего химического анализа, которые подходят для использования в альтернативных вариантах осуществления описанного выше предпочтительного диагностического устройства 100. На фиг.3А показан вид сбоку с пространственным разделением деталей альтернативного варианта осуществления 300 транспортной матрицы с каналом жидкостного сообщения, преимущественно с поперечным потоком, перпендикулярным плоскости пористых материалов. В предпочтительных вариантах осуществления имеется множество отдельных кусочков пористого материала в канале миграции жидкости транспортной матрицы 300 в виде стопки, каждый из которых находится в жидкостном сообщении друг с другом или непосредственно, или через другие пористые материалы, каналы или устройства жидкостного сообщения. Транспортная матрица 300 включает прокладку 312 для образца для приема образца 302 через впускной канал (не показан) на верхней стороне 314 прокладки 312 на проксимальном конце 316 транспортной матрицы 300. Прокладка 312 для образца предпочтительно изготовлена из композитного материала на основе целлюлозы и стекловолокна.
Прокладка 312 для образца перекрывает и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 318 для конъюгата для первого анализируемого вещества, которая может быть необязательно изготовлена из ацетата целлюлозы для диффузионной иммобилизации конъюгата анти-HbA1c с индикатором. Прокладка 318 для конъюгата перекрывает и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 320 улавливания и первой зоны выявления для первого анализируемого вещества, которая может быть необязательно изготовлена из нитроцеллюлозного субстрата. Прокладка первой зоны выявления предоставляет первую зону выявления (конкретно не очерчена на фиг.3А) для первого анализируемого вещества. При предпочтительном устройстве выявления оптическим отражением выявление первого анализируемого вещества в прокладке первой зоны выявления может быть значительно улучшено оптической изоляцией первой зоны выявления с тем, чтобы минимизировать потерю оптической отражательной способности. Соответственно, транспортная матрица 300 может опционально предусматривать оптическую изоляционную мембрану 322, которая минимизирует потерю отраженного света через пористые материалы на дистальном конце 324 транспортной матрицы. Опциональная оптическая изоляционная мембрана 322 находится в жидкостном сообщении с прокладкой 320 первой зоны выявления и позволяет образцу 302 течь к прокладке 326 зоны удаления конъюгата, которая эффективно улавливает связанный с индикатором конъюгат и предотвращает его вхождение в любые зоны выявления на транспортной матрице дистальнее первой зоны выявления.
Опционально, вторая оптическая изоляционная мембрана 328 перекрывает и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 326 зоны фильтрации осадка. Образец 302 течет через вторую оптическую изоляционную мембрану 328 к прокладке 330 зоны неспецифического измерения, которая находится в жидкостном сообщении с проксимальными прокладками и мембранами. Прокладка 330 зоны измерения может необязательно быть изготовлена из простого нейлона и имеет равномерную непрозрачность, которая сохраняется после импрегнации смесями индикатора и фермента и последующей сушки. Прокладка 330 зоны измерения позволяет образцу 302 течь поперек второй зоны выявления (конкретно не очерчена на фиг.3А) по направлению к дистальному концу 324 транспортной матрицы. Отдельные измерения отражательной способности прокладок 320 и 330 зон выявления можно оптимизировать направлением оптических сигналов соответственно в верхнюю и нижнюю часть стопки мембран.
На фиг.3В показан вид сбоку с пространственным разделением деталей другого альтернативного варианта осуществления 350 транспортной матрицы по изобретению с каналом жидкостного сообщения и в латеральном, и в поперечном потоке соответственно параллельно и перпендикулярно к плоскости пористых материалов. В целом, имеется множество отдельных кусочков пористого материала в канале миграции жидкости транспортной матрицы 350, каждый из которых находится в жидкостном сообщении друг с другом или непосредственно, или через другие пористые материалы, каналы или устройства жидкостного сообщения. Транспортная матрица 350 включает прокладку 362 для образца для приема образца 352 через впускной канал (не показан) на верхней стороне 364 прокладки 362 на проксимальном конце 366 транспортной матрицы 350. Прокладка 362 для образца может быть необязательно изготовлена из композитного материала на основе целлюлозы и стекловолокна.
Прокладка 362 для образца упирается и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 354 распределения образца, которая разделяет образец 352 между одной или более дополнительных транспортных матриц (не показаны). Прокладка 354 распределения образца перекрывает прокладку 368 для конъюгата для первого анализируемого вещества, которая предпочтительно изготовлена из нитроцеллюлозы для диффузной иммобилизации конъюгата анти-HbA1c с индикатором. Прокладка 368 для конъюгата перекрывает и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 370 улавливания и первой зоны выявления для первого анализируемого вещества, предпочтительно изготовленной из нитроцеллюлозного субстрата. Прокладка первой зоны выявления обеспечивает первую зону выявления (конкретно не очерчена на фиг.3В) для первого анализируемого вещества.
Транспортная матрица 350 может необязательно предоставлять оптическую изоляционную мембрану 372, которая минимизирует потерю отраженного света через пористые материалы на дистальном конце 374 транспортной матрицы. Необязательная оптическая изоляционная мембрана 372 находится в жидкостном сообщении с прокладкой 370 первой зоны выявления и позволяет образцу 352 течь к прокладке 376 зоны удаления конъюгата, которая эффективно улавливает связанный с индикатором конъюгат и предотвращает его поступление в любые зоны выявления на транспортной матрице дистальнее первой зоны выявления.
Опционально, вторая оптическая изоляционная мембрана 378 перекрывает и находится в жидкостном сообщении с прокладкой 376 зоны фильтрации осадка. Образец 352 течет через вторую оптическую изоляционную мембрану 378 к прокладке 380 зоны неспецифического измерения, которая находится в жидкостном сообщении с проксимальными прокладками и мембранами. Прокладка 380 зоны измерения предпочтительно изготовлена из простого нейлона и имеет равномерную непрозрачность, которая сохраняется после импрегнации смесями индикатора и фермента и последующей сушки. Прокладка 380 зоны измерения позволяет образцу 352 течь поперек второй зоны выявления (конкретно не очерчена на фиг.3В) по направлению к дистальному концу 374 транспортной матрицы.
Важно отметить, что настоящее изобретение предусматривает использование любой комбинации латерального и поперечного направлений потока образца. В транспортной матрице можно использовать чередующиеся или последовательные прокладки, мембраны или им подобные, в потоке, который направлен или параллельно, или перпендикулярно плоскости этих прокладок, мембран или им подобных.
Один из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения представляет собой выполнение количественного теста HbA1c. Для проведения химического теста и анализа специфического связывания на одной и той же полоске латерального потока одна из зон выявления должна считывать только одно анализируемое вещество. Измерение в другой зоне выявления может отражать комбинацию результатов по двум анализируемым веществам. Однако способ должен определять комбинацию каждого анализируемого вещества для зоны комбинированного выявления. Например, если анализируемое вещество 2 представляет собой фермент или окрашенное анализируемое вещество, а анализируемое вещество 1 представляет собой белок, присутствие которого должно быть определено посредством иммунохимической реакции, зона выявления 2 (например, зона общего химического анализа) считывает только анализируемое вещество 2, но зона выявления 1 (например, зона анализа специфического связывания) считывает анализируемое вещество и 1, и 2. Концентрацию анализируемого вещества 1 можно рассчитать внесением коррекции в измерение в зоне выявления 1 для учета концентрации анализируемого вещества 2.
Зону выявления 2 можно сконструировать разнообразными путями для блокировки любого вклада реакции в зоне выявления 1. В предпочтительном варианте осуществления полосатая зона улавливания белка и синие латексные микрочастицы используются для выполнения иммунной реакции в зоне выявления 1 (т.е. зоне анализа специфического связывания 206). Движение синих латексных микрочастиц вверх по полоске необходимо блокировать с тем, чтобы они не были видимыми в зоне выявления 2 (т.е. зоне общего химического анализа 208). В вариантах осуществления, показанных на фиг.2А, 2В, 2Н и 2К, нейлоновая мембрана 222 или 209 с маленьким размером пор с положительным зарядом была выбрана в качестве зоны улавливания синих латексных микрочастиц. Покрытие с самым высоким положительным зарядом дало наилучшие результаты в отношении отсутствия хроматографии образца по мере его течения по полоске.
Концентрацию анализируемого вещества 2 определяют по отражательной способности в зоне выявления 2, как показано на фиг.7. Для коррекции на вклад анализируемого вещества 2 в зоне выявления 1 использовали математический алгоритм для определения концентрации анализируемого вещества 1 как функции отражательной способности в зоне выявления 1 и концентрации анализируемого вещества 2. Этот алгоритм представлен в графической форме на фиг.8. Этот алгоритм был получен анализом серии концентраций анализируемого вещества 1 при серии концентраций анализируемого вещества 2 и определением полученной отражательной способности зоны выявления 1.
Диагностический набор включен в настоящее изобретение для определения уровней первого и второго анализируемых веществ в образце. Набор включает приемник образца, содержащий химический индикатор для выполнения общего химического анализа образца взаимодействием со вторым анализируемым веществом для получения выявляемого результата, и устройство, как описано выше. Термин «приемник» включает и не ограничивается флакончики с винтовыми колпачками, флакончики с защелкивающимися колпачками, контейнеры, мешочки и им подобные.
Фиг.4-6 иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения, включающий одноразовую кассету 430, которая вставляется в измерительное устройство 420 многократного использования. Визуальный дисплей 425 расположен на наружной поверхности корпуса 422. Кассета 430 включает прокладку 432 для образца и, по меньшей мере, одну тестирующую полоску 434 в контакте с прокладкой 432 для образца. Как будет объяснено, кассета 430 может вставляться в корпус измерительного устройства 420 жидкого анализируемого вещества, так что каждая из тестирующих полосок 434 располагается для считывания оптическим устройством 426 в корпусе 422.
Тестирующие полоски 434 предпочтительно включают любой из вариантов осуществления транспортных матриц 200, 300 или 350, как описано выше. Таким образом, аналитические тестирующие полоски 434 функционируют таким же образом, как аналитические тестирующие полоски 154 и 156, как описано выше. В предпочтительном варианте осуществления тестирующие полоски 434 включают реагент, который взаимодействует с образцом крови для получения физически выявляемого изменения, которое коррелируется с количеством выбранного анализируемого вещества в образце крови. Наиболее предпочтительно реагент на каждой тестирующей полоске взаимодействует с образцом крови с тем, чтобы указать концентрацию гемоглобина А1с (HbA1c). Примеры устройств выявления, целесообразных для использования при измерении гемоглобина А1с (HbA1c), представлены в патентах США №№ 5837546, 5945345 и 5580794, с любой целью полностью включенные сюда в качестве ссылки. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается использованием таких реагентов и взаимодействий. Предусматриваются также другие аналитические возможности, которые все находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Как видно на фиг.5А, может быть предоставлена пара тестирующих полосок 434. При работе образец крови сначала принимается через верхнее отверстие 431 (в кассете 430) и затем капает прямо на прокладку 432 для образца. Каждая тестирующая полоска 434 находится в контакте с прокладкой 432 для образца, так что образец крови просачивается из прокладки 432 для образца на каждую из тестирующих полосок 434. Таким образом, параллельные взаимодействия происходят в паре тестирующих полосок 434 между кровью и реагентом, предварительно залитым внутрь покрытия тестирующих полосок.
В альтернативных вариантах осуществления отверстие 431 остается полностью снаружи от измерительного устройства 420, когда кассета 430 вставляется в корпус 422 измерительного устройства. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что образец крови никогда не проходит через измерительное устройство 420, приводя, таким образом, к получению устройства со сниженной возможностью загрязнения.
Прокладка 432 для образца и тестирующие полоски 434 размещены между дном 450 и верхом 460 кассеты 430 и плотно удерживают тестирующие полоски 434 в нужном положении. Различные элементы, показанные на внутренней поверхности дна 450 кассеты и верха 460 кассеты, служат для удерживания тестируемых полосок 434 на месте с тем, чтобы они правильно выстраивались в ряд с источником света и линзами выявления в открытом модуле (устройстве 426), как следует ниже.
Как видно на фиг.5В, прокладка 432 для образца и тестирующие полоски 434 расположены в дне 450. Жидкость на прокладке 432 для образца параллельно просачивается на тестирующие полоски 434. Ряд опорных ребер 452 простирается кверху от дна 450, и они расположены под тестирующими полосками 434. Как видно на фиг.5С, ряд опорных ребер 462 простирается книзу от верха 460, и они расположены над тестирующими полосками 434. Опорные ребра 452 и 462 функционируют для щадящего сдавливания тестирующих полосок 434. Это имеет преимущества обеспечения полной передачи жидкости от одной части тестирующей полоски к следующей. В частности, такие опорные ребра можно использовать для щадящего сдавливания перехлеста прокладки 218 для конъюгата и прокладки 220 первой зоны выявления, перехлеста прокладки 220 первой зоны выявления и прокладки 222 второй зоны выявления (у соединения 226) и прокладки 224 поглотителя образца (см. фиг.2А). В предпочтительном варианте осуществления ребра 452 и 462 простираются в латеральном направлении поперек тестирующих полосок 434, посредством этого удерживая любые систематические отклонения в левую сторону/правую сторону на тестирующих полосках 434. Кроме того, опорные ребра 454 и 464 можно использовать для сдавливания вместе контакта между прокладкой 432 для образца и тестирующими полосками 434, таким образом, обеспечивая легкую транспортировку жидкости через них.
Дополнительные элементы управления жидкостью в кассете 430 могут включать удерживающие стенки 456 и 466 вокруг прокладки 432 для образца для предотвращения разбрызгивания образца жидкости по внутреннему пространству кассеты 430. Еще одну удерживающую стенку 468 вокруг отверстия 431 можно использовать для удерживания образца жидкости в предпочтительном расположении (прилегая к концам тестирующих полосок 434).
Как показано на фиг. 5А-6, оптическая система 426 включает оптическое(ие) считывающее(ие) устройство(а), которое(ые) измеряет/выявляет реакцию, происходящую на каждой из тестирующих полосок 434. Например, оптическое устройство 426 можно использовать для выявления реакции крови/анализируемой жидкости, происходящей на полоске 434, которая коррелируется с концентрацией гемоглобина A1c (HbA1c) в образце крови. Логическая схема 424 анализирует результаты оптического выявления и затем визуально представляет результат на визуальном дисплее 425 на корпусе 422. После представления этого результата определения концентрации кассету 430 затем удаляют из измерительного устройства 420 и выбрасывают. Когда предстоит выполнение нового теста, новая кассета 430 вставляется в корпус 422 измерительного устройства 420.
Как видно, когда кассета 430 полностью помещена в измерительное устройство 420, тестирующие полоски 434 в кассете 430 размещаются для считывания оптическим устройством 426. Кроме того, когда кассета 430 помещена в измерительное устройство 420, принимающее образец отверстие 421 (в кассете 430) располагается прямо под принимающим образец отверстием 421 (в измерителе 410). Таким образом, когда образец крови закапывается через отверстие 421, он проходит через отверстие 431 и попадает на прокладку 432 для образца. Оттуда образец крови просачивается на тестирующие полоски 434, и начинается реакция в тестирующих полосках. Результаты этой реакции измеряются оптической системой 426, которое передает информацию в логическую схему 424, которая в свою очередь представляет результат (например, концентрацию гемоглобина А1с) на визуальном дисплее 425 для обозрения пользователем. Это имеет преимущество в том, что любой образец крови/жидкости, поступающий в измерительное устройство 410 (через принимающее образец отверстие 421), удерживается в одноразовой кассете 430. Таким образом, образцы крови/жидкости никогда не загрязняют внутренние рабочие элементы измерительного устройства 420.
Также как видно, когда кассета 430 полностью вставлена в корпус 422, V-образная канавка 433 в кассете 430 упирается в V-образный ограничитель 423, прилегающий к оптической системе 426 внутри корпуса 422. По существу, когда кассета 430 полностью вставлена в корпус 422, каждая из тестируемых полосок 434 располагается прямо над оптическим считывающим устройством 426 (или, альтернативно, под ним). Следует понимать, что V-образный ограничитель 423 может просто включать край оптической системы 426, как показано, или он вместо этого может включать дополнительный элемент (например, стенку или внутреннюю поверхность) по изобретению.
Как видно, V-образный ограничитель 423 и V-образная канавка 433 работают вместе для центровки и совмещения кассеты 430 внутри корпуса 420. Следует понимать, что можно использовать альтернативные геометрические решения, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения. Например, V-образная канавка может вместо этого располагаться на корпусе 422, а дополнительный монтажный V-образный край или стенка может вместо этого располагаться на кассете 430. Возможны многие альтернативные геометрические решения, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.
«V-образная» форма кассеты 430 точно присоединяется к приподнятым «V-образным» краям на оптическом модуле (т.е. находящимся вблизи оптической системы 426 или на ней) для обеспечения правильного совмещения. Необязательно, на боковых краях кассеты 430 могут быть предусморены защелки, которые подогнаны к подобным пружинам элементам на измерителе 420 для обеспечения положительного защелкивающего действия, когда кассета 430 правильно помещена в измерительное устройство 420.
Оптическая система 426 функционирует путем выявления измеряемого изменения в тестирующей полоске 434, когда тестирующая полоска 434 контактирует с образцом крови. В показанном необязательном варианте осуществления используется пара тестирующих полосок 434 и считывается отдельным оптическим считывающим устройством в системе 426. Преимущество этого варианта осуществления изобретения состоит в том, что более правильный и точный результат получают путем одновременного выполнения одной и той же реакции на обеих тестирующих полосках 434 и затем сравнения результата. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления изобретения с двумя тестирующими полосками 434. Скорее, предусмотрено 1, 2 или более тестирующих полосок, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения. Более того, предусматривается, что множество тестирующих полосок с различными тестирующими полосками, включающими различные анализируемые вещества для тестирования различных анализов, также находятся в пределах объема настоящего изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением калибровочная информация об анализируемом веществе может предварительно храниться в логической схеме 424. Например, поскольку все одноразовые кассеты 430, упакованные с любым данным измерительным устройством 420 многократного использования, будут из одной и той же партии изготовления, их калибровочные параметры могут быть предварительно запрограммированы в запоминающее устройство измерительного устройства 420. Использованная кассета 430 просто удаляется из измерительного устройства 420 после завершения теста. Затем измерительное устройство 420 можно повторно использовать со свежей кассетой 430 из той же партии. Каждая кассета 430 может необязательно быть отдельно обернута фольгой для обеспечения устойчивости (защиты от влаги). Альтернативно, калибровочная информация об анализируемом веществе может предварительно храниться в кассете 430 (а затем считываться логической схемой 424, когда кассета 430 вставляется в измерительное устройство 420). Этот альтернативный вариант осуществления позволил бы использовать одно измерительное устройство 420 с кассетами 430 из различных партий изготовленных кассет. Такой вариант осуществления значительно продлил бы срок работы измерительного устройства 420.
В необязательном предпочтительном варианте осуществления изобретения идентификационная этикетка 480 устанавливается на наружной поверхности кассеты 430. Такая идентификационная этикетка может включать считываемый оптически код, который считывается соответствующим образом размещенным детектором во время вставления кассеты, например штрих-код. Альтернативно, идентификационная этикетка 480 может представлять собой радиочастотную (RF) маркировку, которая расположена внутри кассеты 430.
Необязательно, может быть также предоставлена схема автостарта, сконфигурированная для активации измерительного устройства, когда образец наносится на кассету или кассета вставляется в корпус. Пример такого устройства автостарта можно найти в одном или более патентов США №№ 5837546, 5945345 и 5580794, с любой целью полностью включенных сюда в качестве ссылки.
Как вкратце указано выше, встроенное устройство для взятия проб можно необязательно использовать для первоначального введения образца крови через отверстие 421. Такое встроенное устройство для взятия проб можно сначала использовать для смешивания образца крови с буфером с целью разбавления образца перед введением крови через отверстие 421 в кассету 430. В одном варианте осуществления встроенное устройство для взятия проб, буфер для разбавления образца может содержаться в резервуаре во встроенном устройстве для взятия проб. Встроенное устройство для взятия проб может опционально вставляться в канал (отверстие 421) в измерителе 420.
Пример 1:
Был выполнен ряд исследований для оценки предпочтительного устройства для измерения уровня HbA1c с точки зрения обычных лабораторных (неклинических) рабочих характеристик, включая линейность анализа (извлечения) и допуск величин гематокрита, а также выбранные манипуляции пользователя, с которыми можно столкнуться в лаборатории врачебного кабинета (POL) или в домашних условиях. При планировании этих исследований учитывали Рекомендации FDA (Администрации лекарственных средств и пищевых продуктов) по критериям анализа документов для оценки гликогемоглобина (гликированного или гликозилированного) в диагностических устройствах in vitro Центра устройств и радиационной гигиены (HFK-440 Nchace/chron 2/24/91 Версия 9/27/91).
Неклинические функциональные исследования проводили одним из двух способов. В первом способе использовали предпочтительный вариант осуществления полностью собранных блоков описанного выше аналитического устройства 100 HbA1c, содержащих предварительно «загруженные» калибровочные коэффициенты. В этом способе образцы наносили на блоки для оценки, и данные в последующем загружали в персональный компьютер. Для осуществления загрузки блоки помещали в «станции загрузки», которые механически и электрически соединяли их со стандартным компьютером через предпочтительный порт связи устройства и серийный адаптер порта. В свою очередь, загруженные величины отражательной способности передавались и представлялись в электронной таблице EXCEL (Microsoft Inc., Redmond, WA) и переводились в единицы %HbA1c. При этом сценарии загрузка может происходить в любое время после завершения реакций. «Загружаемая» информация удерживается в блоках устройства, пока работают аккумуляторные батареи. После стадии загрузки блоки удаляли.
Во втором способе используются «повторно используемые» блоки. В этом способе тестирующие полоски HbA1c помещали в блоки и зажимали на станции загрузки, как описано выше. Образцы наносили на блоки для оценки, и данные отражательной способности автоматически загружались образом, подобным описанному выше способу, за исключением того, что это происходило в «реальном» времени.
Исследование линейности (извлечения) проводили по модифицированному протоколу NCCLS (Национального Центра клинической лабораторной службы) (Документ NCCLS EP-6-P Vol.6, No. 18, “Evaluation of Lineraity of Quantitative Analytical Methods” (Оценка линейности количественных аналитических методов)). Идентифицировали клинические образцы, представляющие низкий и высокий %HbA1c. «Низкий» определялся как образцы с концентрациями анализируемого вещества около нижнего предела динамического диапазона HbA1c устройства, а «высокий» определялся наоборот. Образцы с низким и высоким содержанием смешивали и наносили на 9 препаратов, как показано в табл.1, для оценки линейности определения %HbA1c.
Образцы тестировали в пяти повторениях для всех тестов, за исключением чистых образцов (смеси 1 и 9), которые тестировали в 10 повторениях. Наблюдавшиеся средние величины %HbA1c сравнивали с ожидаемыми результатами и анализировали с точки зрения извлечения в процентах. Анализ линейной регрессии (фиг.9) выполняли для оценки линейности и для получения коэффициента корреляции. Результаты тестирования чистых образцов (смеси 1 и 9) использовали в качестве эталонных величин, по которым рассчитывали ожидаемые величины. Извлечение в процентах рассчитывали в виде наблюдавшейся величины, умноженной на 100 и деленной на ожидаемую величину. Итоговые результаты извлечения представлены в табл.1.
Данные демонстрируют, что анализ %HbA1c является линейным от 2,5 до 14,5 %HbA1c, как показано графически на фиг.9. Таким образом, динамический диапазон для %HbA1c составляет от 3% до 15% (округляя до ближайших целых чисел).
Другое исследование проводили для определения воздействия различных уровней гематокрита на работу предпочтительного аналитического устройства для определения уровня HbA1c. Результаты этого исследования показаны в табличной форме в табл.2 и графически на фиг.10А и 10В. Образцы цельной крови при двух уровнях %HbA1c (диабетическом и недиабетическом) подгоняли к различным уровням гематокрита центрифугированием и ресуспендированием эритроцитов в аутологичной плазме. Затем их тестировали стандартными процедурами. Пять повторных анализов выполняли для каждого условия теста и для каждого контрольного образца (нативного). Верхний и нижний пределы (UL и LL) рассчитывали для 99% доверительного интервала для общей ошибки (±[системная ошибка+3×SEM]) по величине нативного образца. PCV относится к объему эритроцитарной массы, а SEM относится к стандартной ошибке среднего значения. На фиг.10А и 10В верхний и нижний пределы (UL и LL) показаны в виде пунктирных линий (----). Точки данных, которые обозначены жирными черными точками (●), получены от образцов не в пределах диапазона общего гемоглобина для тестирующего устройства HbA1c по изобретению.
Результаты в скобках в табл.2 представляют образцы, где уровень общего гемоглобина выпадает из определенных пределов общего гемоглобина для анализа (68-200 мг/мл). Следовательно, они не должны представляться на жидкокристаллическом дисплее устройства, и пользователь должен получить код ошибки, выходящий за диапазон (OR). Они представлены здесь только для информации.
Эти результаты указывают на то, что все образцы в пределах определенного допуска величины общего гемоглобина для аналитического устройства определения уровня HbA1c по изобретению (68-200 мг/мл) дал эквивалентные величины. Все величины подпадали под 99% доверительный интервал для общей ошибки от средней контрольной величины (нативного образца). Таким образом, диапазон гематокрита для аналитического устройства HbA1c составляет от 20% до 60% PCV. Как показано выше, образцы в этом диапазоне дадут надежные результаты.
На фиг.11А показаны данные теста, полученные аналитическим устройством по изобретению, на котором работал профессионально подготовленный медицинский персонал с использованием образцов, полученных у пациентов проколом пальца. Результаты определения процентного содержания HbA1c, полученные в этих исследованиях, были по существу эквивалентны результатам, полученным сертифицированным лабораторным методом тестирования, известным как DiaSTAT. На фиг.11В показан график данных самостоятельного тестирования пациентов с использованием аналитического набора по настоящему изобретению. И снова, результаты, полученные немедицинским персоналом, были сравнимы с сертифицированным лабораторным методом тестирования DiaSTAT.
Неточность клинического решения при сроке принятия более двух дней тестирования исходно составляла лишь 5,0%CV, как видно по данным, представленным в табл.3 ниже. Работа существенно не ухудшалась, когда тестирование продолжалось день за днем более 5 дней, как показано в таблице 4 ниже.
Пример 2
:
Получение общей химической части полоски для выявления креатинина (например, как показано на фиг.2I, 2J, 2K и 2L) можно проводить в соответствии с настоящим изобретением, используя 3 отдельных процесса. Следующие иллюстративные способы использовались при получении общей химической зоны.
Первый способ состоит в импрегнации рулона нейлоновой мембраны суспензией 15% диоксида титана. Эту суспензию получают смешиванием в высокоскоростном смесительном устройстве следующих компонентов в последовательном порядке: 0,25 г/мл 1% PVA 186K; 0,5966 г/мл дистиллированной воды; 0,00075 г/мл триполифосфата; 0,00075 г/мл мелкодисперсного диоксида кремния и 0,15 г/мл диоксида титана. После покрытия мембрану сушат при 37°С в течение 10 мин и ей дают возможность уравновеситься в условиях сухого помещения в течение, по меньшей мере, 8 ч перед вторым покрытием.
Второй способ заключается в нанесении полос ферментного раствора, используя стационарный стриппер с мерным насосом, таким как стрипперы, изготовленные IVEK o North Springfield, VT. Другие аппликаторы, подходящие для использования с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются, перьевые авторучки, тампопечатные машины, пипетки, краскопульты, мерные подающие насосы и устройства с насадками, или им подобные. Подходят также другие аппликаторы, которые точно отмеряют реагенты на соответствующие зоны предварительно определенного распределения. Ферментный раствор наносится полосой в 5,25 мм от одного края обработанного нейлонового материала, импрегнированного диоксидом титана. Раствор включает: 1000 ЕД/мл креатинин-амидингидролазы; 4000 ЕД/мл креатин-амидогидролазы; 1000 ЕД/мл саркозин-оксидазы; 1000 ЕД/мл пероксидазы хрена; 22,9 г/л TES; 10 г/л сахарозы; 10 г/л Triton X-100 и 0,1 г/мл ксантановой смолы.
Конечный процесс заключается в нанесение полосы индикаторного раствора поверх зоны с нанесенной ферментной полосой. Этот процесс покрытия аналогичен описанному выше процессу. Индикаторный раствор включает: 0,0620 г/мл бис-MAPS-C3; 0,25 мл/мл изопропилового спирта; 0,005 г/мл сахарозы; 0,05 мл/мл поверхностно-активного вещества 10G; 0,05 мл/мл 20% PVP 40K и 0,65 мл/мл воды Milli-Q.
Слой мерной мембраны получают импрегнацией рулона нейлоновой мембраны шириной примерно 7 мм в буферном растворе, состоящем из 250 мМ MOPSO pH 7,5 и 0,5% (мас./об.) PVA 186K. Этот способ импрегнации аналогичен способу погружения и сушки для диоксида титана.
Зону креатинина 208 на фиг.2I и 2L получают в соответствии со следующими вариантами осуществления. Нейлон, показанный на фиг.2I и 2L, включает слой мерной мембраны (приблизительно 5×3 мм). Ферментная мембрана (2,18×3 мм) прикрепляется к подложке из белого РЕТ клеем (Arcare 8072, 22,46×3 мил) в порядке последовательности, показанной на фиг.2I-2K.
O
Как оптимальные, были выбраны условия, дающие наилучшую пропорциональность между стандартами 15 и 30 мМ креатинина (в K/S). Анализ проводили загрузкой 60 мкл известного стандарта креатинина в диагностическое устройство, аналогичное устройству, описанному на фиг.1. Развитие ферментативной реакции контролируют до конечной точки, которая обычно наступала через 3-5 мин после нанесения образца. Конечные величины R/R для зоны тестирования были получены отбором минимальной величины в течение исследованного периода.
Для определения креатинина 2 полоски в двух повторениях можно поместить в макетное считывающее устройство отражательной способности, которое может анализировать одноразовые полоски. Считывающее устройство снимает итоговые показания отражательной способности и для зоны тестирования 1, и для зоны тестирования 2. Калибровочная кривая, построенная для креатинина (зона тестирования 2), служит для определения неизвестной концентрации анализируемого вещества. Калибровочную кривую, аналогичную кривой, построенной для определения общего гемоглобина («Анализируемое вещество 2» на фиг.8 выше), можно получить для зоны тестирования 2.
Зону тестирования 1 можно сконструировать для выполнения анализа специфического связывания для альбумина для выявления и измерения микроальбуминурии или для другого интересующего анализируемого вещества.
В свете представленных выше положений, возможны многочисленные модификации и изменения настоящего изобретения. Поэтому, следует понимать, что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения изобретение можно осуществить иначе, чем конкретно описано в настоящем описании.
Таблица 1.
<u>Извлечение HbA1c в процентах</u>
№ смеси
Пропорция образца
Наблюдаемый %HbA1c
N
Ожидаемый %HbA1c
Извлечение (%)
Низкая
Высокая
1
10
-
2,46
10
-
-
2
9
1
3,75
5
3,62
103,7
3
8,5
1,5
4,45
5
4,20
105,9
4
7,5
2,5
6,00
5
5,37
111,7
5
5
5
8,86
5
8,34
106,2
6
2,5
7,5
12,95
5
11,38
113,8
7
1,5
8,5
12,85
5
12,61
101,9
8
1
9
13,70
5
13,23
103,5
9
-
10
14,48
10
-
-
Средняя величина
106,7
Таблица 2.
<u>Итоговые результаты допуска величин гематокрита</u>
Образец
Гематокрит
(Общий Hb)
(Общий Hb)
Нижний предел
Верхний предел
Низкий %HbA1c (недиабетический)
(60)
(204,8)
(51)
4,1
5,7
52
184,6
4,7
46
162,4
4,9
40
141
4,9
32
122,3
5,1
24
86,5
4,9
(17)
(64,8)
(5,6)
Высокий %HbA1c (диабетический)
70
193,8
9,4
7,0
9,8
61
189,2
8,6
54
169,7
8,5
46
127,7
8,4
37
113,1
8,7
29
93,4
8,5
(20)
(58,8)
(8,1)
Таблица 3
%HbA1c
CV (%)
N (2 дня)
Уровень
Средняя величина
Стандартное отклонение
1
5,9
0,29
4,97
15
2
10,3
0,80
7,81
15
Таблица 4
Уровень
%HbA1c
CV (%)
N (2 дня)
Средняя величина
Стандартное отклонение
1
6,12
0,47
7,66
30
2
11,34
1,02
8,95
30