CN112513634A - 用于测量体液样品中的分析物浓度的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量体液样品(112)中的分析物浓度的光学测试条(110)、方法和套件(128)。所述光学测试条(119)包括:a)测试条载体(114),其具有至少一个透明区域(116);b)测试区(118),其中所述测试区(118):‑包括至少一块载体箔(120),其中所述载体箔(120)施加至所述测试条载体(114)并且至少部分地覆盖所述测试条载体(114)的所述透明区域(116);‑包括至少一种施加至所述载体箔(120)的测试化学物(122),所述测试化学物(122)经配置用于与分析物进行光学可检测的检测反应,其中所述测试化学物(122)进一步经配置用于至少部分地吸收具有至少一个在650 nm<λabs≤1100nm范围内的吸收波长λabs(144)的光;以及‑包括至少一种多孔材料(124),其用于至少部分地滤出所述样品(112)中所包含的固体成分;其中所述载体箔(120)具有至少一个波长滤光片组件(121),所述波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长λblc(146)的光,λblc≤WLlow,其中550 nm≤WLlow≤650 nm。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学测试条以及一种用于测量体液样品中的分析物浓度的套件。本发明进一步涉及一种用于测量体液样品中的分析物浓度的方法,根据本发明的光学测试条、套件和方法可用于医学诊断中,以便定量或定性地检测和/或测量一种或多种体液中的一种或多种分析物的浓度。本发明的其他应用领域也是可行的。
背景技术
在医学诊断领域,在许多情况下,必须检测和/或测量体液样品中的一种或多种分析物的浓度,所述体液诸如血液、组织液、尿液、唾液或其他类型的体液。待检测的分析物的示例为葡萄糖、甘油三酯、乳酸盐、胆固醇或通常存在于这些体液中的其他类型的分析物。根据分析物的浓度和/或存在情况,如果必要,可选择适当的处理。
US 2006/0051738 A1 描述了诊断性干燥试剂测试,其能够进行单滴全血反应并生成葡萄糖和光散射分析物例如乳糜微粒的报告。这种干燥试剂测试可采用电化学检测方法、光学检测方法或这两种方法。这些测试就因食用过量脂肪引起的餐后血脂水平过高情况提醒糖尿病患者,因此可有助于降低糖尿病患者的心血管并发症风险。
US 2018/0172591 A1 描述一种光学生物传感器。该光学生物传感器包括:基板;光电传感器,其设置在基板上并在光照射时产生电信号;和生物样品层,其设置在光电传感器上并包含待检定的目标物质和感应材料,该感应材料在光照射时通过荧光、消光或冷光而发射光,其中光电传感器被从感应材料通过荧光、消光或冷光发射的光照射。光学传感器在光照射时检测生物样品的由穿过光电传感器的光所改变的光谱,并将改变的光谱转换成电信号,从而能够在不使用单独检测器的情况下对生物样品进行测定。
US 2005/0109951 A1 描述一种用于便携式荧光检测的设备、***和方法。本发明的便携式设备提供低功率光,其中将波长范围定义为光的至少一个波长。光源优选地是高效节能的,使得消耗的大部分电能随后转换成透射光。然后优选地用任何低成本且低功耗的光电检测器来检测来自激发的荧光团的发射光。尽管可以可选地使用高灵敏度的光学检测器,但是优选地利用任何光传感装置来检测荧光,例如常规的光电二极管或 CCD(电荷耦合装置)传感器。
WO 2013/158505 A1 描述基于酶的诊断测试***,其用于检测和定量生物样品中酶或生化分析物的活性水平或浓度中的至少一者。这种基于酶的诊断测试***可在即时检验时提供快速、准确、经济适用的达到实验室质量的测试。基于酶的诊断测试***可包括侧流色谱测定盒,该侧流色谱测定盒配置用于检定样品中酶的量或活性或者用于采用酶法测定样品中酶底物浓度。另外,基于酶的诊断测试***可包括具有数据收集和数据分析功能的测试设备(例如智能手机或类似的远程计算设备)。此类测试设备还可包括自动数据报告和决策支持。
通常,技术人员已知的设备和方法使用包含一种或多种测试化学成分的测试元件,其在待检测的分析物存在下能够进行一种或多种可检测的检测反应,例如光学可检测的检测反应。
通常,对测试化学成分的一种或多种光学可检测的变化进行监测,以便从这些变化中得出至少一种待检测的分析物的浓度。为了检测测试化学成分的光学性质的至少一种变化,本领域中已知有各种类型的检测器。在近期的发展中,消费性电子产品(诸如移动电话、笔记本电脑、智能手机和其他便携式设备)已经普遍用作检测测试化学成分的变化的检测器。除了使用消费性电子产品检测普通测试条中测试化学成分的光学性质变化外,从本领域已知的还有通过使用消费性电子产品(例如便携式设备的相机)从专门设计的测试模块中获取信息。因此,US 2017/0343480 A1 公开一种用于使用条带模块借由便携式终端测量血糖水平的方法。条带模块包括有颜色的染色垫,该颜色响应于施加至该染色垫的样品而变化。条带模块还包括具有第一侧和第二侧的透明条。第一侧与第二侧相反。染色垫安装在透明条的第一侧,并且透明条反射从位于第二侧附近的便携式终端的光源提供的光,并使所述光透射至染色垫。
然而,尽管使用消费性电子产品在测量体液样品中的分析物浓度方面具有优势,但仍存在一些技术挑战。具体地,环境光可显著影响由移动设备的相机(例如智能手机的相机)检测到的光。因此,例如从 US 2017/0343480 A1 中已知的,通常需要考虑环境光对测定的分析物浓度的影响,到目前为止,这需要照明布置、额外的耦合装置和特别设计的测试条的复杂组合。特别地,通过使用额外硬件考虑环境光的影响的通用方法通常给使用者带来极大的不便,并增加了经济负担。
待解决的问题
因此,期望提供解决上述分析测量技术挑战的设备和方法。具体地,应提供可在不使用额外硬件的情况下减少在测定或测量体液样品中分析物浓度时的环境光影响的光学测试条、套件和方法。
发明内容
具有独立权利要求特征的用于测量体液样品中分析物浓度的光学测试条、套件和方法解决了这一问题。在从属权利要求中列出了可以以单独方式或以任意组合实现的有利实施例。
如下文所使用,术语“具有”、“包括”或“包含”或其任意语法变化形式均以非排他性方式使用。因此,这些术语既可指除了由这些术语引入的特征之外,在此上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况,也可指存在一个或多个其他特征的情况。作为示例,表述“A具有 B”、“A 包括 B”和“A 包含 B”都可指以下情况:除 B 之外,A 中不存在其他任何元素(即,A 由 B 单独且唯一地组成的情况),并且可指以下情况:除 B 之外,实体 A 中还存在一个或多个其他元素,诸如元素 C、元素 C 和 D 或甚至其他元素。
此外,应注意,在引入相应的特征或元素时,表示特征或元素可存在一次或多次的术语“至少一个/种”、“一个/种或多个/种”或类似表达通常将仅使用一次。下文中,在大多数情况下,当提到相应的特征或元素时,尽管该相应的特征或元素可能存在一次或多次,但不会重复使用“至少一个/种”或“一个/种或多个/种”的表达。
此外,如下文所使用,术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与可选特征结合使用,而不限制可替代的可能性。因此,由这些术语引入的特征是可选特征,并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的,本发明可通过使用替代特征来执行。同样地,由“在本发明的一实施例中”引入的特征或类似表达意指可选特征,而对于本发明的替代实施例没有任何限制,对于本发明的范围没有任何限制,并且对于将以这种方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征相结合的可能性没有任何限制。
在第一方面,公开了一种用于测量体液样品中分析物浓度的光学测试条。该光学测试条包括具有至少一个透明区域的测试条载体和测试区。测试区包括至少一块载体箔、施加至该载体箔的至少一种测试化学物和至少一种多孔材料。
如本文所使用,术语“光学测试条”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)经配置用于测量体液样品中分析物浓度的任意元件。特别地,光学测试条可配置用于进行变色检测反应,从而提供关于分析物浓度的光学可检测信息。特别地,作为实例,光学测试条可为条形的,因此,测试条可具有长而窄的形状。
如本文所使用的术语“分析物”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)待检测和/或测量的一种或多种特定化合物和/或其他参数。作为实例,至少一种分析物可以是参与代谢的化合物,诸如葡萄糖、胆固醇或甘油三酯中的一种或多种。另外地或可选地,可测定其他类型的分析物或参数,例如 pH 值。
如本文所使用的术语“测量样品中的分析物浓度”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)定量和/或定性地测定任意样品中的至少一种分析物。例如,样品可包含体液,诸如血液、组织液、尿液、唾液或其他类型的体液。作为实例,测量结果可以是分析物的浓度和/或待测量的分析物存在与否。作为实例,该测量具体地可以是血糖测量,因此测量的结果例如可以是血糖浓度。
如本文所使用的术语“测试条载体”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)配置成向光学测试条(具体地是测试区)提供稳定途径的任意基板。测试条载体具体地可具有条状,例如矩形条的形状。作为实例,测试条载体可以是柔性的和/或可变形的。作为实例,测试条载体可具有 1 mm 至 20 mm 的宽度,例如 2 mm 至 5 mm 的宽度,例如垂直于测试条的纵轴的横向延伸部。测试条载体可进一步具有长度,例如,10 mm 至 70 mm,例如 15 mm 至 50 mm 的纵向延伸部。长度可超过宽度例如至少 1.5 倍。测试条载体可进一步具有 100 微米至 2 mm,例如 500 微米至 1 mm 的厚度。测试条载体可全部或部分地由至少一种材料制成,例如塑料材料、陶瓷材料或纸中的一种或多种。具体地,测试条载体可全部或部分地由至少一块塑料箔制成。测试条载体可由单层或多层制成。例如借由包含至少一种完全或部分地不可透过可见光的材料,测试条载体具体地可以是不透明的。
测试条载体具有至少一个透明区域,诸如完全或部分地由半透明材料制成的区域或在测试条载体中具有至少一个开口、穿孔或孔的区域。作为实例,透明区域可具有圆形、椭圆形或多边形的形状。作为实例,透明区域可被测试条载体的不透光或不透明材料完全或部分地包围。作为实例,透明区域可在测试条载体中形成至少一个视窗,具体地是视窗开口。具体地,如将在下文进一步详细概述的,该视窗或视窗开口可全部或部分地被测试区覆盖,作为实例,可在至少一个透明区域的部位中将该测试区施加至测试条载体,从而例如至少覆盖该视窗。但是,透明区域例如可在整个测试条之上扩展,例如完全覆盖该测试条。因此,特别地,测试条载体本身例如可完全由透明材料制成,并且因此其本身可以例如是透明区域。
如本文所使用的术语“测试区”(test field) 是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)具有至少一种量的用于检测至少一种分析物的测试化学物的任意元素。作为实例,测试区可包括至少一个含有测试化学物的层。作为实例,测试区可包括具有分层结构的任意分层元件,其中该分层结构的至少一层包含测试化学物。特别地,该术语可指测试化学物的相干量,诸如具有一层或多层材料的某个区 (field),例如圆形、多边形或矩形的区,其中测试区的至少一层(例如载体箔)已施加有测试化学物。可存在其他层,例如通过包含至少一种多孔材料来提供用于扩散样品的扩散性能或提供诸如用于分离样品的颗粒组分(例如细胞组分)的分离性能。
特别地,测试区包含至少一种多孔材料,例如完全或部分多孔的材料,用于至少部分地滤出样品中所包含的固体成分。特别地,多孔材料可经配置用于分离样品的微粒或固体成分。因此,多孔材料可具体地是或可包括滤光材料,例如二氧化钛 (TiO2)。特别地,多孔材料可例如滤出包含在体液样品中的细胞组分。
此外,测试区包括至少一块载体箔。将测试区的至少一块载体箔施加至测试条载体,并覆盖测试条载体的透明区域。因此,载体箔可例如覆盖或搭接测试条载体的透明区域,例如开口或孔。具体地,载体箔可以是或可包含具有固有刚度的材料,以适于覆盖测试条载体的透明区域,诸如开口或孔。
如本文所使用的术语“载体箔”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)任意膜状材料。具体地,载体箔可具有箔片形状,其中载体箔在第一延伸方向上可以比载体箔在另一方向上的延伸(正交于第一方向延伸)小至少十倍。载体箔具体地可由至少一种柔性或可变形材料(诸如至少一种柔性或可变形塑料箔)制成。作为实例,塑料箔可具有 10微米至 500 微米的厚度。载体箔具体地可包含至少一种透明基质材料,诸如在可见光谱范围内是半透明的至少一种透明塑料材料。将在下文更详细地给出实例。
特别地,载体箔可包括复杂结构,例如具有一层或多层材料的层状结构。因此,载体箔可具体地包含至少一层透明基质材料。可存在其他层,例如粘合剂层,诸如胶水层、胶带层或其他用于粘合的层。
载体箔进一步具有至少一个波长滤光片组件,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc 的光,其中 λblc ≤ WLlow 且 550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm。特别地,WLlow 指表征至少一个波长滤光片组件的波长。如本文所使用的术语“光”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)具有电磁光谱内的波长的电磁辐射。具体地,如下文中所指的术语“光”可具体地是或可包括具有至少在 10 nm ≤ λe ≤ 1200 nm,特别地 100 nm ≤ λe ≤1200 nm,更特别地 250 nm ≤ λe ≤ 1200 nm,甚至更特别地 400 nm ≤ λe ≤ 1200 nm的范围内的波长 λe 的电磁辐射。
特别地,可例如将波长滤光片组件引入或混合在载体箔的基质材料中,例如,载体箔的透明基质材料,具体地在载体箔的至少一层内。另外地或可选地,波长滤光片组件可通过分散在基质材料中或与基质材料化学结合(例如通过共价键、化学络合或离子键合)中的一种或多种方式实施到基质材料中。另外地或可选地,波长滤光片组件也可形成至少一个滤光层,例如设置于基质材料的至少一层的一侧或两侧上的至少一层。
如本文所使用的术语“基本上阻挡”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)阻止或阻挡大部分电磁辐射穿过物质的过程。特别地,具有特征波长 WLlow 并且经配置用于基本上阻挡具有波长 λblc 的光的波长滤光片组件可具体地经配置用于以下一者或两者:吸收或反射波长 λblc ≤ WLlow 的电磁辐射的 ≥ 80% 的强度,防止透射通过或穿过载体箔。因此,具有特征波长 WLlow 并且经配置用于基本上阻挡具有波长 λblc 的光的波长滤光片组件可具体地配置成使小于 20%,特别地小于 10%,更特别地小于 5% 的波长 λblc ≤WLlow 的光透射通过载体箔。透射率可具体定义为光强度的商,例如由滤光片透射的电磁辐射除以入射在滤光片上的光的起始强度乘以 100%。
所述至少一个波长滤光片组件的阻挡效果可基于各种物理原理。因此,作为实例,波长滤光片组件可包含至少一种适合具体地以波长选择性方式吸收光的滤光材料,诸如至少一种染料,例如至少一种有机或无机染料。如上所述,作为实例,可将滤光材料(所述至少一种染料)引入至少一种基质材料中。另外地或可选地,至少一个滤光层也可包含滤光材料,例如,至少一层直接或间接施加至载体箔的一侧或两侧上的滤光材料。此外,除了吸收之外或作为吸收的替代方案,还可以通过反射(例如以波长选择性方式)来实现阻挡效果。因此,作为实例并且将在下文进一步详细说明,波长滤光片组件可包括至少一个多层设置,该多层设置包括具有不同光学折射率的多个层。因此,作为实例,波长滤光片组件可包括至少一个干涉滤光片,例如至少一个具有至少一种有机或无机材料的多个层的干涉滤光片,该层具有变化的折射率,例如周期性变化的折射率。作为实例,所述层的设置可在一侧或两侧上直接或间接地施加至载体箔。另外地或可选地,载体箔本身可以是波长选择性元件的一部分。所提及的可能性组合是可行的。
该测试区进一步包含直接或间接施加至载体箔的至少一种测试化学物。测试化学物经配置用于进行与分析物的光学可检测的检测反应。如本文所使用的术语“测试化学物”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)一种化合物或多种化合物,诸如适于在分析物存在下进行检测反应的化合物的混合物,其中该检测反应可通过特定方式检测,诸如光学检测。检测反应具体地可以是分析物特异性的。在当前情况下,测试化学物具体地可以是光学测试化学物,例如在分析物存在下颜色会发生变化的变色测试化学物。颜色变化可具体地取决于样品中存在的分析物的量。作为实例,测试化学物可包含至少一种酶,诸如葡萄糖氧化酶和/或葡萄糖脱氢酶。另外地,可存在其他组分,诸如一种或多种染料、介质等。测试化学物是技术人员通常已知的,并且可参考 J. 20 Hönes 等人:DiabetesTechnology and Therapeutics,第 10 卷,增刊 1,2008 年,第 10-26 页。然而,其他测试化学物也是可行的。
测试化学物进一步经配置用于至少部分地,例如完全或部分地吸收具有至少一个在 650 nm < λabs ≤ 1100 nm 范围内的吸收波长 λabs 的光。特别地,具有至少一个吸收波长 λabs 的光可特别地被测试化学物完全或部分地吸收。如本文所使用的术语“吸收”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)被诸如原子的电子之类的物质吸取能量的过程。因此,特别地,具有至少一个吸收波长 λabs 的光的电磁能可至少部分地被测试化学物吸取,从而例如转换成测试化学物的内能。因此,作为实例,测试化学物可具体地具有消光系数或衰减系数 α > 0。
作为实例,对于适于基本上阻挡具有波长 λblc 的光的波长滤光片组件的阻挡波长 λblc,可具体地施加 10 nm ≤ λblc ≤ WLlow,例如 100 nm ≤ λblc ≤ WLlow、250 nm ≤λblc ≤ WLlow、或 400 nm ≤ λblc ≤ WLlow。因此,特别地,波长滤光片组件可适于基本上阻挡所有从紫外范围到 WLlow 的光。具体地,波长滤光片组件例如配置为基本上阻挡紫外(UV) 光,诸如 UV 范围内的电磁辐射,以及低于或等于 WLlow 的可见光,具体地是对于人眼可见的电磁辐射。
波长滤光片组件特别地可位于载体箔内。具体地,波长滤光片组件例如可分散在载体箔内,诸如混合在载体箔的材料内。
作为实例,波长滤光片组件可选自由长通滤光片组件和带通滤光片组件组成的组。具体地,波长滤光片组件可具体地是或可包括长通滤光片,例如,波长滤光片组件可经配置用于基本上阻挡波长 λblc ≤ WLlow 的光。可选地,波长滤光片组件可以是或可包括带通滤光片。带通滤光片可具体地是或可包括长通滤光片和短通滤光片的组合,并且因此仅可透射在预定波长范围内的光,例如仅透射在某波段内的光。因此,特别地,波长滤光片组件可另外配置为阻挡波长 λblc ≥ WLhigh 的光。具体地,WLhigh 可指进一步表征至少一个波长滤光片组件的附加波长。作为实例,波长滤光片组件可配置为基本上阻挡例如具有WLhigh 和更高波长的光,以及具有波长 WLlow 和更低波长的光。
特别地,波长滤光片组件可具体地是或可包括至少一个长通滤光片。长通滤光片可特别地具有随着光的波长上升的透射边缘。因此,长通滤光片可具体地指示光的透射率越高,波长就越高。特别地,通过长通滤光片的光透射率可随着波长的上升而升高。此外,长通滤光片可具有特征波长 λLP。因此,WLlow 可等于 λLP。特别地,长通滤光片在 λLP 处的透射率 TLP 可以是长通滤光片的最大透射率 TLPmax 的 50%。因此,可定义特征波长 λLP,使得长通滤光片在 λLP 处的透射率 TLP 可以是长通滤光片的最大透射率 TLPmax 的 50%。特别地,作为实例,如果长通滤光片例如在其透射范围内具有最大透射率 85%,则在这种情况下将特征波长 λLP 定义为这样的波长:例如当观察具有上升波长的透射谱时,长通滤光片在所定义的波长处达到 0.5 x 85% = 42.5% 透射率。特别地,长通滤光片的最大透射率例如可为至少 75%,具体地为至少 80%,更具体地为至少 85% 或甚至为至少 90% 或至少 95%。
此外,长通滤光片可具有上升透射边缘的陡度 SLP。特别地,当长通滤光片具有陡峭的透射边缘以便阻挡或吸收波长低于 λLP 的最大光量和波长大于或超过 λLP 的最大光量时,这可以是优选的。长通滤光片的陡度通常可以用单位电子伏特 (eV) 记录,并且可定义为
在等式 (1) 中,λblc 可具体地是这样的波长:长通滤光片在所述波长处和低于所述波长处基本上阻挡光。因此,在波长 λblc 处,长通滤光片的透射率 TLP 可具体地小于20%,特别地小于 10%,更特别地小于 5%。此外,λtrans 可定义为这样的波长:长通滤光片在所述波长处和高于所述波长处达到长通滤光片的最大透射率 TLPmax 的 95% 的值。因此,在小于 λtrans 的波长处,长通滤光片的透射率 TLP 可为长通滤光片的最大透射率 TLPmax 的< 95%,在等于或大于 λtrans 的波长处,透射率 TLP 可为 TLPmax 的 ≥ 95%,例如 TLPmax 的95% 至 100%。例如,如果长通滤光片(更特别地在透射部位中)具有最大透射率 85%,则可将 λtrans 定义这样的波长:在所述波长处,例如随着波长的上升,透射率的值达到 0.95 x85% = 80.75%。另外,上述长通滤光片陡度的公式,参数 h 表示普朗克常数 (h ≈ 6.626∙ 10-34 Js),并且 c 表示真空中的光速 (c ≈ 3.0 ∙ 108 m/s)。在以这种方式定义的陡度下,具体地,陡度 SLP 可以例如是 0 eV < SLP ≤ 1.2 eV,具体地 0.1 eV ≤ SLP ≤1.1 eV,更具体地 0.2 eV ≤ SLP ≤ 0.9 eV。
特别地,表征至少一种波长滤光片组件的特征波长 WLlow 可例如在 550 nm ≤WLlow ≤ 650 nm 的范围内,具体地在 600 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm 的范围内,更具体地在625 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm 的范围内。
光学测试条的测试区可特别地具有选自由以下各项组成的组的形状:矩形;正方形;圆形;环形。此外,测试区可包括至少一个扩散层。特别地,扩散层可配置为将体液样品均匀地扩散或分布在可在其上施加样品的测试区的表面之上。
波长滤光片可例如包括干涉滤光片,具体地是高通干涉滤光片。如本文所使用的术语“干涉滤光片”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)反射一个或多个光谱带或光谱线并透射其他光谱带或光谱线,同时对于所有目的波长保持接近零的吸收系数的滤光片。作为实例,干涉滤光片可包括具有不同折射率的多层介电材料。特别地,干涉滤光片包括波长选择特性。因此,作为实例,具有特征波长 λHPF(也称为截止频率)的高通干涉滤光片可选择性地阻挡或衰减所有具有低于 λHPF 的波长的光,其中高通干涉滤光片可透射所有具有高于 λHPF 的波长的光。
干涉滤光片可具体地位于载体箔的至少一个表面上。作为实例,干涉滤光片例如可作为单独的层直接或间接地施加至载体箔的上表面。另外地或可选地,干涉滤光片可直接或间接地施加至载体箔的下表面。因此,干涉滤光片例如可位于载体箔的上表面和下表面两者上。
此外,光学测试条(具体地是载体箔)可包括至少一个附加滤光片组件。特别地,至少一个附加滤光片组件可包括短通滤光片。具体地,短通滤光片可具有随着光的波长而下降的透射边缘。因此,短通滤光片可具体地指示光透射率随着波长的降低而升高。特别地,光通过短通滤光片的透射率可随着波长的上升而下降。此外,短通滤光片可具有特征波长λSP,其中 λSP 可等于 WLhigh。特别地,短通滤光片在 λSP 处的透射率 TSP 可以是短通滤光片的最大透射率 TSPmax 的 50%。例如,短通滤光片的特征波长 λSP 可在 630 nm ≤ λSP ≤800 nm 的范围内,具体地在 640 nm ≤ λSP ≤ 680 nm 的范围内。
作为实例,附加滤光片组件(具体地是短通滤光片)可以是或可以包括短通干涉滤光片。具体地,短通干涉滤光片可例如是如上所定义的干涉滤光片。特别地,短通干涉滤光片可包括具有不同折射率的多层介电材料。特别地,短通干涉滤光片还可包括波长选择特性。因此,作为实例,短通干涉滤光片可具有特征波长 λSPF,并且可选择性地阻挡或衰减所有具有高于 λSPF 的波长的光,其中短通干涉滤光片可透射所有具有低于 λSPF 的波长的光。
光学测试条(具体地是载体箔)可例如包括滤光片组件的组合。作为实例,光学测试条可包括长通滤光片和短通滤光片的组合,例如高通干涉滤光片和短通干涉滤光片。然而,滤光片的其他组合也是可行的。
特别地,附加滤光片组件可经配置用于基本上阻挡波长 λ ≥ WLhigh 的光的透射,其中 WLhigh > WLlow,具体地 WLhigh ≥ WLlow + 20 nm,更具体地 WLhigh ≥ WLlow + 30nm,例如 WLlow + 20 nm ≤ WLhigh ≤ WLlow + 60 nm,例如 WLlow + 30 nm ≤ WLhigh ≤WLlow + 50 nm。
特别地,载体箔可例如包含选自由以下各项组成的组的至少一种材料:热塑性材料;聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET);聚乙二醇 (PEG);聚碳酸酯 (PC),具体地是 Pokalon®;聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯 (PS)。此外,作为实例,测试条载体可包含选自由以下各项组成的组的至少一种材料:塑性材料;热塑性材料;聚碳酸酯,具体地是 Makrolon® 或 Lexan®。
光学测试条例如可进一步包括至少一个参考色区。如本文所使用的术语“参考色区”(reference color field) 是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)具有已知特性的预定颜色的任意二维区域。特别地,参考色区可例如包括至少一个白色区,诸如具有白色的区。此外,参考色区可具有选自由以下各项组成的组的形状:矩形;正方形;圆形;环形。
特别地,参考色区可例如用作参考。具体地,当确定施加至测试区的样品内的分析物浓度时,参考色区的颜色可用作参考,以便和测试化学物与分析物的光学可检测的检测反应进行比较。
在本发明的另一方面,公开了一种用于通过使用移动设备来测量施加至光学测试条的测试区的体液样品中的分析物浓度的方法。该方法包括以下方法步骤,其可以以给定顺序执行。但是,不同的顺序也是可行的。此外,可以一次性或重复地执行一个、多于一个、或甚至所有方法步骤。此外,可连续地执行这些方法步骤,或者可选地,可以以适时重合的方式或者甚至并行地执行两个或更多个方法步骤。该方法可进一步包括未列出的其他方法步骤。
该方法包括以下步骤:
i)提供具有至少一个波长滤光片组件的光学测试条,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc 的光,λblc ≤ WLlow,其中 550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm;
ii) 提供移动设备,其中该移动设备包括至少一个相机和至少一个波长滤光片,其中该波长滤光片经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥WLhigh,其中 800 nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm;
iii)施加体液样品至测试区;
iv)通过使用移动设备的相机来捕获其上施加有样品的测试区的至少一个图像;以及
v) 通过评估测试区的测试化学物的光学可检测的检测反应,测定施加至测试区的体液样品的分析物浓度。
如本文所使用的术语“移动设备”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)移动电子设备,更具体地是指诸如手机或智能电话的移动通信设备。另外地或可选地,移动设备还可指具有至少一个相机的平板电脑或另一类型的便携式计算机。
如本文所使用的术语“相机”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指(但不限于)具有至少一个成像元件的设备,该成像元件经配置用于记录或捕获空间分辨的一维、二维或甚至三维光学信息。作为实例,相机可包括至少一个相机芯片,诸如经配置用于记录图像的至少一个 CCD 芯片和/或至少一个 CMOS 芯片。如本文所使用但不限于此,术语“图像”具体地可涉及通过使用相机记录的数据,诸如来自成像设备的多个电子读数,诸如相机芯片的像素。因此,图像本身可包括像素,该图像的像素与照相机芯片的像素相关。
相机具体地可以是彩色相机。因此,例如对于每个像素,可提供或生成颜色信息,诸如三种颜色 R、G、B 的颜色值。更大数量的颜色值也是可行的,诸如每个像素四种颜色。彩色相机是技术人员通常已知的。因此,作为实例,相机芯片的每个像素可具有三个或更多个不同的颜色传感器,诸如颜色记录像素,比如一个像素用于红色 (R)、一个像素用于绿色(G) 以及一个像素用于蓝色 (B)。对于每个像素,诸如对于 R、G、B,可以根据相应颜色的强度由像素记录各个值,诸如 0 至 255 范围内的数字值。作为实例,可使用诸如 C、M、Y、K的四元组,而不是使用诸如 R、G、B 的颜色三元组。这些技术都是技术人员通常已知的。
可以将移动设备的波长滤光片集成至相机芯片中,例如集成至至少一个 CMOS 芯片中。因此,具体地,当使用移动设备的相机拍摄图像时,波长 λ 为 1200 nm ≥ λ ≥WLhigh 的光可基本上被阻挡。因此,特别地,当使用移动设备记录图像时,具有特征波长WLhigh 的波长滤光片可基本上阻挡具有波长 λ 的光,使其不被记录。
对于术语的进一步可能的定义和可能的实施例,可参考上文给出的或如下文进一步描述的光学测试条的说明。
移动设备可进一步包括至少一个照明源。照明源可具体地经配置用于在使用移动设备拍摄物体的图像时发光,以照明该物体。特别地,方法步骤 iv) 可进一步包括特别是通过使用移动设备的照明源来照明光学测试条,具体地是测试区。
光学测试条可例如包括至少一个参考色区。特别地,该方法可进一步包括步骤vi):通过使用移动设备(例如,移动设备的相机)来捕获参考色区的至少一个图像。此外,方法步骤 vi) 可包括照明光学测试条,具体地是参考色区。
特别地,移动设备的波长滤光片可包括至少一个短通滤光片。作为实例,短通滤光片可具体地具有随着光的波长而下降的透射边缘。因此,短通滤光片可具体地指示光的透射率上升,则波长降低。特别地,光通过短通滤光片的透射率可随着波长的上升而下降。此外,短通滤光片可具有特征波长 λSP。因此,WLhigh 可等于 λSP。特别地,作为实例,短通滤光片在 λSP处的透射率 TSP 可以是短通滤光片的最大透射率 TSPmax 的 50%。
特别地,表征移动设备的至少一个波长滤光片的特征波长 WLhigh 可例如在 800nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm 的范围内,具体地在 800 nm ≤ WLhigh ≤ 950 nm 的范围内,更具体地在 800 nm ≤ WLhigh ≤ 900 nm 的范围内。
具体地,光学测试条可例如是或可包括如上文所公开的或如下文进一步描述的光学测试条。
在本发明的另一方面,公开了一种用于测量体液样品中的分析物浓度的套件。该套件包括如上文所述的或如下文进一步详述的实施例中任一项所述的光学测试条和包括至少一个相机的移动设备。移动设备进一步包括至少一个波长滤光片,其中该波长滤光片经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh,其中 800 nm≤ WLhigh ≤ 1000 nm。
特别地,移动设备可进一步包括至少一个照明源。具体地,在使用移动设备拍摄物体(例如,光学测试条)的图像时,移动设备的至少一个照明源可经配置用于照明该物体,诸如光学测试条。
此外,移动设备可包括至少一个处理器。作为实例,处理器可经配置用于执行用于如下方法的方法步骤 ii) 至 v):所述方法用于通过使用移动设备来测量施加至光学测试条的测试区的体液样品中的分析物浓度,如上文所述或如下文进一步描述。另外,处理器还可经配置用于执行该方法的方法步骤 vi)。
与用于测量体液样品中的分析物浓度的已知方法和设备相比,根据本发明的设备和方法可提供大量优点。因此,具体地,与常规设备和方法相比,本发明可更不受环境照明条件的影响。特别地,作为实例,测试化学物的光学可检测的检测反应,具体地是显色反应本身,可随着光谱范围而变化,例如可以针对不同的光谱范围而改变。因此,光学可检测的检测反应可取决于环境照明条件。然而,本发明可以提供设备和方法,用于减轻环境光对光学可检测的检测反应的影响,而无需例如使用附加的彩色滤光片作为硬件元件,诸如相机的附加滤光片。特别地,作为实例,当通过使用移动设备(例如,智能手机相机)来分析或评估例如用于检测血糖的色度色条(例如光学测试条)时,特别地,可能需要对不同的环境照明条件进行补偿,并且另外,可能需要考虑各种相机特定的属性或特性。甚至,作为实例,移动设备本身的照明源可针对不同类型和型号的移动设备(例如,智能手机)而有所不同。此外,作为实例,在 RGB 通道中,诸如在相机芯片(例如,CCD 芯片或 CMOS 芯片)中使用的彩色滤光片针对各种相机可能会有很大差异。本发明可允许通过仅在狭窄频率范围内追踪测试化学物的强度变化来评估分析物浓度。例如,作为结果,分析物浓度的评估可在较低程度上依赖于环境照明条件(例如,照明情况),并且因此,与已知的方法和设备相比,分析物浓度的评估可能更明确地取决于观察到的显色反应。
总结且不排除其他可能的实施例,可以设想以下实施例:
实施例 1:一种用于测量体液样品中的分析物浓度的光学测试条,该光学测试条包括:
a) 测试条载体,其具有至少一个透明区域;
b)测试区,其中该测试区:
- 包括至少一个载体箔,其中该载体箔施加至测试条载体并且至少部分地覆盖测试条载体的透明区域;
-包括至少一种施加至载体箔的测试化学物,该测试化学物经配置用于与分析物进行光学可检测的检测反应,其中该测试化学物进一步经配置用于至少部分地吸收具有至少一个在 650 nm < λabs ≤ 1100 nm 范围内的吸收波长 λabs 的光;以及
-包括至少一种多孔材料,其用于至少部分地滤出样品中所包含的固体成分;
其中载体箔具有至少一个波长滤光片组件,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc 的光,λblc ≤ WLlow,其中 550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm。
实施例 2:根据前一项实施例所述的光学测试条,其中波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc (146) 的光,10 nm ≤ λblc ≤ WLlow,具体地 100 nm ≤ λblc ≤WLlow,更具体地 250 nm ≤ λblc ≤ WLlow,并且甚至更具体地 400 nm ≤ λblc ≤ WLlow
实施例 3:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中波长滤光片组件位于载体箔内,具体地,波长滤光片组件分散在载体箔内。
实施例 4:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条 (110),其中波长滤光片组件 (121) 选自由长通滤光片组件和带通滤光片组件组成的组。
实施例 5:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中波长滤光片组件包括至少一个长通滤光片,其中该长通滤光片具有随着光的波长而上升的透射边缘,其中该长通滤光器进一步具有特征波长 λLP,其中该长通滤光片在 λLP 处的透射率是长通滤光片的最大透射率的 50%,并且其中 WLlow = λLP。
实施例 6:根据前一项实施例所述的光学测试条,其中长通滤光片具有上升透射边缘的陡度 SLP,其中 0 eV < SLP ≤ 1.2 eV,具体地 0.1 eV ≤ SLP ≤ 1.1 eV,更具体地 0.2 eV ≤ SLP ≤ 0.9 eV,其中 SLP = h ∙ c ∙ [(1/λblc) – (1/λtrans)],其中在波长λblc 处,长通滤光片的透射率 TLP 等于或小于 5%,其中在波长 λtrans 处,长通滤光片的透射率 TLP 等于或大于 TLPmax 的 95%。
实施例 7:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中 600 nm ≤ WLlow≤ 650 nm,具体地 625 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm。
实施例 8:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中测试区具有选自由以下各项组成的组的形状:矩形;正方形;圆形;环形。
实施例 9:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中测试区进一步包括至少一个扩散层,其中该扩散层配置为将体液样品均匀地扩散或分布在其上施加有样品的测试区的表面之上。
实施例 10:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中波长滤光片组件包括干涉滤光片,其中该干涉滤光器具有特征波长 λHPF,其中 WLlow = λHPF。
实施例 11:根据前一项实施例所述的光学测试条,其中干涉滤光片位于载体箔的至少一个表面上,具体地在载体箔的上表面上、在载体箔的下表面上或在载体箔的上表面和下表面两者上。
实施例 12:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条 (110),其中该光学测试条 (110),具体地是载体箔 (120),包括至少一个附加滤光片组件,其中该至少一个附加滤光片组件包括短通滤光片。
实施例 13:根据前一项权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其中附加滤光片组件经配置用于基本上阻挡波长 λ ≥ WLhigh 的光的透射,其中 WLhigh > WLlow,具体地 WLhigh ≥ WLlow + 20 nm,更具体地 WLhigh ≥ WLlow + 30 nm,例如 WLlow + 20 nm ≤WLhigh ≤ WLlow + 60 nm,例如 WLlow + 30 nm ≤ WLhigh ≤ WLlow + 50 nm。
实施例 14:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中载体箔包含选自由以下各项组成的组的至少一种材料:热塑性材料;聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET);聚乙二醇(PEG);聚碳酸酯 (PC),具体地是 Pokalon®;聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯 (PS)。
实施例 15:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中测试条载体包含选自由以下各项组成的组的至少一种材料:塑料材料;热塑性材料;聚碳酸酯,具体地是Makrolon® 或 Lexan®。
实施例 16:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中光学测试条进一步包括至少一个参考色区。
实施例 17:根据前一项实施例所述的光学测试条,其中参考色区包含至少一个白色区。
实施例 18:根据前述实施例中任一项所述的光学测试条,其中参考色区具有选自由以下各项组成的组的形状:矩形;正方形;圆形;环形。
实施例 19:一种用于通过使用移动设备来测量施加至光学测试条的测试区的体液样品中的分析物浓度的方法,该方法包括:
i)提供具有至少一个波长滤光片组件的光学测试条,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc 的光,λblc ≤ WLlow,其中 550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm;
ii) 提供移动设备,其中该移动设备包括至少一个相机和至少一个波长滤光片,其中该波长滤光片经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,λ ≥ WLhigh,其中 800nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm;
iii)施加体液样品至测试区;
iv)通过使用移动设备的相机来捕获其上施加有样品的测试区的至少一个图像;以及
v) 通过评估测试区的测试化学物的光学可检测的检测反应,测定施加至测试区的体液样品的分析物浓度。
实施例 20:根据前一项实施例所述的方法,其中波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh
实施例 21:根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法,其中移动设备进一步包括至少一个照明源,其中方法步骤 iv) 进一步包括具体地通过使用移动设备的照明源来照明光学测试条。
实施例 22:根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法,其中光学测试条进一步包括至少一个参考色区,并且其中该方法进一步包括步骤 vi):通过使用移动设备来捕获参考色区的至少一个图像。
实施例 23:根据前一项实施例所述的方法,其中方法步骤 vi) 进一步包括具体地通过使用移动设备的照明源来照明光学测试条。
实施例 24:根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法,其中波长滤光片包括至少一个短通滤光片,其中该短通滤光片具有随着光的波长而下降的透射边缘,其中该短通滤光片进一步具有特征波长 λSP,其中该短通滤光片在 λSP 处的透射率是短通滤光片的最大透射率的 50%,并且其中 WLhigh = λSP。
实施例 25:根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法,其中 800 nm ≤WLhigh ≤ 950 nm,具体地 800 nm ≤ WLhigh ≤ 900 nm。
实施例 26:根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法,其中光学测试条包括根据前述引用光学测试条的实施例中任一项所述的光学测试条。
实施例 27:一种用于测量体液样品中的分析物浓度的套件,该套件包括根据前述引用光学测试条的实施例中任一项所述的光学测试条,并且该套件进一步包括移动设备,其中该移动设备包括至少一个相机,其中该移动设备进一步包括至少一个波长滤光片,其中该波长滤光片经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,λ ≥ WLhigh,其中 800nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm。
实施例 28:根据前一项实施例所述的套件 (128),其中波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh。
实施例 29:根据前述引用套件的实施例中任一项所述的套件,其中移动设备进一步包括至少一个照明源。
实施例 30:根据前述引用套件的实施例中任一项所述的套件,其中移动设备进一步包括至少一个控制单元,具体地是至少一个处理器。
实施例 31:根据前一项实施例所述的套件,其中至少一个处理器经配置用于执行根据前述引用方法的实施例中任一项所述的方法的方法步骤 iii) 至 v)。
附图说明
优选地结合从属权利要求,在随后的实施例描述中将更详细地公开进一步的可选特征和实施例。其中,如技术人员将认识到的,相应的可选特征可以以单独方式以及以任何任意可行的组合来实现。本发明的范围不受优选实施例的限制。在附图中示意性地描绘了实施例。其中,这些图中相同的附图标记指涉相同或功能上可比较的元件。
在附图中:
图 1 以透视图示出用于测量体液样品中的分析物浓度的光学测试的实施例;
图 2 以透视图示出用于测量体液样品中的分析物浓度的套件的实施例;
图 3 以横截面图示出光学测试条的实施例;
图 4A 和图 4B 示出了光学测试条的截面图的不同实施例;
图 5A 至图 5C 示出针对不同血糖浓度的波长滤光片组件(图 5A)的不同实施例的透射谱的曲线图以及测试化学物(图 5B)和测试区(图 5C)的反射谱的曲线图;
图 6A 和图 6B 示出具有相机的移动设备的实施例所记录的红颜色的直方图的曲线图;以及
图 7A 和图 7B 示出用于通过使用移动设备来测量施加至光学测试条的测试区的体液样品中的分析物浓度的方法的不同实施例的流程图。
具体实施方式
在图 1 中,以透视图示出用于测量体液样品 112 中的分析物浓度的光学测试条110 的一个实施例。光学测试条 110 包括具有至少一个透明区域 116 的测试条载体114。光学测试条 110 进一步包括至少一个测试区 118,该测试区包括至少一块施加至测试条载体 114 的载体箔 120,载体箔 120 具有至少一个波长滤光片组件 121。测试区118 进一步包括:至少一种施加至载体箔 120 的测试化学物 122,测试化学物 122 经配置用于与分析物进行光学可检测的检测反应;以及至少一种多孔材料 124,其用于至少部分地滤出样品 112 中所包含的固体成分。此外,光学测试条 110 可包括至少一个参考色区 126。
图 2 以透视图示出用于测量体液样品 112 中的分析物浓度的套件 128 的一个实施例。套件 128 包括光学测试条 110 和移动设备 130。移动设备 130 包括至少一个相机 132 和至少一个波长滤光片 134。此外,移动设备 130 可包括至少一个照明源 136 和至少一个处理器 138。
在图 3 中,以横截面图示出了光学测试条 110 的一个实施例。特别地,如图 3中所示,样品 112 可施加至光学测试条 110,具体地是测试区 118 的第一侧 140,其中测试化学物 122 的光学可检测的检测反应可从光学测试条 110,具体地是测试区 118 的第二侧 142 进行评估。在图 4A 和 4B 中,示出了光学测试条 110 的截面图的不同实施例。图 4A 和 4B 可具体地示出图 3 中所示的区域 IV 表示的光学测试条 110 的一部分的放大截面图的实施例。具体地,图 4A 和图 4B 可示出测试区 118 的不同实施例。
如图 4A 和图 4B 中所示,测试区 118 的载体箔 120 施加至测试条载体 114,并且至少部分地覆盖测试条载体 114 的透明区域 116。测试区 118 进一步包括经配置用于进行光学可检测的检测反应的测试化学物 122。测试化学物 122 进一步经配置用于至少部分地吸收具有至少一个吸收波长 λabs 144 的光,其中该至少一个吸收波长 λabs 144在 650 nm < λabs ≤ 1100 nm 的范围内。此外,如图 4A 中所示,测试区 118 包括至少一种多孔材料 124,该至少一种多孔材料用于至少部分地滤出样品 112 中所包含的固体成分。测试化学物 122 和至少部分多孔的材料 124 可布置在独立的层中,例如如图 4A 中所示。特别地,如图 4B 中所示,测试化学物 122 和至少部分多孔的材料 124 也可以组合成一层。此外,测试区 118 可包括扩散层 148,该扩散层经配置为将体液样品 112 均匀地扩散或分布在其上施加有样品 112 的测试区 118 的表面之上,具体地在第一侧 140 之上。
载体箔 120 进一步具有至少一个波长滤光片组件 121,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有 λblc 的光,λblc ≤ WLlow,其中 550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm。特别地,波长滤光片组件 121 可例如位于载体箔 120 内,具体地,波长滤光片组件 121 可分散在载体箔 120 内,例如如图 4A 中所示。更特别地,波长滤光片组件 121 可以是或可包括至少一个长通滤光片 150。另外地或可选地,波长滤光片组件 121 可以是或可包括至少一个干涉滤光片 152。具体地,干涉滤光片 152 可位于载体箔 120 的至少一个表面上,具体地,如图 4B 中所示,位于载体箔 120 的上表面上。然而,干涉滤光片 152 也可施加在载体箔120 的下表面上或在载体箔 120 的上表面和下表面两者上。
图 5A 示出了波长滤光片组件 121 的不同实施例的透射谱的曲线图。特别地,作为实例,可示出长通滤光片 150 的第一透射谱 154 和干涉滤光片 152 的第二透射谱156。具体地,如图 5A 中所示,长通滤光片可具有随着在 x 轴 160 上示出的光的波长而上升的透射边缘 158。y 轴 162 可具体示出波长滤光片组件 121 的透射率。此外,长通滤光片 150 可具有特征波长 λLP 164,其中长通滤光片 150 在 λLP 164 处的透射率 TLP166 可以是长通滤光片 150 的最大透射率 TLPmax 168 的 50%。因此,在图 5 中,作为实例,TLPmax 168 可以是 80%,并且因此 TLP 166 可以是 0.5 x 80% = 40%。此外,长通滤光片 150 可具有上升透射边缘 158 的陡度 SLP 170。特别地,如上文等式 (1) 中所述,可通过使用波长 λblc 172 和 λtrans 174 来计算 SLP。具体地,在波长 λblc 172 处,长通滤光片150 的透射率 TLP 可等于或小于 TLPmax 的 5%,并且在波长 λtrans 174 处,长通滤光片150 的透射率 TLP 可等于或大于 TLPmax 的 95%。
此外,干涉滤光片 152 可具有特征波长 λHPF 176,其中,如图 5 中的第二透射谱156 所示,干涉滤光片 152 可选择性地阻挡或衰减所有具有低于 λHPF 176 的波长的光,并且其中干涉滤光片 152 可透射所有具有高于 λHPF 176 的波长的光。
作为实例,波长滤光片组件 121 可具体地允许基于强度来评估光学测试条 110的,具体地是测试化学物 122 的光学可检测的检测反应,作为实例,不受环境光和移动设备 130(具体地是相机 132)的特征影响。
图 5B 示出了针对不同血糖浓度的测试化学物 122 的反射谱的曲线图,其中在测试区 118 的载体箔 120 中不存在波长滤光片组件 121。特别地,该曲线图可示出包含测试化学物 122 但不具有波长滤光片组件 121 的各种测试区的反射谱。例如,所示的反射值可能在与测试化学物 122 接触后 20s 出现。具体地,不同的血糖浓度可随着 x 轴160 上示出的光的波长而变化,其中 y 轴 132 可示出针对不同血糖浓度的相对反射率,具体地是反射率的百分比。特别地,可通过曲线图中的六条不同曲线来示出六种不同的血糖浓度。具体地,曲线 200 可示出 0 毫克每分升 (mg/dl) 的血糖浓度的反射谱,曲线202 可示出 40 mg/dl 的血糖浓度的反射谱,曲线 204 可示出 80 mg/dl 的血糖浓度的反射谱,曲线 206 可示出 160 mg/dl 的血糖浓度的反射谱,曲线 208 可示出 260 mg/dl的血糖浓度的反射谱,并且曲线 210 可示出 440 mg/dl 的血糖浓度的反射谱。
图 5C 示出针对不同血糖浓度的测试区 118 的一个实施例的反射谱的曲线图。具体地,测试区 118 包括具有波长滤光片组件 121 的载体箔 120。因此,图 5C 中所示的反射谱可示出测试化学物 122 针对不同血糖浓度的反射谱,其中具有波长 λblc (172) 的光可基本上由测试区 118 的载体箔 120 的波长滤光片组件 121 阻挡。作为实例,图 5C中所示的反射谱可示出用于图 5B 的相同血糖浓度的反射谱,其中该反射谱由长通滤光片150 的第一透射谱 154 叠加而成,如图 5A 中所示。为了更好地理解,在图 5C 中另外示出了长通滤光片 150 的透射谱 154 的一部分。
如图所示,不同的血糖浓度可以清楚地分开,并且对于波长 λ ≥ 550nm,具体地对于 λ ≥ 600nm,可示出线性进程。因此,确定施加至根据本发明的光学测试条 110 的测试区 118 的样品 112 的分析物浓度(例如血糖浓度),可以特别地提高分析物浓度的测量精度。具体地,如图所示,在例如波长 λ <550nm 的波长范围内,可能难以确定分析物浓度,因为在所述波长范围内,分析物浓度(例如,血糖浓度)会随着照明条件的微小变化而显著变化。
在图 6A 和 6B 中示出由具有相机 132 的移动设备 130 的实施例记录的红颜色的直方图的曲线图。作为实例,在图 6A 中,可在第一直方图 178 中示出信号,具体地是相机 132 的红色通道的信号,具体地是在不使用波长滤光片 134 的情况下拍摄图像时。特别地,例如在第一直方图 178 中,第一照明 180(具体地是例如具有 6500 K 的白色标准光,)以及第二照明 182(具体地是绿色光)可能已经用于环境照明。作为实例,可以看到,关于第二照明 182(例如,绿色光),作为实例,可以记录约 10 个计数的错误信号。然而,在图 6B 中,可在第二直方图 184 中示出相机 132 的红色通道的信号,例如类似于图 6A中所示的第一直方图,其中在第二直方图 184 中可使用红色滤光片。例如,可以看到第二照明 182(例如“绿色”照明)可能不再导致错误信号。作为实例,当比较第一直方图 178 与第二直方图 184 时,第一照明 180 (例如,白色光)的信号例如可以相差约 100 个计数。例如,这可能由于滤光片内的损耗而产生。然而,作为实例,可诸如通过使用更强的照明来将信号放大和/或提高到例如 180 个计数。
图 7A 示出用于通过使用移动设备 130 测量施加至光学测试条 110 的测试区118 的体液样品 112 中的分析物浓度的方法的实施例的流程图。该方法包括以下步骤:
i)(用附图标记 186 表示)提供具有至少一个波长滤光片组件 121 的光学测试条 110,该波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc 146 的光,λblc ≤ WLlow,其中550 nm ≤ WLlow ≤ 650 nm;
ii)(用附图标记 188 表示)提供移动设备 130,其中移动设备 130 包括至少一个相机 132 和至少一个波长滤光片 134,其中波长滤光片 134 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh,其中 800 nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm;
iii)(用附图标记 190 表示)将体液样品 112 施加至测试区 118;
iv)(用附图标记 192 表示)通过使用移动设备 130 的相机 132 来捕获其上施加有样品 112 的测试区 118 的至少一个图像;以及
v)(用附图标记 194 表示)通过评估测试区 118 的测试化学物 122 的光学可检测的检测反应,测定施加至测试区 118 的体液样品 112 的分析物浓度。
图 7B 示出通过使用移动设备 130 来测量施加至光学测试条 110 的测试区118 的体液样品 112 中的分析物浓度的方法的另一实施例的流程图。如图 7B 中所示,该方法可进一步包括步骤 vi)(用附图标记 196 表示):通过使用移动设备 130 来捕获参考色区 126 的至少一个图像。作为实例,可具体地在执行步骤 v) 之前执行步骤 vi)。特别地,步骤 iv) 和/或步骤 vi) 可进一步包括子步骤 198:具体地通过使用移动设备 130的照明源 136 来照明光学测试条 110。
附图标记列表
110 光学测试条
112 样品
114 测试条载体
116 透明区域
118 测试区
120 载体箔
121 波长滤光片组件
122 测试化学物
124 多孔材料
126 参考色区
128 套件
130 移动设备
132 相机
134 波长滤光片
136 照明源
138 处理器
140 第一侧
142 第二侧
144 λabs
146 λblc
148 扩散层
150 长通滤光片
152 干涉滤光片
154 第一透射谱
156 第二透射谱
158 透射边缘
160 x 轴
162 y 轴
164 λLP
166 TLP
168 TLPmax
170 SLP
172 λblc
174 λtrans
176 λHPF
178 第一直方图
180 第一照明
182 第二照明
184 第二直方图
186 步骤 i)
188 步骤 ii)
190 步骤 iii)
192 步骤 iv)
194 步骤 v)
196 步骤 vi)
198 照明测试条
200 0 mg/dl 曲线
202 40 mg/dl 曲线
204 80 mg/dl 曲线
206 160 mg/dl 曲线
208 260 mg/dl 曲线
210 440 mg/dl 曲线。
Claims (15)
1.一种用于测量体液样品 (112) 中分析物浓度的光学测试条 (110),所述光学测试条包括:
a) 测试条载体 (114),其具有至少一个透明区域 (116);
b) 测试区 (118),其中所述测试区 (118):
- 包括至少一块载体箔 (120),其中所述载体箔 (120) 施加至所述测试条载体(114) 并且至少部分地覆盖所述测试条载体 (114) 的所述透明区域 (116);
- 包括至少一种施加至所述载体箔 (120) 的测试化学物 (122),所述测试化学物(122) 经配置用于与分析物进行光学可检测的检测反应,其中所述测试化学物 (122) 进一步经配置用于至少部分地吸收具有至少一个在 650 nm < λabs ≤ 1100 nm 范围内的吸收波长 λabs (144) 的光;以及
- 包括至少一种多孔材料 (124),其用于至少部分地滤出所述样品 (112) 中所包含的固体成分;
其中所述载体箔 (120) 具有至少一个波长滤光片组件 (121),所述波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc (146) 的光,λblc ≤ WLlow,其中 550 nm ≤ WLlow ≤ 650nm。
2.根据前一项权利要求所述的光学测试条(110),其特征在于,所述波长滤光片组件适于基本上阻挡具有波长 λblc (146) 的电磁辐射,10 nm ≤ λblc ≤ WLlow。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其特征在于,所述波长滤光片组件 (121) 位于所述载体箔 (120) 内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其特征在于,所述波长滤光片组件 (121) 选自由长通滤光片组件和带通滤光片组件组成的组。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其特征在于,所述波长滤光片组件 (121) 包括至少一个长通滤光片 (150),其中所述长通滤光片 (150) 具有随着所述光的波长而上升的透射边缘 (158),其中所述长通滤光片 (150) 进一步具有特征波长λLP (164),其中所述长通滤光片 (150) 在 λLP (164) 处的透射率是所述长通滤光片(150) 的最大透射率的 50%,并且其中 WLlow = λLP (164)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其特征在于,所述波长滤光片组件 (121) 包括干涉滤光片 (152),其中所述干涉滤光片 (152) 具有特征波长 λHPF(176),其中 WLlow = λHPF (176),其中所述干涉滤光片 (152) 优选地位于所述载体箔(120) 的至少一个表面上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),其特征在于,所述光学测试条 (110),具体地是所述载体箔 (120),包括至少一个附加滤光片组件,其中所述至少一个附加滤光片组件包括短通滤光片,其中所述附加滤光片组件优选地经配置用于基本上阻挡波长 λ ≥ WLhigh 的光的透射,其中 WLhigh > WLlow。
8.一种用于通过使用移动设备 (130) 来测量施加至光学测试条 (110) 的测试区(118) 的体液样品 (112) 中的分析物浓度的方法,所述方法包括:
i) 提供根据前述权利要求中任一项所述的光学测试条 (110);
ii) 提供移动设备 (130),其中所述移动设备 (130) 包括至少一个相机 (132) 和至少一个波长滤光片 (134),其中所述波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长λ 的光的透射,λ ≥ WLhigh,其中 800 nm ≤ WLhigh ≤ 1000 nm;
iii) 将所述体液样品 (112) 施加至所述测试区 (118);
iv) 通过使用所述移动设备 (130) 的所述相机 (132) 来捕获其上施加有所述样品(112) 的所述测试区 (118) 的至少一个图像;以及
v) 通过评估所述测试区 (118) 的测试化学物 (122) 的光学可检测的检测反应,测定施加至所述测试区 (118) 的所述体液样品 (112) 的所述分析物浓度。
9.根据前一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh。
10.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述移动设备 (130)进一步包括至少一个照明源 (136),其中方法步骤 iv) 进一步包括照明所述光学测试条(110)。
11.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述波长滤光片 (134)包括至少一个短通滤光片,其中所述短通滤光片具有随着所述光的波长而下降的透射边缘,其中所述短通滤光片进一步具有特征波长 λSP,其中所述短通滤光片在 λSP 处的透射率是所述短通滤光片的最大透射率的 50%,并且其中 WLhigh = λSP。
12.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,800 nm ≤ WLhigh ≤950 nm,具体地 800 nm ≤ WLhigh ≤ 900 nm。
13.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述光学测试条 (110)包括根据前述引用光学测试条 (110) 的权利要求中任一项所述的光学测试条 (110)。
14.一种用于测量体液样品 (112) 中的分析物浓度的套件 (128),所述套件 (128)包括根据前述引用光学测试条 (110) 的权利要求中任一项所述的光学测试条 (110),并且所述套件进一步包括移动设备 (130),其中所述移动设备 (130) 包括至少一个相机(132),其中所述移动设备 (130) 进一步包括至少一个波长滤光片 (134),其中所述波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,λ ≥ WLhigh,其中 800 nm≤ WLhigh ≤ 1000 nm。
15.根据前一项权利要求所述的套件 (128),其中,所述波长滤光片 (134) 经配置用于基本上阻挡具有波长 λ 的光的透射,1200 nm ≥ λ ≥ WLhigh。
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