DE102006003380A1

DE102006003380A1 - Untersuchungsteststreifen mit mehreren Markierungen und Lesen derselben

Info

Publication number: DE102006003380A1
Application number: DE102006003380A
Authority: DE
Inventors: Patrick T. San Jose Petruno; John F. San Jose Petrilla; Michael J. San Jose Brosnan; Rong San Jose Zhou; Daniel B. Menlo Park Roitman
Original assignee: AVAGO TECHNOLOGIES Ltd; Avago Technologies Ltd Singapore
Current assignee: Alverix Inc
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: US20070231922A1; DE102006003380B4; US7521259B2

Abstract

Bei einem Aspekt umfasst ein Untersuchungsteststreifen eine Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet, und eine Kontrollmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist und eine unterschiedliche optische Charakteristik als die Testmarkierung aufweist. Bei einem weiteren Aspekt umfasst ein Untersuchungsteststreifen eine Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet, und zumindest eine nicht spezifische Bindungsmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist. Systeme und Verfahren zum Lesen von Untersuchungsteststreifen sind ebenso beschrieben.

Description

Querverweise auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung ist verwandt mit bzw. inhaltsähnlich zu den folgenden Anmeldungen, die hierin alle durch Bezugnahme aufgenommen sind: deutsche Patentanmeldung Nr. 10 2005 056 695.2, am 28.11.2005 eingereicht mit dem Titel „Lateralflussuntersuchungssysteme und -verfahren"; europäische Patentanmeldung Nr. 04030193.9, am 20.12.2004 eingereicht mit dem Titel „Optoelectronic Rapid Diagnostic Test System"; US-Patentanmeldung Nr. 11/044,394, am 26. Januar 2005 eingereicht, von Patrick T. Petruno et al. mit dem Titel „Optoelectronic Rapid Diagnostic Test System"; und US-Patentanmeldung von Patrick T. Petruno et al. mit dem Titel „Assay Test Strips and Reading Same".

Lateralflussuntersuchungstestbausätze sind derzeit zum Testen einer großen Bandbreite von medizinischen und Umweltbedingungen oder von Zusammensetzungen, z.B. eines Hormons, eines Metabolits, eines Toxins oder eines von einem Krankheitserreger gewonnenen Antigens, verfügbar. 1 zeigt einen typischen Lateralflussteststreifen 10, der eine Probenaufnahmezone 12, einte Markierungszone 14, eine Erfassungszone 15 und eine Absorptionszone 20 auf einem gemeinsamen Substrat 22 umfasst. Diese Zonen 12–20 bestehen üblicherweise aus einem Material (z.B. aus chemisch behandelter Nitrocellulose), das ermöglicht, dass Fluid mittels Kapillarwirkung von der Probenaufnahmezone 12 zu der Absorptionszone 220 fließt. Die Erfassungszone 15 umfasst eine Testregion 16 zum Erfassen des Vorliegens eines Zielanalyts in einer Fluidprobe und eine Kontrollregion 18 zum Anzeigen des Abschlusses eines Untersuchungstests.

2A und 2B zeigen eine Untersuchung, die durch eine exemplarische Implementierung des Teststreifens 10 durchgeführt wird. Eine Fluidprobe 24 (z.B. Blut, Urin oder Speichel) wird auf die Probenaufnahmezone 12 aufgebracht. Bei dem in 2A und 2B gezeigten Beispiel umfasst die Fluidprobe 24 einen Zielanalyten 26 (d.h. ein Molekül oder eine Verbindung, das bzw. die durch den Teststreifen 10 untersucht werden kann). Auf Grund von Kapillarwirkung wird die Flüssigkeitsprobe 24 in Flussrichtung abwärts in die Markierungszone 14 gezogen, die eine Substanz 28 zum indirekten Markieren des Zielanalyten 16 enthält. Bei dem veranschaulichten Beispiel besteht die Markierungssubstanz 28 aus einem Immunoglobulin 30 mit einem reflektierenden Farbstoffmolekül 32 (z. B. einem Kolloid-Gold- oder -Silberteilchen). Das Immunoglobulin 30 bindet den Zielanalyten 26 auf spezielle Weise, um einen markierten Zielanalytkomplex zu bilden. Bei manchen anderen Implementierungen ist die Markierungssubstanz 28 eine nicht aus Immunoglobulin bestehende markierte Verbindung, die den Zielanalyten 26 auf spezielle Weise bindet, um einen markierten Zielanalytkomplex zu bilden.

Die markierten Zielanalytkomplexe werden zusammen mit überschüssigen Mengen der Markierungssubstanz an dem Lateralflusspfad entlang in die Testregion 16 getragen, die immobilisierte Verbindungen 34 enthält, die in der Lage sind, den Zielanalyten 26 auf spezielle Weise zu binden. Bei dem veranschaulichten Beispiel sind die immobilisierten Verbindungen 34 Immunoglobuline, die die markierten Zielanalytkomplexe auf spezielle Weise binden und dadurch die markierten Zielanalytkomplexe in der Testregion 16 zurückhalten. Das Vorliegen des markierten Analyten in der Probe wird üblicherweise durch eine visuell erfassbare Verfärbung der Testregion 16 bewiesen, die infolge der Ansammlung der Markierungssubstanz in der Restregion 16 auftritt.

Die Kontrollregion 18 ist üblicherweise dazu entworfen, anzuzeigen, dass eine Untersuchung abgeschlossen wurde. Ver bindungen 35 in der Kontrollregion 18 binden die Markierungssubstanz 28 und halten sie zurück. Üblicherweise wird die Markierungssubstanz 28 in der Kontrollregion 18 sichtbar, nachdem sich eine ausreichende Menge der Markierungssubstanz 28 angesammelt hat. Wenn der Zielanalyt 26 in der Probe nicht vorliegt, wird die Testregion 16 nicht verfärbt, wohingegen die Kontrollregion 18 verfärbt wird, um anzuzeigen, dass eine Untersuchung durchgeführt wurde. Die Absorptionszone 20 nimmt überschüssige Mengen der Fluidprobe 24 auf.

In dem nicht konkurrierenden Typ von Lateralflussuntersuchungsteststreifenentwürfen, die in den 2A und 2B gezeigt sind, führt ein Anstieg der Konzentration des Analyts in der Probe zu einem Anstieg der Konzentration von Markierungen in der Testregion. Umgekehrt führt in dem konkurrierenden Typ von Lateralflussuntersuchungsteststreifenentwürfen ein Anstieg der Konzentration des Analyts in der Fluidprobe zu einem Rückgang der Konzentration von Markierungen in der Testregion.

Obwohl eine visuelle Prüfung von Lateralflussuntersuchungsvorrichtungen des oben beschriebenen Typs in der Lage ist, qualitative Untersuchungsergebnisse zu liefern, ist ein solches Verfahren des Ablesens dieser Arten von Vorrichtungen nicht in der Lage, quantitative Untersuchungsmessungen zu liefern, und somit ist es anfällig für Fehler durch Fehlinterpretationen. Im Rahmen von Bemühungen, diese Unzulänglichkeit zu überwinden, wurden automatisierte und halbautomatisierte Lateralflussuntersuchungslesevorrichtungen entwickelt.

Benötigt werden Lateralflussuntersuchungsteststreifen und Systeme und Verfahren zum Lesen derartiger Teststreifen, die eine verbesserte Erfassung unterschiedlicher Einfangregionen auf den Teststreifen, eine verbesserte Untersuchungstestgeschwindigkeit und eine verbesserte Untersuchungsmessempfindlichkeit bereitstellen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Untersuchungsteststreifen, ein diagnostisches Testsystem oder ein diagnostisches Testverfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Untersuchungsteststreifen gemäß Anspruch 1 oder 12, ein diagnostisches Testsystem gemäß Anspruch 17 oder 29 oder ein diagnostisches Testverfahren gemäß Anspruch 28 oder 33 gelöst.

Bei einem Aspekt liefert die Erfindung einen Untersuchungsteststreifen, der einen Flusspfad für eine Fluidprobe und eine Probeaufnahmezone, die mit dem Flusspfad gekoppelt ist, umfasst. Der Untersuchungsteststreifen umfasst zusätzlich eine Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet, und eine Kontrollmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist und eine unterschiedliche optische Charakteristik als die Testmarkierung aufweist. Eine Erfassungszone ist mit dem Flusspfad in Flussrichtung abwärts von der Probeaufnahmezone gekoppelt und weist ein immobilisiertes Testreagens, das den Zielanalyten spezifisch bindet, und ein immobilisiertes Kontrollreagens, das die Kontrollmarkierung spezifisch bindet, auf.

Bei einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung einen Untersuchungsteststreifen, der einen Flusspfad für eine Fluidprobe, eine Probeaufnahmezone, die mit dem Flusspfad gekoppelt ist, und eine Erfassungszone, die mit dem Flusspfad in Flussrichtung abwärts von der Probeaufnahmezone gekoppelt ist, umfasst. Der Untersuchungsteststreifen umfasst zusätzlich eine Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet, und zumindest eine nicht spezifische Bindungsmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist. Die Erfassungszone weist ein erstes immobilisiertes Reagens, das den Zielanalyten spezifisch bindet, und ein zweites immobilisiertes Reagens, das die Testmarkierung spezifisch bindet, auf, wobei jede nicht spezifische Bindungsmarkierung frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für einen beliebigen der immobilisierten Reagenzien in der Erfassungszone ist.

Bei einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung ein diagnostisches Testsystem, das einen Untersuchungsteststreifen und eine Lesevorrichtung umfasst. Der Untersuchungsteststreifen umfasst eine Erfassungszone und einen Flusspfad für eine Fluidprobe entlang einer Lateralflussrichtung über die Erfassungszone. Die Erfassungszone weist eine Einfangregion auf, die durch eine erste Abmessung quer zu der Lateralflussrichtung und eine zweite Abmessung parallel zu der Lateralflussrichtung gekennzeichnet ist. Die Lesevorrichtung weist ein Beleuchtungssystem auf, das wirksam ist, um einen Lichtstrahl auf einen Bereich der Erfassungszone zu fokussieren, der zumindest eine Oberflächenabmessung aufweist, die höchstens gleich einer kleinsten der ersten und zweiten Abmessung der Einfangregion ist.

Die Erfindung liefert außerdem ein diagnostisches Testverfahren, gemäß dem ein Untersuchungsteststreifen aufgenommen wird. Der Lateralflussuntersuchungsteststreifen umfasst eine Erfassungszone und einen Flusspfad für eine Fluidprobe entlang einer Lateralflussrichtung über die Erfassungszone. Die Erfassungszone weist eine Einfangregion auf, die durch eine erste Abmessung quer zu der Lateralflussrichtung und eine zweite Abmessung parallel zu der Lateralflussrichtung gekennzeichnet ist. Ein Lichtstrahl wird auf einen oder mehrere Bereiche der Erfassungszone fokussiert, die zumindest eine Oberflächenabmessung aufweisen, die höchstens gleich einer kleinsten der ersten und der zweiten Abmessung der Einfangregion ist. Lichtintensitätsmessungen werden von den beleuchteten Bereichen der Erfassungszone erhalten.

Bei einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung ein diagnostisches Testsystem, das eine Lesevorrichtung und einen Datenanalysator umfasst. Die Lesevorrichtung ist wirksam, um Lichtintensitätsmessungen von freiliegenden Regionen eines Untersuchungsteststreifens, der eine Erfassungszone aufweist, zu erhalten. Der Datenanalysator ist wirksam, um Operationen durchzuführen, die ein Bestimmen eines Testmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Testmarkierung erhalten werden, die an eine Region in der Erfassungszone gebunden ist, die ein erstes immobilisiertes Reagens beinhaltet, ein Bestimmen eines Ausgleichsmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Ausgleichsmarkierung, die sich von der Testmarkierung unterscheidet, in einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien sind, die die Ausgleichsmarkierung spezifisch binden, und ein Bestimmen eines Parameterwerts aus dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert aufweisen.

Die Erfindung liefert außerdem ein diagnostisches Testverfahren, gemäß dem Lichtintensitätsmessungen von freiliegenden Regionen eines Untersuchungsteststreifens, der eine Erfassungszone aufweist, erhalten werden. Ein Testmesswert wird aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Region in der Erfassungszone erhalten werden, die eine Testmarkierung beinhaltet, die an ein erstes immobilisiertes Reagens gebunden ist, bestimmt. Ein Ausgleichsmesswert wird aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Ausgleichsmarkierung, die sich von der Testmarkierung unterscheidet, in einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien sind, die die Ausgleichsmarkierung spezifisch binden, bestimmt. Ein Parameterwert wird aus dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert bestimmt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer bekannten Implementierung eines Lateralflussuntersuchungsteststreifens;
2A eine schematische Ansicht einer Fluidprobe, die auf eine Probeaufnahmezone des in 1 gezeigten Lateralflussuntersuchungsteststreifens aufgebracht ist;
2B eine schematische Ansicht des in 2A gezeigten Lateralflussuntersuchungsteststreifens, nachdem die Fluidprobe über den Teststreifen zu einer Absorptionszone geflossen ist;
3 ein Blockdiagramm eines Teststreifens, der in ein Ausführungsbeispiel eines diagnostischen Testsystems geladen wird;
4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines diagnostischen Testverfahrens;
5A eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Teststreifens, das eine separate plan-kreisförmige Test- und Kontrolleinfangregion umfasst;
5B eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Teststreifens, das drei kombinierte Test- und Kontrolleinfangregionen umfasst, die jeweils eine plan-elliptische Form aufweisen;
6 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Teststreifens, das eine Einfangregion, die eine Testreagens-Teilregion und eine Kontrollreagens-Teilregion umfasst, die in gleicher Entfernung von einer Markierungszone sind;
7A eine schematische Ansicht einer Implementierung des diagnostischen Testsystems aus 3, das ein Beleuchtungssystem, das einen Lichtstrahl auf eine Einfangregion fokussiert, und ein lineares Lichtdetektorarray, das Lichtintensitätsmessungen von Regionen eines Teststreifens erhält, umfasst;
7B einen exemplarischen Graphen einer Gesamtlichtintensität, die durch das lineare Lichtdetektorarray aus 7A erhalten wird, die als eine Funktion der Zeit aufgetragen ist;
8 eine schematische Draufsicht einer Implementierung des diagnostischen Testsystems aus 3, das eine Lichtquelle umfasst, die einen Lichtstrahl Regionen eines Teststreifens abtasten lässt;
9 eine schematische Seitenansicht einer Implementierung des diagnostischen Testsystems aus 3;
10 eine schematische Ansicht einer Implementierung des diagnostischen Testsystems aus 3, das eine erste und eine zweite Abbildungsvorrichtung umfasst, die jeweils direkt über einer ersten bzw. einer zweiten Einfangregion eines Teststreifens angeordnet sind;
11 eine schematische Seitenansicht einer Implementierung des diagnostischen Testsystems aus 3, das Messungen von dem Teststreifen aus 6 erhält;
12A eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Teststreifens, der eine Markierungszone aufweist, die eine Testmarkierung und eine nicht spezifische Bindungsmarkierung umfasst;
12B eine schematische Draufsicht des Teststreifenausführungsbeispiels aus 12A, nachdem eine Fluidprobe durch den Teststreifen geflossen ist; und
13 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, das durch ein Ausführungsbeispiel des Datenanalysators aus 3 ausführbar ist.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu identifizieren. Ferner sollen die Zeichnungen wichtige Merkmale von exemplarischen Ausführungsbeispielen auf schematische Weise veranschaulichen. Die Zeichnungen sollen nicht jedes Merkmal der tatsächlichen Ausführungsbeispiele und auch nicht relative Abmessungen der gezeigten Elemente darstellen und sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
I. Einführung
Die Ausführungsbeispiele, die unten detailliert beschrieben sind, liefern Lateralflussuntersuchungsteststreifen, die mehrere Markierungen umfassen, und Systeme und Verfahren zum Lesen derartiger Teststreifen, die eine verbesserte Erfassung unterschiedlicher Einfangregionen auf den Teststreifen, eine verbesserte Untersuchungstestgeschwindigkeit und eine verbesserte Untersuchungsmessempfindlichkeit bereitstellen.
Der Ausdruck „Lateralflussuntersuchungsteststreifen" umfasst sowohl konkurrierende als auch nicht konkurrierende Typen von Lateralflussuntersuchungsteststreifen. Ein Lateralflussuntersuchungsteststreifen umfasst allgemein eine Probeaufnahmezone und eine Erfassungszone und könnte eine Markierungszone aufweisen oder auch nicht. Bei einigen Imp lementierungen umfasst ein Lateralflussuntersuchungsteststreifen eine Probeaufnahmezone, die vertikal oberhalb einer Markierungszone angeordnet ist, und umfasst zusätzlich eine Erfassungszone, die lateral in Flussrichtung abwärts von der Markierungszone angeordnet ist.
Der Ausdruck „Analyt" bezieht sich auf eine Substanz, die durch den Teststreifen untersucht werden kann. Beispiele unterschiedlicher Typen von Analyten umfassen organische Verbindungen (z.B. Proteine und Aminosäuren), Hormone, Metabolite, Antikörper, von einem Krankheitserreger gewonnene Antigene, Medikamente, Toxine und Mikroorganismen (z.B. Bakterien und Viren).
Wie der Ausdruck „Markierung" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf eine Substanz, die eine spezifische Bindungsaffinität für einen Analyten aufweist, und die ein erfassbares charakteristisches Merkmal aufweist, das von anderen Elementen des Teststreifens unterschieden werden kann. Die Markierung könnte eine Kombination einer Markierungssubstanz (z.B. ein fluoreszierendes Teilchen, wie z.B. einen Quantenpunkt), die das erfassbare charakteristische Merkmal bereitstellt, und einer Sondensubstanz (z.B. ein Immunglobulin), die die spezifische Bindungsaffinität für den Analyten bereitstellt, umfassen. Bei einigen Implementierungen weisen die Markierungen unterschiedliche optische Eigenschaften, wie z.B. Lumineszenz (z.B. Fluoreszenz) oder reflektierende Eigenschaften, auf, die es erlauben, dass Regionen des Teststreifens, die unterschiedliche Markierungen aufweisen, voneinander unterschieden werden können. Der Ausdruck „Reagens" bezieht sich auf eine Substanz, die chemisch oder biologisch mit einer Zielsubstanz, wie z.B. einer Markierung oder einem Analyten, reagiert.
Der Ausdruck „Einfangregion" bezieht sich auf eine Region auf einem Teststreifen, die eines oder mehrere immobilisierte Reagenzien umfasst.
Der Ausdruck „Testregion" bezieht sich auf eine Einfangregion, die ein immobilisiertes Reagens mit einer spezifischen Bindungsaffinität für einen Analyten beinhaltet.
Der Ausdruck „Kontrollregion" bezieht sich auf eine Einfangregion, die ein immobilisiertes Reagens mit einer spezifischen Bindungsaffinität für eine Markierung beinhaltet.
II. Allgemeiner Aufbau des diagnostischen Testsystems
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines diagnostischen Testsystems 40, das ein Gehäuse 42, eine Lesevorrichtung 44, einen Datenanalysator 46 und einen Speicher 47 umfasst. Das Gehäuse 42 umfasst eine Öffnung 48 zum Aufnehmen eines Teststreifens 50. Wenn der Teststreifen 50 in die Öffnung 48 geladen wird, erhält die Lesevorrichtung 44 Lichtintensitätsmessungen von dem Teststreifen 50. Allgemein können die Lichtintensitätsmessungen ungefiltert sein, oder sie können in Bezug auf zumindest entweder Wellenlänge und/oder Polarisation gefiltert sein. Der Datenanalysator 46 berechnet zumindest einen Parameter aus einer oder mehreren der Lichtintensitätsmessungen. Eine Ergebnisanzeigevorrichtung 52 liefert eine Angabe eines oder mehrerer der Ergebnisse einer Untersuchung des Teststreifens 50. Bei manchen Implementierungen ist das diagnostische Testsystem 40 aus relativ kostengünstigen Komponenten hergestellt, weshalb es für Wegwerf- oder Einmal-Anwendungen eingesetzt werden kann.
Das Gehäuse 42 kann aus einem beliebigen einer großen Bandbreite von Materialien, einschließlich Kunststoff und Metall, hergestellt sein. Das Gehäuse 42 bildet eine Schutzummantelung für die Lesevorrichtung 44, den Datenanalysator 46, die Leistungsversorgung 54 und andere Komponenten des diagnostischen Testsystems 40. Das Gehäuse 42 definiert ferner ein Behältnis, das den Teststreifen 50 bezüglich der Lesevorrichtung 94 mechanisch ausrichtet. Das Behältnis kann dazu entworfen sein, einen beliebigen einer großen Bandbreite unterschiedlicher Arten von Teststreifen 50 aufzunehmen, einschließlich Teststreifen des in 1 gezeigten Typs.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeder der Teststreifen 50 ein nicht konkurrierender Typ eines Lateralflussuntersuchungsteststreifen, der einen Lateralfluss einer Fluidprobe entlang einer Lateralflussrichtung 51 trägt und eine Markierungszone, die eine Markierungssubstanz enthält, die eine Markierung an einen Zielanalyten bindet, und eine Erfassungszone, die zumindest eine Testregion umfasst, die eine immobilisierte Substanz enthält, die den Zielanalyten bindet, umfasst. Ein oder mehr Bereiche der Erfassungszone, einschließlich zumindest eines Abschnitts der Testregion, sind zum Zweck einer optischen Prüfung durch die Lesevorrichtung 44 freiliegend. Die freiliegenden Bereiche der Erfassungszone können durch ein optisch transparentes Fenster abgedeckt sein, müssen aber nicht.
Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Teststreifen von einem konkurrierenden Typ von Lateralflussuntersuchungsteststreifen, bei denen die Konzentration der Markierung in der Testregion mit zunehmender Konzentration des Zielanalyts in der Fluidprobe abnimmt. Einige dieser Ausführungsbeispiele umfassen eine Markierungszone, wohingegen andere dieser Implementierungen keine Markierungszone umfassen.
Einige dieser konkurrierenden Lateralflussuntersuchungsteststreifen-Ausführungsbeispiele umfassen eine Markierungszone, die eine Markierung beinhaltet, die Zielanalyte in der Fluidprobe spezifisch bindet, und eine Testregion, die immobilisierte Zielanalyte im Gegensatz zu immobilisierten Testreagenzien (z.B. Antikörper) beinhaltet, die mögliche nicht gebundene Markierungen in der Fluidprobe spezifisch binden. In Betrieb wird die Testregion markiert, wenn kein Analyt in der Fluidprobe vorliegt. Wenn jedoch Zielanalyte in der Fluidprobe vorhanden sind, sättigen die Fluidprobenanalyte die Bindungsorte der Markierung in der Markierungszone, lang bevor die Markierung in die Testregion fließt. Folglich verbleiben, wenn die Markierung durch die Testregion fließt, keine Bindungsorte auf der Markierung übrig, so dass die Markierung vorbei läuft und die Testregion unmarkiert bleibt.
In anderen konkurrierenden Lateralflussuntersuchungsteststreifen-Ausführungsbeispielen beinhaltet die Markierungszone nur vormarkierte Analyte (z.B. Gold haftend an einem Analyt) und die Testregion beinhaltet immobilisierte Testreagenzien mit einer Affinität für den Analyten. Bei diesen Ausführungsbeispielen erscheint, wenn die Fluidprobe einen unmarkierten Analyten in einer Konzentration beinhaltet, die groß verglichen mit der Konzentration des vormarkierten Analyts in der Markierungszone ist, die Markierungskonzentration in der Testregion entsprechend reduziert.
Die Lesevorrichtung 44 umfasst eine oder mehr optoelektronische Komponente(n) zum optischen Prüfen der freiliegenden Bereiche der Erfassungszone des Teststreifens 50. Bei manchen Implementierungen umfasst die Lesevorrichtung 44 zumindest eine Lichtquelle und zumindest einen Lichtdetektor. Bei manchen Implementierungen kann die Lichtquelle eine Licht emittierende Halbleiterdiode umfassen, und der Lichtdetektor kann eine Halbleiter-Photodiode umfassen. Je nach der Beschaffenheit der Markierung, die der Teststreifen 50 verwendet, kann die Lichtquelle dazu entworfen sein, Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich oder Licht mit einer bestimmten Polarisierung zu emittieren. Wenn die Markierung beispielsweise eine fluoreszierende Markierung, z.B. ein Quantenpunkt, ist, wäre die Lichtquelle dazu entworfen, die freiliegenden Bereiche der Erfassungszone des Teststreifens 50 mit Licht in einem Wellenlängenbereich zu beleuchten, der eine Fluoreszenzemission von der Markierung bewirkt. Desgleichen kann der Lichtdetektor dazu entworfen sein, selektiv Licht aus den freiliegenden Bereichen der Erfassungszone zu erfassen. Wenn die Markierung beispielsweise eine fluoreszierende Markierung ist, wäre der Lichtdetektor dazu entworfen, selektiv Licht in dem Wellenlängenbereich des Fluoreszenzlichts, das durch die Markierung emittiert wird, oder Licht einer bestimmten Polarisierung zu erfassen. Wenn die Markierung dagegen eine Markierung vom reflektierenden Typ ist, wäre der Lichtdetektor dazu entworfen, selektiv Licht in dem Wellenlängenbereich des durch die Lichtquelle emittierten Lichts zu erfassen. Zu diesen Zwecken kann der Lichtdetektor ein oder mehr optische Filter umfassen, das bzw. die die Wellenlängenbereiche oder Polarisierungsachsen des erfassten Lichts definiert bzw. definieren.
Der Datenanalysator 46 verarbeitet die durch die Lesevorrichtung 44 erhaltenen Lichtintensitätsmessungen. Allgemein kann der Datenanalysator 46 in jeglicher Rechen- oder Verarbeitungsumgebung implementiert sein, einschließlich einer digitalen elektronischen Schaltungsanordnung oder einer Computerhardware, -firmware oder -software. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst der Datenanalysator 46 einen Prozessor (z.B. eine Mikrosteuerung, einen Mikroprozessor oder eine ASIC) und einen Analog/Digital-Wandler. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Datenanalysator 46 in dem Gehäuse 42 des diagnostischen Testsystems 40 integriert. Bei anderen Ausführungsbeispielen befindet sich der Datenanalysator 46 in einer separaten Vorrichtung, z.B. einem Computer, die über eine verdrahtete oder drahtlose Verbindung mit dem diagnostischen Testsystem 40 kommunizieren kann.
Allgemein kann die Ergebnisanzeigevorrichtung 52 einen beliebigen einer großen Bandbreite verschiedener Mechanismen zum Anzeigen eines oder mehrerer Ergebnisse eines Untersuchungstests umfassen. Bei manchen Implementierungen umfasst die Ergebnisanzeigevorrichtung 52 ein oder mehr Lichter (z.B. Licht emittierende Dioden), die aktiviert werden, um z.B. ein positives Testergebnis und den Abschluss des Un tersuchungstests (d.h. wenn sich in der Kontrollregion eine ausreichende Menge an Markierungssubstanz 28 angesammelt hat) anzugeben. Bei anderen Implementierungen umfasst die Ergebnisanzeigevorrichtung 52 eine alphanumerische Anzeige (z.B. ein Leuchtdiodenarray mit zwei oder mehr Schriftzeichen) zum Präsentieren von Untersuchungstestergebnissen.
Eine Leistungsversorgung 54 beliefert die aktiven Komponenten des diagnostischen Testsystems 40, einschließlich der Lesevorrichtung 44, des Datenanalysators 46 und der Ergebnisanzeigevorrichtung 52, mit Leistung. Die Leistungsversorgung 54 kann beispielsweise durch eine austauschbare Batterie oder eine wiederaufladbare Batterie implementiert sein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen könnte das diagnostische Testsystem durch eine externe Host-Vorrichtung (z.B. einen Computer, verbunden durch ein USB-Kabel) mit Leistung versorgt werden.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines diagnostischen Testverfahrens, das durch die nachstehend beschriebenen Implementierungen des diagnostischen Testsystems 40 ausführbar ist. Gemäß diesem Verfahren erhält die Lesevorrichtung 44 trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen von Regionen des freiliegenden Bereichs der Erfassungszone des Teststreifens 50, wenn der Teststreifen 50 in die Öffnung 48 des diagnostischen Testsystems 40 geladen wird (Block 60). Gemäß seiner Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich der Begriff „trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen" auf die Fähigkeit der Lesevorrichtung 44, die Lichtintensitätsmessungen von jeweiligen lokalisierten Regionen des Teststreifens auf eine Art und Weise zu übertragen oder aufzuzeichnen, die ermöglicht, dass der Datenanalysator 46 jede der Lichtintensitätsmessungen einzeln analysiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jede der trennbaren lokalisierten Regionen, aus der die Lichtintensitätsmessungen durch die Lesevorrichtung 44 erhalten werden, durch zumin dest eine Oberflächenabmessung gekennzeichnet, die kleiner ist als die Abmessung des freiliegenden Bereichs der Erfassungszone, die quer zu der Lateralflussrichtung ist. Bei manchen Implementierungen weist jede dieser lokalisierten Regionen eine Oberflächenabmessung auf, die ungefähr dieselbe Größe aufweist wie, oder kleiner ist als, die schmalste Abmessung einer interessierenden Region in der Erfassungszone (z.B. der Testregion, der Kontrollregion oder einer Region eines immobilisierten markierten oder unmarkierten Komplexes).
Nachdem die Lesevorrichtung 44 Lichtintensitätsmessungen von derartigen lokalisierten interessierenden Regionen in der Erfassungszone erhalten hat (Block 60), identifiziert der Datenanalysator 46 einige der von den interessierenden Regionen erhaltenen Lichtintensitätsmessungen (Block 62). Bei diesem Prozess isoliert der Datenanalysator 46 die Messungen, die interessierenden Regionen entsprechen, von den Messungen, die anderen Regionen des Teststreifens 50 entsprechen. Die isolierten Messungen weisen höhere Signal/Rausch-Verhältnisse als Gesamtmessungen auf, die Messungen von Regionen außerhalb der interessierenden Regionen umfassen.
Der Datenanalysator 46 berechnet zumindest einen Parameter aus einigen der identifizierten Lichtintensitätsmessungen (Block 64). Exemplarische Parameter umfassen Spitzenintensitäts- und Gesamtintensitätswerte. Da die Messungen, die zum Berechnen dieser Parameter verwendet werden, höhere Signal/Rausch-Verhältnisse aufweisen, charakterisieren sie die interessierende Region mit größerer Genauigkeit und verbessern dadurch die Ergebnisse der Lateralflussuntersuchung.
III. Teststreifen mit unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen und Lesen derselben
Die Ausführungsbeispiele, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, liefern Lateralflussuntersuchungsteststreifen, die unterschiedliche Markierungen für Test und Kontrolle umfassen, sowie Systeme und Verfahren zum Lesen derartiger Teststreifen. Die Verwendung unterschiedlicher Test- und Kontrollmarkierungen ermöglicht es, dass der Teststreifen und das diagnostische Testsystem in Weisen entworfen werden können, die die Erfassbarkeit der Test- und Kontrollsignale verbessern, eine Untersuchungstestgeschwindigkeit verbessern und eine Untersuchungsmessempfindlichkeit verbessern.
A. Teststreifen mit unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen
Bei diesen Ausführungsbeispielen umfasst die Markierungszone 14 eine Testmarkierung und eine Kontrollmarkierung für jeden zu untersuchenden Analyten. Allgemein weisen die Testmarkierung und die zugeordnete Kontrollmarkierung jeweilige unterschiedliche erfassbare Charakteristika oder Eigenschaften auf. Bei einigen Implementierungen fluoresziert die Testmarkierung bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge und die Kontrollmarkierung fluoresziert bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet. Die Testmarkierung könnte zum Beispiel Quantenpunkte eines ersten Typs umfassen und die Kontrollmarkierung könnte zum Beispiel Quantenpunkte eines zweiten Typs umfassen. Bei einigen Implementierungen sind die Quantenpunkte Halbleiter-Nanokristalle in Nanometergröße mit Fluoreszenzeigenschaften, die durch deren Größen bestimmt werden. Auf diese Weise können die Fluoreszenzwellenlängen der Quantenpunkte durch ein Verändern der Größen der Quantenpunkte abgestimmt werden.
Die Testmarkierung ist durch ein immobilisiertes Testreagens in der Erfassungszone 15, das eine spezifische Bindungsaffinität für die Testmarkierung aufweist, gebunden.
Die Kontrollmarkierung ist durch ein immobilisiertes Kontrollreagens in der Erfassungszone 15 gebunden, das eine spezifische Bindungsaffinität für die Kontrollmarkierung aufweist. Die unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen könnten in der Erfassungszone 15 des Teststreifens in separaten diskreten Einfangregionen oder in der gleichen Test- und Kontrolleinfangregion immobilisiert sein. Allgemein könnten die Test- und Kontrollregionen jede beliebige Form aufweisen, einschließlich rechteckiger und nicht rechteckiger Formen.
5A zum Beispiel zeigt ein Ausführungsbeispiel des Teststreifens 50, der eine Testregion 70, die ein immobilisiertes Testreagens beinhaltet, und eine separate und unterschiedliche Kontrollregion 72, die ein immobilisiertes Kontrollreagens beinhaltet, aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede der Test- und der Kontrollregion 70, 72 eine jeweilige plan-kreisförmige Form in der Ebene der Oberfläche der Erfassungszone 15 auf. Eine derartige Form ermöglicht es, dass eine geeignet konfigurierte Lesevorrichtung 44 einen Beleuchtungsstrahl auf einen plan-kreisförmigen Bereich der Erfassungszone 15 projizieren kann, der im Wesentlichen in Größe und Form der Test- und Kontrollregion 70, 72 entspricht. Auf diese Weise könnten die Lichtintensitätsmessungen, die aus den Test- und Kontrollmarkierungen erhalten werden, höhere Signal-Rausch-Pegel, eine erhöhte Messempfindlichkeit und ein reduziertes Eintreten fehlerhafter Ergebnisse für geringe Konzentrationen von Analyten aufweisen.
5B zeigt eine exemplarische Implementierung des Teststreifens 50, der drei kombinierte Test- und Kontrollregionen 74, 76, 78 umfasst. Jede der Test- und Kontrollregionen 74–78 umfasst ein jeweiliges immobilisiertes Testreagens und ein jeweiliges immobilisiertes Kontrollreagens, die in der gleichen Region der Erfassungszone 15 miteinander gemischt sind. Jedes Testreagens weist eine spezifische Bindungsaffinität für einen jeweiligen Zielanalyten auf, der durch eine jeweilige Testmarkierung in der Markierungszone 14 spezifisch gebunden ist, und jedes Kontrollreagens weist eine spezifische Bindungsaffinität für eine jeweilige Kontrollmarkierung in der Markierungszone 14 auf. Bei einigen Implementierungen fluoreszieren die Testmarkierung und die Kontrollmarkierung in jeder Einfangregion 74–78 mit unterschiedlichen charakteristischen Wellenlängen, was es ermöglicht, dass ihre fluoreszierenden Emissionen unter Verwendung von Wellenlängentrenntechniken (z.B. Beugungsoptiken und optischen Filtern) unterschieden werden können.
Bei dem Teststreifenausführungsbeispiel aus 5B weist jede Test- und Kontrollregion 74–78 eine jeweilige planelliptische Form in der Ebene der Oberfläche der Erfassungszone 15 auf. Eine derartige Form erlaubt es, dass eine geeignet konfigurierte Lesevorrichtung 44 einen Beleuchtungsstrahl auf einen plan-elliptischen Bereich der Erfassungszone 15 projizieren kann, der im Wesentlichen in Größe und Form den Test- und Kontrollregionen 74–78 entspricht. Auf diese Weise könnten die Lichtintensitätsmessungen, die von den Test- und Kontrollmarkierungen erhalten werden, höhere Signal-Rausch-Pegel, eine erhöhte Messempfindlichkeit und ein reduziertes Eintreten fehlerhafter Ergebnisse für geringe Konzentrationen von Analyten aufweisen.
6 zeigt eine Implementierung des Teststreifens 50, bei der das Testreagens und das Kontrollreagens in jeweiligen Teilregionen 80, 82 einer kombinierten Test- und Kontrollregion 84 immobilisiert sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Testreagens-Teilregion 80 und die Kontrollreagens-Teilregion 82 in gleicher Entfernung von der Markierungszone 14 (d. h. D_TEST = D_KONTROLLE). Die Testreagens-Teilregion 80 und die Kontrollreagens-Teilregion 82 sind außerdem in gleicher Entfernung von der Probeaufnahmezone 12. Bei dieser Implementierung muss die Fluidprobe nur durch einen Einfangort entlang der Lateralflussrichtung fließen, bevor die Test- und Kontrollergebnisse bestimmt werden können. Deshalb könnte die Untersuchungstestge schwindigkeit in Bezug auf diese Teststreifenimplementierung schneller sein als die Untersuchungstestgeschwindigkeit für Implementierungen, bei denen separate Test- und Kontrollregionen an unterschiedlichen Orten in der Lateralflussrichtung 51 angeordnet sind.
B. Beleuchtung der unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen
Die Beleuchtungsquelle der Lesevorrichtung 44 könnte aufgebaut und angeordnet sein, um einen Lichtstrahl auf einen Bereich der Erfassungszone zu fokussieren oder zu bewegen, der so dimensioniert und geformt ist, dass das Licht, das von den Test- und Kontrollmarkierungen reflektiert wird oder fluoresziert, ohne weiteres von anderen Regionen der Erfassungszone 15 segmentiert werden könnte. Bei einigen Ausführungsbeispielen könnten die Einfangregionen (d.h. die separaten Test- und Kontrollregionen und die kombinierten Test- und Kontrollregionen) nichtrechteckige Formen aufweisen, die es ermöglichen, dass relativ billige optische Komponenten verwendet werden können, um Lichtstrahlen auf Bereiche der Erfassungszone 15 zu projizieren, die im Wesentlichen in Größe und Form den Einfangregionen entsprechen. Auf diese Weise entsprechen die Gesamtsignale, die durch das Erfassungssystem der Lesevorrichtung 44 erzeugt werden, weitgehend Licht, das von den beleuchteten Einfangregionen reflektiert oder fluoresziert, und weisen deshalb höhere Signal-Rausch-Verhältnisse als vergleichbare Messungen auf, die als ein Ergebnis einer Beleuchtung von Bereichen erhalten werden, die im Wesentlichen nicht den Formen der Einfangregionen entsprechen.
7A zeigt eine Implementierung des Teststreifens 50 und eine Implementierung des diagnostischen Testsystems 40.
Der Teststreifen umfasst eine Testregion 90, die separat und unterschiedlich von der Kontrollregion 92 ist. Die Testregion 90 umfasst ein immobilisiertes Testreagens, das einen Zielanalyten spezifisch bindet, und die Kontrollregion 92 umfasst ein immobilisiertes Kontrollreagens, das eine Markierung in der Markierungszone 14 spezifisch bindet, die den Zielanalyten spezifisch bindet. Jede der Test- und Kontrolleinfangregionen 90, 92 ist durch eine erste Abmessung (W_T, W_C) quer zu der Lateralflussrichtung 51 und eine zweite Abmessung (L_T, L_C) parallel zu der Lateralflussrichtung 51 gekennzeichnet.
Das diagnostische Testsystem 40 umfasst eine Lichtquelle 96, ein lineares Array 98 von Lichtdetektoren 100 und eine Linse 102. Bei dieser Implementierung umfasst das diagnostische Testsystem 40 zusätzlich einen Mechanismus (nicht gezeigt) zum Vermitteln einer relativen Bewegung zwischen den optischen Prüfkomponenten 104 (z.B. der Lichtquelle 96, der Linse 102 und dem linearen Lichtdetektorarray 98) und dem Teststreifen 50. Der bewegungsvermittelnde Mechanismus könnte ein beliebiger einer Bandbreite unterschiedlicher Mechanismen sein, die einen motorisierten Wagen, der die optischen Prüfkomponenten relativ zu dem Teststreifen 50 auf einem Paar von Schienen bewegt, und eines oder mehrere motorisierte Antriebsräder, die den Teststreifen 50 relativ zu den optischen Prüfkomponenten 104 bewegen, umfassen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die optischen Prüfkomponenten 104 als sich relativ zu dem Teststreifen 50 in der Richtung des Pfeils 105 (d.h. in der Lateralflussrichtung 51) bewegend gezeigt. Das lineare Lichtdetektorarray 102 ist in einer Richtung quer zu der Richtung einer Bewegung der optischen Prüfkomponenten 104 ausgerichtet.
Bei Implementierungen, bei denen die Test- und Kontrollmarkierungen zum Beispiel durch ihre unterschiedlichen Wellenlängen einer Fluoreszenzemission unterscheidbar sind, könnten die Test- und die Kontrollregion 90, 92 zusammenfallen. Bei diesen Implementierungen könnten mehrere optische Filter oder ein einzelnes abstimmbares optisches Filter einge setzt werden, um das Licht, das von der Test- und der Kontrollmarkierung empfangen wird, zu unterscheiden.
In Betrieb beleuchtet die Lichtquelle 96 einen Bereich des freiliegenden Abschnitts der Erfassungszone 15 mit einem Lichtstrahl 106, wenn die optischen Prüfkomponenten 104 relativ zu dem Teststreifen 50 bewegt werden. Das Beleuchtungslicht könnte breitbandig oder schmalbandig sein und könnte polarisiert oder nicht polarisiert sein. Die Lichtquelle 96 fokussiert den Lichtstrahl 106 mit einer Form, die zumindest eine Oberflächenabmessung aufweist, die höchstens die kleinere von charakteristischen Abmessungen (W_T, L_T, W_C, L_C) der Test- und Kontrolleinfangregion 90, 92 ist, auf die Erfassungszone 15. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beleuchtet der Lichtstrahl 106 einen Bereich, der im Wesentlichen in Größe und Form jeder der Einfangregionen entspricht.
Das lineare Lichtdetektorarray 98 erhält trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen von einem schmalen Abschnitt der beleuchteten Region der Erfassungszone 15. Allgemein könnten die Lichtintensitätsmessungen ungefiltert sein oder sie könnten bezüglich Wellenlänge oder Polarisation gefiltert sein. Das Lichtdetektorarray 98 könnte mit der Lichtquelle 96 synchronisiert sein. Allgemein könnte das Lichtdetektorarray 98 eine Lichtintensität messen, während die Erfassungszone 15 beleuchtet wird, oder nachdem die Lichtquelle 96 die Erfassungszone 15 beleuchtet hat. Licht, das von der Erfassungszone 15 reflektiert wird oder fluoresziert, wird durch die Linse 102 auf die einzelnen Lichtdetektoren 100 des Lichtdetektorarrays 98 fokussiert. Jeder der Lichtdetektoren 100 empfängt Licht von einer jeweiligen lokalisierten Region der Erfassungszone 15. Dies bedeutet, dass jeder Lichtdetektor 100 in der Lage ist, eine jeweilige lokalisierte Region der Erfassungszone 15 aufzulösen oder trennbar abzubilden. Die Lichtdetektoren 100 erzeugen Signale, die die Menge an Licht darstellen, die von den jeweiligen lokalisierten Regionen empfangen wird.
Diese Signale könnten in einem Speicher gespeichert werden oder sie könnten zur Verarbeitung an den Datenanalysator 46 übertragen werden.
Wenn der beleuchtete Bereich der Erfassungszone 15 mit einer der Einfangregionen 90, 92 zusammenfällt, entspricht das Gesamtsignal, das durch das Lichtdetektorarray 98 erzeugt wird, weitgehend Licht, das von der beleuchteten Einfangregion reflektiert oder fluoresziert, und weist deshalb ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis auf als vergleichbare Messungen, die von größeren Bereichen der Erfassungszone 15 erhalten werden. Der Teststreifen 50 könnte Positionsmarkierer oder andere Merkmale umfassen, die durch das diagnostische Testsystem 40 verwendet werden könnten, um zu bestimmen, wann der beleuchtete Bereich der Erfassungszone 15 mit einer der Einfangregionen 90, 92 zusammenfällt. Eine Beschreibung exemplarischer Typen von Ausrichtungsmerkmalen könnte aus der US-Patentanmeldung von Patrick T. Petruno u.a. mit dem Titel „Lateralflussuntersuchungssysteme und -verfahren" erhalten werden.
Der Datenanalysator 46 (3) ist dahingehend wirksam, die Signale, die durch die einzelnen Lichtdetektoren 100 des linearen Arrays 98 erzeugt werden, zu verarbeiten, um diejenigen der Lichtintensitätsmessungen zu identifizieren, die von den interessierenden Regionen erhalten werden (z.B. von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92). Bei manchen Implementierungen ist die Oberfläche der Erfassungszone 15 in der zur Lateralflussrichtung quer verlaufenden Richtung im Wesentlichen homogen. Bei diesen Implementierungen können die Signale von den Lichtdetektoren in dem linearen Array 98 ohne einen wesentlichen Verlust an Informationen gesammelt werden.
7B zeigt einen exemplarischen Graphen 108 der Gesamtintensitätsmessungen, die durch das lineare Lichtdetektorarray 98 erzeugt werden, als Funktion der Zeit aufgetragen. Bei diesem Beispiel umfasst der Graph 108 Gesamtintensitä ten einer höheren Intensität 100, 102, wenn die Lichtdetektoren 100 in dem Array 98 über der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 positioniert sind. Bezüglich dieses Beispiels mag der Datenanalysator 46 die Lichtintensitätsmessungen, die von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 erhalten werden, identifizieren, indem er den Graphen 108 an einem Intensitätsschwellenpegel 114 einer Schwellwertbildung unterzieht. Die Lichtintensitätsmessungen, die sich über dem Schwellenpegel 114 befinden, werden als von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 kommend identifiziert. Zusätzliche Informationen, z.B. wie oft, relativ gesehen, die Identifizierten der Lichtintensitätsmessungen erhalten wurden, können durch den Datenanalysator 46 dazu verwendet werden, die identifizierten Lichtintensitätsmessungen mit der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 zu korrelieren.
8 zeigt eine Implementierung des diagnostischen Testsystems 40, das eine Lichtquelle 120 umfasst, die wirksam ist, um einen Lichtstrahl 122 über den freiliegenden Bereich der Erfassungszone 15 zu bewegen. Die Lichtquelle 120 fokussiert den Lichtstrahl 122 mit einer Form, die zumindest eine Oberflächenabmessung aufweist, die höchstens die kleinere von charakteristischen Abmessungen (W_T, L_T, W_C, L_C) der Test- und der Kontrolleinfangregion 90, 92 ist, auf die Erfassungszone 15. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Oberflächenbereich, der durch den Lichtstrahl 122 beleuchtet wird, eine kreisförmige Abmessung auf, die kleiner ist als jede der charakteristischen Abmessungen (W_T, L_T, W_C, L_C) der Test- und der Kontrollregion 90, 92. Der Lichtstrahl 122 könnte breitbandig oder schmalbandig sein und könnte polarisiert oder nicht polarisiert sein.
Allgemein kann die Lichtquelle 120 den Lichtstrahl 122 über den freiliegenden Bereich der Erfassungszone 15 hinweg entlang eines beliebigen Pfades abtasten, der die Testregion 90 und die Kontrollregion 92 umfasst, einschließlich in ei ner Richtung, die quer zu der Lateralflussrichtung ist, und einer Richtung, die parallel zu der Lateralflussrichtung ist. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel tastet die Lichtquelle 120 den Lichtstrahl 122 entlang eines weitläufigen Zickzackpfades 124 über den freiliegenden Bereich der Erfassungszone 15 hinweg ab. Bei manchen Implementierungen umfasst die Lichtquelle 120 einen Lichtemitter, z.B. eine Licht emittierende Diode oder einen Laser, und eine oder mehr optische Komponenten (z.B. eine oder mehr Linsen und einen Drehspiegel) zum Formen und Abtasten des emittierten Lichts, um den Strahl 122 zu erzeugen.
Bei der in 8 gezeigten Implementierung kann das diagnostische Testsystem 40 trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen unter Verwendung eines beliebigen Typs eines aus einem einzigen Element oder aus mehreren Elementen bestehenden Lichtdetektors erhalten, der ein Gesichtsfeld aufweist, das den Pfad des Lichtstrahls 122 über den freiliegenden Bereich der Erfassungszone 15 hinweg einschließt oder das die lokalisierten Regionen der Erfassungszone 15 nachverfolgt, während sie durch den Lichtstrahl 122 beleuchtet werden. Die Lichtintensitätsmessungen könnten ungefiltert sein, oder sie könnten in Bezug auf Wellenlänge oder Polarisierung gefiltert sein. Das Lichtdetektorarray kann mit der Lichtquelle synchronisiert sein. Allgemein kann das Lichtdetektorarray die Lichtintensität messen, während einzelne trennbare lokalisierte Regionen der Erfassungszone 15 beleuchtet werden, oder nachdem die Lichtquelle die einzelnen trennbaren lokalisierten Regionen der Erfassungszone 15 beleuchtet hat. Da der Lichtstrahl 122 zu einem Zeitpunkt immer nur eine einzige lokalisierte Region der Erfassungszone 15 beleuchtet, entspricht das durch den Lichtdetektor erhaltene Licht dem Licht, das von der beleuchteten lokalisierten Region reflektiert wird oder von derselben fluoresziert. Somit korreliert jeder Datenpunkt des Signals, das durch den Lichtdetektor erzeugt wird, mit einer jeweiligen lokalisierten Region und weist ein höheres Signal/Rausch-Verhältnis auf als vergleichbare Messungen, die von größeren Regionen der Erfassungszone 15 erhalten werden.
Der Datenanalysator 46 (3) ist dahingehend wirksam, die Signale, die durch die Lichtdetektoren erzeugt werden, zu verarbeiten, um diejenigen der Lichtintensitätsmessungen zu identifizieren, die von den interessierenden Regionen erhalten werden (z.B. von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92). Beispielsweise kann der Datenanalysator 46 bei manchen Implementierungen die Lichtintensitätsmessungen, die von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 erhalten werden, identifizieren, indem er das zeitlich variierende Lichtintensitätsmessungssignal, das durch den Lichtdetektor erzeugt wird, einer Schwellwertbildung unterzieht. Diejenigen der Lichtintensitätsmessungen, die sich über dem Schwellenpegel befinden, werden als von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 kommend identifiziert. Zusätzliche Informationen, z.B. wie oft, relativ gesehen, die Identifizierten der Lichtintensitätsmessungen erhalten wurden, können durch den Datenanalysator 46 dazu verwendet werden, die identifizierten Lichtintensitätsmessungen mit der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 zu korrelieren.
Bei der Implementierung des Teststreifens 50, die in 8 gezeigt ist, ist ein Satz regelmäßig beabstandeter Positionsmarkierer 126 entlang einer Kante des Teststreifens 50 angeordnet. Die Positionsmarkierer 126 umfassen Merkmale, die eine unterschiedliche optische Charakteristik (z.B. Reflexionsvermögen oder Fluoreszenz) als die Oberfläche des Teststreifens 50 aufweisen. Als ein Ergebnis variieren die nahe an der Kante des Teststreifens 50 erhaltenen Messungen intensitätsmäßig gemäß der Struktur der Positionsmarkierer 126. Auf diese Weise codieren die Positionsmarkierer Positionen entlang der Teststreifen 50 in der Lateralflussrichtung. Der Datenanalysator 46 könnte die codierten Positionen entlang der Lateralflussrichtung durch ein Inkrementieren eines Positionszählers mit jedem Intensitätsvariationszyklus (z.B. Spitze-zu-Tal) bei den Lichtintensitätsmessun gen, die von der Kante der Erfassungszone 15 erhalten werden, bestimmen. Bei diesen Implementierungen korreliert der Datenanalysator 46 die Lichtintensitätsmessungen mit den Positionen entlang des Teststreifens 50 in der Lateralflussrichtung 51. Die Ortskorrelationsinformationen könnten in einer Nachschlagtabelle gespeichert werden, die durch den Positionszählerwert indexiert wird. Basierend auf diesen Informationen und vorbestimmten Informationen, die die Orte der Regionen von Interesse mit der Lichtintensitätskontraststruktur korrelieren, die durch die Positionsmarkierer 126 erzeugt wird, kann der Datenanalysator 46 diejenigen der Lichtintensitätsmessungen, die den Regionen von Interesse entsprechen, identifizieren.
C. Erfassen von Licht von den unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen
Bei einigen Implementierungen fluoresziert die Testmarkierung bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge und die Kontrollmarkierung fluoresziert bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet. Implementierungen der Lesevorrichtung 44 könnten ein Erfassungssystem umfassen, das aufgebaut und angeordnet ist, um das Licht, das von den Test- und Kontrollmarkierungen reflektiert wird oder fluoresziert, voneinander und von anderen Regionen der Erfassungszone 15 zu segmentieren.
9 zeigt eine Implementierung der Lesevorrichtung 44, die verwendet werden könnte, um das fluoreszierende Licht, das von der Test- und der Kontrollmarkierung emittiert wird, die in einer separaten Test- und Kontrollregion (siehe z.B. 5A) oder in der gleichen Test- und Kontrollregion (siehe z.B. 5B und 6) gebunden sind, zu trennen. Die Lesevorrichtung 44 erhält trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen unter Verwendung eines Lichtdetektorarrays 160, wobei jedes einzelne Detektorelement 162, 164 das Ziel einer spezifischen charakteristischen Wellenlänge von Licht ist, das durch eine Beugungslinse 166 getrennt und gelenkt wird. Bei dem dargestellten Beispiel werden die unterschiedliche Test- und Kontrollmarkierung in einer kombinierten Test- und Kontrollregion 168 immobilisiert. Das Licht 170 von der immobilisierten Testmarkierung wird durch die Beugungslinse 166 zu dem Detektorelement 162 gelenkt, wohingegen das Licht von der immobilisierten Kontrollmarkierung durch die Beugungslinse zu dem Detektorelement 164 gelenkt wird. Bei der Implementierung aus 9 könnte jedes Detektorelement 162, 164 zusätzlich ein jeweiliges optisches Filter mit schmalen Durchlassbändern umfassen, die ausgewählt sind, um bevorzugt Licht von den Test- bzw. Kontrollmarkierungen durchzulassen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Lesevorrichtung 44 ein erstes und ein zweites optisches Filter, die aufgebaut und angeordnet sind, um Licht, das durch einen ersten und einen zweiten Lichtdetektor (oder eine erste und eine zweite Region eines gemeinschaftlich verwendeten Lichtdetektorarrays) empfangen wird, zu filtern. Das erste optische Filter lässt selektiv Licht innerhalb eines ersten Wellenlängenbereichs durch, der die erste charakteristische Wellenlänge umfasst und die zweite charakteristische Wellenlänge ausschließt. Das zweite optische Filter lässt selektiv Licht innerhalb eines zweiten Wellenlängenbereichs durch, der die zweite charakteristische Wellenlänge umfasst und die erste charakteristische Wellenlänge ausschließt. Bei einigen Implementierungen entsprechen der erste und der zweite Wellenlängenbereich im Wesentlichen den vorherrschenden Fluoreszenzemissionsspektren der Test- und Kontrollmarkierungen. Auf diese Weise sind das erste und das zweite optische Filter in der Lage, ein Rauschen zu reduzieren, das durch Licht von anderen Elementen als den Test- bzw. Kontrollmarkierungen bewirkt sein könnte. Bei einigen Implementierungen sind die optischen Filter polarisiert, um selektiv polarisiertes Licht, das von den Test- und Kontrollmarkierungen empfangen wird, durchzulassen.
Es wird Bezug auf Teststreifenimplementierungen genommen, bei denen die unterschiedlichen Test- und Kontrollmarkierungen in separaten diskreten Test- und Kontrollregionen in der Erfassungszone 15 immobilisiert sind. Die Test- und Kontrollmarkierungen könnten durch Ausführungsbeispiele des diagnostischen Testsystems 40 untersucht werden, bei dem die Positionen der Detektorkomponenten mit den Positionen der Test- und Kontrollregionen korreliert sind, um die Fähigkeit, die Test- und Kontrollregionen des Teststreifens zu erfassen, zu verbessern.
10 zum Beispiel zeigt ein Ausführungsbeispiel des Teststreifens 50, der eine Testregion 90 und eine Kontrollregion 92 umfasst, die ein immobilisiertes Test- bzw. Kontrollreagens beinhalten. Das Test- bzw. das Kontrollreagens weisen eine spezifische Bindungsaffinität für Test- bzw. Kontrollmarkierungen in der Markierungszone 14 auf. Bei einigen Implementierungen fluoresziert die Testmarkierung bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge und die Kontrollmarkierung fluoresziert bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet. Die Testmarkierung könnte zum Beispiel Quantenpunkte eines ersten Typs umfassen und die Kontrollmarkierung könnte zum Beispiel Quantenpunkte eines zweiten Typs umfassen.
10 zeigt auch eine Implementierung des diagnostischen Testsystems 40, das eine Lichtquelle 180 und ein Paar Lichtdetektoren 182, 184 umfasst. Die Lichtquelle 180 könnte durch eine oder mehrere Leuchtdioden implementiert sein, die einen relativ breiten Lichtstrahl erzeugen, der die Regionen von Interesse in der Erfassungszone 15 beleuchtet. Die Lichtdetektoren 182, 184 könnten durch Einzelelement-Lichtdetektoren oder Mehrelement-Lichtdetektoren implementiert sein, die direkt über der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 angeordnet sind, wenn der Teststreifen 50 in die Öffnung 48 des diagnostischen Testsystems 40 geladen ist. Die Lichtdetektoren 182, 184 umfassen ein erstes bzw. ein zweiten optisches Filter 186, 188. Das erste optische Filter 186 lässt selektiv Licht innerhalb eines ersten Wellenlängenbereichs durch, der die erste charakteristische Wellenlänge umfasst und die zweite charakteristische Wellenlänge ausschließt. Das zweite optische Filter 188 lässt selektiv Licht innerhalb eines zweiten Wellenlängenbereichs durch, der die zweite charakteristische Wellenlänge umfasst und die erste charakteristische Wellenlänge ausschließt. Bei einigen Implementierungen entsprechen der erste und der zweite Wellenlängenbereich im Wesentlichen den vorherrschenden Fluoreszenzemissionsspektren der Test- und Kontrollmarkierungen. Auf diese Weise sind die optischen Filter 186, 188 in der Lage, ein Rauschen zu reduzieren, das durch Licht aus anderen Elementen als den Test- bzw. Kontrollmarkierungen bewirkt werden könnte. Bei einigen Implementierungen sind die optischen Filter 186, 188 polarisiert, um selektiv polarisiertes Licht, das von den Test- und Kontrollmarkierungen empfangen wird, durchzulassen.
In Betrieb beleuchtet die Lichtquelle 180 die Testregion 90 und die Kontrollregion 92 mit Licht 190. Das Beleuchtungslicht 190 könnte breitbandig oder schmalbandig sein und könnte polarisiert oder nicht polarisiert sein. Die Lichtdetektoren 182, 184 erhalten trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen von den beleuchteten Regionen der Erfassungszone 15. Die Detektoren 182, 184 könnten mit der Lichtquelle 180 synchronisiert sein. Allgemein könnten die Lichtdetektoren 182, 184 eine Lichtintensität messen, während die Erfassungszone 15 beleuchtet wird, oder nachdem die Lichtquelle 180 die Erfassungszone 15 beleuchtet hat. Licht, das von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 reflektiert wird oder fluoresziert, wird durch die Linsen 187, 189 auf die Lichtdetektoren 182 bzw. 184 fokussiert. Auf diese Weise sind die Lichtdetektoren 182, 184 in der Lage, die Testregion 90 und die Kontrollregion 92 aufzulösen oder trennbar abzubilden. Die Lichtdetektoren 182, 184 erzeugen Signale, die die Menge an Licht, die von der Test region 90 und der Kontrollregion 92 empfangen wird, darstellen. Wenn die Lichtdetektoren 182, 184 durch Einzelelement-Detektoren implementiert sind, stellen die Signale Total- oder Gesamtmengen an Licht, die von der Testregion 90 oder der Kontrollregion 92 empfangen werden, dar. Wenn die Lichtdetektoren 182, 184 durch Mehrelement-Detektoren implementiert sind, stellen die Signale die Mengen an Licht, die von lokalisierten Bereichen der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 empfangen werden, dar. Die Signale, die durch die Lichtdetektoren 182, 184 erzeugt werden, könnten in einem Speicher gespeichert werden oder sie könnten zur Verarbeitung an den Datenanalysator 46 übertragen werden.
Bei einigen Implementierungen wird das Licht, das von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 reflektiert wird oder fluoresziert, vorzugsweise durch Aperturen 192, 194 in einer Aperturplatte 196 durchgelassen, wohingegen Licht von anderen Regionen des Teststreifens 50 im Wesentlichen durch die Aperturplatte 196 blockiert wird. Als ein Ergebnis weisen die Signale, die durch die Lichtdetektoren 182, 184 erzeugt werden, höhere Signal-Rausch-Verhältnisse auf als vergleichbare Messungen, die von größeren Regionen der Erfassungszone 15 erhalten werden. Zusätzlich entspricht das Licht, das durch die Lichtdetektoren 182, 184 erhalten wird, im Wesentlichen dem Licht, das von der Testregion 90 bzw. der Kontrollregion 92 reflektiert wird oder fluoresziert. Deshalb korrelieren die Signale, die durch die Lichtdetektoren 182, 184 erzeugt werden, mit der Testregion 90 bzw. der Kontrollregion 92 und der Datenanalysator 46 kann diejenigen der Lichtintensitätsmessungen, die direkt von der Testregion 90 und der Kontrollregion 92 erhalten werden, identifizieren. Dies bedeutet, dass die Lichtintensitätsmessungen, die durch den Lichtdetektor 182 erzeugt werden, von der Testregion 90 erhalten werden und die Lichtintensitätsmessungen, die durch den Lichtdetektor 184 erzeugt werden, von der Kontrollregion 92 erhalten werden.
11 zeigt eine Implementierung des diagnostischen Testsystems 40, das ein Beleuchtungssystem 200, das einen ersten Detektor 202, einen zweiten Detektor 204 und eine Lichtquelle 206 aufweist, umfasst. Die Lichtquelle 200 könnte durch eine oder mehrere Leuchtdioden implementiert sein, die einen relativ breiten Lichtstrahl 207 erzeugen, der die Regionen von Interesse in der Erfassungszone 15 beleuchtet. Die Lichtdetektoren 202, 204 könnten durch Einzelelement-Lichtdetektoren oder Mehrelement-Lichtdetektoren, die direkt über der Testreagens-Teilregion 80 und der Kontrollreagens-Teilregion 82 angeordnet sind, wenn der Teststreifen 50 in die Öffnung 48 des diagnostischen Testsystems 40 geladen ist, implementiert sein. Die Lichtdetektoren 202, 204 umfassen ein erstes bzw. ein zweites optisches Filter 208, 210. Das erste optische Filter 208 lässt selektiv Licht innerhalb eines ersten Wellenlängenbereichs durch, der die erste charakteristische Wellenlänge umfasst und die zweite charakteristische Wellenlänge ausschließt. Das zweite optische Filter 210 lässt selektiv Licht innerhalb eines zweiten Wellenlängenbereichs durch, der die zweite charakteristische Wellenlänge umfasst und die erste charakteristische Wellenlänge ausschließt. Bei einigen Implementierungen entsprechen der erste und der zweite Wellenlängenbereich im Wesentlichen den vorherrschenden Fluoreszenzemissionsspektren der Test- und Kontrollmarkierungen. Auf diese Weise sind die optischen Filter 208, 210 in der Lage, ein Rauschen zu reduzieren, das durch Licht von anderen Elementen als den Test- bzw. Kontrollmarkierungen bewirkt werden könnte. Bei einigen Implementierungen sind die optischen Filter 208, 210 polarisiert, um selektiv poharisiertes Licht, das von den Test- und Kontrollmarkierungen empfangen wird, durchzulassen.
In Betrieb beleuchtet die Lichtquelle 200 die Testreagens-Teilregion 80 und die Kontrollreagens-Teilregion 82 mit Licht 212. Das Beleuchtungslicht 207 könnte breitbandig oder schmalbandig sein und könnte polarisiert oder nicht polarisiert sein. Die Lichtdetektoren 202, 204 erhalten trennbare lokalisierte Lichtintensitätsmessungen von den beleuchteten Regionen der Erfassungszone 15. Die Detektoren 202, 204 könnten mit der Lichtquelle 200 synchronisiert sein. Allgemein könnten die Lichtdetektoren 202, 204 eine Lichtintensität messen, während die Erfassungszone 15 beleuchtet wird, oder nachdem die Lichtquelle 200 die Erfassungszone 15 beleuchtet hat. Licht, das von der Testreagens-Teilregion 80 und der Kontrollreagens-Teilregion 82 reflektiert wird oder fluoresziert, wird durch die Linsen 214, 216 auf die Lichtdetektoren 202 bzw. 204 fokussiert. Auf diese Weise sind die Lichtdetektoren 202, 204 in der Lage, die Testreagens-Teilregion 80 und die Kontrollreagens-Teilregion 82 aufzulösen oder trennbar abzubilden. Die Lichtdetektoren 202, 204 erzeugen Signale, die die Menge an Licht, die von der Testreagens-Teilregion 80 und der Kontrollreagens-Teilregion 82 erhalten wird, darstellen. Wenn die Lichtdetektoren 202, 204 durch Einzelelement-Detektoren implementiert sind, stellen die Signale Total- oder Gesamtmengen von Licht, die von der Testreagens-Teilregion 80 oder der Kontrollreagens-Teilregion 82 empfangen werden, dar. Wenn die Lichtdetektoren 202, 204 durch Mehrelementdetektoren implementiert sind, stellen die Signale die Mengen an Licht, die von lokalisierten Bereichen der Testreagens-Teilregion 80 und der Kontrollreagens-Teilregion 82 empfangen werden, dar. Die Signale, die durch die Lichtdetektoren 202, 204 erzeugt werden, könnten in einem Speicher gespeichert werden oder sie könnten zur Verarbeitung an den Datenanalysator 46 übertragen werden.
IV. Teststreifen mit nicht spezifischen Bindungsmarkierungen und Lesen derselben
Die Ausführungsbeispiele, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, liefern Lateralflussuntersuchungsteststreifen, die eine oder mehrere Ausgleichsmarkierungen umfassen, die nicht spezifisch durch die Regionen, aus denen Ausgleichsmessungen durchgeführt werden, gebunden sind. Die Aus gleichsmarkierung könnte nicht spezifisch an die Einfang- und Nichteinfangregionen der Erfassungszone 15 binden oder sie könnte spezifisch an einige, jedoch nicht alle Regionen der Erfassungszone 15 binden. Diese Ausführungsbeispiele umfassen Implementierungen des diagnostischen Testsystems 40, die entworfen sind, um nicht spezifische Bindungseffekte bei Parameterwerten, die von Lichtintensitätsmessungen von Test- und/oder Kontrollmarkierungen hergeleitet sind, basierend auf Lichtintensitätsmessungen, die von den Ausgleichsmarkierungen erhalten werden, auszugleichen. Diese Ausführungsbeispiele könnten in Bezug auf sowohl konkurrierende als auch nicht konkurrierende Typen von Lateralflussuntersuchungsteststreifen-Ausführungsbeispielen implementiert sein.
Die 12A und 12B stellen eine Implementierung des Teststreifens 50 dar, bei der die Markierungszone 14 eine Testmarkierung 230, eine Kontrollmarkierung 232 und eine nicht spezifische Bindungsausgleichsmarkierung 234 umfasst. Die Erfassungszone 15 umfasst eine Testregion 90, die ein immobilisiertes Testreagens umfasst, das spezifisch einen Zielanalyten bindet, und eine Kontrollregion 92, die ein immobilisiertes Kontrollreagens umfasst, das die Kontrollmarkierung spezifisch bindet. Bei einigen Implementierungen fluoresziert jede der Markierungen 230–234 bei einer unterschiedlichen charakteristischen Wellenlänge. Die Markierungen 230–234 könnten zum Beispiel Quantenpunkte unterschiedlicher jeweiliger Typen umfassen.
12A zeigt den Teststreifen 50, bevor eine Fluidprobe auf die Probeaufnahmezone 12 aufgebracht wurde. 12B zeigt den Teststreifen 50, nachdem eine Fluidprobe, die auf die Probeaufnahmezone 12 aufgebracht wurde, entlang des Flusspfads in der Lateralflussrichtung 51 von der Probeaufnahmezone 12 zu der Absorptionszone 20 geflossen ist. Bei dem dargestellten Beispiel beinhaltete die aufgebrachte Fluidprobe den Zielanalyten, der durch die Testmarkierung und das Testreagens spezifisch gebunden ist.
Wie in 12B gezeigt ist, sammelt sich die Testmarkierung 230 vorherrschend in der Testregion 90 an und die Kontrollmarkierung 232 sammelt sich vorherrschend in der Kontrollregion 92 an, obwohl sowohl die Testmarkierung 230 als auch die Kontrollmarkierung 232 ein nicht spezifisches Binden in den Nichteinfangregionen der Erfassungszone 15 zeigen. Die nicht spezifische Bindungsausgleichsmarkierung 234 andererseits ist auf Grund der nicht spezifischen Bindungscharakteristika der nicht spezifischen Bindungsausgleichsmarkierung einheitlich über die Erfassungszone 15 verteilt.
Allgemein könnte jede beliebige der Implementierungen des diagnostischen Testsystems, die oben beschrieben sind, verwendet werden, um Lichtintensitätsmessungen von den verschiedenen Regionen der Implementierung des Teststreifens 50, die in 12B gezeigt ist, zu erhalten. Bei einigen Implementierungen gleicht der Datenanalysator 46 (3) die Effekte eines nicht spezifischen Bindens auf die Messungen der Test- und Kontrollmarkierungen 230, 232 in der Test- und Kontrollregion 90, 92 basierend auf Lichtintensitätsmessungen, die von der nicht spezifischen Bindungsausgleichsmarkierung 234 erhalten werden, aus.
13 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, durch das der Datenanalysator 46 die Effekte eines nicht spezifischen Bindens auf Lichtintensitätsmessungen, die von einer Testmarkierung erhalten werden, schätzt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bestimmt der Datenanalysator 46 (3) einen Testmesswert aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Testregion erhalten werden, die ein immobilisiertes Testreagens beinhaltet, das den Zielanalyten spezifisch bindet (Block 240). Bei einigen Implementierungen entspricht der Testmesswert einem statistischen Maß (z.B. einem Spitzenintensitätswert oder einem Durchschnittsintensitätswert), das aus den Lichtintensitätsmes sungen berechnet wird, die von der Testregion erhalten werden.
Der Datenanalysator 46 bestimmt außerdem einen Ausgleichsmesswert aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Ausgleichsmarkierung in einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone 51 erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien sind, die die Ausgleichsmarkierung spezifisch binden (Block 242).
Allgemein könnte die Ausgleichsmarkierung eine beliebige Markierung sein, die nicht spezifisch in der Region, aus der der Ausgleichsmesswert bestimmt wird, gebunden ist. Bei einigen Implementierungen zum Beispiel könnte die Ausgleichsmarkierung die nicht spezifische Bindungsmarkierung 234 sein. Bei anderen Implementierungen könnte die Ausgleichsmarkierung die Kontrollmarkierung 232 sein, wenn die Ausgleichsmessung basierend auf Lichtintensitätsmessungen bestimmt wird, die von einer Region (z.B. der Testregion) erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien ist, die die Kontrollmarkierung spezifisch binden. Bei Implementierungen, bei denen die Ausgleichsmarkierung eine Charakteristik oder Eigenschaft aufweist, die von der Testmarkierung und/oder der Kontrollmarkierung unterscheidbar ist (z.B. durch unterschiedliche Wellenlängen einer Fluoreszenzemission), könnte die Ausgleichsmessung aus Lichtintensitätsmessungen bestimmt werden, die von den Test- und/oder Kontrollregionen erhalten werden. Bezug nehmend auf diese Implementierungen könnte der Datenanalysator 46 jeweilige Ausgleichsmessungen aus Lichtintensitätsmessungen bestimmen, die von innerhalb der Regionen von Interesse (z.B. den Test- und Kontrollregionen) und von Regionen außerhalb der Regionen von Interesse erhalten werden. Der Datenanalysator 46 könnte diese unterschiedlichen Ausgleichsmessungen bei der Bestimmung des Bewertungsparameterwerts verwenden.
Der Ausgleichsmesswert könnte einem statistischen Maß (z.B. einem Spitzenintensitätswert oder einem Durchschnittsintensitätswert) entsprechen, das aus einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone berechnet wird, die frei von immobilisierten Reagenzien sind. Bei einigen Implementierungen wird der Ausgleichsmesswert aus Lichtintensitätsmessungen bestimmt, die von Regionen erhalten werden, die unmittelbar benachbart zu der Testregion sind. Bei anderen Implementierungen entspricht der Ausgleichsmesswert einem Durchschnittslichtintensitätswert, der aus Lichtintensitätsmessungen bestimmt wird, die von Nichteinfangregionen über die Erfassungszone 15 erhalten werden.
Der Datenanalysator 46 (3) bestimmt einen Parameterwert aus dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert (Block 244). Der Parameterwert könnte zum Beispiel eine relative Menge des Zielanalyts oder eine absolute Menge des Zielanalyts sein. Eine relative Menge des Zielanalyts könnte durch ein Vergleichen (z.B. durch Differenz- oder Verhältnisoperationen) des Testmesswerts mit dem Ausgleichsmesswert bestimmt werden. Eine absolute Menge des Zielanalyts könnte durch ein Korrigieren des Testmesswerts basierend auf dem Ausgleichsmesswert und ein Vergleichen des korrigierten Testmesswerts mit einer Kalibrierungstabelle, die korrigierte Testmesswerte auf Zielanalytmengen abbildet, bestimmt werden. Die Kalibrierungstabelle könnte durch den Datenanalysator 46 aus Lichtintensitätsmessungen hergeleitet werden, die aus einer oder mehreren Kalibrierungsregionen erhalten werden, die auf dem Teststreifen beinhaltet sein könnten.
Bei einigen Implementierungen könnte der Datenanalysator 46 (3) einen Bewertungsparameterwert basierend auf dem bestimmten Testmesswert und dem bestimmten Ausgleichsmesswert bestimmen. Der Bewertungsparameter könnte zum Beispiel einem Wert (z.B. ja/nein oder positiv/negativ) entsprechen, der das Ergebnis eines Untersuchungstests anzeigt. Bei einigen Implementierungen vergleicht der Datenanalysator 46 das Verhältnis des Testmesswerts (M_T) und des Ausgleichsmesswerts (M_C) mit einem Schwellenwert (T1), um den Bewertungsparameterwert (EP1) zu bestimmen. Zum Beispiel gilt: wenn (MT)/(MC) > T1, EP1 = 1, andernfalls EP1 = 0.
Bei einer weiteren Implementierung vergleicht der Datenanalysator 46 die Differenz zwischen dem Testmesswert (M_T) und dem Ausgleichsmesswert (M_C) mit einem Schwellenwert (T2), um den Bewertungsparameterwert (EP2) zu bestimmen. Zum Beispiel gilt: wenn (MT) – (MC) > T2, EP2 = 1, andernfalls EP2 = 0.
Bei einigen Ausführungsbeispielen könnte der Datenanalysator 46 (3) relative Mengen zweier unterschiedlicher Analyte (A, B) in einer Fluidprobe basierend auf Testmesswerten bestimmen, die aus Lichtintensitätsmessungen bestimmt werden, die von jeweiligen Testregionen mit immobilisierten Testreagenzien mit jeweiligen Bindungsaffinitäten für die Zielanalyte A, B erhalten werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen könnten die relativen Mengen (MR_A, MR_B) Testmesswerten (M_A, M_B) entsprechen, die durch einen bestimmten Ausgleichsmesswert (M_C) korrigiert wurden. Zum Beispiel gilt: MRA = MA – MC MRB = MB – MC
Bei einigen Implementierungen vergleicht der Datenanalysator 46 (3) das Verhältnis der korrigierten Testmesswerte (M_A – M_C, M_B – M_C) mit einem Schwellenwert (T3), um einen Bewertungsparameterwert (EP3) zu bestimmen. Zum Beispiel gilt: wenn (MA – MC)/(MB – MC) > T3, EP3 = 1, andernfalls EP3 = 0.
V. Schlussfolgerung
Die Ausführungsbeispiele, die oben beschrieben wurden, liefern Lateralflussuntersuchungsteststreifen, die mehrere Markierungen umfassen, und Systeme und Verfahren zum Lesen derartiger Teststreifen, die eine verbesserte Erfassung unterschiedlicher Einfangregionen auf den Teststreifen, eine verbesserte Untersuchungstestgeschwindigkeit und eine verbesserte Untersuchungsmessempfindlichkeit bereitstellen.
Weitere Ausführungsbeispiele sind innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche.

Claims

Untersuchungsteststreifen (50) mit folgenden Merkmalen: einem Flusspfad für eine Fluidprobe; einer Probeaufnahmezone, die mit dem Flusspfad gekoppelt ist; einer Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet; einer Kontrollmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist und eine unterschiedliche optische Charakteristik als die Testmarkierung aufweist; und einer Erfassungszone (15), die mit dem Flusspfad in Flussrichtung abwärts von der Probeaufnahmezone gekoppelt ist und ein immobilisiertes Testreagens, das den Zielanalyten spezifisch bindet, und ein immobilisiertes Kontrollreagens, das die Kontrollmarkierung spezifisch bindet, aufweist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 1, bei dem die Testmarkierung bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge fluoresziert und die Kontrollmarkierung bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge fluoresziert, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 1 oder 2, der ferner eine Testregion (90), die das Testreagens beinhaltet, und eine Kontrollregion (92), die das Kontrollreagens beinhaltet, aufweist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 3, bei dem die Kontrollregion (92) in Flussrichtung abwärts von der Testregion (90) angeordnet ist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 3, bei dem die Kontrollregion (92) und die Testregion (90) in gleicher Entfernung von der Probeaufnahmezone sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Testmarkierung Quantenpunkte eines ersten Typs aufweist und die Kontrollmarkierung Quantenpunkte eines zweiten Typs aufweist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in einer kombinierten Test- und Kontrollregion der Erfassungszone (15) immobilisiert sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 7, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in der Test- und Kontrollregion miteinander gemischt sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 7, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in separaten durchgehenden Teilregionen der Test- und Kontrollregion angeordnet sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Test- und Kontrollregion eine plan-elliptische Form aufweist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Test- und Kontrollregion eine plan-kreisförmige Form aufweist.
Untersuchungsteststreifen (50) mit folgenden Merkmalen: einem Flusspfad für eine Fluidprobe; einer Probeaufnahmezone, die mit dem Flusspfad gekoppelt ist; einer Testmarkierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet; zumindest einer nicht spezifischen Bindungsmarkierung, die frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für den Zielanalyten ist; und einer Erfassungszone (15), die mit dem Flusspfad in Flussrichtung abwärts von der Probeaufnahmezone gekoppelt ist und ein erstes immobilisiertes Reagens, das den Zielanalyten spezifisch bindet, und ein zweites immobilisiertes Reagens, das die Testmarkierung spezifisch bindet, aufweist, wobei jede nicht spezifische Bindungsmarkierung frei von einer spezifischen Bindungsaffinität für eines der immobilisierten Reagenzien in der Erfassungszone (15) ist.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 12, bei dem die Testmarkierung bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge fluoresziert und die nicht spezifische Bindungsmarkierung bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge fluoresziert, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 13, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in einer kombinierten Test- und Kontrollregion der Erfassungszone (15) immobilisiert sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 14, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in der Test- und Kontrollregion miteinander gemischt sind.
Untersuchungsteststreifen (50) gemäß Anspruch 14, bei dem das Testreagens und das Kontrollreagens in separaten durchgehenden Teilregionen der Test- und Kontrollregion angeordnet sind.
Diagnostisches Testsystem (40) mit folgenden Merkmalen: einem Untersuchungsteststreifen (50), der eine Erfassungszone (15) und einen Flusspfad für eine Fluidprobe entlang einer Lateralflussrichtung über die Erfassungszone (15) aufweist, wobei die Erfassungszone (15) eine Einfangregion aufweist, die durch eine erste Abmessung quer zu der Lateralflussrichtung und eine zweite Abmessung parallel zu der Lateralflussrichtung gekennzeichnet ist; und einer Lesevorrichtung (44), die ein Beleuchtungssystem aufweist, das wirksam ist, um einen Lichtstrahl auf einen Bereich der Erfassungszone (15) zu fokussieren, der zumindest eine Oberflächenabmessung aufweist, die höchstens gleich einer kleinsten der ersten und der zweiten Abmessung der Einfangregion ist.
System (40) gemäß Anspruch 17, bei dem die Einfangregion eine plan-elliptische Form aufweist und das Beleuchtungssystem wirksam ist, um einen Lichtstrahl auf einen plan-elliptischen Bereich der Erfassungszone (15) zu fokussieren, der im Wesentlichen in Größe und Form der Einfangregion entspricht.
System (40) gemäß Anspruch 17, bei dem die Einfangregion eine plan-kreisförmige Form aufweist und das Beleuchtungssystem wirksam ist, um einen Lichtstrahl auf einen plan-kreisförmigen Bereich der Erfassungszone (15) zu fokussieren, der im Wesentlichen in Größe und Form der Einfangregion entspricht.
System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem der Teststreifen (50) eine erste Markierung, die einen Zielanalyten spezifisch bindet und bei einer ersten charakteristischen Wellenlänge fluoresziert, und eine zweite Markierung, die bei einer zweiten charakteristischen Wellenlänge, die sich von der ersten charakteristischen Wellenlänge unterscheidet, fluoresziert, aufweist und die Erfassungszone (15) ein erstes immobilisiertes Reagens, das den Zielanalyten spezifisch bindet, und ein zweites immobilisiertes Reagens, das zumindest eines der zweiten Markierung und eines zweiten Zielanalyten, der an die zweite Markierung gebunden ist, bindet, aufweist.
System (40) gemäß Anspruch 20, bei dem die Lesevorrichtung (44) ein Erfassungssystem aufweist, das wirksam ist, um Lichtintensitätsmessungen innerhalb eines ersten Wellenlängenbereichs von einem Bereich der Erfassungszone (15), der dem ersten immobilisierten Reagens entspricht, zu erhalten und Lichtintensitätsmessungen innerhalb eines zweiten Wellenlängenbereichs von einem Bereich der Erfassungszone (15), der dem zweiten immobilisierten Reagens entspricht, zu erhalten, wobei der erste Wellenlängenbereich die erste charakteristische Wellenlänge umfasst und die zweite charakteristische Wellenlänge ausschließt, und wobei der zweite Wellenlängenbereich die zweite charakteristische Wellenlänge umfasst und die erste charakteristische Wellenlänge ausschließt.
System (40) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem das erste und das zweite Reagens in der gleichen Einfangregion immobilisiert sind.
System (40) gemäß Anspruch 22, bei dem das erste und das zweite Reagens in der gleichen Einfangregion miteinander gemischt sind.
System (40) gemäß Anspruch 22, bei dem das erste und das zweite Reagens in separaten durchgehenden Teilregionen der gleichen Einfangregion angeordnet sind.
System (40) gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem das Erfassungssystem ein Abbildungsteilsystem, das wirksam ist, um Lichtintensitätsmessungen aus Licht zu erzeugen, und ein optisches Teilsystem, das wirksam ist, um Licht von der Erfassungszone (15) in unterschiedliche Spektralkomponenten zu unterteilen und die unterschiedlichen Spektralkomponenten zu unterschiedlichen Bereichen des Abbildungsteilsystems zu leiten, aufweist.
System (40) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 25, bei dem die Einfangregion das erste immobilisierte Reagens beinhaltet und die Erfassungszone (15) eine oder mehrere zusätzliche Einfangregionen aufweist, die die jeweiligen immobilisierten Reagenzien beinhalten.
System (40) gemäß Anspruch 26, das ferner ein Gehäuse aufweist, das eine Öffnung aufweist, die angeordnet und aufgebaut ist, um den Teststreifen (50) aufzunehmen, und wobei das Erfassungssystem zumindest zwei Abbildungsvorrichtungen aufweist, die direkt über jeweiligen der Einfangregionen angeordnet sind, wenn der Teststreifen (50) in die Öffnung geladen ist.
Diagnostisches Testverfahren mit folgenden Schritten: Aufnehmen eines Untersuchungsteststreifens (50), der eine Erfassungszone (15) und einen Flusspfad für eine Fluidprobe entlang einer Lateralflussrichtung über die Erfassungszone aufweist, wobei die Erfassungszone eine Einfangregion aufweist, die durch eine erste Abmessung quer zu der Lateralflussrichtung und eine zweite Abmessung parallel zu der Lateralflussrichtung gekennzeichnet ist; Fokussieren eines Lichtstrahls auf einen oder mehrere Bereiche der Erfassungszone (15), die zumindest eine Oberflächenabmessung aufweisen, die höchstens gleich einer kleinsten der ersten und der zweiten Abmessung der Einfangregion ist; und Erhalten von Lichtintensitätsmessungen von den beleuchteten Bereichen der Erfassungszone (15).
Diagnostisches Testsystem (40) mit folgenden Merkmalen: einer Lesevorrichtung (44), die wirksam ist, um Lichtintensitätsmessungen von freiliegenden Regionen eines Untersuchungsteststreifens (50) zu erhalten, der eine Erfassungszone (15) aufweist; und einem Datenanalysator (46), der wirksam ist, um Operationen durchzuführen, die ein Bestimmen eines Testmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Testmarkierung erhalten werden, die an eine Region in der Erfassungszone gebunden ist, die ein erstes immobilisiertes Reagens beinhaltet, ein Bestimmen eines Ausgleichsmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Ausgleichsmarkierung, die sich von der Testmarkierung unterscheidet, in einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone (15) erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien sind, die die Ausgleichsmarkierung spezifisch binden, und ein Bestimmen eines Parameterwerts aus dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert aufweisen.
System (40) gemäß Anspruch (29), bei dem der Datenanalysator (46) wirksam ist, um den Parameterwert basierend auf einem Verhältnis des Testmesswerts und des Ausgleichsmesswerts zu bestimmen.
System (40) gemäß Anspruch 29, bei dem der Datenanalysator (46) wirksam ist, um den Parameterwert basierend auf einer Differenz zwischen dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert zu bestimmen.
System gemäß Anspruch 29, bei dem der Datenanalysator (46) wirksam ist, um den Parameterwert basierend auf einem Vergleich des Testmesswerts und des Ausgleichsmesswerts relativ zu einer Schwelle zu bestimmen.
Diagnostisches Testverfahren (40) mit folgenden Schritten: Erhalten von Lichtintensitätsmessungen von freiliegenden Regionen eines Untersuchungsteststreifens (50), der eine Erfassungszone (15) aufweist; Bestimmen eines Testmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Region in der Erfassungszone (15) erhalten werden, die eine Testmarkierung beinhaltet, die an ein erstes immobilisiertes Reagens gebunden ist; Bestimmen eines Ausgleichsmesswerts aus Lichtintensitätsmessungen, die von einer Ausgleichsmarkierung, die sich von der Testmarkierung unterscheidet, in einer oder mehreren Regionen der Erfassungszone (15) erhalten werden, die frei von immobilisierten Reagenzien sind, die die Ausgleichsmarkierung spezifisch binden; und Bestimmen eines Parameterwerts aus dem Testmesswert und dem Ausgleichsmesswert.