DE69907338T2

DE69907338T2 - Verfahren zum Vorwählen der Spannung einer für Assays bestimmten Blitzlampe

Info

Publication number: DE69907338T2
Application number: DE69907338T
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Chiapperi; Donald M. Josephson; Stuart G. Macdonald
Original assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: DE69907338D1; JP2000155094A; EP0979993A3; EP0979993B1; ATE239222T1; US6310337B1; EP0979993A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen optischer Änderung in einem Prüfelement unter Verwendung einer Belichtung mit einer Leuchte und die Schritte des Auswählens einer Spannung für die Leuchte, um den Belichtungspegel zu optimieren, während die Lebensdauer der Leuchte verlängert werden soll.
Hintergund der Erfindung
Es ist bekannt, Rückkopplungsschaltkreise in Analyseeinrichtungen zu verwenden, welche das Ausgangssignal der Beleuchtungseinrichtungen abhängig von dem Pegel des bei dem Detektor erfaßten Signals in Realzeit ändern. Ein Beispiel eines solchen Systems ist gezeigt in dem U.S. Patent Nr. 5,491,329, das die Bestrahlung von GewebeAssays in vivo einsetzt. Solche GewebeAssays sind bezüglich ihrer Photoantwort-Effizienz nicht im voraus bekannt. Der Grund für den Rückkopplungsschaltkreis in einem solchen System ist ferner, den Verstärkungsfaktor der Photomultipliziererröhre, die in dem Detektor verwendet wird, richtig ausnutzen zu können. Diese Ausnutzung ist für Detektoren, die Blitzlampen und einfache Photodioden verwenden, nicht relevant.
Ein weiteres Beispiel einer Realzeit-Einstellung der Beleuchtungseinrichtung, um die Systemeffizienz der Optik wiederzugeben, ist in dem U.S. Patent Nr. 5,029,245 offenbart. In diesem Fall werden LEDs während der Untersuchung einer Assay modifiziert, so daß die ausgegebene Beleuchtung „nach Maßgabe der Intensitätsdaten eingestellt wird, welche von dem Detektor [in Realzeit] geliefert werden, so daß die Bestrahlungsintensität dieses Wellenlängenbereichs und somit die Intensität der Ausgangsstrahlung konstant ist,", Spalte 4, Zeilen 10 bis 14.
Weitere Beispiele von Analyseeinrichtungen, welche eine Leuchtenintensität abhängig von der Transmission des Assays, welche von einem Detektor in Realzeit erfaßt wird, vor der Beleuchtung jedoch nicht vorausgewählt ist, einstellen, sind z. B. gezeigt in Research Disclosure Publication, Nr. 400001, August 1997.
Obwohl die Realzeit-Einstellungen nützlich sind, haben sie den Nachteil, daß sie relativ komplexe und empfindliche optische Systeme erfordern, wenn man den großen Bereich der möglichen Ausgangssignale und das Fehlen einer a priori-Steuerung der Ausgänge berücksichtigt. Einstellungen in Realzeit erfordern auch eine gewisse Verzögerung in der Unter suchung (Assay), während abhängig vom Leseergebnis Änderungen gemacht werden, im Vergleich zu der Zeit, welche für Assays benötigt wird, die im voraus gewählte vorgegebene Einstellungen haben. Wenn Einstellungen nur auf der Basis eines momentanen Ergebnisses vorgenommen werden, werden ferner keine Einstellungen auf der Grundlage bekannter Leistungseigenschaften dieses speziellen Assays insgesamt vorgenommen.
Es wird daher ein Verfahren zum Voreinstellen des Energieniveaus von Beleuchtungseinrichtungen benötigt, um Grenzpunkt-Assays zu testen, die aus einer Liste ausgewählt werden, welche bekannte Grenzpunkt-Photoantwort-Effizienten haben, und die in einem optischen System mit einer bekannten Systemeffizienz belichtet werden, ohne daß die komplexen Vorgänge erforderlich werden, welche für Realzeit-Einstellungen benötigt werden.
In dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff „Photoantwort-Effizienz" die Effizienzen, welche durch die Grenzpunkt-Lichtempfindlichkeiten der Chemikalien, die für eine bestimmte Probe oder Untersuchung (Assay) verwendet werden, bestimmt werden, und spezieller die Photoantwort oder Lichtempfindlichkeit, die sich aus einem Graphen der photometrischen Grenzpunktdichte, die von dem Assay erzeugt wird, über der Konzentration des Analytikums dieser Probe ergibt. In solchen Graphen gilt, daß, je steiler die Kurve ist, desto effizienter ist die Lichtempfindlichkeit und desto weniger intensiv muß die Beleuchtungseinrichtung sein, um ein zufriedenstellendes Leseergebnis zu erhalten.
Abriß der Erfindung
Es wurde ein Verfahren zum Voreinstellen der Intensität der Beleuchtungseinrichtung entdeckt, das sich auf die Auswahl eines Assays aus einer vorgewählten Liste mit bekannten Grenzpunkt-Photoantwort-Effizienzen, welche in einem Beleuchtungssystem mit bekannten Systemeffizienzen getestet wurden, die eine Funktion der Mittenwellenlänge der Belichtung sind, stützt. Das Ergebnis ist, daß die Beleuchtungsintensität für diesen Assay bei der Mittenwellenlänge optimal ist und daß insbesondere die Leistung für diese Intensität für die effizienteren Assays und Wellenlängen reduziert wird, so daß die Belastung der Beleuchtungseinrichtung verringert und ihre Lebensdauer verlängert wird.
Spezieller wird ein Verfahren zum Erfassen einer Veränderung der optischen Dichte in einer Folge von Grenzpunkt-Testassays vorgesehen, wobei die detektierbaren Änderungen in der optischen Dichte bei verschiedenen Effizienzen erzeugt werden, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Auswählen eines Testassays aus der Folge, wobei der Assay eine bekannte Grenzpunkt-Photoantwort-Effizient und eine bekannte Filtermittenwellenlänge hat;
b) Bereitstellen einer Blitzlichtlampen-Beleuchtungseinrichtung mit veränderbarer Intensität, die umfaßt: eine Lampe, einen Satz aus mehreren Filtern mit vorgewählten Mittenwellenlängen, die bestimmten Assays zugeordnet sind, und einen Schaltkreis zum Aktivieren der Lampe, der eine Kapazität, eine Stromquelle und einen veränderlichen Ausgangsspannungsumsetzer umfaßt, der mit der Quelle verbunden ist und dessen veränderliche Ausgangsspannung über dem Kondensator angeschlossen ist, wobei die Lampe und die Filter ein bekanntes Niveau der Systemeffizienz als Funktion der Mittenwellenlänge des Filters vorsehen;
c) Vorsehen einer vorgegebenen Beziehung zwischen den Niveaus der Beleuchtungsintensitäten der Lampe bei verschiedenen Wellenlängen, wobei die Photoantwort-Effizienzen der Assays umgekehrt proportional zu den Lampenintensitäten sind und die Intensitäten proportional zum Quadrat der an der Lampe anliegenden Spannungen sind,
d) Auswählen einer an der Lampe anliegenden Spannung aus der Beziehung und dadurch Auswählen einer Intensität der Lampe, die der bekannten, in Schritt a) ausgewählten Photoantwort-Effizienz des Assays und ihrer Systemeffizienz entspricht, gestützt auf die Filtermittenwellenlänge des Assays; und
e) danach Beleuchten des Assays bei der ausgewählten Beleuchtungsintensität, so daß für die Assays, die entweder größere Photoantwort-Effizienzen oder Mittenwellenlängen mit einer höheren Systemeffizienz haben, geringere Intensitäten verwendet werden als für Assays, welche dem ungünstigsten Fall der Effizienz entsprechen.

Da die Photoantwort-Effizienzen in bezug auf Dichten und nicht in bezug auf Änderungsraten berechnet werden, eignet sich die Erfindung besonders für Grenzpunkt-Assays.
Es ist somit ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung, daß die an eine Blitzlicht-Beleuchtungseinrichtung angelegte Spannungsniveaus im voraus gestützt auf bekannte Effizienzen des zu beleuchtenden Assays reduziert werden können, wodurch die Lebensdauer der Blitzlichtlampe verlängert wird.
Ein hiermit zusammenhängendes vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, daß die Verringerung der Spannungspegel nicht nur auf die bekannten Systemeffizienzen der Beleuchtungseinrichtung gestützt werden kann, sondern auch auf vorgegebene Photoantwort-Effizienten der vorausgewählten Assays.
Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein schematischer Schaltplan einer bevorzugten Lesestation, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird;
2 ist ein Graph relativer Intensitäten der Beleuchtung der in 1 gezeigten Station als eine Funktion der Mittenwellenlänge des Filters, der in den Weg der Beleuchtungsstrahlung vor Einsatz der Erfindung eingefügt wurde;
3 ist ein Graph, der an den Zündkondensator der Lesestation der 1 angelegten Spannung, wenn diese gemäß eines Aspekts der Erfindung modifiziert ist;
4 und 5 sind Graphen zweier unterschiedlicher Photoantwortkurven, insbesondere der Reflexionsdichte über der Konzentration, wobei 4 ein Beispiel einer maximalen Photoantwort-Effizienz zeigt und 5 eine minimale Photoantwort-Effizienz zeigt; und
6 ist ein Graph der Steigungen, welche aus Kalibrierkurven bestimmter Assays erhalten werden, über Bruchteilen ihrer Photoantwort-Effizienzmultiplikatoren, die zwischen ½ und 1 variieren.
Beschreibung der bevorzugten Ausführunsformen
Diese Erfindung wird in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, wobei bestimmte Grenzpunkt-Assays (end point assays) mit charakteristischen Antwort-Effizienzen zum Testen gewählt werden, die Beleuchtungseinrichtung eine Blitzlampe ist, die Systemeffizienz bestimmt wird durch a) die Energie der Blitzlampe bei der Mittenwellenlänge, die bei der in Rede stehenden Assay verwendet wird, b) das Filter, welches diese Mittenwellenlänge vorsieht, c) der verwendete Photodetektor, der vorzugsweise eine Photodiode ist; und wobei der Schaltkreis zum Aktivieren der Lampe einen einzelnen Zündkondensator und einen Spannungswandler mit variablem Ausgang aufweist. Zusätzlich ist die Erfindung unabhängig von den zu testenden Endunkt-Assays und ihren Photoantwort-Effizienzen, unabhängig von der Art der Beleuchtungseinrichtung, des Photodetektors oder der verwendeten Lampenaktivierungsschaltung und unabhängig davon anwendbar, welche Komponenten der Beleuchtungseinrichtung und des Detektors wie viel zur Systemeffizienz bei bestimmten Mittenwellenlängen der Belichtung beitragen.
Diese Erfindung wird vorzugsweise in Verbindung mit Trockenobjektträger-Testelementen verwendet, die mit Testreagentien vorgefertigt wurden, die derzeit von Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. unter der Marke Vitros® erhältlich sind, und die insbesondere gewählt sind für Assays für Alkohol, Glukose, konjugiertes und nicht konjugiertes Bilirubin, Gesamt-Bilirubin, Ammoniak, Albumin, Protein, Kalzium, CO₂, Magnesium, HDLC, Chole sterin, Lithium, Phosphor, Laktat, Blut-Harn-Stickstoff, Salicylat, Harnsäure, Triglycerid, Amylase, Lipase, um nur einige zu nennen. Einige hiervon sind Grenzpunkt-Assays mit zwei Messungen bei zwei verschiedenen Wellenlängen.
Diese werden vorzugsweise getestet, indem sie einer Beleuchtung ausgesetzt werden, die von einer klinischen Analyseeinrichtung abgegeben und erfaßt wird, wobei die Einrichtung weitgehend herkömmlich aufgebaut ist, bis auf folgendes:
Die Lesestation 8 dieser Analyseeinrichtung, 1, umfaßt vorzugsweise ein Beleuchtungs-Blitzlampe 10, einen Photodetektor 12, einen Aktivierungsschaltkreis 14 zum Zünden der Lampe 10, einen Mikroprozessor 16 zum Steuern der Schaltung 14 und Verarbeiten von Signalen von dem Detektor 12, und eine Halteeinrichtung 18 für ein Objektträger-Testelement des oben beschriebenen Typs. Die Schaltung 14 umfaßt ihrerseits vorzugsweise eine Energieversorgung 20, einen Hochspannungswandler 22 mit variablem Ausgang, einen Triggertransformator 24, der mit der Lampe 10 über einen Zündanschluß 26 verbunden ist, und einen Triggerschaltkreis 28. Die Lampe 10, der Mikroprozessor 16, der Detektor 12, die Energieversorgung 20, der Spannungswandler 22, der Triggertransformator 24 und der Triggerschaltkreis 28 sind herkömmlich aufgebaut. Der Wandler 22 kann zum Beispiel eine PS450 Flashtube Power Supply von EG&G ElectroOptics, Inc. sein.
1 ist insofern teilweise schematisch, als Strahlen 30, die von der Blitzlampe 10 ausgehen, so dargestellt sind, als ob sie direkt zu dem Element E gehen, und reflektierte Strahlung 32 geht zu dem Detektor 12 in einer 90°–45°-Anordnung. Dies ist tatsächlich nur ein Beispiel – die bevorzugte Ausführung der Beleuchtung richtet zunächst die Strahlen 30 in einen Integrationshohlraum, der eine diffuse Strahlung ohne Blitzstruktur auf das Element E reflektiert. Ein nützliches, repräsentatives Beispiel eines solchen Integrationshohlraums, in Verbindung mit dem die Blitzlampe 10 verwendet werden kann, ist in dem U.S. Patent Nr. 4,660,984 (MacDonald) gezeigt. Auf die Einzelheiten dieses Patents wird ausdrücklich Bezug genommen (incorporated by reference).
Die Station 8 umfaßt vorzugsweise auch ein Filterrad 40 mit mehreren, vorzugsweise acht Filtern 42, von denen nur zwei gezeigt sind. Das Rad dreht sich, Pfeil 44, um ein geeignetes Filter in dem Weg der reflektierten Strahlung 32 zu positionieren. (Hilfs-Fokussierungslinsen sind nicht gezeigt).
Hierzu kann ein beliebiges Filterrad verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch das Filterrad, das in der U.S. Patentanmeldung Nr. 08/873,155 vom 11. Juni 1997 (Anwaltsaktenzeichen CDS-141) mit dem Titel „Filter Wheel and Method Using Filters of Varying Thick nesses" beschrieben und beansprucht ist. Dieses Rad und das Verfahren haben die folgenden Merkmale:
Um die Notwendigkeit von Linsen zwischen dem Rad 40 und dem Detektor 12 ganz zu beseitigen, haben Filter 42 (und alle anderen, die um den Umfang des Rotors 40 mit im wesentlichen gleichen Abstand zu seiner Achse verteilt sind) jeweils eine signifikant andere Dicke, d. h., t₁ ≠ t₂ ≠ t_i (für i Filter). Die Dicken werden ferner speziell für Mittenwellenlängen des Durchlaßbandes des Filters gewählt, so daß die Brennweite für alle Filter gleich ist, so daß keine Linsen zwischen dem Rotor 40 und dem Detektor 12 notwendig sind.
Vorzugsweise sind acht (8) Filter vorgesehen, die so gewählt werden, daß für die interessierenden Assays eine bevorzugte Auswahl von signifikant unterschiedlichen Mittenwellenlängen λ_c für ihr Durchlaßband vorgesehen wird, wie in Tabelle I unten angegeben. Zusätzlich hat jedes Filter das angegebene bevorzugte maximale Durchlaßband (Bandpass), obwohl diese Werte für die im folgenden angegebenen mathematischen Beziehungen nicht kritisch sind, so lange die Filter schmale Bandpaßfilter bleiben.
Tabelle I
Wenn diese Werte für λ_c gegeben sind, werden die Dicken für jedes Filter abhängig von der folgenden gegebenen Formel gewählt.
wobei t = die Dicke des Filters in mm, S = die Änderung der Brennweite in mm aufgrund des Vorhandenseins des Filters (ein konstanter Wert), λ_c = die Mittenwellenlänge des Durchlaß-Bandes des Filters in μm, und B₁, B₂, B₃, C₁, C₂ und C₃ sind Konstanten der Sellmeier-Verteilungsformel, die von den Glasherstellern bekannt ist.
Die obige Gleichung wird aus der Sellmeier-Verteilungsformel und aus dem Gesetz von Snell, das für kleine Einfallswinkel vereinfacht wurde, hergeleitet, nämlich S = (t/n)(n – 1), wobei S + t oben definiert sind und n der Brechungsindex ist. Gestützt auf diese Gleichung haben die Filter folgende bevorzugte und eindeutige Dicken für ihre gegebenen λ_c, die in Tabelle II angegeben sind: Tabelle II

Filternummer Dicke (in mm)

1 6,096

2 7,093

3 7,296

4 7,276

5 7,194

6 7,145

7 7,075

8 7,057
(Die optische Anordnung der 1 mit diesen Filtern wird eingestellt, um eine Brennweite (F) von 3,8 vorzusehen.)
Man wird verstehen, daß für andere Werte von λ_c und „d" Dicken gewählt werden können, die von denen in Tabelle I abweichen.
Im Gebrauch wird das Rad 40 gedreht, so daß nur eines der mehreren Filter darin (z. B. Filter Nr. 1, 2, ...8) zu einer gegebenen Zeit ausgewählt wird, um den Strahl zu unterbrechen, der durch das Filter konvergiert. Diese Auswahl wird natürlich abhängig von der erfaßbaren Wellenlänge getroffen, die für ein gegebenes Testelement E optimiert wird, wie bekannt ist.
Es ist nicht notwendig, daß die Erfassungsstation ein Filterrad verwendet, um die verschiedenen Filter in Position zu bringen. Es kann auch ein linear beweglicher Rahmen verwendet werden, der sich vor- und zurückbewegt (nicht gezeigt).
Die Erfindung
Wie oben erwähnt, hat das für 1 beschriebene optische System Systemeffizienzen, die durch die Blitzenergie der Lampe bei den für die Erfassung verwendeten Mittenwellenlängen, die Filter, welche diese Durchlaßmittenwellenlängen vorsehen, und den Photodetektor bestimmt werden. Für ein bevorzugtes optisches System sind die sich ergebenden relativen Intensitäten, welche bei den verschiedenen interessierenden Mittenwellenlängen (340, 400, 460, 540, 600, 630, 670 und 680) erfaßbar sind, in 2 gezeigt. Das heißt, das System ist am effizientesten bei 460 nm und am wenigstens effizient bei 340 nm (wobei ein willkürlicher Wert von 0,1 zugewiesen wird). Ferner ist das System bei 460 nm ungefähr 4,6 mal so effizient wie bei 340 nm, gemessen in relativen Intensitäten.
(Der Fachmann wird verstehen, daß diese Effizienzen und der Art des Vergleichs der Effizienzen miteinander variieren wird, wenn die Komponenten des optischen Systems und die Wahl der Mittenwellenlängen variiert. Egal, welches System gewählt wird, die unverarbeiteten, relativen Intensitäten müssen nur bei den gewählten Mittenwellenlängen gemessen werden.)
Bei dem Graphen der 2 besteht der nächste Schritt darin, den vollen Nennspannungswert für die Blitzlampe der schwächsten Wellenlänge zuzuordnen – in diesem Fall der Mittenwellenlänge von 340 nm, 3. Bei einer bevorzugten Blitzlampe ist der volle Nennspannungswert für eine Belichtung mit voller Nennintensität 650 Volt. Da die Mittenwellenlänge 460 nm ungefähr 4,6 mal so effizient wie 340 nm ist, wird die an die Blitzlampe anzulegende Spannung bei der Mittenwellenlänge 460 nm wie folgt ermittelt:
Die Blitzenergie E für die Blitzlampe wird aus der folgenden Gleichung ermittelt:
E = ½CV², wobei C die Kapazität des Kondensates aus der 1 ist und V die Spannung V⁺ ist, welche an die Blitzlampe angelegt wird. Da ein bevorzugtes Kapazitätswert 1 μF beträgt, ergibt sich dann E₃₄₀ für die 650 Volt, welche bei 340 nm (2) angelegt werden, wie folgt ergibt: E340 = ½(1 × 10–6)(650)2 = 0,211 Joules
Es ergibt sich bereits aus 2, daß eine Messung bei einer Mittenwellenlänge von 460 nm eine Blitzenergie benötigt, die 1/4,6 mal die bei der Mittenwellenlänge von 240 nm ist. Oder, die Blitzenergie ist, E460 = E340/4,6 = 0,211/4,6 = 0,046 JoulesEs gilt jedoch E460 = ½(1 × 10–6)(V460)2
Bei Auflösung dieser Gleichung für V₄₆₀ ergibt sich, daß die Spannung in 3, die bei der Mittenwellenlänge von 460 nm angelegt wird, 305 Volt beträgt.
Auf ähnliche Weise können die Spannungen für die anderen Mittenwellenlängen bestimmt werden, wobei sie so eingestellt werden, daß sie eine relative Intensität haben, die gleich der bei der Mittenwellenlänge von 340 nm ist, wobei diese Werte in 3 gezeigt sind.
Die Spannungen, welche für die anderen Mittenwellen verwendet werden, liegen somit zwischen 305 und 650.
Bei den speziellen oben getesteten Assays sind die in Tabelle III angegebenen Mittenwellenlängen besonders nützlich.
Tabelle III Wellenlängen (nm)
Auf diese Weise wird die an die Blitzlampe angelegte Spannung a priori von einem vollen Nennwert für einen gegebenen zu testenden Assay abhängig davon, welche Mittenwellenlänge verwendet wird, abwärts skaliert – außer natürlich, wenn die Mittenwellenlänge 340 nm ist. Dadurch wird die Lebensdauer der Lampe verlängert, weil sie nicht immer mit ihrer maximalen Intensität blitzt.
Der zu verwendende Bruchteil der vollen Nennspannung, ob er gleich 1,0 × 650 Volt im Falle von 340 nm, 305 Volt im Falle von 460 nm, oder einen dazwischenliegenden Wert beträgt, wird jedoch noch weiter abhängig von der Grenzpunkt-Photantwort-Effizienz des betrachteten Assays modifiziert. Dies wird mit Bezug auf 4 und 5 aus der Steigung des Graphen eine Eichkurve des speziellen Assays bestimmt, welche verglichen wird mit den maximalen Steigungswerten, die hier für Triglyzerid und Albumin dargestellt sind. Das heißt, die effizienteste Photoantwort ist bei der Steigung des Graphen für Triglyzerid gezeigt, und die am wenigsten effiziente ist bei der Steigung des Graphen für Albumin gezeigt, wobei zum Zwecke dieser Erfindung die „Steigung" als die Änderung des Absolutwerts der Dichteeinheiten gemessen wird, welche über den gesamten dynamischen Bereich des Assays gemessen werden.
In 4 liegt somit der dynamische Bereich für Triglyzerid zwischen 10 und 525 mg/dL. („Volle dynamische Bereiche" im Sinne dieser Anmeldung sind die vollständigen Bereiche, die, gestützt auf die Analysevorrichtung und die Chemie der Reagentien, von dem Hersteller einer Analysevorrichtung als zuverlässig zur Verwendung für einen bestimmten Assay angegeben werden. Der Fachmann wird verstehen, daß diese von Hersteller zu Hersteller sowie über der Zeit variieren werden.) Wie man in 4 sieht, beträgt die Änderung in Dichteeinheiten von 10 bis 525 zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 1,8 oder eine Steigung von 1,5 Dichteeinheiten über dem dynamischen Bereich.
Im Gegensatz hierzu erzeugt die am wenigsten effiziente Photoantwortkurve des Albumins eine Steigung von (0,9–0,5) oder 0,4 Dichteeinheiten, gemessen über ihrem dynamischen Bereich von 1 bis 6 g/dL.
Ein voller Wert der Lampenintensität ergibt sich somit für die Belichtung von Albumin, wobei jedoch berücksichtigt wird, daß für seine Erfassung bei 630 nm bereits die Spannungsanforderung, 3, auf 475 anstelle des vollen Nennwertes von 650 Volt reduziert wurde. Der Grund hierfür ist, daß die Photoantwort-Effizienz von Albumin am wenigsten hoch ist, so daß die Spannung der Blitzlampe von 475 Volt nicht weiter reduziert wird.
Für alle anderen Assays kann der Wert jedoch gegenüber den in 3 gezeigten Werten weiter reduziert werden. Spezieller wird die Belichtungsintensität, wie in 3 ge zeigt wird, um ein Halb reduziert, wenn die Steigung der Eichkurve, über den gesamten dynamischen Bereich, so steil wie in 4 ist, nämlich 1,5 Dichteeinheiten,. (Hierbei wird angenommen, daß der in Rede stehende Assay ausreichend eigene Präzision hat, so daß eine Reduktion der Beleuchtungsintensität von 50% den Assay nicht so ungenau macht, daß er außerhalb annehmbarer klinischer Grenzen liegt.)
Es wird angenommen, daß alle anderen Assays, die in Tabelle III aufgelistet sind, Steigungen zwischen der von Triglyzerid und Albumin haben und daß ihnen entsprechend ein Multiplikationsbruchteil zwischen ½ und 1 zugewiesen wird. Ein Assay, dessen Steigung 0,95 ist, oder in der Mitte zwischen 0,4 und 1,5, erhält somit einen Multiplikationsbruchteil von 0,75. Wenn ein solcher Assay eine Mittenwellenlänge von 600 nm verwenden sollte, wird somit die an die Blitzlampe angelegte Intensität nur ¾ der für 460 Volt betragen. Die Auflösung der Gleichung (V_u)²/(460)² = 0,75 für V_u ergibt eine Spannung von 398 für diesen Fall. Ein Fachmann wird verstehen, daß in keinem Fall die Lampenspannung unter die minimale Betriebsspannung gesenkt werden sollte.
Diese Werte der Multiplikationsbruchteile von 1,0 für eine Steigung von 0,4, 0 5 für eine Steigung von 1,5 und ¾ für eine Steigung von 0,95 ermöglichen das Zeichnen eins Transformationsgraphens, wie in 6. Ein solcher Graph wird dazu verwendet, den Multiplikationsbruchteil der Photoantwort-Effizienz gestützt auf die Steigung der Eichkurve für jeden beliebigen Assay zu ermitteln.
Anders gesagt, wird der CO₂-Assay mit einer Wellenlänge von 340 gemessen und hat eine Photoantwortkurve, die eine negative Dichteänderung von 1,88 bei 5 mMol/L bis 1,12 bei 40 mMol/L erzeugt, was ihrem gesamten dynamischen Bereich entspricht. In anderen Worten ist der absolute Wert der Steigung von CO₂ gleich 0,76 Dichteeinheiten. Aus dem Graph der 6 kann ermittelt werden, daß der Multiplikator, der für die Photoantwort-Effizienz von CO₂ verwendet werden sollte, ungefähr 0,84 beträgt. Da CO₂ bei der Mittenwellenlänge von 340 nm gemessen wird, Tabelle III, wird der volle Nennwert von 650 Volt, 3, mit 0,84 multipliziert, um eine Spannung von etwa 545 Volt zu erzeugen, wobei 545 Volt die reduzierte Blitzlampenintensität ist, die vorzugsweise zum Messen von CO₂ verwendet wird.
Es ist natürlich möglich, daß ein Assay eine Steigung seiner Eichkurve erzeugen könnte, welche 1,5 überschreitet. In diesem Fall kann für jeden Wert, der eine Verlängerung des Graphen der 6 in den nächsten oberen linken Quadranten darstellt, wie gepunktet dargestellt ist, der geeignete Multiplikationsbruchteil unter 0,5 ermittelt werden.
Sollte die Steigung der Eichkurve weniger als 0,4 sein, kann der Graph der 6 auf gleiche Weise, nicht gezeigt, in den unteren rechten Quadranten verlängert werden, um einen Multiplikationsbruchteil zu erzeugen, der größer als 1,0 ist. Es gibt jedoch eine Grenze, weil ein Wert von wesentlich weniger als 0,4 eine Eichkurve mit einem zu niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis erzeugt, wie allgemein bekannt ist.
Die hier offenbarte Erfindung kann ohne solche Bestandteile realisiert werden, die hier nicht ausdrücklich offenbart sind.
Die Erfindung wurde im einzelnen mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in der Erfindung beschrieben, man wird jedoch verstehen, daß Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zur Erfassung einer Veränderung der optischen Dichte in einer Folge von Grenzpunkt-Testassays, wobei die detektierbaren Veränderungen der optischen Dichte bei veränderlichen Effizienzen erzeugt werden, und das Verfahren folgende Schritte umfaßt: a) Auswählen eines Testassays aus der Folge, wobei der Assay eine bekannte Grenzpunkt-Photoantwort-Effizienz und eine bekannte Filtermittenwellenlänge hat; b) Bereitstellen einer Blitzlichtlampen-Beleuchtungseinrichtung mit veränderbarer Intensität, die umfaßt: eine Lampe (10), einen Satz aus mehreren Filtern (42) mit vorgewählten Mittenwellenlängen, die einzelnen Assays zugeordnet sind und einen Schaltkreis (14), der die Lampe (10) aktiviert, und eine Kapazität sowie eine Stromquelle (20) und einen veränderlichen Ausgangsspannungsumsetzer (22), der mit der Quelle (20) verbunden ist und dessen veränderlicher Spannungsausgang mit der Kapazität verbunden ist, wobei die Lampe (10) und das Filter (42) ein bekanntes Niveau der Systemeffizienz als Funktion der Mittenwellenlänge des Filters (42) vorsehen; c) Vorsehen einer vorgegebenen Beziehung zwischen den Niveaus der Beleuchtungsintensitäten der Lampe (10) bei verschiedenen Wellenlängen, wobei die Photoantwort-Effizienzen der Assays umgekehrt proportional zu den Lampenintensitäten sind und die Intensitäten proportional zum Quadrat der an der Lampe (10) anliegenden Spannungen sind; d) Auswählen einer an der Lampe (10) anliegenden Spannung aus der Beziehung und damit Auswählen einer Intensität der Lampe (10), die der bekannten in Schritt (a) ausgewählten Photoantwort-Effizienz des Assays und deren Systemeffizienz, welche grundlegend von der Filtermittenwellenlänge des Assays abhängt, entspricht; und e) danach Beleuchten des Assays bei gewählter Beleuchtungsintensität, so daß für die Assays, die entweder eine größere Photoantwort-Effizienz oder Mittenwellenlängen mit einer größeren Systemeffizienz, oder beides haben, geringere Intensitäten verwendet werden als für Assays, welche für den ungünstigsten Fall der Effizienz verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Detektierens von Licht umfaßt, das von dem Assay reflektiert wurde, indem eine Photodiode (12) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorsehen der vorgegebenen Beziehung das Zuordnen eines vollen Neun-Niveaus der Beleuchtungsintensität (IF) und daher der an der Lampe angelegten Spannung zu Assays mit einer Mittenwellenlänge von 340 nm und das Zuordnen von Beleuchtungsintensitäten mit geringerem Niveau zu Assays mit Mittenwellenlängen von über 340 nm umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die vorab festgelegte Beziehung weiterhin durch das Zuordnen des vollen Neun-Niveaus der Beleuchtungsintensität und daher auch der angelegten Spannung nur zu Assays definiert ist, die eine Wellenlänge von 340 nm und eine Photoantwortkurve haben, die die Dichte über die Konzentration darstellt und die über den gesamten Dynamikbereich des Assays nicht steiler als eine Kurve mit einer Steigung von einem absoluten Wert von 0,4 Dichteeinheiten ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zugewiesene, auf der Mittenwellenlänge basierende Niveau der Beleuchtungsintensität mit einem Bruch kleiner als 1,0 multipliziert wird, damit ein ausgewählter Assay eine Photoantwortkurve hat, deren Steigung steiler als die Steigung eines absoluten Wertes von 0,4 Dichteeinheit über dem gesamten Dynamikbereich des Assays hat.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein ausgewählter Assay eine Photoantwortkurve hat, deren Steigung über dem gesamten Dynamikbereich der Probe 1,5 Dichteeinheit beträgt, wobei der Assay einem zugeordneten, mit dem Bruch 1/2 multiplizierten Niveau der auf der Mittenwellenlänge basierenden Beleuchtungsintensität ausgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei für Assays mit einer Mittenwellenlängen von 460 nm das Vorsehen der vorgegebenen Beziehung den Schritt des Zuordnens des Wertes von 0,5 × I_F der Beleuchtungsintensität und damit des 0,7-fachen Wertes der angelegten Spannung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin die Schritte des Zuordnens eines Niveaus der Beleuchtungsintensität zu den Assays umfaßt, welche eine Mittenwellenlänge ungleich 340 nm oder 460 nm haben, daß heißt zwischen dem nominalen vollen Niveau und dem 0,7-fachen des vollen Niveaus der Spannung.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die an die Blitzlampe (10) angelegte Spannung bei nominalem vollem Niveau der Beleuchtungsintensität eine Spannung von ungefähr 650 V ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b) das Bereitstellen einer Blitzlampe (10) als Beleuchtungseinrichtung sowie das Bereitstellen eines Zündkondensators und eines variablen Ausgangsspannungsumsetzers in dem Schaltkreis (14) umfaßt, wobei die veränderbare Spannung des veränderbaren Ausgangsspannungsumsetzers an die Kapazität angelegt wird, so daß die von Schritt d) gewählte Spannung an dem Zündkondensator angelegt wird, um die Blitzlampe (10) bei der gewählten Intensität zu zünden.