專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有檢測(cè)小體積樣品的裝置的分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一個(gè)用于測(cè)定測(cè)試單元的分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠判定是否有足量的液體樣品被均勻地施加到測(cè)試單元施加區(qū)。為此目的，本發(fā)明的第一實(shí)施方案包括一個(gè)控制單元，用于激活至少兩個(gè)相互獨(dú)立的光源，其中光源照明測(cè)試單元的測(cè)定區(qū)的施加區(qū)中的分離區(qū)域或至少?zèng)]有全部重疊的區(qū)域。被測(cè)定區(qū)反射或透射的光被至少一個(gè)傳感器檢測(cè)，該傳感器產(chǎn)生一個(gè)比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào)。當(dāng)至少有兩束的光源中的第一束被激活時(shí)測(cè)定單元接收第一輸出信號(hào)，當(dāng)至少有兩束的光源中的第二束被激活時(shí)測(cè)定單元接收第二輸出信號(hào)。輸出信號(hào)由測(cè)定單元轉(zhuǎn)換為測(cè)量值，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行互相比較。當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量值與第二測(cè)量值的偏離充分小時(shí)，則已經(jīng)有足量的液體樣品被施加到測(cè)試單元。如果偏離值超過(guò)預(yù)定閾值，那么樣品量或者太少或者施加得不正確，分析系統(tǒng)給出錯(cuò)誤警告。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)極少量的液體樣品被施加到測(cè)試單元上或者液體樣品施加得不正確，即沒(méi)有全部施加到預(yù)定區(qū)域時(shí)，測(cè)試單元會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果的問(wèn)題已經(jīng)是眾所周知的了。過(guò)去，使用者必須目視監(jiān)測(cè)把足量的液體樣品施加到正確的區(qū)域。然而使用者的目視監(jiān)視是不可靠的，特別是對(duì)于被糖尿病人使用的、用于測(cè)定血糖水平的測(cè)試單元，這是因?yàn)樘悄虿∪说囊暳?jīng)常被疾病損害。為了解決這一問(wèn)題，在歐洲專(zhuān)利EP-B-0087466中描述了一種裝置，該裝置根據(jù)水在紅外區(qū)域中對(duì)電磁譜的吸收，估計(jì)樣品量是否充足的。然而該裝置不適用于便攜系統(tǒng)，例如在測(cè)量血液中的葡萄糖時(shí)，因?yàn)槌诵枰繙y(cè)定裝置之外，還需要紅外發(fā)射器和接受器。進(jìn)一步的說(shuō)，在EP-B-0087466中描述的裝置執(zhí)行一個(gè)完整的檢測(cè)以判定是否施加了足量的液體樣品。對(duì)于利用測(cè)試單元的分析測(cè)試的執(zhí)行，不僅測(cè)試液體的總量是重要的，而且液體樣品在樣品施加區(qū)上的分布也是重要的。利用這種裝置不容易識(shí)別已經(jīng)施加了足量的液體樣品但未正確定位的情況，即結(jié)果測(cè)試單元的試劑區(qū)域被液體樣品非均勻地或非完全地潤(rùn)濕。本發(fā)明的目的是提出一種分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括這樣一種裝置，依靠該裝置可以確定性地識(shí)別出在測(cè)試條上的樣品量的不足或樣品的不適當(dāng)施加。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提出一種裝置，依靠該裝置可以識(shí)別出樣品量的不足，該裝置能夠以一種簡(jiǎn)單的、經(jīng)濟(jì)可行的方式集成在一個(gè)小型分析系統(tǒng)中或者已經(jīng)存在于分析系統(tǒng)中。前面提及的本發(fā)明的目的通過(guò)一個(gè)用于測(cè)定測(cè)試單元的分析系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)至少有兩束光源，能夠照明測(cè)試單元的施加區(qū)或測(cè)定區(qū)上的分離區(qū)域或至少?zèng)]有完全重疊的區(qū)域，以及一個(gè)控制單元，利用此控制單元能夠相互獨(dú)立地激活至少兩個(gè)單元，至少一個(gè)用于檢測(cè)測(cè)定區(qū)反射光或透射光的傳感器，該傳感器產(chǎn)生一個(gè)比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào)，以及一個(gè)測(cè)定單元，當(dāng)至少兩束光源中的第一束被激活時(shí)，測(cè)定單元從傳感器接收第一信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第一測(cè)量值，當(dāng)至少兩束光源中的第二束被激活時(shí)，測(cè)定單元從傳感器接收第二輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第二測(cè)量值，測(cè)定單元還比較測(cè)量值以判定第一和第二測(cè)量值之間的偏差是否足夠小。類(lèi)似地，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于測(cè)定測(cè)試單元的、至少由兩個(gè)傳感器組成的分析系統(tǒng)，該傳感器檢測(cè)施加區(qū)或測(cè)定區(qū)上的各自區(qū)域反射或透射的光，并提供一個(gè)比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào)，而區(qū)域是互相分離或至少?zèng)]有完全重疊的，并且至少有一個(gè)光源照明樣品施加區(qū)或測(cè)定區(qū)，一個(gè)測(cè)定單元，用于接收第一傳感器的輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第一測(cè)量值，接收第二傳感器的輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第二測(cè)量值，比較第一和第二測(cè)量值以判定測(cè)量值的偏差是否足夠小。用于測(cè)定檢測(cè)條的分析系統(tǒng)一方面用于臨床診斷領(lǐng)域，在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高的樣品檢測(cè)量是很重要的。然而，另一方面這樣的分析系統(tǒng)還可用于家庭護(hù)理領(lǐng)域，從而使病人自己能夠在合適的測(cè)試單元及小型分析系統(tǒng)的幫助下進(jìn)行常規(guī)測(cè)量，例如血糖測(cè)量，或者判定他們血液的凝結(jié)特性。特別是在葡萄糖監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，用于測(cè)定測(cè)定單元的分析系統(tǒng)已經(jīng)做得很好。其原因是糖尿病人過(guò)高或過(guò)低的血糖量能導(dǎo)致不可恢復(fù)的身體破壞。特別是對(duì)這種可以由大部分人使用的(也用于自動(dòng)門(mén)診分析系統(tǒng))儀器，把足量的液體樣品，通常為血液、尿、或唾液或類(lèi)似物以合適的方式施加到測(cè)試單元的預(yù)定區(qū)是很重要的。當(dāng)明白了測(cè)試單元的功能及其自動(dòng)測(cè)定方法之后，要求施加特定少量的樣品以及把樣品放置在合適位置的必要性會(huì)更加清楚。用于分析測(cè)定的測(cè)試單元通常是條形的。為了便于操作，試劑層通常位于托架上。試劑層與樣品發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)可檢測(cè)的轉(zhuǎn)變。在很多這樣的分析方法中，可檢測(cè)的轉(zhuǎn)變通常是在電磁譜的可見(jiàn)光范圍內(nèi)的顏色轉(zhuǎn)變。例如，在EP-A-0354441中描述了這樣一種分析方法。然而，在判定血液中的凝結(jié)因子時(shí)，可以檢查測(cè)試單元在磁場(chǎng)中的相互作用。進(jìn)一步的說(shuō)，眾所周知，測(cè)試單元的螢光特性隨著樣品中分析物的含量而改變。雖然它們?cè)诜瓷涔庾V法中的施加特別有效的，但本發(fā)明并不局限于給定的、具體分析方法的施加。分析測(cè)試單元在液相臨床分析方面具有優(yōu)勢(shì)，即不必精確控制液體樣品的劑量而只須把劑量控制在一定限度內(nèi)?？梢詤⒄账鼈兊慕Y(jié)構(gòu)解釋測(cè)試單元的這一有用特性。首先，樣品被施加到吸收層上，該吸收層吸收一定體積的液體樣品并將其放在反應(yīng)區(qū)上。反應(yīng)區(qū)與預(yù)定量的液體樣品相接觸，結(jié)果使定量測(cè)定成為可能。如果施加到測(cè)試條上的樣品量過(guò)大，由于反應(yīng)區(qū)的吸收能力有限，樣品不會(huì)被全部吸收，因而不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果。這種分析測(cè)試單元的有益特性描述于EP-A-0345781。與此相反，如果在測(cè)試單元中施加的樣品量過(guò)少，這將使分析結(jié)果的惡化，這是因?yàn)樵跍y(cè)定結(jié)果時(shí)假定反應(yīng)區(qū)由確定的正確的液體樣品量充分潤(rùn)濕。當(dāng)把足量的液體樣品施加到測(cè)試單元中，而沒(méi)有在反應(yīng)區(qū)上恰當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)散時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的問(wèn)題。例如，如果以這樣的方式施加一滴血液，即僅有部分試劑層與樣品接觸，那么反應(yīng)不會(huì)在試劑層的剩余部分發(fā)生。因此，這樣的樣品施加將導(dǎo)致不正確的分析結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明，檢查待測(cè)定的反應(yīng)區(qū)上的區(qū)域以便確定是否有足量的液體樣品。這是通過(guò)互相比較來(lái)自施加區(qū)或測(cè)定區(qū)上的至少兩部分區(qū)域的反射或透過(guò)值來(lái)進(jìn)行的。本發(fā)明意義上的測(cè)試單元具有一個(gè)液體樣品的施加區(qū)以及一個(gè)或多個(gè)測(cè)定區(qū)。在最常用的、能用于反射測(cè)量的測(cè)試條中，液體樣品被施加到施加區(qū)并滲入至試劑層。通常反應(yīng)層從條的反面到施加區(qū)是透光的，并用于測(cè)定測(cè)試單元，因而被稱(chēng)作測(cè)定區(qū)。因此樣品施加和測(cè)定從相對(duì)兩面進(jìn)行。另外，在同一面進(jìn)行樣品施加和測(cè)定的反射測(cè)量測(cè)試單元是可用的。這時(shí)，施加區(qū)和測(cè)定區(qū)是相同的。在適用于透射測(cè)量的測(cè)試單元中，樣品施加面被稱(chēng)作施加區(qū)。由于測(cè)試單元所需的透明度，測(cè)試單元的所有層都被作為測(cè)定區(qū)。為了判定測(cè)試單元的施加區(qū)是否已經(jīng)被足量的液體樣品均勻地潤(rùn)濕，本發(fā)明的方法能夠確定測(cè)定區(qū)的不同區(qū)域是否具有相似的透過(guò)或反射特性。該測(cè)量原理假定樣品的施加和/或液體樣品的反應(yīng)產(chǎn)物與試劑層一起導(dǎo)致反射或透射特性的改變。例如，如果把象血液一樣的彩色液體施加到測(cè)試條上，那么，根據(jù)產(chǎn)生的染色可以判定樣品施加區(qū)的不同區(qū)域是否已經(jīng)被液體潤(rùn)濕。優(yōu)選地用于本發(fā)明判定的目的，利用了由液體樣品和測(cè)試單元的試劑層發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的反射或透射特性的變化。使用適于反射測(cè)量的測(cè)試單元，判定優(yōu)選地在樣品施加區(qū)的反面進(jìn)行。這樣不僅能夠識(shí)別出樣品的不均分布，而且能夠識(shí)別出測(cè)試單元中出現(xiàn)缺陷，例如液體樣品的非均勻透射率或試劑層中的試劑含量的變化，這些缺陷將導(dǎo)致測(cè)定區(qū)的不均勻染色。為了判定是否已經(jīng)有足量的液體樣品被均勻地施加到樣品施加區(qū)，可以在前面本發(fā)明的第一實(shí)施方案范圍內(nèi)使用分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少有兩束光源能夠照明測(cè)試單元的施加區(qū)或測(cè)定區(qū)中的分離區(qū)域或至少?zèng)]有完全重疊的區(qū)域。利用至少一個(gè)傳感器檢測(cè)測(cè)定區(qū)反射或透射的光。通過(guò)檢查測(cè)定區(qū)兩個(gè)區(qū)域，能夠判定是否已經(jīng)接收到足夠相似的信號(hào)。如果不是這樣，那么在分析區(qū)域中樣品和試劑間的反應(yīng)是非均勻的，這是因?yàn)槭┘拥臉悠妨刻?、或者沒(méi)有均勻地施加液體樣品、或者測(cè)定單元有缺陷。當(dāng)這些情況中的任一種出現(xiàn)時(shí)，測(cè)定單元都不能被正確地測(cè)定，使用者必須注意這種情況。然而，與此相反，如果從檢測(cè)區(qū)域接收到足夠相似的信號(hào)，并假定區(qū)域的選擇是合適的，則可以假定所執(zhí)行的分析是有效的，并可用于隨后的定量步驟。為了便于比較測(cè)定區(qū)的不同區(qū)域，檢測(cè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)不完全重疊。然而檢測(cè)區(qū)域可以部分重疊。與上述過(guò)程相對(duì)應(yīng)，對(duì)測(cè)定區(qū)的不同區(qū)域的檢測(cè)可以用兩個(gè)從測(cè)定區(qū)的不同區(qū)域接收輻射的傳感器來(lái)進(jìn)行。在至少兩束光源的本發(fā)明第一實(shí)施方案中，可以使用更多的光源以便于考慮更多的測(cè)定區(qū)。在實(shí)際當(dāng)中發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明的使用兩束光源的實(shí)施方案，可以檢測(cè)出樣品施加量不足或樣品非均勻施加的所有情況。類(lèi)似地，這對(duì)于本發(fā)明的使用兩個(gè)傳感器的第二實(shí)施方案也是正確的。本發(fā)明意義下的光源不僅包括基本上具有連續(xù)發(fā)射光譜的光源，例如白熾燈，而且還包括發(fā)射線光譜的光源，即發(fā)光二極管。發(fā)光二極管特別適用于便攜分析系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈冇邢鄬?duì)高的效率，這對(duì)用電池供電的儀器是十分重要的。進(jìn)一步的說(shuō)，發(fā)光二極管適用于可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)范圍以及紅外波長(zhǎng)范圍。優(yōu)選地在本發(fā)明的分析系統(tǒng)中，所使用的光源的主輻射區(qū)位于在分析物發(fā)生反應(yīng)后，由測(cè)定區(qū)強(qiáng)烈吸收的波長(zhǎng)區(qū)域。例如，對(duì)于在與分析物反應(yīng)后轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色的測(cè)試區(qū)，使用綠色的發(fā)光二極管。在使用兩束或多束光源的第一實(shí)施方案中，如果光源具有相似的光譜密度分布是有利的。然而，另一方面，如果測(cè)定單元被分別標(biāo)定，可以使用光譜密度分布不同的光源。在第一實(shí)施方案中，光源被依次激活。優(yōu)選地光源的激活周期之間的消逝時(shí)間小于0.5s。因此由試劑區(qū)的顏色變化所產(chǎn)生的輻射變化不會(huì)被模擬為液體樣品的不均分布。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，由測(cè)試單元的測(cè)定區(qū)反射的輻射被至少一個(gè)傳感器檢測(cè)，而在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中至少由兩個(gè)傳感器檢測(cè)。本發(fā)明意義上的傳感器是在現(xiàn)有技術(shù)中周知的半導(dǎo)體元件，例如，光電二極管，光電晶體管或光電池。根據(jù)至少具有兩個(gè)傳感器的第二實(shí)施方案，傳感器有相似光譜密度是有利的。在本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施方案的任一個(gè)當(dāng)中，傳感器的輸出信號(hào)由測(cè)定單元接收并被轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換還包括由模擬傳感器信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。然而，考慮到用于互相比較的儀器具體參數(shù)值，通常需要對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在理想情況下，本發(fā)明的第一實(shí)施方案包括兩束具有相同光譜密度分布以及相同照明特性的等強(qiáng)度光源，因此施加區(qū)的被照明區(qū)域具有相同的尺寸和同樣的照明強(qiáng)度，當(dāng)從第一光源經(jīng)過(guò)施加區(qū)到傳感器的光路距離與從第二光源經(jīng)過(guò)施加區(qū)到傳感器的光路距離相等時(shí)，轉(zhuǎn)換不必執(zhí)行。然而這種理想情況在實(shí)際中很少發(fā)生，給定儀器的標(biāo)定將在工廠中進(jìn)行，并且可以在每次測(cè)量前有選擇地進(jìn)行。在具有兩束光源的本發(fā)明第一實(shí)施方案中，這樣做使同質(zhì)測(cè)試條可以由兩束光源順序地照明，并且能夠分開(kāi)由傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)。因而可以考慮獲得的系數(shù)，考慮不同的強(qiáng)度、強(qiáng)度分布、各個(gè)傳感器的輻射錐以及可能的光程差。然后，利用獲得的系數(shù)，由測(cè)試單元產(chǎn)生的、待檢測(cè)的信號(hào)被轉(zhuǎn)換為測(cè)量值，并互相比較。在最簡(jiǎn)化的情況下，這可以通過(guò)把獲得的一個(gè)輸出信號(hào)乘以一個(gè)系數(shù)來(lái)完成。實(shí)際上，轉(zhuǎn)換是很復(fù)雜的，例如，必須校正傳感器的暗電流以補(bǔ)償來(lái)自光源之外的雜散光，以及放大器背景噪聲和其它電子效應(yīng)。除了兩束光源間的相互修正，還要進(jìn)行一種絕對(duì)標(biāo)定。為了此目的，具有已知反射和透射特性的測(cè)試單元被順序地用光源照明，然后確定便于把傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為絕對(duì)反射或透射值的標(biāo)定因子。因?yàn)閷?duì)每個(gè)光源都要進(jìn)行標(biāo)定，所以每一個(gè)光源都具有一個(gè)標(biāo)定因子。優(yōu)選地，標(biāo)定不僅在具有已知反射和透射特性的單一測(cè)試單元上進(jìn)行，而且在兩個(gè)或多個(gè)具有不同光學(xué)特性的測(cè)試單元上進(jìn)行。在這種過(guò)程中，從傳感器信號(hào)和每一光源的反射或透射值中獲得兩個(gè)或更多個(gè)數(shù)值對(duì)，因此利用這些獲得的數(shù)值對(duì)可以畫(huà)出用于把傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為反射值的標(biāo)定線或通用標(biāo)定曲線。在至少有兩個(gè)傳感器的本發(fā)明第二實(shí)施方案中，當(dāng)測(cè)定單元被照明時(shí)，至少兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)被接收。對(duì)這種裝置的標(biāo)定可以用類(lèi)似于本發(fā)明第一實(shí)施方案所述的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。在兩個(gè)上述的本發(fā)明實(shí)施方案中，測(cè)定單元只是互相比較測(cè)量值，并根據(jù)它們的偏差判定測(cè)定區(qū)的被檢測(cè)區(qū)域是否就其反射或透射特性存在相似性。這種檢查優(yōu)選地是通過(guò)計(jì)算測(cè)量值間的差值來(lái)進(jìn)行的。為便于計(jì)算差值，測(cè)定單元包括用于計(jì)算差值的模塊，例如該模塊是由一個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的。差值的大小被作為判定是否已經(jīng)有足量的樣品被施加到測(cè)定單元中的判據(jù)。當(dāng)差值的大小低于預(yù)定閾值時(shí)，判定測(cè)定單元適于定量測(cè)定。然而實(shí)際中，當(dāng)測(cè)定區(qū)被強(qiáng)烈地染色時(shí)，可以容忍更大的檢測(cè)值偏差，這與較低的分析物含量伴隨著較低的染色度的情況類(lèi)似。對(duì)于不同的反射度，優(yōu)選地使用不同的偏差閾值。利用測(cè)量值間的相對(duì)偏差代替差值是有利的，因?yàn)樵谶@種情況下還考慮了測(cè)量值的絕對(duì)大小，在這種方法中描述的利用數(shù)個(gè)閾值的優(yōu)點(diǎn)是固有的。測(cè)量值的相對(duì)偏差通過(guò)設(shè)定從均值與均值的差值來(lái)判定。如果在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中使用的光源多于兩束，那么將形成多個(gè)測(cè)量值間的差值，并且能夠判定它們間的互相偏差。這對(duì)于在第二實(shí)施方案中使用數(shù)個(gè)傳感器同樣是有效的。除了測(cè)量值差值和測(cè)量值間的相對(duì)偏差之外，根據(jù)本發(fā)明還可以生成測(cè)量值系數(shù)以便判定用于定量測(cè)定的測(cè)定區(qū)是否是充分均勻的。當(dāng)把系數(shù)用作判據(jù)時(shí)，判定根據(jù)系數(shù)接近于1的程度而作出。可以選擇低于或高于1的值作為閾值，不能低于或超過(guò)該值。測(cè)量值的允許偏差可以在一系列實(shí)驗(yàn)中確定，其中測(cè)試單元的測(cè)定區(qū)是充分同質(zhì)的，能夠產(chǎn)生一個(gè)正確的定量結(jié)果。通常對(duì)于給定的設(shè)備模型或給定的測(cè)試單元模型，只須簡(jiǎn)單地確定允許閾值一次。閾值只須以預(yù)定閾值的形式存儲(chǔ)在分析系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。然而可能的是測(cè)試條的通用編碼包括這樣的閾值。分析系統(tǒng)因而對(duì)于不同類(lèi)型測(cè)試單元或測(cè)試單元的制作過(guò)程的不穩(wěn)定具有更大的靈活性。測(cè)試單元的測(cè)定區(qū)的輻射和透射或反射輻射的檢測(cè)優(yōu)選地在同一測(cè)試條上進(jìn)行數(shù)次。在該過(guò)程中，樣品被施加到測(cè)試單元，然后測(cè)試條被傳送到本發(fā)明的分析系統(tǒng)，或者當(dāng)測(cè)試條已經(jīng)放在分析系統(tǒng)中時(shí)，施加液體樣品。例如，在分析系統(tǒng)中測(cè)量的初始化可以通過(guò)使用者按下按鈕或通過(guò)測(cè)試單元的自動(dòng)識(shí)別來(lái)進(jìn)行，例如，用擋光板或微型開(kāi)關(guān)或類(lèi)似物。優(yōu)選地，在初始化分析系統(tǒng)之后，測(cè)量以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地進(jìn)行。監(jiān)測(cè)測(cè)定區(qū)顏色的變化，跟蹤測(cè)量值間的相互偏差。如果在足夠長(zhǎng)的的時(shí)間間隔之后，信號(hào)的偏差沒(méi)有下降到低于設(shè)定的閾值，那么測(cè)試單元被拒絕并且不被定量。另一方面，重要的是在測(cè)定區(qū)發(fā)生變化之前不進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)檫@將模擬具有足量樣本的區(qū)域。因此除了測(cè)定測(cè)量值間的相互偏差之外，還考慮到各個(gè)測(cè)量值的絕對(duì)值是有利的。當(dāng)傳感器信號(hào)被轉(zhuǎn)換為與相對(duì)或絕對(duì)的反射或透射值相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值時(shí)，這特別容易執(zhí)行。在進(jìn)行測(cè)定之前，監(jiān)測(cè)該測(cè)量值以確定它們的值在給定時(shí)間間隔內(nèi)是否是固定的，一方面這意味著分析反應(yīng)已經(jīng)充分地完成，和反應(yīng)是否充分地發(fā)生。在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以優(yōu)選地使用測(cè)試單元，其中液體樣品的施加區(qū)覆蓋著一個(gè)網(wǎng)(net)。網(wǎng)的存在意味著相對(duì)明確地定義了擴(kuò)散有液體樣品的施加區(qū)范圍。這是由于網(wǎng)的限定功能。由于網(wǎng)中液體的表面張力，對(duì)于網(wǎng)的每個(gè)單元存在一種完全由液體薄膜充滿或根本不吸收任何液體的傾向。這種全有或全無(wú)的規(guī)則形成了沿網(wǎng)線的清晰液體前緣，這種形式在本發(fā)明的設(shè)備中是特別有利的。適于覆蓋樣品施加區(qū)的網(wǎng)通常具有方形或直角的網(wǎng)孔，并優(yōu)選地由不會(huì)大量吸收液體的親水材料組成。例如，合適的網(wǎng)材料是由聚酯、聚酰胺等制成的單纖維、大網(wǎng)眼、合成纖維織物，材料優(yōu)選地用洗滌劑浸泡。根據(jù)發(fā)明，已經(jīng)證明測(cè)定區(qū)上的照明區(qū)域間的連線與網(wǎng)纖維形成45°角是有利的。在第二實(shí)施方案中也可以使用相同的形式，其中在傳感器接收輻射的區(qū)域間的連線與網(wǎng)線的成45°角。本發(fā)明能優(yōu)選地使用強(qiáng)度分布不同的光源。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，使用了至少由兩個(gè)光源組成的光源組，對(duì)于所有的目的，光源組具有重疊的光譜強(qiáng)度分布。在每一組中，使用本發(fā)明的方法，因此對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)生的測(cè)量的比較給出額外的確定性。進(jìn)一步的說(shuō)，可以在不同的波長(zhǎng)位置使用具有不同光譜強(qiáng)度的光源來(lái)定量測(cè)定測(cè)試單元。于是在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，可以使用兩個(gè)或多個(gè)光譜密度不同的光源。利用附圖將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明圖1根據(jù)第一實(shí)施方案的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。圖2根據(jù)第二實(shí)施方案的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。圖3根據(jù)第一實(shí)施方案的、用于分析系統(tǒng)的光學(xué)儀器保護(hù)層的頂視圖。圖4圖3沿A-A線的剖面圖。圖5圖3沿B-B線的剖面圖。圖6測(cè)試單元的照明范圍圖。圖7具有從上面(施加區(qū))和下面(測(cè)定區(qū))施加的樣本的測(cè)試條。圖8判定是否已經(jīng)有足量的樣本液體被均勻地施加到測(cè)試單元的施加區(qū)的程序步驟。圖9利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)血糖分析儀和測(cè)試單元得到的不同血液體積的測(cè)定曲線。圖10利用根據(jù)本發(fā)明的血糖分析儀和測(cè)定單元得到的結(jié)果曲線。圖11具有樣本施加于其上的測(cè)試單元照片。圖1畫(huà)出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的系統(tǒng)示意圖。該圖顯示了帶有測(cè)定區(qū)(A)的測(cè)試單元(T)，該測(cè)定區(qū)位于測(cè)試單元上并由兩個(gè)光源(L1，L2)照明。利用透鏡或透鏡系統(tǒng)，每個(gè)光源聚焦在測(cè)定區(qū)(B1，B2)的適宜區(qū)域內(nèi)。這些區(qū)域內(nèi)的漫反射輻射由檢測(cè)器(D)接收，輸出信號(hào)被傳送給測(cè)定單元(E)。測(cè)定單元根據(jù)傳感器的輸出信號(hào)，通過(guò)比較照明區(qū)域B1和B2的反射值來(lái)判定是否已經(jīng)有足量的樣本被均勻施加到測(cè)試單元的施加區(qū)。如果反射值很相近，那么在顯示屏(Z)上顯示相應(yīng)的消息。通常，在這種情況下，可以直接進(jìn)行測(cè)試單元的定量測(cè)定。如果由照明區(qū)域B1和B2得到的反射值間的差值超過(guò)預(yù)定閾值，那么，在顯示屏(Z)上顯示適宜的消息。為了判定是否已經(jīng)均勻地施加了足量的樣本液體，首先控制單元(S)激活光源L1，同時(shí)向測(cè)定單元傳送信息，該信息指出到達(dá)的傳感器輸出信號(hào)來(lái)自光源L1。在關(guān)閉光源L1之后，利用光源L2重復(fù)進(jìn)行上述程序。依據(jù)獲得的輸出信號(hào)，在把該信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值之后，按照上述的方式作出判定。對(duì)于可能的測(cè)試單元的連續(xù)定量測(cè)定，光源被一個(gè)接一個(gè)地激活，它們產(chǎn)生的測(cè)量值或濃度值可用來(lái)計(jì)算平均值。此外，光源L1和L2可以被激活，以便測(cè)定檢測(cè)器接收到的輸出信號(hào)。對(duì)于連續(xù)測(cè)量，可以使用另一附加光源，優(yōu)選地是它照明的測(cè)定區(qū)(A)的照明區(qū)域小于光源L1和L2的照明區(qū)域。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用光源L1和L2進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)檫@意味著不再需要把額外的光源集成到分析系統(tǒng)中，而且能夠確認(rèn)照明區(qū)域B1和B2內(nèi)包含足夠的樣本液體。在該方法中，通常只使用測(cè)定區(qū)的相對(duì)很小的部分，而不考慮來(lái)自測(cè)定區(qū)的其它照明區(qū)域的信息，但是從本質(zhì)上講，可以在測(cè)定步驟中排除認(rèn)為錯(cuò)誤信息來(lái)自照明區(qū)域B1和B2之外的可能性。圖2簡(jiǎn)化地表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的設(shè)備。發(fā)光二極管(L)通過(guò)透鏡或透鏡系統(tǒng)照明測(cè)試單元(T)的測(cè)定區(qū)(A)的照明區(qū)域(B)。通過(guò)檢測(cè)器D1和D2測(cè)定區(qū)反射的輻射被傳送到測(cè)定單元(E)。根據(jù)幾何配置，檢測(cè)器D1接收到的、由測(cè)定區(qū)的照明區(qū)域A’反射的信號(hào)大于由照明區(qū)域A”反射的信號(hào)。與此相反，檢測(cè)器D2接收到的、來(lái)自照明區(qū)域A”的信號(hào)大于來(lái)自照明區(qū)域A’的信號(hào)。檢測(cè)器的輸出信號(hào)由測(cè)定單元(E)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值，并判定測(cè)量值的差值是否小于上述的閾值。測(cè)定單元(E)與控制光源(L)的控制單元(S)相連。這保證了測(cè)定單元從檢測(cè)器接收信號(hào)的同時(shí)光源被激活。測(cè)定的結(jié)果可以顯示在與測(cè)定單元相連的顯示單元(Z)上。圖3是分析系統(tǒng)的測(cè)量照明區(qū)域保護(hù)層(10)的頂視圖。保護(hù)層(10)由黑色吸光塑料組成。由塑料制成的光學(xué)窗位于其中，在檢測(cè)器(D)的下面。在檢測(cè)器(D)的邊緣附近，有兩個(gè)透鏡(12)，通過(guò)它光(來(lái)自下面的光源)可以照射到測(cè)定區(qū)。在圖3中，光學(xué)窗(11)上的網(wǎng)狀圖案表示測(cè)試單元的網(wǎng)線是如何投射到檢測(cè)器上的。可以看出連接線A-A之間的網(wǎng)線成45度角，該網(wǎng)線延伸在光學(xué)透鏡(12)之間(因此延伸在光源之間)。圖4是沿切割線A-A得到的圖3分析系統(tǒng)的剖面圖。在該示例中，可以清楚地看到光源(L1，L2)相對(duì)于光學(xué)透鏡(12)及測(cè)試條(T)的配置。光源位于光學(xué)透鏡(12)的下面，該透鏡位于保護(hù)層(10)中。在示例的情況下，透鏡由透明塑料，例如聚甲基丙烯酸脂，制作。照明光源是光發(fā)射面積為0.2*0.2mm的發(fā)光二極管。測(cè)試條表面(13)位于保護(hù)層(10)的上面，該測(cè)試條呈錐形并沿測(cè)試單元(T)的測(cè)定區(qū)(A)方向漸細(xì)。圖5示例了沿線B-B的圖3剖面圖。在該圖中，可以觀察到兩個(gè)發(fā)光二極管并置在各個(gè)光學(xué)透鏡下面。在該本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，由于不使用附加光學(xué)元件(透鏡)，有可能節(jié)省空間以分別容納兩組兩種類(lèi)型的發(fā)光二極管。示于圖5的第一發(fā)光二極管(L1’)主要發(fā)射綠光，而第二發(fā)光二極管(L1”)主要在電磁頻譜的紅光區(qū)域內(nèi)發(fā)光。從圖5還可以看到測(cè)試條層(13)具有這樣的幾何形狀，它使測(cè)定區(qū)(A)反射的光盡可能多地落在檢測(cè)器(D)上。圖5中所示的mm量綱還說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)是小型化的。圖6示例了兩個(gè)測(cè)試單元及其測(cè)定區(qū)(A)的上邊。測(cè)定區(qū)中所畫(huà)的圓形表示由光和透鏡系統(tǒng)照明的區(qū)域。在上邊的測(cè)試單元中有兩個(gè)被照明的圓形區(qū)，它們完全位于測(cè)定區(qū)內(nèi)部并且只有少量重疊。從本發(fā)明的觀點(diǎn)來(lái)看，照明區(qū)域的重疊小于單個(gè)光點(diǎn)面積的50％是有利的。此外，還可以看出總照明面積大于非照明面積，這在實(shí)際當(dāng)中也是有利的。同時(shí)觀察圖3和圖6，可以看出在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)試單元是如何相對(duì)于光源配置的。在圖6的下邊區(qū)域顯示了一個(gè)測(cè)試單元，其中測(cè)定區(qū)由四個(gè)波長(zhǎng)近似的不同光源照明。該照明圖案是由四個(gè)近似于方形配置的光源產(chǎn)生的。如上所述，使用大量的光源使檢測(cè)極少量樣本或有缺陷的測(cè)試條的可靠性更高，特別是當(dāng)樣本施加區(qū)沒(méi)有被網(wǎng)格覆蓋時(shí)。圖7a示例了測(cè)試單元的上面，它可以用于改進(jìn)本發(fā)明的分析系統(tǒng)。樣本施加區(qū)由帶有方形網(wǎng)孔的網(wǎng)(14)覆蓋。在樣本施加區(qū)的左上區(qū)，示例了一個(gè)灰色區(qū)，該區(qū)以示例的方式顯示了施加的樣本液體是如何擴(kuò)散開(kāi)的。圖7b從反面、下邊示例了同一測(cè)試單元。測(cè)試單元載板材料具有圓形孔，通過(guò)該孔，光可以進(jìn)入測(cè)定區(qū)。樣本液體的施加產(chǎn)生了由黑色圖形部分表示的測(cè)定區(qū)的顏色。圖9示例了利用現(xiàn)有技術(shù)分析系統(tǒng)和適宜的測(cè)試單元得到的血糖判定曲線。樣本液體是葡萄糖含量為150mg/dl的血液樣本。施加到測(cè)試單元的樣本體積數(shù)(以為μl單位)由圖9中的X軸表示。Y軸以mg/dl葡萄糖含量為單位表示分析的結(jié)果。從曲線的形狀可以看出低于8μl的樣本體積將給出錯(cuò)誤的結(jié)果。圖10示例了用本發(fā)明分析系統(tǒng)進(jìn)行的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)。上面的曲線是從葡萄糖含量為230mg/μl的血滴中得到的，下面的曲線是從葡萄糖含量為50mg/μl的樣本中得到的。低于8μl時(shí)，分析結(jié)果的精確性是由于改進(jìn)的測(cè)試單元。然而，圖10說(shuō)明了對(duì)于低于3μl的體積，設(shè)備不是給出結(jié)果而是給出錯(cuò)誤警告。這確保了即使把極小的樣本體積施加到測(cè)試單元上也不會(huì)給出錯(cuò)誤讀數(shù)。圖11顯示了由本發(fā)明分析系統(tǒng)測(cè)定的實(shí)際測(cè)試樣本的照片。下面是獲得的結(jié)果。表1測(cè)試單元號(hào)1234567相對(duì)反射值180％85.8％98.1％94.4％99.2％31.5％94.7％相對(duì)反射值242.3％46.7％84.0％98.7％95.4％31.6％98.2％反射值間的差值37.7％39.1％14.1％-4.3％3.8％-0.1％-3.5％</table>列于上表中的反射值是與反射值設(shè)定為100％的干測(cè)試條相比較而得到的相對(duì)反射值。從表中可以看出，由樣本非均勻浸濕的測(cè)試單元(1至3)可以清楚地被識(shí)別出來(lái)。在非均勻浸濕的測(cè)試單元5和7中，由于樣本浸濕是沿測(cè)定區(qū)的對(duì)角線、以對(duì)稱(chēng)的方式從左上角延伸到右下角的，所以測(cè)量反射值間的差值相對(duì)很小。由于表1中的測(cè)量是由跟據(jù)圖1和圖3的分析系統(tǒng)而得到的，照明區(qū)域的分布是沿對(duì)角線從左上角到右下角的，只能夠很困難地識(shí)別低劑量。有目的地把測(cè)試單元5和7以這種對(duì)稱(chēng)方式浸濕以便測(cè)試該方法的局限性。這種對(duì)稱(chēng)浸濕在實(shí)際當(dāng)中是很少發(fā)生的。圖11的測(cè)試單元(6)表現(xiàn)出非常小的測(cè)量反射值差異，因?yàn)樗且岳硐敕绞骄鶆蚪竦摹Ｒ驗(yàn)橄鄬?duì)反射值的小數(shù)點(diǎn)后第一位有效數(shù)字的相似性，可以確定反射值的判定精度并可以相互比較。根據(jù)反射值的差異選擇閾值(優(yōu)選地小于反射值的2％)，可以準(zhǔn)確地識(shí)別非均勻浸濕的測(cè)試單元。權(quán)利要求1.用于測(cè)定測(cè)試單元并含有能夠判定給定測(cè)試單元的施加區(qū)上是否均勻地具有足量的樣本液體的裝置的分析系統(tǒng)，包括a)至少兩個(gè)光源，照明施加區(qū)的照明區(qū)域或測(cè)試單元的測(cè)定區(qū)區(qū)域，它們彼此分離或至少不完全重疊，b)控制單元，利用它可以分別激活至少兩個(gè)光源，c)至少一個(gè)傳感器，它檢測(cè)由測(cè)定區(qū)反射或透射的光，并產(chǎn)生比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào)，d)測(cè)定單元，當(dāng)至少兩個(gè)光源中的第一個(gè)光源被激活時(shí)，它接收傳感器的第一輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第一測(cè)量值，當(dāng)至少兩個(gè)光源中的第二個(gè)光源被激活時(shí)，它接收傳感器的第二輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第二測(cè)量值，它比較測(cè)量值并判定測(cè)量值間的偏差是否足夠小。2.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中測(cè)量值間的偏差是通過(guò)計(jì)算測(cè)量值的差異而確定的，然后該差異與至少一個(gè)預(yù)定閾值進(jìn)行比較。3.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中測(cè)量值間的偏差是相對(duì)偏差，并與至少一個(gè)預(yù)定閾值進(jìn)行比較。4.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，還包括顯示單元，用于在測(cè)量值間的差異超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)顯示錯(cuò)誤消息，還可以在測(cè)量值間的差異小于預(yù)定閾值時(shí)輸出分析結(jié)果。5.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中傳感器檢測(cè)到的輻射是漫反射輻射。6.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中施加區(qū)或測(cè)定區(qū)的照明區(qū)域尺寸是相等的。7.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)光源配置在平行于測(cè)定區(qū)平面的共同平面上。8.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)光源的譜密度分布和輻射錐是基本相同的。9.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中對(duì)至少兩個(gè)光源來(lái)說(shuō)，光源、測(cè)定區(qū)和傳感器間的光路是成鏡象配置的。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一個(gè)的分析系統(tǒng)，其中測(cè)試單元的施加區(qū)由網(wǎng)(net)覆蓋。11.根據(jù)權(quán)利要求10的分析系統(tǒng)，其中網(wǎng)具有方形或矩形的網(wǎng)孔。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的分析系統(tǒng)，其中測(cè)定區(qū)的照明區(qū)域中心間的連線與網(wǎng)線成45度角。13.根據(jù)權(quán)利要求1或6的分析系統(tǒng)，其中至少有一個(gè)傳感器，以相對(duì)于施加區(qū)或測(cè)定區(qū)相同的入射角，和到兩照明區(qū)域相等的距離，接收來(lái)自至少兩個(gè)照明區(qū)域的輻射。14.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)光源以及至少一個(gè)傳感器用于測(cè)試單元的定量測(cè)定，該測(cè)試單元與樣本液體發(fā)生反應(yīng)。15.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，具有至少兩組相同的光源，由此來(lái)自不同組的光源具有不同的譜密度分布。16.根據(jù)權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)，其中利用存儲(chǔ)在分析設(shè)備的存儲(chǔ)器中的校準(zhǔn)因子把輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值。17.用于測(cè)定測(cè)試單元并具有能夠判定是否已經(jīng)有足量的樣本液體被均勻施加到施加區(qū)的裝置的分析系統(tǒng)，包括a)至少兩個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器檢測(cè)由施加區(qū)或測(cè)定區(qū)的各自面積反射或者透射的光，并產(chǎn)生比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào)，而照明區(qū)域相互分離或至少不完全重疊，b)至少一個(gè)光源，照明樣本區(qū)或測(cè)定區(qū)，c)測(cè)定單元，它從第一傳感器接收輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為測(cè)量值，它從第二傳感器接收信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第二測(cè)量值，它比較第一和第二測(cè)量值并判定測(cè)量值間的相互偏離是否足夠小。18.判定是否已經(jīng)有足量的樣本液體被均勻地施加到測(cè)試單元的施加區(qū)的方法，包括以下步驟，a)施加樣本液體到施加區(qū)，b)使施加區(qū)或測(cè)定區(qū)的第一照明區(qū)域暴露在第一光源的光線之下，c)利用傳感器檢測(cè)由施加區(qū)或測(cè)定區(qū)反射或者透射的光線，d)使施加區(qū)或測(cè)定區(qū)的第二照明區(qū)域暴露在第二光源的光線之下，第二照明區(qū)域與第一照明區(qū)域分離或不完全與第一面積重疊，e)利用傳感器檢測(cè)由施加區(qū)或測(cè)定區(qū)反射或者透射的光線，產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，f)把第一和第二輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一和第二測(cè)量值g)利用測(cè)定單元比較第一和第二測(cè)量值以判斷測(cè)量值間的偏離是否足夠小。19.根據(jù)權(quán)利要求18方法，其中步驟c)和e)使用相同的傳感器。20.根據(jù)權(quán)利要求18方法，其中光源被順序地激活。21.根據(jù)權(quán)利要求18方法，其中在步驟a)之前，對(duì)具有已知反射或透射特性的至少一個(gè)測(cè)試單元上執(zhí)行本方法的步驟b)到e)，以確定至少兩個(gè)光源中的任何一個(gè)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換因子，這些因子用于本方法的f)步驟中。22.根據(jù)權(quán)利要求18方法，其中在步驟a)之前，在均勻表面上執(zhí)行本方法的步驟b)至e)，并計(jì)算出第一和第二輸出信號(hào)的系數(shù)，該系數(shù)用于把輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值。23.根據(jù)權(quán)利要求18方法，其中從步驟b)到d)之間的消逝時(shí)間小于0.5秒。全文摘要測(cè)定測(cè)試單元并能夠判定是否有足量的樣本液體被均勻施加到施加區(qū)的分析系統(tǒng),在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中包括至少兩個(gè)光源,它們照明測(cè)試條的施加區(qū)或測(cè)定區(qū)的分離照明區(qū)域或不完全重疊的照明區(qū)域,控制單元,利用控制單元至少有兩個(gè)的光源可以被獨(dú)立地激活,至少一個(gè)傳感器,它檢測(cè)由測(cè)定區(qū)反射或透射的光信號(hào),并產(chǎn)生比例于光強(qiáng)的輸出信號(hào),以及測(cè)定單元,它在第一光源被激活時(shí),從傳感器接收第一輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第一測(cè)量值,在第二光源被激活時(shí),從傳感器接收第二輸出信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為第二測(cè)量值,并比較測(cè)量值,然后判定第一測(cè)量值與第二測(cè)量值間的偏差是否足夠小。在根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的第二實(shí)施方案中,至少有一個(gè)光源用于照明測(cè)試單元的樣本施加區(qū)或測(cè)定單元的測(cè)定區(qū),至少兩個(gè)傳感器用于檢測(cè)測(cè)定區(qū)反射或透射的光線。傳感器的輸出信號(hào)由測(cè)定單元轉(zhuǎn)換為測(cè)量值,測(cè)定單元判定測(cè)量值的偏差是否足夠小。文檔編號(hào)G01N35/02GK1174996SQ97114589公開(kāi)日1998年3月4日申請(qǐng)日期1997年7月16日優(yōu)先權(quán)日1996年7月16日發(fā)明者F·鮑爾杜安申請(qǐng)人:曼海姆泊靈格股份公司