DE69913103T2

DE69913103T2 - Optischer sensor und funktionsmethode

Info

Publication number: DE69913103T2
Application number: DE69913103T
Authority: DE
Inventors: W. Richard MASON; E. Rudolf SLOVACEK; J. Kevin SULLIVAN
Original assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: AU1777799A; US6488891B2; DE69913103D1; ATE255225T1; US20020043095A1; JP4368059B2; CA2319256A1; EP1051608A1; WO1999038001A1; ES2212516T3; EP1051608B1; US6387709B1; JP2002501193A; DK1051608T3; US20020020206A1; US6306347B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die chemische Analyse von Flüssigkeiten und insbesondere einen optischen Sensor zur Erfassung des Analytgehalts biologischer fluider Medien wie von Blut.
2. Hintergrundinformation
Die chemische Analyse von Flüssigkeiten, einschließlich biologischer fluider Medien wie von Blut, Plasma oder Urin, ist oft erwünscht oder notwendig. Sensoren unter Anwendung verschiedener Analysenelemente zur Erleichterung der Analyse von Flüssigkeiten sind bekannt. Diese Sensorelemente enthalten oft ein Reagens in entweder einer nassen oder trockenen Form, das empfindlich gegenüber einer zu analysierenden Substanz oder einem entsprechenden Merkmal ist, welche hierin als Analyt bezeichnet werden. Das Reagens bewirkt, bei Kontakt mit einer flüssigen Probe, die den Analyt enthält, die Bildung eines gefärbten Materials oder einer anderen nachweisbaren Änderung in Reaktion auf das Vorliegen des Analyts. Beispiele trockener Analysen-Sensorelemente schließen pH-Teststreifen und ähnliche Indikatoren ein, wobei ein Papier oder ein anderer hoch absorbierender Träger mit einem Material imprägniert sind, das chemisch oder auf sonstige Weise reaktiv ist und auf den Kontakt mit einer Flüssigkeit, die Wasserstoffionen oder einen anderen Analyt enthält, reagiert und entweder eine Farbe erzeugt oder sich verfärbt. Spezifische Beispiele derartiger Teststreifen sind in EP 0 119 861 B1 , worin ein Test für Bilirubin beschrieben ist, in US 5,462,858 , worin ein trockener Mehrfachstreifen zur Messung der Transaminase-Aktivität beschrieben ist, und in US 5,464,777 offenbart, worin ein auf Reflexion beruhender Assay für Kreatinin beschrieben ist. Indem sie einen Bequemlichkeitsfaktor darstellen, indem sie trocken gelagert werden können und bei Bedarf gebrauchsfertig sind, werden diese individuellen Testelemente ganz allgemein in "nasser" Blut- oder Serumchemie angewandt, wobei die Streifen bei Gebrauch gesättigt werden. Diese Hydratation und die Erschöpfung reaktiver chemischer Reagenzien verhindern wirksam deren Wiederverwendung. Dieser Sachverhalt gestaltet auch die Handhabung und Verfügbarkeit der Mehrzahl individuell verwendeter Testelemente kompliziert.
Alternativ dazu, können einige Analyte mit einem Sensorelement gemessen werden, das nach einer anfänglichen Benetzung und Eichung und mit Waschvorgängen zwischen den Probendurchläufen wiederholt verwendet wird. Beispielsweise sind ein wiederverwendbarer elektrochemischer Sensor für Sauerstoff in der der Allgemeinheit zugeteilten US 5,387,329 und ein wiederverwendbarer elektrochemischer Sensor für Glucose in der der Allgemeinheit zugeteilten US 5,601,694 beschrieben. Diese Sensoren funktionieren im Zusammenwirken mit einem komplexen Teilstück einer Stützinstrumentierung zur Durchführung sich wiederholender Eich- und Waschfunktionen.
Weitere Analysen-Sensorelemente, die auf einer optischen Signalreaktion beruhen, sind in US 4,752,115, 5,043,286 und 5,453,248 und von Papkovsky et al in Anal. Chem. Vol. 67, S. 4112–4117 (1995) offenbart, welche einen gegenüber Sauerstoff empfindlichen Farbstoff in einer Polymer-Membran beschreiben, wie dies auch in der der Allgemeinheit zugeteilten US-Patentanmeldung mit der Nr. 08/617.714 beschrieben ist. Beispiele eines optischen CO₂-Sensors sind in US 4,824,789, 5,326,531 und 5,506,148 beschrieben. Diese Elemente wenden eine Polymer-basierte Membranchemie an, um Vorteile bei Lagerung und kontinuierlicher Verwendung oder Wiederverwendung im Vergleich mit benetzbaren oder hydratisierten Streifen mit einer Chemie zur Einzelanwendung zu erzielen. Analysenelemente dieses Typs werden in typischer Weise für Mehrfachanwendungen innerhalb einer einzelnen Probenkammer einer optischen Sensoranordnung angepasst. Im Anwendungsvorgang wird eine fluide Probe mit unbekanntem Analytgehalt (eine "unbekannte Probe") durch Einführung der Probe in die Probenkammer getestet, wo sie mit dem Analysenelement in Kontakt gelangt. Dabei wird eine Änderung bei den optischen Eigenschaften der Analysenelemente beobachtet. Eine derartige Beobachtung wird dann mit Eichdaten verglichen, die vorab durch entsprechende Testung einer Eichflüssigkeit mit bekanntem Analytgehalt erhalten wurden. Auf diese Weise werden die charakteristischen Eigenschaften des Analyts von Interesse in der unbekannten Probe ermittelt und bestimmt.
Ein Beispiel einer im Einzeleinsatz erfolgenden optischen Sensoranwendung dieses im Normalfall wiederverwendbaren Typs ist als "AVL OPTI 1", erhältlich von AVL List GmbH aus Graz, Austria, bekannt. Während Sensoren dieses Typs in vielen Anwendungsfällen genügend gut funktionieren können, sind sie nicht ganz ohne Einschränkungen anwendbar. Insbe sondere beruhen sie auf nacheinander ablaufenden Stufen zur Eichung und anschließenden Ablesung der Probe, wobei jede derartige Sensorvorrichtung vor dem Test einer unbekannten Probe individuell geeicht werden muss. Diese technische Vorgehensweise muss wegen Abweichungen und Schwankungen bei den Analysenelementen von Sensor zur Sensor angewandt und durchgeführt werden. Diese Varianzen können einer Vielzahl von Faktoren zugeordnet werden, einschließlich von Herstellvariablen wie Differenzbeträgen bei den individuellen Losen und von unterschiedlichen Lagerungsabläufen.
Der Reihe nach ablaufende Eichung und Ablesung der Probe können in problematischer Weise zur Kontaminierung der Probe für den Fall führen, dass die Probenkammer und die Analysenelemente zwischen den Probendurchläufen ungenügend gewaschen werden. Ausserdem ist die Eichung zeitaufwendig und kann die Analyse der unbekannten Probe verzögern. Diese Verzögerung kann in einigen Durchführungsumgebungen wie z. B. kritischen Pflegerahmenbedingungen besonders unangenehm sein.
Ein zusätzlicher Nachteil des der Reihe nach ablaufenden Ansatzes ist die zeitliche Abweichung oder Zeitverzögerung zwischen der Testung des Eichmittels und der Testung der unbekannten Probe. Diese Abweichung kann eine Möglichkeit für Ungenauigkeiten bei den Testergebnissen darstellen.
Ferner machen die verworfenen Waschflüssigkeiten ca. 80% des Abfalls aus, der mit solchen herkömmlichen Sensor-basierten Testverfahrenstechniken erzeugt wird. Dieser Abfall wird als biogefährlich eingestuft, besonders wenn er mit biologischen Proben vermischt ist, und somit ist die entsprechende Entsorgung relativ teuer, sowohl in wirtschaftlicher als auch auf die Umwelt bezogener Hinsicht. Dieser Abfall stellt auch ein mögliches Gesundheitsrisiko für das Personal der Gesundheitspflege und für diejenigen dar, die auf sonstige Weise in Kontakt mit dem Abfall während oder nach der Entsorgung geraten können. Somit besteht ein Bedarf für einen verbesserten optischen Sensor, der die Notwendigkeit zur Serien-Eichung beseitigt und die Probleme der Abfallerzeugung berücksichtigt, die mit den Sensoranwendungen des Standes der Technik zusammenhängen, wobei die Vorteile verfügbarer, gebrauchsfertiger Vorrichtungen erhalten bleiben.
In GB-A-1 485 506 (54, 55, 57, 58) ist ein optischer Lesekopf in freier räumlicher Nähe zu einem Gewebe aus einer Vielzahl von Sensorstreifen offenbart.
In US-A-5 397 538 (1–2, 6) ist ein Gewebe mit einer Vielzahl von Sensorstreifen offenbart, die sich quer dazu erstrecken und jeder von einer jeweiligen einer Vielzahl von Kammern so eingeschlossen ist, dass eine Vielzahl getrennter individueller Ablesungen in jeder Kammer mit dem entsprechenden Streifen ermöglicht wird.
In US-A-4 806 491 (3) ist ein Teststreifen mit einer Vielzahl individueller Reagenszonen auf dessen Oberfläche offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sensoranordnung gemäß den Ansprüchen 1 und 5 bereitgestellt, die zur Erfassung des Analytgehalts einer Vielzahl von Proben ausgestaltett ist.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 13 und 19 zur betrieblichen Anwendung eines optischen Sensors angegeben und zur Verfügung gestellt.
Die obigen und weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Lektüre der nun folgenden detaillierten beschreibung verschiedener Gesichtspunkte der Erfindung im Zusammenhang mit dem beigefügten Zeichnungen noch unmittelbarer ersichtlich und erkennbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Sensors;
2 ist eine Perspektivansicht einer Ausgestaltungsform einer optischen Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung, einschließlich des optischen Sensors von 1 und einer darin angeordneten Probenkammer;
3 ist ein Querschnitt-Aufriss entlang 3–3 aus 2;
4A ist eine Perspektivansicht, mit abgeschälten und aufgeklappten Teilbereichen, einer alternativen Ausgestaltungsform einer optischen Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung, einschließlich des optischen Sensors von 1 und einer Vielzahl von darin angeordneten Probenkammern;
4B ist eine Ansicht, ähnlich der von 4A, einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform einer optischen Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung;
4C ist eine Ansicht, ähnlich denen von 4A und 4B, noch einer alternativen Ausgestaltungsform der optischen Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer Testvorrichtung mit der Befähigung zur Verwendung in Kombination mit einem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Sensor;
6 ist eine schematische Darstellung einer Testvorrichtung, einschließlich des in 5 gezeigten Teilbereichs davon, mit der Befähigung zur Messung des Ausstoßsignals eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten lumineszenten optischen Sensors;
7A ist eine grafische Darstellung der optischen Reaktion eines Teils eines optischen Sauerstoff-Sensors des in 1 und 4 dargestellten Typs;
7B ist eine grafische Darstellung der Reaktion auf wässrige Puffer-Proben des zur Erstellung der 7A eingesetzten Teils des optischen Sauerstoff-Sensors;
8 ist eine grafische Darstellung der Reaktion eines optischen Sauerstoff-Sensors des in 1 und 4 dargestellten Typs, welcher aus einer zweiten unterschiedlichen Membran- und Farbstoff-Formulierung aufgebaut ist;
9 ist eine Reaktionskurve, ähnlich der von 7B, für ein Kohlendioxid-Sensorteil eines optischen Sensors des in 1 und 4 dargestellten Typs;
10 ist eine grafische Darstellung der Reaktion auf die Ansäuerung des Fluoreszein-Farbstoffs des in 1 und 4 beschriebenen Teils des optischen pH-Sensors;
11 ist eine grafische Darstellung der gleichzeitigen Reaktion von in der vorliegenden Erfindung verwendeten Sensoren für drei Analyte für drei unterschiedliche bekannte Proben; und
12 ist eine grafische Reaktionskurve für einen in der vorliegenden Erfindung verwendeten Einzel-Sauerstoff-Sensorstreifen, geeicht unter Anwendung mehrerer bekannter Proben, ähnlich den zur Erstellung von 11 eingesetzten.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen
Bezüglich der Figuren in den beigefügten Zeichnungen werden nun beispielhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung im Folgenden detailliert beschrieben. Zur Klarheit der Darstellungen sind gleiche Merkmale, die in den beigefügten Zeichnungen angegeben sind, mit gleichen Bezugsziffern und ähnliche Merkmale, die z. B. in alternativen Ausgestaltungen in den Zeichnungen angegeben sind, mit ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet.
Kurz beschrieben, schließt die vorliegende Erfindung einen mehrfachen optischen Sensor zur Einzelanwendung ein, der als Serie kontinuierlicher Sensorstreifen 14 gefertigt ist, die auf einem Substratgewebe 12 abgelegt sind (1). Eine Probenkammer 16 (2) oder Mehrfach-Probenkammern 116 (4) sind angepasst, um sich quer über einen diskreten Teil der Serie von Sensorstreifen 14 zu erstrecken, um die Analyse einer darin vorgelegten Probe zu erleichtern. Die Probenkammer 16 kann bewegt bzw. verschoben werden, oder zusätzliche Probenkammern können eingesetzt werden, um anschließende Messungen weiterer Proben an unbenutzten diskreten Teilbereichen der Sensorstreifen 14 zu ermöglichen. Die kontinuierliche Natur der Sensorstreifen ergibt eine Konsistenz entlang ihrer Längen, um Eichdaten zu ermöglichen, die aus einem diskreten Teilbereich eines Sensorstreifens 14 erhalten werden, welcher zum Test und zur Bestimmung des Vorliegens und der Konzentration von Analyten in einer unbekannten Probe eingesetzt wird, die an einem weiteren diskreten Teilbereich des Sensorstreifens vorgelegt ist. Dieser Sachverhalt beseitigt in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit, dass ein besonderer diskreter Teilbereich eines Sensorstreifens 14 mit mehr als einer Probe in Kontakt zu bringen ist, um so eine verbesserte Sensorleistung und einen verringerten Abfall zu ergeben.
Über die vorliegende Offenbarung hinweg soll sich der Begriff "Analyt" auf eine Substanz, Verbindung oder eine charakteristische Eigenschaft wie z. B. den pH-wert zum Nachweis und/oder zur Messung bezüglich einer flüssigen Probe beziehen. In ähnlicher Weise soll sich der Begriff "Konzentration" auf den Gehalt oder Grad beziehen, mit welchem ein Analyt in einer Probe vorliegt und vorhanden ist. Der Begriff "axial" oder "longitudinal" soll sich bezüglich eines Elements der vorliegenden Erfindung auf die relativ lange Abmessung oder Länge davon beziehen. Beispielsweise soll sich im Zusammenhang mit einem in der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Sensor "longitudinal" auf eine Richtung beziehen, die im Wesentlichen parallel zu dem Sensorstreifen 14 davon verläuft. In ähnlicher Weise soll sich der Begriff "quer" auf eine Richtung beziehen, die im Wesentlichen senkrecht zur axialen oder longitudinalen Richtung verläuft. Ausserdem soll der Begriff "Eichung" oder "Eichprobe" so verstanden werden, dass damit eine Probe einer im Wesentlichen bekannten Analytzusammensetzung umfasst wird, unter Einschluß von "QC"- oder "Qualitätskontrolle"-Proben, die gewöhnlich von den Fachleuten verwendet werden, um dazu beizutragen, die Einheitlichkeit zwischen den Tests zu gewährleisten.
Was nun die Zeichnungen im Detail betrifft, schließt, wie in 1 dargestellt, der in der vorliegenden Erfindung verwendete optische Sensor 10 ein Stütz- oder Substratgewebe 12 mit einer Vielzahl von Sensorstreifen 14 ein, die sich longitudinal in parallelem Abstand zueinander erstrecken. Das Stützgewebe 12 ist als Platte aus einem Material gefertigt, das in einem vorbestimmten optischen Spektrum optisch durchsichtig ist, wie dies nun diskutiert wird. Das Stützgewebe ist vorzugsweise aus einem für Flüssigkeiten und Gase im Wesentlichen undurchllässigen Material, wie z. B. aus Glas oder einem thermoplastischen Material wie Polyethylenterephthalat oder SARAN^®, gefertigt.
Diesbezüglich erkennt der Fachmann, dass Fertigung und Herstellung des Substratgewebes aus für Gas relativ durchlässigen Materialien, wie z. B. aus Polytetrafluorethylen (PTFE), in unvorteilhafter Weise die Analyt-Analyse verfälschen kann. Dies deshalb, weil die Tendenz besteht, dass Analyte aus der Probe diffundieren oder Umgebungsgase wie atmosphärischer Sauerstoff (O₂) und/oder Kohlendioxid (CO₂) aus dem Substrat heraus und in das Sensormaterial oder die Probe hinein während der Analyse lecken bzw. gelaugt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Substratgewebe 12 als Film aus einem polymeren Kunststoffmaterial gefertigt, das unter der Handelsmarke Mylar^® von DuPont verkauft wird. Gewebe wurden von ERA Industries INC. aus Seabrook, NH, erhalten. Zusätzlich zu der für Gase im Wesentlichen undurchlässigen Beschaffenheit ergibt dieses Material in vorteilhafter Weise für das Substratgewebe 12 Flexibilität, was nun detaillierter diskutiert wird. Das Substratgewebe kann mit einem einfachen, im Stand der Technik üblichen Verfahren, wie mit herkömmlichen Formungs-, Gieß- und Extrusionsverfahren oder mit weiteren geeigneten Fertigungstechniken für Filme, hergestellt werden.
Jeder Sensorstreifen 14 kann als Serie diskreter Teilbereiche, wie eine Serie von Punkten, gefertigt sein, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich longitudinal entlang dem Substratgewebe erstreckt. Alternativ dazu, erstreckt sich in einer dargestellten bevorzugten Ausführungsform jeder Sensorstreifen 14 im Wesentlichen kontinuierlich in der Längsrichtung. Jeder Sensorstreifen 14 umfasst mindestens eine Anzahl von Analysenelementen unter Einschluss von Substanzen, Verbindungen oder Strukturen, von denen es dem Fachmann bekannt ist; dass sie gegenüber einem vorbestimmten Analyt optisch empfindlich sind. Eine solche optische Empfindlichkeit kann z. B. die Darstellung optisch unterscheidbarer Reflexionsänderungen, des Brechungsindex, der Lichtdurchlässigkeit oder in einer bevorzugten Ausgestaltung der Lumineszenz sein, die ausgestrahltes Licht in der Form von entweder Phosphoreszenz oder Fluoreszenz umfasst.
Beispiele von Analyten, die analysiert werden können, schließen BUN (blood urea nitrogen = Blutharnstoff-Stickstoff), Glucose, Calcium (Ca⁺⁺), Kalium (K⁺), Natrium (Na⁺), den pH-Wert und die Partialdrücke von Kohlendioxid (pCO₂) und von Sauerstoff (pO₂) ein. Bevorzugte Analysenelemente schließen z. B. Analysenelemente für Kohlendioxid (pCO₂) gemäß US 5,387,525 (das 525-Patent): und 5,506,148 (das 148-Patent), ein Analyseelement für den pH-Wert gemäß WO 95/30148 und von Bruno et al aus Anal. Chem. Vol. 69, S. 507–513 (1997) und ein Analysenelement für Sauerstoff (pO₂) gemäß US-Anmeldung mit der Nummer 08/617714 ein. Alle diese bevorzugten Analysenelemente strahlen eine charakteristische Lumineszenz aus, die auf das Vorliegen von deren jeweiligen Analyten reagiert, wenn einfallendes Licht einer vorbestimmten Spektralwellenlänge oder eines vorbestimmten Spektralbereichs eingestrahlt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jeder Sensorstreifen 14 ein Einzel-Analysenelement. Allerdings ist zu bedenken, dass jeder in der vorliegenden Erfindung verwendete Sensorstreifen eine Vielzahl von AnAlysenelementen umfassen kann, wobei jedes der vielen Analysenelemente eine unabhängig messbare Reaktion auf das Vorliegen von deren jeweiligen Analyten zeigt und ergibt. Diesbezüglich kann ein einzelner Sensorstreifen 14 beispielsweise erste, zweite und dritte Analysenelemente umfassen. Das erste Analysenelement kann eine erhöhte Fluoreszenz bei Vorliegen eines ersten Analyt zeigen und ergeben, wenn einfallendes Licht in einem ersten Spektralbereich eingestrahlt wird. Das zweite Analysenelement kann eine verminderte Phosphoreszenz bei Vorliegen eines zweiten Analyt zeigen und ergeben, wenn einfallendes Licht in einem zweiten Spektralbereich eingestrahlt wird. Das dritte Analysenelement kann beispielsweise eine weitere optische Reaktion, wie eine erhöhte Reflexion, bei vorliegen eines dritten Analyt zeigen und ergeben, wenn einfallendes Licht in einem vorbestimmten Spektralbereich eingestrahlt wird.
Die Sensorstreifen 14 werden auf das Substratgewebe 12 mit herkömmlichen Mitteln und Maßnahmen entweder mit Chargen- oder kontinuierlichen Verfahren aufgebracht. Beispielsweise können die Streifen 14 mit herkömmlichen Drucktechniken, wie Seidenraster- oder weiteren lithografischen Verfahrenstechniken, angewandt und aufgebracht werden. Ebenfalls ist in Betracht zu ziehen, dass Laser- oder Tintenstrahldrucktechnologien schließlich zur Aufbringung der Sensorstreifen angewandt werden können. Alternativ dazu, können die Streifen mit kontinuierlicher Direktabscheidung oder mit Aufbringverfahren vom Anstrich-Typ sowie durch Sprüh-Auftragung aufgebracht werden.
Beispielsweise kann man, in einer bevorzugten Ausführungsform, ein Mikro-Spendersystem des Typs, der im Handel von Gilson, Worthington, OH, Cavro Scientific Instruments Inc., Sunnyvale, CA, Elder Laboratories Inc., Napa, CA, IVEK Corp. Springfield, VT, oder von Fluid Metering Inc., Oyster Bay, NY, erhältlich ist, sowie weitere handelsübliche Quellen für chromatografische Abgabesysteme anwenden. Mit der Betriebsweise dieser Ausrüstungsgegenstände ist der Fachmann vertraut. Kurz beschrieben, wird das Material, das den Sensorstreifen umfasst, der mindestens ein Analysenelement einschließt, in flüssiger Form zubereitet und in eine Düse vorbestimmter Größe und Form eingespeist und auf dem Substratgewebe 12 suspendiert oder darauf aufgebracht. Die Flüssigkeit wird aus der Düse mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit auf das Substratgewebe aufgedrückt, wobei das Gewebe in Längsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit relativ zur Düse mit entweder umgekehrten oder gewalzten Gewebetechnologien einer kontinuierlicheren Art bewegt wird. Dieses Verfahren wird an beabstandeten Orten entlang der Querabmessung der Breite des Substratgewebes für jeden Sensorstreifen wiederholt. Die Flüssigkeit wird dann in herkömmlicher weise getrocknet oder gehärtet, um einen festen Sensorstreifen 14 zu bilden.
Während das vorgenannte Verfahren zur Abscheidung der Sensorstreifen 14 bevorzugt ist, kann im Wesentlichen jedes Abscheidungsverfahren herangezogen werden, mit dem es ermöglicht wird, dass die mechanischen und optischen Eigenschaften der Sensorstreifen 14 im Wesentlichen konstant über deren Längen gehalten werden. Diesbezüglich werden Parameter wie Streifendicke, -breite, -kontur und -zusammensetzung auf einem vorbestimmten Niveau gehalten, um eine Sensorreaktion zu ergeben, die relativ konstant oder identisch an verschiedenen Positionen entlang der Länge eines jeden Sensorstreifens 14 ist. Außerdem wird der Fachmann erkennen, dass die Sensorreaktion besonders konsistent über relativ kurze Streifenabschnitte ist und bleibt. Mit anderen Worten, wird die Einheitlichkeit der Reaktion diskreter Teilbereiche eines Sensorstreifens 14 in gewisser Hinsicht proportional zum räumlichen Abstand dazwischen sein.
Was nun 2 betrifft, schließt eine optische Sensoranordnung 14 der vorliegenden Erfindung eine Probenkammer 16 ein, die zur Anwendung in Kombination mit einem optischen Sensor 10 angepasst ist. Die Probenkammer 16 umfasst eine verlängerte, im Wesentlichen rohrförmige Aushöhlung 18, die innerhalb einem verlängerten Kammerelement 19 angeordnet ist. Die Aushöhlung 18 weist einen transversalen Querschnitt auf, der sich nominal einheitlich entlang ihrer Länge erstreckt und, teilweise, durch eine im Wesentlichen konkave oder zurückspringende Oberfläche 21 definiert ist, wie dies am besten in 3 dargestellt ist. Über die vorliegende Offenbarung hinweg, soll sich der Begriff "konkav" auf einen im Wesentlichen ausgehöhlten Rücksprung oder eine Aushöhlung beziehen, unabhängig davon, ob deren Oberfläche gekrümmt ist oder eine Vielzahl von im Wesentlichen flachen Oberflächen, wie hierin dargestellt, umfasst. was diesbezüglich 3 betrifft, erstreckt sich die konkave Oberfläche 21 nach innen aus einer im Wesentlichen planaren Umfassungsoberfläche 24 des Kammerelements 19.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist die Verbindungsoberfläche 24 angepasst, um in Querrichtung oben zu liegen, vorzugsweise in gleitbarer, Oberfläche-zu-Oberfläche-Verbindung mit dem Substratgewebe 12 und dem Sensorstreifen 14. So angeordnet, schließt ein diskreter Teilbereich des Gewebes 12, einschließlich der Teilbereiche der Sensorstreifen 14, in wirkungsvoller Weise die konkave Oberfläche 21 ab, um so eine longitudinale Seitenwand der rohrförmigen Aushöhlung 18 zu definieren. Ausserdem sind die Verbindungsoberflächen 24, das Substratgewebe 12 und die Sensorstreifen 14 jeweils genügend glatt, dass bei Anwendung einer vorbestimmten Kraft mit der Tendenz, einen derartigen Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt aufrecht zu erhalten, ein fluiddichter Verschluss dazwischen aufrecht erhalten wird. Die Probenkammer 16 ist somit angepasst, eine fluide Probe in Oberfläche-zu-Oberfläche- oder in Analyterfassendem Kontakt mit einem diskreten Teilbereich jedes Sensorstreifens 14 gestützt zu halten, wie dies nun detaillierter bezüglich der Betriebsweise der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diskutiert wird.
Wie in 2 gezeigt, erstrecken sich Eingangs- und Ausgangsöffnungen 20 bzw. 22 jeweils durch das Kammerelement 19. Die Öffnungen erstrecken sich jeweils senkrecht zur und in Verbindung mit der Aushöhlung 18 an deren gegenüberliegenden Enden, um den Probenfluss in und aus der Probenkammer 16 zu erleichtern.
Wie dargestellt, ist die Probenkammer 16 eine wiederverwendbare Vorrichtung, die entweder für Mehrfachtests an einem besonderen diskreten Ort auf dem Sensorstreifen 14 oder, alternativ dazu, für eine fortschreitende Bewegung zu frischen (unbenutzten) Teilbereichen der Sensorstreifen für nacheinander ablaufende Probentests ausgestaltet ist. Diese alternativen Testverfahrenstechniken werden nun bezüglich der Betriebsweise der vorliegenden Erfindung diskutiert.
Was nun 4A betrifft, ist eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als optische Sensoranordnung 115 dargestellt. Diese optische Sensoranordnung schließt mehrfache individuelle Probenkammern 116 ein, die auf dem optischen Sensor 10 vorliegen. Die Sensoranordnung 115 ist vorzugsweise als Laminat hergestellt, umfassend den optischen Sensor 10, ein Zwischen- oder Kammergewebe 26 und ein Deckgewebe 28.
Das Kammergewebe 26 umfasst, in Kombination mit dem Deckgewebe 28, Probenkammern 116. Wie dargestellt, ist das Kammergewebe 26 eine verlängerte Platte, die eine Serie von sich in Querrichtung erstreckenden Aushöhlungen 118 einschließt. Die Aushöhlungen sind in vorbestimmten Abständen voneinander entlang der Länge des Gewebes beabstandet.
Das Gewebe 26 ist vorzugsweise aus einem Material und in ähnlicher Weise wie das des Substratgewebes 10 hergestellt. Die Aushöhlungen 118 werden mit einem herkömmlichen Verfahren gebildet, wie z. B. dadurch, dass das Gewebe 26 herkömmlichen Verfahrensabläufen zum Schneiden von Formen unterzogen wird. Alternativ dazu, können für den Fall, dass das Gewebe 26 durch Formgebungsverfahren hergestellt wird, die Aushöhlungen 118 integral damit geformt werden.
Das Deckgewebe 28 wird in einer versiegelten, fluiddichten Weise über das Kammergewebe 26 gelegt oder darauf laminiert. Diese Kombination aus Kammergewebe 26 und Deckgewebe 28 stattet an wirkungsvoller Weise jede Kammer 116 mit einem transversalen Querschnitt aus, der durch die konkave Oberfläche 21 definiert wird, wie dies bereits oben bezüglich 3 beschrieben wurde. Eine Serie von Eingangs- und Ausgangsbohrungen oder -öffnungen 20 und 22 erstreckt sich durch das Deckgewebe 28 in Verbindung mit gegenüberliegenden Enden der Aushöhlungen 118, wie dies ebenfalls oben bereits diskutiert wurde. Alternativ dazu, können die Bohrungen 18 und 22 auch im Substratgewebe 12 selbst ausgebildet oder in Kombination mit Öffnungen im Deckgewebe 28 angewandt werden. Das Deckgewebe 28 ist vorzugsweise aus einem Material und in ähnlicher Weise wie das von sowohl dem Substratgewebe 12 und dem Kammergewebe 26 hergestellt. Jede herkömmliche Maßnahme, einschließlich z. B. Ultraschall und Vibrationsschweißen oder Klebemittel verschiedener Typen, können angewandt werden, um das Deckgewebe 28 auf das Kammergewebe 26 zu laminieren. In einer bevorzugten Ausführungsform wird allerdings ein herkömmlicher Klebstoff verwendet, um die Gewebe 26 und 28 miteinander zu verbinden.
Das Kammergewebe 26 wird so auf den optischen Sensor 10 laminiert, dass der Sensor 10 in wirkungsvoller Weise die konkaven Oberflächen 21 einer jeden Aushöhlung 118 in ähnlicher Weise wie der oben bezüglich der Aushöhlung 18 beschriebenen Weise abschließt und versiegelt. Somit sind, anstatt beweglich zu sein, wie dies für die oben beschriebene Aushöhlung 18 der Fall ist, die Aushöhlungen 118 vorzugsweise unbeweglich oder dauerhaft an beabstandeten Zwischenräumen entlang der Länge des optischen Sensos 10 angeordnet. Die Art und Weise, wie das Kammergewebe 26 auf den optischen Sensor 10 laminiert wird, ähnelt derjenigen, mit welcher das Kammergewebe 26 an das Deckgewebe 28 gebunden wird.
Was nun 4B betrifft, ist eine weitere alternative Ausgestaltung als optische Sensoranordnung 115' dargestellt. Die Anordnung 115' ähnelt im Wesentlichen der optischen Sensoranordnung 115, mit dem Unterschied, dass die Eingangs- und Ausgangsöffnungen 20' und 22' im Substratgewebe 12 anstatt im Gewebe 28 angeordnet sind und vorliegen.
Eine weitere, ähnliche alternative Ausführungsform ist in 4C als optische Sensoranordnung 115'' dargestellt. In der Anordnung 115'' sind einige der Eingangs- und Ausgangsöffnungen (d. h. die Ausgangsöffnungen 22, wie dargestellt) im Gewebe 28 angeordnet, während weitere der Eingangs- und Ausgangsöffnungen (d. h. die Eingangsöffnungen 20') im Substratgewebe 12 angeordnet sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind beschrieben worden, im Folgenden werden deren Betriebsabläufe beschrieben. Was nun am Anfang die optische Sensoranordnung 15 betrifft, wie in 2 und 3 dargestellt, wird eine Probe, die getestet werden soll, in die Eingangsöffnung 20, wie mit einer Pumpe (nicht dargestellt, wobei aber die Anwendung von Kapillarkräften oder negativen oder positiven Drücken eingeschlossen sein kann), eingeführt. Die Probe wird eingebracht, bis sie im Wesentlichen die Probenkammer 16 füllt, und sie wird somit in einen den Analyt erfassenden Kontakt mit einem diskreten Teilbereich des jeweiligen Sensorstreifens 14 gebracht, wie dies oben bereits diskutiert wurde. Sobald dies erfolgt ist, kann eine Vielzahl geeigneter Geräte eingesetzt werden, um die optische Reaktion der diskreten Teilbereiche zu messen, um das Vorhandensein und/oder die Konzentration von Analyten in der Probe zu ermitteln und zu bestimmen. Beispiele derartiger Geräte schließen eine im Handel erhältliche fluorimetrische Vorrichtung ein, die als Modell LS50-b Spektrofluorimeter bekannt ist, erhältlich von Perkin Elmer Corporation aus Norwalk, Connecticut. Ein festes Probenhalterzubehör wurde spezifisch modifiziert, um die in Streifen angeordneten Filmsensoren für frontseitige Fluoreszenzmessungen aufzunehmen. Mit "frontseitig" oder "Frontoberfläche" ist gemeint, dass das Anregungs- und Ausstrahlungssammeln aus der gleichen Oberfläche erfolgen. Die Beleuchtungs- und Sammeloptiken ermöglichen die Übertragung der Anregungs- und Ausstrahlungssignale durch das Mylar^®-Substrat hindurch. Proben wurden in eine ausgehöhlte Aluminium-Probenkammer eingebracht, die auf der Seite des Mylar^® gegenüber den Beleuchtungs- und Sammeloptiken angeordnet wurde, wobei deren Öffnung mit dem Sensorsreifen abgedeckt wurde, so dass die Proben mit dem Streifen direkt in Kontakt gelangten. Probenmessungen mit dieser Vorrichtung sind in Beispiel 6 (9) und Beispiel 8 (10) angegeben.
Alternativ dazu, kann die in 5 dargestellte Testvorrichtung 140 angewandt und eingesetzt werden. Kurz beschrieben, schließt eine derartige Vorrichtung 140 eine Fließzellenanordnung 60 und eine Anregungsquelle und ein Detektor-Subsystem 100 wie das in der US-Anmeldung mit der Nummer 08/617714 offenbarte ein. Das Subsystem 100 strahlt einen Lichtstrahl mit einer vorbestimmten Wellenlänge oder einem vorbestimmten Wellenlängenbereich aus. Das Licht wird durch das Faseroptikkabel 80 auf die Oberfläche des Substratgewebes 10 direkt gegenüber einem Streifen 14 in der Probenkammer 16 geleitet. Das Licht geht durch das Gewebe, welches, wie oben bereits erwähnt, im Wesentichen durchsichtig dafür ist, wobei das Licht auf einen vorbestimmten Streifen der Sensorstreifen 14 einfällt. Das einfallende Licht dient dazu, einen Teilbereich des Sensorstreifens 14 anzuregen. Der Streifen 14 zeigt und ergibt dann eine optische Reaktion, die Parametern (z. B. dem Vorliegen und/oder der Konzentration) des vorbestimmten Analyt in der in der Probenkammer vorgelegten Probe entspricht. Diese optische Reaktion wird vom Detektor-Subsystem 100 aufgenommen und empfangen.
Die Eichinformation für die optische Sensoranordnung wird durch Einbringen einer Eichprobe oder eines Eichmittels mit bekannter Analytzusammensetzung in die Probenkammer und durch Messung der Reaktion der Sensorstreifen darauf in einer Weise erhalten, die der Testung einer unbekannten Probe im Wesentlichen ähnelt.
Was nun 5 und 6 betrifft, werden die Testvorrichtungskomponenten 60 und 100 nun in weiterem Detail beschrieben. Wie in 5 dargestellt, ist die Fließzellenanordnung 60 angepasst, um einen optischen Sensor 10 zur Messung aufzunehmen. Strahlung oder Licht, die auf das Substratgewebe 12 einfallen und aus dem Streifen 14 wieder ausgestrahlt werden, werden jeweils zu und aus einer Quelle und dem Nachweis-Subsystem 100 durch ein Faseroptikkabel 80 geleitet. Das Kabel 80 schließt einen Kern 82, eine Umhüllung 84 und einen Schaft 86 ein, worin der Kern 82 und die Umhüllung 84 aus entweder Glas- oder Kunststoffpolymermaterialien beschaffen sein können. Das Kabel 80 ist in eine Basis 62 eingebettet, die vorzugsweise eine nur niedrige Durchlässigkeit für Gase und eine flache Oberfläche zum Kontakt mit dem Substrat 12 aufweist. Die Basis 62 kann aus Edelstahl oder einem anderen harten, thermisch leitfähigen Material sein, welches die Befähigung aufweist, zur Temperatursteuerung der Membran 14 behilflich zu sein. Die Quellenstrahlung aus Kabel 80 geht durch das Substrat 12 und regt die in der Membran 14 dispergierten Lumineszenz-Farbstoffmoleküle an. Das verlängerte Element 19, einschließlich der Probenkammer 16, wird flach gegen den optischen Sensor 10 gedrückt, wie dies bereits oben diskutiert wurde. Alternativ dazu, kann eine Sensoranordnung 115 (4), einschließlich der Probenkammern 116 (4), angewandt und eingesetzt werden. Die Proben können durch die Eingangs- und Ausgangsöffnungen 20 und 22 eintreten und anschließend wieder austreten. Das Signal aus jedem individuellen Streifen 14 wird dann durch das Kabel 80 übertragen und zur Quelle und zum Detektor-Subsystem 100 zurückgeleitet.
Bezugnehmend auf 6, ist die Messvorrichtung 140 aus einer Fließzellenanordnung 60 mit einem Quellen- und Detektor-Subsystem 100 zusammengesetzt. Für das optische Quellen- und Detektor-Subsystem 100 werden eine LED-Quelle 152 und eine Linse 154 angewandt, um Anregungslicht durch einen Filter 162 in den einen Ast 182 des Faseroptik-Bündels 180 (erhältlich von American Laubscher Corp., Farmingdale, NY) zu leiten. Das lumineszente oder ausgestrahlte Lichtsignal, das aus dem Sensor 10 herab zu Faserkabel 80 und Ast 184 zurückkehrt, geht durch den Filter 168 und die Öffnung 158 vor dem Nachweis durch die Fotodiode 172. Der Ausstoßstrom des Emissionsdetektors 172 wird mit einem Vorverstärker 174, wie einem Stanford Research SR570-Stromvorverstärker, verstärkt, in einen Spannungswert überführt und zur Anwendung in der Analyse wiedergegeben. Beispielsweise wäre, bei dem den pH-Wert erfassenden Farbstoff Fluoreszein, der in enem Sensorstreifen verwendet wird, eine Panasonic^® -Blau-LED (P389ND, erhältlich von Digikey, Theif River Falls, MN) für die Quelle 152 bevorzugt. Ein 485 nm Zentralenwellenlänge-Filter mit einer Halbbandenbreite von 22 nm (erhältlich von Omega Optical, Brattleboro, VT) wäre für den Filter 162 und ein 535 nm Zentalwellenlänge-Filter mit einer Halbbandenbreite von 35 nm, ebenfalls erhältlich von Omega Optical, Brattleboro, VT, wäre für den Filter 168 bevorzugt. Es sollte ebenfalls auf der Hand liegen, dass jeder individuelle Sensorstreifen, worin ein anderer Farbstoff zur Anwendung gelangt, seine eigene bevorzugte LED-Quelle 152, seinen eigenen bevorzugten Anregungsinterferenzfilter 162 und Emissionsinterferenzfilter 68 erforderlich macht. Während besondere Anordnungen optischer Quellen- und Nachweissysteme hierin offenbart worden sind, sind weitere gleichwertige Instrumentensysteme dem Fachmann bekannt und sollen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
Die Testverfahrensabläufe erfolgen an jedem Sensorstreifen 14 in der Probenkammer 16, entweder der Reihe nach oder parallel, um alle der vorbestimmten Analyten zu testen. Sobald die Analyse beendet ist, entfernt das Pumpmittel die Probe aus der Kammer 16 durch die Ausgangsöffnung 22.
Die Analyse anschließender Proben sowie die vorgenannte Analyse einer Eichprobe können in einer Weise durchgeführt werden, die für Sensoren des Standes der Technik üblich ist. Die Probenkammer 16 kann nämlich mit Waschflüssigkeit gespült werden, um Spuren der vorherigen Probe aus der Probenkammer und den Sensorstreifen zu entfernen. Die Probenkammer 16 und die gleichen diskreten Teilbereiche der Probenstreifen 14, mit denen die Probenkammer überschichtet ist, können für eine anschließende Testprobe wiederverwendet werden. Auf diese Weise kann die Sensoranordnung 15 als eine herkömmliche Vorrichtung zur "Mehrfachverwendung" fungieren. Alternativ dazu, schließt die vorliegende Erfindung die Anwendung des optischen Sensors 10 als eine "Vorrichtung zur mehrfachen Einzelverwendung" ein, in welcher anschließende Tests an diskreten unbenutzten Teilbereichen der Sensorstreifen 14 durchgeführt werden können. Diesbezüglich kann, nachdem das Testverfahren beendet ist, die Probenkammer 16 gewaschen und genügend gut getrocknet werden, um jegliche Probenspuren aus dem Kammerelement 19 zu klären und eine Mitschleppung von Flüssigkeit zur nächsten gewählten Position zu verhindern. Die Probenkammer 16 kann dann relativ zur Länge des optischen Sensors 10 bewegt werden, um die Aushöhlung 18 in einem unbenützten Teilbereich der Sensorstreifen 14 darüber anzuordnen. Sobald dies so angeordnet ist, kann eine anschließende Probe in die Probenkammer 16 zur Analyt-Analyse eingespeist werden. Diese Stufen können wiederholt durchgeführt werden, so dass ein frischer diskreter Teilbereich eines jeden Sensorstreifens 14 für jede Probe (Eichmittel oder unbekannte Probe) entweder der Reihe nach oder gleichzeitig eingesetzt wird.
Allerdings wird die vorliegende Erfindung vorzugsweise in dem Modus einer "mehrfachen Einzelverwendung" eingesetzt und angewandt, wenn sie mit Vorkehrungen für eine Vielzahl von Probenkammern 116 kombiniert ist, wie dargestellt in 4, um zu bewerkstelligen, dass jede Probenkammer nur 1 Mal verwendet wird. Dies beseitigt namentlich die Notwendigkeit für Waschvorgänge, und jede Probenkammer wird in wirkungsvoller weise zu einem Abfallbehälter für ihre eigene Probe. Ausserdem beseitigt dieser Sachverhalt im Wesentlichen die Möglichkeit zur Kreuz-Kontamination von Proben, was bei wiederholtem Einsatz der Probenkammern vorommt, wie hierin oben bereits erwähnt.
Einen zusätzlichen Vorteil dieser Konstruktion stellt die Fähigkeit dar, parallele Testverfahren bei unbekannten und Eichproben durchzuführen. Diesbezüglich können Probenkammern 116, die nahe und vorzugsweise benachbart angeordnet sind, nacheinander zur Testung von Eichproben und unbekannten Proben eingesetzt und angewandt werden. Eine solche parallele, gleichzeitige Testverfahrensweise ergibt eine zusätzliche Genauigkeit beim Testverfahren, die mit Vorrichtungen des Standes der Technik nicht verfügbar war, indem in wirkungsvoller weise jegliche Ungenauigkeiten bei der Sensorreaktion, die durch zeitliche Abweichungen zwischen Tests von Eich- und unbekannten Proben verursacht werden, beseitigt sind.
Ausserdem können, in einer weiteren Variation, sowohl die Sensoranordnung 15 (2) als auch die Sensoranordnung 115 (4) an mehrfachen diskreten Teilbereichen entlang den Längen der Sensorstreifen 14 geeicht werden. Dies ergibt in vorteilhafter Weise zusätzliche Datenpunkte zur erhöhten Genauigkeit der Eichinformation. Diesbezüglich können zur noch weiteren Genauigkeit, Eichproben in Kammern getestet werden, die an gegenüberliegenden Seiten einer und benachbart zu einer Probenkammer angeordnet vorliegen, die eine unbekannte Probe enthält.
Diese Mehrfachpositionseichung erleichtert auch die Anwendung diskreter Eichproben mit unterschiedlichen Kombinationen von darin vorgelegten Analyten. Dieser Sachverhalt ergibt die Tendenz, dass die Stabilität der individuellen Eichmischungen erhöht wird, indem eine Trennung von Analyten, wie z. B. von Glucose und Sauerstoff, ermöglicht wird. Der Fachmann wird erkennen, dass die Gegenwart von Sauerstoff in einer Glucose-Lösung eine Tendenz ergibt, dass oxidatives Mikroorganismenwachstum begünstigt wird. Somit ist es von Vorteil, Sauerstoff- und Glucose-Eichlösungen getrennt zu halten. Im Allgemeinen kann eine erste Eichprobe mit einer ersten vorbestimmten Kombination von Analyten und eine zweite Eichprobe kann mit einer zweiten vorbestimmten Kombination von Analyten vorgesehen sein und bereitgestellt werden. Die ersten und zweiten Eichproben werden dann gleichzeitig an diskreten Positionen von Sensorstreifen 14 getestet. Die Daten, die aus dem Test dieser getrennten Eichproben erhalten werden, können zur Analyse von Testergebnissen für unbekannte Proben an den gleichen oder weiteren diskreten Positionen entlang den Sensorstreifen 14 kombiniert werden.
Somit beruht, wie hierin oben bereits diskutiert wurde, anstatt auf zeitlicher Stabilität zu beruhen, die vorliegende Erfindung auf räumlicher Stabilität, nämlich auf der Annahme, dass Sensorbereiche, die nahe zueinander entlang den Sensorstreifen angeordnet sind, im Wesentlichen identische Reaktionscharakteristika zeigen und ergeben. Dieser Sachverhalt wird durch die Abscheidung der Analysenelemente als im Wesentlichen kontinuierliche Sensorstreifen 14, wie hierin oben bereits diskutiert, mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht, was, wie gewünscht, durch die Anwendung benachbarter Probenkammern 116 für die jeweiligen Test- und Eichverfahren bewerkstelligt wird.
Ausserdem ermöglicht die Kombination räumlicher und zeitlicher Nähe bei diesen Messungen die Anwendung herkömmlicher differenzieller und verhältnissmetrischer Techniken, um deren Genauigkeit und Präzision noch weiter zu verbessern. Insbesondere ist es durch Einführung und Messung einer unbekannten Probe und eines Eichmittels in die jeweiligen Probenkammern zur gleichen Zeit möglich, die Reaktionsdynamiken des Eichmittels gegenüber der unbekannten Probe gleichzeitig zu beobachten und zu vergleichen, um die Genauigkeit der Messung des Reaktionsverhaltens noch weiter zu steigern.
Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung richtet sich auch auf das Problem von Abweichungen bei der Lagerungsgeschichte, welche dazu neigen, dass das Leistungsvermögen und die Konsistenz von Sensoren des Standes der Technik beeinträchtigt werden. Beispielsweise können ansonsten identische Sensoren des Standes der Technik unterschiedliche Zeiträume lang gelagert oder Veränderungen bei den Umweltbedingungen (z. B. unterschiedlicher Temperatur, Feuchtigkeit oder Strahlung) während der Lagerung ausgesetzt worden sein, was die Konsistenz unter den Sensoren beeinflussen kann. Durch die Fertigung und Herstellung der Analysenelemente als namentlich kontinuierliche Streifen auf einem Einzelsubstrat ergibt die vorliegende Erfindung die Tendenz, dass gewährleistet ist, dass jeder diskrete Teilbereich der Sensorstreifen 14 eine identische Lagerungsgeschichte hat, um die Sensorkonsistenz weiter zu verbessern.
Ausserdem ergeben die vorliegende Erfindung und insbesondere die Sensoranordnung 115 einen wesentlichen Vorteil bezüglich der Abfallverringerung. Wie hierin oben bereits erwähnt, umfassen ca. 80% des Abfalls im Zusammenhang mit Sensoren des Standes der Technik Waschflüssigkeit, die verwendet wird, um die Probenkammer und die Analysenelemente zwischen unbekannten Proben zu reinigen. Ein solcher Abfall wird im Allgemeinen als biogefährlich klassifiziert, was relativ rigorose und teure Sonderbehandlungsmaßnahmen erforderlich macht. Indem die Notwendigkeit zum Waschen durch die Konstruktion individualisierter Probenkammern 116 im Wesentlichen verringert oder beseitigt wird, wie hierin oben bereits diskutiert, wird durch die vorliegende Erfindung in wirkungsvoller Weise biogefährlicher Abfall im Vergleich mit Vorrichtungen des Standes der Technik unter wünschenswerten Kosten- und Sicherheitsverbesserungen verringert und herabgesetzt.
Die folgenden veranschaulichenden Beispiele sollen bestimmte Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung darlegen. Es sollte selbstverständlich sein, dass diese Beispiele keine Einschränkung darstellen. In den Beispielen wurden Sensorstreifen 14 auf einem 75 μm (Mikrometer) dicken Mylar^®-Substratgewebe 12 abgeschieden, das mit einer IVEK LS-Tafel positioniuert wurde. Die Abscheidung der Polymer- und Farbstoff-Formulierungen wurde mit einem Mikro-Spendersystem des oben bereits diskutierten Typs durchgeführt. Beispiele der Konstruktion in Streifen angeordneter Sensormembranen und Darlegungen ihrer Funktionalität werden im Folgenden angegeben:
Beispiel 1
In 1 mL Lösungsmittel Tetrahydrofuran (THF) von Alrich (Milwaukee, WI) wurden 100 mg Polystyrol (MG = 280000, erhalten von Scientific Polymer Products Inc. in Ontario, NY) und 2 mg des Sauerstoff erfassenden Farbstoffs Octaethyl-Pt-porphyrinketon (OEPK) vom Joanneum Research Institute in Graz, Austria, gelöst. Die Viskosität der Lösung betrug 37 Centipoise (cps), gemessen an einem Brookfield RVDVIIIC/P-Rheometer. Die Mischung wurde dann durch eine Düse in einem Abstand von 75 μm über einem klaren Mylar^®-Film mit einer Geschwindigkeit von 5 mL/s mit einem Digispense 2000-Pump-System von IVEK abgeschieden, um einen Streifen bei einer Lineargeschwindigkeit von 50 mm/s mit einer Breite von ca. 2 mm und einer Dicke von ca. 5 μm nach Trocknung zu erzeugen. Nach Lufttrocknung wurden die Streifen bei 110°C 1 h lang unter einem Vakuum gehärtet und abgekühlt, wobei alle Lösungsmittelspuren entfernt wurden. Die entstandenen Sauerstoff erfassenden Streifen waren durchsichtig und hell purpurrot.
Beispiel 2
Ein Sensorstreifen aus Beispiel 1 wurde in die in 5 beschriebene Messvorrichtung gegeben, mit dem Unterschied aber, dass diese die entsprechende gelbe LED-Quelle, einen Omega 585DF20-Anregungsfilter und einen Omega 750DF50-Emissionsfilter für den Farbstoff Octaethyl-Pt-porphyrinketon enthielt. Ein fließender Gasstrom mit unterschiedlichen Sauerstoff-Partialdrücken von 0, 100, 26, 12, 7, 12, 26, 100 und schließlich wieder 0% Sauerstoff wurde über den Sensor geleitet, und es wurde die aus dem Farbstoff ausgestrahlte Lumineszenz aufgenommen. Die Lumineszenz-Quenchspur in 7A wurde herangezogen, um eine Stern-Volmer-Quench-Konstante von 0,026 (mmHg)^–1 abzuleiten. Die Anwendung der in Streifen angeordneten, Sauerstoff erfassenden Membran auf doppelte wässrige Pufferproben, abgetönt auf Partialdrücke von 92, 43 und 171 mmHg Sauerstoff, erzeugte ebenfalls rasche und reversible Reaktionen, wie dokumentiert in 7B, welche dazu herangezogen werden konnten, um die Menge des gelösten Sauerstoffes in der Lösung quantitativ zu bestimmen.
Beispiel 3
Ein Erfassungsstreifen für den Analyt Sauerstoff wurde wie folgt konstruiert. Der Farbstoff Octaethyl-Pt-prophyrin wurde gemäß den in J. Molecular Spectroscopy 35: 3 S. 359–375 (1970) beschriebenen Verfahren synthetisiert. Das Styrol/Acrylnitril-Copolymer mit MG = 165000, enthaltend 25% Acrylnitril, wurde von Scientific Polymer Products Inc., Ontario, New York, erhalten. Eine Mischung aus 2 mg Farbstoff und 100 mg Copolymer, gelöst in 1 mL THF, wurde auf einem Mylar^®-Film wie in Beispiel 1 abgeschieden.
Beispiel 4
Ein Sensorstreifen aus Beispiel 3 wurde in die oben in 5 beschriebene Messvorrichtung gegeben, und es wurde ein fließender Gasstrom mit Sauerstoff-Partialdrücken von 0, 26 und schließlich 100 Sauerstoff über den Sensor geleitet. Die Lumineszenz, ausgestrahlt mit grünem Anregungslicht von 540 nm aus dem Octaethyl-Pt-Porphyrin-Farbstoff, wurde bei 650 nm kontinuierlich gemessen, und es wurde die Lumineszenz-Quenchspur aufgenommen, wie in 8 dargestellt.
Beispiel 5
Ein Analysenelement für CO₂ wurde im Wesentlichen wie in den oben zitierten 525 und 148-Patenten hergestellt. Es wurde eine 7%-ige Lösung (gewichtbezogen) von Ethylcellulose durch Auflösen von 7 g davon in 100 mL einer 7 : 3-Toluol-Ethanol-Mischung hergestellt. Zu dieser Lösung wurden 5 mg Hydroxypyrentrisulfonsäure (HPTS) gegeben. 2 mL Tetrabutylammoniumhydroxid wurden zu der Mischung gegeben. Die Lösung wurde in Streifen mit einer Lineargeschwindigkeit von 50 mm/s mit einer Auftragsgeschwidigkeit der Lösung von 5 mL/s mit einer Düse im Abstand von 75 μm über dem Substrat aufgebracht. Nach Lufttrocknung über Nacht ergaben sich sehr schwach grüne Streifen zur Erfassung von CO₂.
Beispiel 6
Ein Teil des in Streifen angeordneten CO₂-Sensors aus Beispiel 5 wurde in eine optische Kammer auf einem Perkin Elmer LS-50B-Sectrofluorimeter gegeben. Frontoberflächenbeleuchtungs- und Sammeloptiken ergaben, dass die Anregungssignale mit 460 nm und die Emissionssignale mit 506 mm durch das Mylar^®-Substrat geleitet wurden. Abgetönte Flüssigkeitsproben wurden in eine ausgehöhlte Aluminium-Probenkammer mit einer Öffnung eingebracht, die von Sensorstreifen bedeckt war. Die Einleitung und Erhöhung von CO₂-Partialdrucken auf 5,66 und 8,33 CO₂ verursachten reversible Fluoreszenzänderungen, wie in 9 dokumentiert.
Beispiel 7
50 mg eines pH-empfindlichen Copolymers aus N,N-Dimethylacrylamid- und N-t-Butylacrylamid-Monomeren mit einem kovalent gebundenen 4-Acryl-amidofluoreszein wurden in 1 mL THF in der von Alder et al in der oben zitierten WO 95/30148 beschriebenen Weise aufgelöst. Die Polymer-Lösung wurde in Streifen mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/s mit einer Ausbringgeschwindigkeit von 4 mL/s aus einem Düsenkopf im Abstand von 100 μm über dem Mylar^®-Film aufgebracht. Nach Verdampfung des Lösungsmittels waren die Streifen eigentlich farblos, solange sie benetzt waren, und sie wurden schwach grün mit einer basischen wässrigen Probe zur Messung.
Beispiel 8
Ein in Streifen angeordneter pH-Sensor, der wie in Beispiel 7 konstruiert war, wurde ferner in die Probenvorrichtung gegeben und mit dem Perkin Elmer LS50-B in ähnlicher Weise wie in Beispiel 6 gemessen. In diesem Fall wurde die Anregungswellenlänge auf 485 mm festgelegt, und es wurde die Emission bei 530 mm aufgenommen, wobei nach einander Pufferproben mit einem pH-Wert von 7,5, 7,1, 6,8, 7,1 und 7,5 in den Sensor eingebracht wurden. Die reversible Fluoreszenz-Quenchung des Ansäuerung durch Fluoreszein-Sensorfarbstoffs durch die Proben ist in 10 dargestellt.
Beispiel 9
Mit den in Beispielen 3, 5 und 7 beschriebenen Streifverfahren wurde eine Serie paralleler Sensorstreifen für Sauerstoff, Kohlendioxid und den pH-Wert auf einen Mylar^®-Film in ähnlicher Weise wie in 1 abgelegt. Ein 150 μm dicker Film aus Mylar^® mit doppelseitigem Klebeband, was eine Gesamtdicke von 210 μm ergab, wurde mit einer Serie paralleler Ausschnitte quer zur Längsrichtung des Films ausgestanzt, um das Zwischengewebe 26 zu bilden. Dieses Zwischengewebe wurde dann auf einem Klarfilm aus Mylar^® zur Bildung des Deckgewebes 28 fixiert, und es wurde eine Serie von Löchern gestanzt, und zwar jeweils eines an jedem Ende der parallelen Ausschnitte. In der endgültigen Zusammenbaustufe wurde der Film mit den Sensorstreifen als letzte Sandwich-Schicht auf den Boden mit der Sensorseite in Kontakt mit den transversalen Ausschnitten auf der Zwischenschicht gelegt, wie in 4 dargestellt, wodurch die Probenkammern 118 mit einer Tiefe von ca. 210 μm gebildet wurden. Für die Messungen und Analyt-Bestimmungen wurde diese Sensoranordnung anschließend in ein Gerät mit mehreren faseroptischen Bündelanordnungen, die parallel zu den Probenkammern verliefen, gegeben. Die entsprechende Farbanregungs- und Sammeloptik wurde direkt unterhalb des entsprechenden Streifens, der gemessen wurde, angeordnet, wie dies in 5 dargestellt ist. Während der Längsbewegung der Anordnung mit den Sensorstreifen und Probenkammern war ein Stab mit einer Einlass- und Ausgangsöffnung über die Portallöcher auf dem klaren Mylar^®-Film (Deckgewebe 28) geklammert, und es wurde eine individuelle Probenkammer mit einem einzelnen Eichmittel oder einer einzelnen Probe befällt. Für Demonstrationszwecke dienten Ampullenröhrchen der Certain^® Plus-Standards von Chiron Diagnostics sowohl als Eichmittel als auch als Proben mit bekannten Werten. Die Röhrchen wurden geöffnet und in die Probenlöcher über den Sensorstreifen gesaugt. Die Werte für Level 1 entsprachen pH = 7,151, pCO₂ = 68,9 mmHg und pO₂ = 69,0 mmHg. Die Werte für Level 3 entsprachen pH = 7,409, pCO₂ = 40,1 mmHg und pO₂ = 104,5 mmHg. Die gleichzeitige Reaktion der Sensoren auf Änderungen beim Eichmittel ist in 11 dargestellt.
Beispiel 10
Mit dem in Beispiel 9 beschriebenen Sensorformat und der Vorgehensweise wurde eine Standard-Reaktionskurve für einen Einzelsensor erhalten, der mit drei bekannten Certain^®-Standards, entsprechend 71,6, 107,7 und 144,5 mmHg Sauerstoff, geeicht wurde, was durch die ausgezogene Gerade in 12 dargestellt ist. Die optische Sensoranordnung wurde dann auf eine neue Position verschoben, und es wurde eine weitere, aber bekannte Probe auf eine frische Position auf jedem Sensorstreifen angesaugt. Diese werden durch die einzelnen Sensor-Punktreaktionen dargestellt. Tabelle 1 zeigt den Vergleich der gemessenen Werte, die dann mit dem Eichalgorithmus berechnet wurden. Obwohl die Eichung für 1 Sensor durchgeführt wurde, wurde der Algorithmus auf getrennte individuelle Sensorpositionen entlang des Streifens angewandt, und zwar jede mit nur einer Einzelmessung
Tabelle 1
Die vorstehende Beschreibung dient in erster Linie der Veranschaulichung. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf eine entsprechende beispielhafte Ausgestaltung dargelegt und beschrieben worden ist, sollte es für den Fachmann klar sein, dass die vorstehenden und verschiedene weitere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen in der entsprechenden Form und dem entsprechenden Detail durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
Für die so beschriebene Erfindung gelten die Patentansprüche 1 bis 27.

Claims

Optische Sensoranordnung zur Erfassung des Analytgehalts einer Vielzahl von Proben, wobei die genannte optische Sensoranordnung umfasst: a) einen optischen Sensor, umfassend: ein Substratgewebe vorbestimmter Länge, wobei das genannte Substratgewebe für Gase im Wesentlichen undurchlässig und in einem vorbestimmten Spektralbereich optisch durchsichtig ist; eine Vielzahl verlängerter Sensorstreifen, die sich in parallelem Abstand entlang der Länge des genannten Gewebes erstrecken, wobei jeder der genannten vielen Sensorstreifen ausgestaltet ist, um eine optisch unterscheidbare Reaktion auf das Vorliegen von mindestens einem Analyt zu ergeben, der genannte optische Sensor für einen selektiven, den Analyt erfassenden Kontakt mit den vielen Proben ausgestaltet ist, worin jede der vielen Proben selektiv über jeden der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer von vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden kann, und wobei die genannte optisch unterscheidbare Reaktion im Wesentlichen identisch an den genannten vielen diskreten Probenpositionen ist; und b) mindestens eine Probenkammer, die über jedem der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer der genannten vielen Diskreten Probenpositionen entlang deren Längen angeordnet werden kann, worin die genannte mindestens eine Probenkammer ausgestaltet ist, um abwechselnd individuelle der vielen Proben im genannten, den Analyt erfassenden Kontakt zu halten, und worin die genannte mindestens eine Probenkammer umfasst: eine verlängerte Aushöhlung in einem Kammerelement, wobei die genannte verlängerte Aushöhlung durch eine im Wesentlichen konkave Oberfläche des genannten Kammerelements definiert ist, die genannte verlängerte Aushöhlung erste und zweite Öffnungen an ihren gegenüberliegenden Enden aufweist, um den abwechselnden Eintritt und Austritt der individuellen der vielen Proben in die und aus der genannten Probenkammer zu erleichtern, und wobei das genannte Kammerelement ausgestaltet ist, um sich über die genannte Vielzahl der Sensorstreifen mit der genannten, im Wesentlichen konkaven Oberfläche, die auf das genannte Gewebe zu liegen kommt, zu erstrecken, worin der genannte optische Sensor in wirksamer Weise die genannte im Wesentlichen konkave Oberfläche abschließt, um eine longitudinale Seitenwand der genannten verlängerten Aushöhlung zu definieren.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Vielzahl der genannten Probenkammern umfasst.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, worin die genannte mindestens eine Probenkammer beweglich ist, um sich selektiv über die genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der genannten Sensorstreifen zu legen.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 3, worin die genannte mindestens eine Probenkammer angeordnet wird, um sich senkrecht zu jedem der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen zu erstrecken.
Optische Sensoranordnung zur Erfassung des Analytgehalts einer Vielzahl von Proben, wobei die genannte optische Sensoranordnung umfasst: a) einen optischen Sensor, umfassend: ein Substratgewebe vorbestimmter Länge, wobei das genannte Substratgewebe für Gase im Wesentlichen undurchlässig und in einem vorbestimmten Spektralbereich optisch durchsichtig ist; eine Vielzahl verlängerter Sensorstreifen, die sich in parallelem Abstand entlang der Länge des genannten Gewebes erstrecken, wobei jeder der genannten vielen Sensorstreifen ausgestaltet ist, um eine optisch unterscheidbare Reaktion auf das Vorliegen von mindestens einem Analyt zu ergeben, der genannte optische Sensor für einen selektiven, den Analyt erfassenden Kontakt mit den vielen Proben ausgestaltet ist, worin jede der vielen Proben selektiv über jeden der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer von vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden kann, und wobei die genannte optisch unterscheidbare Reaktion im Wesentlichen identisch an den genannten vielen diskreten Probenpositionen ist; und b) eine Vielzahl von Probenkammern in parallelem Abstand auf dem genannten Gewebe, wobei jede der genannten vielen Probenkammern über den genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer der genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen verschließbar angeordnet wird, worin jede der genannten vielen Probenkammern angeordnet wird, um abwechselnd individuelle der vielen Proben in dem genannten, den Analyt erfassenden Kontakt zu halten.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, worin die vielen Proben mindestens eine unbekannte Probe und mindestens eine Eichprobe umfassen, wobei der genannte optische Sensor angewandt wird, um bei Bereitstellung der Eichprobe in einer der genannten Probenkammern geeicht zu werden, wobei eine weitere Probenkammer angewandt wird, um mindestens die eine unbekannte Probe aufzunehmen.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, worin jede der genannten vielen Probenkammern umfasst: eine verlängerte Aushöhlung in einem Kammerelement, wobei die genannte verlängerte Aushöhlung durch eine im Wesentlichen konkave Oberfläche des genannten Kammerelements definiert ist, die genannte verlängerte Aushöhlung erste und zweite Öffnungen an deren gegenüberliegenden Enden aufweist, um den abwechselnden Eintritt und Austritt von mindestens einer individuellen der vielen Proben in die und aus der genannten Probenkammer zu erleichtern, und wobei das genannte Kammerelement verschließbar über dem genannten Substratgewebe und den genannten vielen Sensorstreifen angeordnet wird, worin ein diskreter Teilbereich des genannten optischen Sensors in wirkungsvoller Weise die genannte im Wesentlichen konkave Oberfläche abschließt, um eine longitudinale Seitenwand der genannten verlängerten Aushöhlung zu definieren.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 7, worin das genannte Kammerelement ferner umfasst: ein Kammergewebe, das verschließbar über dem genannten Substratgewebe und den genannten Sensorstreifen angeordnet wird; ein Deckgewebe, das verschließbar über dem genannten Kammergewebe angeordnet wird, wobei das genannte Kammergewebe eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich in parallelem Abstand über die genannten Sensorstreifen erstrecken, worin jeder genannte Schlitz und jeder Teilbereich des genannten Deckgewebes, die darüber angeordnet werden, die genannte konkave Oberfläche definieren.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 8, worin die genannten Eintritts- und Austrittsöffnungen im genannten Deckgewebe vorliegen.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 8, worin die genannten Eintritts- und Austrittsöffnungen im genannten Substratgewebe vorliegen.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 8, worin mindestens eine der genannten Eintritts- und Austrittsöffnungen im genannten Substratgewebe und mindestens eine der genannten Eintritts- und Austrittsöffnungen im genannten Deckgewebe vorliegen.
Optische Sensoranordnung gemäß Anspruch 7, worin die genannten vielen Probenkammern in fixierter Beziehung auf dem genannten optischen Sensor vorliegen.
Verfahren zur Anwendung eines optischen Sensors, umfassend, die Stufen, in denen man: (a) einen optischen Sensor bereitstellt, der einschließt: i) ein Substratgewebe vorbestimmter Länge, wobei das Substratgewebe für Gase im Wesentlichen undurchlässig und in einem vorbestimmten Spektralbereich optisch durchsichtig ist; ii) eine Vielzahl verlängerter Sensorstreifen, die sich in parallelem Abstand entlang der Länge des genannten Gewebes erstrecken, wobei jeder der genannten vielen Sensorstreifen angewandt wird, um eine optisch unterscheidbare Reaktion auf die Gegenwart von mindestens einem der vielen diskreten Analyten zu ergeben, iii) und wobei der genannte optische Sensor zum selektiven, den Analyt erfassenden Kontakt mit den vielen Proben angewandt wird, worin jede der vielen Proben selektiv über jeden der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer der vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden kann, und iv) die genannte optisch unterscheidbare Reaktion im Wesentlichen identisch an den genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Länge ist; v) mindestens eine Probenkammer, die über jeden der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer der genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden kann, worin die genannte mindestens eine Probenkammer angewandt wird, um abwechselnd individuelle der vielen Proben in dem genannten, den Analyt erfassenden Kontakt zu halten, und worin die genannte mindestens eine Probenkammer umfasst: eine verlängerte Aushöhlung in einem Kammerelement, wobei die genannte verlängerte Aushöhlung durch eine im Wesentlichen konkave Oberfläche des genannten Kammerelements definiert ist, die genannte verlängerte Aushöhlung erste und zweite Öffnungen an ihren gegenüberliegenden Enden aufweist, um den abwechselnden Eintritt und Austritt der individuellen der vielen Proben in die und aus der genannten Probenkammer zu erleichtern, und wobei das genannte Kammerelement angeordnet wird, um sich über die genannten vielen Sensorstreifen mit der genannten im Wesentlichen konkaven Oberfläche zu erstrecken, die auf das genannte Gewebe zu liegen kommt, worin der genannte optische Sensor in wirksamer Weise die genannte im Wesentlichen konkave Oberfläche abschließt, um eine longitudinale Seitenwand der genannten verlängerten Aushöhlung zu definieren, vi) worin die Vielzahl der Proben mindestens eine unbekannte Probe und mindestens eine Eichprobe umfasst, wobei der optische Sensor angewandt wird, um bei Bereitstellung der Eichprobe in dem genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem genannten optischen Sensor an einer der genannten diskreten Probenpositionen geeicht zu werden, die sich von derjenigen der genannten mindestens einen unbekannten Probe unterscheidet, b) man die Eichprobe in den genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem optischen Sensor an einer der genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der Sensorstreifen bringt, c) die optische Reaktion des optischen Sensors an einer der vielen diskreten Probenpositionen misst, d) die Eichdaten aus der optischen Reaktion der einen der vielen diskreten Probenpositionen erhält, e) die mindestens eine unbekannte Probe in den genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem optischen Sensor an einer weiteren der vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der Sensorstreifen bringt, f) die optische Reaktion der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen misst und man g) die Eichdaten, die für die eine der vielen diskreten Probenpositionen erhalten werden, zur Eichung der optischen Reaktion der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen heranzieht.
Verfahren gemäß Anspruch 13, worin die Stufe zur Anwendung (g) ferner umfasst, dass das Vorliegen und die Konzentration eines Analyt in der mindestens einen unbekannten Probe berechnet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, worin die genannten Stufen zum: Einbringen (b) und Messen (c) jeweils im Wesentlichen gleichzeitig mit den genannten Stufen zum Einbringen (e) und Messen (f) durchgefüht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, worin die genannte Stufe zum Einbringen (e) ferner die Stufe umfasst, in der man die mindestens eine unbekannte Probe in den genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem optischen Sensor in Nachbarschaft zu der mindestens einen der vielen diskreten Probenpositionen bringt.
Verfahren gemäß Anspruch 13, worin: die genannte Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass eine Eichprobe an einer vorbestimmten Zahl der vielen diskreten Probenpositionen entlang den Längen der genannten Sensorstreifen eingebracht wird, und die genannte Stufe zum Erhalt (d) einschließt, dass die Eichdaten aus der optischen Reaktion der vorbestimmten Zahl der vielen diskreten Probenpositionen erhalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, worin: die genannte Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass eine Eichprobe an mindestens zwei der vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der Sensorstreifen eingebracht wird, wobei diese zwei an gegenüberliegenden Seiten der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen entlang den Längen der Sensorstreifen angeordnet werden, und die genannte Stufe zum Erhalt (d) einschließt, dass die Eichdaten aus der optischen Reaktion der zwei der vielen diskreten Probenpositionen entlang den Längen der Sensorstreifen zur Eichung der optischen Reaktion der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen des Sensorstreifens erhalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, das ferner die Stufen umfasst, in denen man: weitere der vielen Proben in den Analyt umfassenden Kontakt mit weiteren der vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der Sensorstreifen in der Nähe der mindestens einen der vielen diskreten Probenpositionen bringt, die optische Reaktion der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen misst und man die Eichdaten, die für die mindestens eine diskrete Probenposition erhalten werden, zur Eichung der optischen Reaktion der weiteren der vielen diskreten Probenpositionen heranzieht.
Verfahren gemäß Anspruch 19, worin: die genannte Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass eine Eichprobe an einer vorbestimmten Zahl der vielen diskreten Probenpositionen entlang der Längen der genannten Sensorstreifen eingebracht wird, und die genannte Stufe zum Erhalt (d) einschließt, dass die Eichdaten aus der optischen Reaktion der vorbestimmten Zahl der vielen diskreten Probenpositionen erhalten werden.
Verfahren zur Anwendung eines optischen Sensors, umfassend die Stufen, in denen man: (a) einen optischen Sensor bereitstellt, der einschließt: i) ein Substratgewebe vorbestimmter Länge, wobei das Substratgewebe für Gase im Wesentlichen undurchlässig und in einem vorbestimmten Spektralbereich optisch durchsichtig ist; ii) eine Vielzahl verlängerter Sensorstreifen, die sich in parallelem Abstand entlang der Länge des genannten Gewebes erstrecken, wobei jeder der genannten vielen Sensorstreifen angewandt wird, um eine optisch unterscheidbare Reaktion auf die Gegenwart von mindestens einem der vielen diskreten Analyten zu ergeben, iii) und wobei der genannte optische Sensor zum selektiven, den Analyt erfassenden Kontakt mit den vielen Proben angewandt wird, worin jede der vielen Proben selektiv über jeden der genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer der vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden kann, und iv) die genannte optisch unterscheidbare Reaktion im Wesentlichen identisch an den genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang deren Länge ist; v) eine Vielzahl von Probenkammern in parallelem Abstand über dem genannten Gewebe, welche über die genannten vielen verlängerten Sensorstreifen an einer Vielzahl diskreter Probenpositionen entlang deren Längen gelegt werden, worin jede der vielen Probenkammern angewandt wird, um abwechselnd individuelle der vielen Proben in dem genannten, den Analyt erfassenden Kontakt zu halten, vi) worin die Vielzahl der Proben mindestens eine unbekannte Probe und mindestens eine Eichprobe umfasst, wobei der optische Sensor angewandt wird, um bei Bereitstellung der Eichprobe in dem genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem genannten optischen Sensor an einer der genannten diskreten Probenpositionen geeicht zu werden, die sich von derjenigen mindestens einen unbekannten Probe unterscheidet, (b) man die Eichprobe in einer ersten der vielen Probenkammern in den genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem optischen Sensor an einer der genannten vielen diskreten Probenpositionen entlang den Längen der Sensorstreifen bringt, (c) die optische Reaktion des optischen Sensors an der ersten der vielen Probenkammern an der einen der vielen diskreten Probenpositionen misst, (d) die Eichdaten aus der optischen Reaktion der einen der vielen diskreten Probenpositionen erhält, (e) die mindestens eine unbekannte Probe in einer zweiten der vielen Probenkammern in den genannten, den Analyt erfassenden Kontakt mit dem optischen Sensor an einer weiteren der vielen diskreten Probenpositionen entlang den Längen der Sensorstreifen bringt, wobei die zweite der vielen Probenkammern benachbart zur ersten der vielen Probenkammern ist, (f) die optische Reaktion des optischen Sensors an der zweiten der vielen Probenkammern misst und man (g) die Eichdaten, die aus der ersten der vielen Probenkammern erhalten werden, zur Eichung der optischen Reaktion aus der zweiten der vielen benachbarten Probenkammern heranzieht.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin: die Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass eine Eichprobe an einer Vielzahl der ersten der vielen Probenkammern eingebracht wird, und die genannte Stufe zum Erhalt (d) einschließt, dass die Eichdaten aus der optischen Reaktion der Vielzahl der ersten der vielen Probenkammern erhalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin: die genannte Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass eine Eichprobe an mindestens zwei einer Vielzahl von ersten der vielen Probenkammern eingebracht wird, wobei mindestens zwei an gegenüberliegenden Seiten einer zweiten der vielen Probenkammern angeordnet werden, und die genannte Stufe zum Erhalt (d) einschließt, dass die Eichdaten aus der optischen Reaktion der mindestens zwei der Vielzahl der ersten zur Eichung der optischen Reaktion der zweiten der vielen Probenkammern erhalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin die genannte Stufe zur Einbringung (b) einschließt, dass die Eichprobe an mindestens zwei Probenkammern an gegenüberliegenden Seiten in Nachbarschaft zur zweiten der vielen Probenkammern eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin die genannten Stufen zur Einbringung (b) und zur Messung (c) jeweils im wesentlichen gleichzeitig mit den genannten Stufen zur Einbringung (e) und zur Messung (f) durchgeführt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin: die genannte Stufe zur Einbringung (b) ferner einschließt, dass eine Eichprobe in jeder der vielen ersten der vielen Probenkammern eingebracht wird, die genannte Stufe zur Messung (c) ferner einschließt, dass die optische Reaktion des optischen Sensors an jeder der vielen ersten der vielen Probenkammern gemessen wird, die genannte Stufe zur Einbringung (e) ferner einschließt, dass eine unbekannte Probe in die jeweiligen zweiten der vielen Probenkammern eingebracht wird, wobei jede der genannten zweiten der vielen Probenkammern in Nachbarschaft zu einer der genannten ersten der vielen Probenkammern angeordnet wird, die genannte Stufe zur Messung (f) ferner einschließt, dass die optische Reaktion des optischen Sensors an jeder der vielen zweiten der genannten Vielzahl der Probenkammern gemessen wird, worin die genannte Stufe zur Anwendung (g) ferner einschließt, dass die Eichdaten aus jeder der ersten Probenkammern herangezogen werden, um die optische Reaktion der zweiten der vielen benachbarten Probenkammern zu analysieren.
Verfahren gemäß Anspruch 26, worin die genannten Stufen zur Einbringung (b) und zur Messung (c) im Wesentlichen gleichzeitig mit den Stufen zur Einbringung (e) und zur Messung (f) für jedes Paar benachbarter erster und zweiter Probenkammern durchgeführt werden.