Тестирующее устройство, тестирующая полоска, устройство и способ измерения концентрации

Изобретения относятся к средствам медицинской диагностики и могут быть использованы для определения концентрации химических и биохимических компонентов в водных текучих средах организма, в частности глюкозы в крови. Устройство включает тестирующие полоски, которые имеют продольную ось и включают дистальный край, имеющий конфигурацию для вставления в измерительное устройство, и имеют совмещающую выемку, образованную на дистальном конце, для вхождения в зацепление с совмещающим элементом измерительного устройства. Совмещающая выемка имеет противоположные края, часть противоположных краев по существу параллельна продольной оси. При использовании устройство с полоской вставляют в измерительное устройство, имеющее совмещающую шпильку. При вхождении в рабочее зацепление с совмещающей шпилькой выемка служит для поддержания устройства по существу в неподвижном положении. Изобретения обеспечивают надежную фиксацию полоски в устройстве. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к области медицинских диагностических устройств для определения концентрации химических и биохимических компонентов (анализируемых веществ) в водных текучих средах. В частности, настоящее изобретение направлено на измерение концентрации анализируемого вещества или его свойства в биологической жидкости, такой как крови, а более конкретно - на измерение концентрации глюкозы в крови.

Предшествующий уровень техники

Количественное определение или анализ химических и/или биохимических компонентов внутри биологических жидкостей, таких как кровь, моча и слюна, и внутри фракций или производных биологических жидкостей, таких как сыворотка крови и плазма крови, приобретает все большее значение для медицинской диагностики и лечения, а также в качестве количественной характеристики подверженности воздействию лекарственных препаратов, веществ, вызывающих интоксикацию, вредных химических соединений и им подобных. Одним из видов такого обычного применения является измерение уровней глюкозы в крови у больных сахарным диабетом.

Широко принятые количественные анализы включают измерение изменения физической характеристики исследуемой жидкости или элемента такой жидкости при подверженности воздействию определенного источника энергии. Эти физические характеристики обычно представляют собой электрическое, магнитное свойство, текучесть или оптическое свойство жидкости или ее компонента. Например, с помощью устройства колориметрического количественного анализа можно контролировать оптическое свойство, причем изменение поглощения света жидкостью может быть связано с концентрацией анализируемого вещества в жидкости или с его свойством.

Для проведения количественных анализов используется одноразовая тестирующая полоска, накладка или подобные приспособления в сочетании с измерительным устройством. Предоставляется образец биологической жидкости, которую предстоит исследовать. Когда биологическая жидкость представляет собой кровь, образец обычно получают посредством прокола пальца. Затем образец жидкости размещают в предназначенной для этого области измерения тестирующей полоски, которая содержит реагенты, отобранные для конкретного проводимого количественного анализа. Тестирующую полоску или, по меньшей мере, часть ее помещают в приемную область или держатель тестирующей полоски внутри измерительного устройства. Измерительное устройство способно принимать сигнал, исходящий из области измерения тестирующей полоски, и определять присутствие и/или концентрацию интересующего ингредиента анализируемого вещества. Примеры устройств для количественного анализа, которые используют данные виды одноразовых тестирующих полосок и измерительных устройств, можно найти в заявках на патенты США №09/333765, поданной 15 июня 1999 г., №09/356248, поданной 16 июля 1999 г., и в патентах США №№4935346, 5049487, 5304468 и 5563042, описания которых включены сюда в качестве ссылки.

Часто область измерения тестирующей полоски ограничена небольшим отверстием в пределах поверхности тестирующей полоски. С одной стороны тестирующей полоски поверх отверстия и с перекрытием его помещен гидрофильный материал, например мембрана, матрица, слой или подобный материал, содержащий реагент (реагенты), подходящий для определения присутствия и/или концентрации определенного интересующего анализируемого вещества. Взятую в качестве образца жидкость располагают на противоположной стороне тестирующей полоски в пределах отверстия, посредством чего жидкость затем абсорбируется в гидрофильную матрицу. Такая конфигурация тестирующей полоски применяется, например, в колориметрических измерительных устройствах (см., например, патент США №5563042). В таких устройствах используют измерительные устройства, такие как спектрофотометр для измерения коэффициента диффузного отражения с сопровождающим программным обеспечением, который может быть изготовлен для автоматической передачи источника света при определенной длине волн, а затем считывания величины коэффициента отражения тестируемого образца в определенные моменты времени и определения концентрации анализируемого вещества в жидкости, взятой в качестве образца с использованием калибровочных факторов.

Для получения точного измерения образца жидкости, размещенного в пределах отверстия, необходимо соответствующим образом расположить тестирующую полоску внутри держателя тестирующей полоски и совместить отверстие тестирующей полоски с источником света, обычно с диодом, испускающим свет высокой интенсивности (ИСД), внутри измерительного устройства. Неправильное расположение тестирующей полоски может произойти, например, в результате незначительной отдачи тестирующей полоски, по мере того как ее дистальный или вставляемый конец заставляют войти в контакт с краем держателя полоски. После помещения тестирующей полоски внутрь измерительного устройства может также произойти некоторое ее смещение или соскальзывание.

Для облегчения правильного расположения совмещения тестирующей полоски внутри держателя тестирующей полоски в пределах края тестирующей полоски образована выемка или канавка, которую нужно совместить с соответствующей или входящей в нее шпилькой в пределах внутреннего края держателя тестирующей полоски. Это не давало полного успеха, поскольку полоска все еще сохраняла способность в некоторой степени смещаться из стороны в сторону при неполном вставлении полоски. Такое движение или "игра" положения тестирующей полоски увеличивает вероятность того, что тестирующая полоска будет неправильно или не полностью вставлена или не совмещена в пределах измерительного устройства. В результате этого неправильного совмещения измерительное отверстие тестирующей полоски может располагаться не центрировано относительно источника света, что может затем привести к неправильному измерению.

Часто для компенсации этой вероятности неправильного совмещения и возникающего в результате неправильного измерения используется большее отверстие, требующее большего объема исследуемой биологической жидкости, например крови, с тем, чтобы обеспечить большую область измерения в пределах тестирующей полоски. Недостаток использования большего объема взятого образца жидкости, в частности крови, для насыщения этой области открытой гидрофильной матрицы заключается в необходимости взятия большего объема крови у пациента. Этот необходимый больший объем взятого образца жидкости требует использования размера образца крови, который достаточно велик для обычного прокола пальца, таким образом, вызывая необходимость использования иглы большего диаметра и/или более глубокого проникновения в кожу. Данные факторы могут увеличить дискомфорт и боль, ощущаемую пациентом, и указанные требования трудно удовлетворить у тех лиц, к чьей капиллярной крови затруднен доступ. Поскольку данный процесс взятия проб может часто повторяться в пределах одного дня, для многих лиц, страдающих сахарным диабетом, увеличение боли быстро становится менее терпимым или вообще нетерпимым.

Таким образом, сохраняется необходимость в тестирующем устройстве для использования при измерении концентрации анализируемого вещества, которое легко вставить в измерительное устройство и которое самостоятельно совмещается внутри этого устройства; оно должно обладать высокой устойчивостью к отдаче после вставления и к движению после помещения в рабочее положение внутри измерительного устройства и свести к минимуму объем образца биологической жидкости, который необходим для обеспечения точного измерения.

Ссылочная литература

Представляющие интерес патенты и публикации включают:

патенты США №№4935346, 5049487, 5304468 и 5563042.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на устройства, инструменты, системы и наборы для взятия проб жидкости и измерения содержания анализируемого вещества, а также на способы их применения, которые усовершенствуют предшествующий уровень техники. Более конкретно, предоставляются тестирующие полоски для удерживания взятого образца жидкости для измерения с помощью измерительного устройства или связанный с полосками держатель тестирующей полоски. Предлагаемые тестирующие полоски могут быть предоставлены в сочетании с измерительным устройством, т.е. устройством для измерения содержания анализируемого вещества, системой для измерения содержания анализируемого вещества, набором для измерения содержания анализируемого вещества и/или дополнительными устройствами.

Предлагаемые тестирующие устройства сконфигурированы для вставления в измерительное устройство или держатель тестирующей полоски внутри измерительного устройства. Во многих вариантах реализации предлагаемые тестирующие полоски выполнены в виде тонкой, плоской полоски, имеющей продольную ось, и включают в себя дистальный край, по существу поперек продольной оси, и совмещающую выемку, образованную на дистальном конце, для вхождения в зацепление с совмещающим элементом или шпилькой внутри держателя тестирующей полоски измерительного устройства или самого измерительного устройства. Совмещающая шпилька имеет противоположные края, причем, по меньшей мере, часть этих краев по существу параллельна продольной оси тестирующей полоски. Тестирующие полоски, кроме того, содержат отверстие для приема объема образца жидкости, которое меньше, чем требовалось устройствами предшествующего уровня техники.

Предлагаемые тестирующие полоски могут включать в себя опорный элемент и элемент, абсорбирующий образец. Упомянутые выше шпильки и отверстие тестирующих устройств представляют собой детали опорного элемента. К нижней поверхности опорного элемента прикреплен элемент, абсорбирующий образец, в виде накладки, которая покрывает отверстие. Накладка изготовлена из гидрофильного материала и, как таковая, абсорбирует образец жидкости, нанесенной на отверстие. Материал реагента может содержаться внутри накладки для облегчения измерения содержания анализируемого вещества, предназначенного для измерения.

Эти и другие признаки изобретения станут очевидны специалистам в данной области после подробного изучения описания настоящего изобретения, которое полнее описано ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1А представляет собой вид сверху схематичного изображения тестирующей полоски предшествующего уровня техники в рабочем зацеплении с совмещающей шпилькой держателя тестирующей полоски измерительного устройства (не показано).

Фиг.1В представляет собой вид в перспективе тестирующей полоски предшествующего уровня техники, изображенной на Фиг.1А.

Фиг.2А представляет собой вид сверху схематического изображения тестирующей полоски настоящего изобретения в рабочем зацеплении с совмещающей шпилькой держателя тестирующей полоски измерительного устройства (не показано).

Фиг.2В представляет собой увеличенный вид вставляемого конца тестирующей полоски, изображенной на Фиг.2А, иллюстрирующий детали оптимизированной конфигурации выемки и оптимизированного отверстия для нанесения образца.

Подробное описание изобретения

Перед тем, как настоящее изобретение будет описано более подробно, следует понимать, что данное изобретение не ограничено определенным описанным вариантом реализации, поскольку он может, конечно, варьировать. Следует понимать, что используемая здесь терминология предназначена только для описания определенных вариантов реализации и не предназначена для несения ограничивающей функции, поскольку объем притязаний настоящего изобретения будет ограничен только прилагаемой формулой изобретения.

При предоставлении диапазона величин следует понимать, что до тех пор, пока в тексте нет других указаний, каждая промежуточная величина до десятых долей единиц нижнего предела от верхнего до нижнего предела в этом диапазоне включается в рамки данного изобретения. Верхние и нижние пределы этих меньших диапазонов, которые могут быть независимо включены в меньшие диапазоны, также включаются в рамки данного изобретения при условии, если любой конкретный предел исключен в указанном диапазоне. Когда заявленный диапазон включает один или оба предела, диапазоны, исключающие любой из включенных пределов, также включены в изобретение.

При отсутствии других определений все используемые здесь технические и научные термины имеют такое же значение, какое обычно понимает средний специалист в данной области, для которого предназначено данное изобретение. Хотя при осуществлении или испытании настоящего изобретения может также применяться любое устройство и способ, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны здесь, теперь описываются предпочтительные устройство или способ. Все упомянутые здесь публикации включены здесь в качестве ссылки для раскрытия и описания устройств и/или способов, в связи с которыми цитируются публикации.

Следует отметить, что при отсутствии других указаний в контексте используемые здесь и в прилагаемой формуле неопределенные и определенные артикли и союзы единственного числа включают соответствующие им формы множественного числа. Так, например, ссылка на "тестирующую полоску" включает множество таких тестирующих полосок, а ссылка на "измерительное устройство" включает ссылку на одно или несколько тестирующих устройств или их эквивалентов, известных специалисту в данной области.

Обсуждаемые или цитируемые здесь публикации предоставлены исключительно для их раскрытия перед датой подачи настоящей заявки. Ничего в данном описании не следует рассматривать как допущение, что настоящее изобретение не имеет права на предшествование таких публикаций посредством предшествующего изобретения. Кроме того, представленные даты публикации могут отличаться от действительных дат публикации, независимое подтверждение которых может потребоваться.

Обзор

Как описано выше, предлагаемое изобретение предоставляет усовершенствованную тестирующую полоску для использования с измерительным устройством, например измерительным устройством для определения содержания анализируемого вещества, для определения наличия и/или уровня концентрации анализируемого вещества, присутствующего в образце жидкости. Предлагаемая тестирующая полоска особенно подходит для применения с фотометрическим устройством или спектрометром для определения концентрации глюкозы в образце цельной крови.

Преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны в контексте следующего сравнения с иллюстративной тестирующей полоской предшествующего уровня техники, изображенной на Фиг.1А и 1В, и из описания иллюстративного варианта реализации тестирующей полоски настоящего изобретения, как показано на Фиг.2А и 2В.

Тестирующая полоска (полоски) предшествующего уровня техники

Теперь обратимся к Фиг.1А, на которой показан вид сверху схематического изображения одного варианта реализации тестирующей полоски 10 предшествующего уровня техники в рабочем зацеплении с совмещающей шпилькой 20, обычно предоставленной на внутреннем дистальном крае держателя тестирующей полоски (теперь показан) или в пределах внутреннего дистального края области приема тестирующей полоски внутри самого измерительного устройства (не показано) для облегчения совмещения тестирующей полоски 10 внутри измерительного устройства (не показано) для измерения содержания интересующего анализируемого вещества. Такая тестирующая полоска 10 раскрыта, например, в патенте США №5563042.

Как более ясно показано на Фиг.1В, тестирующая полоска 10 включает в себя опорный элемент 12, обычно изготовленный из пластического материала или ему подобного, посредством которого может удерживаться полоска 10. Опорный элемент 12 имеет длину и ширину, которые подходят для применения с используемым держателем тестирующей полоски. Обычно длина находится в диапазоне от около 15 до 60 мм, а ширина находится в диапазоне от около 5 до 20 мм. Элемент с реагентом 11, установленный или на верхней, или на нижней стороне опорного элемента 12, имеет форму мембраны, накладки или им подобных приспособлений, причем элемент с реагентом может быть матричной накладкой 11, обычно изготовленной из гидрофильной, пористой матрицы и одного или нескольких реагентов, импрегнированных в поры матрицы. Один или несколько реагентов отобраны на основании предназначенного для измерения целевого анализируемого вещества, и в случае фотометрического измерения реагент способен вступать в реакцию с целевым анализируемым веществом для образования соединения, которое обладает характерной абсорбирующей способностью при длине волн, отличной от длины волн, при которой аналитическая среда по существу поглощает свет. Элемент с реагентом 11 непосредственно и прочно прикреплен к опорному элементу 12 посредством нереактивного клея 13. Обычно длина элемента с реагентом 11 находится в диапазоне от около 5 до 20 мм, а ширина находится в диапазоне от около 5 до 10 мм.

Отверстие 14 находится в опорном элементе 12 в части области, к которой прикреплена накладка с реагентом 11. Отверстие 14 имеет круговую конфигурацию, имеющую обычно диаметр в диапазоне от около 4,5 до 5 мм. Соответственно, обычная площадь поверхности, ограниченная круговым отверстием 14, находится в диапазоне от около 15,5 до 20 мм².

Тестирующая полоска 10, кроме того, содержит совмещающую выемку 15 в форме буквы "V" на дистальном крае 17 и по y-оси или вертикальной центральной линии 18 (см. фиг.1Д) опорного элемента 12. Более конкретно, выемка 15 состоит из двух прямых сегментов 15а и 15b (по одному с каждой стороны вертикальной, центральной линии 18), каждый из которых установлен под углом около 45° относительно вертикальной центральной линии 18, причем проксимальные концы сегментов 15а и 15b пересекаются у вертикальной центральной линии 18, образуя верхушку 15с выемки 15. Дистальные концы сегментов 15а и 15b оканчиваются соответственно в точках приблизительно от около 2 до 4 мм от вертикальной центральной линии 18 полоски.

Методология измерения с использованием описанной выше тестирующей полоски 10 включает использование измерительного прибора или измерительного устройства (не показано), такого как спектрофотометр для измерения коэффициента диффузного отражения, имеющий подходящее программное обеспечение, в который в рабочем режиме вставлена тестирующая полоска 10. В целом, подходящий спектрофотометр включает в себя источник света, такой как один или несколько испускающих свет диодов (ИСД), и соответствующий детектор коэффициента отражения света, который может быть адаптирован для соответствующего генерирования и реагирования на свет, имеющий определенную длину волн. Такие измерительные устройства обычно известны специалистам в области измерения содержания анализируемых веществ.

При вставлении в рабочем режиме в держатель тестирующей полоски подходящего измерительного устройства или в само измерительное устройство без держателя тестирующая полоска 10 вдвигается по направлению вперед или в дистальном направлении до тех пор, пока выемка 15 не войдет в зацепление с совмещающей шпилькой 20. Процесс анализа начинается с предоставления образца, содержащего анализируемое вещество, подлежащее измерению, и нанесения его на отверстие 14 тестирующей полоски 10. Нанесение образца на отверстие 14 может происходить или перед или после вставления тестирующей полоски 10 в держатель тестирующей полоски. Опорный элемент 12 удерживает накладку с реагентом 11 так, что образец может быть нанесен на отверстие 14 на верхней поверхности опорного элемента 12, в то время как коэффициент отражения света измеряется с нижней поверхности опорного элемента 12, т.е. со стороны накладки с реагентом 11 напротив отверстия 14. В целом, нормальный наносимый объем образца находится в диапазоне от около 5 до 50 мкл, а обычнее - от около 12 до 30 мкл. Затем генерируется луч света и проецируется на накладку с реагентом 11 спектрофотометром, а затем в определенные моменты времени автоматически измеряется коэффициент отражения света, созданный реакцией между реагентом и целевым анализируемым веществом внутри образца. Программное обеспечение измерительного устройства затем автоматически рассчитывает скорость изменения коэффициента отражения света и, используя калибровочные факторы, определяет уровень анализируемого вещества в образце.

Назначение устройства совмещающей выемки и совмещающей шпильки состоит в облегчении правильного совмещения тестирующей полоски 10 в пределах держателя тестирующей полоски таким образом, что отверстие 14 точно совмещено с точкой над источником света измерительного устройства. Тестирующая полоска 10 имеет возможность несколько смещаться вокруг шпильки 20 в выемке 15 с тем, чтобы боковые края 16 полоски 10 должным образом были посажены внутрь сторон держателя тестирующей полоски (не показан). Это предназначено для совмещения отверстия 14 с точкой над источником света внутри измерительного устройства; однако, именно это движение или боковая "игра", т.е. смещение из стороны в сторону тестирующей полоски 10, часто является причиной неправильного совмещения тестирующей полоски.

Кроме того, V-образная конфигурация выемки не имеет средств для специального предотвращения линейного или продольного движения вдоль y-оси 18 тестирующей полоски 10 после ее помещения внутрь держателя тестирующей полоски. Для компенсации такого движения тестирующая полоска 10 предоставляет большое отверстие 14, требующее большего объема образца, подлежащего исследованию. Тем не менее, после отдачи отверстие 14 может в достаточной степени сместиться, так что площадь его внутренней поверхности и взятый образец жидкости или полностью не совместятся с источником света, или совместятся с ним в недостаточной степени, что приведет к неточному показанию измерения.

Тестирующая полоска (полоски) настоящего изобретения

Теперь обратимся к Фиг.2А, на которой показан вид сверху схематического изображения тестирующего устройства 30 настоящего изобретения. В данном варианте реализации тестирующее устройство 30 имеет форму плоской, тонкой, прямоугольной конфигурации, т.е. тестирующей полоски, имеющей продольную ось 38, однако для специалистов в соответствующей области будет очевидно, что данное изобретение предусматривает также другие формы и/или конфигурации. Здесь устройство тестирующей полоски 30 показано в рабочем зацеплении с совмещающей шпилькой 40 держателя тестирующей полоски (не показан). Тестирующая полоска 30 имеет такие же или аналогичные общие функции и устройство, что и тестирующая полоска 10, изображенная на Фиг.1А и 1В, и совместима с типами измерительных устройств, упомянутых здесь.

Тестирующая полоска 30 включает в себя опорный элемент 32, который находится в клеевом зацеплении на его нижней поверхности с элементом 31, абсорбирующим образец. Здесь опорный элемент 32 показан имеющим прямоугольную конфигурацию, а элемент 31, абсорбирующий образец, имеет форму прямоугольной накладки, расположенной с ее продольной осью в поперечном направлении к продольной оси опорного элемента 32. Хотя показаны такие прямоугольные конфигурации, для тестирующей полоски 30 приемлема любая конфигурация, совместимая с данным измерительным устройством. Во многих вариантах реализации опорный элемент 32 изготовлен из пластического материала, включающего полистирол, полиэфир, полиэтилен (но не ограничивающегося ими). Опорный элемент 32 может быть также изготовлен из других подходящих материалов, включающих слоистые материалы, бумагу и композиты, такие как вторичные пластики. Во многих вариантах реализации накладка 31, абсорбирующая образец, изготовлена из гидрофильной матрицы, обычно пористой, или другой подходящей матрицы для анализируемого вещества (веществ), предназначенных для измерения. Матрица часто содержит, по меньшей мере, один материал реагента, выбранный для такого анализируемого вещества (веществ), предназначенных для измерения. Опорный элемент 32 и накладка 31, абсорбирующая образец, тестирующей полоски 30 могут иметь длину, ширину и толщину, которые такие же или аналогичны размерам опорного элемента 12 и накладки с реагентом 11 тестирующей полоски 10, изображенной на Фиг.1А и 1В. В определенных вариантах реализации опорный элемент 32 имеет длину в диапазоне от около 15 до 60 мм, ширину в диапазоне от около 5 до 20 мм и толщину в диапазоне от около 0,1 до 2,5 мм. Во многих вариантах реализации накладка 31, абсорбирующая образец, имеет длину в диапазоне от около 5 до 20 мм, ширину в диапазоне от около 5 до 10 мм и толщину в диапазоне от около 0,05 до 1 мм.

Геометрия и размеры и отверстия 34, и выемки 35 имеют конфигурации, которые преимущественно оптимизируют применение тестирующей полоски 30. Более конкретно, отверстие 34 имеет некруговую форму и меньшую площадь поверхности, чем отверстие 14 тестирующей полоски 10 предшествующего уровня техники. Во многих вариантах реализации отверстие 34 имеет форму и конфигурацию, которая по существу "удлиненная округлая" и содержит две половины круга, вытянутые в стороны прямым средним отрезком. Другие возможные конфигурации отверстия 34 включают (но не ограничиваются) овальные, эллиптические или продолговатые, имеющие длину основной оси, которая совпадает по оси с y-осью или вертикальной центральной линией 38 тестирующей полоски 30. Удлиненная округлая геометрия отверстия 34 более конкретно ограничена верхним и нижним полукругами или арками 34а и 34b и средним отрезком 36. Каждая из арок 34а и 34b ограничена шириной основания в диаметре от около 3 до 6 мм, обычно в диапазоне от около 3,5 до 4 мм, и высотой арки в диапазоне от около 1,5 до 3 мм, обычно в диапазоне от около 1,75 до 2 мм. Средний отрезок 36 имеет такую же ширину, как ширина основания арок 34а и 34b, а высоту (по y-оси 38) в диапазоне от около 0,1 до 0,2 мм, обычно -около 0,15 мм. Общий размер y-оси отверстия 34 от касательной до касательной равен двум диаметрам арки плюс длина среднего отрезка 36 и, таким образом, находится в диапазоне от около 3,1 до 6,2 мм, обычно - от около 3,5 до 4,5 мм. Соответственно, площадь поверхности, ограниченная отверстием 34, составляет в диапазоне от около 7 до 30 мм², обычно - в диапазоне от около 10 до 13,5 мм². Определенные варианты реализации тестирующих полосок настоящего изобретения имеют площадь поверхности отверстия предпочтительно не более чем около 15 мм².

Сам объем образца жидкости, необходимый для обеспечения точного измерения с использованием тестирующей полоски 30 настоящего изобретения, меньше, чем тот, который требуется при использовании тестирующей полоски предшествующего уровня техники. При удлиненной округлой конфигурации отверстия 34 для точного измерения требуется количество образца менее чем около 35 мкл, обычно - менее чем около 10 мкл, а в определенных вариантах реализации - менее чем около 5 мкл. Поэтому объем образца жидкости, например крови, который необходимо взять у пациента, меньше, чем требуется обычно. Соответственно, сравнительно меньшие иголки, ланцеты и средства для кровопускания или им подобные могут использоваться для взятия образца жидкости у пациента или пользователя устройства, тем самым сводя к минимуму боль и дискомфорт, испытываемые пациентом во время процедуры взятия образца, и сводя к минимуму частоту невыполнения врачебных предписаний среди пациентов.

Как упоминалось выше, тестирующая полоска может иметь тенденцию к отклонению назад или к отдаче в проксимальном направлении после контакта с дистальным концом держателя тестирующей полоски при вставлении в измерительное тестирующее устройство. Такое проксимальное смещение тестирующей полоски и измерительного отверстия таково, что подверженность воздействию луча от источника света измерительного устройства отверстия, а следовательно, взятого образца жидкости недостаточна для обеспечения точного показания измерения образца, размещенного внутри отверстия. Однако при удлиненной округлой конфигурации отверстия 34, более коротком расстоянии между верхушкой 35с и верхушкой 40 отверстия 34 проксимальное смещение тестирующей полоски 30 в пределах номинального или обычного расстояния не ограничит площадь отверстия 34, подверженную воздействию луча от источника света. Само удлиненное расстояние между верхушками сводит к минимуму эффект отдачи тестирующей полоски 30. Кроме того, этот признак обеспечивает увеличенную зону вставления, так что достаточная площадь поверхности отверстия 34 подвержена воздействию источника измерения, даже когда тестирующая полоска 30 не полностью вставлена в держатель тестирующей полоски или измерительное устройство. Это, в свою очередь, способствует более точному измерению образца и, со временем, максимально увеличивает воспроизводимость точных измерений.

Совмещающая выемка 35 на дистальном крае 37 также имеет форму и конфигурацию, отличные от таковых совмещающей выемки 15 тестирующей полоски 10 предшествующего уровня техники. На фиг.2В показана иллюстративная конфигурация выемки 35. Выемка 35 имеет противоположные края с каждой стороны центральной линии 38. Предпочтительно, противоположные края одинаковы, т.е. являются зеркальным отображением друг друга, или по существу аналогичны. По меньшей мере, часть противоположных краев выемки 35 находится по существу параллельно относительно каждой другой и центральной линии 38. Выемка 35 может также включать одну или несколько пар сегментов, расположенных под углом к центральной линии 38.

В иллюстративном варианте, изображенном на Фиг.2А и 2В, показана выемка 35, имеющая три пары противоположных краевых сегментов 35а и 35b, 35а' и 35b' и 35а" и 35b". Однако выемка 35 может иметь больше или меньше пар сегментов при условии, если общая конфигурация выемки 35 обеспечивает устойчивость и по существу сводит к минимуму любое смещение или движение тестирующей полоски 30 при зацеплении внутри измерительного устройства.

Выемка 35 состоит из первой пары краевых сегментов 35а и 35b, по одному с каждой стороны центральной линии 38, причем каждый установлен под углом α относительно к центральной линии 38. Угол α предпочтительно находится в диапазоне от около 30° до 60°, а обычно составляет около 45° относительно центральной линии 38. Сегменты 35а и 35b имеют длину в диапазоне от около 0,5 до 2,0 мм, а обычно - в диапазоне от около 0,7 до 1,25 мм. Каждый из соответствующих дистальных концов краевых сегментов 35а и 35b простирается в боковом направлении от центральной линии 38 на расстояние предпочтительно в диапазоне от около 2,0 до 3,0 мм, а обычно - в диапазоне от около 2,4 до 2,6 мм. Каждый из соответствующих проксимальных концов краевых сегментов 35а и 35b простирается по направлению внутрь от соответствующих дистальных концов и простирается в боковом направлении от центральной линии 38 на расстояние предпочтительно в диапазоне от около 1,0 до 2,0 мм, а обычно - в диапазоне от около 1,5 до 1,7 мм.

Вторая пара краевых сегментов 35а' и 35b' простирается по направлению вниз соответственно от проксимальных концов сегментов 35а и 35b и расположена по существу параллельно центральной линии 38. Сегменты 35а' и 35b' имеют длину предпочтительно в диапазоне от около 0,5 до 2 мм, а обычно - в диапазоне от около 0,9 до 1,1 мм.

Третья пара сегментов 35а" и 35b" простирается по направлению внутрь соответственно от проксимальных концов сегментов 35а' и 35b', причем каждый образует угол β с центральной линией 38. Угол β предпочтительно находится в диапазоне от около 30° до 60°, а обычно составляет около 45°. Проксимальные концы сегментов 35а" и 35b" пересекаются у центральной линии 38. У каждого из соединений сегментов могут быть добавлены угловые соединения с радиусами в диапазоне от около 0,2 до 0,4 мм для облегчения процесса изготовления.

Конфигурация совмещающей выемки 35 преодолевает многие недостатки предыдущих конфигураций выемки. В частности, вторая пара сегментов 35а' и 35b' выемки 35, т.е. сегментов, которые по существу параллельны центральной линии 38, действует для направления тестирующей полоски 30 в прямом канале для вставления в держатель тестирующей полоски или измерительное устройство после рабочего зацепления между выемкой 35 и совмещающей шпилькой 40. Более того, такая конфигурация выемки 35 действует для сведения к минимуму вероятности бокового движения тестирующей полоски после вставления в держатель тестирующей полоски или измерительное устройство. Кроме того, краевые сегменты 35а' и 35b' поддерживают тестирующую полоску 30 в прямом и оптимально совмещенном положении внутри держателя тестирующей полоски или измерительного устройства после вставления и во время процесса тестирования путем ограничения любого бокового движения тестирующей полоски 30.

Устройство (устройства) настоящего изобретения

Настоящее изобретение также включает в себя устройства для измерения концентрации, по меньшей мере, одного целевого анализируемого вещества в образце биологической жидкости. Предлагаемые устройства содержат, по меньшей мере, одну из предлагаемых тестирующих полосок и измерительное устройство. Измерительное устройство может представлять собой любое устройство, приспособленное и подходящее для измерения целевого анализируемого вещества в образце жидкости, включая образец физиологической или биологической жидкости, такой как интерстициальная жидкость, кровь, фракции крови и им подобные. Тестирующие полоски особенно подходят для применения с оптическим или фотометрическим устройством (например, спектрометром), но тестирующие полоски могут включать компоненты для использования с электрохимическим измерительным устройством без отклонения от диапазона притязаний настоящего изобретения.

Измерительное устройство обычно включает в себя держатель тестирующей полоски, в который непосредственно вставляют тестирующую полоску, но измерительное устройство не обязательно должно иметь такой держатель. В любом случае измерительное устройство имеет совмещающую шпильку, или в держателе полоски, или в области приемного приспособления для тестирующей полоски измерительного устройства. Выемка для совмещения предлагаемых тестирующих полосок имеет конфигурацию для вхождения в зацепление с совмещающей шпилькой для обеспечения правильного совмещения тестирующей полоски после вставления. Кроме того, данное зацепление между выемкой и шпилькой поддерживает тестирующую полоску по существу в неподвижном положении относительно совмещающей шпильки, когда указанная тестирующая полоска находится в рабочем зацеплении внутри держателя тестирующей полоски или измерительного устройства, как описано выше.

Способы применения тестирующей полоски (полосок) настоящего изобретения

Иллюстративный способ настоящего изобретения включает применение, по меньшей мере, одного предлагаемого тестирующего устройства с измерительным устройством для измерения концентрации, по меньшей мере, одного ингредиента в образце жидкости. Настоящее изобретение также предоставляет способы применения предлагаемых устройств, т.е. тестирующих полосок, для определения присутствия и концентрации химических и биохимических компонентов (анализируемых веществ) в водных текучих средах. При использовании предлагаемых тестирующих полосок можно определить присутствие множества различных ингредиентов, например анализируемых веществ, и их концентрацию, причем репрезентативные ингредиенты включают глюкозу, холестерин, лактат, спирт и им подобные. Во многих вариантах реализации предлагаемые способы используются для определения концентрации глюкозы в водной текучей среде, например в биологической жидкости. Хотя в принципе предлагаемые способы могут применяться для определения концентрации ингредиента во множестве различных биологических образцах, таких как моча, слезная жидкость, слюна и им подобные, они особенно пригодны при выявлении и определении концентрации ингредиента в крови или фракциях крови, а более конкретно в цельной крови.

При осуществлении предлагаемых способов первый этап заключается в предоставлении тестирующего устройства, например тестирующей полоски, имеющей продольную ось и имеющей дистальный край, который по существу направлен поперек продольной оси, отверстие для приема образца жидкости, как описано выше, и совмещающую шпильку, образованную на дистальном крае для вхождения в зацепление с совмещающим элементом измерительного устройства, например шпилькой держателя тестирующей полоски в приемной области измерительного устройства, причем такая совмещающая шпилька имеет противоположные края, причем, по меньшей мере, часть противоположных краев по существу расположена параллельно продольной оси.

Или перед, или после вставления предлагаемой тестирующей полоски в подходящее измерительное устройство некоторое количество биологического образца затем наносится или вводится в тестирующую полоску, т.е. в отверстие тестирующей полоски. Количество биологического образца, например крови, которое наносят на тестирующую полоску, может варьировать, но в целом оно менее чем около 5 мкл. Образец может быть нанесен на тестирующую полоску с использованием любой удобной последовательности манипуляций, причем образец может быть инъецирован, нанесен тампоном и введен подобными им способами. Во многих вариантах реализации, например при колориметрических количественных анализах, образцу дают возможность вступить в реакцию с реагентом (реагентами) тестирующей полоски для получения выявляемого продукта, как описано выше.

Автоматизированные измерительные устройства для измерения концентрации, по меньшей мере, одного ингредиента в биологическом образце, помещенном на тестирующую полоску для применения с колориметрическими количественными анализами, хорошо известны в данной области (см., например, патент США №5059395, описание которого включено сюда в качестве ссылки). Измерительное устройство содержит совмещающую шпильку, имеющую конфигурацию для вхождения в зацепление с совмещающей выемкой тестирующей полоски. Как упомянуто выше, измерительное устройство может включать в себя держатель тестирующей полоски, в который непосредственно вставляют тестирующую полоску, но измерительное устройство не обязательно должно иметь такой держатель. В любом случае измерительное устройство включает в себя совмещающую шпильку или в держателе тестирующей полоски, или в самом измерительном устройстве, например в приемной области тестирующей полоски измерительного устройства. Соответственно, после вставления тестирующей полоски в измерительное устройство тестирующая полоска, а более конкретно совмещающая выемка тестирующей полоски, входит в рабочее зацепление с совмещающей шпилькой измерительного устройства. В частности, совмещающая шпилька измерительного устройства входит в рабочее зацепление между противоположными параллельными краями тестирующей полоски. Во многих вариантах реализации тестирующая полоска удерживается по существу в неподвижном положении, в то время как она находится в рабочем зацеплении с совмещающей шпилькой. Другими словами, в то время как тестирующая полоска находится в зацеплении с совмещающей шпилькой, по существу создается препятствие, сводится к минимуму или в целом предотвращается нежелательное, непреднамеренное или непредусмотренное движение или смещение тестирующей полоски, в частности боковое движение, благодаря зацеплению выемки и шпильки.

В определенных вариантах реализации предлагаемые способы, кроме того, включают сведение к минимуму воздействия какого-либо проксимального смещения тестирующей полоски, если такое проксимальное смещение может произойти. Соответственно, во многих вариантах реализации воздействие проксимального смещения сводится к минимуму с помощью увеличения зоны или области вставления тестирующей полоски. Например, в определенных вариантах реализации область вставления увеличена с помощью расширения или удлинения глубины совмещающей выемки, как описано выше со ссылкой на Фиг.2А (т.е. расстояние между верхушкой совмещающей выемки и дистальными краями тестирующей полоски увеличено, по сравнению с предшествующим уровнем техники), так что отверстие тестирующего устройства располагается ближе к дистальной границе измерительного устройства или держателя тестирующего устройства. Более вероятно, что само отверстие останется в пределах области измерения, т.е. области, на которую нацелен источник света измерительного устройства, если произойдет такая отдача или проксимальное смещение (в пределах номинального или типичного диапазона) тестирующего устройства. В других вариантах реализации область вставления увеличивается с помощью уменьшения зазора вставления, как описано выше. Независимо от способа, которым увеличена область вставления, результат такого увеличения сводит к минимуму возможное воздействие какого-либо проксимального смещения на тестирующую полоску.

После вставления и вхождения в рабочее зацепление тестирующей полоски внутри измерительного устройства производят измерения. Более конкретно, измерительным устройством производится установление присутствия выявляемого продукта, полученного взаимодействием биологического образца и, по меньшей мере, одного реагента тестирующей полоски, и соотносится с количеством ингредиента, например анализируемого вещества, в образце.

Кроме того, предлагаемые способы могут дополнительно включать повторение описанного выше способа для множества измерений одного или нескольких образцов жидкости, причем результаты измерения более точные и имеют лучшую воспроизводимость, по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Наборы

Настоящее изобретение предоставляет также наборы для применения при осуществлении предлагаемых способов. Наборы настоящего изобретения включают в себя, по меньшей мере, одно предлагаемое тестирующее устройство или тестирующую полоску. Наборы могут также включать в себя измерительное устройство, которое может применяться с повторно используемыми или одноразовыми тестирующими устройствами. Определенные наборы могут включать различные тестирующие устройства или тестирующие полоски, имеющие различные размеры и/или содержащие одни и те же или различные реагенты. Кроме того, наборы могут включать в себя определенные вспомогательные средства, такие как средства для взятия образцов жидкости, которую предстоит исследовать. Например, средства для взятия образцов могут содержать (но не ограничиваются) иголку, ланцет или устройство для кровопускания для взятия от менее чем 5 мкл до около 10 мкл крови у пациента. Наконец, наборы преимущественно включают инструкции по применению предлагаемых устройств и инструментов при определении концентрации анализируемого вещества в образце жидкости. Инструкции по применению могут включать, например, текст, инструктирующий пользователя набора нанести на тестирующее устройство менее чем около 35 мкл, менее чем около 10 мкл или менее чем около 5 мкл образца жидкости. Эти инструкции могут быть представлены на одной или нескольких упаковках, на вкладыше-этикетке или в контейнерах, имеющихся в наборах, и тому подобном.

Из представленного выше описания очевидно, что признаки предлагаемой тестирующей полоски преодолевают многие из недостатков тестирующих полосок предшествующего уровня техники, включая (но не ограничиваясь) сведение к минимуму движение тестирующей полоски во время и после вставления внутрь держателя тестирующей полоски, сведение к минимуму вредных воздействий отдачи и неполного вставления тестирующей полоски, если оно происходит, и уменьшение объема образца жидкости, необходимого для точного измерения. Другие преимущества предлагаемой тестирующей полоски представляют собой уменьшение боли, испытываемой пациентом в результате требования меньшего объема образца и обеспечения большей воспроизводимости в процессе измерения. Настоящее изобретение как таковое представляет собой значительный вклад в данную область.

Настоящее изобретение показано и описано здесь в тех вариантах реализации, которые считаются самыми практичными и предпочтительными. Однако понятно, что возможны отклонения, которые находятся в пределах диапазона притязаний изобретения, и что по прочтении данного описания для специалиста в данной области станут очевидными возможные модификации.

Хотя настоящее изобретение может использоваться для различных видов применения, для взятия образцов различных жидкостей и выявления многих типов ингредиентов, изобретение было описано в первую очередь в контексте выявления анализируемых веществ в биологической жидкости и как особенно полезное для выявления глюкозы в крови. Таким образом, раскрытые определенные устройства, способы и виды применения и обсужденные здесь биологические жидкости и ингредиенты считаются иллюстративными, а не ограничивающими. Предполагается, что входящие в значение и диапазон эквивалентов раскрытых положений модификации, такие как те, которые мог бы легко внести специалист в соответствующей области, включены в диапазон притязаний прилагаемой формулы изобретения.

1. Тестирующее устройство, вставляемое в измерительное устройство, имеющее совмещающий элемент для вхождения в зацепление с указанным тестирующим устройством, причем указанное тестирующее устройство выполнено в виде тестирующей полоски, причем край тестирующей полоски проходит, по существу, поперек продольной оси тестирующей полоски и имеет конфигурацию для вставления в указанное измерительное устройство, и снабжен совмещающей выемкой, образованной для входа в зацепление с указанным совмещающим элементом и содержащей противоположные края, причем, по меньшей мере, часть указанных противоположных краев, по существу, параллельна указанной продольной оси тестирующей полоски.

2. Тестирующее устройство по п.1, дополнительно содержащее отверстие для приема в него объема образца жидкости, причем указанный объем менее, чем около 5 мкл.

3. Тестирующее устройство по п.2, в котором указанное отверстие имеет конфигурацию, отличную от круговой.

4. Тестирующее устройство по п.2, дополнительно содержащее опорный элемент и элемент, абсорбирующий образец, причем указанная продольная ось, указанный край тестирующей полоски, указанная выемка и указанное отверстие представляют собой детали указанного опорного элемента, причем опорный элемент дополнительно содержит верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, указанное отверстие простирается от верхней поверхности к нижней поверхности, а указанный элемент, абсорбирующий образец, прикреплен к указанной верхней или нижней поверхности опорного элемента и покрывает указанное отверстие.

5. Тестирующая полоска для использования с измерительным устройством, имеющим совмещающий элемент, и используемая для измерения концентрации, по меньшей мере, одного анализируемого вещества в образце биологической жидкости, причем указанная тестирующая полоска содержит

(a) опорный элемент, имеющий продольную ось и содержащий

(i) край, проходящий, по существу, поперек указанной продольной оси и имеющий конфигурацию для вставления в указанное измерительное устройство,

(ii) совмещающую выемку, образованную на указанном крае, для вхождения в зацепление с указанным совмещающим элементом и содержащую противоположные края, причем, по меньшей мере, часть указанных противоположных краев, по существу, параллельна указанной продольной оси,

(iii) отверстие для приема указанного образца биологической жидкости и

(b) накладку с реагентом, прикрепленную к указанному опорному элементу и покрывающую указанное отверстие, причем накладка с реагентом содержит, по меньшей мере, один материал реагента, имеющий возможность вступать в реакцию с указанным, по меньшей мере, одним анализируемым веществом.

6. Тестирующая полоска по п.5, в которой, по меньшей мере, часть указанных противоположных краев расположена под углом к указанной продольной оси.

7. Устройство для измерения концентрации, по меньшей мере, одного целевого анализируемого вещества в образце биологической жидкости, содержащее, по меньшей мере, одну тестирующую полоску по п.5 или тестирующее устройство, выполненное в виде полоски по п.1, причем полоска имеет верхнюю и нижнюю поверхности, и содержит измерительное устройство, содержащее совмещающую шпильку, имеющую конфигурацию для вхождения в зацепление с совмещающей выемкой тестирующей полоски или тестирующего устройства, причем указанная тестирующая полоска или тестирующее устройство поддерживается, по существу, в неподвижном положении относительно указанной совмещающей шпильки, когда указанная тестирующая полоска или тестирующее устройство находится в рабочем зацеплении внутри измерительного устройства.

8. Способ измерения концентрации, по меньшей мере, одного анализируемого вещества в образце биологической жидкости, заключающийся в том, что используют тестирующее устройство, имеющее продольную ось и содержащее край для вхождение в зацепление с измерительным устройством, по существу, поперек продольной оси,

совмещающую выемку, образованную на указанном крае, для вхождения в зацепление с совмещающей шпилькой измерительного устройства, приспособленного для измерения концентрации указанного, по меньшей мере, одного анализируемого вещества в указанном образце жидкости, причем совмещающая выемка содержит противоположные края, причем, по меньшей мере, часть указанных противоположных краев, по существу, параллельна указанной продольной оси, и

отверстие, образованное в тестирующем устройстве, для приема указанного образца биологической жидкости,

вставляют указанное тестирующее устройство в указанное измерительное устройство и

обеспечивают вхождение в рабочее зацепление указанной совмещающей выемки с указанной совмещающей шпилькой.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий операцию поддержания указанного тестирующего устройства, по существу, в неподвижном положении, в то время как указанная тестирующая полоска находится в рабочем зацеплении с указанной совмещающей шпилькой.