ES2262167T3

ES2262167T3 - Sistema de reconocimiento optico de codigos sobre una tira de pruebas de diagnostico.

Info

Publication number: ES2262167T3
Application number: ES97117373T
Authority: ES
Inventors: Willis E. Howard, Iii
Original assignee: Bayer Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: DE69735569T2; AU720770B2; DE69735569D1; KR100606149B1; CA2216678A1; EP0837320A3; US5945341A; JPH10132734A; NO972724L; NO972724D0; AU4190097A; EP0837320B1; EP0837320A2; KR19980032226A; CA2216678C

Abstract

Un procedimiento automatizado de lectura de una tira (22) de prueba para el análisis de uno o más analitos en una muestra de prueba líquida que comprende las etapas de: a) provisión de una tira de prueba con al menos un campo (501) de prueba, al menos dos campos (504, 504a, 504b, 504c) indicadores distintos sobre su superficie cuyos campos indicadores reflejan luz de longitudes de onda diferentes entre sí en una secuencia codificada de regiones espectrales cuya secuencia codificada se correlaciona con información relativa a la tira de prueba. b) introducción de la tira de prueba en un dispositivo (10) lector de tiras equipado con un medio de lectura de los campos, comprendiendo dicho medio (34) de lectura una fuente (46) de luz como transmisor y un elemento sensible a la luz como receptor (56), siendo capaz dicho receptor de diferenciar entre las regiones espectrales en las que se reflejan los campos indicadores y de prueba, estando equipado dicho dispositivo de lectura de tiras también conun medio (202, 206) para correlacionar la secuencia codificada de regiones espectrales con información programada previamente relativa a la tira de prueba en comunicación operativa con el medio receptor y teniendo dicho dispositivo de lectura un medio para mover la tira y el medio receptor uno respecto del otro, de manera que la reflectancia del campo de prueba y de los campos indicadores pueden ser leídos individualmente por el medio de lectura; c) facilitación de que los valores de la reflectancia espectral reflejados por los campo de prueba y los indicadores sean leídos individualmente por el medio de lectura, y d) facilitación de que el medio de lectura comunique la secuencia de valores de la reflectancia espectral reflejados desde los campos indicadores hacia el medio de correlación y facilitación de que el medio de correlación correlacione la secuencia de valores de la reflectancia espectral reflejados con información programada previamente relativa a la tira de prueba.

Description

Sistema de reconocimiento óptico de códigos sobre una tira de pruebas de diagnóstico.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a tiras de prueba de diagnóstico y a un procedimiento para su identificación óptica.

Las tiras de análisis de los componentes de un líquido, tal como un fluido corporal humano, son bien conocidas. Típicamente, dichas tiras están hechas de un material absorbente en el que se absorbe un sistema reactivo que responde a la presencia de un analito preseleccionado en el fluido de prueba con una señal detectable visualmente tal como un cambio de color. Este cambio de color, que aparece en uno o más campos de prueba de la tira, puede ser el resultado de una reacción enzimática en la que un tinte "redox" se oxida o se reduce para producir la respuesta de color. Alternativamente, la tira está hecha de un material a través del cual pueden fluir el analito y anticuerpos etiquetados específicos del mismo para formar analito/anticuerpo etiquetado conjugados que son captados en una zona de detección específica de la tira para presentar una respuesta detectable cuando el analito está presente en la muestra fluida. Estos dispositivos pueden emplear bien un formato tipo emparedado en el que la respuesta es directamente proporcional a la concentración del analito en el fluido de prueba o un formato competitivo en el que la intensidad de la respuesta es inversamente proporcional a la concentración del analito. Aunque la respuesta detectable obtenida usando dichas tiras se puede observar visualmente para obtener una cuantificación cualitativa o semicualitativa del analito en la muestra de prueba, se puede realizar una cuantificación mucho mejor y más rápida y un manejo más fiable de tiras de prueba múltiples leyendo instrumentalmente tiras de prueba avanzadas, típicamente mediante el uso de un espectrómetro de reflectancia que determina la intensidad de la reflexión desde la superficie del campo de prueba. Este tipo de instrumento determina la intensidad de la luz reflejada en la tira avanzada iluminando la tira con luz con un cierto ángulo (típicamente 90º), detectando la luz reflejada con un ángulo diferente (típicamente 45º) y seleccionando el color o la banda de longitudes de onda cuantificada bien en la fuente o en el detector. Típicamente, la señal se amplifica en el detector, se convierte a forma digital y se analiza en un ordenador. Convencionalmente, al comienzo de la prueba, el operador del dispositivo introduce información por medio de un teclado u otro medio para decir al instrumento de prueba para qué analito está diseñada la tira específica, de manera que se puede correlacionar la lectura con una referencia adecuada. De esta manera, si la prueba estuviera diseñada para determinar la presencia de hCG en la muestra de prueba, la lectura se correlacionaría con un valor de referencia correspondiente a la presencia de hCG. Debido a la necesidad de la introducción de información por parte del operador, el grado de automatización de la operación no llega a ser completa y se han desarrollado varias técnicas para automatizar más el proceso dotando las tiras con indicadores de los cuales el dispositivo puede determinar el analito al que está dirigida la tira de prueba específica sin necesidad de intervención del operador.

Un ejemplo de este tipo de sistema automático se describe en la patente de EE. UU. 5.439.826. Este sistema revelado requiere una microtira con una serie de cavidades para ensayos ELISA en la que las cavidades individuales contienen una característica física, tal como reflectancia, en un orden predeterminado. El instrumento detecta la presencia o ausencia de la característica física y la interpreta como una respuesta binaria que se correlaciona con el analito específico.

En la patente de EE. UU. 4.592.893 se revela una tira de prueba de análisis con un campo de prueba y un código de barras aparte para almacenar la información específica en lotes necesaria para la evaluación cuantitativa de la reacción que tiene lugar en el campo de prueba. El código de barras consta de barras de codificación individuales de diferentes anchuras que son sustancialmente transversales a la dimensión longitudinal de la tira de prueba. Las barras de codificación son estrechas y anchas y la información específica en lotes está diseñada para ser interpretada por un dispositivo lector en el que una barra estrecha representa un 0 lógico y una barra ancha representa un 1 lógico, proporcionando las distancias entre barras de codificación una información similar. El dispositivo lector de tiras está programado para interpretar las respuestas 0 y 1 lógicas como un código binario correspondiente a la información específica en lotes introducida en la tira de prueba.

La patente de EE. UU, 5.126.952 revela un procedimiento de presentación de información en forma de código de barras útil para la determinación de la curva de calibración de un lote de elementos de prueba en un analizador químico en el que la curva representa la fórmula matemática:

C = a_{0}-a_{1} \ x \ R-a_{2} \ x \ (R)^{k}

donde C es la concentración prevista de la muestra de fluido de prueba que se analiza, R es la respuesta cuantificada realmente en el analizador, K es un coeficiente asignado al analizador y a_{0}, a_{1} y a_{2} son coeficientes de calibración. Se afirma que la resolución de esta ecuación como se describe en la patente es conveniente porque una sola tira con código de barras de solo unos pocos dígitos puede estar provista exactamente con la información necesaria para transmitir al usuario un código de calibración con un lote dado de elementos de prueba.

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Sumario de la invención

La presente invención es un procedimiento de lectura de al menos una tira de prueba para el análisis de un analito en una muestra de prueba líquida. El procedimiento comprende las etapas de:

a): provisión de una tira de prueba con al menos un campo de prueba y al menos dos campos indicadores distintos sobre su superficie, cuyos campos indicadores reflejan luz de gamas de longitudes de onda específicas que difieren entre sí en una secuencia codificada de regiones espectrales cuya secuencia codificada concuerda con la información relativa a la tira de prueba;

b): introducción de la tira de prueba en un dispositivo de lectura de tiras equipado con un medio de lectura de campos, comprendiendo dicho medio de lectura una fuente de luz como transmisor y un elemento sensible a la luz como receptor, siendo capaz dicho receptor de diferenciar entre las gamas de longitudes de onda específicas a las que se reflejan el indicador y los campos de prueba, estando también equipado dicho dispositivo lector de tiras con un medio de correlación del valor de la reflectancia espectral de cada región espectral específica de luz reflejad con la información programada previamente relativa a la tira de prueba. El medio de correlación está en comunicación operativa con el medio receptor. El dispositivo lector de tiras dispone de un medio para desplazar la tira y el medio de recepción uno respecto del otro, de manera que la reflectancia del campo de prueba y los campos indicadores pueden ser leídos individualmente por el medio de lectura.

c): facilitación de que los valores de la reflectancia espectral a las diferentes gamas de longitudes de onda reflejadas por los campos de prueba e indicadores sean leídos individualmente por el medio de lectura, y

d): facilitación de que el medio de lectura comunique la secuencia de valores cuantificados de la reflectancia espectral de los campos in al medio de correlación y facilitación de que el medio de correlación correlacione la secuencia de valores de al reflectancia espectral con la in formación programada previamente relativa a la tira de prueba.

Los valores de la reflectancia espectral son leídos por el medio de lectura bien moviendo la tira y el medio de lectura uno respecto del otro o proporcionando un medio de lectura que sea capaz de adquirir las reflectancias espacial y de longitud de onda a través de la longitud de la tira, tal como por iluminación con varios dispositivos emisores de luz y detección con una serie de detectores.

Además, la presente invención se refiere a una tira de prueba de acuerdo con la reivindicación 10.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de un espectrómetro de reflectancia que puede ser usado para leer la tira de prueba como se requiere en las presentes reivindicaciones.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una tira de prueba y de una bandeja de tiras de reactivo usadas con el espectrómetro de la figura 1.

La figura 3 es una vista de una sección transversal de una cabeza lectora adecuada para su uso con el espectrómetro.

La figura 4 es un esquema de un elemento detector útil en el espectrómetro.

La figura 5 es una vista ampliada de barras codificadas de colores sobre la tira de prueba.

La figura 6 es un diagrama de bloques de la electrónica del espectrómetro de la figura 1.

La figura 7 es un diagrama de flujos de una rutina de un programa de ordenador que puede ser usada para correlacionar los valores de la reflectancia espectral de las barras codificadas por colores con la información programada previamente relativa a la tira de prueba. Las series de barras definen secuencias de colores únicas específicas de la información relativa a la tira de prueba.

La figura 8 es un diagrama de flujos de un programa de ordenador para analizar el color o la clasificación espectral de una barra de identificación específica.

Descripción de la invención

La figura 1 ilustra un espectrómetro de reflectancia para realizar diferentes pruebas, tales como pruebas de análisis de orina, sobre una tira de prueba tal como una tira de reactivo químico o "immunochemistry". El espectrómetro 10 tiene un teclado 12 integral con varias teclas 14 de acceso que pueden ser pulsadas por el usuario. Encima del teclado 12 está dispuesta una pantalla 16 visual para la presentación de diferentes mensajes relativos a la operación del espectrómetro 10. Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el espectrómetro 10 tiene una cara 17 anterior y una abertura 18 en la misma en la que está dispuesta retractilmente una bandeja 20 que lleva una tira 22 de prueba. La bandeja 20 tiene un canal 24 central y dos canales 26 laterales formados en la misma. El canal 24 central está dimensionado para amoldarse a la forma de la tira 22 de prueba.

Haciendo referencia a la figura 2, la tira 22 de prueba de reactivo tiene un sustrato fino no reactivo (no se muestra) sobre el que están situadas varias capas relativamente absorbentes de material impregnado con reactivos en determinados puntos, denominados en adelante campos de prueba, en los que tiene lugar un cambio de color, legible por el espectrómetro, como indicación de la presencia y/o concentración de analito en el fluido de prueba. Cuando el extremo de la tira 22 hasta la etiqueta 500 se pone en contacto con una muestra de prueba de un fluido tal como orina, el líquido migra subiendo hacia la tira, debido a la naturaleza absorbente del material de la tira, para producir un cambio de color en la tira 502 que es una tira de control que cambia de color si se detecta un volumen de muestra suficiente.

Para llevar a cabo un análisis de una muestra de prueba líquida, tal como un análisis de orina, la tira 22 de reactivo se sumerge en una muestra de orina a probar hasta la etiqueta 500 y, seguidamente, se pone en el canal 24 central de la bandeja 20 del espectrómetro. El operador pulsa una de las teclas 14 de inicio para iniciar la prueba lo que hace que la bandeja se retraiga automáticamente hacia dentro del espectrómetro 10. La tira puede llevar una identificación 505 legible visualmente como su etiqueta. Una vez retraída la tira de dentro del espectrómetro, el aparato puede necesitar cuantificar algunas partes de la tira si son necesarias lecturas muy cortas de cualquier prueba que pudiera estar colocada en el dispositivo. Seguidamente, sitúa la cabeza lectora respecto de la tira 22 en la ubicación del código 504 de barras de identificación (ID) y determina la firma espectral mediante el análisis de los valores de la reflectancia espectral. En una realización de la presente invención, el código 504 de barras de color es blanco y el espectrómetro está programado para leer este como representante de una tira de reactivo químico de fase seca convencional. Se podría usar otro color para informar al espectrómetro de que se iba a leer un sistema reactivo diferente, por ejemplo, inmunocromatográfico. Esto sirve a los fines de analizar la tira automáticamente de manera adecuada y de generar un informe. El instrumento se puede programar para leer los demás campos indicadores; por ejemplo 504a, 504b y 504c, para correlacionar la secuencia de longitudes de onda reflejadas con información programada previamente relativa a la tira de prueba.

En la figura 6 se ilustra esquemáticamente la operación del espectrómetro. Haciendo referencia a la figura 6, la operación del espectrómetro 10 está controlada por un programa de ordenador almacenado en la ROM 206 que es ejecutado por el microprocesador 202. En la figura 7 se muestra el diagrama de flujos de una rutina 300 que se refiere a la correlación de los campos indicadores codificados por colores. El usuario, pulsando el botón 4 de inicio, envía una señal al espectroscopio 10 indicando que está preparada una tira 22 de prueba para su colocación en la bandeja. En la etapa 301 de la figura 7, el microprocesador 202 espera hasta que se detecta dicha señal. En algunas tiras de prueba hay campos de prueba que deben ser leídos muy rápidamente, así que hay un tiempo insuficiente para leer los campos indicadores antes de tomar una lectura del campo de prueba. Por ejemplo, en el análisis de algunos analitos, tal como leucocitos, el producto químico reacciona tan rápidamente que si el dispositivo tuviera que esperar para tomar la primera lectura del analito hasta después de leer el código de barras, la lectura se haría demasiado tarde. Consecuentemente, siempre se lee primero la posición de los leucocitos aunque eso dé lugar a que no haya reactivo alguno para los leucocitos en la tira. En este evento, la etapa 302 demanda la colocación de la bandeja 20 asociada a la cabeza 34 lectora y toma todas las cuantificaciones necesarias de la reflectancia de la tira de prueba comenzando con el campo de prueba y siguiendo por la lectura de los campos indicadores. Si posteriormente se determina que las mediciones de la reflectancia de los campos de prueba no son necesarias, tal como en el caso en que el sistema está leyendo una tira immunotest, estas mediciones se pueden descartar. En la etapa 303 el espectrómetro 10 sitúa la bandeja 20 en relación con la cabeza 34 lectora en el primer campo 504 indicador que, en la figura 5, puede estar representado como longitudes de onda azules de reflexión. La cantidad de luz detectada por los detectores es proporcional a la cantidad de luz reflejada desde la barra de color (campo indicador) a las diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, si la cantidad de luz reflejada es superior al 85% en el rojo y en el verde y en el blanco, el espectrómetro determinaría que el color del campo indicador es blanco. El sistema de codificación por colores de la presente invención se puede usar para comunicar información relativa a las pruebas que se pueden realizar con tiras de reactivos químicos secos tradicionales o tiras inmunocromatográficas. Por ello, en una realización preferida de la presente invención, el espectrómetro está programado para admitir que se está viendo una tira de reactivo químico seco tradicional cuando el campo 504 indicador es blanco. En este caso, en la etapa 304 el software pasará a la etapa 305 y realizará una lectura de prueba química estándar tal como la que se puede llevar a cabo usando una tira de reactivo Multistix® 10 SG de Bayer Corporation. En la etapa 304, si el espectrómetro determina que el color de la primera barra 504 no es blanco, sino algún otro color tal como azul, verde, negro o rojo, en ese caso en la etapa 307 el espectrómetro situará la bandeja asociada a la cabeza lectora en la barra 504a siguiente y evaluará su color. En la etapa 308, el espectrómetro determina que hay más barras de colores para leer alcanzando el máximo número de barrar o reconociendo una secuencia de tipo específico a medida que se leen las barras. Por ejemplo, si la barra es blanca, hay solo una barra en la secuencia. El software continúa en la etapa 307 y sitúa la bandeja asociada a la cabeza lectora en la siguiente barra de color y cuantifica su color. Esta etapa se repite para cada una de las barras de colores de la tira. En la etapa 308, si el espectrómetro determina que no hay más barras codificadas por el color para leer, el software pasa a la etapa 309. En la etapa 309, si el espectrómetro determina que la secuencia de colores no corresponde a tira de prueba conocida alguna, el software pasa a la etapa 310 e informa de un error. Si la secuencia de colores corresponde a una tira de prueba conocida correlacionada con la información programada previamente en la etapa 309, el software pasa a la etapa 312 y realiza la prueba indicada.

Lo siguiente es una descripción detallada de como el procedimiento de la presente invención descodificaría las reflectancias de los campos indicadores coloreados de la tira de prueba. Una vez que el instrumento ha situado la bandeja que contiene la tira de prueba bajo la cabeza lectora en la posición de uno de los campos indicadores, por ejemplo, barras de un código de barras codificadas por colores, se cuantifica la reflectancia del campo indicador en cada color (es decir, cada región espectral) que pueda ser detectado por el instrumento. Por ejemplo, el espectrómetro de reflectancia Clinitek® 50 cuantificaría la reflectancia en las regiones azul, verde, roja e infrarroja del espectro. La región infrarroja no es un color, sino que es más bien una región espectral bien definida.

Por diseño, los campos indicadores de la tira de prueba estarán limitados a un número limitado de colores o clasificaciones basadas en las reflectancias cuantificables. Por ejemplo, una tira o barra se podría clasificar solo como roja, verde, azul, negra o blanda. Por cada clasificación posible habrá un solo conjunto de gamas con reflectancias cuantificables instrumentalmente de los colores o regiones espectrales cuantificables instrumentalmente. Por ejemplo, si R_{detector} es la reflectancia cuantificada de un campo indicador para la detección de una longitud de onda de un color determinado, R_{superior, \ detector, \ clasificación} es el límite superior para la detección de un color o región espectral determinado y cumplir una clasificación determinada, y R_{inferior, \ detector, \ clasificación} es el límite inferior para la detección de un color o región espectral determinado y cumplir una especificación determinada, por consiguiente, en general, una clasificación se cumple cuando: R_{superior, \ detector, \ clasificación} \geq R_{detector} \geq R_{inferior, \ detector, \ clasificación} y, además, es verdad para todas las regiones espectrales detectadas. Los límites superior e inferior normalmente serán diferentes en cada color diferente de tira o barra utilizada como campo indicador. El proceso de clasificación se sumariza en el diagrama de flujos de la figura 8. Más concretamente, la figura 8 representa el medio de conversión de los valores de la reflectancia cuantificados en clasificaciones espectrales con nombre.

Por ejemplo, un campo indicador se puede estar clasificar como blanco si se cumplen todas las condiciones siguientes:

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: 100% R \geq R_{azul} \geq 85% R y

: 100% R \geq R_{verde} \geq 85% R y

: 100% R \geq R_{rojo} \geq 85% R y

: 100% R \geq R_{infrarrojo} \geq 0% R

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azul si se cumplen las condiciones siguientes:

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: 100% R \geq R_{azul} \geq 50% R y

: 30% R \geq R_{verde} \geq 20% R y

: 20% R \geq R_{rojo} \geq 10% R y

: 100% R \geq R_{infrarrojo} \geq 0% R

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verde si se cumplen las condiciones siguientes:

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: 20% R \geq R_{azul} \geq 5% R y

: 100% R \geq R_{verde} \geq 30% R y

: 15% R \geq R_{rojo} \geq 5% R y

: 100% R \geq R_{infrarrojo} \geq 0% R

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rojo si se cumplen las condiciones siguientes:

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: 25% R \geq R_{azul} \geq 10% R y

: 15% R \geq R_{verde} \geq 5% R y

: 100% R \geq R_{rojo} \geq 50% R y

: 100% R \geq R_{infrarrojo} \geq 0% R

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y negro si se cumplen las condiciones siguientes:

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: 15% R \geq R_{azul} \geq 0% R y

: 15% R \geq R_{verde} \geq 0% R y

: 15% R \geq R_{rojo} \geq 0% R y

: 100% R \geq R_{infrarrojo} \geq 0% R

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En este ejemplo se puede ver que estas condiciones son mutuamente exclusivas y que un campo indicador se puede clasificar en una clasificación como máximo. Si una tira no se puede clasificar en una de estas clasificaciones, en ese caso, debe aparecer color no reconocido o desconocido en el informe de errores por parte del instrumento. Estas gamas describirán adecuadamente un conjunto de colores que se formulan específicamente mediante la selección de pigmentos para tener ciertos matices de blanco, rojo, verde, azul y negro. Otros matices de blanco, rojo, verde, azul y negro tendrán otros límites y el uso de otros colores dará lugar a todavía otros límites. La selección de límites para diferentes matices de colores o regiones espectrales debe ser evidente para los expertos en esta técnica a la vista de la descripción anterior. Una vez que el espectrómetro ha leído un código de un color, este código se puede correlacionar con un código programado previamente por el software, como se describió anteriormente el cual, seguidamente, instruye el dispositivo en lo concerniente a la información codificada acerca de la tira. Por ejemplo, si la tira está diseñada para detección de calcio en orina, el dispositivo, al valorar este hecho, cuantificará las reflexiones específicas en los momentos y localizaciones específicos sobre la tira de esa prueba, analizará los datos y generará un informe.

En la figura 5 se muestra un dibujo ampliado de cuatro códigos de barras de colores. En una realización preferida, la anchura de las barras coloreadas es 3,81 mm (0,150 pulgadas) y la separación entre barras es 1,27 mm (0,050 pulgadas). También en una realización preferida los colores rojo, verde, azul, negro y blanco son los colores posibles del código de barras. Alternativamente, los colores podrían ser rojo, verde, negro y blanco; por supuesto que otras selecciones de colores son adecuadas supuesto que el espectrómetro está provisto con un sistema de detección adecuado. No es necesario limitar al espectro visible la selección de las regiones espectrales para los campos indicadores ya que el espectrómetro puede estar equipado para detectar radiaciones en la región infrarrojas u otras regiones no visibles.

La secuencia de codificación de los colores de la presente invención puede proporcionar información no solo acerca del analito concreto al que la tira es sensible, sino que también puede hacer posible que el software busque información sobre parámetros de cuantificación crítica tal como la ubicación de áreas reactivas, tiempos críticos, edad de la tira, y reactividad. Una vez identificada la secuencia de colores, el instrumento desplazará la tira 22 de prueba a la ubicación adecuada, es decir, campo 501 de prueba y recogerá datos a las longitudes de onda adecuadas y en el momento o momentos adecuados de manera tal que los datos recogidos puedan ser analizados por un algoritmo conveniente para llevar a cabo el ensayo. Estos datos se recogen iluminando el campo 501 de prueba con luz blanca de la fuente de luz y determinando la cantidad de reflectancia del campo de prueba sobre la base de la detección de la luz recibida de la parte iluminada de la tira 501 con un cierto ángulo (por ejemplo 45 grados) desde la superficie superior de la tira 22. En otra realización, la muestra se podría iluminar con luz coloreada y el detector podría detectar todas las longitudes de onda.

La presente invención se ilustra además mediante los ejemplos siguientes en los que se utilizaron espectrómetros CLINITEK®. Los instrumentos CLINITEK® 50 y CLINITEK® 500 tienen capacidad para leer reflectancia difusa en las regiones espectrales azul, verde, roja e IR. Los instrumentos tienen también capacidad para colocar cualquier región pertinente de la tira en relación con el sistema óptico, cuantificando de esta manera los valores de la reflectancia de cada una de las cuatro posiciones de la banda de ID en las regiones azul, verde, roja e IR. Estos valores de la reflectancia se denominan en adelante intensidades espectrales o valores de reflectancia difusa porque son valores de la reflectancia en función de la longitud de onda. En este caso la intensidad se refiere a la magnitud de la señal de la reflectancia difusa. El conjunto de cuatro valores de reflectancia difusa espectral en cada posición de la banda de ID es comparado por el instrumento con límites predeterminados para identificar el color de cada posición de la banda de ID. Una vez determinados los cuatro colores de la posición de la banda de ID, el conjunto ordenado de colores se compara con una tabla conocida de secuencias de ID de colores de en una tira de colores. Por ejemplo, si la secuencia de la banda se evalúa en "Azul Negro Blanco Blanco" en ese caso la prueba se identifica como dirigida a hCG. Si la secuencia de la banda no se corresponde con tira alguna conocida, se produce una situación de
error.

Otro término para describir el conjunto ordenado de colores de la banda de ID es firma espectral donde el color está determinado por el análisis de cuatro valores de reflectancia difusa espectral. Intensidad espectral o valor de la reflectancia difusa espectral es otra manera de describir el valor de la reflectancia difusa de cualquier gama espectral (por ejemplo, IR desde 825 nm hasta 855 nm en cualquier localización tal como la primera banda de ID).

En operación actual, el usuario puede, por ejemplo, querer analizar una tira de prueba "immunoformat", 22 en la figura 2, para una determinada sustancia. El usuario sumerge la tira en una muestra de orina hasta el nivel 500 indicado durante un tiempo predeterminado tal como 30 segundos. Inmediatamente después, se extrae la tira de la muestra. Mientras se extrae la tira, se pulsa la tecla 12 de inicio del instrumento 10, figura 1. Se coloca la tira sobre la mesa 20, figura 2, dentro de 10 segundos.

Se dirige el instrumento hacia la mesa, se cuantifica la reflectancia del chip de calibración sobre la mesa 20, figura 2, y se coloca la almohadilla de reactivo bajo la cabeza 34 lectora, figura 3) como determina el tipo de de tira de reactivo múltiple seleccionada. Se hace una lectura inicial de la almohadilla de reactivo en un momento inicial en el caso de que la lectura de la secuencia de indicadores codificados de colores determine que se ha colocado una tira de prueba de reactivo en el instrumento. Esto se hace porque la lectura del valor de la reflectancia inicial de la almohadilla después de leer un campo indicador retardará la lectura de la almohadilla más que el tiempo necesario para la lectura inicial de la almohadilla. En este ejemplo, se usa una almohadilla diseñada para detectar leucocitos. Si se determina posteriormente que no existe almohadilla de leucocitos alguna, se descarta esta lectura inicial.

El instrumento 10, figura 1; procede a colocar la tira 22 de prueba, figura 2, con el campo 504 indicador bajo la cabeza 34 lectora, figura 3. Se cuantifica la reflectancia difusa del campo 504 indicador, figura 2, en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Si, por ejemplo, todos los valores de las 4 reflectancias difusas espectrales sobrepasan el 85 por ciento de la reflectancia, en ese caso el campo 504 indicador, figura 2, se clasifica como blanco. Una clasificación como blanco del campo 504 indicador, figura 2, es la indicación de que ha sido colocado sobre la mesa 20, figura 2, del instrumento 20, figura 2, el tipo de tira de prueba de reactivo múltiple seleccionada. En este caso, se realiza un análisis de orina estándar en los momentos de lectura con el tipo de tira de prueba de reactivo múltiple seleccionado y con los algoritmos conocidos por el instrumento 10, figura 1, para aplicar a la tira de prueba. Si cualquiera de los 4 valores difusos espectrales no sobrepasa el 85 por ciento de la reactancia, en ese caso el campo 504 indicador, figura 2, no se clasifica como blanco, sino que será clasificado como otro color sobre la base del conjunto de valores de la reflectancia difusa espectral. Si, por ejemplo, el valor de la reflectancia difusa en el verde está entre el 20 y el 30 por ciento de la reflectancia y el valor de la reflectancia difusa en el rojo está entre el 10 y el 20 por ciento de la reflectancia, en ese caso el campo 504 indicador, figura 2, se clasifica como azul.

En este ejemplo no se utiliza la reflectancia difusa en la región espectral infrarroja como parte de la clasificación. Cuando se colocan algunos pigmentos en un campo indicador, el infrarrojo se puede utilizar como parte de la clasificación. Cuando se utiliza el infrarrojo como parte de la clasificación no se pueden aplicar los nombres estándar de los colores a la clasificación ya que la clasificación se basaría en la reflectancia de regiones espectrales que no son visibles y, por lo tanto, no desempeñan función alguna en la percepción y clasificación de colores.

Después de la clasificación del campo 504 indicador, figura 2, el instrumento 10, figura1, coloca la mesa 20, figura 2, con el campo 504a indicador bajo la cabeza 34 lectora, figura 3. Se cuantifica la reflectancia difusa del campo 504a indicador, figura2, en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Por ejemplo, si los valores de la reflectancia difusa en las regiones espectrales roja, verde y azul son todas inferiores al 15 por ciento de la reflectancia, en ese caso el campo 504a indicador, figura 2, se clasifica como negro. Después de la clasificación del campo 504a, figura 2, el instrumento 10, figura 1, coloca la mesa 20, figura 2, con el campo 504b indicador bajo la cabeza 34 lectora, figura 3. Se cuantifica la reflectancia difusa del campo 504b indicador, figura 2, en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Si, por ejemplo, los 4 valores de la reflectancia difusa son superiores al 85 por ciento de la reflectancia, en ese caso el campo 504b indicador, figura 2, se clasifica como blanco. Después de la clasificación del campo 504b indicador, figura 2, el instrumento 10, figura 1, coloca la mesa 20, figura 2, con el campo 5040 indicador bajo la cabeza 34 lectora, figura 3. Se cuantifica la reflectancia difusa del campo 504c indicador, figura 2, en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Si, por ejemplo, los 4 valores de la reflectancia difusa son superiores al 85 por ciento de la reflectancia, en ese caso el campo 504c indicador, figura 2, se clasifica como blanco.

En este ejemplo se determine una secuencia de clasificaciones (azul, negro, blanco, blanco) para los campos indicadores (504, 504a, 504b, 504c) de la tira 20, figura 2. Si esta secuencia de clasificaciones no es conocida para el instrumento 10, figura 1, en ese caso se mostrará un mensaje de error en la pantalla 16 del instrumento, figura 1. Si esta secuencia de clasificaciones es conocida para el instrumento 10, figura 1, como indicación de una determinada immunotest, en ese caso proseguirá el análisis de las bandas "immunotest". En este ejemplo, (azul, negro, blanco, blanco) indicaría un aprueba de hCG con una región 502, figura 2, de control de la prueba y una región 501 de prueba.

El instrumento 10, figura 1, colocará la región 502, figura 2, de control de la prueba bajo la cabeza 34 lectora, figura 3, y cuantificará la reflectancia difusa en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Se analizan las cuantificaciones de la reflectancia espectral dependientes del tiempo de manera específica para la prueba identificada por la de secuencia de clasificaciones (azul, negro, blanco, blanco). El análisis de la región de control de la prueba indicará si se han seguido o no los métodos procedimentales adecuados. Por ejemplo, se puede calcular la reflectancia en el rojo y, seguidamente, compararla con una tabla de gamas de reflectancia de referencia para determinar si se siguieron los métodos procedimentales adecuados. El análisis de la región de control de la prueba o bien permitirá analizar los resultados de la prueba o presentará un mensaje de error en la pantalla 16, figura 1, indicando que no se siguieron los métodos procedimentales adecuados. La región 501, figura 2, de prueba se cuantifica en las regiones espectrales infrarroja (IR), roja, verde y azul. Las cuantificaciones se pueden tomar en diferentes momentos y se pueden tomar en diferentes posiciones. Las cuantificaciones de la reflectancia espectral difusa dependientes del tiempo se analizan de manera específica para la prueba identificada por la secuencia de clasificaciones (azul, negro, blanco, blanco). Por ejemplo, se puede calcular la relación de la reflectancia en el verde a la reflectancia en el infrarrojo y, seguidamente, compararla con una tabla de entornos de relación para descodificar la concentración de la sustancia, lo que
será informado al usuario. Si no hay errores, los resultados del análisis se pueden enviar a la impresora 32, figura 1.

En otra realización preferida, hay también una tira 502 de control que generará un color específico si el usuario sigue los Procedimientos adecuados de la prueba. Más concretamente, si la tira de prueba no se expusiera a una muestra suficiente, este fallo procedimental sería detectado.

Las etapas de transmisión de luz a la tira de prueba (tanto al campo de prueba como a los campos indicadores) y de detección de la longitud de onda de la luz reflejada son realizadas por la cabeza lectora. La figura 3 representa una realización preferida de una cabeza lectora adecuada para su uso en la presente invención. Haciendo referencia a la figura 3, la cabeza 34 lectora ilumina partes de la tira 22 de prueba y detecta luz reflejada de las tiras 501 y 502 o campos de color 504. También está representada una parte de la bandeja 20 sobre la que se dispone le tira 22 de reactivo. La cabeza 34 lectora tiene un alojamiento con una pared 42 superior, una pared 44 posterior plana y una pared anterior plana (no se muestra) paralela a la pared 44 posterior. Una fuente de iluminación en forma de bombilla 48 de iluminación está sostenida directamente encima de la tira 201, 202 de reactivo o barra 203, 204 a probar por medio de una parte 48 de un alojamiento cilíndrico formado integralmente con la pared 36 superior. La parte esférica inferior de la bombilla 48 de iluminación tiene una lente de concentración formada integralmente con la misma y la superficie esférica inferior está grabada al ácido para dotarla con una superficie de difusión no uniforme, de manera que la forma de los filamentos de la bombilla no contribuya a la no uniformidad de la luz emitida. Una vez fabricada, cuando la bombilla 46 se enciende se ajusta dinámicamente a una base 49 de cerámica para asegurar que la dirección axial en la que la bombilla 46 emite la luz sea sustancialmente paralela al eje longitudinal de la base 49 de cerámica. La bombilla emite luz a través de una abertura 50 circular formada en la pared 36 superior para formas un cono de luz definido por un primer rayo 52 límite y un segundo rayo 54 límite.

La pared 42 lateral inclinada tiene una abertura 55 rectangular formada en la misma en la que está dispuesta una serie de detectores rectangular. La serie 56 de detectores tiene cuatro detectores 57, 58, 59 y 60 de reflectancia, dispuestos en la misma como se representa en la figura 4, cada uno de los cuales está compuesto por un filtro de color o de infrarrojos convencional y un detector de silicio convencional. Cada filtro permite que la luz tenga una longitud de de onda distintiva que pasa a su través de manera que cada uno de los detectores 57-60 es sensible a la luz de una diferente gama de longitudes de onda. Por ejemplo, las cuatro bandas de longitud de onda de los filtros serían 400-510 nm (azul); 511-586 nm (verde) 587-660 nm (rojo) y 825-855 nm (infrarrojo). Dependiendo del número de campos indicadores de la tira de prueba en particular que se use, se pueden utilizar dos o más de los detectores 57-60. La luz pasa a través de una primera vía óptica desde la bombilla 46 de iluminación y a través de una abertura 62 rectangular relativamente pequeña formada en la pared 38 inferior para iluminar un área rectangular relativamente pequeña de la tira 502 de reactivo (campo de prueba) o barra 504 coloreada 504 y lo que siga (campos indicadores) que son leídos. La tira 22 de prueba se puede mover respecto de la abertura 62, de manera que son iluminadas áreas rectangulares diferentes de la tira de prueba.

En operación, la luz reflejada pasa a través de una segunda vía óptica desde el área iluminada de la tira 22 de reactivo a través de una primera abertura 70 de detección rectangular que tiene bordes 71 inclinados y a través de una abertura 72 rectangular formada en la pared 42 inclinada hasta un área 74 (figura 4) de detección en la que están dispuestos los cuatro detectores 57-60.

El interior de la cabeza 34 lectora está provisto con un deflector 74 conformado irregularmente compuesto de un primer segmento 76 de pared plano, un segundo segmento 78 de pared plano y un segmento 80 de pared conformado en zigzag. La forma del deflector 74 está diseñada para prevenir que los rayos de luz reflejados individualmente lleguen a la tira 22 de reactivo desde la bombilla 46 de iluminación y para prevenir que los rayos de luz reflejados individualmente lleguen al área 73 de detectores desde la almohadilla 30 de reactivo.

Todas las superficies del deflector 74 y todas las superficies interiores de las paredes 36, 38, 40 42 y 44 del alojamiento son superficies reflectantes brillantes de manera que toda la luz incidente sobre cualquier superficie con un ángulo de incidencia se refleja desde la superficie con un ángulo de reflexión igual al ángulo de incidencia. Esto se puede lograr moldeando por inyección la cabeza 34 lectora en un molde metálico que tiene superficies de moldeo altamente brillantes. La cabeza 34 lectora está formada preferiblemente de plástico negro en la que solo es reflejado un pequeño porcentaje, por ejemplo, 5%, de la luz incidente sobre una cualquiera de sus superficies interiores. Consecuentemente, toda la luz que experimenta al menos dos reflexiones desde cualquier superficie interior de la cabeza 34 lectora es atenuada en al menos el 99.75%.

Haciendo referencia a la figura 3, el segmento 76 de pared tiene una superficie 82 reflectante que está inclinada en una dirección indicada por la línea 84 de puntos que intersecta la pared 38 inferior en un punto justo a la izquierda de la abertura 62. Consecuentemente, todos los rayos de luz emitidos por la bombilla 46 que incidan sobre la superficie 82 son reflejados hacia un área a la izquierda de la abertura 62. Se debe advertir todos los mencionados rayos se reflejan al menos dos veces antes de que puedan pasar a través de la abertura 62. También se debe advertir que ninguna luz puede ser reflejada desde la superficie 82 y pasar directamente a través de la abertura 62 sin alguna reflexión posterior ya que la superficie 82 no es visible cuando se observa el interior de la cabeza 34 lectora desde la abertura 62.

El segmento 78 de pared tiene una superficie 86 reflectante inclinada en una dirección indicada por una línea 88 de puntos que intersecta la pared 36 superior en un punto a la izquierda de la abertura 50 circular a través de la cual pasa la luz. Consecuentemente, no existe una vía directa desde la bombilla 46 de iluminación hasta la superficie 86. Por lo tanto, toda la luz que se refleje desde la superficie 86 hacia la abertura 62 tiene que experimentar al menos dos reflexiones desde la superficie interior de la cabeza 34 lectora.

La figura 3A es una vista ampliada de una parte de la cabeza 34 lectora mostrada en la figura. 8. Haciendo referencia a las figuras 3 y 3A, el segmento 80 de pared en zigzag tiene superficies 90 – 93 inclinadas, cada una de las cuales está inclinada en una dirección indicada por una respectiva línea de puntos. Ya que todas las líneas de puntos intersectan la pared 38 inferior o la pared 40 lateral a la izquierda de la abertura 62, ninguna luz que incida sobre estas superficies 90-93 directamente desde la bombilla 46 de iluminación puede ser reflejada directamente hacia la abertura 62. El segmento 80 de pared en zigzag tiene otras dos superficies 94, 95 (figura 3) que están inclinadas de manera que ninguna luz que incida sobre esas superficies directamente desde la bombilla 46 de iluminación es reflejada exclusivamente hacia el área de la pared 38 inferior a la derecha de la abertura 62.

Las únicas superficies desde las que los rayos de luz emitidos por la bombilla 46 de iluminación pueden ser reflejados individualmente e incluso pasar a través de la abertura 62 son las superficies verticales de la propia abertura. Sin embargo, dichos rayos de luz reflejados individualmente constituyen una parte insignificante de la luz total que pasa directamente desde la bombilla 46 de iluminación hacia las superficies 40 o 44 hasta la abertura 62. Sin embargo, dado que la bombilla concentra la luz en una dirección hacia delante dentro del cono definido por los rayos 52 y 54, la cantidad de luz que pasa a través de la abertura desde esta vía es insignificante.

La segunda vía óptica desde la tira 22 de reactivo hasta el área 73 de detectores (figura 4) está indicada generalmente por un par de líneas de puntos 96 y 98. La parte del segmento 80 de pared en zigzag que está dispuesta contigua a la segunda vía óptica tiene una pluralidad de superficies 100, 101 y 102 reflectantes planas que están inclinadas en una dirección indicada por varias líneas de puntos respectivas (no se muestran en la figura 3) que intersectan la pared 42 lateral inclinada en un punto a la derecha y debajo del área 73 de detectores. Consecuentemente, todos los rayos de luz que incidan sobre estas superficies 100 - 102 directamente desde la tira 22 de reactivo sin reflexión no pueden llegar al área 73 de detectores sin al menos una reflexión más, y todos estos rayos de luz serán atenuados en al menos un 99,75%. La superficies 100 y 103 de pared se unen en un borde 105 y las superficies 101 y 104 de pared se unen en un borde 106 con los bordes 105 y 106 que están sustancialmente alineados con un borde respectivo del área 73 de detección. Los bordes 69 y 71 de las aberturas 68 y 70 de detección están alineados con los bordes del área 73 de detección. En general, el instrumento detecta la luz que es transmitida a través de un filtro que tiene una gama de longitudes de onda específica. Cuando la gama incluye longitudes de onda visibles en el entorno de 400 a 700 nm, se asigna un color al filtro. Cuando el filtro no transmite longitud de onda visible alguna, como en el caso en el que se utiliza radiación infrarroja, el concepto de color no tiene aplicación.

La figura 6 es un diagrama de bloques de la electrónica y otros componentes del espectrómetro 10. Haciendo referencia a la figura 6, la operación del espectrómetro está controlada por un microcontrolador 200 que tiene un microprocesador 202, una memoria de acceso al azar (RAM) 204, una memoria de solo lectura (ROM) 206 y un circuito 208 de entrada/salida (I/O) todos los cuales están interconectados con un colector 210 de dirección/datos. El microcontrolador 200, que puede ser un microcontrolador convencional tal como un microcontrolador DS2253T disponible comercialmente en Dallas Semiconductor, puede incorporar un circuito 212 excitador conectado al circuito 208 de I/O para excitar una impresora 214.

El micro controlador 200 controla el movimiento de la bandeja 20 de la tira de reactivo por medio de un posicionador 220 acoplado mecánicamente a la bandeja 20 y un motor 222 que es típicamente un motor de velocidad graduada excitado por las señales de excitación generadas por un circuito 224 de excitación conectado al circuito 208 de I/O por medio de una línea 226 eléctrica.

El microcontrolador 200 enciende selectivamente la bombilla 46 de iluminación por medio de un conmutador 227 conectado al circuito 208 de I/O por medio de una línea 229 eléctrica. La bombilla 46 de iluminación se enciende un Segundo antes de la realización de la prueba para que esté suficientemente caliente.

Cada uno de los detectores 57-60 de la serie 56 de detectores puede generar una señal de reflectancia eléctrica sobre una de las diferentes líneas 228 eléctricas. Cada señal de reflectancia tiene una magnitud que depende de la cantidad de luz detectada por el detector asociado. El microcontrolador 200 puede leer selectivamente una cualquiera de las señales de reflectancia transmitiendo una señal seleccionada a un multiplexor 230 por medio de una línea232. Seguidamente, el multiplexor 230 transmite la señal de reflectancia seleccionada a un amplificador 234 y a un convertidor de analógico a digital (A/D) 236 que transmite la señal binaria producida por el amplificador 234 al microcontrolador 200 por medio de una línea 238 conectada al circuito 208 de I/O. El microcontrolador analiza la información binaria del convertidor de A/D procesando la información por medio de un algoritmo adecuado. Seguidamente genera un informe que es transmitido de acuerdo con instrucciones previas del operador.

Claims

1. Un procedimiento automatizado de lectura de una tira (22) de prueba para el análisis de uno o más analitos en una muestra de prueba líquida que comprende las etapas de:

a): provisión de una tira de prueba con al menos un campo (501) de prueba, al menos dos campos (504, 504a, 504b, 504c) indicadores distintos sobre su superficie cuyos campos indicadores reflejan luz de longitudes de onda diferentes entre sí en una secuencia codificada de regiones espectrales cuya secuencia codificada se correlaciona con información relativa a la tira de prueba.

b): introducción de la tira de prueba en un dispositivo (10) lector de tiras equipado con un medio de lectura de los campos, comprendiendo dicho medio (34) de lectura una fuente (46) de luz como transmisor y un elemento sensible a la luz como receptor (56), siendo capaz dicho receptor de diferenciar entre las regiones espectrales en las que se reflejan los campos indicadores y de prueba, estando equipado dicho dispositivo de lectura de tiras también con un medio (202, 206) para correlacionar la secuencia codificada de regiones espectrales con información programada previamente relativa a la tira de prueba en comunicación operativa con el medio receptor y teniendo dicho dispositivo de lectura un medio para mover la tira y el medio receptor uno respecto del otro, de manera que la reflectancia del campo de prueba y de los campos indicadores pueden ser leídos individualmente por el medio de lectura;

c): facilitación de que los valores de la reflectancia espectral reflejados por los campo de prueba y los indicadores sean leídos individualmente por el medio de lectura, y

d): facilitación de que el medio de lectura comuniqué la secuencia de valores de la reflectancia espectral reflejados desde los campos indicadores hacia el medio de correlación y facilitación de que el medio de correlación correlacione la secuencia de valores de la reflectancia espectral reflejados con información programada previamente relativa a la tira de prueba.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los valores de la reflectancia espectral de los campos de prueba e indicadores son leídos moviendo la tira y el medio de lectura uno respecto del otro.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el medio de lectura es capaz de adquirir reflectancias espaciales y espectrales a través de la longitud de la tira.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la información relativa a la tira de prueba es información de calibración basada en el lote específico del que fue obtenida la tira.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la información relativa a la tira de prueba se refiere a qué analito o analitos se pueden analizar con la tira de prueba de acuerdo con su diseño.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la información relativa a la tira se refiere a la ubicación de las áreas de reactivo, tiempos críticos, edad de la tira y reactividad de la tira.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los campos indicadores comprenden barras que son sustancialmente paralelas entre sí y perpendiculares al eje longitudinal de la tira.

8. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el dispositivo de lectura de tiras tiene una mesa de especímenes que es móvil en relación con el medio de lectura y en el que la tira se coloca sobre la mesa de especímenes y se desplaza respecto del medio de lectura, de manera que el medio de lectura puede explorar los campos indicadores.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la tira se desplaza respecto del medio de lectura una distancia suficiente para que el medio de lectura explore también el campo de prueba.

10. Una tira (22) de prueba para el análisis de uno o más analitos en una muestra de prueba fluida que comprende:

a): un portador de un material absorbente;

b): al menos un campo de prueba en la superficie del portador que incluye, en al menos un campo de prueba, material reactivo con el analito que se analiza y capaz de proveer una respuesta detectable espectralmente;

Caracterizado por:

c): al menos dos campos (504, 504a, 504b, 504c) indicadores distintos sobre la superficie del portador, siendo capaz cada uno de dicho campos indicadores de reflejar entre sí luz de diferentes regiones espectrales, estando predeterminadas dichas regiones espectrales para formar una secuencia codificada de regiones espectrales, correlacionándose dicha secuencia con información relativa a la tira de prueba.