ES2355408T3 - Dispositivo y procedimiento para la detección y evaluación de señales ópticas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo destinado a detectar y evaluar señales ópticas, con la finalidad de detectar un analito en un líquido de análisis, que comprende: - un soporte de prueba (2) destinado a recibir un líquido de análisis y que presenta una zona de evaluación óptica (3), - una fuente de luz (4) para iluminar la zona de evaluación óptica (3) del soporte de prueba (2); - una primera fuente de señal (6) constituida para producir una primera señal de mando (AN1) para la fuente de luz (4) con una frecuencia (F1) y una intensidad (I1), - un captador de luz (5) constituido para recibir, tratar y transformar en una señal de medición la luz reenviada por la zona de evaluación óptica (3); - un primer amplificador con selección de frecuencia (10), al que se conduce la señal de medición, así como la primera señal de mando (AN1) de la primera fuente de señal (6), y cuya salida se suministra por la primera señal de salida (A1), caracterizado por - una segunda fuente de señal (7) constituida para generar una segunda señal de mando (AN2) con una frecuencia (F2) y una intensidad (I2), - una unidad mezcladora (8) constituida para producir, a partir de la primera señal de mando (AN1) y de la segunda señal de mando (AN2), una señal de mando de la luz (2) utilizada para controlar la fuente de luz (4), - un segundo amplificador con selección de frecuencia (11) al que se conducen las señales de medición, así como la segunda señal de mando (AN2) de la segunda fuente de señal (7) y a cuyas salidas se suministra una segunda señal de salida (A2), - una unidad de evaluación (15) a la cual se conducen la primera señal de salida (A1) y la segunda señal de salida (A2) y que está constituida de manera que efectúe la comparación de las dos señales de salida (A1, A2) y determine, a partir del resultado de la comparación, una información sobre una perturbación de la medición por una luz parásita.

Description

La presente invención se refiere a un dispositivo para la captación y evaluación de señales ópticas, para detectar un analito de un líquido de análisis con un soporte de pruebas que presenta una zona de evaluación óptica. El dispositivo presenta una fuente de luz para iluminar la zona de evaluación óptica situada sobre el soporte de 5 pruebas, una fuente de señales para generar una primera señal de control con una frecuencia (F1) y una intensidad (I1) para la fuente de luz y un sensor de luz para recibir la luz enviada por el campo de pruebas, a efectos de su manipulación y conversión en una señal de medición. Se mencionará a un primer amplificador selectivo de frecuencia la señal de medición, así como la señal de control de la fuente de señales. En la salida del amplificador se facilitará una primera señal de salida. 10

Además, la invención está dirigida a un procedimiento para la captación y evaluación de señales ópticas en el que la luz recibida por un sensor de luz es transformada en una señal de medición, que es enviada a un amplificador selectivo de frecuencia.

Para la determinación de un analito en un líquido de análisis, en especial en líquidos corporales, tales como sangre, con el objetivo de llevar a cabo pruebas médicas, se utilizan sistemas de análisis que trabajan con señales 15 fotométricas y en los que se utilizan soportes de pruebas adaptados al aparato de análisis. Los soportes de pruebas (que se designarán también como elementos de análisis) adoptan principalmente forma de tiras de pruebas que presentan habitualmente uno o varios campos de pruebas que están constituidos, como mínimo, por una capa de pruebas. La capa de pruebas contiene uno o varios reactivos. En la aplicación de un líquido de análisis tiene lugar una reacción química de los materiales contenidos en el líquido de análisis que conduce a una variación visible del 20 campo de pruebas, en especial a una variación de color. Esta variación será evaluada mediante un procedimiento adecuado. Por ejemplo, en una medición fotométrica por reflexión, según el desarrollo de la reacción química, se pueden determinar las sustancias contenidas en el líquido de análisis, con respecto a la concentración a base del comportamiento de reflexión difusa del campo de pruebas. En otros casos, se puede conseguir el resultado deseado por la variación temporal de la reflectividad. 25

Se conocen también otros sistemas de análisis que funcionan con evaluación óptica, en especial sistemas cuyos soportes de pruebas están construidos en forma de tiras de prueba capilares. En ellos, los reactivos se encuentran en un canal capilar que presenta también una zona de medición óptica. Además, se conocen también sistemas con canales de referencia de tipo óptico y también sistemas que funcionan en base a mediciones de fluorescencia. 30

La invención se dirige a sistemas de análisis ópticos de cualquier construcción, siempre que utilicen soportes de pruebas para recibir un líquido de análisis con una zona de evaluación óptica, en la que, mediante métodos de medición ópticos por iluminación, detecten una variación medible como medida del resultado analítico deseado. En primer lugar, se trata de procedimientos fotométricos en los que, sobre la zona de evaluación, se refleja de forma difusa la luz proyectada. Además, la invención es también apropiada para mediciones de fluorescencia. En 35 muchos casos, la zona de evaluación óptica se designa también como “campo de prueba”. A continuación se utilizará también este concepto sin limitación del carácter general para la designación de zonas de evaluación óptica.

La captación y evaluación de las señales ópticas presenta elevadas exigencias en la exactitud para determinar las corrientes eléctricas o tensiones de medición muy pequeñas con una definición suficiente para posibilitar un análisis cuantitativo. Las mediciones están influidas por múltiples factores de disturbio a los que 40 pertenecen los problemas típicos de la medición de señales pequeñas. Estos consisten, por ejemplo, en la desviación de la amplificación o tensiones continuas o alternas superpuestas, en especial alteraciones de tensión de frecuencia baja y también corrientes de distorsión de diferente tipo.

A parte de estas alteraciones, se producen alteraciones ópticas por luz parásita. A ello pertenecen fracciones de luz parásita constantes y alteraciones moduladas, en especial procedentes de fuentes de luz parásita 45 producidas por la red que actúan en las frecuencias típicas de la red y sus armónicos.

Se conocen aparatos de análisis con soportes de pruebas que, mediante medidas constructivas, reducen la generación de luz parásita en la zona de medición del aparato, en especial en la zona de medición óptica. Estos aparatos tienen un canal estrecho en el que se introduce el soporte de pruebas en el interior del cuerpo envolvente. Otra forma de realización tiene una etapa que después de la introducción de la tira de pruebas y antes del inicio de 50 la medición debe ser cerrada. Estas medidas constructivas están relacionadas, no obstante, con considerables inconvenientes de utilización. Por ejemplo, en un canal demasiado estrecho, el líquido de análisis se puede ensuciar durante la introducción. Además, el tiempo de medición se prolonga en estos aparatos a lo largo del tiempo que requiere el líquido de análisis hasta que se encuentra en la unidad de medición.

Además de la reducción de la luz parásita mediante medios constructivos mecánicos son conocidos 55 sistemas en los que se lleva a cabo la reducción de las alteraciones por luz parásita mediante medios electrónicos. Por ejemplo, el documento US 6.574.425 B1 da a conocer un reflectómetro para detectar luz parásita. Un fotocaptador facilita dos señales de salida desplazadas en fase a un amplificador diferencial, cuya señal de salida es

alimentada a un detector. El detector es controlado por la misma fuente de señales que controla también la fuente de luz. El detector genera una señal en corriente continua que corresponde al color o variación de color de un campo de prueba. El documento WO 01/22871 A1 muestra un ejemplo de un sistema medidor de glucosa de tipo óptico, en el que se utiliza un amplificador selectivo de frecuencia en forma de un amplificador de bloqueo o ““lock-in””. El amplificador ““lock-in”” es alimentado por una parte con la señal de medición de un sensor magnetoóptico. Por otra, 5 contiene como señal de referencia una señal de un generador de señal externo con una frecuencia predeterminada. De esta manera, se amplifica de manera selectiva la parte de señal de la señal de medición, cuya frecuencia corresponde a la señal de referencia del generador de señal. Mediante la utilización del amplificador ““lock-in”” se lleva a cabo, por lo tanto, un filtrado para una frecuencia determinada. La luz parásita con frecuencias que son distintas de la frecuencia de la señal de referencia no se amplifica o lo es solamente de forma amortiguada y, por lo 10 tanto, no se tiene en cuenta en la medición, o bien solamente de forma reducida. Para mejorar adicionalmente este sistema, se recomienda conectar en serie dos amplificadores ““lock-in””. La señal de salida del primer amplificador ““lock-in”” será alimentada, por lo tanto, al segundo amplificador ““lock-in””. De esta manera, se mejorará adicionalmente la relación señal-ruido. No obstante, en caso de que una alteración presente la frecuencia de la señal de referencia, también la magnitud de la alteración será amplificada y facilitará un resultado falso de la medición. La 15 aparición de la alteración y el falseamiento del resultado de la medición no pueden ser reconocidos por el sistema.

La utilización de un amplificador ““lock-in”” y la combinación de varios amplificadores, así como la conmutación en cascada uno después de otro de dos amplificadores, es conocida, por ejemplo, por la publicación “Application Note AN1003, Low Level Optical Detection using “lock-in” Amplifier Techniques” de la firma “AMETEK Signal Recovery”. 20

La utilización de amplificadores ““lock-in”” es conocida, por ejemplo, en análisis de gases. En el documento DE 10062126 A1 se da a conocer que dos amplificadores “lock-in” pueden ser utilizados para la detección de fugas. El documento DE 199 11 325 describe la utilización de amplificadores “lock-in” en análisis de gases para controlar un filtro ajustable por medios óptico-acústicos.

Otra forma es la que se describe en el documento US 5.463.467 (DE 43 21 548 A1) y el documento US 25 4.553.848 (DE 3138879 A1) que dan a conocer un procedimiento para la captación y evaluación de señales fotométricas analógicas, en los que el campo de pruebas de un soporte de prueba es iluminado mediante una fuente de luz de forma cíclica con fases de claridad-oscuridad. La luz transmitida será recibida e integrada por un captador de medición durante un periodo de medición que contiene varias fases de claridad-oscuridad. Se consigue una disminución efectiva de la luz perturbadora y parásita que posibilita una medición, incluso sin el apantallado habitual 30 hasta el momento, contra la luz ambiental mediante un desarrollo irregular de las fases integradas de claridad y oscuridad durante el periodo de medición. Dicho desarrollo o sucesión es irregular, de forma tal que el espectro de frecuencia transformada de Fourier contiene múltiples frecuencias distintas, de manera que cada frecuencia individual interviene solamente en una pequeña fracción del resultado de medición. Las correspondientes frecuencias de perturbación pueden actuar, por lo tanto, solamente con una pequeña fracción de error en el 35 falseamiento del resultado de la medición.

La presente invención se plantea el objetivo de aumentar la disminución de las señales de perturbación en la captación y evaluación de señales ópticas para la determinación de un analito de un líquido de análisis, a efectos de mejorar la fiabilidad de la determinación.

Este objetivo se consigue mediante el dispositivo que tiene las características de la reivindicación 1, así 40 como un procedimiento que tiene las características de la reivindicación 12.

El dispositivo, según la invención, para captar y evaluar señales ópticas con un soporte de pruebas que presenta un campo de pruebas, comprende una fuente de luz para iluminar el campo de pruebas del soporte de pruebas y un sensor de luz para captar la luz enviada por el campo de pruebas, manipular la misma y transformarla en una señal de medición. Se genera una primera señal de control con una frecuencia (F1) y una intensidad (I1) y 45 una segunda señal de control con una frecuencia (F2) y una intensidad (I2) de cada fuente de señales separada. El dispositivo comprende una unidad de mezcla para generar una señal de control de luz a partir de la primera señal de control y de la segunda señal de control, con la cual es controlada la fuente de luz.

Se enviará a un primer amplificador selectivo de frecuencia y a un segundo amplificador selectivo de frecuencia la señal de medición recibida del sensor de luz, así como la primera señal de control de la primera fuente 50 de señal o bien la segunda señal de control de la segunda fuente de señal. En las salidas del amplificador se facilitará una primera señal de salida o bien una segunda señal de salida. Ambas serán comparadas en una unidad de evaluación. Del resultado de la comparación se determinará una información sobre la alteración de la medición, en especial por luz parásita.

El funcionamiento de la unidad de evaluación puede llevarse a cabo en la práctica, de forma que el 55 resultado de la comparación de las señales de salida se compara con un resultado de comparación teórico que es esperable en caso de funcionamiento sin alteraciones (y por otra parte iguales circunstancias). En el caso más simple, ambas señales de salida son iguales para un funcionamiento sin alteraciones o perturbaciones. El resultado de comparación teórico significa entonces la coincidencia de ambas señales. No obstante, puede existir también una

relación funcional entre ambas señales de salida. En este caso, la dependencia funcional se tiene en cuenta en la unidad de evaluación mediante el resultado de comparación teórico. Por ejemplo, el valor de la primera señal de salida puede ser un múltiplo del valor de la segunda señal de salida, en especial cuando la intensidad de la primera señal de control es un múltiplo de la intensidad de la segunda señal de control. La relación funcional entre las señales de salida puede ser determinada además de la proporcionalidad, también por otra función. 5

La comparación realizada en la unidad de evaluación no se debe referir directamente a las señales de salida, sino que pueden efectuarse comparaciones indirectas entre sí. Son ejemplos importantes la comparación de señales de salida referenciadas y los resultados de las señales de salida determinados analíticamente mediante datos de calibración. Se explicarán ambos casos en detalle.

La información conseguida a base de la comparación de las señales de salida con respecto a una 10 perturbación de la medición, en especial por luz parásita, se puede utilizar y elaborar adicionalmente de manera distinta, con independencia del tipo del resultado (“libre de perturbaciones” o “con perturbaciones”):

- Cuando existe una perturbación, esta información puede ser manipulada en especial para la generación de un aviso de fallo, por ejemplo, en forma de texto legible en una pantalla o bien mediante otro tipo de señal óptica o acústica. Además se puede utilizar para ahorrar la manipulación adicional de las señales de salida 15 para conseguir un resultado analítico.

- La información conseguida por la comparación puede ser también elaborada adicionalmente como señal de control interna del sistema de análisis mediante la emisión de un resultado analítico, por ejemplo, la concentración medida de glucosa, que se facilitará cuando el resultado de la comparación corresponde al resultado de comparación teórico. 20

Con independencia del tipo de manipulación adicional, la señal que contiene una información sobre la existencia de una perturbación, que es resultado de una operación de comparación, será designada a continuación como “señal de evaluación”.

De manera ventajosa, el amplificador selectivo de frecuencia será dispuesto de manera tal que no funcione en la frecuencia de perturbación de la alteración o perturbación. Habitualmente, la frecuencia de las frecuencias de 25 perturbación que se presentan no es completamente conocida. Según la invención, se llevará a cabo una medición en paralelo de manera que, como mínimo, se llevan cabo dos mediciones simultáneas y preferentemente se realizan en un dispositivo. Ambas frecuencias (F1) y (F2) de las señales de control están contenidas en la señal de control luminosa que es generada en la unidad de mezcla a base de la primera y segunda señales de control. Estas dos frecuencias (F1) y (F2) pueden ser extraídas, según la invención, nuevamente de la señal de medición facilitada por 30 el sensor de luz y sometidas a filtrado.

La fuente de luz será controlada con la señal de control de luz procedente de la mezcla y dos amplificadores selectivos en frecuencia serán conmutados para la evaluación de la señal de medición en paralelo, los cuales trabajan con las frecuencias (F1) o bien (F2), puesto que pueden ser controlados con la primera o la segunda señal de control como señal de referencia. Se conseguirá, por lo tanto, prácticamente el efecto de dos 35 filtros de pasobanda conmutados en paralelo con una banda de filtrado en las frecuencias (F1) o (F2).

Mediante la conmutación en paralelo de ambos amplificadores selectivos en frecuencia se puede reconocer mediante una comparación simple si una señal de perturbación está superpuesta a la señal de medición. Solamente cuando una perturbación en ambas zonas de frecuencia correspondientes a las frecuencias de las señales de control actúa con igual relación de intensidad que presentan las señales de control, existe el riesgo de que no se 40 efectúe dicho reconocimiento. Ello es muy improbable. Dado que las perturbaciones son habitualmente de banda estrecha, pero en todo caso no cubren ningún espectro de frecuencia amplio con igual intensidad, las magnitudes de perturbación que se producen serán reconocidas por la conmutación en paralelo de dos amplificadores selectivos en frecuencia.

Mediante el reconocimiento fiable de un fallo, la medición resultará sensiblemente más segura. En especial 45 en la determinación de glucosa en la sangre es importante un resultado seguro que esté libre de perturbaciones, puesto que una terapia continuada para el paciente se basa en esta medición, por ejemplo, la dosificación de insulina.

Los costes de producción para un amplificador selectivo en frecuencia son reducidos para grandes cantidades. Los costes globales del dispositivo de medición aumentan solamente de manera poco significativa por la 50 utilización de un segundo amplificador selectivo en frecuencia. Como amplificador selectivo en frecuencia se utilizan preferentemente amplificadores tipo “lock—in”. Éstos tienen la función de un filtro fuertemente selectivo de frecuencia, puesto que solamente son amplificadas las señales de frecuencia de la señal de medición que corresponden a la frecuencia de una señal de referencia.

En caso de aparición de múltiples perturbaciones o de perturbaciones permanentes, las secuencias de 55 control (F1) y (F2) de las señales de control pueden ser desplazadas en zonas en las que no aparece perturbación

alguna. Por ejemplo, las frecuencias (F1) y (F2) de las señales de control serán escogidas en la aparición de una tensión de perturbación de 50/60 Hercios, de manera que sean distintas a 50/60 Hercios o un múltiplo de la misma.

El concepto de fuente de señal se debe comprender dentro del ámbito de la presente invención de manera muy general. En el caso más sencillo, la fuente de señal es un generador de señal con el que se genera una señal de control, por ejemplo, una señal senoidal, una señal trapecial o una señal rectangular. La fuente de señal puede 5 comprender de todos modos dos o más generadores de señales, de manera que en una fuente de señales se pueden generar simultáneamente varias señales de control.

De manera ventajosa, la primera señal de control es una señal rectangular con una frecuencia básica y la segunda señal de control es un armónico de la primera señal de control, cuya frecuencia es un múltiplo de la frecuencia básica. La intensidad (I2) de la segunda señal de control es preferentemente distinta de la intensidad de 10 la primera señal de control. La primera y segunda señales de control son generadas por una primera y una segunda fuentes de señal. La frecuencia de la segunda señal de control es, en este caso, ventajosamente un múltiplo de grado no determinado de la frecuencia básica. De manera preferente, se utilizará el tercer armónico de la señal rectangular cuya frecuencia corresponde al triple de la frecuencia básica. La intensidad de estos armónicos es aproximadamente un tercio de la intensidad de la frecuencia básica, es decir, la intensidad (I2) es un tercio de la 15 intensidad (I1).

Se puede utilizar un generador de señal que genera solamente una señal rectangular como fuente de señal para dos frecuencias o bien dos señales de control con diferentes frecuencias (que son múltiplos entre sí). Evidentemente, son también apropiados el quinto y el séptimo armónicos, de manera que la intensidad disminuye con el grado del armónico (número de orden). En especial, se pueden generar adicionalmente los armónicos más 20 altos (por ejemplo, el quinto y séptimo armónicos) cuando se deben generar varias señales de control, puesto que se conectan en paralelo en el dispositivo varios amplificadores selectivos en frecuencia para la detección de las señales de luz enviadas.

Se ha demostrado como ventajosa una forma de realización en la que en la unidad de evaluación la primera señal de salida es relacionada con una primera señal de referencia, de manera que se consigue una primera señal 25 de salida referenciada. De igual manera se procederá con la segunda señal de salida, que será referenciada con una segunda señal de referencia, de manera tal que se genera una segunda señal de salida referenciada. Ambas señales de salida referenciadas serán puestas en relación una con respecto a la otra, por ejemplo mediante la realización de una proporción o relación. Mediante la utilización de una señal de referencia con la que se efectúa la proporción de la señal de salida se compensan oscilaciones en el sistema de medición. Este es en especial el caso 30 cuando la señal de referencia corresponde a la señal de control que se ha generado con la fuente de señal. Las oscilaciones o desviaciones de la señal de control serán entonces excluidas. Las señales de referencia pueden ser también generadas mediante una medición de vacío en un soporte de pruebas vacío en el que no se ha dispuesto líquido de análisis alguno.

Preferentemente, los amplificadores selectivos en frecuencia están implementados en un componente 35 electrónico. Por ejemplo, en este caso se pueden utilizar elementos ASIC. De esta forma, la fabricación de un dispositivo de detección y evaluación para señales fotométricas es muy económica. También es posible implementar los amplificadores selectivos en frecuencia en forma de software que se aplica en el mismo componente electrónico. En este caso, cuando la señal no es amplificada por hardware, se debe utilizar un convertidor A/D que transforma la señal analógica en una señal digital. Se puede entonces multiplicar mediante software. De esta manera, no se 40 generan costes adicionales mediante un amplificador adicional de tipo “lock-in”, puesto que no se debe implementar ningún hardware adicional. Los costes de fabricación se reducen. Resulta posible la miniaturización del dispositivo.

En una forma de realización preferente, se prevén una tercera señal de control y un tercer amplificador selectivo en frecuencia. La tercera señal de control tiene una frecuencia (F3) y una intensidad (I3). La señal de control de luz para controlar la fuente luminosa se generará a base de la primera, de la segunda y de la tercera 45 señales de control. El tercer amplificador selectivo en frecuencia, que está conectado en paralelo con los otros dos, recibirá de todos modos la señal de medición del sensor de luz, así como la tercera señal de control. En la salida del tercer amplificador selectivo en frecuencia se facilitará una tercera señal de salida que será alimentada a parte de la primera señal de salida y de la segunda señal de salida a la unidad de evaluación y se efectuará la comparación con ésta. Para el caso de una desviación de una señal de salida, la información de perturbación resultante será utilizada 50 preferentemente de forma que la señal de salida que presenta desviación no será tenida en consideración.

En la aparición de una señal de perturbación, es decir, el reconocimiento de un fallo, una señal de salida se desvía de las otras dos. Las otras dos señales de salida son iguales. En este caso, es conocido también que la señal de salida que se desvía recibe la superposición de una magnitud de perturbación. Ambas señales de salida iguales constituyen el resultado de edición “acertado”, es decir, sin fallos. De esta manera se puede conseguir no solamente 55 una declaración de que ha aparecido un fallo, sino que las otras dos señales de salida pueden ser elaboradas adicionalmente para determinar el resultado analítico deseado (concentración del analito en el líquido de análisis). Evidentemente, ello se puede ampliar a formas de realización con diferentes amplificadores selectivos, por ejemplo, con N amplificadores (N > 2, N un número entero). En este caso, cuando la perturbación afecta solamente a la

frecuencia de una señal de control, las otras N-1 señales de salida son iguales. En este caso, se utiliza la llamada “lógica de mayoría”.

La invención se explicará a continuación de manera más detallada en base a un ejemplo de realización haciendo referencia al dibujo adjunto. Las características mostradas en el mismo pueden ser utilizadas individualmente o en combinación para conseguir realizaciones preferentes. 5

El dibujo muestra:

La figura 1, un circuito de principio de un ejemplo de realización de un dispositivo, según la invención, para la captación y evaluación de señales fotométricas.

La figura 1 muestra un aparato de medición de azúcar en sangre como aparato de análisis (1) para la captación de una analito. Mediante el aparato medidor de azúcar en sangre se efectúa la medición del contenido de 10 la glucosa en un líquido de pruebas, en especial en sangre. Un soporte de pruebas (2) está constituido en forma de pruebas sobre la que se dispone sangre en forma de líquido a analizar que contiene los analitos a analizar, es decir, la glucosa. Un campo de prueba (3) del soporte de prueba (2) es iluminado mediante una fuente de luz (4) del aparato de análisis (1). La fuente de luz (4) es un diodo emisor de luz. Evidentemente, se pueden disponer también varias fuentes de luz distintas que están conectadas en serie o en paralelo. La luz emitida por el campo de pruebas 15 (3) será recibida por un sensor de luz (5) que está constituido como fotodiodo.

La fuente de luz (4) será controlada por una primera fuente de señal (6) y una segunda fuente de señal (7). Ambas fuentes de señales (6, 7) generan de manera correspondiente una señal con una frecuencia fija y una señal predeterminada. La primera fuente de señal (6) genera una señal de control (AN1) con la frecuencia (F1) y la intensidad (I1). La segunda fuente de señal (7) genera una señal de control (AN2) con la frecuencia (F2) y la 20 intensidad (I2). Las correspondientes señales de control (AN1, AN2) de ambas fuentes de señal (6, 7) son alimentadas a una unidad de mezcla (8) en la que se genera una señal de control de luz (L). La señal de control de luz (L) será constituida a base de la primera señal de control (AN1) de la primera fuente de señal (6) y de la segunda señal de control (AN2) de la segunda fuente de señal (7), por ejemplo mediante mezcla. En especial, se pueden añadir en la unidad de mezcla (8) la primera señal de control (AN1) y la segunda señal de control (AN2) entre sí. La 25 señal de control de luz (L) será alimentada a la fuente de luz (4) para el control de la misma.

En la fracción de luz reflejada de forma difusa desde el campo de pruebas (3) que será emitida desde la fuente de luz (4) al campo de pruebas (3) y captada por el sensor de luz (5), están contenidas las fracciones de frecuencia de la señal de control de luz (L), es decir, la primera señal de control (AN1) y la segunda señal de control (AN2). La señal de luz recibida por el sensor de luz (5) será transformada en un flujo fotónico. El flujo fotónico será 30 convertido y amplificado en un pre-amplificador (9) en una tensión. La señal de salida del pre-amplificador (9) será alimentada a un primer amplificador selectivo en frecuencia (10) y un segundo amplificador selectivo en frecuencia (11) en paralelo. Los amplificadores selectivos en frecuencia (10, 11) están constituidos en forma de amplificadores “lock-in” (12) y (13).

De manera preferente, se prevé entre el sensor de luz (5) y los amplificadores selectivos en frecuencia (10, 35 11) un filtro que está constituido preferentemente en forma de filtro de pasobanda (14). El filtro de pasobanda (14) está dispuesto en especial entre el pre-amplificador (9) y los amplificadores selectivos en frecuencia (10) y (11). El filtro de pasobanda (14) limita la señal de salida del pre-amplificador (9) a una gama de frecuencias en la que se encuentran las frecuencias (F1, F2) de la primera señal de control (AN1) y de la segunda señal de control (AN2). Preferentemente, el filtro de pasobanda (14) está integrado en el pre-amplificador (9). De manera alternativa, se 40 puede integrar en el pre-amplificador (9) igualmente un filtro de paso bajo. Entonces, se puede cambiar el siguiente filtro de pasobanda (14) por un filtro de paso alto, de modo general, está conectado en todos los casos un pasobanda antes de los amplificadores “lock-in” (12, 13).

La señal filtrada del pre-amplificador (9) será alimentada a la entrada (E1) del primer amplificador “lock-in” (12) y la entrada (E2) del segundo amplificador “lock-in” (13). En una entrada de referencia (R1) del amplificador 45 “lock-in” (12) se encuentra la señal de control (AN1) de la primera fuente de señal (6). En una entrada de referencia (R2) del segundo amplificador “lock-in” (13), se encuentra la segunda señal de control (AN2) de la segunda fuente de señal (7).

Las señales de salida (A1, A2) son alimentadas a una unidad de evaluación (15) en la que son objeto de comparación. En la unidad de evaluación (15) se facilita una correspondiente señal de evaluación que es mostrada 50 en una pantalla o facilitada como valor de un dato o una señal a un aparato de elaboración (por ejemplo, un ordenador).

De manera ventajosa, el aparato de análisis (1) tiene exactamente dos amplificadores selectivos en frecuencia (10, 11), tal como muestra la figura 1. En este caso, si tiene lugar una desviación de las señales de salida (A1, A2) del primer amplificador (10) y del segundo amplificador (11) se reconocerá por comparación directa que la 55 medición realizada es defectuosa. Cuando las intensidades (I1, I2) de ambas señales de control (AN1, AN2) son idénticas a la primera fuente de señal (6) y a la segunda fuente de señal (7) deben ser también idénticas las señales de salida (A1, A2) de los amplificadores “lock-in” (12, 13).

De manera preferente, las intensidades de las correspondientes señales de control de las fuentes de señal son distintas. La intensidad (I1) de la señal de control (AN1) de la primera fuente de señal (6) y la intensidad (I2) de la señal de control (AN2) de la segunda fuente de señal (7) presentan entonces una determinada relación. Ambas señales de salida de los amplificadores “lock-in” (12, 13) deben tener de manera correspondiente igual relación (resultado de comparación teórico). Para su comprobación se efectúa la proporción. Si no se tiene la misma relación, 5 se reconoce una perturbación de la medición, por ejemplo, por luz parásita o por luz del entorno.

Se deducirá preferentemente, de modo correspondiente, mediante datos de calibración, en la unidad de evaluación (15) a base de la primera señal de salida (A1) y de la segunda señal de salida (A2), un primer y un segundo resultados analíticos. Ambos resultados analíticos son valores de concentración del analito que está contenido en el líquido de análisis sobre el campo de pruebas (3) del soporte de prueba (2). Para ello, la unidad de 10 evaluación (15) contiene una unidad de análisis (16) y una unidad de análisis (17). Para la constitución de los resultados analíticos se utilizan en las unidades de análisis (16, 17) los datos de calibración, por ejemplo, como función matemática que reflejan la relación entre la señal de salida y el resultado analítico. Las unidades de análisis (16, 17) presentan en su entrada, de manera correspondiente, un convertidor analógico-digital (convertidor A/D). Las señales (A1) o bien (A2) de los amplificadores “lock-in” (12, 13) que se encuentran en las entradas de las unidades 15 de análisis (16, 17) son convertidas en señales digitales, de manera que a continuación, en la unidad de evaluación (15) pueden ser elaboradas señales digitales. Cuando ambos amplificadores “lock-in” (12, 13) están realizados en forma de software, se puede prescindir del convertidor A/D en las entradas de las unidades de análisis (16, 17). Entonces se prevé, no obstante, un convertidor A/D directamente en la salida del filtro de pasobanda (14). La señal de salida del filtro de pasobanda (14) será entonces digitalizada, de manera que en las entradas (E1, E2) de los 20 amplificadores “lock-in” (12, 13) se encuentran de manera correspondiente señales digitales. En este caso, se debe prever solamente un convertidor A/D al contrario de los dos, cuando los amplificadores “lock-in” (12, 13) están realizados en forma de componentes de hardware.

Cuando el aparato de análisis (1) es como en el presente caso, un aparato para la medición de azúcar en sangre, y el analito a determinar es el contenido de glucosa en la sangre, los resultados analíticos que son 25 determinados con las unidades de análisis (16) y (17) son valores del contenido de glucosa en la sangre. Por ejemplo, se puede llevar a cabo una calibración del sistema de forma tal que un líquido con un contenido conocido de glucosa es aplicado a tiras de prueba y las señales de salida (A1, A2) de los amplificadores “lock-in” (12, 13) son determinadas. Este valor será utilizado entonces como valor de calibrado. Esto puede tener lugar también en una fase del proceso de producción y se almacenará como función en la tira de pruebas. Esta información será utilizada 30 o implementada en las unidades de análisis (16, 17). El calibrado tendrá lugar con diferentes concentraciones de glucosa y para diferentes frecuencias, de manera que se conseguirán múltiples datos de calibrado. En el caso más simple, los datos serán colocados en una tabla a la que se puede tener acceso por las unidades de análisis (16, 17). Los valores intermedios pueden ser determinados por interpolación. Cuanto mayor sea el banco de datos de calibrado, más precisa puede ser la decisión a base de las señales de salida (A1, A2) de los amplificadores “lock-in” 35 (12, 13) sobre el valor de glucosa contenido en el líquido de análisis.

En un comparador (18) se efectuará la comparación entre sí de los resultados analíticos de las unidades de análisis (16, 17). El resultado de la comparación será mostrado al usuario del aparato de análisis (1) de forma óptima, por ejemplo, mediante una pantalla (19). Cuando los resultados analíticos son comparados, el valor de comparación teórico corresponde siempre a la correspondencia de los resultados. Las diferencias de la señal de 40 salida del amplificador “lock-in” son equilibradas por la operación de calibrado. Si ambos resultados analíticos son iguales en la pantalla (19), se mostrará el valor de glucosa medido; en el otro caso, se facilitará una indicación de fallo. Esta puede adoptar forma de un texto, una señal óptica o una información acústica.

Se ha mostrado también ventajoso no comparar directamente las señales de salida de los amplificadores selectivos en frecuencia como datos en bruto (datos de partida) sino ponerlos en referencia entre sí de manera que 45 se puedan determinar resultados analíticos a base de estos datos de partida comparándolos entre sí. De esta manera, se pueden tener en cuenta fallos en la electrónica de la evaluación de las señales de salida (A1, A2) de los amplificadores “lock-in” (12, 13). En especial, en una realización del aparato de análisis (1) mediante microprocesadores, se reconocen los fallos que se basan en un defecto del microprocesador. A pesar de que estos fallos son muy poco frecuentes, pueden ser excluidos de manera sencilla cuando los resultados analíticos son 50 comparados entre sí y no las señales de salida (A1, A2) de los amplificadores “lock-in” (12, 13).

La utilización de un amplificador “lock-in” adicional y de manera correspondiente otra señal de control, conduce además a que no solamente se reconoce una influencia de disturbio en la medición, sino que a pesar del disturbio se puede facilitar un resultado preciso del análisis. La probabilidad de que una perturbación tenga lugar para dos o más frecuencias simultáneamente y de igual forma influya en la medición es muy reducida. Mediante la 55 aplicación de otros amplificadores “lock-in”, esta probabilidad se disminuirá todavía de manera adicional. En especial cuando los amplificadores “lock-in” están implementados en forma de software, la complicación constructiva es tan reducida que se puede trabajar con varios amplificadores “lock-in” para aumentar adicionalmente la seguridad del resultado.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo destinado a detectar y evaluar señales ópticas, con la finalidad de detectar un analito en un líquido de análisis, que comprende:

   - un soporte de prueba (2) destinado a recibir un líquido de análisis y que presenta una zona de evaluación óptica (3),

   - una fuente de luz (4) para iluminar la zona de evaluación óptica (3) del soporte de prueba (2); 5

   - una primera fuente de señal (6) constituida para producir una primera señal de mando (AN1) para la fuente de luz (4) con una frecuencia (F1) y una intensidad (I1),

   - un captador de luz (5) constituido para recibir, tratar y transformar en una señal de medición la luz reenviada por la zona de evaluación óptica (3);

   - un primer amplificador con selección de frecuencia (10), al que se conduce la señal de medición, así como 10 la primera señal de mando (AN1) de la primera fuente de señal (6), y cuya salida se suministra por la primera señal de salida (A1),

   caracterizado por

   - una segunda fuente de señal (7) constituida para generar una segunda señal de mando (AN2) con una frecuencia (F2) y una intensidad (I2), 15

   - una unidad mezcladora (8) constituida para producir, a partir de la primera señal de mando (AN1) y de la segunda señal de mando (AN2), una señal de mando de la luz (2) utilizada para controlar la fuente de luz (4),

   - un segundo amplificador con selección de frecuencia (11) al que se conducen las señales de medición, así como la segunda señal de mando (AN2) de la segunda fuente de señal (7) y a cuyas salidas se suministra una segunda señal de salida (A2), 20

   - una unidad de evaluación (15) a la cual se conducen la primera señal de salida (A1) y la segunda señal de salida (A2) y que está constituida de manera que efectúe la comparación de las dos señales de salida (A1, A2) y determine, a partir del resultado de la comparación, una información sobre una perturbación de la medición por una luz parásita.
2. 2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado por 25

   - una tercera fuente de señal para producir una tercera señal de mando por una frecuencia (F3) y una intensidad (I3),

   - siendo producida la señal de mando de luz (2) a partir de la primera señal de mando (AN1), de la segunda señal de mando (AN2) y de la tercera señal de mando,

   - un tercer amplificador con selección de frecuencia al que se conduce una señal de medición, así como la 30 tercera señal de mando de la tercera fuente de señal, y a cuya salida se suministra una tercera señal de salida,

   - siendo conducida la tercera señal de salida a la unidad de evaluación que compara la primera señal de salida (A1), la segunda señal de salida (A2) y la tercera señal de salida.
3. 3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque se prevén exactamente dos amplificadores con selección de frecuencia (10, 11) y que en caso de desviación entre las dos señales de salida (A1, A2) de un 35 resultado de comparación teórico, la medición efectuada es reconocida como errónea.
4. 4. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fuentes de señal (6, 7) están constituidas de manera que las intensidades (I1, I2) de la primera y segunda señal de mando (AN1, AN2) son distintas.
5. 5. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente de señal (6) 40 está dispuesta de manera que la primera señal de mando (AN1) es una señal rectangular con una frecuencia fundamental y porque la fuente de señal (7) está dispuesta de manera que la segunda señal de mando (AN2) es un armónico de la primera señal de mando (AN1), siendo la frecuencia (F2) de la segunda señal de mando (AN2) un múltiplo de la frecuencia fundamental, preferentemente el triple de la frecuencia fundamental y siendo la intensidad (I2) de la segunda señal de mando distinta de la intensidad (I1) de la primera señal de mando. 45
6. 6. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de evaluación (15) está dispuesta de manera que,

   - la primera señal de salida (A1) es comparada con una primera señal de referencia, produciendo de esta manera una primera señal de salida referenciada,

   - la segunda señal de salida (A2) es comparada con una segunda señal de referencia, produciendo de esta manera una segunda señal de salida referenciada, y

   - la primera señal de salida referenciada es comparada con la segunda señal de salida referenciada. 5
7. 7. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque

   - en la unidad de evaluación (15), se deduce un primer resultado analítico de la primera señal de salida (A1) por medio de primeros datos de calibrado,

   - en la unidad de evaluación (15) se deduce un segundo resultado analítico de la segunda señal de salida (A2) por medio de segundos datos de calibrado, y 10

   - el primer y segundo resultados analíticos son comparados para obtener la información sobre una perturbación de la medición.
8. 8. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un filtro, preferentemente un filtro de pasobanda (14), está dispuesto entre el captador de luz (5) y el amplificador con selección de frecuencia (10, 11). 15
9. 9. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los amplificadores con selección de frecuencia (10, 11) son implementados en forma de software dentro de un componente electrónico.
10. 10. Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los amplificadores con selección de frecuencia (10, 11) son implementados dentro de un mismo componente electrónico.
11. 11. Procedimiento para detectar y evaluar señales fotométricas para detectar un analito en un líquido de 20 análisis dispuesto sobre una zona de prueba (3) de un soporte de pruebas (2),

    en el que la zona de prueba (3) es iluminada por una fuente de luz alimentada (4) y la luz reenviada por la zona de prueba (3) es recibida, tratada y convertida por un captador de luz (5) en una señal de medición que es conducida a un primer amplificador con selección de frecuencia (10), caracterizado por las etapas siguientes:

    - generar una primera señal de mando (AN1) con una frecuencia (F1) y una intensidad (I1) en una primera 25 fuente de señal (6),

    - producir una segunda señal de mando (AN2) con una frecuencia (F2) y una intensidad (I2) en una segunda fuente de señal (7),

    - generar una señal de mando de luz, a partir de la primera señal de mando (AN1) y de la segunda señal de mando (AN2), para controlar la fuente de luz (4), 30

    - conducir la señal de medición recibida por el captador de luz (5) al primer amplificador con selección de frecuencia (10) y a un segundo amplificador con selección de frecuencia (11),

    - llevar la primera señal de mando (AN1) al primer amplificador con selección de frecuencia (10) y llevar la segunda señal de mando (AN2) al segundo amplificador con selección de frecuencia (11),

    - conducir una primera señal de salida (AN1) del primer amplificador con selección de frecuencia (10) y una 35 segunda señal de salida (A2) del segundo amplificador con selección de frecuencia (11) a una unidad de evaluación (15),

    - comparar la primera señal de salida (A1) con la segunda señal de salida (A2) en la unidad de evaluación (15), y

    - determinar, a partir del resultado de la comparación, una información sobre una perturbación de la 40 medición por una luz parásita.