ES2558862T3

ES2558862T3 - Cabeza de lectura de longitud de onda múltiple para utilización en la determinación de analitos en fluidos corporales

Info

Publication number: ES2558862T3
Application number: ES04002865.6T
Authority: ES
Inventors: Jeffrey S. Reynolds; Andrew J. Dosmann
Original assignee: Bayer Healthcare LLC
Current assignee: Bayer Healthcare LLC
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: EP1447658B1; JP4804716B2; DK1447658T3; US7154592B2; CA2457170C; CA2457170A1; US20040157341A1; AU2004200505A1; EP1447658A1; JP2004317487A; CN1521495A

Abstract

Una cabeza (10) de lectura para su uso en la determinación de la concentración de un analito en una muestra, comprendiendo la cabeza (10) de lectura: un área (30) de lectura para recibir la muestra; una pluralidad de elementos (12) de emisión de luz para emitir luz a una pluralidad de longitudes de onda; una guía (16) de luz que tiene un extremo de entrada y un extremo (18) de salida, estando el extremo de entrada directamente acoplado ópticamente a la pluralidad de elementos (12) de emisión de luz para recibir la luz emitida por la pluralidad de elementos (12) de emisión de luz, teniendo el extremo de entrada un centro que está defasado del centro de al menos uno de la pluralidad de elementos (12) de emisión de luz, guiando la guía (16) de luz una porción sustancial de la luz recibida al extremo (18) de salida; una lente (22) para recibir luz del extremo (18) de salida de la guía (16) de luz y para iluminar la muestra con un rayo (26) colimado de luz; y un detector (34) adaptado para detectar luz (36) transmitida de la muestra como respuesta a la iluminación de la muestra, caracterizada porque la guía de luz tiene una sección transversal cuadrada.

Description

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DESCRIPCION

Cabeza de lectura de longitud de onda multiple para utilizacion en la determinacion de analitos en fluidos corporales Campo de la invencion

La presente invencion se refiere por lo general a sistemas de comprobacion para determinar la concentracion de un analito en una muestra biologica, y mas particularmente, a una cabeza de lectura optica para su utilizacion en la determinacion de la concentracion de un analito en una muestra biologica, y a un procedimiento para determinar la concentracion de un analito en una muestra biologica que utiliza una cabeza de lectura de longitud de onda multiple para medir una reaccion colorimetrica entre un reactivo y el analito en la muestra biologica.

Antecedentes de la invencion

A menudo, es necesario obtener rapidamente una muestra de sangre y llevar a cabo un analisis de la muestra de sangre. Un ejemplo de necesidad de obtener una muestra de sangre esta en relacion con un sistema de control de glucosa en sangre, que un usuario debe utilizar frecuentemente para controlar el nivel de glucosa en sangre del usuario.

Aquellos que tienen niveles de concentracion de glucosa en sangre irregulares se ven obligados medicamente a autocontrolar regularmente sus niveles de concentracion de glucosa en sangre. Un nivel de glucosa en sangre irregular puede estar provocado por una variedad de razones que incluyen enfermedad como diabetes. El proposito de controlar el nivel de concentracion de glucosa en sangre es determinar el nivel de concentracion de glucosa en sangre y, entonces, tomar accion correctiva, basada en si el nivel es demasiado alto o demasiado bajo, para hacer regresar el nivel a un rango normal. La falta de toma de accion correctiva puede tener implicaciones graves. Cuando los niveles de glucosa en sangre descienden demasiado bajos -un problema conocido como hipoglucemia- una persona puede estar nerviosa, temblorosa y confundida. El juicio de esta persona puede estar disminuido y, eventualmente, esta persona puede perder el conocimiento. Una persona tambien puede ponerse muy enferma si su nivel de glucosa en sangre llega a ser demasiado alto -un problema conocido como hiperglucemia. Ambos problemas, hipoglucemia e hiperglucemia, son emergencias que constituyen potencialmente una amenaza para la vida.

Un procedimiento para controlar el nivel de glucosa en sangre de una persona es con un dispositivo de comprobacion de glucosa en sangre de mano, portatil. La naturaleza portatil de estos dispositivos permite que los usuarios comprueben convenientemente sus niveles de glucosa en sangre donde quiera que esten los usuarios. Normalmente, estos dispositivos pueden emplear ya sea comprobacion electroqmmica o comprobacion colorimetrica. En un ensayo electroqmmico, se disena un reactivo para hacer reaccionar con glucosa en la sangre para crear una corriente de oxidacion en electrodos dispuestos en el area de reaccion. La corriente es directamente proporcional a la concentracion de glucosa en la sangre del usuario. En un ensayo colorimetrico, se disena un reactivo para producir una reaccion colorimetrica indicativa del nivel de concentracion de glucosa en sangre de un usuario. Un instrumento optico incorporado en el dispositivo de comprobacion lee entonces la reaccion colorimetrica.

Los inconvenientes asociados a instrumentos opticos para leer reacciones colorimetricas incluyen tamano, produccion de senal baja y errores de precision que se deben, en parte, a la sensibilidad de ajuste (o desajuste) mecanico de los componentes opticos. Estos problemas se agravan ademas cuando los instrumentos opticos requieren lecturas a mas de una longitud de onda. El proporcionar longitudes de onda multiples agrava estos problemas porque los dispositivos de la tecnica anterior producen luz de cada longitud de onda con elementos de una luz diferente, como diodos de emision de luz. Es diffcil y caro que diodos de emision de luz multiples esten ajustados para proporcionar una iluminacion identica del area de muestra. Las variaciones de geometna de fuente y desajuste tienen como resultado que la luz de cada uno de los diodos de emision de luz tenga irradiaciones diferentes y distribuciones de irradiacion diferentes sobre la muestra. Por lo tanto, lo que se necesita es un dispositivo que pueda iluminar una muestra con una pluralidad de longitudes de onda de luz, en el que cada uno de los rayos de luz de longitudes de onda diferentes tenga sustancialmente unas irradiaciones y distribuciones de irradiacion uniformes sobre la muestra.

Se conocen cabezas de lectura de longitud de onda multiple, pero ninguna de estas satisface todos los requisitos segun se describe mas abajo:

El documento de los Estados Unidos US5303037A desvela una fuente de transmision de luz para un sensor de color que utiliza una pluralidad de diodos de emision de luz que emiten luz en un rango reducido predeterminado de longitud de onda. La luz emitida golpea una superficie de un tubo de luz, despues de lo cual la luz se refleja y refracta y dirige a un punto de reflexion comun y donde cada luz emitida se atenua mediante la reflexion y refraccion de una cantidad deseada y se dirige para iluminar un objeto cuyo color se va a medir.

El documento WO 93/13706 A2 desvela un aparato y procedimiento para medir hematocrito en sangre que conlleva dirigir longitudes de onda primera y segunda de luz a traves de una muestra de sangre, determinar la relacion entre transmitancias difusas pulsatiles y no pulsatiles medidas en cada una de las longitudes de onda primera y segunda de luz de la muestra de sangre, y determinar hematocrito en sangre de la muestra de sangre de la relacion entre transmitancias difusas pulsatiles y no pulsatiles medidas en cada una de las longitudes de

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onda primera y segunda de luz de la muestra de sangre. Un par de diodos laser emiten luz y se recoge mediante un haz de fibra bifurcado, expandido y colimado mediante una lente para proyectar sobre un placa de abertura para formar un rayo de pequeno diametro, p. ej. 1 cm, para iluminacion de la muestra de dispersion de la luz en una cubeta. Un fotodiodo unico con una lente de colimacion externa de diametro de abertura de 2 mm toma muestra de la luz dispersada transmitida a traves de la muestra. Los voltajes proporcionales a las intensidades de dispersion en ambas longitudes de onda de cada diodo laser se miden simultaneamente mediante un par de amplificadores de bloqueo cada uno referenciado a la frecuencia de modulacion de uno de los diodos laser mediante osciladores de referencia.

El documento europeo EP1275964A1 desvela un dispositivo de medicion que comprende un sistema optico de irradiacion y un sistema optico de deteccion. El sistema optico de irradiacion comprende un elemento de emision de luz y un vastago de mezcla. El sistema optico de deteccion comprende una lente cilmdrica y un sensor de imagen CCD. La luz del elemento de emision de luz se difunde mediante una placa de difusion y entra en un vastago de mezcla, donde se mezcla. La luz mezclada dentro del vastago de mezcla se difunde entonces mediante una placa de difusion y se irradia en una pieza de prueba de inmunocromatograffa como luz de medicion. La luz transmitida mediante la pieza de prueba de inmunocromatograffa se forma como una imagen en la cara de recepcion de luz de un sensor de imagen CCD, por medio de la lente cilmdrica. El sensor de imagen CCD captura la imagen formada mediante la lente cilmdrica en la cara de recepcion de luz.

Sumario de la invencion

Una cabeza de lectura para utilizacion en la determinacion de la concentracion de un analito en una muestra, segun se define en la reivindicacion 1, comprende un area de lectura para recibir la muestra, una fuente de luz que incluye una pluralidad de elementos de emision de luz para emitir luz a una pluralidad de longitudes de onda, una grna de luz que tiene una seccion transversal cuadrada y que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, una lente para recibir luz del extremo de salida de la grna de luz y para iluminar la muestra con un rayo de luz colimado sustancialmente, y un detector para detectar luz transmitida de la muestra como respuesta a la iluminacion de la muestra. Estando el extremo de entrada de la grna de luz directamente acoplado opticamente a la fuente de luz para recibir la luz emitida por la pluralidad de elementos de emision de luz. El extremo de entrada de la grna de luz tiene un centro que esta defasado del centro de al menos uno de la pluralidad de elementos de luz. La grna de luz grna una porcion sustancial de la luz recibida de la fuente de luz al extremo de salida de la grna de luz.

Caractensticas y ventajas adicionales de modos de realizacion preferentes de la presente invencion se mostraran tras la descripcion detallada, figuras, y reivindicaciones dependientes expuestas mas abajo.

Breve descripcion de las figuras

La FIG. 1 es un diagrama de bloques funcional de una cabeza de lectura de transmision de longitud de onda multiple segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion.

La FIG. 2 es un modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza de lectura mostrada en la FIG. 1.

La FIG. 3a es otro modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza de lectura mostrada en la FIG. 1.

La FIG. 3b es otro modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza de lectura mostrada en la FIG. 1.

Las FIG. 4 y 5 son representaciones de una distribucion de intensidad de iluminacion modelada de salida de luz mediante una fuente de luz de la cabeza de lectura mostrada en la FIG. 1 sin y con una grna de luz, respectivamente.

Las FIG. 6a, 6b y 6c son representaciones de dispersion de distribucion de intensidad modelada de un rayo de salida de luz de una abertura de muestra de la cabeza de lectura de la FIG. 1 detectadas a distancia de dos, cinco y diez milfmetros, respectivamente, de la abertura de muestra, en las que la grna de luz de la cabeza de lectura tiene una seccion transversal redonda.

Las FIG. 7a, 7b y 7c son representaciones de dispersion de distribucion de intensidad modelada de un rayo de salida de luz de una abertura de muestra de la cabeza de lectura de la FIG. 1 detectadas a distancia de dos, cinco y diez milfmetros, respectivamente, de la abertura de muestra, en las que la grna de luz de la cabeza de lectura tiene una seccion transversal cuadrada.

Descripcion detallada de los modos de realizacion ilustrados

Volviendo ahora a los dibujos e inicialmente a la FIG. 1, se muestra una cabeza 10 de lectura de longitud de onda multiple segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion.

En una aplicacion, la cabeza 10 de lectura esta incluida en un dispositivo de comprobacion de glucosa de mano, portatil para medir la concentracion de glucosa en el fluido corporal de un paciente (que es tambien el usuario en aplicaciones de autocomprobacion). Espedficamente, la cabeza 10 de lectura se utiliza para medir una reaccion

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colorimetrica cuando un reactivo reacciona con un analito. La cabeza 10 de lectura de un modo de realizacion preferente de la presente invencion se utiliza para la medicion del grado de cambio de color del reactivo que es el resultado de la reaccion. El grado de cambio de color del reactivo es indicativo de la concentracion del analito (p. ej. glucosa, fructosamina, hemoglobina A1c, colesterol, etcj en el fluido corporal. Una comprobacion colorimetrica se describe en detalle en la Patente de los Estados Unidos N.° 5.723.284 titulada “Control Solution And Method For Testing The Performance Of An Electrochemical Device For Determining The Concentration Of An Analyte In Blood". Una comprobacion colorimetrica tambien se describe en detalle en la Patente de los Estados Unidos n.° 6.181.417 B1 (titulada "Photometric Readhead with Light Shaping Plate"), 5.518.689 (titulada "Diffuse Light Reflectance Readhead"), y 5.611.999 (titulada "Diffuse Light Reflectance Readhead").

La cabeza 10 de lectura incluye una fuente de luz que incluye un diodo 12 de emision de luz de montaje en superficie (“LED SMD”) segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion. El LED 12 SMD esta montado en una tarjeta 14 de circuito impreso (“PCB”), que puede incluir la electronica que ejecuta el funcionamiento del dispositivo en el que esta contenida la cabeza 10 de lectura del modo de realizacion preferente de la presente invencion. El LED 12 SMD es un LED SMD de longitud de onda multiple que emite luz a una pluralidad de longitudes de onda como, por ejemplo, roja, verde y azul. Segun un modo de realizacion preferente, el dispositivo de montaje en superficie incluye un LED rojo para emitir luz roja que tiene una longitud de onda que oscila entre aproximadamente 600 nanometros (“nm”) y aproximadamente 670 nm, un LED verde para emitir luz verde que tiene una longitud de onda que oscila entre aproximadamente 520 nm y aproximadamente 580 nm, y un LED azul para emitir una luz azul que tiene una longitud de onda que oscila entre aproximadamente 360 nm y 450 nm. Segun otro modo de realizacion preferente, la luz roja tiene una longitud de onda de aproximadamente 625 nm, la luz verde tiene una longitud de onda de aproximadamente 565 nm y la luz azul tiene una longitud de onda de aproximadamente 430 nm. Segun otro modo de realizacion preferente alternativo mas de la presente invencion, el dispositivo de montaje en superficie incluye un LED infrarrojo para emitir luz infrarroja que tiene una longitud de onda que oscila entre aproximadamente 800 nm y aproximadamente 1.000 nm. Un LED SMD adecuado para utilizacion con la cabeza 10 de lectura esta disponible por Kingbright Corporation de City of Industry, California, numero de modelo AAA3528EMBSGC. Segun un modo de realizacion preferente alternativo, la fuente de luz puede incluir otros tipos de fuentes de luz ademas de LED. Por ejemplo, pueden utilizarse LED de empaquetado multiple, LED de chip en la placa multiple, o diodos laser como fuentes para emitir luz a una pluralidad de longitudes de onda.

Longitudes de onda multiples de salida de luz mediante el LED 12 SMD iluminan una muestra segun se describe con mayor detalle mas abajo. El rendimiento del instrumento se mejora iluminando una muestra con luz de longitudes de onda multiples, porque las longitudes de onda que intervienen pueden utilizarse para corregir errores en la longitud de onda particular utilizada para evaluar la muestra. Por ejemplo, cuando la muestra es sangre, unas longitudes de onda particulares de luz se absorben en mayor manera en el rango de aproximadamente 400 nm a aproximadamente 600 nm (y en otros rangos) mediante cromoforos que se producen naturalmente como hemoglobina. La precision de una medicion colorimetrica esta limitada por la absorcion provocada por niveles desconocidos de los absorbedores interferentes. Por ejemplo, se sabe que el contenido de hematocrito de sangre vana en un rango amplio de muestra a muestra y de sujeto a sujeto. En casos en los que se obtienen muestras de fluido intersticial puro, el contenido de hematocrito se acerca a cero. La fuerte absorcion de la hemoglobina en el hematocrito provoca una absorcion “de antecedentes” que vana ampliamente que no puede distinguirse de cambios de absorcion en los reactivos colorimetricos de interes. Sin embargo, pueden utilizarse unas longitudes de onda auxiliares elegidas adecuadamente para compensar las mediciones a la longitud de onda de interes mediante, por ejemplo, una relacion de la absorcion a las dos longitudes de onda, por ejemplo. Ademas, pueden utilizarse longitudes de onda auxiliares multiples para compensar otros fenomenos que interfieren en una medicion de absorcion, como desajuste mecanico, variaciones en dispersion de la muestra, y variaciones en dispersion de membranas de dispersion en mediciones de reflexion difusa.

El LED 12 SMD aporta luz a una grna 16 de luz para dirigir la luz a una muestra. Segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion, fabricada con un material transparente opticamente como, por ejemplo, acnlico. En otros modos de realizacion preferentes, la grna 16 de luz esta fabricada con otros materiales transparentes opticamente como, por ejemplo, policarbonato o poliester. La luz del LED 12 SMD refleja fuera del LED 12 SMD lejos de un reflector 13 conico blanco en el LED 12 sMd. La luz se grna a lo largo de la grna 16 de luz mediante reflexion interna total. La grna 16 de luz proporciona la ventaja de que es capaz de suministrar en su extremo 18 de salida una cantidad significativa de la luz que se aporta a la grna 16 de luz mediante el LED 12 SMD. Segun la presente invencion, la grna 16 de luz tiene una seccion transversal cuadrada, preferentemente con dimensiones de aproximadamente 2,3 mm por aproximadamente 2,3 mm y una longitud de aproximadamente 5 cm. Un reflector 13 conico del LED 12 SMD tiene un diametro de aproximadamente 2,4 mm segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion. El LED 12 SMD y la grna 16 de luz estan estrechamente acoplados teniendo como resultado que aproximadamente un noventa y dos por ciento de la salida de luz mediante el lEd 12 SMD se captura mediante la grna 16 de luz.

La grna 16 de luz representada en las FIG. 3a y 3b esta curvada para ilustrar que la grna 16 de luz puede fabricarse de una manera que siga una trayectoria que tenga una o mas curvas de aproximadamente 90 grados sin una degradacion significativa de la intensidad de la luz suministrada ni una disrupcion significativa de la distribucion de iluminacion de la luz suministrada. La naturaleza de la grna 16 de luz permite que la fuente 12 de luz y la muestra que se esta iluminando se dispongan a lo largo de una trayectoria de iluminacion no lineal. En modos de realizacion

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preferentes alternativos, la gma 16 de luz se dispone a lo largo de una trayectoria no lineal que tiene angulos que no son angulos rectos.

La gma 16 de luz suministra luz del LED 12 SMD a optica de colimacion en el extremo 18 de salida de la gma 16 de luz acnlica. La optima de colimacion incluye un cuerpo que tiene una abertura 20 de colimacion y una lente 22 de colimacion, que emite un rayo de luz colimado sustancialmente. El rayo de luz colimado se dirige a traves de una abertura 24 de muestra dispuesta en otro cuerpo para reducir el diametro del rayo de luz colimado -este rayo de luz colimado sustancialmente, reducido se etiqueta con numero de referencia 26. Una lente 22 de colimacion adecuada para utilizacion con un modo de realizacion preferente de la cabeza 10 de lectura mostrada en la FIG. 1 esta disponible por Edmund Industrial Optics de Barrington, New Jersey, numero de stock NT45-117, que es una lente plano convexa de cristal que tiene una longitud focal de tres milfmetros.

El rayo 26 de luz colimado que sale de la abertura 24 de muestra se dirige a la muestra biologica (p. ej., sangre, material intercelular, fluido extracelular, fluido intersticial, una combinacion de estos, etc.) que se dispone en un area 30 de lectura de un formato 32 de muestra. La muestra biologica incluye un analito que reacciona con un reactivo tambien dispuesto en el area de lectura. (Un reactivo se dispone en el area 30 de lectura antes de cada utilizacion). Segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion, el formato 32 de muestra recoge la muestra de un paciente. Por ejemplo, se hace una puncion en la punta del dedo de un paciente y se produce una gota de sangre en la punta del dedo del paciente. El formato 32 se pone en contacto con la gota de sangre y recoge la sangre por medio de un canal capilar (no mostrado), por ejemplo, que lleva la sangre al area 30 de lectura del formato 32 donde un analito (p. ej., glucosa) en la sangre reacciona con el reactivo dispuesto en el area 30 de lectura del formato 32. Alternativamente, la muestra biologica se coloca directamente en el area 30 de lectura mediante un dispositivo de recogida aparte.

Aun alternativamente, la muestra biologica (p. ej., sangre) que contiene un analito (p. ej., glucosa) se extrae utilizando un tira de analisis que tiene un reactivo dispuesto en ella. La sangre se establece en el sensor de prueba y el analito reacciona con el reactivo para producir una reaccion colorimetrica. El sensor de prueba se inserta entonces en el area 30 de lectura de la cabeza 10 de lectura para analisis. En el modo de realizacion preferente de la cabeza 10 de lectura mostrada en la FIG. 1, en la que se mide la luz transmitida a traves de la muestra, al menos la porcion del sensor de prueba en la que tiene lugar la reaccion colorimetrica se construye con un material sustancialmente transparente opticamente.

Haciendo referencia de nuevo a la FIG. 1, la luz 26 colimada sustancialmente, dirigida a una muestra dispuesta en el area 30 de lectura del formato se transmite a traves de la muestra y a traves del area 30 de lectura y a un detector 34. La luz transmitida se etiqueta con numero de referencia 36. Porque la luz se transmite a traves del formato, el formato 32 se construye con un material transparente opticamente, de manera que el formato 32 no altera o degrada significativamente la luz 36 transmitida. El formato 32 puede fabricarse con materiales transparentes opticamente como acnlico, policarbonato o poliester, por ejemplo.

La luz 36 transmitida a traves de la muestra se recibe mediante el detector 34 que emite una senal indicativa de la luz recibida. Un detector/amplificador monolttico CMOS disponible por Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc., numero de modelo TAOs TSL250R, es adecuado para utilizacion como el detector 34 segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion. La senal indicativa de la luz recibida se emite mediante el detector 34 en una derivacion (no mostrada) que se acopla electronicamente a la electronica del dispositivo que aloja a la cabeza 10 de lectura.

La salida de senal mediante el detector se compara a una senal de referencia almacenada en una memoria (no mostrada) del dispositivo que aloja a la cabeza 10 de lectura. La senal de referencia se obtiene iluminando el area 30 de lectura antes de colocar la muestra en el area 30 de lectura. La senal de referencia se compara entonces con la senal obtenida de la luz transmitida a traves de la muestra. La diferencia de absorcion de luz entre las dos se utiliza para determinar la concentracion del analito particular en la muestra que esta evaluandose.

Segun un modo de realizacion preferente de la presente invencion, la cabeza 10 de lectura se construye con las siguientes dimensiones: la gma 16 de luz, construida de acnlico, tiene una seccion transversal cuadrada de aproximadamente 2,3 mm por aproximadamente 2,3 mm y una longitud de aproximadamente 5 cm; la abertura 24 de colimacion tiene un diametro de aproximadamente 0,76 mm; y la abertura 24 de muestra tiene un diametro de aproximadamente 0,5 mm que tiene como resultado un rayo de luz que tiene un diametro de aproximadamente 0,75 mm para iluminar el area 30 de lectura que esta localizada aproximadamente 2 mm mas alla de la abertura 24 de muestra. Las dimensiones de la cabeza 10 de lectura pueden variar segun unos modos de realizacion preferentes alternativos de la presente invencion y las dimensiones particulares descritas se proporcionan a modo de ejemplo. Los componentes pueden modificarse a escala en consecuencia para acomodar mas longitudes de onda de LED y/o formas y tamanos de rayo de luz en varios modos de realizacion preferentes alternativos de la presente invencion.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 2, segun un modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza 10 de lectura, el detector 34 se dispone en la PCB 14 junto con la otra electronica del dispositivo que contiene la cabeza 10 de lectura. Una abertura 37 recibe la luz 36 transmitida cuando se emite del formato 32 y aporta esta luz a un cable 38 de fibra optica que canaliza la luz transmitida a un detector 34 dispuesto en la PCB 14. Un cable 38 de fibra

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optica adecuado para utilizacion con el modo de realizacion de la cabeza 10 de lectura mostrada en la FIG. 2 esta disponible por Edmund Industrial Optics de Barrington, New Jersey, numero de stock NT02-535. Un modo de realizacion de este tipo proporciona la ventaja de que tiene la electronica dispuesta en la misma PCB 14 y en la misma localizacion en el dispositivo.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 3a, se muestra otro modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza 10 de lectura. Como en el modo de realizacion preferente alternativo expuesto en relacion con la FIG. 2, el modo de realizacion preferente mostrado en la FIG. 3a incluye tanto el LED 12 SMD como el detector 34 dispuesto en la PCB 14. Sin embargo, en el modo de realizacion preferente de la cabeza 10 de lectura mostrada en la FIG. 3a, la grna 16 de luz esta curvada o conformada para suministrar luz del LED 12 SMD (dispuesto en la PCB 14) al detector 34 (dispuesto tambien en la PCB 14). Una ventaja del modo de realizacion preferente de la cabeza 10 de lectura

ilustrada en la FIG. 3 es que esta construido con un numero reducido de piezas, ya que una derivacion (no

mostrada) del detector 34 a la PCB 14 expuesta en relacion con la FIG. 1, por ejemplo, o el cable 38 de fibra optica expuesto en relacion con la FIG. 2, por ejemplo, se eliminan. Tener una grna de luz no lineal de la FIG. 3a es util para aplicaciones donde las limitaciones espaciales no permiten una grna de luz lineal.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 3b, se muestra otro modo de realizacion preferente alternativo de la cabeza 10 de lectura. La cabeza de lectura de la FIG. 3b es similar a la de la FIG. 1. La grna 16 de luz en el modo de realizacion preferente de la FIG. 3b, sin embargo, incluye dos curvas de noventa grados sustancialmente a lo largo de su trayectoria entre el LED 12 SMD y el extremo 18 de salida de la grna 16 de luz.

La cabeza 10 de lectura proporciona la ventaja de que proporciona una produccion aumentada de luz de la fuente de luz al area 30 de lectura. La produccion se aumenta mediante acoplamiento estrechamente entre la fuente de luz (p. ej., el LED 12 SMD) y la grna 16 de luz. Una iluminacion uniforme en el extremo 18 de salida de la grna 16 de luz mejora el nivel de luz en la abertura 20 de colimacion. Se mantiene un nivel de senal bueno a traves de la optica de colimacion mediante utilizacion de microoptica para colimar la luz sustancialmente.

De acuerdo con un modo de realizacion preferente, el rayo 26 de muestra colimado sustancialmente se reduce a un diametro de aproximadamente 0,75 mm en una muestra de un diametro de aproximadamente 1 mm sin reducir la

senal a un nivel inaceptable. Una estimacion de la produccion de senal que utiliza un modelo de software

LightTools® para simular la cabeza 10 de lectura predice una corriente de detector de aproximadamente 384 nA a una longitud de onda de aproximadamente 680 nm.

Problemas de precision de transmision pueden estar provocados por variacion del ajuste mecanico de los componentes opticos. Un diametro, divergencia, distribucion de intensidad de rayo de muestra, y una localizacion de la muestra pueden conducir todos a errores de precision. Estos problemas son particularmente preponderantes cuando se requieren lecturas de transmision en dos o tres longitudes de onda. La cabeza 10 de lectura del modo de realizacion preferente de la presente invencion reduce estos tipos de errores. Espedficamente, la grna 16 de luz que tiene una seccion transversal cuadrada reduce la geometna del rayo y las variaciones de intensidad relacionadas con la utilizacion de longitudes de onda multiples de salida de luz mediante los LED multiples del LED 12 SMD. La salida de distribucion de intensidad no uniforme del LED 12 SMD esta provocada por los troqueles LED del LED 12 SMD, que no emiten luz en un eje comun. Por lo tanto, uno o mas de los troqueles LED del LED 12 SMD estan defasados del centro del extremo de entrada de la grna 16 de luz. Un LED 12 SMD con troqueles multiples, sin embargo, es deseable, debido a su bajo coste y su capacidad para emitir luz a longitudes de onda multiples. Los inventores han descubierto, sin embargo, que una grna 16 de luz acnlica que tiene una seccion transversal cuadrada crea una distribucion de iluminacion uniforme para cada longitud de onda en el extremo 18 de salida de la grna 16 a pesar de que los troqueles LED del LED 12 SMD esten defasados del centro de la grna 16 de luz. En otras palabras, esta disposicion tiene como resultado un diametro, divergencia y ajuste de rayo identico sustancialmente, sin tener en cuenta la longitud de onda de salida de luz mediante el LED 12 SMD.

Haciendo referencia ahora a las FIG. 4 y 5, la cabeza 10 de lectura de la FIG. 1 se simulo en un ordenador que utiliza un modelo de software LightTools®. Las representaciones ilustran la intensidad de iluminacion en la cara del detector 34 a lo largo de su eje X y eje Y sin la grna 16 de luz (FIG. 4) y con la grna de luz (FIG. 5). Los troqueles LED en el LED 12 SMD se modelan para tener un defase de aproximadamente 0,43 mm del eje Y del paquete de LED 12 SMD (para representar los tres troqueles LED en el LED SMD, estando cada uno defasado del centro aproximadamente 0,43 mm en el paquete de LED SMD). La FIG. 4 muestra que la distribucion de iluminacion a lo largo del eje Y del detector 34 es mas bien no uniforme e incluye un “punto cntico” (es decir, un area de intensidad mayor relativamente) cuando se excluye la grna 16 de luz. A lo largo del eje X del detector, la distribucion de intensidad es en cierto modo mas uniforme; sin embargo, la intensidad es baja sin la grna 16 de luz.

Como puede verse por la FIG. 5, la adicion de la grna 16 de luz tiene como resultado una distribucion e intensidad de iluminacion mejoradas significativamente en la cara del detector 34, que se debe, al menos en parte, a las reflexiones de pared lateral sucesivas en la grna 16 de luz. Los inventores han descubierto que una grna de luz de al menos 5 cm, que tiene una seccion transversal que es cuadrada aproximadamente de 2,3 mm, aumenta suficientemente el numero de reflexiones internas de pared lateral para producir una iluminacion uniforme en el extremo 18 de salida de la grna 16 de luz.

Los inventores tambien han descubierto que una grna de luz que tiene una seccion transversal cuadrada produce mejores resultados que una grna de luz que tiene una seccion transversal redonda. Haciendo referencia ahora a las FIG. 6 y 7, se muestran representaciones de distribucion de intensidad para la cabeza 10 de lectura (FIG. 1). Sin embargo, la cabeza 10 de lectura utilizada en relacion con la FIG. 6 implementa una grna 16 de luz que tiene una 5 seccion transversal redonda (diametro de aproximadamente 2,3 mm), mientras que la cabeza 10 de lectura utilizada en relacion con la FIG. 7 utilizo una grna 16 de luz que tema una seccion transversal cuadrada (aproximadamente 2,3 mm por aproximadamente 2,3 mm). Las FIG. 6 y 7 incluyen cada una tres representaciones de distribucion de intensidad que corresponden a tres detectores diferentes dispuestos a dos, cinco y diez milfmetros para la abertura 24 de rayo de muestra. La grna de luz redonda (FIG. 6) produce distribuciones de intensidad no uniformes en cada 10 uno de los tres detectores y las distribuciones son diferentes en cada uno de los detectores. La grna de luz cuadrada (FIG. 7) produce distribuciones uniformes sustancialmente en cada uno de los tres detectores. La irradiacion de la grna redonda es de aproximadamente 4,9 pW/cm2 y es aproximadamente de 6,8 pW/cm2 para la grna cuadrada. Por lo tanto, la grna 16 de luz cuadrada tiene como resultado una mayor cantidad de luz que se suministra a la muestra, asf como una distribucion de iluminacion mas uniforme independiente de la distancia entre la abertura de muestra y 15 el detector.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Una cabeza (10) de lectura para su uso en la determinacion de la concentracion de un analito en una muestra, comprendiendo la cabeza (10) de lectura:

un area (30) de lectura para recibir la muestra;

una pluralidad de elementos (12) de emision de luz para emitir luz a una pluralidad de longitudes de onda; una gma (16) de luz que tiene un extremo de entrada y un extremo (18) de salida, estando el extremo de entrada directamente acoplado opticamente a la pluralidad de elementos (12) de emision de luz para recibir la luz emitida por la pluralidad de elementos (12) de emision de luz, teniendo el extremo de entrada un centro que esta defasado del centro de al menos uno de la pluralidad de elementos (12) de emision de luz, guiando la gma (16) de luz una porcion sustancial de la luz recibida al extremo (18) de salida;

una lente (22) para recibir luz del extremo (18) de salida de la gma (16) de luz y para iluminar la muestra con un rayo (26) colimado de luz;

y

un detector (34) adaptado para detectar luz (36) transmitida de la muestra como respuesta a la iluminacion de la muestra,

caracterizada porque

la gma de luz tiene una seccion transversal cuadrada.
2. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1 en la que la gma (16) de luz sigue una trayectoria lineal entre el extremo de entrada hasta el extremo (18) de salida.
3. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, en la que la gma (16) de luz sigue una trayectoria que tiene al menos un angulo de aproximadamente 90 grados entre el extremo de entrada y el extremo (18) de salida.
4. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, en la que el rayo (26) colimado de luz que ilumina la muestra tiene un seccion transversal uniforme.
5. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un cuerpo que tiene un abertura (20) de colimacion para reducir el diametro de salida de luz del extremo (18) de salida de la gma (16) de luz, estando dispuesto el cuerpo entre el extremo (18) de salida de la gma (16) de luz y la lente (22).
6. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un cuerpo que tiene una abertura (24) de muestra para reducir el diametro del rayo (26) colimado de luz que ilumina la muestra, teniendo el cuerpo la abertura (24) de muestra que esta dispuesta entre la lente (22) y el area (30) de lectura.
7. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, en la que la pluralidad de elementos (12) de emision de luz para emitir luz a una pluralidad de longitudes de onda comprende tres elementos de emision de luz.
8. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 7, en la que uno de los tres elementos de emision de luz emite luz roja.
9. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 7, en la que uno de los tres elementos de emision de luz emite luz verde.
10. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 7, en la que uno de los tres elementos de emision de luz emite luz azul.
11. La cabeza (10) de lectura segun la reivindicacion 1, en la que uno de la pluralidad de elementos de emision de luz emite luz infrarroja.
12. Un procedimiento para determinar la concentracion de un analito en una muestra biologica que utiliza una cabeza (10) de lectura de longitud de onda multiple para medir una reaccion colorimetrica entre un reactivo y el analito en la muestra biologica, comprendiendo el procedimiento:

hacer reaccionar una muestra biologica que incluye el analito con el reactivo en un area (30) de lectura de la cabeza (10) de lectura;

iluminar el area (30) de lectura con una pluralidad de rayos de luz de una pluralidad de longitudes de onda; transmitir la pluralidad de rayos de luz al area (30) de lectura con una gma (16) de luz que tiene una seccion transversal cuadrada, estando la gma (16) de luz directamente acoplada opticamente a una pluralidad de elementos (12) de emision de luz; colimar los rayos de luz antes de iluminar la muestra; y

detectar luz (36) transmitida a traves de la muestra con el fin de ayudar a la determinacion de la concentracion del analito en la muestra.
13. El procedimiento segun la reivindicacion 12, en el que la iluminacion tambien comprende la iluminacion del area (30) de lectura con tres rayos luz.
14. El procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que uno de
15. El procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que uno de
16. El procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que uno de
17. El procedimiento segun la reivindicacion 12, en el que uno de

5 luz infrarroja.
18. El procedimiento segun la reivindicacion 12, en el que la muestra biologica se recibe en una tira de analisis, incluyendo la tira de analisis un area de reaccion que tiene un reactivo para hacer reaccionar con la muestra biologica y en el que la reaccion incluye la produccion de una reaccion colorimetrica indicativa de la concentracion del analito en la muestra de sangre.

10

los tres rayos de luz comprende luz roja. los tres rayos de luz comprende luz verde. los tres rayos de luz comprende luz azul. la pluralidad de elementos de emision de luz emite