DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCIÓN Y EVALUACIÓN DE SEÑALES ÓPTICAS.

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

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...

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los amplificadores con selección de frecuencia (10, 11) son implementados dentro de un mismo componente electrónico.

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.