專利名稱：用于分析物質(zhì)的載體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件。此外，本發(fā)明還涉及制備這種類型的載體元件的方法，以及用于讀取這種類型的載體元件的裝置和方法。
用于在一定的情況下檢驗待分析的物質(zhì)的載體元件是已知的。在一個載體元件上施加一種生物或化學(xué)物質(zhì)，該生物或化學(xué)物質(zhì)在與待分析的物質(zhì)接觸時根據(jù)情況發(fā)生反應(yīng)或不反應(yīng)。該反應(yīng)通常以載體元件顏色改變的形式而被觀察到。例如已知在與一種液體接觸時根據(jù)液體的pH值而改變顏色的載體元件，或者在與尿液接觸時通過顏色改變來表明是否存在妊娠的載體元件。使用涂覆有抗體的載體元件能夠通過顏色反應(yīng)來檢測，在患者的血液中是否存在相對應(yīng)的病毒。
對于這樣的載體元件來說，不利的是，只能在獨特的情況下才可以檢驗待分析的物質(zhì)。如果要進(jìn)行更多數(shù)量的對于待分析的物質(zhì)的檢驗，則醫(yī)生需要進(jìn)行耗費時間和成本的檢驗，對于該檢驗來說需要檢驗大量的待分析的物質(zhì)，例如血液或尿液。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種載體元件，其適合于多個檢驗，并因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)對于患者來說便利的檢驗方法，這種方法同時能夠節(jié)省時間和成本。
這種類型的載體元件意味著需要更少數(shù)量的生物或化學(xué)物質(zhì)。因此，本發(fā)明的目的是，提供制備和讀取這些載體元件的方法，該方法對于生物和/或化學(xué)物質(zhì)的制造者來說仍然是可獲利的。因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供讀取載體元件的方法，該方法使得能夠獲得讀取過程的成本有利的結(jié)算。本發(fā)明的另一個任務(wù)在于，提供用于讀取本發(fā)明的載體元件的裝置，其適合于本發(fā)明的讀取載體元件的方法。
本發(fā)明的任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件、根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備載體元件的方法、根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于讀取載體元件的裝置和根據(jù)權(quán)利要求24所述的讀取載體元件的方法而完成。
在本發(fā)明的用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件上，在至少兩個指定區(qū)域內(nèi)施加生物和/或化學(xué)物質(zhì)，其中載體元件另外還配備有一個指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個指定區(qū)域中的代碼。通過將多種生物和/或化學(xué)物質(zhì)施加在載體元件上可能同時進(jìn)行對于待分析的物質(zhì)的多個檢驗。在此，減少了所需的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量。在此，不能從載體元件看出哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個區(qū)域中，這只能通過指明哪種物質(zhì)存在于哪個區(qū)域中的代碼而獲知。
優(yōu)選地，將幾百種生物和/或化學(xué)物質(zhì)施加在相應(yīng)地許多指定區(qū)域內(nèi)。因此，可以同時進(jìn)行幾百個對于待分析的物質(zhì)例如血液或尿液的檢驗，這是在成本上是特別有利的并節(jié)省許多時間。
優(yōu)選地，在兩個不同的載體元件上不同地于指定區(qū)域內(nèi)布置生物和/或化學(xué)物質(zhì)。因此，不可能從在一個載體元件上的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置推斷出在另一個載體元件上的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的相應(yīng)的布置。只能通過讀取載體元件上的代碼才有可能識別哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個區(qū)域中。
優(yōu)選地，在兩個不同的載體元件上不同地布置指定區(qū)域。因此，不可能從在一個載體元件上的指定區(qū)域的布置推斷出在第二個載體元件上的指定區(qū)域的布置。特別是，通過載體元件的這種安排得到了一種附加的編碼的可能性。
優(yōu)選地，在載體元件上預(yù)先裝配一個用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器，以便能夠記錄載體元件在過高或過低溫度下的無規(guī)則的貯存。
在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，所述代碼是條形碼、數(shù)字的或字母數(shù)字的代碼，或者所述代碼是通過指定區(qū)域在載體元件上的布置而得到的。特別地，最后的代碼實施變化方案是優(yōu)選的，因為目前在載體元件上沒有計劃用于條形碼的位置，而只能是通過指定區(qū)域的布置而得到代碼。
優(yōu)選地，代碼為讀取載體元件的裝置提供關(guān)于裝置必須讀取哪個區(qū)域這樣的信息。例如如果一些生物和/或化學(xué)物質(zhì)在與其他生物和/或化學(xué)物質(zhì)完全不同的波長范圍內(nèi)起反應(yīng)，那么代碼可以包含這一信息，且向用于讀取的裝置指明應(yīng)當(dāng)根據(jù)所預(yù)料的檢測波長來調(diào)節(jié)特定的用于讀取的檢測器。
優(yōu)選地，代碼包含關(guān)于載體元件的失效日期的信息。某些生物和/或化學(xué)物質(zhì)在經(jīng)過一段貯存時間之后與其他物質(zhì)反應(yīng)，和不再能夠用于預(yù)先計劃的檢驗。代碼可以將相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)遞給用于讀取載體元件的裝置，從而在使用載體元件的過程中能夠在失效日期之后由讀取裝置發(fā)出相應(yīng)的報警信號。
在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，載體元件的代碼包含與載體元件在從載體元件的制備到使用這段時間內(nèi)的貯存有關(guān)的信息。某些生物和/或化學(xué)物質(zhì)不允許在高于或低于一定的溫度的條件下貯存，因為否則會發(fā)生不希望的反應(yīng)。為此，載體元件優(yōu)選地包含用于檢測環(huán)境溫度的工具，并在超過或低于某一溫度時在代碼中記下這些波動。如果還是要將這樣的載體元件用于檢驗，那么用于讀取的裝置可以依據(jù)代碼來識別載體元件不是符合規(guī)則地貯存的，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號。
有利地，載體元件由薄膜、玻璃載體或紙組成。
優(yōu)選地，將DNA、RNA、蛋白質(zhì)或抗體用作生物和/或化學(xué)物質(zhì)。以這種方式，在寬的范圍內(nèi)可以進(jìn)行對于細(xì)菌或病毒的檢驗。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，預(yù)先規(guī)定至少一個附加的編碼，其被分配給或能夠分配給一個人或一組人。例如，將一個這樣的附加的編碼分配給患者，從而在讀取這一編碼時可自動識別給哪位患者分配各自的載體元件。作為另一種選擇或者作為補(bǔ)充，這樣的附加的編碼還可以用于標(biāo)明某一組人，例如用于標(biāo)明糖尿病病人。如果這樣的疾病對于評價與待分析的物質(zhì)反應(yīng)的、在載體元件之上的生物或化學(xué)物質(zhì)有影響，那么這樣做是特別有利的，因為這能夠被自動識別，并相應(yīng)地在評價時能夠得到考慮。不言而喻，分配給人或人組群并不局限于患者或患者群，而是還可以對于其他的人如醫(yī)生來施行。
分配本身主要可以以兩種不同的方式來進(jìn)行。第一，可以首先使載體元件配備有一個附加的編碼如一個數(shù)字或一個符號，其不是一開始就分配給一個人或一組人，而是例如通過給患者指派一個患者號來指派給一個人或一組人，所述患者號已經(jīng)預(yù)先規(guī)定為載體元件上的附加的編碼，并在隨后用于將這些載體元件分配給這些患者。在這樣的情況下，附加的編碼能夠分配給一個人或一組人。另一方面，作為另一種選擇或者作為補(bǔ)充，載體元件還可以配備有一個附加的編碼，該編碼一開始就分配給一個人或一組人。這例如可以由患者或治療醫(yī)生的指紋或者人的DNA序列組成。在這樣的情況下，已經(jīng)分配給一個人或一組人的附加的編碼隨后在施加到載體元件之上時分配給載體元件，并以這種方式形成與各個人或人組群的邏輯聯(lián)系。
有利地，在一個指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個指定區(qū)域中的代碼中整合入至少一個附加的編碼。以這種方式，能夠同時讀取與生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置以及附加的編碼的內(nèi)容有關(guān)的信息。如果描述生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置的代碼例如由條形碼構(gòu)成，那么該代碼可以形成更全面的條形碼的片段，其同時包括附加的編碼。
在另一種本發(fā)明的用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件上，在至少兩個指定區(qū)域內(nèi)施加生物和/或化學(xué)物質(zhì)，該載體元件具有至少一個被分配給或能夠分配給一個人或一組人的編碼。合適的是，當(dāng)不需要描述了哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)布置在載體上的哪個位置的代碼時，還是希望有至少一個被分配給或能夠分配給一個人或一組人的編碼。這可以例如是這樣的情況，即當(dāng)生物和/或化學(xué)物質(zhì)總是以同樣的方式布置在載體元件上時。
在此使用的編碼相當(dāng)于上述的附加的編碼，以致于其在上述范疇內(nèi)也被分配給或能夠分配給一個人或一組人。特別地，在此還可以通過指紋形成至少一個編碼。
本發(fā)明的用于制備載體元件的方法包括下列步驟a.制備一組相同的載體元件，其具有指定區(qū)域的第一種布置和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域內(nèi)的第一種布置，
b.將不同的代碼分配給這些載體元件中的每一個，c.儲存指定區(qū)域的布置和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)在載體元件指定區(qū)域內(nèi)的布置以及相對應(yīng)的代碼，d.選擇一個與第一種布置不同的、指定區(qū)域和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域內(nèi)的第二種布置，e.對于第二種布置施行步驟a至c，f.對于與已經(jīng)使用的布置不同的其他布置施行步驟a至c。
通過這一制備方法可保證，每個單獨的制備得到的載體元件獲得一個不同的編碼，和儲存具有相對應(yīng)的指定區(qū)域的布置或者生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域內(nèi)的布置的代碼。因此，雖然制備了一定數(shù)量的具有相同的指定區(qū)域的布置或者生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域內(nèi)的布置的載體元件，但是它們可通過相應(yīng)的代碼來區(qū)分，從而不會制得兩個在任何方面都相同的載體元件，和在比較兩個載體元件時不能識別哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)布置在哪個指定區(qū)域內(nèi)。
優(yōu)選地，代碼通過載體的簡單的編號而給出。這種類型的代碼是使不同的載體元件配備有不同的代碼的最簡單方式。
優(yōu)選地，采用噴墨打印法的方式用打印頭(Druckkopf)將生物和/或化學(xué)物質(zhì)打印在載體元件的指定區(qū)域上。以這種方式，可以特別節(jié)約成本地制備載體元件，其中可以以高精確度在載體元件上局部地定位指定區(qū)域。
優(yōu)選地，存在有一組由大約1,000-10,000個載體元件組成的載體元件組。有利的是，制備幾百個組。以這種方式，制備大量的載體元件，其中載體元件以不同的安排存在。
有利地，各從不同的組中挑選出一個載體元件，并將這些挑選出的載體元件一起包裝。因此，在一個包裝中只是具有不同布置的載體元件，從而不能從在一個載體元件上的布置推斷出第二個載體元件的布置。因為，不同的包裝理想地被分發(fā)到全國或者甚至于全世界，所以消費者獲得具有相同布置(但具有不同的代碼)的載體元件的可能性是極低的。
作為另一種選擇，混合多個載體元件組，并隨機(jī)挑選載體元件用于一個總包裝。在這樣的方法中，不排除在一個包裝中包裝入了兩個具有相同布置的載體元件的情形，但是當(dāng)組的數(shù)量足夠大時這種可能性相對較小。
本發(fā)明的用于讀取本發(fā)明的載體元件的裝置對于在載體元件上的每個指定區(qū)域具有至少一個光學(xué)檢測器，其中一旦將載體元件放入裝置的讀取位置時，所述光學(xué)檢測器就會以信號形式檢測在指定區(qū)域內(nèi)生物和/或化學(xué)物質(zhì)與待分析的物質(zhì)的反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述裝置具有用于獲取和向管理站(Verwaltungsstelle)傳送代碼的工具。該裝置本身不能從代碼推斷出所讀取的載體元件的布置，因為載體元件的指定區(qū)域的布置和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)在載體元件指定區(qū)域內(nèi)的布置以及相對應(yīng)的代碼不儲存在用于讀取的裝置中。因此，必需將代碼傳送給管理站，在其中確定出相應(yīng)于所讀取的代碼的布置。所述裝置本身只能夠識別，在哪個指定區(qū)域內(nèi)發(fā)生了生物和/或化學(xué)物質(zhì)與待分析的物質(zhì)的反應(yīng)，但是其不能指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)起了反應(yīng)。
裝置的光學(xué)檢測器優(yōu)選為半導(dǎo)體芯片。
優(yōu)選地，在所述裝置中預(yù)先裝配用于數(shù)字化檢測到的信號的工具和/或用于將檢測到的信號傳送給管理站的工具，以便最佳地進(jìn)一步加工檢測到的信號。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的用于讀取載體元件的方法根據(jù)本發(fā)明在使用讀取載體元件的裝置的情況下包括下列步驟a.將待分析的物質(zhì)施加在載體元件上，b.將載體元件放入用于讀取載體元件的裝置的讀取位置，c.將載體元件的代碼傳送給管理站，d.在管理站中對代碼進(jìn)行評價和確定相對應(yīng)的布置。
本發(fā)明的用于讀取載體元件的的優(yōu)點在于，這使得載體元件或者生物和/或化學(xué)物質(zhì)的制造者和/或醫(yī)療保險機(jī)構(gòu)能夠具有一種合算的結(jié)算系統(tǒng)。通過將幾百種不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)施加到載體元件上而可只需要明顯更少數(shù)量的這些物質(zhì)。在此，所需的數(shù)量減少了106至109倍。因此，如果這些生物和/或化學(xué)物質(zhì)的制備仍然保持是可獲利的，那么新的結(jié)算系統(tǒng)就是急需的。由于這種載體元件使得能夠簡單地檢查某些疾病、細(xì)菌或病毒，并因而更經(jīng)常地被人們所使用，這種載體元件會以大批量地被制備，通過這一事實，相比較小的所需量而產(chǎn)生的損失不是均衡的。因此，本發(fā)明的方法使中央管理站承擔(dān)對載體元件的評價。通過本發(fā)明的載體元件的安排和用于讀取載體元件的裝置，雖然能夠檢測生物和/或化學(xué)物質(zhì)與待分析的物質(zhì)的反應(yīng)，但是人自身不能將所檢測到的信號歸結(jié)于特定的生物和/或化學(xué)物質(zhì)，而是為此必須由用于讀取載體元件的裝置將代碼傳送給管理站，在管理站中確定出屬于該代碼的布置。因此，雖然人們能夠查明是否出現(xiàn)了待分析的物質(zhì)與某一種生物和/或化學(xué)物質(zhì)的陽性反應(yīng)，但是人們不能確定這涉及哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)。為了抵償制備載體元件或者生物和/或化學(xué)物質(zhì)的成本，例如可以在管理站中計算確定屬于某一代碼的布置所需的費用。
但是，優(yōu)選地，在管理站中評價代碼和確定相對應(yīng)的布置由管理站免費進(jìn)行，只有當(dāng)待分析的物質(zhì)與一種生物和/或化學(xué)物質(zhì)起陽性反應(yīng)，則需要一定的費用。以這種方式就有可能進(jìn)行對于單個人來說可能是開銷低且無需花費許多時間的健康預(yù)防，而且這對于醫(yī)療保險機(jī)構(gòu)和衛(wèi)生系統(tǒng)來說是能承受的。以成本低廉的方式提供載體元件使得個人能夠有規(guī)率地檢驗例如血液或尿液與某些生物和/或化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，而只有當(dāng)出現(xiàn)了反應(yīng)后，即如果所涉及的人從某一方面來說患有疾病，才計算費用。相應(yīng)的費用或者份額例如可以由管理站進(jìn)一步傳遞給醫(yī)療保險機(jī)構(gòu)。
優(yōu)選地，由管理站向用于讀取的裝置傳送對于單個指定區(qū)域如何調(diào)節(jié)光學(xué)檢測器的指令。以這種方式可保證載體元件的最佳讀取。
優(yōu)選地，作為步驟e，用調(diào)節(jié)至最佳的光學(xué)檢測器檢測指定區(qū)域的反應(yīng)。
有利地，作為步驟f，將檢測到的信號傳送給管理站。
優(yōu)選地，作為步驟g，由管理站將載體元件的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置和/或檢測到的信號的評價傳送給用于讀取的裝置。
在另一個可選擇的讀取方法中，在步驟b之后首先用讀取設(shè)備的光學(xué)檢測器檢測指定區(qū)域的反應(yīng)，和在步驟c中附加地將檢測到的信號傳送給管理站。如此節(jié)省了指令向用于讀取的裝置的傳送步驟，其中因此不用調(diào)節(jié)至最佳的光學(xué)檢測器進(jìn)行載體元件的第一次讀取。
優(yōu)選地，作為步驟e，由管理站將載體元件的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置和/或檢測到的信號的評價傳送給用于讀取的裝置。
在本發(fā)明方法的有利的進(jìn)一步改進(jìn)中，由管理站傳送依據(jù)檢測到的信號來重新調(diào)節(jié)特定的指定區(qū)域的要求，以便增加測量精確度和減少錯誤的可能性。
優(yōu)選地，由管理站傳送這樣的要求，即對于特定的檢測到的信號，在施加待分析的物質(zhì)之后讀取具有其他的、與第一個載體元件上的生物和/或化學(xué)物質(zhì)不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的另一個載體元件。以這種方式，能夠在出現(xiàn)可能是存在某種疾病的暗示的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)時，進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗。
優(yōu)選地，將從用于讀取的裝置向管理站傳送的檢測到的信號和代碼用公鑰進(jìn)行加密。以這種方式，一方面附加地保證了數(shù)據(jù)的傳送，另一方面只對于管理站存在數(shù)據(jù)解密的可能性。
優(yōu)選地，檢測到的信號和代碼向管理站的傳送以防錯編碼的方式進(jìn)行。這樣使得能夠在數(shù)據(jù)傳送時獲得更高的安全性。
下面將依據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施例。附圖為

圖1載體元件的第一個實施例，圖2載體元件的第二個實施例，圖3a載體元件的第三個實施例，圖3b與圖3a的載體元件相應(yīng)的載體元件，圖4載體元件的用于讀取的裝置的透視圖，圖5具有附加的編碼的載體元件的實施例，圖6具有可以分配給一個人或一組人的編碼的、但無對于生物和/或化學(xué)物質(zhì)布置的代碼的載體元件的實施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的載體元件10的一個實施例。載體元件10主要由矩形的薄膜構(gòu)成，在該薄膜上沿著基本上正方形的網(wǎng)格15布置指定區(qū)域11。載體元件10大約具有支票的大小。沿著載體元件10的狹窄的一側(cè)布置有一個代碼12，其是以數(shù)字代碼的形式而構(gòu)成的。在此，代碼12可以布置在載體元件的每個任意的位置上。若不用數(shù)字代碼，同樣也可能使用一維或二維的條形碼或者字母數(shù)字代碼。在指定區(qū)域11內(nèi)將生物和/或化學(xué)物質(zhì)施加到載體元件10上，其中每個單個的指定區(qū)域11含有一種其他的生物和/或化學(xué)物質(zhì)。在載體元件10上，優(yōu)選地布置幾百個指定區(qū)域11，以致于用裸眼不再能夠識別指定區(qū)域11。因此，用裸眼也不能識別，在哪個指定區(qū)域11中施加了哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)。代碼12給出了關(guān)于哪種物質(zhì)存在于哪個區(qū)域中的信息。但是，這一信息對于載體元件10的使用者來說不是直接可獲取的。
載體元件10具有溫度傳感器17。該溫度傳感器記錄載體元件10的環(huán)境溫度。某些生物和/或化學(xué)物質(zhì)只允許在特定的溫度下貯存。如果超過最高溫度或低于最低溫度，生物和/或化學(xué)物質(zhì)就會與其他物質(zhì)反應(yīng)，并不可再用于所希望的檢驗。關(guān)于是否保持了規(guī)定的溫度范圍的信息在溫度傳感器17中是可提供的，并可以被用于讀取載體元件的裝置50提取。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的載體元件20的另一個實施例。載體元件20同樣主要由矩形的薄膜構(gòu)成，在該薄膜上于指定區(qū)域21中施加有生物和/或化學(xué)物質(zhì)。與圖1的實施例相反，指定區(qū)域21不是所有的都準(zhǔn)確地在基本上正方形的網(wǎng)格25上對齊排列。一些指定區(qū)域21準(zhǔn)確地處于網(wǎng)格25的交叉點上，而其他的指定區(qū)域21水平和/或垂直地偏離由網(wǎng)格25規(guī)定的位置。在指定區(qū)域21中布置生物和/或化學(xué)物質(zhì)，其中區(qū)域21由于幾百個這樣的大數(shù)量而相應(yīng)地以小的形式構(gòu)成，以致于用裸眼不能識別哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)布置在哪個指定區(qū)域21中。通過指定區(qū)域21對于網(wǎng)格25的交叉點的偏離而形成的圖樣就是一個代碼，其指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)布置在哪個指定區(qū)域21中。
在本發(fā)明的用于制備載體元件的方法中，不是所有的載體元件都是同樣構(gòu)成的。在圖3a和3b中，描述了兩個由一種制備方法制成的載體元件30和30′。在本發(fā)明的方法中，首先制備一組具有生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域31內(nèi)的第一種布置的相同的載體元件。指定區(qū)域31在基本上矩形的網(wǎng)格上對齊排列。生物和/或化學(xué)物質(zhì)用大寫字母A-I標(biāo)記。因此，在每個指定區(qū)域31中存在一個其他的生物和/或化學(xué)物質(zhì)。載體元件30同樣也配備有一個溫度傳感器37。
為了簡化描述，載體元件30只具有9個指定區(qū)域31。但是，本發(fā)明的載體元件30具有例如500個指定區(qū)域31，它們以25×20的矩陣在網(wǎng)格上對齊排列。
在第一組載體元件中，生物或化學(xué)物質(zhì)的這一布置是相同的。但是，第一組載體元件的載體元件30都通過一個代碼32而互不相同，該代碼印刷在載體元件30的狹窄的一側(cè)。如果代碼32例如是一個七位數(shù)，那么最多可以制備一百萬個具有生物和/或化學(xué)物質(zhì)的第一種布置的載體元件30，其中每個載體元件30具有一個其他代碼。在本實施例中，第一組載體元件30包括10,000個元件，它們用1至10,000的數(shù)字代碼編號。在管理站中儲存了具有代碼1至10,000的載體元件30的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的第一種布置。
在第二組載體元件30′中，改變生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置。在第一組載體元件30中于左上方布置在指定區(qū)域31中的生物和/或化學(xué)物質(zhì)A現(xiàn)在布置在指定區(qū)域31′的上面一行的中間。其他生物和/或化學(xué)物質(zhì)B-I的位置也改變了。生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域31′中的這一布置對于第二組載體元件中的所有載體元件30′來說都是相同的。第二組載體元件中的載體元件30′同樣通過代碼32′來區(qū)分，該代碼沿著載體元件30′的狹窄的一側(cè)印刷。在此，對于第二組載體元件30′使用與第一組載體元件30′的代碼32′不同的代碼32′。例如，第二組載體元件30′同樣包括10,000個元件，它們用10,001至20,000的代碼編號。
因此，每個單獨的載體元件得到了一個不同的代碼，但是其中幾個載體元件可以具有相同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)在指定區(qū)域內(nèi)的布置。因而，所有制備得到的載體元件是不同的?？赡懿煌妮d體元件的數(shù)目由載體元件上的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的數(shù)目和不同代碼的最大數(shù)目決定。如果一個載體元件具有500種不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)，那么就能得到500！種不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置，其中對于在使用七位數(shù)字代碼時的布置，能夠給出一百萬個不同的代碼。
為了在制備多個組(例如200個組)的具有相同布置的載體元件之后確保在一個包含例如100個載體元件的包裝中只包含具有不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的布置的載體元件，從200個組中挑選出100個任意的組，再從這100個組中每次挑選出一個載體元件，由此將如此選擇的載體元件包裝入一個包裝中。組或者載體元件的選擇借助于隨機(jī)產(chǎn)生器來進(jìn)行。
本發(fā)明的載體元件的使用是將待分析的物質(zhì)，例如患者的血液或尿液，施加到載體元件的表面上?？梢詫NA、RNA、蛋白質(zhì)或抗體用作生物和/或化學(xué)物質(zhì)。如果待分析的物質(zhì)含有與生物和/或化學(xué)物質(zhì)相應(yīng)的“配對物”，那么就會發(fā)生這樣的反應(yīng)，即其通常以相應(yīng)的指定區(qū)域的顏色改變而表現(xiàn)出來。顏色改變例如可以位于可見的范圍內(nèi)，但是其還可以位于紅外線或紫外線的范圍內(nèi)。由于在一個支票大小的載體元件上存在幾百個指定區(qū)域的情況下，不再能夠用肉眼來檢測待分析的物質(zhì)與生物和/或化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，因此在施加了待分析的物質(zhì)之后將載體元件30放入用于讀取載體元件的裝置50中。為此，裝置50具有一個軟盤驅(qū)動器類型的驅(qū)動器，在該驅(qū)動器中將載體元件30放入相對于裝置50的讀取位置(參見圖4)。如果將載體元件30送入讀取位置中，則在單個指定區(qū)域31上存在有光學(xué)檢測器例如半導(dǎo)體芯片，其可檢測指定區(qū)域31的顏色改變。但是，裝置50不能將檢測到的信號歸結(jié)于在指定區(qū)域31中施加的生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I。為此，在裝置50中裝入讀取載體元件30的代碼32并將其傳送給管理站的工具。
在第一種方法中，同時與代碼32一起傳送檢測到的指定區(qū)域31的信號。在管理站中，儲存有在代碼32與生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I在不同載體元件30、30′的指定區(qū)域31中的布置之間的分配。因此，在管理站中能夠確定，哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I發(fā)生了對于待分析的物質(zhì)的反應(yīng)。管理站將這一結(jié)果傳送回裝置50，和可選地給出提示，是否應(yīng)當(dāng)用另外的載體元件，例如用其他生物和/或化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行檢驗。如果例如對于某一生物和/或化學(xué)物質(zhì)，在首先檢驗的載體元件上確定出現(xiàn)了陽性反應(yīng)，那么可選地合適的是，就在第一載體元件上不含有的其他生物和/或化學(xué)物質(zhì)對于待分析的物質(zhì)進(jìn)行檢驗。此外，管理站能夠向用于讀取載體元件的裝置50傳送對于給定的生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I的布置如何最佳地調(diào)節(jié)光學(xué)檢測器的指令。如果需要，可以用優(yōu)化的光學(xué)檢測器對載體元件30重新進(jìn)行測量。
在另一個可選擇的方法中，裝置50首先只讀取載體元件30的代碼32，并將其傳送給管理站。管理站確定出相對應(yīng)的生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I的布置，并向裝置50傳送對于這一載體元件30如何最佳地調(diào)節(jié)光學(xué)檢測器的指令。隨后，裝置50執(zhí)行讀取過程，并檢測由指定區(qū)域31發(fā)出的顏色信號。隨后，將這些信號傳送給管理站，管理站確定出，是否和何時，甚至哪一種生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I與待分析的物質(zhì)起了反應(yīng)。
在載體元件30上，在代碼32中，例如在一個附加的六位代碼數(shù)字中，給出了關(guān)于載體元件30的失效日期的信息，該附加的六位代碼數(shù)字附在具有關(guān)于生物和/或化學(xué)物質(zhì)A-I在指定區(qū)域31內(nèi)的布置的信息的七位代碼數(shù)字32之后。裝置50同樣也讀取代碼，并且當(dāng)已經(jīng)超過失效日期時發(fā)出報警信號。
此外，裝置50還讀取溫度傳感器37的信息，并且當(dāng)在載體元件30貯存期間的某一個時間點上超過或者低于規(guī)定的最大或最小溫度時，可選地發(fā)出報警信號。
在用公鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密之后，由裝置50向管理站傳送數(shù)據(jù)。公鑰由管理站提供，以致于只有管理站能夠?qū)?shù)據(jù)解密。此外，數(shù)據(jù)的傳送是以防錯編碼的方式進(jìn)行的，以致于能夠立即發(fā)現(xiàn)和消除傳輸錯誤。
為了向載體元件和特別是生物和/或化學(xué)物質(zhì)的制備提供資金，但是另一方面也是為了使得每個人能夠獲得盡可能便宜的預(yù)防性檢驗，預(yù)先規(guī)定，在管理站中免費進(jìn)行代碼的評價和確定相對應(yīng)的載體元件的布置，并且僅當(dāng)生物和/或化學(xué)物質(zhì)與待分析的物質(zhì)反應(yīng)后收取費用。
圖5顯示了載體元件的一個實施例30″，在其上再次在指定區(qū)域41上布置生物和/或化學(xué)物質(zhì)，且其配備有一個代碼42，該代碼指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個指定區(qū)域41中。此外，在載體元件30″上還設(shè)定有附加的編碼43，其用于將載體元件30″分配給一個人或一組人。
在本實施例中，這一附加的代碼43以指紋的形式說明，其例如是使用載體元件30″檢驗其血液或者其他物質(zhì)的患者的指紋。
為了評價載體元件30″，在圖4的裝置50中安裝一個指紋傳感器，其讀取作為附加編碼的指紋43。除此之外，附加的編碼43還可以是其他類型的編碼，例如條形碼，因而不言而喻，要在裝置50中預(yù)先裝配適合于讀取這種代碼的傳感器。
如果附加的代碼43例如為患者的指紋，因而可以于在裝置50中對其進(jìn)行讀取之后，將載體元件30″以及在指定區(qū)域41中檢測到的顏色改變自動歸結(jié)于患者，并可選地與之前的測量結(jié)果進(jìn)行比較。
圖6顯示了本發(fā)明的載體元件30的一個實施例，其具有可分配給一個人或一組人的條形碼形式的編碼63。此外，將載體元件30重新配備了布置在指定區(qū)域61中的生物和/或化學(xué)物質(zhì)。在此，沒有設(shè)定有指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)存在于哪個指定區(qū)域61中的代碼。
如果生物和/或化學(xué)物質(zhì)總是以相同的方式布置在指定區(qū)域61中，并且只需要將載體元件30者于指定區(qū)域61中在圖4的裝置50中檢測到的顏色改變歸結(jié)于一個人或一組人，那么這例如是合適的。這樣的人例如可以為患者、治療醫(yī)生、糖尿病病人等。
與此相應(yīng)地，在圖4的裝置50中預(yù)先裝配一個與編碼63協(xié)調(diào)一致的傳感器單元，其能夠讀取這一在本實施例中作為條形碼而說明的編碼63。隨后，可以將在裝置50中于指定區(qū)域61之中檢測到顏色改變自動歸列于相對應(yīng)的人或人組群，并相應(yīng)地進(jìn)行進(jìn)一步處理。借助于編碼63而分配給患者，因而例如可以自動用同一位患者的之前的測量結(jié)果來調(diào)整檢測到的顏色改變。
權(quán)利要求
1.用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件(10，20，30，30′)，在該載體元件上在至少兩個指定區(qū)域(11，21，31，31′)內(nèi)施加生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)，該載體元件具有指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)存在于哪個指定區(qū)域(11，21，31，31′)中的代碼(12，32，32′)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的載體元件，其特征在于，將幾百種生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)施加在相應(yīng)地許多指定區(qū)域(11，21，31，31′)內(nèi)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，在兩個不同的載體元件(30，30′)上的指定區(qū)域(11，21，1，31′)內(nèi)不同地布置生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，在兩個不同的載體元件上不同地布置指定區(qū)域(11，21，31，31′)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，在載體元件(10，20，30，30′)上預(yù)先裝配一個溫度傳感器(17，37)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，所述代碼(12，32，32′)為一維或二維的條形碼、數(shù)字或字母數(shù)字的代碼，或者所述代碼(12，32，32′)通過指定區(qū)域(21)在載體元件(20)上的布置而給出。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，預(yù)先規(guī)定至少一個附加的編碼(43)，其被分配給或能夠分配給一個人或一組人。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的載體元件，其特征在于，在指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)存在于哪個指定區(qū)域(11，12，31，31′)中的代碼(12，32，32′)中整合入至少一個附加的編碼(43)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的載體元件，其特征在于，所述附加的編碼(43)中的至少一個為指紋。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，代碼(12，32，32′)為讀取載體元件(10，20，30，30′)的裝置(50)提供關(guān)于裝置(50)應(yīng)當(dāng)如何讀取哪些指定區(qū)域(11，21，31，31′)的信息。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，代碼(12，32，32′)包含關(guān)于載體元件(10，20，30，30′)的失效日期的信息。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，代碼(12，32，32′)包含與載體元件(10，20，30，30′)在從載體元件(10，20，30，30′)的制備到使用這段時間內(nèi)的貯存有關(guān)的信息。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，載體元件(10，20，30，30′)由薄膜、玻璃載體或紙組成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的載體元件，其特征在于，將DNA、RNA、蛋白質(zhì)或抗體用作生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)。
15.制備根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項的載體元件的方法，其具有下列步驟a.制備一組相同的載體元件(30)，其具有指定區(qū)域(31)的第一種布置和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)在指定區(qū)域(31)內(nèi)的第一種布置，b.將不同的代碼(32)分配給這些載體元件(30)中的每一個，c.儲存指定區(qū)域(31)的布置和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)在載體元件(30)的指定區(qū)域(31)內(nèi)的布置以及相對應(yīng)的代碼(32)，d.選擇一個與第一種布置不同的、指定區(qū)域(31)和/或生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)在指定區(qū)域(31)內(nèi)的第二種布置，e.對于第二種布置施行步驟a至c，f.對于與已經(jīng)使用的布置不同的其他布置施行步驟a至c。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，代碼(12，32，32′)為載體元件(10，30，30′)的一種簡單編號。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于，根據(jù)采用噴墨打印法的方式用打印頭將生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)打印在載體元件(10，20，30，30′)的指定區(qū)域(11，21，31，31′)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項的方法，其特征在于，一個組由大約1,000-10,000個載體元件(30，30′)組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項的方法，其特征在于，制備幾百個組。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項的方法，其特征在于，從不同的組中各挑選出一個載體元件，并將這些挑選出的載體元件一起包裝。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項的方法，其特征在于，混合多個載體元件組，并隨機(jī)挑選載體元件用于一個總包裝。
22.用于讀取根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項的載體元件的裝置，其對于在載體元件(30)上的每個指定區(qū)域(31)具有至少一個光學(xué)檢測器，其中一旦將載體元件(30)放入相對于裝置(50)的讀取位置時，所述光學(xué)檢測器就會以信號形式檢測在指定區(qū)域(31)內(nèi)的生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)與待分析的物質(zhì)的反應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其特征在于，預(yù)先裝配有用于獲取和向管理站傳送代碼(32)的工具。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23的裝置，其特征在于，所述光學(xué)檢測器是半導(dǎo)體芯片。
25.根據(jù)權(quán)利要求22-24中任一項的裝置，其特征在于，預(yù)先裝配有用于數(shù)字化檢測到的信號的工具。
26.根據(jù)權(quán)利要求22-25中任一項的裝置，其特征在于，預(yù)先裝配有用于將檢測到的信號傳送給管理站的工具。
27.使用根據(jù)權(quán)利要求22-26中任一項的用于讀取載體元件的裝置來讀取根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項的載體元件的方法，其具有下列步驟a.將待分析的物質(zhì)施加在載體元件(30)上，b.將載體元件(30)放入相對于用于讀取載體元件(30)的裝置(50)的讀取位置，c.將載體元件(30)的代碼(32)傳送給管理站，d.在管理站中對代碼(32)進(jìn)行評價和確定相對應(yīng)的布置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其特征在于，在管理站中評價代碼(32)和確定相對應(yīng)的布置由管理站免費進(jìn)行，準(zhǔn)確地說是假如待分析的物質(zhì)對一種生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)起陽性反應(yīng)，則需要一定的費用。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28的方法，其特征在于，由管理站向用于讀取的裝置(50)傳送對于單個指定區(qū)域(31)如何調(diào)節(jié)光學(xué)檢測器的指令。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一項的方法，其特征在于，作為步驟e，用調(diào)節(jié)至最佳的光學(xué)檢測器檢測指定區(qū)域(31)的反應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，作為步驟f，將檢測到的信號傳送給管理站。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，作為步驟g，由管理站將載體元件(30)的生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)的布置和/或檢測到的信號的評價傳送給用于讀取的裝置(50)。
33.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一項的方法，其特征在于，在步驟b之后首先用裝置(50)的光學(xué)檢測器檢測指定區(qū)域(31)的反應(yīng)，和在步驟c中附加地將檢測到的信號傳送給管理站。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其特征在于，作為步驟e，由管理站將載體元件(30)的生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)的布置和/或檢測到的信號的評價傳送給裝置(50)。
35.根據(jù)權(quán)利要求27-34中任一項的方法，其特征在于，由管理站傳送依據(jù)檢測到的信號來重新調(diào)節(jié)特定的指定區(qū)域(31)的要求。
36.根據(jù)權(quán)利要求27-35中任一項的方法，其特征在于，由管理站傳送這樣的要求，即對于特定的檢測到的信號，在施加待分析的物質(zhì)之后讀取具有其他的、與第一個載體元件(30)上的生物和/或化學(xué)物質(zhì)不同的生物和/或化學(xué)物質(zhì)的另一個載體元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求27-36中任一項的方法，其特征在于，為了從裝置(50)向管理站的傳送，用公開密鑰將檢測到的信號和代碼(32)進(jìn)行譯碼。
38.根據(jù)權(quán)利要求27-37中任一項的方法，其特征在于，將檢測到的信號和代碼(32)向管理站傳送以防錯編碼的方式進(jìn)行。
39.用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件(30)，在該載體元件上在至少兩個指定區(qū)域(61)內(nèi)施加生物和/或化學(xué)物質(zhì)，該載體元件具有至少一個被分配給或能夠分配給一個人或一組人的編碼(63)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的載體元件，其特征在于，所述編碼(63)中的至少一個是指紋(63)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分析待分析的物質(zhì)的載體元件(10，20，30，30′)，在該載體元件上在至少兩個指定區(qū)域(11，21，31，31′)內(nèi)施加生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)，該載體元件具有指明哪種生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)存在于哪個指定區(qū)域(11，21，31，31′)中的代碼(12，32，32′)。此外，本發(fā)明還涉及制備載體元件的方法。此外，本發(fā)明還涉及對于載體元件(30)上的每個指定區(qū)域(31)使用至少一個光學(xué)檢測器來讀取載體元件的裝置，其中一旦將載體元件(30)放入相對于裝置(50)的讀取位置時，所述光學(xué)檢測器就會以信號檢測生物和/或化學(xué)物質(zhì)(A至I)在指定區(qū)域(31)內(nèi)與待分析的物質(zhì)的反應(yīng)，以及涉及讀取載體元件的方法。
文檔編號G06K7/10GK1853103SQ200480020099
公開日2006年10月25日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者M·萊曼, U·希本 申請人:邁克納斯公司