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WO2024209024A1 - Method for customising a biosensor to measure an analyte with high performance parameters by means of artificial intelligence - Google Patents

Method for customising a biosensor to measure an analyte with high performance parameters by means of artificial intelligence Download PDF

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Publication number
WO2024209024A1
WO2024209024A1 PCT/EP2024/059290 EP2024059290W WO2024209024A1 WO 2024209024 A1 WO2024209024 A1 WO 2024209024A1 EP 2024059290 W EP2024059290 W EP 2024059290W WO 2024209024 A1 WO2024209024 A1 WO 2024209024A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
biosensor
analyte
measurement
cantilever
artificial intelligence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/059290
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Konstantin DR. KLOPPSTECH
Nils DR. KÖNNE
Constantin von Gersdorff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Digid GmbH
Original Assignee
Digid GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Digid GmbH filed Critical Digid GmbH
Publication of WO2024209024A1 publication Critical patent/WO2024209024A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1468Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1495Calibrating or testing of in-vivo probes

Definitions

  • the present invention relates to a method for individualizing a biosensor for measuring a specific analyte in order to derive an improved, preferably best possible qualitative and/or quantitative statement about the presence and/or concentration of the analyte(s) in the sample.
  • a highly sensitive method for detecting and analyzing analytes in a sample is to use an analyte-induced change in the surface tension of a miniaturized spring element, a so-called cantilever, to measure the presence and/or concentration of an analyte in a sample.
  • a sensor device for detecting an occurrence and/or a concentration and/or an amount of an analyte in a sample comprising a sensor, connection electronics and a housing, wherein the sensor is configured to convert chemical and/or biochemical information of an analyte in a sample into an electrical signal
  • the sensor comprises a test cantilever having a base and a deformable part, wherein a receptor layer for selectively absorbing the analyte is applied at least to the deformable part
  • the sensor comprises a reference cantilever having a base and a deformable part, wherein a reference layer for selectively not absorbing the analyte is applied to the deformable part, is known from WO 2022/200438 A1.
  • US 2022/0335817 A1 discloses a sensor device for detecting an environmental parameter and a method for determining information about a functional state of a sensor device. representation of the invention
  • a method for individualizing a biosensor for measuring a specific analyte comprises the steps of determining at least one quality parameter of the biosensor, determining at least one performance parameter and an associated threshold value of the biosensor based on the at least one quality parameter using a trained first artificial intelligence, and individualizing the biosensor for measuring a specific analyte by evaluating at least one of the performance parameters and the associated threshold value for an individual application scenario.
  • a biosensor can be customized during or after its manufacture for use in a specific application scenario.
  • biosensors for example when manufacturing MEMS biosensors by growing the MEMS structures on a wafer, applying nanosensors or immobilizing the biochemistry, statistical variations or fluctuations in the manufacturing process can lead to different properties of the biosensors. For example, some biosensors may be more suitable for a first application scenario, whereas other biosensors may be more suitable for a second application scenario.
  • the proposed method for individualizing biosensors can then be precisely assigned to an application scenario according to their properties, in which the individualized biosensor has a good, preferably optimal, measurement accuracy.
  • the quality parameter can be determined on the basis of a property of the biosensor, wherein at least one electrical resistance is determined as a property, preferably all electrical resistances of a resistance bridge of the biosensor.
  • the biosensor comprises at least one resistive bridge
  • at least one of the quality parameters may be a self-similarity of the electrical resistances of the resistive bridge. It has been shown that the self-similarity of the resistances of the resistance bridge is a good indicator of the performance of the biosensor and can therefore be used as at least one of the quality parameters that can be used to individualize the respective biosensor.
  • At least one of the performance parameters of the biosensor may include sensitivity and/or specificity and/or yield. These performance parameters can be used to describe the performance of a biosensor for a specific analyte.
  • the user wants to know whether the test result obtained is reliable or not.
  • the expected level of reliability can vary depending on the area of application. For a virus test for humans, a very high level of reliability may be required, for example in order to reliably order or lift quarantine measures. For a home test for the virus as a preliminary test before going to the doctor, or for testing an animal, for example a pet, the expected reliability may also be lower.
  • the parameters of sensitivity and specificity are known, for example, by means of which a test can be classified. For example, in a test for the presence of a certain virus, these parameters can be specified as performance parameters to describe the reliability of the test.
  • the sensitivity of a test indicates what proportion of the people tested are reliably identified as sick ("positive") by the test.
  • the sensitivity is defined as the number of people tested as sick by the test divided by the number of people who are actually sick in the group of people tested with the test. If the test has a high sensitivity, hardly any sick person will be falsely classified as healthy, so that with a test with a high sensitivity, a sick person will also be identified as sick with a high probability.
  • the specificity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as healthy (“negative") by the test. The specificity is defined as the number of people tested as healthy by the test divided by the number of actually healthy people in the group of people tested with the test. If the test is highly specific, hardly any healthy person will be falsely classified as sick, so that with a test with a high specificity, a healthy person will also be identified as healthy with a high probability.
  • these performance parameters are well suited to determine the performance of the biosensor.
  • the trained first artificial intelligence for example a neural network, can determine at least one of the performance parameters and an associated threshold value based on a feature vector, wherein the feature vector is obtained from a data preparation of the at least one quality parameter.
  • the trained first artificial intelligence can be trained based on training data obtained using the following steps:
  • the quality parameters, performance parameters and thresholds as training data.
  • the time-resolved measurement curves can preferably be recorded at one or different defined and thus known concentrations of the analyte.
  • the training data can also be determined for different specific analytes, for example for different groups of viruses or bacteria.
  • the measurements are recorded using at least one defined measurement routine, for example the measurement routine that is also used when the respective type of biosensor is later used.
  • Different measurement routines which can differ depending on the application scenario or the measuring equipment used, can also be used for the measurement.
  • the time-resolved measurement curves can also be recorded in the event of at least one defined disturbance to the measurement, such as a premature termination of the measurement, an excessive change in temperature during the measurement, a displacement of the biosensor during the measurement.
  • Training data can also be generated for different disturbances, such as disturbances due to temperature or interfering proteins, by adapting the samples and/or measurement routine accordingly.
  • the trained first artificial intelligence can be trained on the basis of training data that includes as quality parameters the self-similarity of the electrical resistances of a resistance bridge of each biosensor.
  • the trained first artificial intelligence may be trained on the basis of training data that includes as performance parameters the sensitivity and/or the specificity and/or the yield of each biosensor.
  • the biosensor may undergo no or at least one further manufacturing step, wherein the no or at least one further manufacturing step preferably comprises a storage of quality parameters and/or performance parameters and/or threshold values on the biosensor or a database and/or the at least one further manufacturing step comprises a functionalization of the biosensor, wherein the functionalization of the biosensor preferably comprises an application of a receptor layer and/or reference layer.
  • biosensors makes it possible to assign biosensors to at least one suitable application scenario early in production or at any other time. Furthermore, a biosensor whose individualization does not produce a suitable application scenario and/or whose performance parameters are insufficient or inconsistent can be sorted out early and/or reworked accordingly. This can save manufacturing resources and/or material. And it can be ensured that every biosensor that was assigned to an application scenario in the individualization process is also suitable for this application scenario, preferably as well as possible.
  • biosensors which are temporarily stored for example, enables a targeted and rapid continuation and/or reintegration of the individual biosensors into their manufacturing process.
  • the individualization of the biosensors enables an adequate application scenario to be determined for each of the biosensors.
  • Each of the biosensors can then possibly go through at least one further manufacturing step depending on the individual application scenario.
  • Data from the individualization of the biosensors can also be stored in a memory, or stored in the memory before intermediate storage and used to continue and/or reintegrate the individual biosensors into their manufacturing process.
  • the individualization of biosensors thus enables targeted and efficient control of the production and logistics of biosensors, including their inventory.
  • a management system for production and logistics which is used for can be used to manufacture biosensors, can therefore include and use the process for individualizing biosensors.
  • Biosensors can also be checked again for their performance after transport, if necessary based on a previous individualization. Consequently, biosensors that were damaged during transport can then be sorted out and/or reworked through the inspection.
  • the process for individualizing biosensors is also suitable as a tool for reusing previously used biosensors to measure a specific analyte. Based on the application of the process for individualizing the previously used biosensor, its performance after use is determined. In the event that the performance of the previously used biosensor is still sufficiently guaranteed, the previously used biosensor can undergo at least one further manufacturing step or neutralization step in order to then be used again to measure a specific analyte.
  • a method for generating training data for training a trained first artificial intelligence for use in the individualization of biosensors comprising the following steps:
  • the time-resolved measurement curves can preferably be recorded at one or different defined and thus known concentrations of the analyte.
  • the training data can also be determined for different specific analytes, for example for different groups of viruses or bacteria.
  • the measurements are recorded using at least one defined measurement routine, for example the measurement routine that is also used when the respective type of biosensor is later used.
  • Different measurement routines which can differ depending on the application scenario or the measuring equipment used, can also be used for the measurement.
  • the time-resolved measurement curves can also be recorded in the event of at least one defined disturbance to the measurement, such as a premature termination of the measurement, an excessive change in temperature during the measurement, a displacement of the biosensor during the measurement.
  • Training data can also be generated for different disturbances, such as disturbances due to temperature or interfering proteins, by adapting the samples and/or measurement routine accordingly.
  • the quality parameter determined for each biosensor may include the self-similarity of the resistances in a resistance bridge of each biosensor.
  • a biosensor for measuring a specific analyte comprising at least one resistance bridge, wherein the biosensor is activated based on a resistance bridge of a certain quality parameter for a specific application scenario for measuring the specific analyte.
  • the quality parameter can be the self-similarity of the resistors of the resistance bridge.
  • the biosensor envisaged here can be a biosensor for converting chemical and/or biochemical information of an analyte into an electrical signal in a sample.
  • the biosensor can comprise a test cantilever having a base and a deformable part, wherein a receptor layer for selective uptake of the analyte is applied at least to the deformable part, and a reference cantilever having a base and a deformable part, wherein a reference layer for selective non-uptake of the analyte is applied to the deformable part.
  • the base of the test cantilever and/or the base of the reference cantilever can be designed as a rigid base.
  • a rigid base is understood to mean that the respective cantilever, i.e. the test cantilever and/or the reference cantilever, is not or essentially not deformed in relation to the deformable part of the respective cantilever.
  • the rigid base is, for example, connected to a substrate, supported by a substrate or machined out of the substrate.
  • the deformable part of the test cantilever and/or the reference cantilever on the other hand, is not supported by the substrate, but rather protrudes over an edge of the substrate and is designed to be free.
  • the deformable part of the test cantilever and/or the reference cantilever can be designed to be deflectable, for example.
  • a deflection of the respective cantilever can be achieved, for example, around a bending edge formed in a transition region between the base and the deflectable region.
  • the bending edge is, for example, the edge of the substrate along which the cantilever is divided into the base and the deformable part.
  • the deformation of the respective cantilever in its deformable part is not limited to a lifting or lowering deformation; the cantilever can also be deformed in itself, for example arched or wavy or distorted.
  • a sample is a limited amount of a substance taken from a larger amount of the substance, for example from a reservoir, whereby the composition of the sample is representative of the composition of the substance in the reservoir and accordingly consists of The substance occurrence and substance composition of the sample can be used to determine the corresponding occurrence in the reservoir.
  • a sample can be a saliva sample, or a blood sample, or lymph, or urine, or sweat, or intertissue fluid, or a swab, in particular a throat swab or a nasal swab or a sinus swab, or removed tissue.
  • a sample includes in particular any type of biological sample, thus in particular also samples from animals.
  • a sample can also be a non-biological sample, for example a sample of a chemical substance.
  • a gaseous sample is also possible.
  • An analyte is the substance whose presence in the sample is to be qualitatively and/or quantitatively detected or detected with the biosensor.
  • the analyte can in particular be present directly in the sample, or be dissolved in the sample, or adhere to the sample or part of the sample, in particular a sample particle.
  • the analyte can also enter into a chemical, biological and/or physical interaction with the sample, so that the analyte can only be detected indirectly via a corresponding interaction.
  • one sample form can be converted into another sample form so that the analyte, or its presence, can be detected in a simple and reliable manner.
  • a swab can be dissolved in a liquid so that the swab dissolved in the liquid is then the actual sample that is examined for the analyte.
  • the analyte in the sample can also be chemically pretreated, for example - if the analyte is a virus - by breaking down the virus envelope to access nucleocapsid antigens.
  • the analyte can also be "labeled" by such pretreatment in order to amplify the measurement signal.
  • conjugated antibodies can bind to antigens of the analyte in order to create the greatest possible deformation on the cantilever system.
  • the sample then contains the chemical information and/or biochemical information about the analyte.
  • the chemical information may include, for example, the type of analyte, the concentration of the analyte, the presence of the analyte, the weight of the analyte, the reactivity of the analyte, the density of the analyte, etc.
  • the biochemical information includes the same properties as the chemical information, but these substances may be identified, for example, by biological processes. In particular, we speak of biochemical information when the analyte has a particular influence on the biological cycle, for example the metabolism or the immune system.
  • the test cantilever includes a passive and an active test transducer and the reference cantilever includes a passive and active reference transducer.
  • the chemical and/or biochemical information is converted into an electrical signal.
  • an electrical signal can be changed or created by the chemical composition of the analyte. This can, for example, affect the conductivity of a circuit.
  • a first biochemical information can be present when the circuit is conducting and a second biochemical information can be present when the circuit is not conducting or has a reduced conductivity.
  • biochemical information via a physical and/or chemical process and/or an interaction.
  • the proposed biosensor comprises a reference and a test cantilever.
  • a cantilever is a spring element that has a base and a deformable part.
  • the base is accordingly an immovable part of the cantilever, which is arranged in particular in a stationary manner on a substrate.
  • the deformable part of the cantilever is arranged on the base and protrudes beyond the base.
  • the base and the cantilever can be formed as one piece.
  • the deformable part of the cantilever is suspended from the base on one side.
  • the deformable part of the cantilever can be bent, deflected and stretched by the deformable part protruding beyond the substrate.
  • the spatial limit from which the cantilever is bendable or the cantilever transitions from the base into the deformable part is called the bending edge.
  • the bending edge is usually an edge of the substrate when the cantilever protrudes beyond the base.
  • the purpose of the transducers is to determine or measure the deformation of the cantilevers.
  • the active transducers are arranged on the deformable parts of the cantilevers, whereas the passive transducers are arranged on the bases, for example the bases, of the cantilevers.
  • the electrical properties of a circuit can be influenced via the transducers.
  • a deformation of the cantilever can lead to an increase in the resistance of a transducer, for example an active transducer, while no deformation of the cantilever also causes no change in the resistance of the transducer.
  • This can be achieved, for example, by designing the transducers according to the principle of a strain gauge, whereby a deformation of the respective cantilever is expressed in a change in the length of the strain gauge of the transducer applied to it and thus a deformation of the cantilever can be detected directly by a change in the resistance of the strain gauge.
  • the chemical and/or biochemical information of the analyte becomes detectable via a deformation of the cantilever, a subsequent registration via a transducer, and finally via a change in an electrical property of a circuit.
  • the deformation of the cantilever can be induced in a substance-specific manner by means of a suitable coating.
  • the reference cantilever has a reference layer for selective non-uptake of the analyte, while the test cantilever has a receptor layer for uptake of the analyte.
  • a receptor layer is a substance that can interact with the analyte. This in turn means that the receptor layer is chosen specifically for each analyte.
  • a reference layer is a substance that cannot interact with the analyte. The reference layer is therefore also chosen specifically for the analyte.
  • interaction means that the analyte is in chemical and/or biochemical and/or physical interaction with the receptor layer.
  • the interaction can consist of a binding of the analyte to the receptor layer.
  • An interaction can also consist of the absorption or adsorption or non-specific adhesion of the analyte to the receptor layer.
  • the receptor and reference layers are preferably chemically identical with regard to possible interference and preferably only differ in their interaction with the analyte. A substance that is not the analyte therefore interacts just as strongly or just as weakly with the receptor layer as with the reference layer.
  • the selective absorption of the analyte on the test cantilever causes a force to act on the test cantilever through the analyte, so that the test cantilever reacts sensitively to the analyte. Accordingly, the other substances in the sample that are not the analyte only contribute to a background noise in the form of a basic bending of the test cantilever. For example, the force on the test cantilever increases more quickly the greater the concentration of the analyte in the sample or the faster the surface of the cantilever is covered with the analyte. A maximum force possible for the respective formation is reached when the cantilever is completely covered.
  • the selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever means that no force is exerted by the analyte on the reference cantilever, so that only the substances that are not the analyte contribute to a background noise in the form of a basic deflection of the reference cantilever.
  • This acting force can cause a deformation in the deformable part of the test cantilever, while the deformable part of the reference cantilever is not bent.
  • the basis for the deflection of the cantilever is the change in surface tension due to the interaction with the analyte.
  • the change in surface tension leads to a stretching or compression of the upper (or lower) surface of the cantilever.
  • the different stretching or compression on the upper and lower sides causes an internal force or material stress in the material, which leads to deformation.
  • the measurement procedure is drastically simplified by the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever, since the reference cantilever is not sensitive to the analyte and therefore the analyte does not contribute to the background noise. Only the substances that are not the analyte contribute to the background noise of the reference cantilever.
  • the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever can cause the reference cantilever to be exposed to the same turbulence, the same thermal drift and the same influence of all substances that are not the analyte as in a reference sample.
  • the reference signal is directly in the sample liquid or, if applicable, at the corresponding location in the case of a gaseous sample.
  • a reference cantilever with a reference layer and a test cantilever with a receptor layer result in a significantly more specific analysis of the analyte than just a reference cantilever without a receptor layer, since both the reference layer and the receptor layer exhibit a specific interaction or non-interaction with the analyte.
  • the design of the biosensor with reference cantilever and test cantilever has the advantage that two measurements can be taken in the sample at the same time, whereby the measurement of the reference cantilever can calibrate the measurement of the test cantilever. This reduces environmental influences, such as chemical, thermal, mechanical, electrical and fluidic interference, on the respective measurement, so that the presence of the analyte can be concluded from the comparison of the measurement on the test cantilever and the reference cantilever.
  • Figure 1 shows a first schematic embodiment of an exemplary biosensor for converting chemical and/or biochemical information
  • Figure 2 shows another schematic embodiment of a biosensor
  • Figure 3 shows a schematic possibility of connecting the electrodes of a biosensor in the form of a resistance bridge
  • Figure 4 is a schematic flow chart of a method for customizing an individual fabricated biosensor for measuring a specific analyte
  • Figure 5A shows a schematic embodiment for determining voltages and/or electrical resistances at a resistance bridge of a biosensor with a measuring device, here in the form of a schematically shown multimeter;
  • Figure 5B shows an embodiment for determining the at least one property of the biosensor with a schematically shown camera system
  • Figure 6A shows a schematically shown neural network as an embodiment of a trained first artificial intelligence for determining performance parameters and an associated threshold value
  • Figure 7 is a schematic representation of a training data set comprising the performance parameters sensitivity, specificity and yield as a function of the self-similarity of a resistance bridge and a threshold value;
  • Figure 8 shows a schematic flow chart as an embodiment for an evaluation of a measurement of a biosensor based on its individualization by means of a second artificial intelligence
  • Figure 9 shows a schematic flow chart of an embodiment for going through no or at least one further manufacturing step of a biosensor based on its individualization.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of an exemplary biosensor 1 for converting chemical and/or biochemical information.
  • the biosensor 1 comprises a test cantilever 2, which in turn has a base 20 and a deformable part 22.
  • a passive test transducer 200 is arranged on the base 20, while an active test transducer 220 is arranged on the deformable part 22.
  • the biosensor 1 also has a reference cantilever 3, which in turn has a base 30 with a passive reference transducer 300, as well as a deformable part 32 which has an active reference transducer 320.
  • the purpose of the transducers is to determine or measure the deformation of the cantilevers.
  • the active transducers are arranged on the deformable parts of the cantilevers, whereas the passive transducers are arranged on the bases, for example the bases, of the cantilevers.
  • the electrical properties of a circuit can be influenced via the transducers.
  • a deformation of the cantilever can lead to an increase in the resistance of a transducer, for example an active transducer, while no deformation of the cantilever also causes no change in the resistance of the transducer.
  • This can be achieved, for example, by designing the transducers according to the principle of a strain gauge, whereby a deformation of the respective cantilever is expressed in a change in the length of the strain gauge of the transducer applied to it and thus a deformation of the cantilever can be detected directly by a change in the resistance of the strain gauge.
  • the chemical and/or biochemical information of the analyte becomes detectable via a deformation of the cantilever, a subsequent registration via a transducer, and finally via a change in an electrical property of a circuit.
  • the transducer can also detect a contraction of the surface on which it is arranged. In the embodiments shown, however, the transducers are always arranged on surfaces where expansion is expected.
  • the strain and/or change in surface tension and/or force detected by the transducer may also be a bending force or a shearing force or be caused by a bending force or a shearing force or generally be based on the elastic modulus of the respective cantilevers.
  • the fastening of the deformable part 22, 32 to the base 20, 30 results in the deformable part 22, 32 aligning itself along a bending curve due to the action of a force which is caused by a change in the surface tension of the test cantilever.
  • the resulting bending curve is given in particular by the geometry, in particular the area moment of inertia of the cantilever, as well as by the mass of the cantilever and the modulus of elasticity.
  • the bending curves can be described, for example, according to the beam theory.
  • the transducers 200, 220, 300, 320 are each connected to an electronics 4 which is able to record or forward a measurement signal from the transducers 200, 220, 300, 320, while the electronics 4 is also able to supply the transducers 200, 220, 300, 320 with current and/or voltage.
  • the transducers 300, 320, 200, 220 are preferably contacted via electrodes 401, 402, 403, 404.
  • the active test transducer 220 is connected to the active reference transducer 320 via the electrode 401.
  • the passive test transducer 200 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 403.
  • the active test transducer 220 is also connected to the passive test transducer 200 via the electrode 402, whereas the active reference transducer 320 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 404. This results in a total of four electrodes via which the transducers are electrically contacted with one another.
  • Electrical contact can be achieved in particular by applying the transducers to existing electrodes so that a conductive connection is created.
  • the biosensor 1 has the task of indicating the occurrence and/or concentration and/or amount of an analyte 90 in a sample 9.
  • the sample 9 is a liquid that was prepared, for example, by taking a swab, in particular a nasal swab or a throat swab from a test subject. It is also conceivable that the sample comprises a liquid on an object, such as a rope or a cotton swab. However, it may also be the case that the sample 9 is saliva or blood or another body fluid. However, it may also be the case that the sample 9 is a gargling fluid that the test subject gargled with. It may also be the case that the sample 9 comes from a tissue sample or from another sample taken. Substance was obtained and/or synthesized from the test subject.
  • the analyte 90 can be dissolved in the sample or be present in an undissolved manner as a suspension, dispersion or emulsion.
  • sample 9 and the analyte of interest 90 can also be of non-biological origin.
  • the biosensor 1 is intended to examine the sample 9 with regard to the presence and/or concentration and/or amount of the analyte 90 in the sample 9.
  • a receptor layer 24 with which an analyte 90 can interact is applied to the test cantilever 2.
  • the receptor layer 24 can adsorb or absorb the analyte 90.
  • the analyte 90 would adhere to the surface of the receptor layer 24, while during absorption, the analyte 90 would penetrate into the interior of the receptor layer 24.
  • the sample 9 contains a specific analyte 90, this can interact with the receptor layer 24. This can lead to a change in the surface tension of the section of the deformable part 22 of the test cantilever 2 covered with the receptor layer 24. This change in the surface tension can be registered by the active test transducer 220, which in turn is interpreted as a measurement signal in the electronics 4.
  • the change in the surface tension of the section of the deformable part 22 of the test cantilever 2 covered with the receptor layer 24 can also lead to a deformation of the deformable part 22 of the test cantilever 2.
  • the active test transducer 220 can therefore also register a deformation of the deformable part of the test cantilever 2, which in turn is interpreted as a measurement signal in the electronics 4.
  • the interaction with the sample liquid of the sample 9 can already lead to the registration of a force effect by the active test transducer 220, for example in which only a surface tension of the liquid acts on the deformable part 22 of the test cantilever 2.
  • the presence of an analyte 90 is therefore not responsible for a corresponding resulting deformation or change in the surface tension.
  • reference cantilever 3 In order to determine the magnitude of this basic effect of sample 9 on test cantilever 2, reference cantilever 3 is brought into contact with sample 9 at the same time as test cantilever 2.
  • the reference cantilever 3 has a reference layer 34 with which an analyte 90 cannot interact or a reference layer 34 which cannot adsorb or absorb the analyte 90. In this case, an interaction with the analyte 90 is to be avoided in order to enable differentiation from the measurement signal of the test cantilever 2.
  • both the test cantilever 2 and the reference cantilever 3 interact with the sample 9 in a similar manner.
  • the test cantilever 2 can also interact with any analyte 90 that may be present via its reference layer 24.
  • the measurement signals of the active transducers 220, 320 differ if an analyte 90 is present in the sample 9.
  • the size of the difference in the measurement signals can therefore be used to determine the amount of analyte 90 present in the sample 9.
  • the deformation of the cantilever can be induced in a substance-specific manner by means of a suitable coating.
  • the reference cantilever has a reference layer for selective non-uptake of the analyte, while the test cantilever has a receptor layer for uptake of the analyte.
  • a receptor layer is a substance that can interact with the analyte. This in turn means that the receptor layer is chosen specifically for each analyte.
  • a reference layer is a substance that cannot interact with the analyte. The reference layer is therefore also chosen specifically for the analyte.
  • interaction means that the analyte is in chemical and/or biochemical and/or physical interaction with the receptor layer.
  • the interaction can consist of a binding of the analyte to the receptor layer.
  • An interaction can also consist of the absorption or adsorption or non-specific adhesion of the analyte to the receptor layer.
  • the receptor and reference layers are preferably chemically identical with regard to possible interference and preferably only differ in their interaction with the analyte.
  • a substance that is not the analyte therefore interacts just as strongly or just as weakly with the receptor layer as with the reference layer.
  • the selective absorption of the analyte on the test cantilever causes a force to act on the test cantilever through the analyte, so that the test cantilever reacts sensitively to the analyte. Accordingly, the other substances in the sample that are not the analyte only contribute to a background noise in the form of a basic bending of the test cantilever.
  • the force on the test cantilever increases more quickly the greater the concentration of the analyte in the sample or the faster the surface of the cantilever is covered with the analyte.
  • a maximum force possible for the respective formation is reached when the cantilever is completely covered.
  • the selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever means that no force is exerted by the analyte on the reference cantilever, so that only the substances that are not the analyte contribute to a background noise in the form of a basic deflection of the reference cantilever.
  • This acting force can cause a deformation in the deformable part of the test cantilever, while the deformable part of the reference cantilever is not bent.
  • the basis for the deflection of the cantilever is the change in surface tension due to the interaction with the analyte.
  • the change in surface tension leads to a stretching or compression of the upper (or lower) surface of the cantilever.
  • the different stretching or compression on the upper and lower sides causes an internal force or material stress in the material, which leads to deformation.
  • State-of-the-art reference cantilevers simply do not have a receptor layer that reacts sensitively to the analyte. This means that effects such as turbulence in the sample and the thermal drift of the sensor system can be determined.
  • the analyte can bind to the reference layer of the reference cantilever, for example, through non-specific binding. This means that the analyte itself contributes to the background noise. Therefore, with a state-of-the-art sensor, reference measurements in a reference sample, i.e. a sample without analyte, are necessary. This is the only way to determine the effect of non-specific binding of substances that are not the analyte.
  • the measurement process is drastically simplified by the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever, since the reference cantilever is not sensitive to the analyte and therefore the analyte does not contribute to the background noise. Only the Substances that are not the analyte contribute to the background noise of the reference cantilever.
  • the selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever can cause the reference cantilever to be exposed to the same turbulence, the same thermal drift and the same influence of all substances that are not the analyte as in a reference sample. However, with the difference that the reference signal is determined directly in the sample liquid.
  • a reference cantilever with a reference layer and a test cantilever with a receptor layer result in a significantly more specific analysis of the analyte than just a reference cantilever without a receptor layer, since both the reference layer and the receptor layer exhibit a specific interaction or non-interaction with the analyte.
  • the design of the sensor with reference cantilever and test cantilever has the advantage that two measurements can be taken in the sample at the same time, whereby the measurement of the reference cantilever can calibrate the measurement of the test cantilever. This reduces environmental influences, such as chemical, thermal, mechanical, electrical and fluidic interference, on the respective measurement, so that the presence of the analyte can be concluded from the comparison of the measurement on the test cantilever and the reference cantilever.
  • test cantilever 2 and the reference cantilever 3 measure the presence of the analyte 90 in the sample 9 at different positions. Different sample properties can occur at different positions, such as temperature fluctuations or concentration gradients. These different environmental conditions can be measured with the passive transducers 200, 300.
  • the passive transducers 200, 300 are arranged on the base and preferably do not detect a measurement signal in the event of a deformation or change in the surface tension of the deformable part 22, 32 of the reference or test cantilevers 2, 3.
  • the base level of the measurement signal of the passive transducers 200, 300 can be influenced due to these different environmental conditions.
  • the influence of the environmental conditions on the measurement signals of the active transducers 220, 320 can be determined and reduced or eliminated or isolated.
  • the presence of an analyte 90 in a sample 9 can be analyzed in isolation using the biosensor 1 by reducing and isolating the influence of interactions that cannot be assigned to the analyte 90 using a large number of measuring points on the reference and test cantilevers 3, 2. This enables a high degree of measurement accuracy of the presence of the analyte 90 in the sample 9.
  • FIG. 2 shows a further schematic embodiment of a biosensor 1.
  • the transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404.
  • the active test transducer 220 is connected to the active reference transducer 320 via the electrode 401.
  • the passive test transducer 200 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 403.
  • the active test transducer 220 is also connected to the passive test transducer 200 via the electrode 402, whereas the active reference transducer 320 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 404.
  • Figure 3 shows one way of connecting the electrodes.
  • the electrodes that contact the transducers 200, 220, 300, 320 are constructed in mirror symmetry. Currents or voltages run through the electrodes, so that an asymmetrical design of these electrodes could lead to asymmetrical crosstalk of electrical signals to the other electrodes. This mutual influence can lead to the generation of a stray signal between the electrodes, but this can be avoided by the symmetrical design. Voltages therefore drop across the electrical resistors of the transducers 200, 220, 300, 320, for example a single-ended voltage on the passive test transducer Utest passive (200), as well as a single-ended voltage on the passive reference transducer Ureterence passive poo).
  • the transducers 200, 220, 300, 320 are electrically connected in a so-called resistance bridge.
  • an excitation voltage VO for example direct voltage or alternating voltage
  • the passive and active transducers act as voltage dividers due to their electrical resistances.
  • a resistance bridge in the form shown has the advantage that no voltage is built up between the electrodes 402, 404, provided that the ratio of the electrical resistances of the passive transducer 200 to the active transducer 220 of the test cantilever 2 is equal to the ratio of the electrical resistances of the passive transducer 300 to the active transducer 320 of the reference cantilever 3.
  • the deviation of an electrical resistance is sufficient to change the electrical resistance ratios and thus to build up a voltage between the electrodes 402, 404.
  • both deformable parts 22, 32 experience, for example, a change in the surface tension, which is, for example, greater for the deformable part 22 of the test cantilever 2 than for the deformable part 32 of the reference cantilever 3. Consequently, the electrical resistance of the active test transducer 220 of the deformable part 22 of the test cantilever 2 will vary to a greater extent than for the active reference transducer 320 of the deformable part 32 of the reference cantilever 3.
  • a change in the electrical resistance ratios results from the deformation of the deformable part 22 of the test cantilever 2 due to the interaction with the analyte 90 of the sample 9, which is specifically related to the reference layer 24 of the test cantilever 2.
  • a voltage is accordingly built up between the electrodes 402, 404, so that a change in the surface tension in the active test transducer 220 relative to the active reference transducer 320 can be displayed as a bridge transverse voltage VB.
  • the bridge transverse voltage VB scales with the occurrence of the analyte 90 in the sample 9, so that a quantitative evaluation of the measurement signal is possible.
  • the bridge transverse voltage VB corresponds to the difference between the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureterence passive pooj.
  • a bridge transverse voltage detector 44 can display or forward the bridge transverse voltage VB to the outside, so that it is visible to the user of the biosensor 1 that a bridge transverse voltage VB is present.
  • such a bridge transverse voltage detector 44 can also be provided by an AD converter 440, wherein the AD converter 440 converts the bridge transverse voltage VB into a digital signal, which can be forwarded to the external measuring device.
  • the AD converter 440 can be operated in two different measurement modes.
  • the first measurement mode is the differential measurement mode in which the bridge transverse voltage VB is measured and thus a relative measurement value for the deformation of the two reference and test cantilevers 3, 2 is generated.
  • the measurement signal of all transducers 200, 220, 300, 320 is taken into account, so to speak, so that the output signal of the AD converter 440 is a measurement signal cleaned of environmental influences, through which the relative deformation of the deformable parts 32, 22 and thus the presence of an analyte 90 can be deduced.
  • the second measuring mode is the so-called absolute measuring mode.
  • the bridge transverse voltage VB is not detected, but rather the signals at the electrodes 402 and 404 are tapped in isolation from one another, so that a statement can be made about the respective deflections of the deformable parts 32, 22. This information is denied to the user in the differential measuring mode, in which the bridge transverse voltage VB is measured.
  • the biosensors actually manufactured can have a certain range of variation with regard to the structures applied in each case and thus in particular also with regard to the properties of the transducers, in particular the active and passive test transducers 220, 200 and the active and passive reference transducers 320, 300. These differences in the properties, for example in the electrical resistances of the transducers 200, 220, 300, 320, are due to manufacturing and therefore cannot be completely ruled out.
  • the user of a biosensor 1 it is of great importance for the user of a biosensor 1 that the respective analysis results are consistent and reliable or that the user receives an indication of the probability or certainty of the respective analysis results. In other words, the user wants to know whether the test result obtained is reliable or not.
  • the expected level of reliability can vary depending on the area of application. For a virus test for humans, a very high level of reliability may be required, for example, in order to reliably order or lift quarantine measures. For a lactate measurement for a recreational athlete, the expected reliability may also be lower.
  • the parameters of sensitivity and specificity are known, for example, by means of which a test can be classified. For example, in a test for the presence of a certain virus, these performance parameters can be specified to describe the reliability of the test.
  • the sensitivity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as sick ("positive") by the test.
  • the sensitivity is defined as the number of people tested as sick by the test divided by the number of people who are actually sick in the group of people tested with the test. If the test has a high sensitivity, hardly any sick person will be falsely classified as healthy, so that with a test with a high sensitivity, a sick person will also be identified as sick with a high probability.
  • the specificity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as healthy ("negative") by the test.
  • the specificity is defined as the number of people tested as healthy by the test divided by the number of actually healthy people in the group of people tested with the test. If the test is highly specific, hardly any healthy person will be falsely classified as sick, so that with a test with a high specificity, a healthy person will also be identified as healthy with a high probability.
  • FIG. 4 shows a schematic flow chart of an embodiment of a method 100 for individualizing an individual, manufactured biosensor 1 for measuring a specific analyte 90.
  • the individualization of the individually manufactured biosensor 1 should be carried out in such a way that the individual biosensor 1 can be used by the user for a specific application scenario after successful individualization.
  • the biosensor 1 carries out the corresponding analysis in such a way that the requirements for the reliability of the test expected by the user for the specific application scenario, for example the sensitivity and specificity, can always be met, or the test is rejected. In other words, a reliable test result can always be achieved in this way.
  • a quality parameter of the individual biosensor 1 is determined.
  • the at least one quality parameter can be used as an indicator of the performance of the biosensor 1.
  • At least the at least one quality parameter serves in the further method 100 for individualizing the biosensor.
  • the at least one quality parameter of the individual biosensor 1 results, for example, from the production data of the biosensor 1 that was recorded during the production of the biosensor 1 or from a measurement.
  • the quality parameters can either be determined directly from the production data or the measurement data, or can be determined from the production data or the measurement data.
  • An exemplary determination of measurement data or a determination of quality parameters from the measurement data or from production data is described below, for example in Figures 5A and 5B. Reference is made to this at this point.
  • a second step S2 at least one performance parameter and a corresponding threshold value are then determined for the individual biosensor 1 on the basis of the quality parameters provided.
  • the threshold value preferably corresponds to a probability based on which the correctness of a measurement result is assessed by a measurement with the biosensor. The correctness can assume the values to be correct or invalid.
  • the corresponding threshold value depends on the performance parameters of the biosensor 1.
  • the performance parameters that can be determined are, for example, the sensitivity, specificity and/or the yield of the respective biosensor 1 for the measurement of a specific analyte 90.
  • the sensitivity or specificity indicates how reliably a medical diagnostic method, such as the measurement of a specific analyte 90 in a user, detects whether the user is ill or not ill.
  • the yield in turn indicates the extent to which a medical diagnostic procedure, such as measuring a specific analyte in a user, provides a correct result.
  • the performance parameters are determined by means of a trained first artificial intelligence, whereby the trained first artificial intelligence determines the performance parameters and threshold values of the respective individual biosensor 1 from the quality parameters. After the input of at least one quality parameter, the trained first artificial intelligence will output a list of performance parameters and associated threshold values.
  • a neural network 80 can be used as the trained first artificial intelligence for determining performance parameters.
  • the training of the first artificial intelligence is described below following Figure 6A. Reference is made to this at this point.
  • the first artificial intelligence used in step S2 can thus determine lists for one or more performance parameters with the respective threshold values for each, or a specific, analyte. For example, the sensitivity, specificity and/or the yield of the respective biosensor 1 for the measurement of a specific analyte 90 can be determined as performance parameters by the trained first artificial intelligence.
  • the individual biosensor 1 is then individualized on the basis of the determined performance parameters and the associated threshold value in such a way that the performance parameters and their threshold values are analyzed for different application scenarios and in particular analytes 90 to determine whether the individual Biosensor 1 is suitable for a specific application scenario, or rather for another application scenario.
  • biosensor 1 is to be used in a first application scenario to detect a virus to contain a pandemic.
  • analyte 90 is clearly specified, because this is the respective virus that occurs in the sample fluid of sample 9 to be tested.
  • a high sensitivity and a high specificity of the test must be achieved.
  • a requirement profile arises in that analyte 90 in the form of the virus must be determined with a high specificity and at the same time a high sensitivity, and taking the yield into account.
  • a high sensitivity and a high specificity are of great importance here, among other things, in order to be able to contain the pandemic on the one hand, but also to be able to reliably implement official measures to restrict individual freedom, such as quarantine measures, on the other.
  • the test usually has both a specificity and a sensitivity of 100%.
  • a high yield is important for reasons of resource conservation and user satisfaction in order to provide enough tests whose accuracy in measuring the specific analyte is not invalid, for example.
  • the determination of the lactate content in the blood of a recreational athlete may be required.
  • the analyte 90 is clearly specified, namely lactate in the athlete's blood.
  • the requirements for the sensitivity and specificity of the corresponding biosensor are not so high in this case, for example, because although the recreational athlete needs the data for individual training control, this does not entail any substantial restrictions on personal freedom, for example through quarantine measures. Accordingly, in this second application scenario, the analyte would be clear, namely lactate in the blood, but the requirements for specificity and sensitivity are significantly lower.
  • step S3 for example, based on the performance parameters determined in step S2 and the associated threshold values, it can be determined whether an individual biosensor 1 is suitable, for example, for a virus test to contain a pandemic, which requires high sensitivity and high specificity, or whether the individual biosensor 1 is more suitable for an application scenario in which high specificity and high sensitivity are not required. If a list of tuples is available, a tuple can be selected from the list of tuples. The selection of the tuple can preferably be made based on the values for the performance parameters in the list of tuples, taking into account the application scenario, in order to individualize the biosensor.
  • the threshold value in the selected tuple can later be used when the biosensor measures the specific analyte to assess the correctness of the measurement.
  • the threshold value depends on the performance parameters. This is also discussed in the description of Figure 7 below. Reference is also made to this. Accordingly, the tuple and in particular the threshold value for the respective performance parameter can also advantageously be stored with the biosensor 1.
  • the process 100 ends and the individual, now customized biosensor can be marked and used according to the respective defined application scenario.
  • both the application scenario and the associated threshold value can be stored in the respective individual, now customized biosensor.
  • the storage of the data i.e. the corresponding application scenario and the associated performance parameters and threshold values, can be stored in a non-volatile memory in the biosensor, for example an EEPROM.
  • a non-volatile memory in the biosensor for example an EEPROM.
  • the individualization of the biosensor for measuring a specific analyte can also take place in step S3 using the trained first artificial intelligence from step S2, taking into account a specific application scenario.
  • the trained first artificial intelligence therefore determines the performance parameter values and the corresponding threshold value for the biosensor 1 on the basis of the at least one quality parameter, taking into account the specific application scenario.
  • the trained first artificial intelligence selects, for example, a tuple from a list of tuples based on the specific application scenarios.
  • the performance parameter values and the associated threshold value in the selected tuple are based on the specific application scenario and the trained first artificial intelligence individualizes the biosensor 1.
  • the specific application scenario can, for example, be specified by a user or determined based on current inventory levels and demand and provided to the trained first artificial intelligence.
  • the first artificial intelligence can issue an error message.
  • the trained artificial intelligence can also independently select another specific application scenario, for example based on the current inventory levels and/or demand.
  • the first artificial intelligence takes the specific application scenario into account in order to determine a performance parameter with an associated threshold value for the biosensor 1. Accordingly, the training of the first artificial intelligence takes the specific application scenario into account. The consideration of the specific application scenario when training the first artificial intelligence is explained in more detail at the end of Figure 6B. Reference is made to this at this point.
  • FIG. 5A schematically shows an embodiment for determining a property of the biosensor 1 based on an embodiment of a biosensor 1 comprising a test cantilever 2 and a reference cantilever 3 with deformable parts 22, 32.
  • a measuring device shown here as an example in the form of a multimeter 50, the voltages at the electrical resistances of the transducers 300, 320, 200, 220, such as the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureference passive (3oo>, are measured.
  • the transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404.
  • measuring tips 52 of the multimeter 50 are correspondingly connected to the electrodes of the biosensor 1.
  • the measured value of the voltage at the electrical resistance is shown in the embodiment on a display of the multimeter 50.
  • the multimeter 50 can also be used to measure other properties of the biosensor 1, such as electrical Resistances, capacitances or impedances.
  • the multimeter can be used to measure the electrical resistances of the transducers 300, 320, 200, 220.
  • the multimeter 50 can also be part of a measuring apparatus, in particular during or after the manufacturing process of the biosensor, so that the measurement of at least one property can be automated.
  • Figure 5B shows a further embodiment for determining the at least one property of the subcomponents or all subcomponents of the biosensor 1 using a camera system 60.
  • the camera system 60 can record an image section of the biosensor 1 using an imaging method, create a spectrum of the image section, evaluate a time-resolved analysis, a spectrally filtered excitation and spectrally filtered detection of signals using a camera and, for example, using a computer 62.
  • the evaluation can take place in all production steps and may possibly include the use of electrons, light, ions and/or near-field analyses.
  • the evaluation of the image section can, for example, result in a determination of the electrical resistance of the transducers 300, 320, 200, 220 as a property of the biosensor 1.
  • the transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404.
  • the evaluation of the image section can also result in the coverage density and homogeneity of a coating of a test cantilever 2 and a reference cantilever 3 as a property of the biosensor 1.
  • the evaluation of the image section can also be the individual, finely resolved, geometric configuration of the cantilever, the electrodes or the transducer and can also contain spectroscopic information.
  • At least one quality parameter can then be determined from the previously determined properties of the biosensor.
  • a proportion and its distribution of the functionalized surface of the biosensor 1 can be determined as a quality parameter.
  • the self-similarity of the electrical resistances in the resistance bridge of the biosensor 1 can also be determined as a quality parameter.
  • the self-similarity of the biosensor 1 results here in a first consideration, for example, on the basis of the following calculation rule, taking into account the excitation voltage VO at the resistance bridge, the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureterence passive poo) as follows:
  • Self-similarity min(1 -
  • the single-ended voltages at the electrical resistances of the passive test transducer Utest passive (200) and the passive reference transducer Ureterence passive poo) can be determined from the electrical resistances Rreterence passive (2oo), Rreterence active (220), Rtest passive poo), Rtest active (320) of the transducers 200, 220, 300, 320 in the resistance bridge and the excitation voltage VO at the resistance bridge as follows:
  • Utest passive (200) VO * Rtest passive (200) /( Rtest passive (200) + Rtest active (220)) ,
  • Ureference passive (300) VO * Rreterence passive (300) /( Rreterence passive (300) + Rreterence active (320)).
  • Self-similarity min(1 - I (Rtest passive ⁇ 200) - Rtest active (220)) / (Rtest passive (200) + Rtest active (220))
  • the self-similarity can possibly also be determined by taking into account the bridge transverse stress VB.
  • the feature vector can be obtained, for example, from data processing of the at least one quality parameter.
  • the data processing can, for example, include rescaling the at least one quality parameter.
  • the data processing can also include an error analysis of the at least one quality parameter, wherein the error analysis ends with the generation of the feature vector.
  • the data processing can include the removal of unnecessary quality parameters.
  • a principal component analysis or another method for data reduction or data selection can also be used during data processing in order to obtain the feature vector that includes as much information as possible of the underlying at least one quality parameter.
  • the data processing can also include storing the at least one quality parameter and/or the feature vector in a database or in a memory, such as an EEPROM, of the biosensor 1.
  • the feature vector can also correspond to the at least one quality parameter.
  • the neural network 80 shown as an example in the embodiment in Figure 6A has four layers.
  • a neural network 80 can also have a topology with, for example, more or fewer layers, as well as more or fewer neurons in the respective layers.
  • the feature vector based on the quality parameters is passed as an input value to the trained neural network 80.
  • the neural network 80 in the embodiment in Figure 6A has three neurons 82 in its first layer 84. Feature vectors with three components are thus passed to the neural network 80.
  • Oi is an activation function.
  • the activation function can be, for example, a ReLU or sigmoid function.
  • the neural network 80 outputs performance parameters and their associated threshold values as output values at its last layer 86.
  • the neural network 80 has five neurons 82 in its last layer 86, wherein the five neurons 82 output a performance parameter list 70.
  • a performance parameter list can, for example, be a list of tuples, wherein each tuple from the list of tuples includes a value for each performance parameter and an associated threshold value.
  • the five neurons 82 can, for example, output five values for the performance parameter specificity in the form of a performance parameter list, each with an associated threshold value.
  • the specificity of the biosensor 1 is selected from the performance parameter list with the five values for the specificity and their associated threshold values.
  • the trained neural network 80 in Figure 6A is trained by training data 88 and is capable of fulfilling the function described in S2.
  • Figure 6B shows schematically how the training data 88 can be obtained.
  • a measurement is carried out under controlled conditions using a large number of biosensors 1 that have already been manufactured.
  • a biosensor 1 is used to measure a known analyte concentration of the analyte 90 of interest under regular measurement conditions, i.e. the measurement conditions for which the respective biosensor 1 is intended for the user, and under regular environmental influences that are to be expected during a measurement.
  • regular measurement conditions i.e. the measurement conditions for which the respective biosensor 1 is intended for the user, and under regular environmental influences that are to be expected during a measurement.
  • a large number of measurements can also be carried out under controlled disturbances in order to create a more global topography.
  • the course of the resulting time-resolved measurement is stored for each biosensor 1 of the manufactured biosensors in combination with the information about the measured analyte 90 - in particular the known analyte concentration and/or the presence or absence of the analyte 90 in the sample liquid of the sample 9 to be analyzed.
  • the individual measurement result 822 is determined from the time-resolved measurement curve 800 of an individual measurement and at the same time a validity parameter 824 is output.
  • the second artificial intelligence 820 can be a classifier that classifies the measurement result into a positive or negative individual measurement result.
  • the second artificial intelligence 820 can, for example, comprise dynamic time normalization (DTW for short, “dynamic time warping”).
  • the second artificial intelligence 820 can also comprise a regression model.
  • the regression model can output an analyte concentration as an individual measurement result.
  • the validity parameter 824 is compared with a predetermined threshold value to indicate the correctness of the measurement result.
  • the threshold value stored together with the application scenario when customizing the biosensor may be used as a predetermined threshold value for evaluating the validity parameter when evaluating the measurement.
  • the correctness may take the values correct or invalid.
  • the present measurement result may, for example, be invalid if a time-resolved measurement curve 800 ends abruptly due to a premature termination of the associated measurement and an unknown course of the measurement curve is present.
  • the second artificial intelligence 820 can determine the individual measurement result for the measurement curve, but only with very low validity. Due to the comparison of the associated validity parameter with the specified threshold value, the associated measurement result may then be classified as invalid.
  • a sorting step 840 the determined data, consisting of the individual measurement result 822, the associated validity parameter 824, the associated quality parameter, for example the self-similarity 826, and the known result for each biosensor from the multitude of biosensors already manufactured, are statistically evaluated.
  • the statistical evaluation can include the following sub-steps.
  • the sorting step 840 can initially include filtering the determined data. When filtering the determined data, each assigned validity parameter is compared with a specified threshold value in order to indicate the correctness of each individual measurement result. All individual measurement results whose correctness is, for example, correct are combined with the assigned validity parameters, as well as their assigned quality parameters and the expected results to form a filtered data set.
  • the filtered data set is in turn divided into groups, with each group including biosensors with the same quality parameters.
  • a group can possibly also include all associated data from the filtered data set of which one or more quality parameters are above one or more predetermined limit values.
  • the performance parameters such as sensitivity, specificity and/or yield, can now be determined for each of these groups.
  • the filtering and subsequent determination of the performance parameters is repeated for a large number of specified threshold values in order to generate the training data 88.
  • the training data 88 are given as an example by a three-dimensional representation, for example for the sensitivity, wherein the values for the sensitivity are displayed on the basis of a grayscale coding 72.
  • the three-dimensional representation has the self-similarity plotted on the y-axis as a quality parameter and the threshold value plotted on the x-axis.
  • the resulting training data 88 which, when applied as training data to the trained first artificial intelligence, such as the neural network 80 in Figure 6A, result in a list of performance parameters 70, for example comprising sensitivity, specificity and/or yield, with the associated threshold values for the biosensor for the specific analyte 90, being able to be determined when a quality parameter for a biosensor 1, for example self-similarity, is entered.
  • performance parameters 70 for example comprising sensitivity, specificity and/or yield
  • the training data can also be marked according to the specific application scenarios.
  • the training data can be used to specify that performance parameters within a range are suitable for a specific application, such as lactate measurement or the measurement of a specific virus. If the training data is marked according to the specific application scenarios, the corresponding training data can be used to train an initial artificial intelligence that can individualize the Biosensor for measuring a specific analyte in step S3, as shown for example in Figure 1, including a specific application scenario for the biosensor 1.
  • the second artificial intelligence 820 can also be used to evaluate a measurement by a user (see Figure 8).
  • the second artificial intelligence 820 is trained to output the individual measurement result and validity parameter.
  • stored measurement curves of the large number of biosensors already manufactured can be used in combination with the information about the measured analyte - in particular the known analyte concentration and/or the presence or absence of the analyte in the sample liquid to be analyzed. This data is stored in a training data set.
  • the classifier can be based on a nearest neighbor classification method.
  • the classifier determines the measurement result, for example, for an unknown time-resolved measurement curve 800 of a biosensor based on a comparison of the unknown measurement curve with the measurement curves in the training data set.
  • the comparison can be carried out, for example, by calculating a norm between the still unknown measurement curve of the biosensor and all measurement curves in the training data set.
  • the magnitude values are then ordered in ascending order.
  • the measurement result of the unknown measurement curve of the biosensor can be obtained by a calculation rule, for example by averaging, of a predefined number of measurement results for measurement curves from the training data set with the smallest magnitude values.
  • the validity parameter is calculated, for example, on the basis of the highest magnitude value for the measurement curve in the training data set, the measurement result of which is used to determine the measurement result of the still unknown measurement curve.
  • the second artificial intelligence 820 can be adapted to include dynamic time warping (DTW for short).
  • DTW is based on a method that compares two time series, such as two time-resolved measurement curves 800, whereby the two time series do not have to match perfectly, but can be shifted or distorted in time, for example.
  • the DTW enables, for example, two time series of different lengths to be compared with each other. Consequently, DTW can also be used to compare two time-resolved measurement curves 800, which do not run over the same period of time.
  • the second artificial intelligence 820 comprises, for example, a regression model
  • the regression model is trained by minimizing a cost function.
  • the validity parameter can result from a calculation taking into account the measurement result and the training data set.
  • Figure 7 shows the training data 88 again in three representations comprising sensitivity, specificity and yield.
  • the values for the performance parameters sensitivity, specificity and yield are shown using a grayscale bar 72.
  • the self-similarity in the three representations lies between 0 and 1, and the threshold value between 0.5 and 0.9.
  • the three representations show that there is a systematic relationship between the sensitivity, specificity and yield depending on the self-similarity and the threshold, and between the performance parameters sensitivity, specificity and yield for a certain self-similarity and a given threshold.
  • the threshold therefore depends on the performance parameters.
  • the threshold also depends on the self-similarity.
  • the sensitivity, specificity and yield for the biosensor 1 can then be determined during the measurement on the basis of the respective performance parameter lists 70.
  • a coordination between the sensitivity and the specificity, as well as the yield of the biosensor 1 can thus be carried out by setting the threshold value.
  • Figure 8 shows, using a flow chart, an embodiment for an evaluation of a measurement of a biosensor 1 based on the individualization of the biosensor 1.
  • the individualized biosensor is used for the application scenario for which it was individualized to measure the corresponding specific analyte.
  • step S4 the measurement is then carried out with the appropriately customized biosensor under the specified measurement conditions.
  • the measurement results in the time-resolved measurement curve 800, which shows the course of the signal voltage at the resistance bridge for the reference cantilever 3 and the test cantilever 2 in a time-resolved manner.
  • the measurement of the specific analyte 90 can be carried out using an apparatus.
  • the apparatus also includes, among other things, the sample 9 to be measured with the specific analyte 90.
  • An apparatus can possibly also include several technical components.
  • the technical components can be, for example, one or more mobile devices.
  • the apparatus can also include one or more programs.
  • the one or more programs can, for example, be stored and/or run on the technical components.
  • the programs can be used to evaluate the measurement of the specific analyte, including the individualized biosensor.
  • the evaluation can, for example, be triggered by an electrical signal from the biosensor 1 to the apparatus.
  • the measurement can also be evaluated on a server based on data from the measurement of the analyte.
  • the measurement data, as well as the data from the biosensors themselves, such as at least one of their quality parameters, application scenarios, performance parameters, and/or threshold values, can also be stored and processed on a cloud.
  • the resulting measurement curve 800 is fed in step S5 to the second artificial intelligence 820, which outputs an individual measurement result as well as a validity parameter that the measurement result is correct.
  • the final measurement result is then output to the user in step S6, such that in a case where the validity parameter falls below a predetermined threshold, the measurement result is classified as invalid.
  • a measurement result can be output that is positive or negative with a corresponding probability that corresponds at least to the validity parameter.
  • the threshold value stored together with the application scenario during the individualization of the biosensor 1 may be used as a predetermined threshold value for the evaluation of the Validity parameter is used in the evaluation of the measurement.
  • the threshold value from the individualization of the biosensor 1 preferably results, among other things, from the application scenario of the biosensor 1.
  • Step S6 therefore includes an output of the classification of the measurement result, the measurement result itself and/or the corresponding probability, which corresponds at least to the validity parameter.
  • the measurement result can always be produced absolutely reliably depending on the given application scenario by individualizing the biosensor on the one hand and evaluating the measurement result based on its validity parameter for the corresponding performance parameters on the other. In an extreme case, this can mean that, for example, both a specificity and a sensitivity of 100% can be achieved for a virus test.
  • this threshold must be used to evaluate the measurement for this individual biosensor in order to achieve the required performance parameters.
  • Irregularities in a measurement can lead to an unknown or irregular course of the measurement curve.
  • a precise measurement result can still be determined for weak irregularities.
  • a weak irregularity occurs, for example, if the measurement is aborted shortly before completion, or if weak disturbances, such as small temperature fluctuations, occur during the measurement.
  • weak disturbances such as small temperature fluctuations
  • strong Irregularities can arise, for example, from a significantly premature termination of the measurement, whereby the termination causes the biosensor 1 to be separated from the specific analyte 90 significantly before the end of the measurement.
  • the second artificial intelligence 820 will also arrive at a result, but the validity parameter associated with the result will be very low. In other words, an irregular measurement will always result in the evaluation of the validity parameter in relation to the threshold in step S6 leading to the respective measurement being rejected as invalid. Consequently, repeated and adapted training of the second artificial intelligence 820 can reduce the number of measurements rejected as invalid.
  • Figure 9 uses a flow chart to show an embodiment for running through no or at least one further manufacturing step S7 of a biosensor 1 on the basis of a method 100 for individualizing the biosensor.
  • successful individualization leads to a determination of an application scenario of the biosensor 1.
  • both the application scenario and the performance parameters assigned to the application scenario with the respective threshold values can be stored in the biosensor 1.
  • the assigned performance parameters with the respective threshold values biosensors, for example in stock as inventory, can run through at least one further manufacturing step S7.
  • Manufacturing steps can include, for example, functionalization.
  • a biosensor is adapted accordingly based on the stored data.
  • the functionalization can include, among other things, applying a receptor layer 24 and/or reference layer 34.
  • the production of a biosensor can also be stopped based on its individualization, so that the biosensor does not undergo any further production steps.
  • the production steps can take place during production, during repair and/or during inspection of the biosensor.
  • biosensors can be flexibly adapted for their respective application scenario even after longer storage periods.
  • Biosensors can also possibly undergo a process 100 for individualizing the biosensor at any time and then be reworked or their production can be stopped. Where applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without leaving the scope of the invention.

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Abstract

The present invention relates to a method (100) for customising a biosensor (1) to measure a specific analyte, comprising: - determining at least one quality parameter of the biosensor (1), - determining at least one performance parameter and an associated threshold value of the biosensor (1) based on the at least one quality parameter using a trained first artificial intelligence (S2), and - customising the biosensor to measure a specific analyte by evaluating at least one of the performance parameters and the associated threshold value for a customised application scenario (S3).

Description

Verfahren zur Individualisierung eines Biosensors zu einer Messung eines Analyten mit hohen Leistungsparametern mittels künstlicher Intelligenz Method for individualizing a biosensor for measuring an analyte with high performance parameters using artificial intelligence

Technisches Gebiet technical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Individualisieren eines Biosensors zu einer Messung eines spezifischen Analyten, um eine verbesserte, vorzugsweise bestmögliche qualitative und/oder quantitative Aussage über das Vorliegen und/oder eine Konzentration des oder der Analyten in der Probe abzuleiten. The present invention relates to a method for individualizing a biosensor for measuring a specific analyte in order to derive an improved, preferably best possible qualitative and/or quantitative statement about the presence and/or concentration of the analyte(s) in the sample.

Stand der Technik State of the art

Eine hochsensitive Methode zur Detektion und Analyse von Analyten in einer Probe besteht darin, eine durch einen Analyten induzierte Veränderung der Oberflächenspannung eines miniaturisierten Federelements, eines so genannten Cantilevers, zu verwenden, um die Präsenz und/oder Konzentration eines Analyten in einer Probe zu messen. A highly sensitive method for detecting and analyzing analytes in a sample is to use an analyte-induced change in the surface tension of a miniaturized spring element, a so-called cantilever, to measure the presence and/or concentration of an analyte in a sample.

Eine Sensorvorrichtung zur Detektion eines Vorkommens und/oder einer Konzentration und/oder einer Menge eines Analyten in einer Probe, umfassend einen Sensor, eine Anschlusselektronik und ein Gehäuse, wobei der Sensor zur Umwandlung chemischer und/oder biochemischer Information eines Analyten in einer Probe in ein elektrisches Signal eingerichtet ist, wobei der Sensor einen Testkantilever umfasst, der eine Basis und einen verformbaren Teil aufweist, wobei mindestens auf dem verformbaren Teil eine Rezeptorschicht zur selektiven Aufnahme des Analyten aufgebracht ist, wobei der Sensor einen Referenzkantilever umfasst, der eine Basis und einen verformbaren Teil aufweist, wobei auf dem verformbaren Teil eine Referenzschicht zur selektiven Nichtaufnahme des Analyten aufgebracht ist, ist aus der WO 2022/200438 A1 bekannt. A sensor device for detecting an occurrence and/or a concentration and/or an amount of an analyte in a sample, comprising a sensor, connection electronics and a housing, wherein the sensor is configured to convert chemical and/or biochemical information of an analyte in a sample into an electrical signal, wherein the sensor comprises a test cantilever having a base and a deformable part, wherein a receptor layer for selectively absorbing the analyte is applied at least to the deformable part, wherein the sensor comprises a reference cantilever having a base and a deformable part, wherein a reference layer for selectively not absorbing the analyte is applied to the deformable part, is known from WO 2022/200438 A1.

Die US 2022 / 0335817 A1 offenbart eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Umweltparameters und ein Verfahren zur Bestimmung von Informationen über einen Funktionszustand einer Sensorvorrichtung. Darstellung der Erfindung US 2022/0335817 A1 discloses a sensor device for detecting an environmental parameter and a method for determining information about a functional state of a sensor device. representation of the invention

Um die Genauigkeit der Detektion des Analyten weiter zu verbessern, wird ein Verfahren zum Individualisieren eines Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. In order to further improve the accuracy of the detection of the analyte, a method for individualizing a biosensor for measuring a specific analyte with the features of claim 1 is proposed.

Entsprechend wird ein Verfahren zum Individualisieren eines Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten vorgeschlagen, das die Schritte des Bestimmens mindestens eines Qualitätsparameters des Biosensors, des Bestimmens mindestens eines Leistungsparameters und eines zugeordneten Schwellwerts des Biosensors auf Grundlage des mindestens einen Qualitätsparameters unter Verwendung einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz, und des Individualisierens des Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten durch Bewertung mindestens eines der Leistungsparameter und des zugeordneten Schwellwerts für ein individuelles Anwendungsszenario umfasst. Accordingly, a method for individualizing a biosensor for measuring a specific analyte is proposed, which comprises the steps of determining at least one quality parameter of the biosensor, determining at least one performance parameter and an associated threshold value of the biosensor based on the at least one quality parameter using a trained first artificial intelligence, and individualizing the biosensor for measuring a specific analyte by evaluating at least one of the performance parameters and the associated threshold value for an individual application scenario.

Auf diese Weise kann ein Biosensor während oder nach dessen Herstellung zur Verwendung in einem bestimmten Anwendungsszenario individualisiert werden. In this way, a biosensor can be customized during or after its manufacture for use in a specific application scenario.

Bei der Herstellung von Biosensoren, beispielsweise bei der Herstellung von MEMS Biosensoren durch das Aufwachsen der MEMS Strukturen auf einen Wafer, dem Aufbringen von Nanosensoren oder dem Immobilisieren der Biochemie, kann es durch statistische Variationen oder Schwankungen im Herstellungsprozess zu unterschiedlichen Eigenschaften der Biosensoren kommen. So können manche Biosensoren eher für ein erstes Anwendungsszenario geeignet sein, wohingegen andere Biosensoren eher für ein zweites Anwendungsszenario geeignet sein können. When manufacturing biosensors, for example when manufacturing MEMS biosensors by growing the MEMS structures on a wafer, applying nanosensors or immobilizing the biochemistry, statistical variations or fluctuations in the manufacturing process can lead to different properties of the biosensors. For example, some biosensors may be more suitable for a first application scenario, whereas other biosensors may be more suitable for a second application scenario.

Durch das vorgeschlagene Verfahren zur Individualisierung der Biosensoren können diese dann entsprechend ihrer Eigenschaften präzise einem Anwendungsszenario zugewiesen werden, in dem der individualisierte Biosensor eine gute, bevorzugt eine optimale, Messgenauigkeit besitzt. Using the proposed method for individualizing biosensors, they can then be precisely assigned to an application scenario according to their properties, in which the individualized biosensor has a good, preferably optimal, measurement accuracy.

Der Qualitätsparameter kann auf Grundlage einer Eigenschaft des Biosensors bestimmt werden, wobei als Eigenschaft mindestens ein elektrischer Widerstand bestimmt wird, bevorzugt alle elektrischen Widerstände einer Widerstandsbrücke des Biosensors. The quality parameter can be determined on the basis of a property of the biosensor, wherein at least one electrical resistance is determined as a property, preferably all electrical resistances of a resistance bridge of the biosensor.

Wenn der Biosensor mindestens eine Widerstandsbrücke umfasst, kann mindestens einer der Qualitätsparameter eine Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände der Widerstandsbrücke sein. Es hat sich ergeben, dass die Selbstähnlichkeit der Widerstände der Widerstandsbrücke ein guter Indikator für die Leistungsfähigkeit der oder des Biosensors ist und daher auch als zumindest einer der Qualitätsparameter herangezogen werden kann, die zur Individualisierung des jeweiligen Biosensors verwendet werden können. If the biosensor comprises at least one resistive bridge, at least one of the quality parameters may be a self-similarity of the electrical resistances of the resistive bridge. It has been shown that the self-similarity of the resistances of the resistance bridge is a good indicator of the performance of the biosensor and can therefore be used as at least one of the quality parameters that can be used to individualize the respective biosensor.

Mindestens einer der Leistungsparameter des Biosensors kann eine Sensitivität und/oder eine Spezifität und/oder einen Ertrag umfassen. Durch diese Leistungsparameter lassen sich für einen spezifischen Analyten die Leistungsfähigkeit eines Biosensors gut beschreiben. At least one of the performance parameters of the biosensor may include sensitivity and/or specificity and/or yield. These performance parameters can be used to describe the performance of a biosensor for a specific analyte.

Für den Anwender eines Biosensors ist es von großer Bedeutung, dass die jeweiligen Analyseergebnisse konsistent und zuverlässig sind bzw. der Anwender einen Hinweis darauf erhält, mit welcher Wahrscheinlichkeit bzw. welcher Sicherheit die jeweiligen Analyseergebnisse behaftet sind. It is of great importance for the user of a biosensor that the respective analysis results are consistent and reliable or that the user receives an indication of the probability or certainty of the respective analysis results.

Mit anderen Worten möchte der Anwender wissen, ob das erhaltene Testergebnis zuverlässig ist oder nicht. Der erwartete Grad an Zuverlässigkeit kann aber je nach Anwendungsbereich variieren. Bei einem Virustest für Menschen kann eine sehr hohe Zuverlässigkeit erforderlich sein, um beispielsweise zuverlässig Quarantänemaßnahmen anzuordnen oder aufzuheben. Bei einer Heimtestung auf das Virus für einen Vortest ob man zum Arzt geht, oder auch bei der Testung an einem Tier, beispielsweise einem Haustier, kann die erwartete Zuverlässigkeit auch niedriger sein. In other words, the user wants to know whether the test result obtained is reliable or not. However, the expected level of reliability can vary depending on the area of application. For a virus test for humans, a very high level of reliability may be required, for example in order to reliably order or lift quarantine measures. For a home test for the virus as a preliminary test before going to the doctor, or for testing an animal, for example a pet, the expected reliability may also be lower.

Um die Zuverlässigkeit von Tests zu quantifizieren sind beispielsweise die Parameter der Sensitivität und der Spezifität bekannt, mittels welchen ein Test klassifiziert werden kann. Beispielsweise können bei einem Test auf das Vorliegen eines bestimmten Virus hin diese Parameter als Leistungsparameter angegeben werden, um die Zuverlässigkeit des Tests zu beschreiben. In order to quantify the reliability of tests, the parameters of sensitivity and specificity are known, for example, by means of which a test can be classified. For example, in a test for the presence of a certain virus, these parameters can be specified as performance parameters to describe the reliability of the test.

Die Sensitivität eines Tests gibt an, welcher Anteil der getesteten Personen zuverlässig von dem Test als krank („positiv“) erkannt wird. Die Sensitivität ist entsprechend definiert als die Anzahl der von dem Test als krank getesteten Personen geteilt durch die Anzahl der tatsächlich kranken Personen in der mit dem Test getesteten Personengruppe. Bei einer hohen Sensitivität des Tests wird kaum eine erkrankte Person fälschlich als gesund bewertet, sodass bei einem Test mit einer hohen Sensitivität eine kranke Person mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auch als krank erkannt wird. Die Spezifität eines Tests gibt an, welcher Anteil der getesteten Personen zuverlässig von dem Test als gesund („negativ“) erkannt wird. Die Spezifität ist entsprechend definiert als die Anzahl der von dem Test als gesund getesteten Personen geteilt durch die Anzahl der tatsächlich gesunden Personen in der mit dem Test getesteten Personengruppe. Bei einer hohen Spezifität des Tests wird kaum eine gesunde Person fälschlich als krank bewertet, so dass bei einem Test mit einer hohen Spezifität eine gesunde Person mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auch als gesund erkannt wird. The sensitivity of a test indicates what proportion of the people tested are reliably identified as sick ("positive") by the test. The sensitivity is defined as the number of people tested as sick by the test divided by the number of people who are actually sick in the group of people tested with the test. If the test has a high sensitivity, hardly any sick person will be falsely classified as healthy, so that with a test with a high sensitivity, a sick person will also be identified as sick with a high probability. The specificity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as healthy ("negative") by the test. The specificity is defined as the number of people tested as healthy by the test divided by the number of actually healthy people in the group of people tested with the test. If the test is highly specific, hardly any healthy person will be falsely classified as sick, so that with a test with a high specificity, a healthy person will also be identified as healthy with a high probability.

Entsprechend eignen sich diese Leistungsparameter gut zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Biosensors. Accordingly, these performance parameters are well suited to determine the performance of the biosensor.

Die trainierte erste künstliche Intelligenz, beispielsweise ein neuronales Netz, kann mindestens einen der Leistungsparameter und einen dazugehörigen Schwellwert auf Grundlage eines Merkmalsvektors bestimmen, wobei der Merkmalsvektor aus einer Datenaufbereitung des mindestens einen Qualitätsparameters erhalten wird. The trained first artificial intelligence, for example a neural network, can determine at least one of the performance parameters and an associated threshold value based on a feature vector, wherein the feature vector is obtained from a data preparation of the at least one quality parameter.

Die trainierte erste künstliche Intelligenz kann auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert sein, die mit den folgenden Schritten gewonnen werden: The trained first artificial intelligence can be trained based on training data obtained using the following steps:

Ermitteln einer zeitaufgelösten Messkurve mindestens eines spezifischen Analyten sowie mindestens einer Probe ohne den spezifischen Analyten mit je einer Vielzahl von Biosensoren; Determining a time-resolved measurement curve of at least one specific analyte and at least one sample without the specific analyte, each using a plurality of biosensors;

Ermitteln eines individuellen Messergebnisses und eines Validitätsparameters für jeden Biosensor mit einer zweiten künstlichen Intelligenz aus der zeitaufgelösten Messkurve des jeweiligen Biosensors; Determining an individual measurement result and a validity parameter for each biosensor using a second artificial intelligence from the time-resolved measurement curve of the respective biosensor;

Ermitteln mindestens eines Qualitätsparameters für jeden Biosensor; Determining at least one quality parameter for each biosensor;

Statistisches Auswerten der individuellen Messergebnisse auf Grundlage der zugeordneten Validitätsparameter unter Verwendung von Schwellwerten, der zugeordneten Qualitätsparameter sowie des vorbekannten Ergebnisses für jeden Biosensor; Statistical evaluation of the individual measurement results based on the assigned validity parameters using threshold values, the assigned quality parameters and the previously known result for each biosensor;

Ermitteln von Leistungsparametern aus der statistischen Auswertung; Determining performance parameters from statistical evaluation;

Verwenden der Qualitätsparameter, Leistungsparameter und Schwellwerte als Trainingsdaten. Die zeitaufgelösten Messkurven können bevorzugt bei einer oder unterschiedlichen definierten und damit bekannten Konzentrationen des Analyten aufgenommen werden. Die Trainingsdaten können auch für unterschiedliche spezifische Analyten, beispielsweise für unterschiedliche Virengruppen oder Bakterien, ermittelt werden. Using the quality parameters, performance parameters and thresholds as training data. The time-resolved measurement curves can preferably be recorded at one or different defined and thus known concentrations of the analyte. The training data can also be determined for different specific analytes, for example for different groups of viruses or bacteria.

Bevorzugt werden die Messungen mit mindestens einer definierten Messroutine aufgenommen, beispielsweise der Messroutine, die auch beim späteren Einsatz des jeweiligen Typs der Biosensoren verwendet wird. Es können auch unterschiedliche Messroutinen, die sich je nach Anwendungsszenario oder je nach verwendeter Messapparatur unterscheiden können, zur Messung angewendet werden. Preferably, the measurements are recorded using at least one defined measurement routine, for example the measurement routine that is also used when the respective type of biosensor is later used. Different measurement routines, which can differ depending on the application scenario or the measuring equipment used, can also be used for the measurement.

Die zeitaufgelösten Messkurven können zusätzlich auch bei mindestens einer definierten Störung der Messung, wie beispielsweise einem vorzeitigen Abbruch der Messung, einer übermäßigen Temperaturveränderung während der Messung, einer Ortsverlagerung des Biosensors während der Messung, aufgenommen werden. Es können auch Trainingsdaten für unterschiedliche Störungen, wie zum Beispiel Störungen aufgrund von Temperatur oder Störproteine, durch unter eine entsprechende Anpassung der Proben und/oder Messroutine erzeugt werden. The time-resolved measurement curves can also be recorded in the event of at least one defined disturbance to the measurement, such as a premature termination of the measurement, an excessive change in temperature during the measurement, a displacement of the biosensor during the measurement. Training data can also be generated for different disturbances, such as disturbances due to temperature or interfering proteins, by adapting the samples and/or measurement routine accordingly.

Hierdurch können optimierte Trainingsdaten gewonnen werden um einen repräsentativen Datensatz zum Trainieren einer ersten trainierten künstlichen Intelligenz zu haben, so dass wiederum die trainierte erste künstliche Intelligenz eine präzise Individualisierung eines Biosensors durchführen kann. This allows optimized training data to be obtained in order to have a representative data set for training a first trained artificial intelligence, so that the trained first artificial intelligence can in turn carry out a precise individualization of a biosensor.

Insbesondere kann die trainierte erste künstliche Intelligenz auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert sein, die als Qualitätsparameter die Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände einer Widerstandsbrücke jedes Biosensors umfassen. In particular, the trained first artificial intelligence can be trained on the basis of training data that includes as quality parameters the self-similarity of the electrical resistances of a resistance bridge of each biosensor.

Die trainierte erste künstliche Intelligenz kann auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert sein, die als Leistungsparameter die Sensitivität und/oder die Spezifität und/oder den Ertrag jedes Biosensors umfassen. The trained first artificial intelligence may be trained on the basis of training data that includes as performance parameters the sensitivity and/or the specificity and/or the yield of each biosensor.

Durch das Training der trainierten ersten künstlichen Intelligenz kann eine besonders gute Vorhersage der Eignung des individuellen Biosensors für ein bestimmtes Anwendungsszenario getroffen werden, so dass eine Individualisierung des Biosensors zuverlässig möglich ist und die Messung des Analyten zuverlässig erreicht werden kann oder der ökonomisch beste Einsatzzweck des Biosensors bestimmt werden kann. By training the first artificial intelligence, a particularly good prediction of the suitability of the individual biosensor for a specific application scenario can be made, so that individualization of the biosensor is reliably possible and the measurement of the analyte can be reliably achieved or the economically best application of the biosensor can be determined.

Der Biosensor kann auf Grundlage dessen Individualisierung keinen oder mindestens einen weiteren Fertigungsschritt durchlaufen, wobei der keine oder mindestens eine weitere Fertigungsschritt bevorzugt eine Speicherung von Qualitätsparametern und/oder Leistungsparametern und/oder Schwellwerten auf dem Biosensor oder einer Datenbank umfasst und/oder der mindestens eine weitere Fertigungsschritt eine Funktionalisierung des Biosensors umfasst, wobei die Funktionalisierung des Biosensors bevorzugt ein Aufträgen einer Rezeptorschicht und/oder Referenzschicht umfasst. Based on its individualization, the biosensor may undergo no or at least one further manufacturing step, wherein the no or at least one further manufacturing step preferably comprises a storage of quality parameters and/or performance parameters and/or threshold values on the biosensor or a database and/or the at least one further manufacturing step comprises a functionalization of the biosensor, wherein the functionalization of the biosensor preferably comprises an application of a receptor layer and/or reference layer.

Die Individualisierung von Biosensoren ermöglicht es, Biosensoren frühzeitig in der Herstellung oder zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt, zu mindestens einem geeigneten Anwendungsszenario zuzuordnen. Weiterhin kann ein Biosensor, dessen Individualisierung kein geeignetes Anwendungsszenario hervorbringt und/oder dessen Leistungsparameter nicht ausreichend oder inkonsistent sind, frühzeitig aussortiert und/oder entsprechend nachbearbeitet werden. Hierdurch können Herstellungsressourcen und/oder Material gespart werden. Und es kann sichergestellt werden, dass jeder Biosensor, der im Individualisierungsprozess einem Anwendungsszenario zugeordnet wurde, auch für dieses Anwendungsszenario geeignet ist, bevorzugt auch bestmöglich geeignet ist. The individualization of biosensors makes it possible to assign biosensors to at least one suitable application scenario early in production or at any other time. Furthermore, a biosensor whose individualization does not produce a suitable application scenario and/or whose performance parameters are insufficient or inconsistent can be sorted out early and/or reworked accordingly. This can save manufacturing resources and/or material. And it can be ensured that every biosensor that was assigned to an application scenario in the individualization process is also suitable for this application scenario, preferably as well as possible.

Außerdem ermöglicht die Individualisierung von Biosensoren, die beispielswiese zwischengelagert werden, eine zielgerechtet und zügige Fortsetzung und/oder Wiedereingliederung der einzelnen Biosensoren in deren Herstellungsprozess. Die Individualisierung der Biosensoren ermöglicht eine Bestimmung eines adäquaten Anwendungsszenarios für jeden der Biosensoren. Im Anschluss kann jeder der Biosensoren somit entsprechend des individuellen Anwendungsszenarios möglicherweise mindestens einen weiteren Fertigungsschritt durchlaufen. In addition, the individualization of biosensors, which are temporarily stored for example, enables a targeted and rapid continuation and/or reintegration of the individual biosensors into their manufacturing process. The individualization of the biosensors enables an adequate application scenario to be determined for each of the biosensors. Each of the biosensors can then possibly go through at least one further manufacturing step depending on the individual application scenario.

Daten aus der Individualisierung der Biosensoren, wie beispielsweise deren Leistungsparameter, Anwendungsszenario, und/oder Schwellwert, können auch in einem Speicher hinterlegt sein, beziehungsweise auch vor der Zwischenlagerung in dem Speicher hinterlegt werden und zur Fortsetzung und/oder Wiedereingliederung der einzelnen Biosensoren in deren Herstellungsprozess genutzt werden. Somit ermöglicht die Individualisierung von Biosensoren eine zielgerichtete und effiziente Steuerung von Produktion und Logistik von Biosensoren, umfassend deren Lagerbestände. Ein Managementsystem für Produktion und Logistik, das unter anderem für die Herstellung von Biosensoren eingesetzt werden kann, kann somit das Verfahren zur Individualisierung von Biosensoren umfassen und einsetzen. Auch können Biosensoren nach einem Transport gegebenenfalls anhand einer vorhergehenden Individualisierung erneut auf deren Leistungsfähigkeit überprüft werden. Folglich können dann Biosensoren durch die Überprüfung aussortiert und/ oder nachbearbeitet, werden die aufgrund von Transportschäden während der Überführung beschädigt wurden. Data from the individualization of the biosensors, such as their performance parameters, application scenario, and/or threshold value, can also be stored in a memory, or stored in the memory before intermediate storage and used to continue and/or reintegrate the individual biosensors into their manufacturing process. The individualization of biosensors thus enables targeted and efficient control of the production and logistics of biosensors, including their inventory. A management system for production and logistics, which is used for can be used to manufacture biosensors, can therefore include and use the process for individualizing biosensors. Biosensors can also be checked again for their performance after transport, if necessary based on a previous individualization. Consequently, biosensors that were damaged during transport can then be sorted out and/or reworked through the inspection.

Das Verfahren zur Individualisierung von Biosensoren eignet sich auch als ein Werkzeug zur Wiederverwendung von bereits benutzen Biosensoren zur Messung eines spezifischen Analyten. Auf Grundlage einer Anwendung des Verfahrens zur Individualisierung des bereits benutzen Biosensors wird dessen Leistungsfähigkeit nach der Benutzung festgestellt. So kann für den Fall, dass die Leistungsfähigkeit des bereits benutzen Biosensors noch ausreichend gewährleistet sein, der bereits benutze Biosensor mindestens einen weiteren Fertigungsschritt oder Neutralisierungsschritt durchlaufen um anschließend erneut zu einer Messung eines spezifischen Analyten eingesetzt zu werden. The process for individualizing biosensors is also suitable as a tool for reusing previously used biosensors to measure a specific analyte. Based on the application of the process for individualizing the previously used biosensor, its performance after use is determined. In the event that the performance of the previously used biosensor is still sufficiently guaranteed, the previously used biosensor can undergo at least one further manufacturing step or neutralization step in order to then be used again to measure a specific analyte.

Es wird weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von Trainingsdaten zum Trainieren einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz zum Einsatz bei der Individualisierung von Biosensoren, mit den folgenden Schritten vorgeschlagen: A method for generating training data for training a trained first artificial intelligence for use in the individualization of biosensors is further proposed, comprising the following steps:

Ermitteln einer zeitaufgelösten Messkurve mindestens eines spezifischen Analyten, sowie mindestens einer Probe ohne den spezifischen Analyten mit je einer Vielzahl von Biosensoren; Determining a time-resolved measurement curve of at least one specific analyte, as well as at least one sample without the specific analyte, each using a plurality of biosensors;

Ermitteln eines individuellen Messergebnisses und eines Validitätsparameters für jeden Biosensor mit einer zweiten künstlichen Intelligenz aus der zeitaufgelösten Messkurve des jeweiligen Biosensors; Determining an individual measurement result and a validity parameter for each biosensor using a second artificial intelligence from the time-resolved measurement curve of the respective biosensor;

Ermitteln mindestens eines Qualitätsparameters für jeden Biosensor; Determining at least one quality parameter for each biosensor;

Statistisches Auswerten der individuellen Messergebnisse auf Grundlage der zugeordnetenStatistical evaluation of the individual measurement results based on the assigned

Validitätsparameter unter Verwendung von Schwellwerten, der zugeordneten Qualitätsparameter sowie des vorbekannten Ergebnisses für jeden Biosensor; Validity parameters using thresholds, the associated quality parameters and the previously known result for each biosensor;

Ermitteln von Leistungsparametern aus der statistischen Auswertung; Verwenden der Qualitätsparameter, Leistungsparameter und Schwellwerte als Trainingsdaten. Determining performance parameters from statistical evaluation; Using the quality parameters, performance parameters and thresholds as training data.

Die zeitaufgelösten Messkurven können bevorzugt bei einer oder unterschiedlichen definierten und damit bekannten Konzentrationen des Analyten aufgenommen werden. Die Trainingsdaten können auch für unterschiedliche spezifische Analyten, beispielsweise für unterschiedliche Virengruppen oder Bakterien, ermittelt werden. The time-resolved measurement curves can preferably be recorded at one or different defined and thus known concentrations of the analyte. The training data can also be determined for different specific analytes, for example for different groups of viruses or bacteria.

Bevorzugt werden die Messungen mit mindestens einer definierten Messroutine aufgenommen, beispielsweise der Messroutine, die auch beim späteren Einsatz des jeweiligen Typs der Biosensoren verwendet wird. Es können auch unterschiedliche Messroutinen, die sich je nach Anwendungsszenario oder je nach verwendeter Messapparatur unterscheiden können, zur Messung angewendet werden. Preferably, the measurements are recorded using at least one defined measurement routine, for example the measurement routine that is also used when the respective type of biosensor is later used. Different measurement routines, which can differ depending on the application scenario or the measuring equipment used, can also be used for the measurement.

Die zeitaufgelösten Messkurven können zusätzlich auch bei mindestens einer definierten Störung der Messung aufgenommen werden, wie beispielsweise einem vorzeitigen Abbruch der Messung, einer übermäßigen Temperaturveränderung während der Messung, einer Ortsverlagerung des Biosensors während der Messung, aufgenommen werden. Es können auch Trainingsdaten für unterschiedliche Störungen, wie zum Beispiel Störungen aufgrund von Temperatur oder Störproteine, durch unter eine entsprechende Anpassung der Proben und/oder Messroutine erzeugt werden. The time-resolved measurement curves can also be recorded in the event of at least one defined disturbance to the measurement, such as a premature termination of the measurement, an excessive change in temperature during the measurement, a displacement of the biosensor during the measurement. Training data can also be generated for different disturbances, such as disturbances due to temperature or interfering proteins, by adapting the samples and/or measurement routine accordingly.

Hierdurch können optimierte Trainingsdaten gewonnen werden um einen repräsentativen Datensatz zum Trainieren einer ersten trainierten künstlichen Intelligenz zu haben, so dass wiederum die trainierte erste künstliche Intelligenz eine präzise Individualisierung eines Biosensors durchführen kann. This allows optimized training data to be obtained in order to have a representative data set for training a first trained artificial intelligence, so that the trained first artificial intelligence can in turn carry out a precise individualization of a biosensor.

Diese spezifischen Trainingsdaten erlauben im Nachgang ein Training einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz so, dass eine Individualisierung von Biosensoren zuverlässig durchgeführt werden kann. These specific training data subsequently allow the training of a trained first artificial intelligence in such a way that the individualization of biosensors can be carried out reliably.

Der für jeden Biosensor ermittelte Qualitätsparameter kann die Selbstähnlichkeit der Widerstände in einer Widerstandsbrücke jedes Biosensors umfassen. The quality parameter determined for each biosensor may include the self-similarity of the resistances in a resistance bridge of each biosensor.

Weiterhin wird ein Biosensor zur Messung eines spezifischen Analyten vorgeschlagen, umfassend mindestens eine Widerstandsbrücke, wobei der Biosensor aufgrund eines aus der Widerstandsbrücke bestimmten Qualitätsparameters für ein bestimmtes Anwendungsszenario zur Messung des spezifischen Analyten individualisiert ist. Furthermore, a biosensor for measuring a specific analyte is proposed, comprising at least one resistance bridge, wherein the biosensor is activated based on a resistance bridge of a certain quality parameter for a specific application scenario for measuring the specific analyte.

Der Qualitätsparameter kann die Selbstähnlichkeit der Widerstände der Widerstandsbrücke sein. The quality parameter can be the self-similarity of the resistors of the resistance bridge.

Der hier angedachte Biosensor kann ein Biosensor zur Umwandlung chemischer und/oder biochemischer Information eines Analyten in ein elektrisches Signal in einer Probe sein. Der Biosensor kann einen Testcantilever, der eine Basis und einen verformbaren Teil aufweist, wobei mindestens auf dem verformbaren Teil eine Rezeptorschicht zur selektiven Aufnahme des Analyten aufgebracht ist, und einen Referenzcantilever, der eine Basis und einen verformbaren Teil aufweist, wobei auf dem verformbaren Teil eine Referenzschicht zur selektiven Nichtaufnahme des Analyten aufgebracht ist, umfassen. The biosensor envisaged here can be a biosensor for converting chemical and/or biochemical information of an analyte into an electrical signal in a sample. The biosensor can comprise a test cantilever having a base and a deformable part, wherein a receptor layer for selective uptake of the analyte is applied at least to the deformable part, and a reference cantilever having a base and a deformable part, wherein a reference layer for selective non-uptake of the analyte is applied to the deformable part.

Die Basis des Testcantilevers und/oder die Basis des Referenzcantilevers können als starre Basis ausgebildet sein. Unter einer starren Basis wird dabei verstanden, dass eine Verformung des jeweiligen Cantilevers, also des Testcantilevers und/oder des Referenzcantilevers, gegenüber dem verformbaren Teil des jeweiligen Cantilevers nicht oder im Wesentlichen nicht stattfindet. Die starre Basis ist dabei beispielsweise mit einem Substrat verbunden, durch ein Substrat unterstützt oder aus dem Substrat herausgearbeitet. Der verformbare Teil des Testcantilevers und/oder des Referenzcantilevers ist hingegen nicht von dem Substrat unterstützt, sondern vielmehr über eine Kante des Substrats herausragend und entsprechend frei ausgebildet. The base of the test cantilever and/or the base of the reference cantilever can be designed as a rigid base. A rigid base is understood to mean that the respective cantilever, i.e. the test cantilever and/or the reference cantilever, is not or essentially not deformed in relation to the deformable part of the respective cantilever. The rigid base is, for example, connected to a substrate, supported by a substrate or machined out of the substrate. The deformable part of the test cantilever and/or the reference cantilever, on the other hand, is not supported by the substrate, but rather protrudes over an edge of the substrate and is designed to be free.

Der verformbare Teil des Testcantilevers und/oder des Referenzcantilevers kann beispielsweise auslenkbar ausgebildet sein. Dabei kann eine Auslenkung des jeweiligen Cantilevers beispielsweise um eine in einem Übergangsbereich zwischen Basis und auslenkbarem Bereich ausgeformte Biegekante herum erreicht werden. Die Biegekante ist hierbei beispielsweise die Kante des Substrats entlang derer der Cantilever in die Basis und den verformbaren Teil unterteilt wird. The deformable part of the test cantilever and/or the reference cantilever can be designed to be deflectable, for example. In this case, a deflection of the respective cantilever can be achieved, for example, around a bending edge formed in a transition region between the base and the deflectable region. The bending edge is, for example, the edge of the substrate along which the cantilever is divided into the base and the deformable part.

Die Verformung des jeweiligen Cantilevers in seinem verformbaren Teil ist aber nicht begrenzt auf eine anhebende oder absenkende Verformung, auch der Cantilever kann in sich selbst verformt werden, beispielsweise aufgewölbt oder gewellt oder verzerrt. However, the deformation of the respective cantilever in its deformable part is not limited to a lifting or lowering deformation; the cantilever can also be deformed in itself, for example arched or wavy or distorted.

Eine Probe bezeichnet hierbei eine beschränkte Menge eines Stoffes, die einer größeren Menge des Stoffes, etwa aus einem Reservoir, entnommen wurde, wobei die Zusammensetzung der Probe repräsentativ für die Zusammensetzung des Stoffs in dem Reservoir ist und dementsprechend aus dem Stoffvorkommen und Stoffzusammensetzungen der Probe auf das entsprechende Vorkommen im Reservoir geschlossen werden kann. A sample is a limited amount of a substance taken from a larger amount of the substance, for example from a reservoir, whereby the composition of the sample is representative of the composition of the substance in the reservoir and accordingly consists of The substance occurrence and substance composition of the sample can be used to determine the corresponding occurrence in the reservoir.

Beispielsweise kann eine Probe eine Speichelprobe, oder eine Blutprobe, oder Lymphe, oder Urin, oder Schweiß, oder Intergewebsflüssigkeit, oder ein Abstrich sein, insbesondere ein Rachenabstrich oder ein Nasenabstrich oder ein Nebenhöhlenabstrich sein, oder entnommenes Gewebe sein. Eine Probe umfasst insbesondere jegliche Art von biologischer Probe, also insbesondere auch Proben von Tieren. For example, a sample can be a saliva sample, or a blood sample, or lymph, or urine, or sweat, or intertissue fluid, or a swab, in particular a throat swab or a nasal swab or a sinus swab, or removed tissue. A sample includes in particular any type of biological sample, thus in particular also samples from animals.

Eine Probe kann auch eine nichtbiologische Probe, beispielsweise eine Probe eines chemischen Stoffs, sein. Auch eine gasförmige Probe ist möglich. A sample can also be a non-biological sample, for example a sample of a chemical substance. A gaseous sample is also possible.

Ein Analyt ist hierbei der Stoff, dessen Vorliegen in der Probe qualitativ und/oder quantitativ nachgewiesen werden soll beziehungsweise mit dem Biosensor detektiert werden soll. Der Analyt kann insbesondere unmittelbar in der Probe vorhanden sein, oder in der Probe gelöst sein oder der Probe oder einem Teil der Probe, insbesondere einem Probenpartikel, anhaften. Der Analyt kann mit der Probe auch eine chemische, biologische und/oder physikalische Wechselwirkung eingehen, sodass der Analyt lediglich indirekt über eine entsprechende Wechselwirkung detektierbar ist. An analyte is the substance whose presence in the sample is to be qualitatively and/or quantitatively detected or detected with the biosensor. The analyte can in particular be present directly in the sample, or be dissolved in the sample, or adhere to the sample or part of the sample, in particular a sample particle. The analyte can also enter into a chemical, biological and/or physical interaction with the sample, so that the analyte can only be detected indirectly via a corresponding interaction.

Insbesondere kann eine Probenform in eine weitere Probenform überführt werden, sodass der Analyt, beziehungsweise dessen Vorkommen in einer einfachen und sicheren Art und Weise detektiert werden kann. Beispielsweise kann ein Abstrich in einer Flüssigkeit gelöst werden, sodass der in der Flüssigkeit gelöste Abstrich dann die eigentliche Probe ist, welche auf den Analyten hin untersucht wird. In particular, one sample form can be converted into another sample form so that the analyte, or its presence, can be detected in a simple and reliable manner. For example, a swab can be dissolved in a liquid so that the swab dissolved in the liquid is then the actual sample that is examined for the analyte.

Der Analyt in der Probe kann auch chemisch vorbehandelt werden, beispielsweise indem - sofern der Analyt ein Virus ist - die Virushülle aufgeschlossen wird, um an Nucleocapsid-Antigene zu gelangen. Weiterhin kann der Analyt durch eine solche Vorbehandlung auch „gelabeled“ werden, um das Messsignal zu verstärken. Hierzu können z.B. konjugierte Antikörper an Antigene des Analyten binden, um auf dem Cantileversystem eine möglichst große Verformung zu erzeugen. The analyte in the sample can also be chemically pretreated, for example - if the analyte is a virus - by breaking down the virus envelope to access nucleocapsid antigens. Furthermore, the analyte can also be "labeled" by such pretreatment in order to amplify the measurement signal. For example, conjugated antibodies can bind to antigens of the analyte in order to create the greatest possible deformation on the cantilever system.

Die Probe enthält dann die chemische Information und/oder biochemische Information über den Analyten. Die chemische Information kann beispielsweise die Art des Analyten, die Konzentration des Analyten, das Vorkommen des Analyten, das Gewicht des Analyten, die Reaktivität des Analyten, die Dichte des Analyten usw. umfassen. Die biochemische Information umfasst dieselben Eigenschaften wie die chemische Information, jedoch können diese Stoffe beispielsweise durch biologische Prozesse entstehen. Insbesondere spricht man von biochemischer Information, wenn der Analyt einen besonderen Einfluss auf den biologischen Kreislauf, beispielsweise den Stoffwechsel oder auf das Immunsystem hat. The sample then contains the chemical information and/or biochemical information about the analyte. The chemical information may include, for example, the type of analyte, the concentration of the analyte, the presence of the analyte, the weight of the analyte, the reactivity of the analyte, the density of the analyte, etc. The biochemical information includes the same properties as the chemical information, but these substances may be identified, for example, by biological processes. In particular, we speak of biochemical information when the analyte has a particular influence on the biological cycle, for example the metabolism or the immune system.

Der Testcantilever umfasst einen passiven und einen aktiven Testtranducer und der Referenzcantilever umfasst einen passiven und aktiven Referenztransducer. The test cantilever includes a passive and an active test transducer and the reference cantilever includes a passive and active reference transducer.

Die chemische und/oder biochemische Information wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dies kann bedeuten, dass von der chemischen Zusammensetzung des Analyten ein elektrisches Signal verändert oder aufgebaut werden kann. Dies kann beispielsweise die Leitfähigkeit eines Schaltkreises betreffen. Beispielsweise kann eine erste biochemische Information vorliegen, wenn der Schaltkreis leitet, und eine zweite biochemische Information vorliegen, wenn der Schaltkreis nicht leitet oder eine verminderte Leitfähigkeit aufweist. The chemical and/or biochemical information is converted into an electrical signal. This can mean that an electrical signal can be changed or created by the chemical composition of the analyte. This can, for example, affect the conductivity of a circuit. For example, a first biochemical information can be present when the circuit is conducting and a second biochemical information can be present when the circuit is not conducting or has a reduced conductivity.

Neben der direkten Zugänglichkeit der Information, wie beispielsweise über die Leitfähigkeit, ist es aber auch möglich, über einen physikalischen und oder chemischen Prozess und/oder eine Wechselwirkung auf die biochemische Information zu schließen. In addition to the direct accessibility of information, such as via conductivity, it is also possible to infer biochemical information via a physical and/or chemical process and/or an interaction.

Zu diesem Zweck umfasst der vorgeschlagene Biosensor einen Referenz- und einen Testcantilever. Ein Cantilever ist hierbei ein Federelement, welches eine Basis und einen verformbaren Teil aufweist. Die Basis ist dementsprechend ein unbeweglicher Teil des Cantilevers, der insbesondere ortsfest auf einem Substrat angeordnet ist. Der verformbare Teil des Cantilevers ist an der Basis angeordnet und ragt über die Basis hinaus. For this purpose, the proposed biosensor comprises a reference and a test cantilever. A cantilever is a spring element that has a base and a deformable part. The base is accordingly an immovable part of the cantilever, which is arranged in particular in a stationary manner on a substrate. The deformable part of the cantilever is arranged on the base and protrudes beyond the base.

Insbesondere können die Basis und der Cantilever einteilig miteinander ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist der verformbare Teil des Cantilevers einseitig an der Basis aufgehängt. In dem der verformbare Teil über das Substrat hinaus ragt, lässt sich der verformbare Teil des Cantilevers verbiegen, auslenken und dehnen. Die räumliche Grenze, ab der der Cantilever biegbar ist beziehungsweise der Cantilever von der Basis in den verformbaren Teil übergeht, wird Biegekante genannt. Die Biegekante ist üblicherweise eine Kante des Substrats, wenn der Cantilever über die Basis hinausragt. In particular, the base and the cantilever can be formed as one piece. In other words, the deformable part of the cantilever is suspended from the base on one side. The deformable part of the cantilever can be bent, deflected and stretched by the deformable part protruding beyond the substrate. The spatial limit from which the cantilever is bendable or the cantilever transitions from the base into the deformable part is called the bending edge. The bending edge is usually an edge of the substrate when the cantilever protrudes beyond the base.

Wird der Cantilever verbogen, so ergeben sich Materialspannungen und Kräfte in oder auf dem Material des Cantilevers, welche gemessen werden können. Sofern eine solche Materialspannung und/oder Kraft gemessen werden kann, lässt sich darüber auf eine Verbiegung des Cantilevers schließen. Die Transducer haben den Zweck, die Verformung der Cantilever zu bestimmen oder zu messen. Die aktiven Transducer sind auf den verformbaren Teilen der Cantilever angeordnet, wohingegen die passiven Transducer auf den Basen, beispielsweise den Basen, der Cantilever angeordnet sind. Insbesondere können über die Transducer elektrische Eigenschaften eines Schaltkreises beeinflusst werden. If the cantilever is bent, material stresses and forces arise in or on the material of the cantilever, which can be measured. If such material stress and/or force can be measured, it can be concluded that the cantilever is bent. The purpose of the transducers is to determine or measure the deformation of the cantilevers. The active transducers are arranged on the deformable parts of the cantilevers, whereas the passive transducers are arranged on the bases, for example the bases, of the cantilevers. In particular, the electrical properties of a circuit can be influenced via the transducers.

Beispielsweise kann eine Verformung des Cantilevers dazu führen, dass der Widerstand eines Transducers, beispielsweise eines aktiven Transducers, ansteigt, während keine Verformung des Cantilevers auch keine Veränderung des Widerstands des Transducers hervorruft. Dies kann beispielsweise über eine Ausbildung der T ransducer nach dem Prinzip eines Dehnungsmessstreifens erfolgen, wodurch sich eine Verformung des jeweiligen Cantilevers in einer Längenänderung des darauf aufgebrachten Dehnungsmessstreifens des Transducers äußert und damit eine Verformung des Cantilevers direkt durch eine Veränderung des Widerstands des Dehnungsmessstreifens detektiert werden kann. For example, a deformation of the cantilever can lead to an increase in the resistance of a transducer, for example an active transducer, while no deformation of the cantilever also causes no change in the resistance of the transducer. This can be achieved, for example, by designing the transducers according to the principle of a strain gauge, whereby a deformation of the respective cantilever is expressed in a change in the length of the strain gauge of the transducer applied to it and thus a deformation of the cantilever can be detected directly by a change in the resistance of the strain gauge.

Somit wird die chemische und/oder biochemische Information des Analyten über einer Verformung des Cantilevers, eine anschließende Registrierung über einen Transducer, und schließlich über eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft eines Schaltkreises detektierbar. Thus, the chemical and/or biochemical information of the analyte becomes detectable via a deformation of the cantilever, a subsequent registration via a transducer, and finally via a change in an electrical property of a circuit.

Die Verformung der Cantilever kann durch eine geeignete Beschichtung stoffspezifisch herbeigeführt werden. Aus diesem Grund weist der Referenzcantilever eine Referenzschicht zur selektiven Nichtaufnahme des Analyten auf, während der Testcantilever eine Rezeptorschicht zur Aufnahme des Analyten aufweist. The deformation of the cantilever can be induced in a substance-specific manner by means of a suitable coating. For this reason, the reference cantilever has a reference layer for selective non-uptake of the analyte, while the test cantilever has a receptor layer for uptake of the analyte.

Eine Rezeptorschicht ist hierbei ein Stoff, der mit dem Analyten in Wechselwirkung treten kann. Dies bedeutet wiederum, dass die Rezeptorschicht spezifisch für jeden Analyten gewählt wird. Analog ist eine Referenzschicht ein Stoff, der mit dem Analyten nicht in Wechselwirkung treten kann. Auch die Referenzschicht wird daher spezifisch für den Analyten gewählt. A receptor layer is a substance that can interact with the analyte. This in turn means that the receptor layer is chosen specifically for each analyte. Similarly, a reference layer is a substance that cannot interact with the analyte. The reference layer is therefore also chosen specifically for the analyte.

Wechselwirkung bedeutet in diesem Fall, dass der Analyt in chemischer und/oder biochemischer und/oder physikalischer Wechselwirkung mit der Rezeptorschicht steht. Insbesondere kann die Wechselwirkung in einer Bindung des Analysten an die Rezeptorschicht bestehen. Eine Wechselwirkung kann außerdem in der Absorption oder Adsorption oder einer unspezifischen Adhäsion des Analyten an die Rezeptorschicht bestehen. Die Rezeptor- und Referenzschichten sind bevorzugt chemisch identisch bezüglich möglicher Störeinflüsse und unterscheiden sich bevorzugt nur durch die Wechselwirkung mit dem Analyten. Ein Stoff, der nicht der Analyt ist, wechselwirkt dementsprechend genauso stark oder genauso schwach mit der Rezeptorschicht wie mit der Referenzschicht. In this case, interaction means that the analyte is in chemical and/or biochemical and/or physical interaction with the receptor layer. In particular, the interaction can consist of a binding of the analyte to the receptor layer. An interaction can also consist of the absorption or adsorption or non-specific adhesion of the analyte to the receptor layer. The receptor and reference layers are preferably chemically identical with regard to possible interference and preferably only differ in their interaction with the analyte. A substance that is not the analyte therefore interacts just as strongly or just as weakly with the receptor layer as with the reference layer.

Die selektive Aufnahme des Analyten am Testcantilever bewirkt, dass eine Kraft durch den Analyten auf den Testcantilever wirkt, so dass der Testcantilever sensitiv auf den Analyten reagiert. Dementsprechend tragen die anderen Stoffe der Probe, die nicht der Analyt sind, lediglich zu einem Grundrauschen in Form einer Grundverbiegung am Testcantilever bei. Die Kraft auf den Testcantilever steigt beispielsweise umso schneller größer, je größer die Konzentration des Analyten in der Probe ist oder je schneller die Oberfläche des Cantilevers mit dem Analyten belegt ist. Eine für die jeweilige Ausbildung mögliche Maximalkraft wird bei einer vollständigen Belegung des Cantilevers erreicht. The selective absorption of the analyte on the test cantilever causes a force to act on the test cantilever through the analyte, so that the test cantilever reacts sensitively to the analyte. Accordingly, the other substances in the sample that are not the analyte only contribute to a background noise in the form of a basic bending of the test cantilever. For example, the force on the test cantilever increases more quickly the greater the concentration of the analyte in the sample or the faster the surface of the cantilever is covered with the analyte. A maximum force possible for the respective formation is reached when the cantilever is completely covered.

Die selektive Nichtaufnahme des Analyten am Referenzcantilever bewirkt hingegen, dass keine Kraft durch den Analyten auf den Referenzcantilever wirkt, so dass nur die Stoffe, die nicht der Analyt sind, zu einem Grundrauschen in Form einer Grundverbiegung des Referenzcantilevers beitragen. The selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever, on the other hand, means that no force is exerted by the analyte on the reference cantilever, so that only the substances that are not the analyte contribute to a background noise in the form of a basic deflection of the reference cantilever.

Diese wirkende Kraft kann bei dem verformbaren Teil des Testcantilevers eine Verformung bewirken, während der verformbare Teil des Referenzcantilever nicht verbogen wird. Grundlage für die Auslenkung des Cantilevers ist die Änderung der Oberflächenspannung durch die Wechselwirkung mit dem Analyten. Die Änderung der Oberflächenspannung führt zu einer Dehnung oder Stauchung der oberen (oder unteren) Oberfläche des Cantilevers. Die unterschiedliche Dehnung oder Stauchung an Ober- und Unterseite bewirkt in dem Material eine interne Kraft oder Materialspannung, die zur Verformung führt. This acting force can cause a deformation in the deformable part of the test cantilever, while the deformable part of the reference cantilever is not bent. The basis for the deflection of the cantilever is the change in surface tension due to the interaction with the analyte. The change in surface tension leads to a stretching or compression of the upper (or lower) surface of the cantilever. The different stretching or compression on the upper and lower sides causes an internal force or material stress in the material, which leads to deformation.

Bei dem vorgeschlagenen Biosensor wird durch die selektive Nichtaufnahme des Analyten durch den Referenzcantilever das Messverfahren drastisch vereinfacht, da der Referenzcantilever nicht sensitiv für den Analyten ist und daher der Analyt auch nicht zum Grundrauschen beiträgt. Nur die Stoffe, die nicht der Analyt sind, tragen hier zum Grundrauschen des Referenzcantilevers bei. Gewissermaßen kann durch die selektive Nichtaufnahme des Analyten am Referenzcantilever bewirkt werden, dass der Referenzcantilever denselben Turbulenzen, derselben thermischen Drift und demselben Einfluss aller Stoffe, die nicht der Analyt sind, ausgesetzt ist, wie in einer Referenzprobe. Jedoch mit dem Unterschied, dass das Referenzsignal direkt in der Probenflüssigkeit, beziehungsweise gegebenenfalls bei einer gasförmigen Probe an der entsprechenden Stelle, bestimmt wird. In the proposed biosensor, the measurement procedure is drastically simplified by the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever, since the reference cantilever is not sensitive to the analyte and therefore the analyte does not contribute to the background noise. Only the substances that are not the analyte contribute to the background noise of the reference cantilever. In a sense, the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever can cause the reference cantilever to be exposed to the same turbulence, the same thermal drift and the same influence of all substances that are not the analyte as in a reference sample. However, with the difference that the reference signal is directly in the sample liquid or, if applicable, at the corresponding location in the case of a gaseous sample.

Insbesondere bewirkt ein Referenzcantilever mit Referenzschicht und ein Testcantilever mit Rezeptorschicht eine deutlich spezifischere Analyse des Analyten als lediglich ein Referenzcantilever ohne Rezeptorschicht, da sowohl die Referenzschicht als auch die Rezeptorschicht eine spezifische Wechselwirkung beziehungsweise Nicht-Wechselwirkung mit dem Analyten aufweisen. In particular, a reference cantilever with a reference layer and a test cantilever with a receptor layer result in a significantly more specific analysis of the analyte than just a reference cantilever without a receptor layer, since both the reference layer and the receptor layer exhibit a specific interaction or non-interaction with the analyte.

Der Aufbau des Biosensors mit Referenzcantilever und Testcantilever hat den Vorteil, dass in der Probe gleichzeitig zwei Messungen vorgenommen werden können, wobei die Messung des Referenzcantilevers die Messung des Testcantilevers kalibrieren kann. Dadurch lassen sich Umgebungseinflüsse, etwa chemische, thermische, mechanische, elektrische und fluidische Störeinflüsse, auf die jeweilige Messung reduzieren, so dass ein Vorkommen des Analyten aus dem Vergleich der Messung am Testcantilever und am Referenzcantilever geschlossen werden kann. The design of the biosensor with reference cantilever and test cantilever has the advantage that two measurements can be taken in the sample at the same time, whereby the measurement of the reference cantilever can calibrate the measurement of the test cantilever. This reduces environmental influences, such as chemical, thermal, mechanical, electrical and fluidic interference, on the respective measurement, so that the presence of the analyte can be concluded from the comparison of the measurement on the test cantilever and the reference cantilever.

Diese Kräfte oder Materialspannungen, beispielsweise Dehnungen oder Stauchungen, die auf die Cantilever wirken, können schließlich von den Transducern detektiert werden, wobei durch unterschiedlich starke Dehnungen oder Stauchungen unterschiedlich starke Spannungen von den Transducer detektiert werden. These forces or material stresses, such as strains or compressions, acting on the cantilevers can ultimately be detected by the transducers, whereby different levels of strain or compression result in different levels of stress being detected by the transducers.

Kurze Beschreibung der Figuren Short description of the characters

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures.

Dabei zeigen: The following show:

Figur 1 eine erste schematische Ausführungsform eines exemplarischen Biosensors zur Umwandlung chemischer und/oder biochemischer Information; Figure 1 shows a first schematic embodiment of an exemplary biosensor for converting chemical and/or biochemical information;

Figur 2 eine weitere schematische Ausführungsform eines Biosensors; Figure 2 shows another schematic embodiment of a biosensor;

Figur 3 eine schematische Möglichkeit der Verschaltung der Elektroden eines Biosensors in Form einer Widerstandsbrücke; Figur 4 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Individualisieren eines individuellen, hergestellten Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten; Figure 3 shows a schematic possibility of connecting the electrodes of a biosensor in the form of a resistance bridge; Figure 4 is a schematic flow chart of a method for customizing an individual fabricated biosensor for measuring a specific analyte;

Figur 5A ein schematisches Ausführungsbeispiel zum Bestimmen von Spannungen und/oder elektrischen Widerständen an einer Widerstandsbrücke eines Biosensors mit einem Messgerät, hier in Form eines schematisch gezeigten Multimeters; Figure 5A shows a schematic embodiment for determining voltages and/or electrical resistances at a resistance bridge of a biosensor with a measuring device, here in the form of a schematically shown multimeter;

Figur 5B ein Ausführungsbeispiel zum Bestimmen der mindestens einen Eigenschaft des Biosensors mit einem schematisch gezeigten Kamerasystem; Figure 5B shows an embodiment for determining the at least one property of the biosensor with a schematically shown camera system;

Figur 6A ein schematisch gezeigtes neuronales Netz als ein Ausführungsbeispiel für eine trainierte erste künstliche Intelligenz zur Bestimmung von Leistungsparametern und einem dazugehörigen Schwellwert; Figure 6A shows a schematically shown neural network as an embodiment of a trained first artificial intelligence for determining performance parameters and an associated threshold value;

Figur 6B einen schematischen Ablaufplan umfassend eine zweite künstliche Intelligenz zum Erzeugen von Trainingsdaten; Figure 6B shows a schematic flow chart comprising a second artificial intelligence for generating training data;

Figur 7 eine schematische Darstellung eines Trainingsdatensatzes umfassend die Leistungsparameter Sensitivität, Spezifität und Ertrag in Abhängigkeit von der Selbstähnlichkeit einer Widerstandsbrücke und eines Schwellwerts; Figure 7 is a schematic representation of a training data set comprising the performance parameters sensitivity, specificity and yield as a function of the self-similarity of a resistance bridge and a threshold value;

Figur 8 einen schematischen Ablaufplan als Ausführungsbeispiel für eine Bewertung einer Messung eines Biosensors auf Grundlage dessen Individualisierung mittels einer zweiten künstlichen Intelligenz; und Figure 8 shows a schematic flow chart as an embodiment for an evaluation of a measurement of a biosensor based on its individualization by means of a second artificial intelligence; and

Figur 9 einen schematischen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels zum Durchlaufen keines oder mindestens eines weiteren Fertigungsschritts eines Biosensors auf Grundlage dessen Individualisierung. Figure 9 shows a schematic flow chart of an embodiment for going through no or at least one further manufacturing step of a biosensor based on its individualization.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele Detailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. In Figur 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform eines exemplarischen Biosensors 1 zur Umwandlung chemischer und/oder biochemischer Information gezeigt. Der Biosensor 1 umfasst einen Testcantilever 2, der wiederum eine Basis 20 sowie einen verformbaren Teil 22 aufweist. Auf der Basis 20 ist ein passiver Testtransducer 200 angeordnet, während auf dem verformbaren Teil 22 ein aktiver Testtransducer 220 angeordnet ist. Preferred embodiments are described below with reference to the figures. Identical, similar or equivalent elements in the different figures are provided with identical reference symbols, and a repeated description of these elements is partially omitted in order to avoid redundancies. Figure 1 schematically shows a first embodiment of an exemplary biosensor 1 for converting chemical and/or biochemical information. The biosensor 1 comprises a test cantilever 2, which in turn has a base 20 and a deformable part 22. A passive test transducer 200 is arranged on the base 20, while an active test transducer 220 is arranged on the deformable part 22.

Analog zu dem Testcantilever 2 weist der Biosensor 1 auch einen Referenzcantilever 3 auf, der wiederum eine Basis 30 mit einem passiven Referenztransducer 300 aufweist, sowie einen verformbaren Teil 32 der einen aktiven Referenztransducer 320 aufweist. Analogous to the test cantilever 2, the biosensor 1 also has a reference cantilever 3, which in turn has a base 30 with a passive reference transducer 300, as well as a deformable part 32 which has an active reference transducer 320.

Die Transducer haben den Zweck, die Verformung der Cantilever zu bestimmen oder zu messen. Die aktiven Transducer sind auf den verformbaren Teilen der Cantilever angeordnet, wohingegen die passiven Transducer auf den Basen, beispielsweise den Basen, der Cantilever angeordnet sind. Insbesondere können über die Transducer elektrische Eigenschaften eines Schaltkreises beeinflusst werden. The purpose of the transducers is to determine or measure the deformation of the cantilevers. The active transducers are arranged on the deformable parts of the cantilevers, whereas the passive transducers are arranged on the bases, for example the bases, of the cantilevers. In particular, the electrical properties of a circuit can be influenced via the transducers.

Beispielsweise kann eine Verformung des Cantilevers dazu führen, dass der Widerstand eines Transducers, beispielsweise eines aktiven Transducers, ansteigt, während keine Verformung des Cantilevers auch keine Veränderung des Widerstands des Transducers hervorruft. Dies kann beispielsweise über eine Ausbildung der T ransducer nach dem Prinzip eines Dehnungsmessstreifens erfolgen, wodurch sich eine Verformung des jeweiligen Cantilevers in einer Längenänderung des darauf aufgebrachten Dehnungsmessstreifens des Transducers äußert und damit eine Verformung des Cantilevers direkt durch eine Veränderung des Widerstands des Dehnungsmessstreifens detektiert werden kann. For example, a deformation of the cantilever can lead to an increase in the resistance of a transducer, for example an active transducer, while no deformation of the cantilever also causes no change in the resistance of the transducer. This can be achieved, for example, by designing the transducers according to the principle of a strain gauge, whereby a deformation of the respective cantilever is expressed in a change in the length of the strain gauge of the transducer applied to it and thus a deformation of the cantilever can be detected directly by a change in the resistance of the strain gauge.

Somit wird die chemische und/oder biochemische Information des Analyten über einer Verformung des Cantilevers, eine anschließende Registrierung über einen Transducer, und schließlich über eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft eines Schaltkreises detektierbar. Thus, the chemical and/or biochemical information of the analyte becomes detectable via a deformation of the cantilever, a subsequent registration via a transducer, and finally via a change in an electrical property of a circuit.

Der Transducer kann auch eine Kontraktion der Oberfläche, auf der er angeordnet ist, detektieren. In den gezeigten Ausführungsformen sind die Transducer aber immer an Oberflächen angeordnet, bei denen eine Dehnung erwartet wird. The transducer can also detect a contraction of the surface on which it is arranged. In the embodiments shown, however, the transducers are always arranged on surfaces where expansion is expected.

Die Dehnung und/oder Veränderung der Oberflächenspannung und/oder Kraft, die der T ransducer detektiert, kann jedoch auch eine Biegungskraft oder eine Scherkraft sein oder durch eine Biegungskraft oder Scherkraft hervorgerufen sein oder allgemein auf dem Elastizitätsmodul des jeweiligen Cantilevers beruhen. Insbesondere ergibt sich durch die Befestigung des verformbaren Teils 22, 32 an der Basis 20, 30, dass der verformbare Teil 22, 32 sich aufgrund einer Krafteinwirkung, die durch eine Veränderung der Oberflächenspannung des Testcantilevers entlang einer Biegekurve ausrichtet. Die resultierende Biegekurve ist insbesondere gegeben durch die Geometrie, insbesondere das Flächenträgheitsmoment des Cantilevers, sowie durch die Masse des Cantilevers und das Elastizitätsmodul. Die Biegekurven kann beispielsweise gemäß der Balkentheorie beschrieben werden. However, the strain and/or change in surface tension and/or force detected by the transducer may also be a bending force or a shearing force or be caused by a bending force or a shearing force or generally be based on the elastic modulus of the respective cantilevers. In particular, the fastening of the deformable part 22, 32 to the base 20, 30 results in the deformable part 22, 32 aligning itself along a bending curve due to the action of a force which is caused by a change in the surface tension of the test cantilever. The resulting bending curve is given in particular by the geometry, in particular the area moment of inertia of the cantilever, as well as by the mass of the cantilever and the modulus of elasticity. The bending curves can be described, for example, according to the beam theory.

Die Transducer 200, 220, 300, 320 sind jeweils mit einer Elektronik 4 verbunden, die dazu in der Lage ist, ein Messsignal der Transducer 200, 220, 300, 320 aufzuzeichnen oder weiterzuleiten, während die Elektronik 4 ebenfalls in der Lage ist die Transducer 200, 220, 300, 320 mit Strom und/oder Spannung zu versorgen. The transducers 200, 220, 300, 320 are each connected to an electronics 4 which is able to record or forward a measurement signal from the transducers 200, 220, 300, 320, while the electronics 4 is also able to supply the transducers 200, 220, 300, 320 with current and/or voltage.

Die Transducer 300, 320, 200, 220 sind bevorzugt über Elektroden 401 , 402, 403, 404 kontaktiert. Insbesondere ist der aktive Testtransducer 220 mit dem aktiven Referenztransducer 320 über die Elektrode 401 verbunden. Des Weiteren ist der passive Testtransducer 200 mit dem passiven Referenztransducer 300 über die Elektrode 403 verbunden. Der aktive Testtransducer 220 ist zudem mit dem passiven Testtransducer 200 über die Elektrode 402 verbunden, wohingegen der aktive Referenztransducer 320 mit dem passiven Referenztransducer 300 über die Elektrode 404 verbunden ist. Somit ergeben sich insgesamt vier Elektroden über welche die Transducer miteinander elektrisch kontaktiert werden. The transducers 300, 320, 200, 220 are preferably contacted via electrodes 401, 402, 403, 404. In particular, the active test transducer 220 is connected to the active reference transducer 320 via the electrode 401. Furthermore, the passive test transducer 200 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 403. The active test transducer 220 is also connected to the passive test transducer 200 via the electrode 402, whereas the active reference transducer 320 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 404. This results in a total of four electrodes via which the transducers are electrically contacted with one another.

Eine elektrische Kontaktierung kann hierbei insbesondere erreicht werden, indem die Transducer auf bereits vorliegende Elektroden aufgebracht werden, sodass eine leitfähige Verbindung entsteht. Electrical contact can be achieved in particular by applying the transducers to existing electrodes so that a conductive connection is created.

Der Biosensor 1 hat die Aufgabe, das Vorkommen und/oder die Konzentration und/oder die Menge eines Analyten 90 in einer Probe 9 anzuzeigen. The biosensor 1 has the task of indicating the occurrence and/or concentration and/or amount of an analyte 90 in a sample 9.

In der Figur 1 ist die Probe 9 eine Flüssigkeit, die beispielsweise durch Durchführung eines Abstriches, insbesondere eines Nasenabstriches oder eines Rachenabstriches einer Versuchsperson, hergestellt wurde. Auch ist denkbar, dass die Probe eine Flüssigkeit an einem Gegenstand, wie zum Beispiel einem Seil oder einem Wattestäbchen, umfasst. Es kann aber auch sein, dass die Probe 9 Speichel oder Blut oder eine andere Körperflüssigkeit ist. Es kann aber auch sein, dass die Probe 9 eine Gurgelflüssigkeit ist, mit der die Versuchsperson gegurgelt hat. Es kann auch sein, dass die Probe 9 aus einer Gewebeentnahme oder aus einem anderen entnommenen Stoff der Versuchsperson gewonnen und/oder synthetisiert wurde. Der Analyt 90 kann hierbei in der Probe gelöst sein, oder in einer ungelösten Art und Weise als Suspension oder Dispersion oder Emulsion vorliegen. In Figure 1, the sample 9 is a liquid that was prepared, for example, by taking a swab, in particular a nasal swab or a throat swab from a test subject. It is also conceivable that the sample comprises a liquid on an object, such as a rope or a cotton swab. However, it may also be the case that the sample 9 is saliva or blood or another body fluid. However, it may also be the case that the sample 9 is a gargling fluid that the test subject gargled with. It may also be the case that the sample 9 comes from a tissue sample or from another sample taken. Substance was obtained and/or synthesized from the test subject. The analyte 90 can be dissolved in the sample or be present in an undissolved manner as a suspension, dispersion or emulsion.

Die Probe 9 und der interessierende Analyt 90 kann aber auch nicht-biologischen Ursprungs sein. However, sample 9 and the analyte of interest 90 can also be of non-biological origin.

In jedem Fall soll mit dem Biosensor 1 die Probe 9 mit Hinblick auf das Vorkommen und/oder eine Konzentration und/oder eine Menge des Analyten 90 in der Probe 9 untersucht werden. Zu diesem Zweck ist auf den Testcantilever 2 eine Rezeptorschicht 24 aufgebracht, mit der ein Analyt 90 in Wechselwirkung treten kann. Beispielsweise kann die Rezeptorschicht 24 den Analyten 90 adsorbieren oder absorbieren. Bei der Adsorption würde der Analyt 90 an der Oberfläche der Rezeptorschicht 24 anhaften, während bei der Absorption der Analyt 90 in das Innere der Rezeptorschicht 24 vordringen würde. In any case, the biosensor 1 is intended to examine the sample 9 with regard to the presence and/or concentration and/or amount of the analyte 90 in the sample 9. For this purpose, a receptor layer 24 with which an analyte 90 can interact is applied to the test cantilever 2. For example, the receptor layer 24 can adsorb or absorb the analyte 90. During adsorption, the analyte 90 would adhere to the surface of the receptor layer 24, while during absorption, the analyte 90 would penetrate into the interior of the receptor layer 24.

Sofern die Probe 9 einen spezifischen Analyten 90 aufweist, kann dieser also mit der Rezeptorschicht 24 in Wechselwirkung treten. Dies kann dazu führen, dass sich die Oberflächenspannung des mit der Rezeptorschicht 24 belegten Abschnitts des verformbaren Teils 22 des Testcantilevers 2 ändert. Diese Änderung in der Oberflächenspannung kann durch den aktiven Testtransducer 220 registriert werden, was in der Elektronik 4 wiederum als Messsignal interpretiert wird. If the sample 9 contains a specific analyte 90, this can interact with the receptor layer 24. This can lead to a change in the surface tension of the section of the deformable part 22 of the test cantilever 2 covered with the receptor layer 24. This change in the surface tension can be registered by the active test transducer 220, which in turn is interpreted as a measurement signal in the electronics 4.

Die Änderung in der Oberflächenspannung des mit der Rezeptorschicht 24 belegten Abschnitts des verformbaren Teils 22 des Testcantilevers 2 kann auch zu einer Verformung des verformbaren Teils 22 des Testcantilevers 2 führen. Der aktive Testtransducer 220 kann daher auch eine Verformung des verformbaren Teils des Testcantilevers 2 registrieren, was in der Elektronik 4 wiederum als Messsignal interpretiert wird. The change in the surface tension of the section of the deformable part 22 of the test cantilever 2 covered with the receptor layer 24 can also lead to a deformation of the deformable part 22 of the test cantilever 2. The active test transducer 220 can therefore also register a deformation of the deformable part of the test cantilever 2, which in turn is interpreted as a measurement signal in the electronics 4.

Jedoch kann es bereits aufgrund der Wechselwirkung mit der Probenflüssigkeit der Probe 9 zur Registrierung einer Krafteinwirkung durch den aktiven Testtransducer 220 kommen, beispielsweise in dem lediglich eine Oberflächenspannung der Flüssigkeit auf den verformbaren Teil 22 des Testcantilevers 2 wirkt. Für eine entsprechend resultierende Verformung oder Veränderung der Oberflächenspannung ist demnach in diesem Fall nicht das Vorhandensein eines Analyten 90 verantwortlich. However, the interaction with the sample liquid of the sample 9 can already lead to the registration of a force effect by the active test transducer 220, for example in which only a surface tension of the liquid acts on the deformable part 22 of the test cantilever 2. In this case, the presence of an analyte 90 is therefore not responsible for a corresponding resulting deformation or change in the surface tension.

Um die Größe dieser Grundeinwirkung der Probe 9 auf den Testcantilever 2 festzustellen, wird gleichzeitig mit dem Testcantilever 2 auch der Referenzcantilever 3 mit der Probe 9 in Kontakt gebracht. Zu diesem Zweck weist der Referenzcantilever 3 eine Referenzschicht 34 auf, mit der ein Analyt 90 nicht in Wechselwirkung treten kann beziehungsweise eine Referenzschicht 34 die den Analyten 90 nicht adsorbieren oder absorbieren kann. Hierbei soll eine Wechselwirkung mit dem Analyten 90 vermieden werden, um eine Differenzierung zum Messsignal des Testcantilevers 2 zu ermöglichen. In order to determine the magnitude of this basic effect of sample 9 on test cantilever 2, reference cantilever 3 is brought into contact with sample 9 at the same time as test cantilever 2. For this purpose, the reference cantilever 3 has a reference layer 34 with which an analyte 90 cannot interact or a reference layer 34 which cannot adsorb or absorb the analyte 90. In this case, an interaction with the analyte 90 is to be avoided in order to enable differentiation from the measurement signal of the test cantilever 2.

Indem sowohl der Test canti lever 2 als auch der Referenzcantilever 3 mit der Probe 9 in Wechselwirkung treten, wechselwirken beide Cantilever 2, 3 in ähnlicher Art und Weise mit der Probe 9. Hierbei ist jedoch der Unterschied, dass der Testcantilever 2 über seine Referenzschicht 24 zusätzlich mit einem eventuell vorhandenen Analyten 90 in Wechselwirkung treten kann. Dementsprechend unterscheiden sich die Messsignale der aktiven Transducer 220, 320, sofern ein Analyt 90 in der Probe 9 vorkommt. Über die Größe des Unterschieds der Messsignale kann demnach im einfachsten Fall auf die Menge des Vorkommens des Analyten 90 in der Probe 9 geschlossen werden. Since both the test cantilever 2 and the reference cantilever 3 interact with the sample 9, both cantilevers 2, 3 interact with the sample 9 in a similar manner. The difference here, however, is that the test cantilever 2 can also interact with any analyte 90 that may be present via its reference layer 24. Accordingly, the measurement signals of the active transducers 220, 320 differ if an analyte 90 is present in the sample 9. In the simplest case, the size of the difference in the measurement signals can therefore be used to determine the amount of analyte 90 present in the sample 9.

Die Verformung der Cantilever kann durch eine geeignete Beschichtung stoffspezifisch herbeigeführt werden. Aus diesem Grund weist der Referenzcantilever eine Referenzschicht zur selektiven Nichtaufnahme des Analyten auf, während der Testcantilever eine Rezeptorschicht zur Aufnahme des Analyten aufweist. The deformation of the cantilever can be induced in a substance-specific manner by means of a suitable coating. For this reason, the reference cantilever has a reference layer for selective non-uptake of the analyte, while the test cantilever has a receptor layer for uptake of the analyte.

Eine Rezeptorschicht ist hierbei ein Stoff, der mit dem Analyten in Wechselwirkung treten kann. Dies bedeutet wiederum, dass die Rezeptorschicht spezifisch für jeden Analyten gewählt wird. Analog ist eine Referenzschicht ein Stoff, der mit dem Analyten nicht in Wechselwirkung treten kann. Auch die Referenzschicht wird daher spezifisch für den Analyten gewählt. A receptor layer is a substance that can interact with the analyte. This in turn means that the receptor layer is chosen specifically for each analyte. Similarly, a reference layer is a substance that cannot interact with the analyte. The reference layer is therefore also chosen specifically for the analyte.

Wechselwirkung bedeutet in diesem Fall, dass der Analyt in chemischer und/oder biochemischer und/oder physikalischer Wechselwirkung mit der Rezeptorschicht steht. Insbesondere kann die Wechselwirkung in einer Bindung des Analysten an die Rezeptorschicht bestehen. Eine Wechselwirkung kann außerdem in der Absorption oder Adsorption oder einer unspezifischen Adhäsion des Analyten an die Rezeptorschicht bestehen. In this case, interaction means that the analyte is in chemical and/or biochemical and/or physical interaction with the receptor layer. In particular, the interaction can consist of a binding of the analyte to the receptor layer. An interaction can also consist of the absorption or adsorption or non-specific adhesion of the analyte to the receptor layer.

Die Rezeptor- und Referenzschichten sind bevorzugt chemisch identisch bezüglich möglicher Störeinflüsse und unterscheiden sich bevorzugt nur durch die Wechselwirkung mit dem Analyten. Ein Stoff, der nicht der Analyt ist, wechselwirkt dementsprechend genauso stark oder genauso schwach mit der Rezeptorschicht wie mit der Referenzschicht. Die selektive Aufnahme des Analyten am Testcantilever bewirkt, dass eine Kraft durch den Analyten auf den Testcantilever wirkt, so dass der Testcantilever sensitiv auf den Analyten reagiert. Dementsprechend tragen die anderen Stoffe der Probe, die nicht der Analyt sind, lediglich zu einem Grundrauschen in Form einer Grundverbiegung am Testcantilever bei. Die Kraft auf den Testcantilever steigt beispielsweise umso schneller größer, je größer die Konzentration des Analyten in der Probe ist oder je schneller die Oberfläche des Cantilevers mit dem Analyten belegt ist. Eine für die jeweilige Ausbildung mögliche Maximalkraft wird bei einer vollständigen Belegung des Cantilevers erreicht. The receptor and reference layers are preferably chemically identical with regard to possible interference and preferably only differ in their interaction with the analyte. A substance that is not the analyte therefore interacts just as strongly or just as weakly with the receptor layer as with the reference layer. The selective absorption of the analyte on the test cantilever causes a force to act on the test cantilever through the analyte, so that the test cantilever reacts sensitively to the analyte. Accordingly, the other substances in the sample that are not the analyte only contribute to a background noise in the form of a basic bending of the test cantilever. For example, the force on the test cantilever increases more quickly the greater the concentration of the analyte in the sample or the faster the surface of the cantilever is covered with the analyte. A maximum force possible for the respective formation is reached when the cantilever is completely covered.

Die selektive Nichtaufnahme des Analyten am Referenzcantilever bewirkt hingegen, dass keine Kraft durch den Analyten auf den Referenzcantilever wirkt, so dass nur die Stoffe, die nicht der Analyt sind, zu einem Grundrauschen in Form einer Grundverbiegung des Referenzcantilevers beitragen. The selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever, on the other hand, means that no force is exerted by the analyte on the reference cantilever, so that only the substances that are not the analyte contribute to a background noise in the form of a basic deflection of the reference cantilever.

Diese wirkende Kraft kann bei dem verformbaren Teil des Testcantilevers eine Verformung bewirken, während der verformbare Teil des Referenzcantilever nicht verbogen wird. Grundlage für die Auslenkung des Cantilevers ist die Änderung der Oberflächenspannung durch die Wechselwirkung mit dem Analyten. Die Änderung der Oberflächenspannung führt zu einer Dehnung oder Stauchung der oberen (oder unteren) Oberfläche des Cantilevers. Die unterschiedliche Dehnung oder Stauchung an Ober- und Unterseite bewirkt in dem Material eine interne Kraft oder Materialspannung, die zur Verformung führt. This acting force can cause a deformation in the deformable part of the test cantilever, while the deformable part of the reference cantilever is not bent. The basis for the deflection of the cantilever is the change in surface tension due to the interaction with the analyte. The change in surface tension leads to a stretching or compression of the upper (or lower) surface of the cantilever. The different stretching or compression on the upper and lower sides causes an internal force or material stress in the material, which leads to deformation.

Referenzcantilever nach dem Stand der Technik weisen lediglich keine Rezeptorschicht auf, die sensitiv auf den Analyten reagiert. Dadurch können zwar Effekte wie Turbulenz in der Probe und die thermische Drift des Sensorsystems bestimmt werden. Jedoch kann bei einem solchen Referenzcantilever der Analyt beispielsweise durch eine unspezifische Bindung an die Referenzschicht des Referenzcantilevers binden. Dadurch trägt aber der Analyt selbst zum Grundrauschen bei. Daher sind bei einem Sensor nach dem Stand der Technik Referenzmessungen in einer Referenzprobe, also einer Probe ohne Analyten, notwendig. Nur dadurch lässt sich der Effekt der unspezifischen Bindung der Stoffe, die nicht der Analyt sind, feststellen. State-of-the-art reference cantilevers simply do not have a receptor layer that reacts sensitively to the analyte. This means that effects such as turbulence in the sample and the thermal drift of the sensor system can be determined. However, with such a reference cantilever, the analyte can bind to the reference layer of the reference cantilever, for example, through non-specific binding. This means that the analyte itself contributes to the background noise. Therefore, with a state-of-the-art sensor, reference measurements in a reference sample, i.e. a sample without analyte, are necessary. This is the only way to determine the effect of non-specific binding of substances that are not the analyte.

Bei dem Biosensor wird durch die selektive Nichtaufnahme des Analyten durch den Referenzcantilever das Messverfahren drastisch vereinfacht, da der Referenzcantilever nicht sensitiv für den Analyten ist und daher der Analyt auch nicht zum Grundrauschen beiträgt. Nur die Stoffe, die nicht der Analyt sind, tragen hier zum Grundrauschen des Referenzcantilevers bei. Gewissermaßen kann durch die selektive Nichtaufnahme des Analyten am Referenzcantilever bewirkt werden, dass der Referenzcantilever denselben Turbulenzen, derselben thermischen Drift und demselben Einfluss aller Stoffe, die nicht der Analyt sind, ausgesetzt ist, wie in einer Referenzprobe. Jedoch mit dem Unterschied, dass das Referenzsignal direkt in der Probenflüssigkeit bestimmt wird. In the biosensor, the measurement process is drastically simplified by the selective non-uptake of the analyte by the reference cantilever, since the reference cantilever is not sensitive to the analyte and therefore the analyte does not contribute to the background noise. Only the Substances that are not the analyte contribute to the background noise of the reference cantilever. To a certain extent, the selective non-uptake of the analyte at the reference cantilever can cause the reference cantilever to be exposed to the same turbulence, the same thermal drift and the same influence of all substances that are not the analyte as in a reference sample. However, with the difference that the reference signal is determined directly in the sample liquid.

Insbesondere bewirkt ein Referenzcantilever mit Referenzschicht und ein Testcantilever mit Rezeptorschicht eine deutlich spezifischere Analyse des Analyten als lediglich ein Referenzcantilever ohne Rezeptorschicht, da sowohl die Referenzschicht als auch die Rezeptorschicht eine spezifische Wechselwirkung beziehungsweise Nicht-Wechselwirkung mit dem Analyten aufweisen. In particular, a reference cantilever with a reference layer and a test cantilever with a receptor layer result in a significantly more specific analysis of the analyte than just a reference cantilever without a receptor layer, since both the reference layer and the receptor layer exhibit a specific interaction or non-interaction with the analyte.

Der Aufbau des Sensors mit Referenzcantilever und Testcantilever hat den Vorteil, dass in der Probe gleichzeitig zwei Messungen vorgenommen werden können, wobei die Messung des Referenzcantilevers die Messung des Testcantilevers kalibrieren kann. Dadurch lassen sich Umgebungseinflüsse, etwa chemische, thermische, mechanische, elektrische und fluidische Störeinflüsse, auf die jeweilige Messung reduzieren, so dass ein Vorkommen des Analyten aus dem Vergleich der Messung am Testcantilever und am Referenzcantilever geschlossen werden kann. The design of the sensor with reference cantilever and test cantilever has the advantage that two measurements can be taken in the sample at the same time, whereby the measurement of the reference cantilever can calibrate the measurement of the test cantilever. This reduces environmental influences, such as chemical, thermal, mechanical, electrical and fluidic interference, on the respective measurement, so that the presence of the analyte can be concluded from the comparison of the measurement on the test cantilever and the reference cantilever.

Diese Kräfte oder Materialspannungen, beispielsweise Dehnungen oder Stauchungen, die auf die Cantilever wirken, können schließlich von den Transducern detektiert werden, wobei durch unterschiedlich starke Dehnungen oder Stauchungen unterschiedlich starke Spannungen von den Transducer detektiert werden. These forces or material stresses, such as strains or compressions, acting on the cantilevers can ultimately be detected by the transducers, whereby different levels of strain or compression result in different levels of stress being detected by the transducers.

Der Testcantilever 2 und der Referenzcantilever 3 vermessen damit das Vorkommen des Analyten 90 der Probe 9 jedoch an unterschiedlichen Positionen. An unterschiedlichen Positionen der Probe kann es zu unterschiedlichen Eigenschaften der Probe kommen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen oder Konzentrationsgradienten. Diese unterschiedlichen Umgebungsbedingungen können mit den passiven Transducer 200, 300 vermessen werden. The test cantilever 2 and the reference cantilever 3 measure the presence of the analyte 90 in the sample 9 at different positions. Different sample properties can occur at different positions, such as temperature fluctuations or concentration gradients. These different environmental conditions can be measured with the passive transducers 200, 300.

Die passiven Transducer 200, 300 sind auf der Basis angeordnet und detektieren bevorzugt bei einer Verformung oder Änderung in der Oberflächenspannung des verformbaren Teils 22, 32 der Referenz- beziehungsweise Testcantilever 2, 3 kein Messsignal. Jedoch kann der Grundpegel des Messsignals der passiven Transducer 200, 300 aufgrund dieser unterschiedlichen Umgebungsbedingungen beeinflusst werden. Indem für jeden Messwert der aktiven Transducer 220, 230 über die passiven Transducer 200, 300 jeweils ein Vergleichswert bereitgestellt wird, der die Umgebungsbedingungen isoliert betrachtet, kann der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Messsignale der aktiven Transducer 220, 320 bestimmt und reduziert beziehungsweise herausgerechnet oder isoliert werden. The passive transducers 200, 300 are arranged on the base and preferably do not detect a measurement signal in the event of a deformation or change in the surface tension of the deformable part 22, 32 of the reference or test cantilevers 2, 3. However, the base level of the measurement signal of the passive transducers 200, 300 can be influenced due to these different environmental conditions. By providing a comparison value for each measured value of the active transducers 220, 230 via the passive transducers 200, 300, which considers the environmental conditions in isolation, the influence of the environmental conditions on the measurement signals of the active transducers 220, 320 can be determined and reduced or eliminated or isolated.

Demnach kann über den Biosensor 1 das Vorkommen eines Analyten 90 in einer Probe 9 isoliert analysiert werden, indem durch eine Vielzahl an Messpunkten auf den Referenz- und Testcantilever 3, 2 der Einfluss von Wechselwirkungen, die nicht dem Analyten 90 zuzuordnen sind, reduziert und isoliert werden. Dies ermöglicht eine hohe Messgenauigkeit des Vorkommens des Analyten 90 in der Probe 9. Accordingly, the presence of an analyte 90 in a sample 9 can be analyzed in isolation using the biosensor 1 by reducing and isolating the influence of interactions that cannot be assigned to the analyte 90 using a large number of measuring points on the reference and test cantilevers 3, 2. This enables a high degree of measurement accuracy of the presence of the analyte 90 in the sample 9.

In Figur 2 ist eine weitere schematische Ausführungsform eines Biosensors 1 gezeigt. Die Transducer 300, 320, 200, 220 sind über die Elektroden 401 , 402, 403, 404 kontaktiert. Insbesondere ist der aktive Testtransducer 220 mit dem aktiven Referenztransducer 320 über die Elektrode 401 verbunden. Des Weiteren ist der passive Testtransducer 200 mit dem passiven Referenztransducer 300 über die Elektrode 403 verbunden. Der aktive Testtransducer 220 ist zudem mit dem passiven Testtransducer 200 über die Elektrode 402 verbunden, wohingegen der aktive Referenztransducer 320 mit dem passiven Referenztransducer 300 über die Elektrode 404 verbunden ist. Figure 2 shows a further schematic embodiment of a biosensor 1. The transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404. In particular, the active test transducer 220 is connected to the active reference transducer 320 via the electrode 401. Furthermore, the passive test transducer 200 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 403. The active test transducer 220 is also connected to the passive test transducer 200 via the electrode 402, whereas the active reference transducer 320 is connected to the passive reference transducer 300 via the electrode 404.

Somit ergeben sich insgesamt vier Elektroden über welche die T ransducer 200, 220, 300, 320 miteinander elektrisch kontaktiert werden. Eine elektrische Kontaktierung kann hierbei insbesondere erreicht werden, indem die Transducer auf die Elektroden aufgebracht werden, sodass eine leitfähige Verbindung entsteht. This results in a total of four electrodes via which the transducers 200, 220, 300, 320 are electrically contacted with each other. Electrical contact can be achieved in particular by applying the transducers to the electrodes so that a conductive connection is created.

In Figur 3 ist eine Möglichkeit der Verschaltung der Elektroden gezeigt. Die Elektroden, die die Transducer 200, 220, 300, 320 kontaktieren, sind insgesamt spiegelsymmetrisch aufgebaut. Durch die Elektroden laufen Ströme beziehungsweise es liegen Spannungen an, sodass es bei einer asymmetrischen Ausbildung dieser Elektroden zu einem asymmetrischen Übersprechen elektrischer Signale auf die anderen Elektroden kommen könnte. Durch diese wechselseitige Beeinflussung kann es zur Erzeugung eines Streusignals zwischen den Elektroden kommen, was jedoch durch die symmetrische Bauweise vermieden werden kann. An den elektrischen Widerständen der Transducer 200, 220, 300, 320 fallen folglich Spannung ab, wie zum Beispiel eine Single-Ended-Spannung am passiven Testtransducer Utest passiv (200), sowie eine Single-Ended- Spannung am passiven Referenztransducer Ureterenz passiv poo). Figure 3 shows one way of connecting the electrodes. The electrodes that contact the transducers 200, 220, 300, 320 are constructed in mirror symmetry. Currents or voltages run through the electrodes, so that an asymmetrical design of these electrodes could lead to asymmetrical crosstalk of electrical signals to the other electrodes. This mutual influence can lead to the generation of a stray signal between the electrodes, but this can be avoided by the symmetrical design. Voltages therefore drop across the electrical resistors of the transducers 200, 220, 300, 320, for example a single-ended voltage on the passive test transducer Utest passive (200), as well as a single-ended voltage on the passive reference transducer Ureterence passive poo).

Die Transducer 200, 220, 300, 320 sind hier in einer sogenannten Widerstandsbrücke elektrisch verschaltet. Bei der Widerstandsbrücke wird eine Anregungsspannung VO, beispielsweise Gleichspannung oder Wechselspannung, zwischen den Elektroden 403, 401 angelegt. Zwischen diesen Elektroden wirken die passiven und aktiven Transducer als Spannungsteiler, aufgrund ihrer elektrischen Widerstände. Eine Widerstandsbrücke in der gezeigten Form hat den Vorteil, dass zwischen den Elektroden 402, 404 keine Spannung aufgebaut wird, sofern das Verhältnis der elektrischen Widerstände des passiven Transducers 200 zum aktiven Transducer 220 des Testcantilevers 2 gleich dem Verhältnis der elektrischen Widerstände des passiven Transducers 300 zum aktiven Transducer 320 des Referenzcantilevers 3 ist. Es genügt also insbesondere die Abweichung eines elektrischen Widerstandes, um die elektrischen Widerstandsverhältnisse zu ändern, und um so eine Spannung zwischen den Elektroden 402, 404 aufzubauen. The transducers 200, 220, 300, 320 are electrically connected in a so-called resistance bridge. In the resistance bridge, an excitation voltage VO, for example direct voltage or alternating voltage, is applied between the electrodes 403, 401. Between these electrodes, the passive and active transducers act as voltage dividers due to their electrical resistances. A resistance bridge in the form shown has the advantage that no voltage is built up between the electrodes 402, 404, provided that the ratio of the electrical resistances of the passive transducer 200 to the active transducer 220 of the test cantilever 2 is equal to the ratio of the electrical resistances of the passive transducer 300 to the active transducer 320 of the reference cantilever 3. In particular, the deviation of an electrical resistance is sufficient to change the electrical resistance ratios and thus to build up a voltage between the electrodes 402, 404.

Wenn der Referenzcantilever 3 und der Testcantilever 2 mit der Probe 9 und dem Analyten 90 in Wechselwirkung treten, so erfahren beide verformbaren Teile 22, 32 beispielsweise eine Änderung der Oberflächenspannung, die beispielsweise für den verformbaren Teil 22 des Testcantilevers 2 größer ist als für den verformbaren Teil 32 des Referenzcantilevers 3. Demzufolge wird der elektrische Widerstand des aktiven Testtransducers 220 des verformbaren Teils 22 des Testcantilevers 2 in stärkerem Maße variieren als für den aktiven Referenztransducer 320 des verformbaren Teils 32 des Referenzcantilevers 3. Sofern sich die elektrischen Widerstände der passiven Transducer 200, 300 nicht ändern oder zumindest gleich ändern, ergibt sich eine Änderung der elektrischen Widerstandsverhältnisse aus der Verformung des verformbaren Teils 22 des Testcantilevers 2 aufgrund der Wechselwirkung mit dem Analyten 90 der Probe 9, die spezifisch mit der Referenzschicht 24 des Testcantilevers 2 wechselwirkt. Bei einer solchen Wechselwirkung wird dementsprechend eine Spannung zwischen den Elektroden 402, 404 aufgebaut, so dass eine Veränderung der Oberflächenspannung beim aktiven Testtransducer 220 relativ zum aktiven Referenztransducer 320 als Brückenquerspannung VB angezeigt werden kann. Bevorzugt skaliert die Brückenquerspannung VB mit dem Vorkommen des Analyten 90 in der Probe 9, sodass eine quantitative Auswertung des Messsignals ermöglicht wird. When the reference cantilever 3 and the test cantilever 2 interact with the sample 9 and the analyte 90, both deformable parts 22, 32 experience, for example, a change in the surface tension, which is, for example, greater for the deformable part 22 of the test cantilever 2 than for the deformable part 32 of the reference cantilever 3. Consequently, the electrical resistance of the active test transducer 220 of the deformable part 22 of the test cantilever 2 will vary to a greater extent than for the active reference transducer 320 of the deformable part 32 of the reference cantilever 3. If the electrical resistances of the passive transducers 200, 300 do not change or at least change in the same way, a change in the electrical resistance ratios results from the deformation of the deformable part 22 of the test cantilever 2 due to the interaction with the analyte 90 of the sample 9, which is specifically related to the reference layer 24 of the test cantilever 2. In such an interaction, a voltage is accordingly built up between the electrodes 402, 404, so that a change in the surface tension in the active test transducer 220 relative to the active reference transducer 320 can be displayed as a bridge transverse voltage VB. Preferably, the bridge transverse voltage VB scales with the occurrence of the analyte 90 in the sample 9, so that a quantitative evaluation of the measurement signal is possible.

Die Brückenquerspannung VB entspricht der Differenz aus der Single-Ended-Spannung an dem passiven Testtransducer Utest passiv (200) und der Single-Ended-Spannung an dem passiven Referenztransducer Ureterenz passiv pooj. Ein Brückenquerspannungsdetektor 44 kann die Brückenquerspannung VB nach außen anzeigen oder weiterleiten, sodass für den Anwender des Biosensors 1 sichtbar wird, dass eine Brückenquerspannung VB anliegt. Insbesondere kann ein solcher Brückenquerspannungsdetektor 44 auch durch einen AD-Wandler 440 gegeben sein, wobei der AD-Wandler 440 die Brückenquerspannung VB in ein Digitalsignal umwandelt, welches zur externen Messvorrichtung weitergeleitet werden kann. The bridge transverse voltage VB corresponds to the difference between the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureterence passive pooj. A bridge transverse voltage detector 44 can display or forward the bridge transverse voltage VB to the outside, so that it is visible to the user of the biosensor 1 that a bridge transverse voltage VB is present. In particular, such a bridge transverse voltage detector 44 can also be provided by an AD converter 440, wherein the AD converter 440 converts the bridge transverse voltage VB into a digital signal, which can be forwarded to the external measuring device.

Insbesondere kann der AD-Wandler 440 in zwei verschiedenen Messmodi betrieben werden. In particular, the AD converter 440 can be operated in two different measurement modes.

Der erste Messmodus ist der differentielle Messmodus bei dem die Brückenquerspannung VB gemessen wird und somit ein relativer Messwert für die Verformung der beiden Referenz- und Testcantilever 3, 2 erzeugt wird. In diesem differentiellen Messmodus wird gewissermaßen das Messsignal aller Transducer 200, 220, 300, 320 berücksichtigt, sodass das Ausgabesignal des AD- Wandlers 440 ein von Umgebungseinflüssen bereinigtes Messsignale ist, durch welches sich auf die relative Verformung der verformbaren Teile 32, 22 und somit auf das Vorkommen eines Analyten 90 schließen lässt. The first measurement mode is the differential measurement mode in which the bridge transverse voltage VB is measured and thus a relative measurement value for the deformation of the two reference and test cantilevers 3, 2 is generated. In this differential measurement mode, the measurement signal of all transducers 200, 220, 300, 320 is taken into account, so to speak, so that the output signal of the AD converter 440 is a measurement signal cleaned of environmental influences, through which the relative deformation of the deformable parts 32, 22 and thus the presence of an analyte 90 can be deduced.

Der zweite Messmodus ist der sogenannte absolute Messmodus. In dem absoluten Messmodus wird nicht die Brückenquerspannung VB detektiert, sondern vielmehr die Signale an den Elektroden 402 beziehungsweise 404 isoliert voneinander abgegriffen, sodass eine Aussage über die jeweiligen Auslenkungen der verformbaren Teile 32, 22 getroffen werden kann. Diese Information bleibt dem Benutzer im differentiellen Messmodus verwehrt, bei dem die Brückenquerspannung VB gemessen wird. The second measuring mode is the so-called absolute measuring mode. In the absolute measuring mode, the bridge transverse voltage VB is not detected, but rather the signals at the electrodes 402 and 404 are tapped in isolation from one another, so that a statement can be made about the respective deflections of the deformable parts 32, 22. This information is denied to the user in the differential measuring mode, in which the bridge transverse voltage VB is measured.

Die tatsächlich hergestellten Biosensoren können eine gewisse Streubreite aufweisen hinsichtlich der jeweils aufgebrachten Strukturen und damit insbesondere auch hinsichtlich der Eigenschaften der Transducer, insbesondere des aktiven und des passiven Testtransducers 220, 200 sowie des aktiven und passiven Referenztransducers 320, 300. Diese Unterschiede in den Eigenschaften, beispielsweise in den elektrischen Widerständen der Transducer 200, 220, 300, 320, sind herstellungsbedingt und können entsprechend nicht vollständig ausgeschlossen werden. The biosensors actually manufactured can have a certain range of variation with regard to the structures applied in each case and thus in particular also with regard to the properties of the transducers, in particular the active and passive test transducers 220, 200 and the active and passive reference transducers 320, 300. These differences in the properties, for example in the electrical resistances of the transducers 200, 220, 300, 320, are due to manufacturing and therefore cannot be completely ruled out.

Für den Anwender eines Biosensors 1 ist es jedoch von großer Bedeutung, dass die jeweiligen Analyseergebnisse konsistent und zuverlässig sind bzw. der Anwender einen Hinweis darauf erhält, mit welcher Wahrscheinlichkeit bzw. welcher Sicherheit jeweiligen Analyseergebnisse behaftet sind. Mit anderen Worten möchte der Anwender wissen, ob das erhaltene Testergebnis zuverlässig ist oder nicht. Der erwartete Grad an Zuverlässigkeit kann aber je nach Anwendungsbereich variieren. Bei einem Virustest für Menschen kann eine sehr hohe Zuverlässigkeit erforderlich sein, um beispielsweise zuverlässig Quarantänemaßnahmen anzuordnen oder aufzuheben. Bei einer Laktatmessung für einen Freizeitsportler kann die erwartete Zuverlässigkeit auch niedriger sein. However, it is of great importance for the user of a biosensor 1 that the respective analysis results are consistent and reliable or that the user receives an indication of the probability or certainty of the respective analysis results. In other words, the user wants to know whether the test result obtained is reliable or not. However, the expected level of reliability can vary depending on the area of application. For a virus test for humans, a very high level of reliability may be required, for example, in order to reliably order or lift quarantine measures. For a lactate measurement for a recreational athlete, the expected reliability may also be lower.

Um die Zuverlässigkeit von Tests zu quantifizieren sind beispielsweise die Parameter der Sensitivität und der Spezifität bekannt, mittels welchen ein Test klassifiziert werden kann. Beispielsweise können bei einem Test auf das Vorliegen eines bestimmten Virus hin diese Leistungsparameter angegeben werden, um die Zuverlässigkeit des Tests zu beschreiben. In order to quantify the reliability of tests, the parameters of sensitivity and specificity are known, for example, by means of which a test can be classified. For example, in a test for the presence of a certain virus, these performance parameters can be specified to describe the reliability of the test.

Die Sensitivität eines Tests gibt an, welcher Anteil der getesteten Personen zuverlässig von dem Test als krank („positiv“) erkannt wird. Die Sensitivität ist entsprechend definiert als die Anzahl der von dem Test als krank getesteten Personen geteilt durch die Anzahl der tatsächlich kranken Personen in der mit dem Test getesteten Personengruppe. Bei einer hohen Sensitivität des Tests wird kaum eine erkrankte Person fälschlich als gesund bewertet, sodass bei einem Test mit einer hohen Sensitivität eine kranke Person mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auch als krank erkannt wird. The sensitivity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as sick ("positive") by the test. The sensitivity is defined as the number of people tested as sick by the test divided by the number of people who are actually sick in the group of people tested with the test. If the test has a high sensitivity, hardly any sick person will be falsely classified as healthy, so that with a test with a high sensitivity, a sick person will also be identified as sick with a high probability.

Die Spezifität eines Tests gibt an, welcher Anteil der getesteten Personen zuverlässig von dem Test als gesund („negativ“) erkannt wird. Die Spezifität ist entsprechend definiert als die Anzahl der von dem Test als gesund getesteten Personen geteilt durch die Anzahl der tatsächlich gesunden Personen in der mit dem Test getesteten Personengruppe. Bei einer hohen Spezifität des Tests wird kaum eine gesunde Person fälschlich als krank bewertet, so dass bei einem Test mit einer hohen Spezifität eine gesunde Person mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auch als gesund erkannt wird. The specificity of a test indicates which proportion of the people tested are reliably identified as healthy ("negative") by the test. The specificity is defined as the number of people tested as healthy by the test divided by the number of actually healthy people in the group of people tested with the test. If the test is highly specific, hardly any healthy person will be falsely classified as sick, so that with a test with a high specificity, a healthy person will also be identified as healthy with a high probability.

Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mittels dessen die oben beschriebenen Biosensoren entsprechend so zur Messung eines spezifischen Analyten individualisiert werden können und das Messverfahren dann entsprechend so ausgestaltet wird, dass die Testergebnisse trotz einer möglichen Schwankungsbreite bei der Herstellung der Biosensoren stets ein Messergebnis mit einer hohen Sensitivität und einer hohen Spezifität ermöglichen. In the following, a method is described by means of which the biosensors described above can be individualized to measure a specific analyte and the measurement method is then designed in such a way that the test results always enable a measurement result with a high sensitivity and a high specificity, despite a possible range of fluctuations in the production of the biosensors.

Figur 4 zeigt einen schematischen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren 100 zum Individualisieren eines individuellen, hergestellten Biosensors 1 zur Messung eines spezifischen Analyten 90. Die Individualisierung des individuellen, hergestellten Biosensors 1 soll dahingehend durchgeführt werden, dass der individuelle Biosensor 1 nach erfolgreicher Individualisierung vom Anwender für ein bestimmtes Anwendungsszenario verwendet werden kann. In dem entsprechenden Anwendungsszenario ist dann vorgesehen, dass der Biosensor 1 die entsprechende Analyse so durchführt, dass die für das spezifische Anwendungsszenario vom Anwender erwarteten Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Tests, beispielsweise an die Sensitivität und die Spezifität, immer erreicht werden können, oder der Test verworfen wird. Mit anderen Worten kann auf diese Weise immer ein zuverlässiges Testergebnis erreicht werden. Figure 4 shows a schematic flow chart of an embodiment of a method 100 for individualizing an individual, manufactured biosensor 1 for measuring a specific analyte 90. The individualization of the individually manufactured biosensor 1 should be carried out in such a way that the individual biosensor 1 can be used by the user for a specific application scenario after successful individualization. In the corresponding application scenario, it is then provided that the biosensor 1 carries out the corresponding analysis in such a way that the requirements for the reliability of the test expected by the user for the specific application scenario, for example the sensitivity and specificity, can always be met, or the test is rejected. In other words, a reliable test result can always be achieved in this way.

In dem Verfahren 100 wird in einem ersten Schritt S1 mindestens ein Qualitätsparameter des individuellen Biosensors 1 , dessen Individualisierung erreicht werden soll, bestimmt. Der mindestens eine Qualitätsparameter kann als Indikator für die Leistungsfähigkeit des Biosensors 1 herangezogen werden. Zumindest dient der mindestens eine Qualitätsparameter im weiteren Verfahren 100 zur Individualisierung des Biosensors. In the method 100, in a first step S1, at least one quality parameter of the individual biosensor 1, the individualization of which is to be achieved, is determined. The at least one quality parameter can be used as an indicator of the performance of the biosensor 1. At least the at least one quality parameter serves in the further method 100 for individualizing the biosensor.

Der mindestens eine Qualitätsparameter des individuellen Biosensors 1 ergibt sich beispielsweise aus den Produktionsdaten des Biosensors 1 , die während der Produktion des Biosensors 1 aufgenommen worden sind oder aus einer Messung. Die Qualitätsparameter können dabei entweder durch die Produktionsdaten oder die Messdaten direkt bestimmt werden, oder aus den Produktionsdaten bzw. den Messdaten ermittelt werden. Eine exemplarische Ermittlung von Messdaten bzw. eine Bestimmung von Qualitätsparametern aus den Messdaten bzw. aus Produktionsdaten wird nachfolgend beispielsweise in den Figuren 5A und 5B beschrieben. Hierauf wird an dieser Stelle verwiesen. The at least one quality parameter of the individual biosensor 1 results, for example, from the production data of the biosensor 1 that was recorded during the production of the biosensor 1 or from a measurement. The quality parameters can either be determined directly from the production data or the measurement data, or can be determined from the production data or the measurement data. An exemplary determination of measurement data or a determination of quality parameters from the measurement data or from production data is described below, for example in Figures 5A and 5B. Reference is made to this at this point.

In einem zweiten Schritt S2 werden für den individuellen Biosensor 1 dann aufgrund der bereitgestellten Qualitätsparameter dessen mindestens einer Leistungsparameter und ein entsprechender Schwellwert bestimmt. Der Schwellwert entspricht bevorzugt einer Wahrscheinlichkeit anhand derer eine Korrektheit eines Messergebnisses durch eine Messung mit dem Biosensor beurteilt wird. Die Korrektheit kann die Werte richtig oder ungültig annehmen. Der entsprechende Schwellwert ist abhängig von den Leistungsparametern des Biosensors 1 . Als Leistungsparameter können beispielsweise die Sensitivität, Spezifität und/oder der Ertrag des jeweiligen Biosensors 1 für die Messung eines spezifischen Analyten 90 bestimmt werden. Die Sensitivität, bzw. Spezifität, gibt an wie zuverlässig ein medizinisches Diagnoseverfahren, wie zum Beispiel der Messung eines spezifischen Analyten 90 bei einem Anwender, erkennt, ob man erkrankt, bzw. nicht erkrankt, ist. Der Ertrag wiederum gibt an inwiefern ein medizinisches Diagnoseverfahren, wie zum Beispiel der Messung eines spezifischen Analyten bei einem Anwender, ein richtiges Ergebnis liefert. In a second step S2, at least one performance parameter and a corresponding threshold value are then determined for the individual biosensor 1 on the basis of the quality parameters provided. The threshold value preferably corresponds to a probability based on which the correctness of a measurement result is assessed by a measurement with the biosensor. The correctness can assume the values to be correct or invalid. The corresponding threshold value depends on the performance parameters of the biosensor 1. The performance parameters that can be determined are, for example, the sensitivity, specificity and/or the yield of the respective biosensor 1 for the measurement of a specific analyte 90. The sensitivity or specificity indicates how reliably a medical diagnostic method, such as the measurement of a specific analyte 90 in a user, detects whether the user is ill or not ill. The yield in turn indicates the extent to which a medical diagnostic procedure, such as measuring a specific analyte in a user, provides a correct result.

Die Bestimmung der Leistungsparameter erfolgt mittels einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz, wobei die trainierte erste künstliche Intelligenz aus den Qualitätsparametern des jeweiligen individuellen Biosensors 1 dessen Leistungsparameter und Schwellwerte bestimmt. Hierbei wird die trainierte erste künstliche Intelligenz nach der Eingabe des mindestens einen Qualitätsparameters eine Liste von Leistungsparametern und dazugehörige Schwellwerten ausgeben. The performance parameters are determined by means of a trained first artificial intelligence, whereby the trained first artificial intelligence determines the performance parameters and threshold values of the respective individual biosensor 1 from the quality parameters. After the input of at least one quality parameter, the trained first artificial intelligence will output a list of performance parameters and associated threshold values.

Beispielsweise resultiert die Bestimmung in Schritt S2 in einer für den jeweiligen Biosensor 1 individuellen Liste von Tupeln mit Leistungsparametern und jeweils dazugehörigen Schwellwerten auf Grundlage des mindestens einen Qualitätsparameters des jeweiligen Biosensors 1. Jedes Tupel aus der Liste von Tupeln umfasst für jeden Leistungsparameter einen Wert sowie einen dazugehörigen Schwellwert. Bei geeigneter Wahl der Leistungsparameter lässt der Tupel auf Grundlage des dazugehörigen Schwellwerts eine Bewertung der Korrektheit einer Messung des Biosensors 1 zu. For example, the determination in step S2 results in a list of tuples with performance parameters and associated threshold values that is individual for the respective biosensor 1, based on the at least one quality parameter of the respective biosensor 1. Each tuple from the list of tuples includes a value and an associated threshold value for each performance parameter. If the performance parameters are selected appropriately, the tuple allows an assessment of the correctness of a measurement of the biosensor 1 based on the associated threshold value.

Als trainierte erste künstliche Intelligenz zur Bestimmung von Leistungsparametern kann, wie in dem Ausführungsbeispiel 6A gezeigt, ein neuronales Netz 80 verwendet werden. Das Training der ersten künstlichen Intelligenz wird nachfolgend im Anschluss an die Figur 6A beschrieben. Hierauf wird an dieser Stelle verwiesen. As shown in the embodiment 6A, a neural network 80 can be used as the trained first artificial intelligence for determining performance parameters. The training of the first artificial intelligence is described below following Figure 6A. Reference is made to this at this point.

Durch das Training der ersten künstlichen Intelligenz wird dieses für die Aufgabe im Schritt S2 spezifiziert. So kann die im Schritt S2 verwendete erste künstliche Intelligenz Listen für einen oder mehrere Leistungsparameter mit den jeweiligen Schwellwerten für jeden, oder einen spezifischen, Analyten bestimmen. Als Leistungsparameter können beispielsweise die Sensitivität, Spezifität und/oder der Ertrag des jeweiligen Biosensors 1 für die Messung eines spezifischen Analyten 90 von der trainierten ersten künstlichen Intelligenz bestimmt werden. By training the first artificial intelligence, this is specified for the task in step S2. The first artificial intelligence used in step S2 can thus determine lists for one or more performance parameters with the respective threshold values for each, or a specific, analyte. For example, the sensitivity, specificity and/or the yield of the respective biosensor 1 for the measurement of a specific analyte 90 can be determined as performance parameters by the trained first artificial intelligence.

In einem dritten Schritt S3 wird dann aufgrund der ermittelten Leistungsparameter sowie des zugeordneten Schwellwerts eine Individualisierung des individuellen Biosensors 1 dahingehend vorgenommen, dass für unterschiedliche Anwendungsszenarien und insbesondere Analyten 90 die Leistungsparameter und deren Schwellwerte dahingehend analysiert werden, ob der individuelle Biosensor 1 für ein spezielles Anwendungsszenario geeignet ist, oder eher für ein anderes Anwendungsszenario. In a third step S3, the individual biosensor 1 is then individualized on the basis of the determined performance parameters and the associated threshold value in such a way that the performance parameters and their threshold values are analyzed for different application scenarios and in particular analytes 90 to determine whether the individual Biosensor 1 is suitable for a specific application scenario, or rather for another application scenario.

Beispielsweise soll der Biosensor 1 in einem ersten Anwendungsszenario zum Nachweis eines Virus zur Eindämmung einer Pandemie verwendet werden. In diesem Fall ist der Analyt 90 klar spezifiziert, denn dies ist der jeweilige Virus, der in der zu testenden Probenflüssigkeit der Probe 9 vorkommt. Weiterhin muss, um entsprechend für diesen Fall anwendbar zu sein, eine hohe Sensitivität und eine hohe Spezifität des Tests erreicht werden. Für dieses erste Anwendungsszenario ergibt sich entsprechend ein Anforderungsprofil dahingehend, dass der Analyt 90 in Form des Virus mit einer hohen Spezifität und gleichzeitig einer hohen Sensitivität, sowie unter Berücksichtigung des Ertrags bestimmt werden muss. Eine hohe Sensitivität und eine hohe Spezifität sind hier unter anderem deshalb von hoher Bedeutung, um einerseits die Pandemie eindämmen zu können, um aber andererseits auch behördliche Maßnahmen zur individuellen Freiheitsbeschränkung wie Quarantänemaßnahmen zuverlässig umsetzen zu können. Der Test weist zumeist hier sowohl eine Spezifität als auch eine Sensitivität von jeweils 100% auf. Ein hoher Ertrag ist aus Gründen der Ressourcenschonung und der Anwenderzufriedenheit wichtig, um genügend Tests bereitzustellen, deren Korrektheit der Messung des spezifischen Analyten beispielsweise nicht ungültig sind. For example, biosensor 1 is to be used in a first application scenario to detect a virus to contain a pandemic. In this case, analyte 90 is clearly specified, because this is the respective virus that occurs in the sample fluid of sample 9 to be tested. Furthermore, in order to be applicable for this case, a high sensitivity and a high specificity of the test must be achieved. For this first application scenario, a requirement profile arises in that analyte 90 in the form of the virus must be determined with a high specificity and at the same time a high sensitivity, and taking the yield into account. A high sensitivity and a high specificity are of great importance here, among other things, in order to be able to contain the pandemic on the one hand, but also to be able to reliably implement official measures to restrict individual freedom, such as quarantine measures, on the other. The test usually has both a specificity and a sensitivity of 100%. A high yield is important for reasons of resource conservation and user satisfaction in order to provide enough tests whose accuracy in measuring the specific analyte is not invalid, for example.

In einem zweiten beispielhaften Anwendungsszenario kann beispielsweise die Bestimmung des Laktatgehalts im Blut eines Freizeitsportlers gefordert sein. Auch hier ist der Analyt 90 klar spezifiziert, nämlich Laktat im Blut des Sportlers. Die Anforderungen an die Sensitivität und Spezifität des entsprechenden Biosensors sind in diesem Falle z.B. jedoch nicht so hoch, da der Freizeitsportler die Daten zwar zur individuellen Trainingssteuerung benötigt, damit aber keine substanziellen Einschränkungen beispielsweise der persönlichen Freiheit durch Quarantänemaßnahmen verbunden sind. Entsprechend wäre in diesem zweiten Anwendungsszenario der Analyt klar, nämlich Laktat im Blut, die Anforderungen an Spezifität und Sensitivität sind aber deutlich geringer. In a second example application scenario, for example, the determination of the lactate content in the blood of a recreational athlete may be required. Here, too, the analyte 90 is clearly specified, namely lactate in the athlete's blood. However, the requirements for the sensitivity and specificity of the corresponding biosensor are not so high in this case, for example, because although the recreational athlete needs the data for individual training control, this does not entail any substantial restrictions on personal freedom, for example through quarantine measures. Accordingly, in this second application scenario, the analyte would be clear, namely lactate in the blood, but the requirements for specificity and sensitivity are significantly lower.

Konkret kann im Schritt S3 beispielsweise aufgrund der im Schritt S2 ermittelten Leistungsparameter und der zugeordneten Schwellwerte festgestellt werden, ob ein individueller Biosensor 1 beispielsweise für einen Virustest zur Eindämmung einer Pandemie geeignet ist, der eine hohe Sensitivität und eine hohe Spezifität erfordert, oder ob der individuelle Biosensor 1 eher für ein Anwendungsszenario geeignet ist, bei dem eine hohe Spezifität und hohe Sensitivität nicht gefordert sind. Liegt eine Liste von Tupeln vor, kann aus der Liste von Tupeln ein Tupel ausgewählt werden. Die Auswahl des Tupels kann bevorzugt anhand der Werte für die Leistungsparameter in der Liste von Tupeln unter Berücksichtigung des Anwendungsszenarios stattfinden, um auf diese Weise die Individualisierung des Biosensors vorzunehmen. Specifically, in step S3, for example, based on the performance parameters determined in step S2 and the associated threshold values, it can be determined whether an individual biosensor 1 is suitable, for example, for a virus test to contain a pandemic, which requires high sensitivity and high specificity, or whether the individual biosensor 1 is more suitable for an application scenario in which high specificity and high sensitivity are not required. If a list of tuples is available, a tuple can be selected from the list of tuples. The selection of the tuple can preferably be made based on the values for the performance parameters in the list of tuples, taking into account the application scenario, in order to individualize the biosensor.

Der Schwellwert in dem ausgewählten Tupel kann später bei der Messung des spezifischen Analyten durch den Biosensor zur Beurteilung der Korrektheit der Messung herangezogen werden. Der Schwellwert hängt von den Leistungsparametern ab. Hierauf wird auch bei der Beschreibung der Figur 7 unten eingegangen. Hierauf wird auch verwiesen. Entsprechend kann der Tupel und insbesondere der Schwellwert zu dem jeweiligen Leistungsparameter aber auch vorteilhaft mit dem Biosensor 1 gespeichert werden. The threshold value in the selected tuple can later be used when the biosensor measures the specific analyte to assess the correctness of the measurement. The threshold value depends on the performance parameters. This is also discussed in the description of Figure 7 below. Reference is also made to this. Accordingly, the tuple and in particular the threshold value for the respective performance parameter can also advantageously be stored with the biosensor 1.

Nach Abschluss der Individualisierung endet das Verfahren 100 und der individuelle, nun individualisierte Biosensor kann entsprechend dem jeweiligen festgelegten Anwendungsszenario markiert und verwendet werden. After completion of the individualization, the process 100 ends and the individual, now customized biosensor can be marked and used according to the respective defined application scenario.

Dazu kann in dem jeweiligen individuellen, nun individualisierten Biosensor sowohl das Anwendungsszenario gespeichert werden, sowie der dazugehörige Schwellwert. For this purpose, both the application scenario and the associated threshold value can be stored in the respective individual, now customized biosensor.

Natürlich können, bei einer entsprechenden Bewertung des individuellen Biosensors, auch mehrere unterschiedliche Anwendungsszenarien mit den dazugehörigen Schwellwerten ermittelt und gespeichert werden, die dann auswählbar in dem Biosensor abgelegt werden. Of course, with an appropriate evaluation of the individual biosensor, several different application scenarios with the corresponding threshold values can be determined and saved, which can then be selected and stored in the biosensor.

Die Speicherung der Daten, also das entsprechende Anwendungsszenario und die damit zusammenhängenden Leistungsparameter und Schwellwerte, können in einem nicht-flüchtigen Speicher in dem Biosensor gespeichert werden, beispielsweise einem EEPROM. Durch die Speicherung der Daten kann die Individualisierung des jeweiligen individuellen Biosensors abgeschlossen werden. The storage of the data, i.e. the corresponding application scenario and the associated performance parameters and threshold values, can be stored in a non-volatile memory in the biosensor, for example an EEPROM. By storing the data, the individualization of the respective individual biosensor can be completed.

Auch kann das Individualisieren des Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten im Schritt S3 unter Verwendung der trainierten ersten künstlichen Intelligenz aus Schritt S2 unter Einbeziehung eines spezifischen Anwendungsszenarios stattfinden. Die trainierte erste künstliche Intelligenz bestimmen folglich auf Grundlage des mindestens einen Qualitätsparameters die Leistungsparameterwerte und den entsprechenden Schwellwert zu dem Biosensor 1 unter Einbeziehung des spezifischen Anwendungsszenarios. Die trainierte erste künstliche Intelligenz wählt beispielsweise aus einer Liste von Tupel ein Tupel aufgrund des spezifischen Anwendungsszenarios aus. Die Leistungsparameterwerte und der dazugehörige Schwellwert in dem ausgewählten Tupel richten sich nach dem spezifischen Anwendungsszenario und die trainierte erste künstliche Intelligenz nimmt eine Individualisierung des Biosensors 1 vor. Das spezifische Anwendungsszenario kann beispielsweise durch einen Benutzer vorgegeben sein, oder anhand von aktuellen Lagerbeständen und Nachfragen ermittelt und an die trainierte erste künstliche Intelligenz bereitgestellt werden. The individualization of the biosensor for measuring a specific analyte can also take place in step S3 using the trained first artificial intelligence from step S2, taking into account a specific application scenario. The trained first artificial intelligence therefore determines the performance parameter values and the corresponding threshold value for the biosensor 1 on the basis of the at least one quality parameter, taking into account the specific application scenario. The trained first artificial intelligence selects, for example, a tuple from a list of tuples based on the specific application scenarios. The performance parameter values and the associated threshold value in the selected tuple are based on the specific application scenario and the trained first artificial intelligence individualizes the biosensor 1. The specific application scenario can, for example, be specified by a user or determined based on current inventory levels and demand and provided to the trained first artificial intelligence.

Falls kein geeignetes Tupel durch die trainierte erste künstliche Intelligenz ausgewählt werden kann, weil zum Beispiel zu dem spezifischen Anwendungsszenario keine Leistungsparameterwerte für den Biosensor 1 existieren, so kann die erste künstliche Intelligenz eine Fehlermeldung ausgeben. Auch kann die trainierte künstliche Intelligenz in diesem Fall selbstständig zum Beispiel anhand der aktuellen Lagerbestände und/oder Nachfrage ein anderes spezifisches Anwendungsszenario auswählen. Die erste künstliche Intelligenz bezieht das spezifische Anwendungsszenario ein um einen Leistungsparameter mit dazugehörigem Schwellwert für den Biosensor 1 festzulegen. Entsprechend berücksichtigt das Training der ersten künstlichen Intelligenz das spezifisches Anwendungsszenario. Die Berücksichtigung des spezifischen Anwendungsszenarios beim Training der ersten künstlichen Intelligenz wird näher zum Ende der Figur 6B erläutert. Hierauf wird an dieser Stelle verwiesen. If no suitable tuple can be selected by the trained first artificial intelligence, for example because no performance parameter values exist for the biosensor 1 for the specific application scenario, the first artificial intelligence can issue an error message. In this case, the trained artificial intelligence can also independently select another specific application scenario, for example based on the current inventory levels and/or demand. The first artificial intelligence takes the specific application scenario into account in order to determine a performance parameter with an associated threshold value for the biosensor 1. Accordingly, the training of the first artificial intelligence takes the specific application scenario into account. The consideration of the specific application scenario when training the first artificial intelligence is explained in more detail at the end of Figure 6B. Reference is made to this at this point.

Exemplarisch wird die Ermittlung mindestens eines Qualitätsparameters durch die Messung von Messwerten oder die Auswertung von Produktionsdaten nachfolgend in den Figuren 5A und 5B gezeigt. The determination of at least one quality parameter by measuring measured values or evaluating production data is shown below in Figures 5A and 5B.

Figur 5A zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel zur Bestimmung einer Eigenschaft des Biosensors 1 anhand eines Ausführungsbeispiels eines Biosensors 1 umfassend einen Testcantilever 2 und einen Referenzcantilever 3 mit verformbaren Teilen 22, 32. Mittels eines Messgeräts, hier exemplarisch dargestellt in Form eines Multimeters 50, werden die Spannungen an den elektrischen Widerständen der Transducer 300, 320, 200, 220, wie zum Beispiel die Single- Ended-Spannung an dem passiven Testtransducer Utest passiv (200) und die Single-Ended-Spannung an dem passiven Referenztransducer Ureferenz passiv (3oo>, gemessen. Die Transducer 300, 320, 200, 220 sind über die Elektroden 401 , 402, 403, 404 kontaktiert. Hierzu werden Messspitzen 52 des Multimeters 50 entsprechend an den Elektroden des Biosensors 1 positioniert. Der gemessene Wert der Spannung an dem elektrischen Widerstand wird in dem Ausführungsbeispiel auf einer Anzeige des Multimeters 50 angezeigt. Das Multimeter 50 kann auch zur Messung von anderen Eigenschaften des Biosensors 1 verwendet werden, wie zum Beispiel von elektrischen Widerständen, Kapazitäten oder Impedanzen. Beispielsweise kann das Multimeter zur Messung der elektrischen Widerstände der Transducer 300, 320, 200, 220 genutzt werden. Auch kann das Multimeter 50 Bestandteil einer Messapparatur, insbesondere beim oder nach dem Herstellungsprozess des Biosensors, sein, so dass die Messung der mindestens einen Eigenschaft automatisiert ablaufen kann. Figure 5A schematically shows an embodiment for determining a property of the biosensor 1 based on an embodiment of a biosensor 1 comprising a test cantilever 2 and a reference cantilever 3 with deformable parts 22, 32. By means of a measuring device, shown here as an example in the form of a multimeter 50, the voltages at the electrical resistances of the transducers 300, 320, 200, 220, such as the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureference passive (3oo>, are measured. The transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404. For this purpose, measuring tips 52 of the multimeter 50 are correspondingly connected to the electrodes of the biosensor 1. The measured value of the voltage at the electrical resistance is shown in the embodiment on a display of the multimeter 50. The multimeter 50 can also be used to measure other properties of the biosensor 1, such as electrical Resistances, capacitances or impedances. For example, the multimeter can be used to measure the electrical resistances of the transducers 300, 320, 200, 220. The multimeter 50 can also be part of a measuring apparatus, in particular during or after the manufacturing process of the biosensor, so that the measurement of at least one property can be automated.

Figur 5B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Bestimmen der mindestens einen Eigenschaft der Subkomponenten beziehungsweise aller Subkomponenten des Biosensors 1 mit einem Kamerasystem 60. Das Kamerasystem 60 kann durch ein bildgebendes Verfahren einen Bildausschnitt des Biosensors 1 aufnehmen, ein Spektrum des Bildausschnittes erstellen, eine zeitaufgelöste Analyse, eine spektral gefilterte Anregung und spektral gefilterte Detektion von Signalen mittels Kamera und beispielsweise mittels eines Computers 62 auswerten. Die Auswertung kann in allen Produktionsschritten erfolgen und möglicherweise die Verwendung Elektronen, Licht, Ionen und/oder Nahfeldanalysen einschließen. Figure 5B shows a further embodiment for determining the at least one property of the subcomponents or all subcomponents of the biosensor 1 using a camera system 60. The camera system 60 can record an image section of the biosensor 1 using an imaging method, create a spectrum of the image section, evaluate a time-resolved analysis, a spectrally filtered excitation and spectrally filtered detection of signals using a camera and, for example, using a computer 62. The evaluation can take place in all production steps and may possibly include the use of electrons, light, ions and/or near-field analyses.

Die Auswertung des Bildausschnitts kann beispielsweise eine Bestimmung der elektrischen Widerstände der Transducer 300, 320, 200, 220 als Eigenschaft des Biosensors 1 ergeben. Die Transducer 300, 320, 200, 220 sind über die Elektroden 401 , 402, 403, 404 kontaktiert. Die Auswertung des Bildausschnitts kann auch die Belegungsdichte und Homogenität einer Beschichtung eines Testcantilevers 2 und eines Referenzcantilevers 3 als Eigenschaft des Biosensors 1 ergeben. Die Auswertung des Bildausschnitts kann auch die individuelle, feinaufgelöste, geometrische Konfiguration des Cantielvers, der Elektroden oder des Transducers sein und auch spektroskopische Informationen enthalten. The evaluation of the image section can, for example, result in a determination of the electrical resistance of the transducers 300, 320, 200, 220 as a property of the biosensor 1. The transducers 300, 320, 200, 220 are contacted via the electrodes 401, 402, 403, 404. The evaluation of the image section can also result in the coverage density and homogeneity of a coating of a test cantilever 2 and a reference cantilever 3 as a property of the biosensor 1. The evaluation of the image section can also be the individual, finely resolved, geometric configuration of the cantilever, the electrodes or the transducer and can also contain spectroscopic information.

Aus den zuvor bestimmten Eigenschaften des Biosensors kann dann mindestens ein Qualitätsparameter ermittelt werden. At least one quality parameter can then be determined from the previously determined properties of the biosensor.

Beispielsweise kann als Qualitätsparameter ein Anteil sowie dessen Verteilung der funktionalisierten Oberfläche des Biosensors 1 ermittelt werden. For example, a proportion and its distribution of the functionalized surface of the biosensor 1 can be determined as a quality parameter.

Aus den zuvor bestimmten Single-Ended-Spannungen an den elektrischen Widerständen des passiven Testtransducers Utest passiv (200), des passiven Referenztransducers Ureferenz passiv (300) und der Anregungsspannung V0 kann als Qualitätsparameter auch die Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände in der Widerstandsbrücke des Biosensors 1 ermittelt werden. Die Selbstähnlichkeit des Biosensors 1 ergibt sich hier in einer ersten Betrachtung beispielsweise auf Grundlage der folgenden Rechenvorschrift unter Einbeziehung der Anregungsspannung VO an der Widerstandsbrücke, der Single-Ended-Spannung am passiven Testtransducers Utest passiv (200) und der Single-Ended-Spannung am passiven Referenztransducer Ureterenz passiv poo) wie folgt: From the previously determined single-ended voltages at the electrical resistances of the passive test transducer Utest passive (200), the passive reference transducer Ureference passive (300) and the excitation voltage V0, the self-similarity of the electrical resistances in the resistance bridge of the biosensor 1 can also be determined as a quality parameter. The self-similarity of the biosensor 1 results here in a first consideration, for example, on the basis of the following calculation rule, taking into account the excitation voltage VO at the resistance bridge, the single-ended voltage at the passive test transducer Utest passive (200) and the single-ended voltage at the passive reference transducer Ureterence passive poo) as follows:

Selbstähnlichkeit = min(1 - | Utest passiv (200) / (VO / 2) - 11 , 1 - | Ureferenz passiv (300) / (VO / 2) - 11), wobei min( , ) den kleinsten Wert der Argumente ausgibt. Die Single-Ended-Spannungen an den elektrischen Widerständen des passiven Testtransducers Utest passiv (200) und des passiven Referenztransducers Ureterenz passiv poo) können hierbei aus den elektrischen Widerstände Rreterenz passiv (2oo), Rreterenz aktiv (220), Rtest passiv poo), Rtest aktiv (320) der Transducer 200, 220, 300, 320 in der Widerstandsbrücke und der Anregungsspannung VO an der Widerstandsbrücke wie folgt bestimmen werden: Self-similarity = min(1 - | Utest passive (200) / (VO / 2) - 11 , 1 - | Ureference passive (300) / (VO / 2) - 11), where min( , ) outputs the smallest value of the arguments. The single-ended voltages at the electrical resistances of the passive test transducer Utest passive (200) and the passive reference transducer Ureterence passive poo) can be determined from the electrical resistances Rreterence passive (2oo), Rreterence active (220), Rtest passive poo), Rtest active (320) of the transducers 200, 220, 300, 320 in the resistance bridge and the excitation voltage VO at the resistance bridge as follows:

Utest passiv (200) = VO * Rtest passiv (200) /( Rtest passiv (200) + Rtest aktiv (220)) , Utest passive (200) = VO * Rtest passive (200) /( Rtest passive (200) + Rtest active (220)) ,

Ureferenz passiv (300) = VO * Rreterenz passiv (300) /( Rreterenz passiv (300) + Rreterenz aktiv (320)). Ureference passive (300) = VO * Rreterence passive (300) /( Rreterence passive (300) + Rreterence active (320)).

Hieraus ergibt sich die Selbstähnlichkeit in Abhängigkeit der elektrischen Widerstände Rreterenz passiv (2oo), Rreterenz aktiv (220), Rtest passiv (300), Rtest aktiv (320) der Transducer 200, 220, 300, 320 wie folgt: This results in the self-similarity depending on the electrical resistances Rreterence passive (2oo), Rreterence active (220), Rtest passive (300), Rtest active (320) of the transducers 200, 220, 300, 320 as follows:

Selbstähnlichkeit = min(1 - I (Rtest passiv <200) - Rtest aktiv (220)) / (Rtest passiv (200) + Rtest aktiv (220)) | , 1 - | (Rreterenz passiv (300) - Rreterenz aktiv (320)) / (Rreterenz passiv (300) + Rreterenz saktiv (320)) |) , Self-similarity = min(1 - I (Rtest passive <200) - Rtest active (220)) / (Rtest passive (200) + Rtest active (220)) | , 1 - | (Rreterence passive (300) - Rreterence active (320)) / (Rreterence passive (300) + Rreterence sactive (320)) |) ,

Die Selbstähnlichkeit kann möglicherweise auch unter Einbeziehung der Brückenquerspannung VB bestimmt werden. The self-similarity can possibly also be determined by taking into account the bridge transverse stress VB.

Wie bereits oben beschrieben, kann die im Schritt S2 verwendete trainierte erste künstliche Intelligenz ein trainiertes neuronales Netz 80 sein. In Figur 6A ist als Ausführungsbeispiel das trainierte neuronale Netz 80 aus dem Schritt S2 als Möglichkeit für eine erste künstliche Intelligenz noch einmal gezeigt. Die trainierte erste künstliche Intelligenz, also beispielsweise das neuronale Netz 80 aus Figur 6A, ist hierbei mit spezifischen Trainingsdaten trainiert, um entsprechend die Bestimmung der Leistungsparameter aus den Qualitätsparametern für den jeweiligen Biosensor 1 zu ermöglichen, wobei im Folgenden zusätzlich auf die Erzeugung und Anwendung der Trainingsdaten eingegangen wird anhand derer die erste künstliche Intelligenz für die Verwendung im Schritt S2 trainiert werden kann. Das in Figur 6A gezeigte neuronale Netz 80 bestimmt im Schritt S2 für einen Analyten 90 die Leistungsparameter des Biosensors 1 und dazugehörige Schwellwerte anhand eines Merkmalsvektors. Der Merkmalsvektor ergibt sich aus dem mindestens einen ermittelten Qualitätsparameter des Biosensors 1 . As already described above, the trained first artificial intelligence used in step S2 can be a trained neural network 80. In Figure 6A, the trained neural network 80 from step S2 is shown again as an embodiment as a possibility for a first artificial intelligence. The trained first artificial intelligence, for example the neural network 80 from Figure 6A, is trained with specific training data in order to enable the determination of the performance parameters from the quality parameters for the respective biosensor 1, wherein the generation and application of the training data will also be discussed below, based on which the first artificial intelligence can be trained for use in step S2. In step S2, the neural network 80 shown in Figure 6A determines the performance parameters of the biosensor 1 and associated threshold values for an analyte 90 using a feature vector. The feature vector results from the at least one determined quality parameter of the biosensor 1.

Der Merkmalsvektor kann zum Beispiel aus einer Datenaufbereitung des mindestens einen Qualitätsparameters erhalten werden. Die Datenaufbereitung kann beispielsweise eine Reskalierung des mindestens einen Qualitätsparameters beinhalten. Die Datenaufbereitung kann auch eine Fehleranalyse des mindestens einen Qualitätsparameters einschließen, wobei die Fehleranalyse mit einem Erzeugen des Merkmalsvektors endet. Die Datenaufbereitung kann hierbei das Entfernen von nicht notwendigen Qualitätsparametern einschließen. Auch kann bei der Datenaufbereitung eine Hauptkomponentenanalyse oder ein anderes Verfahren zur Datenreduktion, beziehungsweise Datenselektion, angewendet werden um den Merkmalsvektor zu erhalten, der möglichst viele Informationen des zu Grunde liegenden mindestens einen Qualitätsparameters umfasst. Die Datenaufbereitung kann auch ein Speichern des mindestens einen Qualitätsparameters und/oder des Merkmalsvektors in einer Datenbank oder in einem Speicher, wie beispielsweise einem EEPROM, des Biosensors 1 einschließen. Der Merkmalsvektor kann auch dem mindestens einen Qualitätsparameter entsprechen. The feature vector can be obtained, for example, from data processing of the at least one quality parameter. The data processing can, for example, include rescaling the at least one quality parameter. The data processing can also include an error analysis of the at least one quality parameter, wherein the error analysis ends with the generation of the feature vector. The data processing can include the removal of unnecessary quality parameters. A principal component analysis or another method for data reduction or data selection can also be used during data processing in order to obtain the feature vector that includes as much information as possible of the underlying at least one quality parameter. The data processing can also include storing the at least one quality parameter and/or the feature vector in a database or in a memory, such as an EEPROM, of the biosensor 1. The feature vector can also correspond to the at least one quality parameter.

Das exemplarisch gezeigte neuronale Netz 80 in dem Ausführungsbeispiel in Figur 6A hat vier Schichten. Ein neuronales Netz 80 kann auch eine Topologie mit beispielsweise mehr oder weniger Schichten, sowie mehr oder weniger Neuronen in den jeweiligen Schichten aufweisen. The neural network 80 shown as an example in the embodiment in Figure 6A has four layers. A neural network 80 can also have a topology with, for example, more or fewer layers, as well as more or fewer neurons in the respective layers.

Der auf den Qualitätsparametern beruhende Merkmalsvektor wird als Eingabewert an das trainierte neuronale Netz 80 übergeben. Beispielsweise kann der Merkmalsvektor n Komponenten besitzen x = (xi,... ,xn), wobei das neuronale Netz 80 entsprechend n Neuronen 82 in einer ersten Schicht 84 hat. Das neuronale Netz 80 in dem Ausführungsbeispiel in Figur 6A hat drei Neuronen 82 in dessen erster Schicht 84. An das neuronale Netz 80 werden also Merkmalsvektoren mit drei Komponenten übergeben. Ein Neuron 82 an der i-ten Position in der zweiten Schicht 85 des neuronalen Netzes 80 gibt einen Wert wie folgt aus Oi (w,T + bi), wobei w = (wi,... ,wn) ein Vektor mit Gewichten und bi ein Bias-Wert ist. Oi ist eine Aktivierungsfunktion. Die Aktivierungsfunktion kann zum Beispiel eine ReLU- oder Sigmoid-Funktion sein. The feature vector based on the quality parameters is passed as an input value to the trained neural network 80. For example, the feature vector can have n components x = (xi,... ,xn), whereby the neural network 80 accordingly has n neurons 82 in a first layer 84. The neural network 80 in the embodiment in Figure 6A has three neurons 82 in its first layer 84. Feature vectors with three components are thus passed to the neural network 80. A neuron 82 at the i-th position in the second layer 85 of the neural network 80 outputs a value as follows Oi (w, T + bi), where w = (wi,... ,w n ) is a vector with weights and bi is a bias value. Oi is an activation function. The activation function can be, for example, a ReLU or sigmoid function.

Das neuronale Netz 80 gibt als Ausgabewerte an dessen letzter Schicht 86 Leistungsparameter und deren dazugehörige Schwellwerte aus. In dem Ausführungsbeispiel in Figur 6A hat das neuronale Netz 80 fünf Neuronen 82 in dessen letzter Schicht 86, wobei die fünf Neuronen 82 eine Leistungsparameterliste 70 ausgeben. Eine Leistungsparameterliste kann zum Beispiel eine Liste von Tupel, wobei jedes Tupel aus der Liste von Tupel für jeden Leistungsparameter einen Wert sowie einen dazugehörigen Schwellwert umfasst. The neural network 80 outputs performance parameters and their associated threshold values as output values at its last layer 86. In the embodiment in Figure 6A, the neural network 80 has five neurons 82 in its last layer 86, wherein the five neurons 82 output a performance parameter list 70. A performance parameter list can, for example, be a list of tuples, wherein each tuple from the list of tuples includes a value for each performance parameter and an associated threshold value.

Die fünf Neuronen 82 können zum Beispiel fünf Werte für den Leistungsparameter Spezifität in Form einer Leistungsparameterliste mit jeweils dazugehörigem Schwellwert ausgeben. Beispielsweise wird die Spezifität des Biosensors 1 aus der Leistungsparameterliste mit den fünf Werten für die Spezifität und deren dazugehörigen Schwellwerten ausgewählt. The five neurons 82 can, for example, output five values for the performance parameter specificity in the form of a performance parameter list, each with an associated threshold value. For example, the specificity of the biosensor 1 is selected from the performance parameter list with the five values for the specificity and their associated threshold values.

Das trainierte neuronale Netz 80 in Figur 6A ist durch Trainingsdaten 88 trainiert und ist geeignet die in S2 beschriebene Funktion zu erfüllen. The trained neural network 80 in Figure 6A is trained by training data 88 and is capable of fulfilling the function described in S2.

In Figur 6B ist schematisch dargestellt, wie die Trainingsdaten 88 erhalten werden können. Figure 6B shows schematically how the training data 88 can be obtained.

Mit einer Vielzahl von bereits hergestellten Biosensoren 1 wird jeweils eine Messung unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Mit anderen Worten wird ein Biosensor 1 unter den regulären Messbedingungen, also den Messbedingungen, für welche der jeweilige Biosensor 1 beim Anwender vorgesehen ist, und unter regulären Umgebungseinflüssen, die bei einer Messung zu erwarten sind, zur Messung einer bekannten Analytkonzentration des interessierenden Analyten 90 herangezogen. Gleichermaßen können auch eine Vielzahl von Messungen unter kontrollierten Störungen durchgeführt werden, um eine globalere Topographie zu erstellen. Der Verlauf der resultierenden zeitaufgelösten Messung wird dabei für jeden Biosensor 1 der hergestellten Biosensoren in Kombination mit der Information über den gemessenen Analyten 90 - insbesondere der bekannten Analytkonzentration und/oder dem Vorliegen bzw. Nichtvorliegen des Analyten 90, der in der zu analysierenden Probenflüssigkeit der Probe 9- gespeichert. A measurement is carried out under controlled conditions using a large number of biosensors 1 that have already been manufactured. In other words, a biosensor 1 is used to measure a known analyte concentration of the analyte 90 of interest under regular measurement conditions, i.e. the measurement conditions for which the respective biosensor 1 is intended for the user, and under regular environmental influences that are to be expected during a measurement. Likewise, a large number of measurements can also be carried out under controlled disturbances in order to create a more global topography. The course of the resulting time-resolved measurement is stored for each biosensor 1 of the manufactured biosensors in combination with the information about the measured analyte 90 - in particular the known analyte concentration and/or the presence or absence of the analyte 90 in the sample liquid of the sample 9 to be analyzed.

Es ergibt sich dabei für jeden einzelnen Biosensor 1 aus der Vielzahl von bereits hergestellten Biosensoren eine exemplarisch für einen Biosensor in Figur 6B gezeigte zeitaufgelöste Messkurve 800. Die Messung liefert entsprechend eine Messkurve 800, wobei die Messkurve sich auf Grundlage eines über den Zeitverlauf variierenden Spannungssignal an der Widerstandsbrücke des Biosensors 1 ergibt. This results in a time-resolved measurement curve 800 for each individual biosensor 1 from the multitude of biosensors already manufactured, as shown as an example for a biosensor in Figure 6B. The measurement accordingly provides a measurement curve 800, wherein the measurement curve is based on a voltage signal at the resistance bridge of the biosensor 1 that varies over time.

Bekannt ist auch, welcher Analyt 90 in welcher Konzentration und bei welcher Störung gemessen wurde, so dass hier sowohl die für jeden Biosensor 1 individuelle Messkurve 800 als auch das zur erwartende Ergebnis bekannt sind. Auf diese Weise können Trainingsdaten zum Trainieren einer zweiten künstlichen Intelligenz 820 bereitgestellt werden. It is also known which analyte 90 was measured in which concentration and under which disturbance, so that both the individual measurement curve 800 for each biosensor 1 and the expected result is known. In this way, training data can be provided for training a second artificial intelligence 820.

In der zweiten künstlichen Intelligenz 820, beispielsweise einem Klassifikator, wird aus der zeitaufgelösten Messkurve 800 einer individuellen Messung das individuelle Messergebnis 822 bestimmt und gleichzeitig ein Validitätsparameter 824 ausgegeben. In the second artificial intelligence 820, for example a classifier, the individual measurement result 822 is determined from the time-resolved measurement curve 800 of an individual measurement and at the same time a validity parameter 824 is output.

Beispielsweise kann die zweite künstliche Intelligenz 820 ein Klassifikator sein, der das Messergebnis in ein positives oder negatives individuelles Messergebnis klassifiziert. Die zweite künstliche Intelligenz 820 kann hierzu beispielsweise eine dynamische Zeitnormierung (kurz DTW für „dynamic time warping“) umfassen. Die zweite künstliche Intelligenz 820 kann auch ein Regressionsmodell umfassen. Das Regressionsmodell kann als individuelles Messergebnis eine Analytkonzentration ausgeben. For example, the second artificial intelligence 820 can be a classifier that classifies the measurement result into a positive or negative individual measurement result. For this purpose, the second artificial intelligence 820 can, for example, comprise dynamic time normalization (DTW for short, “dynamic time warping”). The second artificial intelligence 820 can also comprise a regression model. The regression model can output an analyte concentration as an individual measurement result.

Der Validitätsparameter 824 wird mit einem vorgegebenen Schwellwert abgeglichen um die Korrektheit des Messergebnisses anzugeben. Der bei der Individualisierung des Biosensors gemeinsam mit dem Anwendungsszenario gespeicherte Schwellwert wird möglicherweise als vorgegebener Schwellwert für die Bewertung des Validitätsparameters bei der Bewertung der Messung verwendet. Die Korrektheit kann die Werte richtig oder ungültig annehmen. The validity parameter 824 is compared with a predetermined threshold value to indicate the correctness of the measurement result. The threshold value stored together with the application scenario when customizing the biosensor may be used as a predetermined threshold value for evaluating the validity parameter when evaluating the measurement. The correctness may take the values correct or invalid.

Das vorliegende Messergebnis kann zum Beispiel ungültig sein falls eine zeitaufgelösten Messkurve 800 durch einen vorzeitigen Abbruch der zugehörigen Messung abrupt endet und entsprechend ein unbekannter Verlauf der Messkurve vorliegt. Die zweite künstliche Intelligenz 820 kann in diesem Fall zwar das individuelle Messergebnis zu der Messkurve bestimmen, dies jedoch nur mit einer sehr geringen Validität. Aufgrund des Abgleichs des zugehörigen Validitätsparemeters mit dem vorgegebenen Schwellwert wird das zugehörige Messergebnis dann möglicherweise als ungültig eingestuft. The present measurement result may, for example, be invalid if a time-resolved measurement curve 800 ends abruptly due to a premature termination of the associated measurement and an unknown course of the measurement curve is present. In this case, the second artificial intelligence 820 can determine the individual measurement result for the measurement curve, but only with very low validity. Due to the comparison of the associated validity parameter with the specified threshold value, the associated measurement result may then be classified as invalid.

Gleichzeitig wird vor jeder Messung eines spezifischen Analyten mit einem Biosensor 1 auch dessen Qualitätsparameter ermittelt, beispielsweise die Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände in der Widerstandsbrücke. At the same time, before each measurement of a specific analyte with a biosensor 1, its quality parameters are also determined, for example the self-similarity of the electrical resistances in the resistance bridge.

In einem Sortierschritt 840 werden nun die ermittelten Daten, bestehend aus dem individuellen Messergebnis 822, dem zugeordneten Validitätsparameter 824, des zugeordneten Qualitätsparameters, beispielsweise die Selbstähnlichkeit 826, sowie des bekannten Ergebnisses für jeden Biosensor aus der Vielzahl von bereits hergestellten Biosensoren, statistisch ausgewertet. Die statistische Auswertung kann folgende Teilschritte umfassen. Der Sortierschritt 840 kann zu Beginn ein Filtern der ermittelten Daten umfassen. Beim Filtern der ermittelten Daten wird jeder zugeordneten Validitätsparameter mit einem festgelegten Schwellwert abgeglichen um die Korrektheit jedes individuellen Messergebnisses anzugeben. Alle individuellen Messergebnisse deren Korrektheit beispielsweise richtig sind werden mit den zugeordneten Validitätsparametern, sowie deren zugeordneten Qualitätsparametern und der zu erwartenden Ergebnisse zu einem gefilterten Datensatz zusammengefasst. Der gefilterte Datensatz wird wiederum in Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe Biosensoren mit gleichen Qualitätsparametern einschließt. Eine Gruppe kann möglicherweise auch alle dazugehörigen Daten aus dem gefilterten Datensatz umfassen von denen einer oder mehrere Qualitätsparameter oberhalb von einem oder mehreren vorgegebenen Grenzwerten liegen. Für jede dieser Gruppen können nun die Leistungsparameter, wie zum Beispiel Sensitivität, Spezifität und/oder Ertrag, ermittelt werden. Das Filtern und anschließende Ermitteln der Leistungsparameter wird für eine Vielzahl von festgelegten Schwellwerten wiederholt umso die Trainingsdaten 88 zu erzeugen. In a sorting step 840, the determined data, consisting of the individual measurement result 822, the associated validity parameter 824, the associated quality parameter, for example the self-similarity 826, and the known result for each biosensor from the multitude of biosensors already manufactured, are statistically evaluated. The statistical evaluation can include the following sub-steps. The sorting step 840 can initially include filtering the determined data. When filtering the determined data, each assigned validity parameter is compared with a specified threshold value in order to indicate the correctness of each individual measurement result. All individual measurement results whose correctness is, for example, correct are combined with the assigned validity parameters, as well as their assigned quality parameters and the expected results to form a filtered data set. The filtered data set is in turn divided into groups, with each group including biosensors with the same quality parameters. A group can possibly also include all associated data from the filtered data set of which one or more quality parameters are above one or more predetermined limit values. The performance parameters, such as sensitivity, specificity and/or yield, can now be determined for each of these groups. The filtering and subsequent determination of the performance parameters is repeated for a large number of specified threshold values in order to generate the training data 88.

In der Figur 6B sind die Trainingsdaten 88 exemplarisch durch eine dreidimensionale Darstellung beispielsweise für die Sensitivität angegeben, wobei die Werte für die Sensitivität auf Grundlage einer Grautonkodierung 72 angezeigt werden. Die dreidimensionale Darstellung hat auf der y- Achse als Qualitätsparameter die Selbstähnlichkeit und auf der x-Achse den Schwellwert aufgetragen. In Figure 6B, the training data 88 are given as an example by a three-dimensional representation, for example for the sensitivity, wherein the values for the sensitivity are displayed on the basis of a grayscale coding 72. The three-dimensional representation has the self-similarity plotted on the y-axis as a quality parameter and the threshold value plotted on the x-axis.

Die daraus resultierenden Trainingsdaten 88, die, wenn sie auf die trainierte erste künstliche Intelligenz, wie zum Beispiel auf das neuronale Netz 80 in der Figur 6A, als Trainingsdaten angewendet werden, führen dazu, dass bei der Eingabe eines Qualitätsparameters für einen Biosensor 1 , beispielsweise der Selbstähnlichkeit, eine Liste an Leistungsparametern 70, beispielsweise umfassend Sensitivität, Spezifität und/oder Ertrag, mit den dazugehörigen Schwellwerten für den Biosensor für den spezifischen Anlyten 90 ermittelt werden kann. The resulting training data 88, which, when applied as training data to the trained first artificial intelligence, such as the neural network 80 in Figure 6A, result in a list of performance parameters 70, for example comprising sensitivity, specificity and/or yield, with the associated threshold values for the biosensor for the specific analyte 90, being able to be determined when a quality parameter for a biosensor 1, for example self-similarity, is entered.

Die Trainingsdaten können auch noch gemäß den spezifischen Anwendungsszenarien markiert werden. So kann zum Beispiel in den Trainingsdaten hinterlegt werden, dass Leistungsparameter innerhalb eines Bereichs für eine bestimmte Anwendung, zum Beispiel zur Laktatmessung oder für die Messung eines bestimmten Virus, geeignet sind. Sind die Trainingsdaten gemäß den spezifischen Anwendungsszenarien markiert, können die entsprechenden Trainingsdaten zum Training einer ersten künstlichen Intelligenz verwendet werden, die das Individualisieren des Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten im Schritt S3, wie beispielsweise in Figur 1 gezeigt, unter Einbeziehung eines spezifischen Anwendungsszenarios für den Biosensor 1 umfasst. The training data can also be marked according to the specific application scenarios. For example, the training data can be used to specify that performance parameters within a range are suitable for a specific application, such as lactate measurement or the measurement of a specific virus. If the training data is marked according to the specific application scenarios, the corresponding training data can be used to train an initial artificial intelligence that can individualize the Biosensor for measuring a specific analyte in step S3, as shown for example in Figure 1, including a specific application scenario for the biosensor 1.

Die zweite künstliche Intelligenz 820 kann auch zur Beurteilung einer Messung bei einem Anwender (siehe hierzu Figur 8) verwendet werden. The second artificial intelligence 820 can also be used to evaluate a measurement by a user (see Figure 8).

Die zweite künstliche Intelligenz 820 ist für die Ausgabe des individuellen Messergebnisses und Validitätsparameters trainiert. Zum Training können abgespeicherte Messkurven der Vielzahl von bereits hergestellten Biosensoren in Kombination mit der Information über den gemessenen Analyten - insbesondere der bekannten Analytkonzentration und/oder dem Vorliegen bzw. Nichtvorliegen des Analyten, der in der zu analysierenden Probenflüssigkeit herangezogen werden. Diese Daten werden in einem Trainingsdatensatz hinterlegt. The second artificial intelligence 820 is trained to output the individual measurement result and validity parameter. For training, stored measurement curves of the large number of biosensors already manufactured can be used in combination with the information about the measured analyte - in particular the known analyte concentration and/or the presence or absence of the analyte in the sample liquid to be analyzed. This data is stored in a training data set.

Ist die zweite künstliche Intelligenz 820 beispielsweise ein Klassifikator, so kann der Klassifikator auf einer Nächsten-Nachbarn-Klassifikationsmethode beruhen. Der Klassifikator bestimmt das Messergebnis beispielsweise für eine unbekannte zeitaufgelöste Messkurve 800 eines Biosensors auf Grundlage eines Abgleichs der unbekannten Messkurve mit den Messkurven in dem Trainingsdatensatz. If the second artificial intelligence 820 is, for example, a classifier, the classifier can be based on a nearest neighbor classification method. The classifier determines the measurement result, for example, for an unknown time-resolved measurement curve 800 of a biosensor based on a comparison of the unknown measurement curve with the measurement curves in the training data set.

Für den Fall gleich langer und nicht verzerrter Messkurven, kann der Abgleich zum Beispiel durch Berechnen von jeweils einer Norm zwischen der noch unbekannten Messkurve des Biosensors und allen Messkurven in dem Trainingsdatensatz erfolgen. Die Betragswerte werden daraufhin aufsteigend geordnet. Das Messergebnis der unbekannten Messkurve des Biosensors kann sich durch eine Rechenvorschrift, beispielsweise einer Mittelwertbildung, einer vordefinierten Anzahl an Messergebnissen zu Messkurven aus dem Trainingsdatensatz mit den kleinsten Betragswerten ergeben. Der Validitätsparameter berechnet sich hierbei beispielsweise auf Grundlage des höchsten Betragswerts zu der Messkurve in dem Trainingsdatensatz dessen Messergebnis bei der Bestimmung des Messergebnisses der noch unbekannten Messkurve hinzugezogen wird. In the case of measurement curves of equal length and not distorted, the comparison can be carried out, for example, by calculating a norm between the still unknown measurement curve of the biosensor and all measurement curves in the training data set. The magnitude values are then ordered in ascending order. The measurement result of the unknown measurement curve of the biosensor can be obtained by a calculation rule, for example by averaging, of a predefined number of measurement results for measurement curves from the training data set with the smallest magnitude values. The validity parameter is calculated, for example, on the basis of the highest magnitude value for the measurement curve in the training data set, the measurement result of which is used to determine the measurement result of the still unknown measurement curve.

Die zweite künstliche Intelligenz 820 kann angepasst sein um eine dynamische Zeitnormierung (kurz DTW für „dynamic time warping“) zu umfassen. DTW beruht auf einem Verfahren, das einen Abgleich von zwei Zeitreihen, wie zum Beispiel zweier zeitaufgelöste Messkurve 800, wobei die zwei Zeitreihen nicht perfekt übereinstimmen müssen, sondern beispielsweise zeitlich verschoben oder verzerrt sein können. Die DTW ermöglicht zum Beispiel zwei Zeitreihen unterschiedlicher Länge miteinander zu vergleichen. Folglich kann mittels DTW auch der Vergleich zweier zeitaufgelöster Messkurven 800, die nicht über die gleiche Zeitdauer verlaufen, durchgeführt werden. The second artificial intelligence 820 can be adapted to include dynamic time warping (DTW for short). DTW is based on a method that compares two time series, such as two time-resolved measurement curves 800, whereby the two time series do not have to match perfectly, but can be shifted or distorted in time, for example. The DTW enables, for example, two time series of different lengths to be compared with each other. Consequently, DTW can also be used to compare two time-resolved measurement curves 800, which do not run over the same period of time.

Umfasst die zweite künstliche Intelligenz 820 beispielsweise ein Regressionsmodell, so ist das Regressionsmodell durch Minimierung einer Kostenfunktion trainiert. Der Validitätsparameter kann sich aus einer Berechnung unter Einbeziehung des Messergebnisses und des Trainingsdatensatzes ergeben. If the second artificial intelligence 820 comprises, for example, a regression model, the regression model is trained by minimizing a cost function. The validity parameter can result from a calculation taking into account the measurement result and the training data set.

Figur 7 zeigt noch einmal die Trainingsdaten 88 in drei Darstellungen umfassend Sensitivität, Spezifität und Ertrag. Figure 7 shows the training data 88 again in three representations comprising sensitivity, specificity and yield.

Die Werte für die Leistungsparameter Sensitivität, Spezifität und Ertrag sind dargestellt anhand eines Grautonbalkens 72. Die Selbstähnlichkeit in den drei Darstellungen liegt zwischen 0 und 1 , sowie der Schwellwert zwischen 0.5 und 0.9. The values for the performance parameters sensitivity, specificity and yield are shown using a grayscale bar 72. The self-similarity in the three representations lies between 0 and 1, and the threshold value between 0.5 and 0.9.

Anhand der drei Darstellungen ist zu erkennen, dass ein systematischer Zusammenhang für jeweils der Sensitivität, Spezifität und dem Ertrag in Abhängigkeit der Selbstähnlichkeit und des Schwellwerts vorliegt, sowie zwischen den Leistungsparametern Sensitivität, Spezifität und Ertrag untereinander für eine bestimmte Selbstähnlichkeit und einen vorgegebenen Schwellwert gegeben ist. Der Schwellwert hängt somit von den Leistungsparametern ab. Der Schwellwert hängt auch von der Selbstähnlichkeit ab. The three representations show that there is a systematic relationship between the sensitivity, specificity and yield depending on the self-similarity and the threshold, and between the performance parameters sensitivity, specificity and yield for a certain self-similarity and a given threshold. The threshold therefore depends on the performance parameters. The threshold also depends on the self-similarity.

Der systematische Zusammenhang zeigt sich darin, dass sich tendenziell bei einer bestimmten Selbstähnlichkeit und mit zunehmenden Schwellwert eine größere Sensitivität und Spezifität ergibt, wenngleich der Ertrag tendenziell abnimmt. The systematic relationship is evident in the fact that at a certain level of self-similarity and with increasing threshold values, there is a tendency for greater sensitivity and specificity, although the yield tends to decrease.

Durch Einbeziehen des vorgegebenen Schwellwerts kann bei der Messung dann auf Grundlage der jeweiligen Leistungsparameterlisten 70 die Sensitivität, Spezifität und Ertrag für den Biosensor 1 festgelegt werden. Für die bestimmte Selbstähnlichkeit des Biosensors 1 kann somit entsprechend eine Abstimmung zwischen der Sensitivität und der Spezifität, sowie dem Ertrag des Biosensors 1 durch Festlegen des Schwellwerts vorgenommen werden. By including the predetermined threshold value, the sensitivity, specificity and yield for the biosensor 1 can then be determined during the measurement on the basis of the respective performance parameter lists 70. For the determined self-similarity of the biosensor 1, a coordination between the sensitivity and the specificity, as well as the yield of the biosensor 1, can thus be carried out by setting the threshold value.

Figur 8 zeigt anhand eines Ablaufplans ein Ausführungsbeispiel für eine Bewertung einer Messung eines Biosensors 1 auf Grundlage der Individualisierung des Biosensors 1. Dazu wird im Verfahren 100, wie bereits oben beschrieben, der individualisierte Biosensor für das Anwendungsszenario, für das er individualisiert wurde, zur Messung des entsprechenden spezifischen Analyten herangezogen. Figure 8 shows, using a flow chart, an embodiment for an evaluation of a measurement of a biosensor 1 based on the individualization of the biosensor 1. For this purpose, in the method 100, as already described above, the individualized biosensor is used for the application scenario for which it was individualized to measure the corresponding specific analyte.

Im Schritt S4 wird dann die Messung mit dem entsprechend individualisierten Biosensor unter den vorgegebenen Messbedingungen durchgeführt. Es resultiert aus der Messung der zeitaufgelöste Messkurve 800, die entsprechend zeitaufgelöst den Verlauf der Signalspannung an der Widerstandsbrücke für den Referenzcantilever 3 und den Testcantilever 2 zeigt. In step S4, the measurement is then carried out with the appropriately customized biosensor under the specified measurement conditions. The measurement results in the time-resolved measurement curve 800, which shows the course of the signal voltage at the resistance bridge for the reference cantilever 3 and the test cantilever 2 in a time-resolved manner.

Die Messung des spezifischen Analyten 90 kann mit einer Apparatur erfolgen. Die Apparatur umfasst unter anderem auch die zu messende Probe 9 mit dem spezifischen Analyten 90. Eine Apparatur kann möglicherweise auch mehrere technische Komponenten umfassen. Die technischen Komponenten können zum Beispiel ein oder mehrere mobile Geräte sein. Die Apparatur kann auch ein oder mehrere Programme einschließen. Das eine oder die mehreren Programme können beispielsweise auf den technischen Komponenten gespeichert sein und/oder ablaufen. Die Programme können zur einer Auswertung der Messung des spezifischen Analyten unter Einbeziehung des individualisierten Biosensors dienen. Die Auswertung kann zum Beispiel durch ein elektrisches Signal von dem Biosensor 1 an die Apparatur ausgelöst werden. Auch kann eine Auswertung der Messung anhand von Daten aus der Messung des Analyten auf einem Server stattfinden. Die Daten der Messung, sowie auch die Daten der Biosensoren selbst, wie zum Beispiel deren mindestens einer Qualitätsparameter, Anwendungsszenarien, Leistungsparameter, und/oder Schwellwert, können auch auf einer Cloud hinterlegt und verarbeitet werden. The measurement of the specific analyte 90 can be carried out using an apparatus. The apparatus also includes, among other things, the sample 9 to be measured with the specific analyte 90. An apparatus can possibly also include several technical components. The technical components can be, for example, one or more mobile devices. The apparatus can also include one or more programs. The one or more programs can, for example, be stored and/or run on the technical components. The programs can be used to evaluate the measurement of the specific analyte, including the individualized biosensor. The evaluation can, for example, be triggered by an electrical signal from the biosensor 1 to the apparatus. The measurement can also be evaluated on a server based on data from the measurement of the analyte. The measurement data, as well as the data from the biosensors themselves, such as at least one of their quality parameters, application scenarios, performance parameters, and/or threshold values, can also be stored and processed on a cloud.

Die resultierende Messkurve 800 wird im Schritt S5 der zweiten künstlichen Intelligenz 820 zugeführt, welche ein individuelles Messergebnis, sowie einen Validitätsparameter dafür ausgibt, dass das Messergebnis korrekt ist. The resulting measurement curve 800 is fed in step S5 to the second artificial intelligence 820, which outputs an individual measurement result as well as a validity parameter that the measurement result is correct.

Abhängig von dem Validitätsparameter wird dann im Schritt S6 das finale Messergebnis an den Anwender ausgegeben dahingehend, dass in einem Fall, in dem der Validitätsparameter einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, das Messergebnis als ungültig klassifiziert wird. In dem Fällen, in dem der Validitätsparameter jedoch oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes liegt, ein Messergebnis ausgegeben werden kann, das positiv oder negativ ist mit einer entsprechenden Wahrscheinlichkeit, die mindestens dem Validitätsparameter entspricht. Der bei der Individualisierung des Biosensors 1 gemeinsam mit dem Anwendungsszenario gespeicherte Schwellwert wird möglicherweise als vorgegebener Schwellwert für die Bewertung des Validitätsparameters bei der Bewertung der Messung verwendet. Der Schwellwert aus der Individualisierung des Biosensors 1 ergibt sich bevorzugt unter anderem auch aus dem Anwendungsszenarios des Biosensors 1. Depending on the validity parameter, the final measurement result is then output to the user in step S6, such that in a case where the validity parameter falls below a predetermined threshold, the measurement result is classified as invalid. In cases where the validity parameter is above the predetermined threshold, however, a measurement result can be output that is positive or negative with a corresponding probability that corresponds at least to the validity parameter. The threshold value stored together with the application scenario during the individualization of the biosensor 1 may be used as a predetermined threshold value for the evaluation of the Validity parameter is used in the evaluation of the measurement. The threshold value from the individualization of the biosensor 1 preferably results, among other things, from the application scenario of the biosensor 1.

Der Abgleich zwischen Validitätsparameter und dem vorgegebenen Schwellwert kann auch im Schritt S5 durch die zweite künstliche Intelligenz stattfinden. Der Schritt S6 umfasst folglich eine Ausgabe der Klassifikation des Messergebnisses, dem Messergebnis selbst und/oder der entsprechenden Wahrscheinlichkeit, die mindestens dem Validitätsparameter entspricht. The comparison between the validity parameter and the specified threshold value can also take place in step S5 by the second artificial intelligence. Step S6 therefore includes an output of the classification of the measurement result, the measurement result itself and/or the corresponding probability, which corresponds at least to the validity parameter.

Damit kann erreicht werden, dass das Messergebnis abhängig von dem vorgegebenen Anwendungsszenario durch die Individualisierung des Biosensors einerseits und die Bewertung des Messergebnisses anhand seines Validitätsparameter für die entsprechenden Leistungsparameter andererseits stets absolut zuverlässig ausgebildet werden kann. In einem Extremfall kann auf diese Weise erreicht werden, dass beispielsweise für einen Virustest sowohl eine Spezifität als auch eine Sensitivität von jeweils 100 % erreicht werden kann. This means that the measurement result can always be produced absolutely reliably depending on the given application scenario by individualizing the biosensor on the one hand and evaluating the measurement result based on its validity parameter for the corresponding performance parameters on the other. In an extreme case, this can mean that, for example, both a specificity and a sensitivity of 100% can be achieved for a virus test.

Wenn also bei der Individualisierung des Biosensors für ein bestimmtes Anwendungsszenario beispielsweise festgelegt wurde, dass eine Spezifität von 98 % und eine Validität von 59 % gefordert sind mit einem Schwellwert von 0.60, so muss dieser Schwellwert zur Bewertung der Messung für diesen individuellen Biosensor hinzugezogen werden, um die geforderten Leistungsparamter zu erreichen. For example, if the biosensor is customized for a specific application scenario and a specificity of 98% and a validity of 59% are required with a threshold of 0.60, this threshold must be used to evaluate the measurement for this individual biosensor in order to achieve the required performance parameters.

Mit anderen Worten, wenn die durchgeführte Messung bei der Auswertung der Messkurve in der künstlichen Intelligenz 820 im Schritt S5 einen Validitätsparameter ergibt, der unterhalb von 0.95 liegt, so wird die entsprechende Messung als ungültig verworfen. Es wird daher stets sichergestellt, dass die für das vorgegebene Anwendungsszenario festgelegten Parameter durch die Messung unbedingt eingehalten werden, oder aber die Messung als ungültig verworfen wird. In other words, if the measurement carried out results in a validity parameter that is below 0.95 when evaluating the measurement curve in the artificial intelligence 820 in step S5, the corresponding measurement is rejected as invalid. It is therefore always ensured that the parameters specified for the given application scenario are strictly adhered to by the measurement, or the measurement is rejected as invalid.

Unregelmäßigkeiten in einer Messung können zu einem unbekannten oder irregulären Verlauf der Messkurve führen. Durch das Training der zweiten künstlichen Intelligenz 820 kann für schwache Unregelmäßigkeiten dennoch ein präzises Messergebnis bestimmt werden. Eine schwache Unregelmäßigkeit liegt zum Beispiel vor, falls die Messung kurz vor Beendigung abgebrochen wird, oder schwache Störungen, wie beispielsweise geringe Temperaturschwankungen, bei der Messung auftreten. Durch wiederholtes und angepasstes Training der zweiten künstlichen Intelligenz 820 können solche schwachen Unregelmäßigkeiten in der Messung ausgeglichen werden. Starke Unregelmäßigkeiten können zum Beispiel durch einen deutlich frühzeitigen Abbruch der Messung entstehen, wobei bei dem Abbruch der Biosensor 1 deutlich vor Beendigung der Messung von dem spezifischen Analyten 90 getrennt wird. Bei einem solchen unbekannten oder irregulären Verlauf der Messkurve wird die zweite künstliche Intelligenz 820 zwar ebenfalls zu einem Ergebnis kommen, der dem Ergebnis zugeordnete Validitätsparameter wird jedoch sehr niedrig sein. Mit anderen Worten wird eine unregelmäßige Messung stets dazu führen, dass die Bewertung des Validitätsparameter in Relation zu der Schwelle im Schritt S6 dazu führt, dass die jeweilige Messung als ungültig verworfen wird. Folglich kann durch ein wiederholtes und angepasstes Training der zweiten künstlichen Intelligenz 820 die Anzahl der als ungültig verworfenen Messungen reduziert werden. Irregularities in a measurement can lead to an unknown or irregular course of the measurement curve. By training the second artificial intelligence 820, a precise measurement result can still be determined for weak irregularities. A weak irregularity occurs, for example, if the measurement is aborted shortly before completion, or if weak disturbances, such as small temperature fluctuations, occur during the measurement. By repeatedly and adapted training the second artificial intelligence 820, such weak irregularities in the measurement can be compensated. Strong Irregularities can arise, for example, from a significantly premature termination of the measurement, whereby the termination causes the biosensor 1 to be separated from the specific analyte 90 significantly before the end of the measurement. With such an unknown or irregular course of the measurement curve, the second artificial intelligence 820 will also arrive at a result, but the validity parameter associated with the result will be very low. In other words, an irregular measurement will always result in the evaluation of the validity parameter in relation to the threshold in step S6 leading to the respective measurement being rejected as invalid. Consequently, repeated and adapted training of the second artificial intelligence 820 can reduce the number of measurements rejected as invalid.

Da die Individualisierung des jeweiligen Biosensors für das in Figur 8 gezeigte Verfahren zur Bestimmung des Messergebnisses lediglich vorteilhaft aber nicht unabdingbar ist, kann das Ausführungsbeispiel auch als mit dem Verfahren 100 zum Individualisieren eines Biosensors 1 beginnend angesehen werden. Die Individualisierung des Biosensors ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Since the individualization of the respective biosensor is merely advantageous but not essential for the method shown in Figure 8 for determining the measurement result, the embodiment can also be viewed as starting with the method 100 for individualizing a biosensor 1. However, the individualization of the biosensor is not absolutely necessary.

Figur 9 zeigt anhand eines Ablaufplans ein Ausführungsbeispiel zum Durchlaufen keines oder mindestens eines weiteren Fertigungsschritts S7 eines Biosensors 1 auf Grundlage eines Verfahrens 100 zum Individualisieren des Biosensors. Wie bereits in Figur 4 beschrieben führt die erfolgreiche Individualisierung zu einer Bestimmung eines Anwendungsszenarios des Biosensors 1 . Hierbei kann in dem Biosensor 1 sowohl das Anwendungsszenario gespeichert werden, als auch die dem Anwendungsszenario zugeordneten Leistungsparameter mit den jeweiligen Schwellwerten. Auf Grundlage der gespeicherten Daten, umfassend dem Anwendungsszenario, den zugeordneten Leistungsparametern mit den jeweiligen Schwellwerten, können Biosensoren, zum Beispiel vorrätig als Lagerbestand, mindestens einen weiteren Fertigungsschritt durchlaufen S7. Fertigungsschritte können zum Beispiel eine Funktionalisierung umfassen. Bei der Funktionalisierung wird ein Biosensor seinem basierend auf den gespeicherten Daten entsprechend angepasst. Die Funktionalisierung kann unter anderem ein Aufträgen einer Rezeptorschicht 24 und/oder Referenzschicht 34 umfassen. Auch kann die Fertigung eines Biosensors auf Grundlage dessen Individualisierung abgebrochen werden, so dass der Biosensor keine weiteren Fertigungsschritte durchläuft. Die Fertigungsschritte können bei der Fertigung, bei einer Reparatur und/oder einer Überprüfung des Biosensors erfolgen. So können Biosensoren auch beispielsweise nach längeren Lagerzeiten für ihr jeweiliges Anwendungsszenario flexibel angepasst werden. Auch können Biosensoren eventuell jeder zeit ein Verfahren 100 zum Individualisieren des Biosensors durchlaufen und daraufhin nachbearbeitet oder deren Fertigung abgebrochen werden. Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Figure 9 uses a flow chart to show an embodiment for running through no or at least one further manufacturing step S7 of a biosensor 1 on the basis of a method 100 for individualizing the biosensor. As already described in Figure 4, successful individualization leads to a determination of an application scenario of the biosensor 1. In this case, both the application scenario and the performance parameters assigned to the application scenario with the respective threshold values can be stored in the biosensor 1. On the basis of the stored data, comprising the application scenario, the assigned performance parameters with the respective threshold values, biosensors, for example in stock as inventory, can run through at least one further manufacturing step S7. Manufacturing steps can include, for example, functionalization. During functionalization, a biosensor is adapted accordingly based on the stored data. The functionalization can include, among other things, applying a receptor layer 24 and/or reference layer 34. The production of a biosensor can also be stopped based on its individualization, so that the biosensor does not undergo any further production steps. The production steps can take place during production, during repair and/or during inspection of the biosensor. For example, biosensors can be flexibly adapted for their respective application scenario even after longer storage periods. Biosensors can also possibly undergo a process 100 for individualizing the biosensor at any time and then be reworked or their production can be stopped. Where applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without leaving the scope of the invention.

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Figure imgf000045_0001

100 Verfahren 100 procedures

51 Bestimmen mindestens eines Qualitätsparameters 51 Determining at least one quality parameter

52 Bestimmen mindestens eines Leistungsparameters und entsprechenden Schwellwerts52 Determining at least one performance parameter and corresponding threshold

53 Individualisieren eines Biosensors 53 Customizing a Biosensor

54 Durchführung einer Messung 54 Carrying out a measurement

55 Klassifizieren der Messung 55 Classifying the measurement

56 Bewertung einer Messung 56 Evaluation of a measurement

57 Durchlaufen keines oder mindestens eines weiteren Fertigungsschritts 57 Passing through no or at least one further production step

1 Biosensor 1 biosensor

2 Testcantilever 2 test cantilevers

3 Referenzcantilever 3 reference cantilevers

4 Elektronik 4 Electronics

9 Probe 9 sample

90 Analyt 90 analytes

200 passiver Testtransducer 200 passive test transducers

220 aktiver Testtransducer 220 active test transducers

300 passiver Referenztransducer 300 passive reference transducers

320 aktiver Referenztransducer 320 active reference transducers

400, 401 , 402, 403 Elektroden 400, 401, 402, 403 electrodes

20 Basis 20 base

22 Verformbarer Teil 22 Deformable part

24 Rezeptorschicht 24 receptor layer

30 Basis 30 base

32 Verformbarer Teil 32 Deformable part

34 Referenzschicht 34 reference layer

44 Brückenquerspannungsdetektor 44 bridge transverse voltage detector

440 AD-Wandler 440 AD converters

50 Multimeter 50 multimeters

52 Messspitzen 52 measuring probes

60 Kamerasystem 60 camera system

62 Computer 70 Leistungsparameterliste62 computers 70 performance parameter list

72 Grautonskala 72 shades of gray

80 Neuronale Netz 80 neural networks

82 Neuron 84 Erste Schicht 82 Neuron 84 First layer

85 Zweite Schicht 85 Second Shift

86 Letzte Schicht 86 Last Shift

88 Trainingsdaten 88 training data

800 Messkurve 820 Zweite künstliche Intelligenz800 Measurement curve 820 Second artificial intelligence

822 Messergebnis 822 measurement result

824 Validitätsparameter 824 validity parameters

826 Qualitätsparameter 826 quality parameters

V0 Anregungsspannung VB Brückenquerspannung V0 excitation voltage VB bridge transverse voltage

Claims

Ansprüche claims 1. Verfahren (100) zum Individualisieren eines Biosensors (1) zur Messung eines spezifischen Analyten, umfassend: 1. A method (100) for individualizing a biosensor (1) for measuring a specific analyte, comprising: Bestimmen mindestens eines Qualitätsparameters des Biosensors (1), Determining at least one quality parameter of the biosensor (1), Bestimmen mindestens eines Leistungsparameters und eines zugeordneten Schwellwerts des Biosensors (1) auf Grundlage des mindestens einen Qualitätsparameters unter Verwendung einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz (S2), und Determining at least one performance parameter and an associated threshold value of the biosensor (1) based on the at least one quality parameter using a trained first artificial intelligence (S2), and Individualisieren des Biosensors zur Messung eines spezifischen Analyten durch Bewertung mindestens eines der Leistungsparameter und des zugeordneten Schwellwerts für ein individuelles Anwendungsszenario (S3). Individualizing the biosensor to measure a specific analyte by evaluating at least one of the performance parameters and the associated threshold for an individual application scenario (S3). 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Individualisieren des Biosensors (1) zur Messung eines spezifischen Analyten unter Verwendung einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz unter Einbeziehung eines spezifischen Anwendungsszenarios stattfindet. 2. Method according to claim 1, characterized in that the individualization of the biosensor (1) for measuring a specific analyte takes place using a trained first artificial intelligence taking into account a specific application scenario. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Qualitätsparameter auf Grundlage einer Eigenschaft des Biosensors (1) bestimmt wird, wobei als Eigenschaft mindestens ein elektrischer Widerstand bestimmt wird, bevorzugt alle elektrischen Widerstände einer Widerstandsbrücke des Biosensors. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the quality parameter is determined on the basis of a property of the biosensor (1), wherein at least one electrical resistance is determined as a property, preferably all electrical resistances of a resistance bridge of the biosensor. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biosensor (1) mindestens eine Widerstandsbrücke umfasst und mindestens einer der Qualitätsparameter eine Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände der Widerstandsbrücke ist. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the biosensor (1) comprises at least one resistance bridge and at least one of the quality parameters is a self-similarity of the electrical resistances of the resistance bridge. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Leistungsparameter des Biosensors eine Sensitivität und/oder eine Spezifität und/oder einen Ertrag umfasst. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the performance parameters of the biosensor comprises a sensitivity and/or a specificity and/or a yield. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die trainierte erste künstliche Intelligenz mindestens einen der Leistungsparameter und einen Schwellwert auf Grundlage eines Merkmalsvektors bestimmt, wobei der Merkmalsvektor aus einer Datenaufbereitung des mindestens einen Qualitätsparameters erhalten wird. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trained first artificial intelligence determines at least one of the performance parameters and a Threshold value is determined on the basis of a feature vector, wherein the feature vector is obtained from a data preparation of the at least one quality parameter. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die trainierte erste künstliche Intelligenz auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert ist, die mit den folgenden Schritten gewonnen werden: 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trained first artificial intelligence is trained on the basis of training data obtained by the following steps: Ermitteln einer zeitaufgelösten Messkurve (800) mindestens eines spezifischen Analyten, sowie mindestens einer Probe ohne den spezifischen Analyten mit je einer Vielzahl von Biosensoren; Determining a time-resolved measurement curve (800) of at least one specific analyte, as well as at least one sample without the specific analyte, each with a plurality of biosensors; Ermitteln eines individuellen Messergebnisses (822) und eines Validitätsparameters (824) für jeden Biosensor mit einer zweiten künstlichen Intelligenz (820) aus der zeitaufgelösten Messkurve (800) des jeweiligen Biosensors; Determining an individual measurement result (822) and a validity parameter (824) for each biosensor with a second artificial intelligence (820) from the time-resolved measurement curve (800) of the respective biosensor; Ermitteln mindestens eines Qualitätsparameters (826) für jeden Biosensor; Determining at least one quality parameter (826) for each biosensor; Statistisches Auswerten der individuellen Messergebnisse (822) auf Grundlage der zugeordneten Validitätsparameter (824) unter Verwendung von Schwell werten, der zugeordneten Qualitätsparameter (826) sowie des vorbekannten Ergebnisses für jeden Biosensor; Statistically evaluating the individual measurement results (822) on the basis of the assigned validity parameters (824) using threshold values, the assigned quality parameters (826) and the previously known result for each biosensor; Ermitteln von Leistungsparametern aus der statistischen Auswertung; Determining performance parameters from statistical evaluation; Verwenden der Qualitätsparameter, Leistungsparameter und Schwellwerte als Trainingsdaten. Using the quality parameters, performance parameters and thresholds as training data. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) bei mindestens einer definierten Konzentration des Analyten aufgenommen wird und/oder dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) zusätzlich bei einer definierten Störung aufgenommen wird und/oder dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) bei mindestens einer definierten Messroutine aufgenommen wird. 8. Method according to claim 7, characterized in that the time-resolved measurement curve (800) is recorded at at least one defined concentration of the analyte and/or that the time-resolved measurement curve (800) is additionally recorded at a defined disturbance and/or that the time-resolved measurement curve (800) is recorded at at least one defined measurement routine. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die trainierte erste künstliche Intelligenz auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert ist, die als Qualitätsparameter die Selbstähnlichkeit der elektrischen Widerstände einer Widerstandsbrücke jedes Biosensors umfassen. 9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trained first artificial intelligence is trained on the basis of training data which include, as quality parameters, the self-similarity of the electrical resistances of a resistance bridge of each biosensor. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die trainierte erste künstliche Intelligenz auf Grundlage von Trainingsdaten trainiert ist, die als Leistungsparameter die Sensitivität und/oder die Spezifität und/oder den Ertrag jedes Biosensors umfassen. 10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trained first artificial intelligence is trained on the basis of training data which include as performance parameters the sensitivity and/or the specificity and/or the yield of each biosensor. 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biosensor auf Grundlage dessen Individualisierung keinen oder mindestens einen weiteren Fertigungsschritt durchläuft (S7), wobei der keine oder mindestens eine weitere Fertigungsschritt bevorzugt eine Speicherung von Qualitätsparametern und/oder Leistungsparametern und/oder Schwellwerten auf dem Biosensor oder einer Datenbank umfasst und/oder der mindestens eine weitere Fertigungsschritt eine Funktionalisierung des Biosensors umfasst, wobei die Funktionalisierung des Biosensors bevorzugt ein Aufträgen einer Rezeptorschicht und/oder Referenzschicht umfasst. 11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the biosensor, on the basis of its individualization, undergoes no or at least one further manufacturing step (S7), wherein the none or at least one further manufacturing step preferably comprises a storage of quality parameters and/or performance parameters and/or threshold values on the biosensor or a database and/or the at least one further manufacturing step comprises a functionalization of the biosensor, wherein the functionalization of the biosensor preferably comprises an application of a receptor layer and/or reference layer. 12. Verfahren zur Erzeugung von Trainingsdaten zum Trainieren einer trainierten ersten künstlichen Intelligenz zum Einsatz bei der Individualisierung von Biosensoren, mit den folgenden Schritten: 12. A method for generating training data for training a trained first artificial intelligence for use in the individualization of biosensors, comprising the following steps: Ermitteln einer zeitaufgelösten Messkurve (800) mindestens eines spezifischen Analyten, sowie mindestens einer Probe ohne den spezifischen Analyten mit je einer Vielzahl von Biosensoren; Determining a time-resolved measurement curve (800) of at least one specific analyte, as well as at least one sample without the specific analyte, each with a plurality of biosensors; Ermitteln eines individuellen Messergebnisses (822) und eines Validitätsparameters (824) für jeden Biosensor mit einer zweiten künstlichen Intelligenz (820) aus der zeitaufgelösten Messkurve (800) des jeweiligen Biosensors; Determining an individual measurement result (822) and a validity parameter (824) for each biosensor with a second artificial intelligence (820) from the time-resolved measurement curve (800) of the respective biosensor; Ermitteln mindestens eines Qualitätsparameters (826) für jeden Biosensor; Determining at least one quality parameter (826) for each biosensor; Statistisches Auswerten der individuellen Messergebnisse (822) auf Grundlage der zugeordneten Validitätsparameter (824) unter Verwendung von Schwell werten, der zugeordneten Qualitätsparameter (826) sowie des vorbekannten Ergebnisses für jeden Biosensor; Statistically evaluating the individual measurement results (822) on the basis of the assigned validity parameters (824) using threshold values, the assigned quality parameters (826) and the previously known result for each biosensor; Ermitteln von Leistungsparametern aus der statistischen Auswertung; Determining performance parameters from statistical evaluation; Verwenden der Qualitätsparameter, Leistungsparameter und Schwellwerte als Trainingsdaten. Using the quality parameters, performance parameters and thresholds as training data. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) bei mindestens einer definierten Konzentration des Analyten aufgenommen wird und/oder dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) zusätzlich bei einer definierten Störung aufgenommen wird und/oder dass die zeitaufgelöste Messkurve (800) bei mindestens einer definierten Messroutine aufgenommen wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the time-resolved measurement curve (800) is recorded at at least one defined concentration of the analyte and/or that the time-resolved measurement curve (800) is additionally recorded at a defined disturbance and/or that the time-resolved measurement curve (800) is recorded at at least one defined measurement routine. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der für jeden Biosensor ermittelte Qualitätsparameter die Selbstähnlichkeit der Widerstände in einer Widerstandsbrücke jedes Biosensors umfasst. 14. Method according to claim 12 or 13, characterized in that the quality parameter determined for each biosensor comprises the self-similarity of the resistances in a resistance bridge of each biosensor. 15. Biosensor zur Messung eines spezifischen Analyten, umfassend mindestens eine Widerstandsbrücke, wobei der Biosensor aufgrund eines aus der Widerstandsbrücke bestimmten Qualitätsparameters für ein bestimmtes Anwendungsszenario zur Messung des spezifischen Analyten individualisiert ist. 15. Biosensor for measuring a specific analyte, comprising at least one resistance bridge, wherein the biosensor is individualized for a specific application scenario for measuring the specific analyte based on a quality parameter determined from the resistance bridge. 16. Biosensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Qualitätsparameter die Selbstähnlichkeit der Widerstände der Widerstandsbrücke ist. 16. Biosensor according to claim 15, characterized in that one of the quality parameters is the self-similarity of the resistances of the resistance bridge.
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