CH616745A5

CH616745A5 - Integral analytical element for the analysis of liquids.

Info

Publication number: CH616745A5
Application number: CH957475A
Authority: CH
Inventors: Pierre Louis Clement
Original assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1980-04-15
Also published as: JPS5140191A; DE2532918B2; SE7508315L; CA1049910A; FR2280081B1; JPS5818628B2; BE831660A; DE2532918C3; FR2280081A1; DE2532918A1; SE427217B; GB1519465A

Description

Die Erfindung betrifft ein integrales analytisches Element für die Analyse von Flüssigkeiten, bestehend aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger und mehreren hierauf aufgetragenen Schichten, von denen mindestens eine eine Reagensschicht ist. The invention relates to an integral analytical element for the analysis of liquids, consisting of a radiation-permeable layer support and a plurality of layers applied thereon, at least one of which is a reagent layer.

Es ist allgemein bekannt, dass Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, Nahrungsmittel, z. B. Milch und biologische Flüssigkeiten, chemisch analysiert werden müssen. Für die Analyse derartiger Flüssigkeiten sind die verschiedensten analytischen Elemente bekannt geworden. In der Regel weisen derartige Elemente ein Reagens für die zu analysierende Substanz auf, das bei Kontakt mit der Flüssigkeit mit der zu analysierenden Substanz zur Ausbildung eines farbigen Stoffes führt oder eine andere erfassbare Veränderung aufgrund des Vorhandenseins der zu analysierenden Substanz herbeiführt. Derartige analytische Elemente weisen beispielsweise pH-Teststreifen auf oder andere ähnliche Indikato-re, wobei ein Papier oder ein anderer stark absorbierender Träger mit einem Material imprägniert wird, das zu einer chemischen Reaktion befähigt ist und auf Flüssigkeiten mit Wasserstoffionen oder anderen zu analysierenden Substazen anspricht und entweder eine Farberzeugung hervorruft oder eine Farbänderung. Je nach der Auswahl der Reagenzien ist die bewirkte Farberzeugung oder Farbänderung im allgemeinen nur qualitativ oder im günstigsten Falle semiquantitativ. Oftmals sind jedoch quantitative Analysen erforderlich. So sind in den vergangenen Jahren grosse Anstrengungen unternommen worden, um analytische Elemente zu schaffen, die sich für die Durchführung diagnostischer chemischer Analysen eignen und mit denen biologische Flüssigkeiten, z. B. Körperflüssigkeiten, wie Blut, Serum, Urin und dgl. unter Erzielung quantitativer Ergebnisse schnell und in einfacher Weise analysiert werden können. It is well known that liquids such as water, food, e.g. As milk and biological liquids, must be analyzed chemically. A wide variety of analytical elements have become known for the analysis of such liquids. As a rule, such elements have a reagent for the substance to be analyzed which, upon contact with the liquid with the substance to be analyzed, leads to the formation of a colored substance or brings about another detectable change due to the presence of the substance to be analyzed. Such analytical elements have, for example, pH test strips or other similar indicators, a paper or other strongly absorbent carrier being impregnated with a material which is capable of a chemical reaction and which responds to liquids with hydrogen ions or other substances to be analyzed and either causes color generation or a color change. Depending on the choice of reagents, the color generation or color change effected is generally only qualitative or, in the most favorable case, semi-quantitative. However, quantitative analyzes are often required. In recent years, great efforts have been made to create analytical elements that are suitable for performing diagnostic chemical analyzes and with which biological liquids, e.g. B. body fluids, such as blood, serum, urine and the like. Can be analyzed quickly and easily to achieve quantitative results.

Die chemische Analyse von Lösungen, insbesondere die automatisierte Analyse von Lösungen hat in den vergangenen Jahren, insbesondere in klinischen Laboratorien breite Anwendung gefunden. Die bekannten Analyseverfahren erfordern jedoch vergleichsweise komplizierte Analysiervorrichtungen. Überdies sind Analysiergeräte für die Analyse von biologischen Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise aus den US-PS 2 797 149, 3 036 893 und 3 526 480 bekannt sind, oftmals ausserordentlich kostspielig und erfordern ausgebildetes Bedienungspersonal. The chemical analysis of solutions, in particular the automated analysis of solutions, has found widespread use in recent years, particularly in clinical laboratories. However, the known analysis methods require comparatively complicated analysis devices. In addition, analyzers for the analysis of biological fluids, such as are known, for example, from US Pat. Nos. 2,797,149, 3,036,893 and 3,526,480, are often extremely expensive and require trained operating personnel.

Als eine Alternative für die Analyse von Lösungen sind verschiedene mehrschichtige integrale analytische Elemente für die Nicht-Lösungsanalyse, insbesondere die trockene chemische Analyse bekanntgeworden. Der Ausdruck «integral» bezeichnet dabei analytische Elemente, die zwei oder mehr diskrete übereinander angeordnete Schichten aufweisen, die nicht ohne Zerstörung des Elementes voneinander getrennt werden können. Obgleich praktisch trockene Analysemethoden beträchtliche Vorteile bezüglich Aufbewahrung des Analysematerials, Handhabung und dgl. im Vergleich zu der nassen Analysenmethodik bieten, hat sich doch gezeigt, dass dem trockenen Verfahren nur ein begrenzter Erfolg beschieden war und dass derartige trockene Verfahren sich primär nur für qualitative und semiquantitative Analyseverfahren eignen. Various multilayered integral analytical elements for non-solution analysis, particularly dry chemical analysis, have become known as an alternative for the analysis of solutions. The term “integral” designates analytical elements that have two or more discrete layers arranged one above the other that cannot be separated from one another without destroying the element. Although practically dry analysis methods offer considerable advantages in terms of storage of the analysis material, handling and the like in comparison to the wet analysis method, it has been shown that the dry method was only of limited success and that such dry methods are primarily only for qualitative and semi-quantitative Analysis methods are suitable.

Integrale analytische Elemente für die Analyse von Flüssigkeiten sind beispielsweise aus der US-PS 3 092 465 bekannt. Kennzeichnend für derartige analytische Elemente sind absorbierende fasrige Träger, die mit einem oder mehreren Reagenzien imprägniert sind, in typischer Weise mit ei-5 nem Farbbildner, wobei über dem Träger eine semipermeable Membran angeordnet ist. Bei Kontakt mit der zu analysierenden Flüssigkeit passiert die zu analysierende Substanz die Membran und gelangt in den fasrigen Träger, wobei die Substanz zu einer Färbung des Trägers entsprechend der io Konzentration der Substanz führt. Die Membran verhindert den Durchtritt von störenden Komponenten und absorbiert derartige störende Komponenten, wie beispielsweise rote Blutkörperchen, welche die genaue Erkennung der erzeugten Farbe stören würden. Integral analytical elements for the analysis of liquids are known, for example, from US Pat. No. 3,092,465. Characteristic of such analytical elements are absorbent fibrous supports which are impregnated with one or more reagents, typically with a color former, a semipermeable membrane being arranged above the support. Upon contact with the liquid to be analyzed, the substance to be analyzed passes the membrane and reaches the fibrous carrier, the substance causing the carrier to color in accordance with the io concentration of the substance. The membrane prevents the passage of disruptive components and absorbs such disruptive components, such as red blood cells, which would interfere with the precise recognition of the color produced.

15 Analytische Elemente auf Basis von absorbierenden Filterpapieren und anderen fasrigen Medien zur Aufnahme und Verteilung von zu analysierenden Flüssigkeiten haben sich, insbesondere auf dem Gebiet der klinischen Analyse als nicht besonders populär erwiesen, im Vergleich zu den bekannten 20 nassen chemischen Analysierverfahren, und zwar vermutlich insbesondere deshalb, weil sich mit den bekannten analytischen Elementen keine quantitativen Messergebnisse grosser Genauigkeit erhalten lassen. Aus der Literatur ist bekannt, dass für diagnostische Zwecke verwendbare Elemente, die 25 feuchtigkeitsabsorbierend sind, beispielsweise fasrige Filterpapiere, keine gleichmässigen Testergebnisse liefern. Aus der US-PS 3 050 373 ist es ferner beispielsweise bekannt, dass Ausfällungen in den Imprägnierlösungen auftreten können, wodurch eine gleichförmige Verteilung des Reagenzes in dem Trägermaterial verhindert wird. Des weiteren hat sich gezeigt, dass analytische Elemente aus fasrigen, feuchtigkeits-absorbierenden Stoffen zu nicht gleichförmigen Testergebnissen aufgrund eines Effektes neigen, der in der angelsächsischen Literatur als «banding» bekannt geworden ist. Unter «banding» ist dabei zu verstehen, dass verschiedene Abschnitte eines analytischen Elementes verschiedene Testergebnisse zeigen, und zwar aufgrund einer ungleichmässigen Wanderung der Komponenten der zu analysierenden Flüssigkeit oder chemischen Reagenzien innerhalb des Elementes. Aus den US-PS 3 061 523 und 3 104 209 ist es bekannt, dass 40 Gelatine und gelatineartige Stoffe geeignete Bestandteile von Imprägnierlösungen sein können, und zwar ganz offensichtlich deshalb, weil sie die hohe Wanderungsgeschwindigkeit einzelner Substanzen zu verhindern vermögen und infolgedessen zu einer Verbesserung der Gleichförmigkeit der 45 Testergebisse beitragen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Gelatine und gelatineartige Stoffe in den fasrigen, Reagenzien enthaltenden analytischen Elementen zu einer Verminderung der Aufnahme der zu analysierenden Flüssigkeiten führen, im Vergleich zu den stark absorbierenden, gelatinefreien 50 Materialien. Die verminderte Absorption kann dabei dazu führen, dass Flüssigkeit auf der Oberfläche des Elementes zurückbleibt und dass das Element gewaschen werden muss, um überschüssige Flüssigkeiten zu entfernen, bevor die analytische Bestimmung durchgeführt werden kann. Dies hat 55 dazu geführt, dass die Menge an Gelatine, mit der eine feuchtigkeitsabsorbierende Matrix imprägniert werden kann, begrenzt ist. Derartige Eigenschaften sind auch gekennzeichnet für analytische Elemente, die Schichten aufweisen, die ganz aus Gelatine oder ähnlichen Stoffen aufgebaut sind, 60 wie sie beispielsweise aus der US-PS 3 526 480 bekannt sind. 15 Analytical elements based on absorbent filter papers and other fibrous media for the absorption and distribution of liquids to be analyzed have not proven to be particularly popular, especially in the field of clinical analysis, compared to the known 20 wet chemical analysis methods, and probably in particular This is because the known analytical elements cannot be used to obtain quantitative measurement results with great accuracy. It is known from the literature that elements that can be used for diagnostic purposes and that are moisture-absorbent, for example fibrous filter papers, do not provide uniform test results. From US Pat. No. 3,050,373 it is also known, for example, that precipitation can occur in the impregnation solutions, as a result of which a uniform distribution of the reagent in the carrier material is prevented. Furthermore, it has been shown that analytical elements made of fibrous, moisture-absorbing substances tend to produce non-uniform test results due to an effect which has become known in the Anglo-Saxon literature as “banding”. “Banding” is understood to mean that different sections of an analytical element show different test results, due to an uneven migration of the components of the liquid to be analyzed or chemical reagents within the element. From US Pat. Nos. 3,061,523 and 3,104,209 it is known that 40 gelatin and gelatin-like substances can be suitable components of impregnation solutions, quite obviously because they can prevent the high migration rate of individual substances and consequently lead to an improvement contribute to the uniformity of the 45 test results. However, it has been shown that gelatin and gelatin-like substances in the fibrous, reagent-containing analytical elements lead to a reduction in the absorption of the liquids to be analyzed, compared to the highly absorbent, gelatin-free materials. The reduced absorption can lead to the fact that liquid remains on the surface of the element and that the element must be washed in order to remove excess liquids before the analytical determination can be carried out. This has led to 55 that the amount of gelatin with which a moisture absorbing matrix can be impregnated is limited. Such properties are also characterized for analytical elements which have layers which are made entirely of gelatin or similar substances, 60 such as are known, for example, from US Pat. No. 3,526,480.

Integrale analytische Elemente für automatisierte analytische Verfahren sind beispielsweise aus den US-PS 3 368 872 und 3 526 480 bekannt. In den Patentschriften wird dabei auf Massnahmen zur Vermeidung chromatographischer Ef-65 fekte verwiesen, und zwar durch Immobilisierung von Reagenzien oder durch Zusatz eines Mittels zur Verminderung der Tendenz einer auf das Element aufgebrachten Probe einen Wascheffekt auf das Reagens im Element auszuüben, Integral analytical elements for automated analytical methods are known, for example, from US Pat. Nos. 3,368,872 and 3,526,480. The patents refer to measures to avoid chromatographic effects, namely by immobilizing reagents or by adding an agent to reduce the tendency of a sample applied to the element to have a washing effect on the reagent in the element,

30 30th

35 35

616 745 616 745

4 4th

z. B. durch Verwendung einfacher poröser Schichten über einem absorbierenden, ein Reagens enthaltenden Material, z. B. fasrigem Filterpapier. In den Patentschriften findet sich jedoch kein Hinweis auf ein Element, das nicht nur eine flüssige Probe aufnimmt, sondern auch zu einer gleichförmigen Verteilung einer Flüssigkeitsprobe über der gesamten Reagensschichtoberfläche führt, die mit der flüssigen Probe in Kontakt gebracht wird. Eine derartige gleichförmige Verteilung der Probe ist jedoch extrem wichtig für eine automatisierte Auswertung der Testergebnisse, gleichgültig, ob es sich dabei um densitometrische, colorimetrische, fluorimetrische oder andere Verfahrensweisen handelt. Dies gilt auch dann, wenn grobe Ungleichförmigkeiten, wie sie beispielsweise durch chromatographische Effekte herbeigeführt werden, fehlen. e.g. B. by using simple porous layers over an absorbent material containing a reagent, e.g. B. fibrous filter paper. However, there is no reference in the patent to an element which not only receives a liquid sample but also leads to a uniform distribution of a liquid sample over the entire surface of the reagent layer which is brought into contact with the liquid sample. However, such a uniform distribution of the sample is extremely important for an automated evaluation of the test results, regardless of whether it involves densitometric, colorimetric, fluorimetric or other procedures. This also applies if gross irregularities, such as those caused by chromatographic effects, are missing.

Ein Weg zur Herbeiführung einer etwas gleichförmigeren Konzentration einer zu analysierenden Substanz auf den Reagensflächen eines Elementes für die trockene Analyse beruht auf einer Methode, die als «Proben-Beschränkung» bezeichnet werden kann. Aus der US-PS 3 368 872 ist es bekannt, analytische Elemente mit einer Art «Barriere» zu verwenden, um die Einwirkung einer Flüssigkeitsprobe auf einen vorbestimmten Bereich der Oberfläche des Elementes zu beschränken. Dies führt jedoch dazu, dass normalerweise überschüssige Flüssigkeit auf dem Element nach Aufbringung der Probe vorhanden ist. Dies kann sich nachteilig auswirken, und zwar bezüglich der Handhabung des Elementes, der Notwendigkeit der Entfernung von überschüssiger Flüssigkeit, und insbesondere deshalb, weil es erforderlich sein kann, dass eine extrem genaue Probendosierung erforderlich ist. One way of achieving a somewhat more uniform concentration of a substance to be analyzed on the reagent surfaces of an element for dry analysis is based on a method that can be referred to as “sample limitation”. From US Pat. No. 3,368,872 it is known to use analytical elements with a kind of “barrier” in order to restrict the action of a liquid sample to a predetermined area of the surface of the element. However, this results in excess liquid normally being present on the element after the sample has been applied. This can be detrimental to the handling of the element, the need to remove excess fluid, and particularly because it may require extremely accurate sample dosing.

Die Notwendigkeit der Förderung oder Verhinderung der Wanderung von Stoffen zwischen den Schichten integraler analytischer Elemente ergibt sich beispielsweise aus den US-PS 2 761 813; 2 672 431; 2 672 432; 2 677 647; 2 923 669; 3 814 670 und 3 843 452. Jedoch finden sich derartige Hinweise im Zusammenhang mit Elementen, für die Bestimmung des Vorhandenseins von Mikrorganismen, wobei Elemente für derartige Zwecke in typischer Weise mindestens eine Schicht mit einer fasrigen Matrix aufweisen und nicht diskrete Schichten erfordern, wobei die Berührungsfläche der Schichten aus einer Mischung der benachbarten Schichten besteht, d. h. dass sich die Schichten an der Berührungsfläche vermischen. The need to promote or prevent the migration of substances between the layers of integral analytical elements arises, for example, from US Pat. No. 2,761,813; 2,672,431; 2,672,432; 2,677,647; 2,923,669; 3 814 670 and 3 843 452. However, there are such references in connection with elements for determining the presence of microorganisms, elements for such purposes typically having at least one layer with a fibrous matrix and requiring non-discrete layers, the Contact area of the layers consists of a mixture of the adjacent layers, i. H. that the layers mix on the interface.

Bis vor kurzem gab es keine Hinweise darauf, wie sich in einem analytischen Element nach Aufbringen einer zu analysierenden Probe in der Schicht des Elementes die zu analysierende Substanz, Substanzreaktionsprodukte oder andere Produkte so gleichförmig verteilen lassen, dass sie in einer benachbarten Schicht für analytische Reaktionen zur Verfügung stehen. Aufgrund der strukturellen und chemischen Charakteristika von feuchtigkeitsabsorbierenden und anderen fasrigen Materialien, die zur Herstellung der meisten bekannten analytischen Elemente verwendet werden, z. B. zur Herstellung von absorbierenden Cellulose-Filterpapieren, Glasfaserpapieren, Holz und dgl., kann die Herbeiführung gleicher gleichförmiger Konzentrationsverhältnisse in den Elementen, d. h. die gleichförmige Verteilung der zu analysierenden Substanzen behindert werden. Auch kann die Auswahl der fasrigen Materialien genaue Messungen verhindern, und zwar aufgrund grosser Ungleichförmigkeiten in den Eigenschaften der fasrigen Materialien, z. B. der Struktur und der Textur. So ist es beispielsweise bekannt, dass bei der Herstellung von Papieren, die zur Herstellung der Papiere verwendeten Fasern oftmals derart bearbeitet werden, dass kleinere Fasern entstehen, sogenannte «Tendrils», welche die Festigkeit des hergestellten Papieres erhöhen. Der Ausdruck «fasrig», der hier im Zusammenhang mit der Beschreibung von Materialien wie Papier und dgl. verwendet wird, bezieht sich auf Materialien, die unter Verwendung vorgebildeter Fasern oder Faserstränge (strands) hergestellt werden, die in dem Endprodukt vorliegen. Beispiele für Fasern, die zur Herstellung derartiger fasriger Materialien verwendet werden können, werden näher beispielsweise in der US-PS 3 867 258 beschrieben. Until recently, there was no evidence of how, after applying a sample to be analyzed in the layer of the element, the substance, substance reaction products or other products to be analyzed can be distributed uniformly in such a way that they can be used in an adjacent layer for analytical reactions To be available. Because of the structural and chemical characteristics of moisture absorbent and other fibrous materials used to make most of the known analytical elements, e.g. B. for the production of absorbent cellulose filter papers, glass fiber papers, wood and the like., The bringing about the same uniform concentration ratios in the elements, d. H. the uniform distribution of the substances to be analyzed are hindered. Also, the selection of the fibrous materials can prevent accurate measurements due to large non-uniformities in the properties of the fibrous materials, e.g. B. the structure and texture. For example, it is known that in the manufacture of papers, the fibers used to manufacture the papers are often processed in such a way that smaller fibers are formed, so-called “tendrils”, which increase the strength of the paper produced. The term "fibrous" as used herein to describe materials such as paper and the like refers to materials made using preformed fibers or strands that are present in the final product. Examples of fibers that can be used to make such fibrous materials are described in greater detail, for example, in U.S. Patent No. 3,867,258.

Ein Nachteil von integralen analytischen Elementen fasriger Struktur besteht somit in der Ungenauigkeit, mit der die Farbanzeige oder Farbveränderung oder ein anderes Test-ergebis erfassbar ist. Versuche, mit derartigen integralen analytischen Elementen zu verbesserten Ergebissen zu gelangen, sind fehlgeschlagen. Als Beispiel sei die US-PS 3 723 064 genannt, aus der ein analytisches Element bekannt ist, das Bereiche verschiedener Permeabilität für eine zu analysierende Substanz oder ein Reaktionsprodukt einer zu analysierenden Substanz aufweist, wobei in den einzelnen Bereichen Farbanzeigen oder Farbveränderungen nur bei bestimmten verschiedenen Mindestkonzentrationen auftreten. Obgleich der Wunsch nach einem Element mit kontinuierlichem Ansprechvermögen offensichtlich ist, kann ein analytisches Element des aus der US-PS 3 723 064 bekannten Typs lediglich zu einem ungefähren analytischen Ergebnis führen, wobei das erzielbare Ergebnis um so ungenauer wird, um so grösser der Unterschied zwischen den verschiedenen Permeabilitätsbereichen ist. Wird die Differenz in der Permeabilität zwischen den verschiedenen Bereichen vermindert, um den Abstand zwischen den einzelnen Schwellwerten im Interesse einer erhöhten Ansprechgenauigkeit zu verkleinern, so steigt die Komplexität des herzustellenden Elementes stark an. In der US-PS 3 723 064 findet sich kein Hinweis darauf, wie sich die Gleichförmigkeit und Genauigkeit von Testergebnissen verbessern lässt und im optimalen Falle zeigen Elemente des aus der US-PS 3 723 064 bekannten Typs ein diskontinuierliches Ansprechvermögen, das in jedem Bereich der Permeabilität aufgrund der Ungleichförmigkeiten, die mit der Verwendung von Filterpapieren und anderen fasrigen Materialien verbunden sind, ungleichförmig ist. A disadvantage of integral analytical elements of fibrous structure is therefore the inaccuracy with which the color display or color change or another test result can be detected. Attempts to achieve improved results with such integral analytical elements have failed. An example is US Pat. No. 3,723,064, from which an analytical element is known which has areas of different permeability for a substance to be analyzed or a reaction product of a substance to be analyzed, with color displays or color changes in the individual areas only for certain different ones Minimum concentrations occur. Although the desire for an element with continuous responsiveness is obvious, an analytical element of the type known from US Pat. No. 3,723,064 can only give an approximate analytical result, the less precise the achievable result, the greater the difference between the different permeability ranges. If the difference in the permeability between the different areas is reduced in order to reduce the distance between the individual threshold values in the interest of increased response accuracy, the complexity of the element to be produced increases considerably. There is no indication in US Pat. No. 3,723,064 as to how the uniformity and accuracy of test results can be improved and, in the optimal case, elements of the type known from US Pat. No. 3,723,064 show a discontinuous responsiveness which can be found in every area of the Permeability is non-uniform due to the non-uniformities associated with the use of filter papers and other fibrous materials.

Aus der US-PS 3 791 933 ist des weiteren ein Verfahren für die Untersuchung von Enzymsubstraten und Metaboliten, z. B. in Körperflüssigkeiten bekannt. Bei diesem Verfahren wird jedoch kein integrales analytisches Element verwendet. Vielmehr werden mehrere Teilelemente mittels einer Klammer für die Aufnahme einer Testprobe, zum Abfiltrieren oder zur anderweitigen Entfernung grosser Probenbestandteile, z. B. zum Entfernen von Proteinen und zur Herbeiführung einer Reaktion unter Erzeugung eines erfassbaren Ergebnisses, z. B. zur Erzeugung eines Farbtones, zusammengefügt. Obgleich in der US-PS 3 791 933 angegeben ist, dass Glasfaserpapier dazu beitragen kann, eine Reaktionsmischung über einem plastischen Betrachterfenster zu verteilen, unterstützt ein solches Material doch ganz offensichtlich hauptsächlich die äussere Diffusion der Flüssigkeitsproben in die Glasfaserschicht, unter Vergrösserung des Bereiches des Elementes, der ein Testergebis zeigt, so dass das Ergebnis leichter sichtbar wird. In der Patentschrift findet sich kein Hinweis darauf, wie sich im Diffusionsbereich eine gleich-mässige Konzentration der zu analysierenden Substanz erzeugen lässt, was für die Erzielung gleichmässiger analytischer Ergebnisse ausserordentlich wichtig ist. From US Pat. No. 3,791,933 a method for the investigation of enzyme substrates and metabolites, e.g. B. known in body fluids. However, no integral analytical element is used in this method. Rather, several sub-elements by means of a clamp for receiving a test sample, for filtering or for other removal of large sample components, for. B. for removing proteins and for causing a reaction to produce a detectable result, for. B. to produce a color, put together. Although it is stated in U.S. Patent No. 3,791,933 that fiberglass paper can help to distribute a reaction mixture over a plastic viewing window, such a material obviously supports primarily the external diffusion of the liquid samples into the glass fiber layer, increasing the area of the element which shows a test result so that the result is more visible. There is no indication in the patent as to how a uniform concentration of the substance to be analyzed can be generated in the diffusion region, which is extremely important for achieving uniform analytical results.

Verbesserte mehrschichtige integrale analytische Elemente sind des weiteren aus der FR-PS 2 191 734 bekannt. Beim Auftragen einer zu analysierenden Flüssigkeitspobe auf das Element wird eine gleichförmige Verteilung oder Ausbreitung der zu analysierenden Substanz, anderer Probenbestandteile oder eines Reaktionsproduktes der zu analysierenden Substanz mittels einer Ausbreitschicht erreicht, wobei in Gegenwart der zu analysierenden Substanz ein analytisches Ergebnis erzielt wird, das aufgrund seiner Gleichmässigkeit in automatisch arbeitenden Vorrichtungen quantitativ erfasst Improved multi-layer integral analytical elements are also known from FR-PS 2 191 734. When a liquid powder to be analyzed is applied to the element, a uniform distribution or spread of the substance to be analyzed, other sample components or a reaction product of the substance to be analyzed is achieved by means of a spreading layer, an analytical result being achieved in the presence of the substance to be analyzed, which is due to its Uniformity in automatically operating devices quantified

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

616745 616745

werden kann, beispielsweise auf spektrophotometrischem oder automatischem Wege erfassen lassen, beispielsweise mittels fluorimetrischem Wege. Die aus der FR-PS 2191734 be- elektromagnetischer Strahlung (radiometrische Verfahren), can be recorded, for example by spectrophotometric or automatic means, for example by means of fluorometric means. The electromagnetic radiation (radiometric method) from FR-PS 2191734,

kannten Elemente weisen Ausbreit- oder Verteilerschichten falls dies gewünscht ist, unter einem minimalen Risiko an sowie Reagensschichten auf, die eine reaktionsfähige oder in Ungenauigkeiten. Known elements have spread or distribution layers, if desired, at a minimal risk, and reagent layers that are reactive or inaccurate.

anderer Weise reaktive Verbindung enthalten, die auf- s Ein erfindungsgemässes analytisches Element besteht sogrund ihrer Aktivität im Element eine radiometrisch erfass- mit aus mehreren übereinander angeordneten Schichten, die bare Veränderung herbeiführt, beispielsweise eine Farbver- innerhalb des Elementes in kurzer Zeit erfassbare Verände-änderüng. rung herbeiführen können als Folge des Vorhandenseins contain an otherwise reactive compound based on their activity in the element, a radiometric detection with several layers arranged one above the other, which brings about bare change, for example a change in color within the element which can be detected in a short time . can cause as a result of existence

Eine Farberzeugung oder die Herbeiführung eines ande- einer zu analysierenden Substanz in einer Flüssigkeit, die dem ren analytischen Ergebnisses erfordert jedoch oftmals eine io Element zugeführt wird. A color generation or the induction of another substance to be analyzed in a liquid, which, however, requires the ren analytical result, often an io element is added.

Reihe von Reaktionen, die schwierig zu steuern sind und Ein erfindungsgemässes analytisches Element eignet sich welche chemischen und/oder anderen Störungen unterliegen. in besonders vorteilhafter Weise für die diagnostische Analyse Series of reactions that are difficult to control and an analytical element according to the invention is suitable which is subject to chemical and / or other disturbances. in a particularly advantageous manner for diagnostic analysis

So können beispielsweise die zu analysierende Flüssigkeit von biologischen Flüssigkeiten, z. B. Blut, Blutserum und oder Nebenprodukte der analytischen Bestimmung innerhalb Urin. For example, the liquid to be analyzed can be from biological liquids, e.g. B. blood, blood serum and or by-products of analytical determination within urine.

des Elementes Bestandteile liefern, welche das Testergebnis jj Die Reagensschicht ist dabei permeabel mindestens für beeinflussen. die zu analysierende Substanz oder eine Vorläuferverbindung of the element supply components which influence the test result jj The reagent layer is permeable, at least for. the substance to be analyzed or a precursor compound

Aufgabe der Erfindung ist es, ein integrales analytisches derselben und weist einen Stoff oder eine Verbindung auf, The object of the invention is an integral analytical of the same and has a substance or a compound,

Element für die trockene Analyse von Flüssigkeiten anzuge- der mit der zu analysierenden Substanz oder dem Vorläufer ben, in dem die Stoffe oder Verbindungen, die das Testergeb- derselben unter Bildung eines diffundier- und erfassbaren nis charakterisieren, erfassbar oder erkennbar sind, ohne dass M Stoffes B zu reagieren vermag oder die Bildung eines Stoffes dabei Störungen durch solche Bestandteile hervorgerufen wer- B bewirkt. Der Stoff B kann dabei beispielsweise aus einem den, welche zu unerwünschten Farbveränderungen oder Farbstoff bestehen, der diffundierbar innerhalb des Elemen- Element for the dry analysis of liquids to be specified with the substance to be analyzed or the precursor in which the substances or compounds which characterize the test result to form a diffusible and detectable nis can be detected or recognized without M Substance B is able to react or the formation of a substance causes disturbances due to such constituents B. The substance B can, for example, consist of one which consists of undesirable color changes or dye which is diffusible within the element.

Farbbeeinflussungen, einer Fluoreszenz und dgl., führen. tes ist. Die Registrierschicht ist permeabel für den zu bestim- Color influences, fluorescence and the like. it is. The registration layer is permeable for the

Insbesondere sollten die aus der FR-PS 2 191734 bekannten menden Stoff und soll das Erfassen des zu bestimmenden analytischen Elemente, die an sich einen wesentlichen tech- a Stoffes ermöglichen, z. B. auf radiometrischem Wege. In particular, the mixing substance known from FR-PS 2 191734 should and should capture the analytical elements to be determined, which in itself enable an essential technical substance, z. B. by radiometric means.

nische Fortschritt auf dem Gebiet der analytischen Eie- Die Registrierschichten werden dabei in vorteilhafter mente für die trockene Analyse von Flüssigkeiten darstellen, Weise ohne jeglichen chemisch reaktionsfähigen Stoff oder noch weiter verbessert werden. Ganz speziell sollten sich die solche Stoffe hergestellt, die die Erkennung oder Erfassung erfindungsgemässen integralen analytischen Elemente für die des Stoffes B behindern würden. Die einzelnen Schichten niche progress in the field of analytical egg- The registration layers will be advantageous for the dry analysis of liquids, ways without any chemically reactive substance or will be further improved. Specifically, those substances should be produced which would hinder the recognition or detection of integral analytical elements according to the invention for those of substance B. The individual layers

Analyse von Flüssigkeiten, wie beispielsweise biologischen ^ des erfindungsgemässen Elementes sind dabei auf einem Analysis of liquids, such as biological ^ of the element according to the invention are on one

Flüssigkeiten, eignen. für Strahlung durchlässigen Schichtträger angeordnet. Liquids. arranged for radiation-permeable substrate.

Gegenstand der Erfindung ist ein integrales analytisches Der Ausdruck «strahlungsdurchlässig» bezieht sich auf The invention relates to an integral analytical. The term “radiation-transmissive” refers to

Element für die Analyse von Flüssigkeiten, bestehend aus Schichten und Schichtträger, welche für elektromagnetische einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger und mehreren Strahlung durchlässig sind, die zur Erfassung eines analyti- Element for the analysis of liquids, consisting of layers and substrates, which are permeable to an electromagnetic radiation-permeable substrate and several radiation, which are used to detect an analytical

hierauf aufgetragenen Schichten, von denen mindestes eine sehen Ergebnisses im Element verwendet wird. In vorteilhaf- layers applied thereon, at least one result of which is used in the element. In advantageous

eine Reagensschicht ist, das gekennzeichnet ist durch: 35 ter Weise ist dabei eine Durchlässigkeit für elektromagneti- is a reagent layer which is characterized by: 35 way is a permeability for electromagnetic

(a) mindestens eine für die zu analysierende Substanz sehe Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbe-oder einen Vorläufer derselben permeable Reagensschicht reiches von etwa 200 nm bis 900 nm gemeint, sowie von er-mit einem Stoff A, der mit der zu analysierenden Substaz fassbarer Strahlung, wie sie durch Radioaktivität erzeugt oder dem Vorläufer unter-Bildung eines diffundier- und er- wird. In vorteilhafter Weise sind die strahlungsdurchlässigen fassbaren Stoffes B zu reagieren vermag oder die-Bildung 40 Schichten und Schichtträger transparent. Die Verwendung eines Stoffes B bewirkt; von strahlungsdurchlässigen Schichten und Schichtträgern (a) At least one radiation of a wavelength or a wavelength or a precursor of the same permeable reagent layer that is intended for the substance to be analyzed is meant to be from about 200 nm to 900 nm, and also with a substance A that is more tangible with the substance to be analyzed Radiation such as that generated by radioactivity or which diffuses into the precursor and forms one. Advantageously, the radiation-transparent, detectable substance B is able to react or the formation of 40 layers and layer supports is transparent. The use of a substance B causes; of radiation-permeable layers and substrates

(b) eine zwischen Reagensschicht und Schichtträger ange- bietet beispielsweise Vorteile im Falle von Messungen, die bei ordnete, für den in der Reagensschicht gebildeten diffundier»- vergleichsweise geringen Strahlungsniveaus durchgeführt und erfassbaren Stoff B permeable Registrierschicht für die werden. (b) A between the reagent layer and the layer support offers, for example, advantages in the case of measurements which are carried out with orderly, comparatively low radiation levels and detectable substance B for the diffused, comparatively low radiation levels formed in the reagent layer.

Erfassung des Stoffes B sowie mindestens eine der folgenden 4S- - In vorteilhafter Weise weist ein erfindungsgemässes inte- Detection of substance B and at least one of the following 4S- - In an advantageous manner, an inte-

Schichten (c) und (d), nämlich grales analytisches Element eine Strahlungs-Sperrschicht auf, Layers (c) and (d), namely the gritty analytical element, have a radiation barrier layer,

(c) eine zwischen Reagens- und Registrierschicht ange- die in vorteilhafter Weise zwischen der Reagensschicht und ordnete, für den Stoff B permeable Strahlungs-Sperr- der Registrierschicht angeordnet ist. Bei der Strahlurigs-schicht und Sperrschicht handelt es sich um eine Schicht, die ein oder (c) a between the reagent and registration layer, which is advantageously arranged between the reagent layer and the radiation barrier of the registration layer which is permeable to substance B. The radiant layer and barrier layer are layers that contain one or

(d) eine isotrop-poröse Verteilerschicht zum Verteilen der 50. mehrere Trübungsmittel enthält und die Aufgabe hat, den zu analysierenden Substanz oder des Vorläufers derselben Eintritt elektromagnetischer Strahlung in die Schicht oder über der vom Schichtträger abgewandten Seite der Reagens- durch die Schicht zu verhindern, z. B. von Strahlung einer schicht. solchen Wellenlänge oder eines solchen Wellenlängenberei- (d) an isotropic-porous distribution layer for distributing the 50th contains several opacifiers and has the task of preventing the substance to be analyzed or its precursor from entering the layer or above the side of the reagent facing away from the support through the layer , e.g. B. one layer of radiation. such a wavelength or such a wavelength range

Der Ausdruck «integral» bedeutet dabei, dass es sich bei ches, die bzw. der für die Anregung und/oder Erfassung einer dem erfindungsgemässen analytischen Element um die «inte- 55 Substanz innerhalb der Registrierschicht verwendet wird, graie» Anordnung von mindestens drei auf eiem Schicht- In vorteilhafter Weise weist ein erfindungsgemässes analy-träger angeordneten Schichten handelt. Ein erfindungsge- tisches Element des weiteren eine Proben-Verteilerschicht masses Element erfüllt intern eine Vielzahl von Proben-Hand- oder Ausbreitschicht auf, die sich in Flüssigkeitskontakt mit habungs- und/oder Entwicklungsfunktionen. Zu ihrer Ver- den anderen Schichten des Elementes befindet, beispiels-wendung sind keine Experten erforderlich, wobei sich bei 60 weise der Reagensschicht und der Registrierschicht. Die Pro-ihrer Verwendung quantitative analytische Ergebnisse ohne ben-Verteilerschicht oder Dosierschicht hat die Aufgabe, ineinen besonderen Tüpfelprozess und ohne andere besondere nerhalb der Schicht eine oder mehrere Substanzen zu verteilen zu treffende Massnahmen, beispielsweise eine Probenbe- oder zu dosieren, einschliesslich der zu analysierenden Sub-schränkung, ein Wasche des Elementes oder eine ander- stanz oder einer Vorläuferverbindung derselben einer Flüssig-weitige Entfernung von überschüssiger Prüfflüssigkeit erzie- 65 keitsprobe, die auf das Element aufgebracht wird, so dass len lassen. Des weiteren sind die mit einem erfindungsge- eine gleichförmige Konzentration der Substanz an der mässen Element erzielbaren Testergebnisse reproduzierbar Oberfläche der Verteilerschicht erzeugt wird, die der Reagensund frei von Abweichungen, so dass sich die Ergebnisse auf schicht gegenüberliegt. Die im Einzelfalle angewandte Probe The expression “integral” means that ches that are used for the excitation and / or detection of an analytical element according to the invention by the “integer within the registration layer” have at least three arrangements A layer advantageously has layers arranged according to the invention. An element according to the invention, furthermore an element which is a sample distribution layer, internally fulfills a multiplicity of sample manual or spreading layers which are in liquid contact with habitation and / or development functions. To link them to other layers of the element, for example, no experts are required, with 60 being the reagent layer and the registration layer. The use of quantitative analytical results without a ben distribution layer or dosing layer has the task of taking, in a special spotting process and without other special measures to be distributed within the layer, one or more substances, for example a sample loading or dosing, including the ones to be analyzed Sub-restriction, washing of the element, or any other substance or precursor thereof, of a liquid-wide removal of excess test liquid, is a test sample applied to the element so that it can be left open. Furthermore, the test results that can be achieved with a uniform concentration of the substance on the moderate element according to the invention are reproducible and that the surface of the distributor layer is produced that is free of deviations and the reagent, so that the results are on the opposite side. The sample used in individual cases

616 745 616 745

« «

20 20th

30 30th

braucht nicht beschränkt zu sein, um eine solch gleichförmige Konzentration zu erreichen, welche, obgleich gleichförmig zu jedem Zeitpunkt, sich doch innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ohne nachteilige Effekte verändern kann. need not be limited to achieve such a uniform concentration which, although uniform at all times, can change within a certain period of time without adverse effects.

Bei der Verteilerschicht handelt es sich in vorteilhafter 5 Weise um eine isotrop-poröse Schicht, d. h. eine Schicht, die porös in jeder Richtung ist. Der Grad der Porosität kann dabei verschieden sein, beispielsweise bezüglich der Poren-grösse, des Prozentsatzes des Porenvolumens oder in anderer Weise. Der Ausdruck «isotrope Porosität» oder «isotrop- io porös» ist dabei nicht zu verwechseln mit den Ausdrücken isoporös und ionotrop, die oftmals im Zusammenhang mit Filtermembranen gebraucht werden, und zwar zur Kennzeichnung von solchen Membranen, die Poren aufweisen, die sich zwischen den Membranoberflächen befinden. Des weite- ^ ren ist eine isotrope Porosität nicht zu verwechseln mit dem Ausdruck isotrop, der das Gegenteil des Ausdruckes anisotrop ist, und der zur Kennzeichnung von Fütermembranen verwendet wird, die eine dünne «Haut» auf mindestens einer Oberfläche der Membran aufweisen. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf das Buch von James Flinn, «Membrane Science and Technology», Verlag Plenum Press, New York (1970). The distributor layer is advantageously an isotropic-porous layer, i. H. a layer that is porous in every direction. The degree of porosity can be different, for example with regard to the pore size, the percentage of the pore volume or in some other way. The term “isotropic porosity” or “isotropic-porous” should not be confused with the terms isoporous and ionotropic, which are often used in connection with filter membranes, to identify those membranes that have pores that lie between the Membrane surfaces. Furthermore, isotropic porosity is not to be confused with the term isotropic, which is the opposite of the term anisotropic, and which is used to identify feed membranes that have a thin "skin" on at least one surface of the membrane. In this connection, reference is made, for example, to the book by James Flinn, “Membrane Science and Technology”, published by Plenum Press, New York (1970).

Die Reagensschicht ist vorzugsweise von praktisch gleichförmiger Permeabilität gegenüber mindestens einer Substanz, 25 die innerhalb der Verteilerschicht verteilt oder ausgebreitet wird und gegenüber dem diffundier- und erfassbaren Stoff B, der in der Reagensschicht erzeugt wird. Die Registrierschicht weist vorzugsweise eine praktisch gleichförmige Permeabilität gegenüber dem erfassbaren Stoff B auf. The reagent layer is preferably of practically uniform permeability to at least one substance that is distributed or spread within the distribution layer and to the diffusible and detectable substance B that is generated in the reagent layer. The registration layer preferably has a practically uniform permeability to the detectable substance B.

Eine gleichförmige Permeabilität einer Schicht liegt dann vor, wenn eine homogene Flüssigkeit gleichförmig auf eine Oberfläche der Schicht aufgebracht wird und wenn gleiche Messungen der Konzentration der Flüssigkeit in der Schicht, jedoch in verschiedenen Bereichen einer Oberfläche der Schicht zu praktisch den gleichen Ergebnissen führen. Auf- 35 grand einer gleichförmigen Permeabilität können unerwünschte Konzentrationsgradienten vermieden werden, beispielsweise innerhalb einer Reagensschicht. Es ist nicht erforderlich, dass alle möglichen Messverfahren zu solchen Ergebissen führen. Das Erwünschtsein einer speziellen 40 A uniform permeability of a layer is present if a homogeneous liquid is applied uniformly to a surface of the layer and if identical measurements of the concentration of the liquid in the layer, but in different areas of a surface of the layer lead to practically the same results. On the basis of uniform permeability, undesired concentration gradients can be avoided, for example within a reagent layer. It is not necessary that all possible measuring methods lead to such results. The desire for a special 40th

Technik und von speziellen Mess-Parametern hängt ab von den physikalischen Charakteristika der Schicht, z. B. der Tendenz der Schicht, Strahlung durchzulassen, zu absorbieren oder zu streuen. Die Auswahl einer geeigneten Messmethode, z. B. einer colorimetrischen, sensitometrischen 45 oder fluorimetrischen Messmethode sowie von geeigneten Mess-Parametern, z. B. Blendenöffnungen und Konfiguration ist dem Fachmann geläufig, dem derartige analytische Verfahren vertraut sind. Technology and special measurement parameters depend on the physical characteristics of the layer, e.g. B. the tendency of the layer to transmit, absorb or scatter radiation. The selection of a suitable measurement method, e.g. B. a colorimetric, sensitometric 45 or fluorimetric measurement method and suitable measurement parameters, e.g. B. Apertures and configuration is familiar to those skilled in the art who are familiar with such analytical methods.

Eine gleichförmige Permeabilität ist bekanntlich nicht 50 charakteristisch für fasrige Materialien, beispielsweise Filterpapier. Es ist anzunehmen, dass Faktoren, wie beispielsweise unterschiedliche Verflechtungsgrade innerhalb des fasrigen Materials, Unterschiede in der Fasergrösse, im Faserabstand und dgl., die Ausbildung von Veränderungen in den Flüssig- 55 keitskonzentrationen in dem fasrigen Material und hiermit in Kontakt stehenden Materialien beeinflussen können. Dies führt naturgemäss zu unerwünschten Effekten bei Testen, die mit verschiedenen Konzentrationsbereichen durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass eine gleichförmige Permeabüität 60 von Reagensschicht, Registrierschicht und anderen Schichten innerhalb eines analytischen Elementes für die Erleichterung der Erfassung analytischer Ergebnisse wichtig ist. Die Wirksamkeit der Erfassung analytischer Ergebnisse kann des weiteren beispielsweise durch irreguläre Konzentrations- und 65 anderer Diskontinuitäten des Aufzeichungsmaterials beeinträchtigt werden. As is well known, uniform permeability is not characteristic of fibrous materials, for example filter paper. It can be assumed that factors such as, for example, different degrees of entanglement within the fibrous material, differences in the fiber size, in the fiber spacing and the like, can influence the formation of changes in the liquid concentrations in the fibrous material and materials in contact therewith. This naturally leads to undesirable effects in tests that are carried out with different concentration ranges. This means that uniform permeability 60 of reagent layer, registration layer and other layers within an analytical element is important for facilitating the acquisition of analytical results. The effectiveness of the acquisition of analytical results can also be impaired, for example, by irregular concentration and other discontinuities in the recording material.

Die einzelnen Schichten eines erfindungsgemässen integralen analytischen Elementes befinden sich in einem «Strömungskontakt» (fluid contact) miteinander. Dies bedeutet, dass ein Fluidum, und zwar eine Flüssigkeit oder ein Gas, ein solches Element passieren kann. Ein integrales analytisches Element nach der Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten einer Flüssigkeit zwischen den im Strömungskontakt miteinander stehenden Schichten befördert werden können. Im Falle der Analyse von Stickstoff enthaltenden Verbindungen beispielsweise, können Ammoniak oder andere Stickstoff enthaltende Gase das Fluidum darstellen, das durch die Schichten befördert wird. Obgleich die sich in «Strömungskontakt» (oder Flüssigkeitskontakt) miteinander befindlichen Schichten einander benachbart sind, können sie gegebenenfalls durch Zwischenschichten voneinander getrennt sein. Auch diese Schichten befinden sich dann mit den anderen Schichten im Strömungskontakt und behindern den Durchtritt von Flüssigkeiten oder Gasen durch die einzelnen Schichten nicht. The individual layers of an integral analytical element according to the invention are in “fluid contact” with one another. This means that a fluid, namely a liquid or a gas, can pass through such an element. An integral analytical element according to the invention is thus characterized in that the components of a liquid can be conveyed between the layers in flow contact with one another. For example, in the case of analysis of nitrogen-containing compounds, ammonia or other nitrogen-containing gases can be the fluid that is carried through the layers. Although the layers in “flow contact” (or liquid contact) are adjacent to one another, they can optionally be separated from one another by intermediate layers. These layers are then also in flow contact with the other layers and do not hinder the passage of liquids or gases through the individual layers.

Unter «diffundierbar» sind hier Substanzen oder Verbi-dungen zu verstehen, welche in dem analytischen Element zu diffundieren vermögen, wenn die Substanz bzw. Verbindung in einer Flüssigkeit im Element vorliegt, z. B. dem Lösungsmittel- oder Dispersionsmedium der Flüssigkeitsprobe, die auf das Element aufgebracht worden ist. In entsprechender Weise kennzeichnet der Ausdruck «permeabel» die Fähigkeit einer Schicht, wirksam von einer Substanz oder einem Stoff durchsetzt zu werden, der z. B. gelöst oder dispergiert in einer Flüssigkeitsprobe vorliegt. “Diffusible” here means substances or compounds which are able to diffuse in the analytical element if the substance or compound is present in a liquid in the element, e.g. B. the solvent or dispersion medium of the liquid sample that has been applied to the element. In a corresponding way, the term “permeable” denotes the ability of a layer to be effectively penetrated by a substance or a substance which, for example, B. dissolved or dispersed in a liquid sample.

Bei seiner Verwendung wird einem erfindungsgemässen analytischen Element eine Flüssigkeitsprobe zugeführt, wobei, falls die zu analysierende Substanz zugegen ist, eine chemische Reaktion oder irgendeine andere Einwirkung innerhalb der Reagensschicht erfolgt, unter Erzeugung einer diffundierbaren, vorzugsweise radiometrisch erfassbaren Substanz oder Verbindung, die aus der Reagensschicht in die Registrierschicht diffundiert, in der sie erfasst werden kann. Wie bereits dargelegt, kann in vorteilhafter Weise eine Strahlungs-Sperrschicht zwischen Reagensschicht und Registrierschicht angeordnet werden. Auch kann in vorteilhafter Weise eine Verteilerschicht oder Dosierschicht vorhanden sein, in welchem Falle eine auf das Element aufgebrachte Probe durch die Verteiler- bzw. Dosierschicht gelangt, bevor sie auf die Reagensschicht auftrifft, wobei die zu analysierende Substanz oder die entsprechende Vorläufersubstanz in dieser Schicht verteilt wird unter Erzeugung einer gleichförmigen Konzentration der Substanz oder Substanzvorläuferverbindung an der Oberfläche der Verteilerschicht, die der Reagensschicht gegenüberliegt oder an diese anstösst. Es hat sich gezeigt, When used, a liquid sample is fed to an analytical element according to the invention, wherein, if the substance to be analyzed is present, a chemical reaction or some other action takes place within the reagent layer, producing a diffusible, preferably radiometrically detectable substance or compound that emerges from the reagent layer diffuses into the registration layer in which it can be recorded. As already explained, a radiation barrier layer can advantageously be arranged between the reagent layer and the registration layer. There can also advantageously be a distribution layer or dosing layer, in which case a sample applied to the element passes through the distribution or dosing layer before it hits the reagent layer, the substance to be analyzed or the corresponding precursor substance being distributed in this layer is used to produce a uniform concentration of the substance or substance precursor compound on the surface of the distributor layer which is opposite or abuts against the reagent layer. It has shown,

dass eine solche gleichförmige Konzentration über einen breiten Bereich von Probenvolumina, die auf das Element aufgebracht werden, erzielt werden kann. Aufgrund des Strö-mungs- oder Flüssigkeitskontaktes zwischen der Verteilerschicht oder Bemessungsschicht einerseits und der Reagensschicht andererseits sowie aufgrund der vorteilhaften gleichförmigen Permeabilität der Reagensschicht für Substanzen, die in der Ausbreitschicht oder Verteilerschicht verteilt werden oder der gleichförmigen Permeabilität der Reagensschicht gegenüber Produkten, die aufgrund einer Reaktion oder einer Aktion derartiger Substanzen erzeugt worden sind, standteilen aus der Verteiler- oder Ausbreitschicht in die .erfolgt eine gleichförmige Zufuhr oder Dosierung von Bestandteilen aus der Verteiler- oder Ausbreitschicht in die Reagensschicht, welche die Reagesschicht durchdringen, that such uniform concentration can be achieved over a wide range of sample volumes applied to the element. Due to the flow or liquid contact between the distribution layer or dimensioning layer on the one hand and the reagent layer on the other hand and due to the advantageous uniform permeability of the reagent layer for substances which are distributed in the spreading layer or distribution layer or the uniform permeability of the reagent layer to products which are due to a reaction or an action of such substances has been generated, constituents from the distributor or spreading layer into which there is a uniform supply or metering of constituents from the distributor or spreading layer into the reagent layer which penetrate the reagent layer,

ohne dass dabei Konzentrationsveränderungen der Substanzen oder von Produkten hiervon auftreten. Aufgrund des Vorhandenseins einer aktiven, z. B. chemisch reaktiven Substanz oder Verbindung und einer gleichförmigen Konzentration der Substanz, die durch die Verteilerschicht für die Reagensschicht hervorgerufen wird, kann im Element eine without any changes in the concentration of the substances or products. Due to the presence of an active, e.g. B. chemically reactive substance or compound and a uniform concentration of the substance, which is caused by the distribution layer for the reagent layer, can be in the element

7 7

616745 616745

gleichförmige quantitativ erfassbare Veränderung hervorgerufen werden. Eine solche Veränderung, die in der Erzeugung oder einem Abbau oder einer Zerstörung einer Farbe oder Färbung oder Fluoreszenz bestehen kann, kann quantitativ durch radiometrische Verfahren erfasst werden, gegebenenfalls durch automatisch arbeitende radiometrische Abtastvorrichtungen, z. B. photometrische oder fluorimetri-sche Vorrichtungen. uniform quantifiable change can be caused. Such a change, which may consist in the generation or degradation or destruction of a color or coloring or fluorescence, can be detected quantitatively by radiometric methods, if necessary by automatically operating radiometric scanning devices, e.g. B. photometric or fluorometric cal devices.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 4 vier vorteilhafte integrale analytische Elemente nach der Erfindung schematisch vergrössert im Schnitt dargestellt. In the drawing, four advantageous integral analytical elements according to the invention are shown schematically enlarged in section in FIGS. 1 to 4.

Wie bereits dargelegt, weisen die erfindungsgemässen integralen analytischen Elemente eine Reagensschicht auf, die sich in Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt mit einer Registrierschicht befindet, die vorzugsweise strahlungsdurchlässig ist. Die Schichten sind dabei auf einem Schichtträger angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls strahlungsempfindlich ist. As already explained, the integral analytical elements according to the invention have a reagent layer which is in flow or liquid contact with a registration layer, which is preferably radiation-permeable. The layers are arranged on a layer support, which is preferably also sensitive to radiation.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung besteht das Element aus einem strahlungsempfindlichen Schichtträger mit hierauf im Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt, nicht-fasrigen Schichten, einschliesslich (1) einer Reagensschicht, die permeabel ist für mindestes eine zu analysierende Substanz oder eine Vorläufersubstanz und welche einen Stoff oder eine Substanz enthält, die in Gegenwart der zu analysierenden Substanz oder der Vorläufersubstanz einen diffundierbaren und erfassbaren Stoff B zu liefern vermag; (2) einer Strahlungs-Sperrschicht, die für den erfassbaren Stoff B permeabel ist und (3) einer strahlungsdurchlässigen Registrierschicht, die für den erfassbaren Stoff permeabel ist und in welcher der erfassbare Stoff erfasst werden kann. Gegebenenfalls kann die Registrierschicht in vorteilhafter Weise ein Beizmittel für den erfassbaren Stoff B enthalten. Die Registrierschicht befindet sich dabei vorzugsweise zwischen Schichtträger und der Strahlungs-Sperrschicht, wobei die Strahlungs-Sperrschicht zwischen der Registrierschicht und der Reagensschicht angeordnet ist. Die Reagensschicht weist des weiteren vorzugsweise eine gleichförmige oder praktisch gleichförmige Permeabilität gegenüber der zu analysierenden Substanz bzw. der entsprechenden Vorläuferverbindung und gegenüber dem diffundierbaren, erfassbaren Stoff auf. Die Registrierschicht ist von einer solchen Permeabilität bezüglich des erfassbaren Stoffes. Die Strahlungs-Sperrschicht, obgleich normalerweise nicht als «disruptiv» bezüglich der Konzentration des erfassbaren Stoffes betrachtet, der der Strahlungs-Sperrschicht von der Reagensschicht zugeführt wird, weist vorzugsweise eine ebenfalls gleichförmige Permeabilität gegenüber dem erfassbaren Stoff auf. In vorteilhafter Weise kann die Strahlungs-Sperrschicht ein Trübungsmittel enthalten, z. B. ein Pigment, ein Polymer in geeigneter Form, z. B. ein sog. «Blushed-Polymer», d. h. getrübtes Polymer, oder beides. According to an advantageous embodiment of an integral analytical element according to the invention, the element consists of a radiation-sensitive layer support with non-fibrous layers thereon in fluid or fluid contact, including (1) a reagent layer which is permeable to at least one substance to be analyzed or a precursor substance and which contains a substance or a substance capable of delivering a diffusible and detectable substance B in the presence of the substance to be analyzed or the precursor substance; (2) a radiation barrier layer which is permeable to the detectable substance B and (3) a radiation-permeable registration layer which is permeable to the detectable substance and in which the detectable substance can be detected. If appropriate, the registration layer can advantageously contain a pickling agent for the detectable substance B. The registration layer is preferably located between the substrate and the radiation barrier layer, the radiation barrier layer being arranged between the registration layer and the reagent layer. The reagent layer furthermore preferably has a uniform or practically uniform permeability to the substance to be analyzed or the corresponding precursor compound and to the diffusible, detectable substance. The registration layer is of such a permeability with respect to the detectable substance. The radiation barrier, although not normally considered to be "disruptive" with respect to the concentration of the detectable that is supplied to the radiation barrier from the reagent layer, preferably also has a uniform permeability to the detectable. Advantageously, the radiation barrier layer may contain an opacifier, e.g. B. a pigment, a polymer in a suitable form, e.g. B. a so-called "blushed polymer", d. H. clouded polymer, or both.

Gemäss einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist ein integrales analytisches Element nach der Erfindung auf einem Schichtträger in Strömungs* oder Flüssigkeitskontakt miteinander die folgenden Schichten auf: eine Reagensschicht, eine Registrierschicht und gegebenenfalls eine Strahlungs-Sperrschicht, wobei die ein- • zelnen Schichten den Schichten der bereits beschriebenen Ausführungsform entsprechen, wobei zusätzlich jedoch gilt, dass das Element eine zusätzliche Verteiler- oder Bemessungsschicht aufweist, die vorzugsweise isotrop-porös ist und derart im Element angeordnet ist, dass sich die Reagensschicht zwischen Registrierschicht und der Verteilerschicht befindet. According to a further, particularly advantageous embodiment of the invention, an integral analytical element according to the invention has the following layers on a layer carrier in flow or liquid contact with one another: a reagent layer, a registration layer and, if appropriate, a radiation barrier layer, the individual layers correspond to the layers of the embodiment already described, but in addition, it applies that the element has an additional distributor or dimensioning layer, which is preferably isotropic-porous and is arranged in the element such that the reagent layer is located between the registration layer and the distributor layer.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schichten der Elemente nicht-fasrig. According to an advantageous embodiment of the invention, the layers of the elements are non-fibrous.

Die Reagensschichten der erfindungsgemässen Elemente sind in vorteilhafter Weise gleichförmig permeabel und gege- ' The reagent layers of the elements according to the invention are advantageously uniformly permeable and counter

benenfalls in vorteilhafter Weise porös gegenüber Substän--zen, die innerhalb der Verteilerschicht oder Ausbreitschicht verteilt bzw. ausgebreitet werden und gegenüber Produkten hiervon oder Produkten, die das Ergebnis einer Reaktion-5 oder einer Aktion solcher Substanzen sind. Der Ausdruck «Permeabilität» schliesst hier die Permeabilität ein, die sich aus einer Porosität, der Fähigkeit zu quellen oder anderen Charakteristika ergibt. possibly also advantageously porous to substances which are distributed or spread out within the distribution layer or spreading layer and to products thereof or products which are the result of a reaction or an action of such substances. The term “permeability” here includes the permeability that results from a porosity, the ability to swell or other characteristics.

Die Reagensschichten können einen Matrix oder einen mrTräger aufweisen, in der bzw. in dem die reaktionsfähige1 Substanz verteilt vorliegt, d. h. gelöst' oder dispergiert. Zur - ' Herstellung der Schichten können die verschiedensten Träger-' oder Bindemittel verwendet werden. Sie können dabei ■ beispielsweise aus hydrophilen Stoffen bestehen, und zwar unnatürlich vorkommenden Stoffen, z. B. Gelatine, Gelatinederivaten, hydrophilen Cellulosederivaten, Polysacchariden, z. B. Dextran, Gummiarabicum, Agarose und dergleichen wie auch aus synthetischen Stoffen, z. B. wasserlöslichen Pöly-vinylverbindungen, z. B. Polyvinylalkohol und Polyvinyl- ' 20 pyrolidon, Acrylaniidpolymeren und dergleichen. Auch köri- ' nen in vorteilhafter Weise organöphile Stoffe verwendet wer- ; den, z. B. Celluloseester, wobei der im Einzelfalle verwendete ■ Stoff von dem Verwendungszweck des'im Einzelfalle herzü-" stellenden Elementes abhängt. Um die Permeabilität der 25 Reagensschicht zu fördern, ist es oftmals vorteilhaft, falls die; Reagensschicht nicht porös ist, einen Träger oder eine Matrix zu verwenden, der bzw. die in dem Lösungsmittel oder Dispersionsmittel der zu analysierenden Flüssigkeit quellbar ist. Ausserdem kann es erforderlich sein, das Träger-oder " Bindemittel derart auszuwählen, dass eine Verträglichkeit mit' den benachbarten Schichten gewährleistet ist, z. B. beim Auftragen der Schichten, während der Herstellung des Materials -und dergleichen. Ist beispielsweise die Ausbüdung diskreter Schichten erwünscht und ist beabsichtigt, Wässrige Flüssigkeiten zu analysieren, so kann es vorteilhaft sein, ein wasserlösliches oder im wesentlichen wasserlöslichen Bindemittel für die Reagensschicht auszuwählen und ein organolösliches oder organodispergierbares oder im wesentlichen organolösliches oder im wesentlichen organodispergierbares Bindemittel für die benachbarte Schicht, beispielsweise die Verteilerschicht. 40 Auf diese Weise kann eine wechselseitige Lösungsmittelein- ' Wirkung auf ein Minimum vermindert werden und eine Mar ' '• abgegrenzte Schichtenstruktur erzeugt werden. The reagent layers can have a matrix or a mr-carrier in which or in which the reactive substance is present, i. H. dissolved 'or dispersed. A wide variety of carriers or binders can be used to produce the layers. You can ■ consist of, for example, hydrophilic substances, namely unnaturally occurring substances such. B. gelatin, gelatin derivatives, hydrophilic cellulose derivatives, polysaccharides, e.g. B. dextran, gum arabic, agarose and the like as well as synthetic materials, for. B. water-soluble poly vinyl compounds, e.g. B. polyvinyl alcohol and polyvinyl- '20 pyrolidone, acrylaniide polymers and the like. Organophilic substances can also advantageously be used; the, e.g. B. cellulose esters, the substance used in the individual case depending on the intended use of the element which is in the individual case. To promote the permeability of the reagent layer, it is often advantageous if the reagent layer is non-porous, a carrier or to use a matrix which is swellable in the solvent or dispersant of the liquid to be analyzed. Furthermore, it may be necessary to select the carrier or binder in such a way that compatibility with the adjacent layers is ensured, e.g. B. when applying the layers, during the manufacture of the material and the like. For example, if it is desired to coat discrete layers and it is intended to analyze aqueous liquids, it may be advantageous to select a water-soluble or substantially water-soluble binder for the reagent layer and an organo-soluble or organodispersible or substantially organo-soluble or substantially organodispersible binder for the adjacent one Layer, for example the distribution layer. 40 In this way, a mutual solvent effect can be reduced to a minimum and a delimited layer structure can be created.

In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, zur Erleichterung der Konzentrationsgleichförmigkeit innerhalb der Ver-45 teiler- oder Ausbreitschicht, eine Reagensschicht vorzuse- s hen, deren Permeabilität geringer ist als die der Verteilerschicht. Relative Permeabilitäten lassen sich dabei nach bekannten Methoden bestimmen. In many cases it may be advantageous to provide a reagent layer whose permeability is lower than that of the distributor layer to facilitate concentration uniformity within the distributor or spreading layer. Relative permeabilities can be determined using known methods.

Innerhalb der Reagensschicht liegt ein Stoff A vor, der in 50 Gegenwart der zu analysierenden Substanz zu einer Reaktion oder Aktion befähigt ist. Der Stoff A hängt dabei davon ab, für welche Aufgabe das integrale analytische-Element bestimmt ist. Gegebenenfalls kann dieser Stoff A auch mit einem Vorläufer der zu analysierenden Substanz reagieren, ■ 55 z. B. im Falle von Elementen, die für die Bestimmung von Cholesterin bestimmt sind, das im Serum in veresterter Form vorliegt und im Falle von Triglyzeriden, die oftmals auf Basis der Glyzerinkomponente der Triglyzeride analysiert werden. Der Stoff A kann ein chemisch reaktionsfähiger Stoff sein,-60 kann eine katalytische Aktivität aufweisen, beispielsweise im Falle der Bildung eines Enzym-Substratkomplexes oder kann zu einer anderen Form einer chemischen oder physikalischen Reaktion oder Aktion befähigt sein unter Erzeugung einès diffundierbaren Stoffes, der radiometrisch erfassbar ist, d. h. 65 durch eine geeignete Messung im Licht oder einer arideren • elektromagnetischen Strahlung. A substance A is present within the reagent layer, which is capable of a reaction or action in the presence of the substance to be analyzed. The substance A depends on the task for which the integral analytical element is intended. If necessary, this substance A can also react with a precursor of the substance to be analyzed. B. in the case of elements intended for the determination of cholesterol, which is present in esterified form in the serum and in the case of triglycerides, which are often analyzed on the basis of the glycerol component of the triglycerides. Substance A can be a chemically reactive substance, -60 can have catalytic activity, for example in the case of the formation of an enzyme-substrate complex, or can be capable of another form of a chemical or physical reaction or action to produce a diffusible substance that is radiometric is detectable, d. H. 65 by means of a suitable measurement in light or other electromagnetic radiation.

Die Verteilung des Stoffes A kann durch Lösen oder Dispergieren des Stoffes in dem Träger oder Bindemittel er- ' The distribution of substance A can be achieved by dissolving or dispersing the substance in the carrier or binder.

30 30th

35 35

616745 616745

8 8th

reicht werden. Obgleich eine gleichförmige Verteilung des Stoffes A vorteilhaft sein kann, ist sie doch nicht unbedingt erforderlich, wenn es sich bei dem Stoff A beispielsweise um ein Enzym handelt. Reagenzien oder andere reaktionsfähige oder aktive Stoffe und Verbindunge, die in der zu analysierenden Flüssigkeit löslich sind, können invorteühafter Weise in der Reagensschicht immobilisiert werden, und zwar insbesondere dann, wenn die Reagensschicht porös ist. Der im Einzelfalle in der Reagensschicht vorhandene Stoff A hängt von dem Verwendungszweck des analytischen Elementes ab. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Reagensschicht als Stoff A ein Enzym, z. B. eine Oxidase, z. B. Glucoseoxidase oder Cholesterin-oxidase, wenn das Element für die Analyse einer Substanz bestimmt ist, die ein Substrat für ein solches Enzym darstellt. Beispielsweise kann in der Reagensschicht ein oxidatives Enzym vorliegen, gemeinsam mit Peroxidase oder ein peroxida-tiver Stoff und eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen der bzw. die bei Oxidation in Gegenwart der Peroxidase (oder einer anderen Substanz mit peroxidativer Aktivität) und dem Wasserstoffperoxid, das bei Einwirkung einer Oxidase und ihrem Substrat einen Farbstoff liefert oder einen anderen erfassbaren Stoff. Erfindungsgemäss soll der erfassbare Stoff diffundierbar sein, so dass er in die permeable Registrierschicht diffundieren kann. Eine solche Diffusionsfähigkeit kann im Falle von erfassbaren Stoffen, die nicht von Natur aus diffundierbar sind, durch bekannte Massnahmen erreicht werden, beispielsweise durch Zuführung chemischer Reste, welche die gewünschte Löslichkeit bewirken. In den Fällen, in denen wässrige Flüssigkeiten zu analysieren sind, können beispielsweise löslich machende Reste wie Hydroxyl-, Carboxyl- und Sulfonsäurereste zum Löslichmachen herangezogen werden. be enough. Although a uniform distribution of substance A can be advantageous, it is not absolutely necessary if substance A is, for example, an enzyme. Reagents or other reactive or active substances and compounds which are soluble in the liquid to be analyzed can be immobilized in the reagent layer in a pretentious manner, especially if the reagent layer is porous. The substance A present in the reagent layer in individual cases depends on the intended use of the analytical element. According to an advantageous embodiment of the invention, the reagent layer contains as substance A an enzyme, e.g. B. an oxidase, e.g. B. glucose oxidase or cholesterol oxidase, if the element is intended for the analysis of a substance which is a substrate for such an enzyme. For example, an oxidative enzyme may be present in the reagent layer, together with peroxidase or a peroxidative substance and a compound or a mixture of compounds which, when oxidized in the presence of the peroxidase (or another substance with peroxidative activity) and the hydrogen peroxide, that provides a dye or other detectable substance when exposed to an oxidase and its substrate. According to the invention, the detectable substance should be diffusible so that it can diffuse into the permeable registration layer. Such diffusibility can be achieved in the case of detectable substances which are not inherently diffusible by known measures, for example by adding chemical residues which bring about the desired solubility. In cases in which aqueous liquids are to be analyzed, solubilizing residues such as hydroxyl, carboxyl and sulfonic acid residues can be used for solubilization, for example.

Verbindungen oder Substanzen, die einen oxidierbaren Rest aufweisen und einen erfassbaren Stoff liefern können, können bestimmte Farbstoffe liefernde Verbindungen bzw. Substanzen sein. So kann ein Element beispielsweise eine Verbindung enthalten, die im oxidierten Zustand mit sich selbst oder mit ihrer reduzierten Form unter Bildung eines Farbstoffes kuppeln kann. Zu derartigen zu einer «Autokupplungsreaktion» befähigten Verbindungen gehören eine Vielzahl von hydroxylierten Verbindungen, beispielsweise Ortho-aminophenole, 4-Alkoxynaphthole, 4-Amino-5-pyrazolone, Polyhydroxyverbindungen wie Kresole, Pyrogallol, Guaiacol, Orcinol, Bronzkatechin, Phloroglucinol, p,p-Dihydroxydi-phenyl, Gallussäure, Dihydroxybenzoesäuren, z. B. 2,3-Di-hydroxybenzoesäure und Salicylsäure. Verbindungen dieses Typs sind bekannt und werden beispielsweise in dem Buch von Mees und James, «The Theory of the Photographic Process», 1966, insbesondere Kapitel 17, näher beschrieben. Compounds or substances which have an oxidizable residue and can deliver a detectable substance can be certain dye-providing compounds or substances. For example, an element can contain a compound that can couple in the oxidized state with itself or with its reduced form to form a dye. Such compounds capable of an “auto-coupling reaction” include a large number of hydroxylated compounds, for example ortho-aminophenols, 4-alkoxynaphthols, 4-amino-5-pyrazolones, polyhydroxy compounds such as cresols, pyrogallol, guaiacol, orcinol, bronze catechol, phloroglucinol, p, p -Dihydroxydi-phenyl, gallic acid, dihydroxybenzoic acids, e.g. B. 2,3-di-hydroxybenzoic acid and salicylic acid. Compounds of this type are known and are described, for example, in the book by Mees and James, "The Theory of the Photographic Process", 1966, in particular chapter 17.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der erfassbare Stoff durch Oxidation eines Leucofarbstoffes unter Bildung des entsprechenden Farbstoffes erzeugt werden. Typische Leucofarbstoffe sind beispielsweise Leucomalachitgrün und Leucophenolphthalein, Weitere Leucofarbstoffe, die verwendbar sind, sind beispielsweise die als oxichromogene Verbindungen bezeichneten Leucofarbstoffe des aus der US-PS 3 880 658 bekannten Typs. Aus dieser Patentschrift geht auch hervor, dass derartige Verbindungen mit bestimmten Substituenten diffundierbar sein können. In besonders vorteilhafter Weise werden erfindungsgemäss die nicht stabilisierten oxichromogenen Verbindungen des aus der US-PS 3 880 658 bekannten Typs verwendet. According to a further advantageous embodiment of the invention, the detectable substance can be produced by oxidation of a leuco dye to form the corresponding dye. Typical leuco dyes are, for example, leucomalachite green and leucophenolphthalein. Further leuco dyes which can be used are, for example, the leuco dyes of the type known from US Pat. No. 3,880,658, which are known as oxichromogenic compounds. This patent also shows that such compounds can be diffusible with certain substituents. According to the invention, the non-stabilized oxichromogenic compounds of the type known from US Pat. No. 3,880,658 are used in a particularly advantageous manner.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die analytisch erfassbaren Stoffe durch Farbstoffe bildende Verbindungen oder Massen erzeugt, z. B. einem Kuppler und einer oxidierbaren Verbindung, die zu einer oxidativen Kondensation mit einer Kupplerverbindung befähigt ist, z. B. mit einem Kuppler mit phenolischen Resten oder aktivierten Methylenresten. Beispiele für derartige oxi-dierbare Verbindungen sind Benziden und seine Homogen, p-Phenylendiamine, p-Aminophenole, 4-Aminoantipyrin und dergleichen. Derartige Kuppler und autokuppelnde Verbindungen sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus dem bereits zitierten Buch von Mees und James und aus dem Buch von Kosar «Light-Sensitive Systems», 1965, Seiten 215 bis 249. According to a further advantageous embodiment of the invention, the analytically detectable substances are generated by dye-forming compounds or masses, for. B. a coupler and an oxidizable compound capable of oxidative condensation with a coupler compound, e.g. B. with a coupler with phenolic residues or activated methylene residues. Examples of such oxidizable compounds are benzides and their homogeneous, p-phenylenediamines, p-aminophenols, 4-aminoantipyrine and the like. Such couplers and auto-coupling connections are known from the literature, for example from the book by Mees and James already cited and from the book by Kosar “Light-Sensitive Systems”, 1965, pages 215 to 249.

In vorteilhafter Weise verwendbare Farbstoffe erzeugende Verbindungen sind 4-Methoxy-l-naphthol, eine autokuppelnde Substanz und ferner die Kombination von 4-Aminoantipyrin (HCl) als oxidierbare Verbindung gemeinsam mit 1,7-Dihydroxynaphthalin als Kuppler. Compounds which can advantageously be used are 4-methoxy-1-naphthol, an auto-coupling substance and furthermore the combination of 4-aminoantipyrine (HCl) as an oxidizable compound together with 1,7-dihydroxynaphthalene as a coupler.

Zur Erleichterung der Erfassung oder Bestimmung einer jeden Änderung, die in einem der erfindungsgemässen Elemente hervorgerufen wird, z. B. der Erfassung einer Farbveränderung, einer Veränderung der optischen Dichte oder der Fluoreszenz, weisen die erfindungsgemässen Elemente eine Schicht auf, die der Aufnahme eines jeden Reaktionsproduktes oder anderen Stoffes dient, das in der Reaktionsschicht erzeugt wurde, wobei das relative Vorhandensein oder die relative Abwesenheit desselben zur Erfassung oder Erkennung eines analytischen Ergebnisses in Beziehung steht. Eine solche Schicht, die hier als Registrierschicht bezeichnet wird, ist permeabel gegenüber erfassbaren Stoffen oder Substanzen, die im Element erzeugt werden. Die Schicht befindet sich im Strömungskontakt oder Flüssigkeitskontakt mit einer Reagensschicht. Gegebenenfalls kann die Registrierschicht von der oder den Reagensschichten durch eine Strahlungs-Sperr-Schicht getrennt sein, z. B. eine reflektierende und/oder opake Schicht, um die Erfassung oder Ermittlung der analytischen Ergebnisse nach den verschiedensten radiometrischen Methoden zu erleichtern. Die Registrierschicht, die in vorteilhafter Weise auch in den zu analysierenden Flüssigkeiten quellbar ist, kann ein oder mehrere hydrophile Kolloide enthalten, beispielsweise solche, die zur Herstellung der Reagensschicht oder Reagensschichten verwendet werden. In vorteilhafter Weise soll die Registrierschicht des weiteren strahlungsdurchlässig sein, um die Erfassung der Ergebnisse zu erleichter. Handelt es sich bei dem erfassbaren Stoff, der im Element erzeugt wird, um einen Farbstoff, so kann die Registrierschicht zusätzlich ein Beizmittel für den Farbstoff enthalten, z. B. ein Beizmittel, wie es üblicherweise in der Farbphotographie zum Beizen von Bildfarbstoffen verwendet wird. Beispiele für geeignete Beizmittel sind Vinylpyridinverbindun-gen, z. B. des aus der US-PS 2 484 430 bekannten Typs, Polymere mit quaternären Ammoniumresten, beispielsweise des aus den US-PS 3 625 694; 3 758 445; 3 709 690; 3 488 706 und 3 557 006 bekannten Typs. Ein Beispiel für ein geeignetes Beizmittel ist beispielsweise N,N-Dimethyl-N-benzyl-3-maleimidopropylammoniumchlorid. In order to facilitate the detection or determination of each change which is caused in one of the elements according to the invention, e.g. B. the detection of a color change, a change in optical density or fluorescence, the inventive elements have a layer that serves to accommodate any reaction product or other substance that was generated in the reaction layer, the relative presence or absence is related to the acquisition or recognition of an analytical result. Such a layer, which is referred to here as a registration layer, is permeable to detectable substances or substances which are produced in the element. The layer is in flow contact or liquid contact with a reagent layer. Optionally, the registration layer can be separated from the reagent layer (s) by a radiation barrier layer, e.g. B. a reflective and / or opaque layer to facilitate the detection or determination of the analytical results according to a variety of radiometric methods. The registration layer, which is also advantageously swellable in the liquids to be analyzed, can contain one or more hydrophilic colloids, for example those that are used to produce the reagent layer or layers. Advantageously, the registration layer should also be transparent to radiation in order to facilitate the recording of the results. If the detectable substance that is generated in the element is a dye, the registration layer can additionally contain a mordant for the dye, e.g. B. a mordant, such as is commonly used in color photography for pickling image dyes. Examples of suitable mordants are vinylpyridin compounds, e.g. B. of the type known from US Pat. No. 2,484,430, polymers with quaternary ammonium radicals, for example that of US Pat. No. 3,625,694; 3,758,445; 3,709,690; 3 488 706 and 3 557 006 known type. An example of a suitable mordant is, for example, N, N-dimethyl-N-benzyl-3-maleimidopropylammonium chloride.

Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemässen Elemente in vorteilhafter Weise eine Strahlungs-Sperrschicht aufweisen, die vorzugsweise zwischen einer Reagensschicht und der Registrierschicht angeordnet ist. Derartige Strahlungs-Sperrschichten sind permeabel gegenüber den erfassbaren Stoffen, die im Element erzeugt werden und dienen dazu, den Durchtritt von elektromagnetischer Strahlung zu verhindern oder zu inhibieren, z. B. der elektromagnetischen Strahlung der Wellenlänge oder der Wellenlängen, die zur Erfassung oder Ermittlung des zu analysierenden Stoffes bestimmt sind. Bei Verwendung einer solchen Schicht können störende Farbkomponenten und andere störende Verbindungen von der Registrierschicht fern gehalten werden. Derartige Schichten enthalten ein Trübungsmittel, das aufgrund seiner Absorptionsfähigkeit, seines Reflexionsvermö-gens oder dergleichen, einen strahlungsinhibierenden Effekt bei Einverleibung in die Schicht ausübt. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Strahlungs- As already mentioned, the elements according to the invention can advantageously have a radiation barrier layer, which is preferably arranged between a reagent layer and the registration layer. Such radiation barrier layers are permeable to the detectable substances that are generated in the element and serve to prevent or inhibit the passage of electromagnetic radiation, for. B. the electromagnetic radiation of the wavelength or the wavelengths which are intended to detect or determine the substance to be analyzed. When such a layer is used, disruptive color components and other interfering compounds can be kept away from the registration layer. Layers of this type contain an opacifying agent which, owing to its absorbency, its reflectivity or the like, has a radiation-inhibiting effect when incorporated into the layer. According to an advantageous embodiment of the invention, the radiation

s s

10 10th

IS IS

2a 2a

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

9 9

616745 616745

Sperrschicht ein Bindemittel oder Träger mit einem Trübungsmittel enthalten oder hieraus bestehen. Geeignete Trübungsmittel sind beispielsweise Pigmente wie Russ und andere anorgaische Pigmente, z. B. Metalloxide und Metallsalze, wie Titaniumdioxid, Zinkoxid, Bariumsulfat und dergleichen. 5 Als Trübungsmittel können des weiteren sog. «blushed» Polymere verwendet werden, die im allgemeinen von Natur aus reflektiv sind, wobei gilt, dass Schichten aus derartigen «blushed» Polymeren, die zur Herstellung von Verteilerschichten oder Ausbreitschichten verwendet werden können, M auch zur Erzeugung der Strahlungs-Sperrschichten verwendet werden können. Zu beachten ist dabei, dass, wird eine mikroporöse Schicht aus einem derartigen Polymeren als Strahlungs-Sperrschicht verwendet, eine solche Schicht auch als Filterschicht dienen kann. a Barrier layer contain a binder or carrier with an opacifier or consist thereof. Suitable opacifiers are, for example, pigments such as carbon black and other inorganic pigments, e.g. B. metal oxides and metal salts such as titanium dioxide, zinc oxide, barium sulfate and the like. 5 So-called "blushed" polymers, which are generally reflective in nature, can also be used as opacifiers, although layers of such "blushed" polymers, which can be used for the production of distribution layers or spreading layers, M also for Generation of the radiation barrier layers can be used. It should be noted that if a microporous layer made of such a polymer is used as a radiation barrier layer, such a layer can also serve as a filter layer. a

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können derartige aus «blushed» Polymeren aufgebauten Schichten auch ein reflektierendes anorganisches Pigment enthalten, z. B. eines der bekannten hoch-reflexionsfähigen Pigmente, um die Verteilung oder Ausbreitung und/oder das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Die Konzentration des Pigmentes in einer Schicht gemeinsam mit einem «blushed» Polymer kann sehr verschieden sein. In vorteilhafter Weise werden Konzentrationen von etwa 5 Gew.-% bis etwa 1000 Gew.-°/o Pigment, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, ^ verwendet, wobei sich Pigmentkonzentrationen von etwa 100 Gew.-°/o bis etwa 600 Gew.-%>, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, als ganz besonders vorteühaft erwiesen haben. According to an advantageous embodiment of the invention, layers of this type composed of “blushed” polymers can also contain a reflective inorganic pigment, for example B. one of the known highly reflective pigments to increase the distribution or spread and / or reflectivity. The concentration of the pigment in a layer together with a «blushed» polymer can be very different. Concentrations of approximately 5% by weight to approximately 1000% by weight of pigment, based on the weight of the polymer, are advantageously used, pigment concentrations of approximately 100% by weight to approximately 600% by weight. -%>, based on the weight of the polymer, have proven to be particularly advantageous.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das analytische Element eine isotrop poröse Verteilerschicht in Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt mit einer 30 Reagensschicht auf. Die Verteilerschicht ist eine Schicht, die isotrop-porös ist oder in anderer Weise porös, die eine Flüssigkeitsprobe aufnehmen kann, die direkt auf die Verteileroder Ausbreitschicht aufgebracht wurde oder von einer Schicht oder Schichten zugeführt wird, die sich in Flüssig- 35 keitskontakt mit der Verteilerschicht befinden und in welcher das Lösungsmittel oder das Dispersionsmedium der zu analysierenden Flüssigkeit und mindestens ein aufgelöster Stoff, Dispersoid (Bestandteil der dispergierten oder internen Phase) oder ein Reaktionsprodukt des gelösten Stoffes oder des 40 Disperoids verteilt ist, so dass eine gleichförmige Konzentration einer solchen Substanz, d. h. des gelösten Stoffes, Dis-persoides oder Reaktionsproduktes hiervon (welches aus einer zu analysierenden Substanz oder einer Vorläuferverbin-dung hiervon bestehen kann) auf der Oberfläche der Ver- 45 teilerschicht erzeugt wird, die der Reagensschicht (Schichten) des Elementes gegenüberliegt oder an diese angrenzt. Zu beachten ist, dass eine solche Konzentration erreicht werden kann mit vorhandenen Konzentrationsgradienten über die Dicke der Ausbreitschicht. Derartige Gradienten führen zu 50 keinen Schwierigkeiten bezüglich der Beziehung quantitativer Testergebnisse und können unter Verwendung üblicher bekannter Eichmethoden berücksichtigt werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the analytical element has an isotropically porous distributor layer in fluid or liquid contact with a reagent layer. The spreading layer is a layer that is isotropic-porous or otherwise porous that can hold a liquid sample that has been applied directly to the spreading or spreading layer or is supplied by a layer or layers that are in liquid contact with the spreading layer and in which the solvent or the dispersion medium of the liquid to be analyzed and at least one solute, dispersoid (part of the dispersed or internal phase) or a reaction product of the solute or of the disperoid is distributed, so that a uniform concentration of such a substance, d. H. of the solute, dis-persoid or reaction product thereof (which may consist of a substance to be analyzed or a precursor compound thereof) is generated on the surface of the distributor layer which lies opposite or adjoins the reagent layer (layers) of the element . It should be noted that such a concentration can be achieved with existing concentration gradients across the thickness of the spreading layer. Such gradients do not cause any problems with the relationship of quantitative test results and can be taken into account using commonly known calibration methods.

Der Mechanismus der Verteilung oder Ausbreitung ist noch nicht restlos geklärt. Es wird jedoch angenommen, 55 dass die Verteilung oder Ausbreitung von einer Kombination von Kräften: bewirkt wird, z. B. einem hydrostatischen Druck einer Flüssigkeitsprobe, einer Kapillarwirkung innerhalb der Verteiler- oder Ausbreitschicht, der Oberflächenspannung der Probe, einer Dochtwirkung von Schichten im Flüssigkeits- M kontakt mit der Verteilerschicht und dergleichen. Das Aus-mass der Verteilung oder Ausbreitung hängt dabei teilweise von den Volumen der zu verteilenden oder auszubreitenden Flüssigkeit ab. Die gleichförmige Konzentration, die bei Verwendung einer solchen Verteilerschicht erreicht wird, ist je- 65 doch praktisch unabhängig von dem Volumen der Flüssigkeitsprobe und tritt ein bei verschiedenen Ausbreitsgraden. Demzufolge ist es bei Verwendung erfindungsgemässer Elemente nicht erforderlich, die Mengen der aufzubringenden Flüssigkeitsproben genau zu dosieren. Zur Erzielung vorteilhafter Verweilzeiten und dergleichen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, im Einzelfalle spezielle Volumina von Flüssigkeitsproben zu verwenden. Da die erfindungsgemässen Elemente zu quantitativen Ergebnissen bei Verwendung sehr geringer Probenvolumina führen, die vollständig von einem geeigneten Bereich der Verteilerschicht aufgenommen werden können (z. B. einem Quadratzentimeter) besteht keine Notwedigkeit dazu, überschüssige Feuchtigkeit von dem Element nach der Aufbringung der Flüssigkeitsprobe zu entfernen. Da des weiteren die Verteüung oder Ausbreitung in der Verteiler- bzw. Ausbreitschicht erfolgt und die verteilte Substanz der Reagensschicht zugeführt wird, und zwar ohne einen ins Gewicht fallenden lateralen hydrostatischen Druck, tritt kein sog. «Ringing»-Problem auf, das oftmals bei analytischen Elementen des Standes der Techik zu beobachten ist. The mechanism of distribution or spread has not yet been fully clarified. However, it is believed 55 that the distribution or spread is caused by a combination of forces: e.g. B. a hydrostatic pressure of a liquid sample, a capillary action within the distribution or spreading layer, the surface tension of the sample, a wicking of layers in liquid M contact with the distribution layer and the like. The extent of the distribution or spread depends in part on the volume of the liquid to be distributed or spread. However, the uniform concentration that is achieved when using such a distribution layer is practically independent of the volume of the liquid sample and occurs at different degrees of expansion. Accordingly, when using elements according to the invention, it is not necessary to precisely meter the amounts of the liquid samples to be applied. In order to achieve advantageous residence times and the like, however, it has proven advantageous to use special volumes of liquid samples in individual cases. Since the elements according to the invention lead to quantitative results when using very small sample volumes, which can be completely absorbed by a suitable area of the distribution layer (e.g. a square centimeter), there is no need to remove excess moisture from the element after the application of the liquid sample . Furthermore, since the spreading or spreading takes place in the spreading or spreading layer and the distributed substance is fed to the reagent layer, without any significant lateral hydrostatic pressure, there is no so-called "ringing" problem, which is often the case with analytical Elements of the state of the art can be observed.

Die Ausbreitschicht braucht lediglich eine gleichförmige Konzentration der zu verteilenden Substanz pro Flächeneinheit an der Oberfläche, die der Reagensschicht gegenüberliegt, zu erzeugen, und zwar mit der Reagensschicht, mit welcher sich die Verteilerschicht in Strömungs- oder Flüssig- • keitskontakt befindet. Ob eine besondere Schicht für Verteilerzwecke geeignet ist, lässt sich leicht bestimmen. Eine solche Gleichförmigkeit der Konzentration lässt sich ermitteln durch densitometrische Analyse oder eine andere analytische Methode, z. B. durch Abtasten einer Oberfläche der Reagensschicht oder einer anderen, mit dieser Schicht in Verbindung stehenden Schicht unter Bestimmung der Konzentration der verteilten Substanz oder eines Reaktionsproduktes der Substanz. The spreading layer only needs to produce a uniform concentration of the substance to be distributed per unit area on the surface opposite the reagent layer, namely with the reagent layer with which the distributor layer is in fluid or liquid contact. It is easy to determine whether a special layer is suitable for distribution purposes. Such uniformity of concentration can be determined by densitometric analysis or another analytical method, e.g. B. by scanning a surface of the reagent layer or another layer associated with this layer while determining the concentration of the distributed substance or a reaction product of the substance.

Der folgende Test ist lediglich ein Beispiel und die hierzu verwendeten Verbindungen und Testparameter besagen nicht, dass nicht auch andere Stoffe und Verbindungen bzw. Parameter für entsprechende Zwecke geeignet sind. The following test is only an example and the compounds and test parameters used for this do not mean that other substances and compounds or parameters are not suitable for corresponding purposes.

Bei Durchführung eines solchen Testes kann man auf einen transparenten photographischen Filmschichtträger, beispielsweise einen Schichtträger aus Polyäthylenterephthalat mit einer Haftschicht, eine transparente Gelatineschicht mit einer Gelatinebeschichtung von etwa 200 mg/dm2 aufbringen. Der Härtegrad der Gelatine kann verschieden sein. Für Testzwecke hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Gelatineschicht verwendet wird, die derart gehärtet ist, dass die Schicht um etwa 300 °/o quillt, wenn die Schicht 5 Minuten lang in Wasser von 22° C getaucht wird. Im trockenen Zustand hat die Gelatineschicht eine Dicke von etwa 30 Mikron. Auf die Gelatineschicht kann beispielsweise durch Verwendung einer Lösung oder Dispersion die Schicht aufgetragen werden, deren Eignung als Verteileroder Ausbreitschicht ermittelt werden soll. Die Verteilerschichten können eine verschiedene Trockendicke aufweisen, wobei sich eine Dicke von etwa 100 bis etwa 200 Mikron für Testzwecke als besonders geeignet erwiesen hat. Nach dem Trocknen der Schichten kann eine Probe der Testlösung oder Dispersion auf die Oberfläche der zu testenden Verteilerschicht aufgebracht werden, vorzugsweise in geringer Menge, so dass nicht alle Teile der Schicht mit dem Prüfling befeuchtet werden, jedoch mit einer ausreichenden Menge, so dass ein Bereich befeuchtet wird, der aus einem runden Flecken eines Durchmessers von etwa 8 bis 10 mm besteht. When such a test is carried out, a transparent gelatin layer with a gelatin coating of about 200 mg / dm2 can be applied to a transparent photographic film base, for example a base made of polyethylene terephthalate with an adhesive layer. The degree of hardness of the gelatin can vary. For test purposes, it has proven particularly advantageous if a gelatin layer is used which is hardened in such a way that the layer swells by approximately 300 ° C. when the layer is immersed in water at 22 ° C. for 5 minutes. When dry, the gelatin layer has a thickness of approximately 30 microns. The layer whose suitability as a spreading or spreading layer is to be determined can be applied to the gelatin layer, for example by using a solution or dispersion. The spreading layers can have a different dry thickness, a thickness of approximately 100 to approximately 200 microns having proven particularly suitable for test purposes. After the layers have dried, a sample of the test solution or dispersion can be applied to the surface of the distribution layer to be tested, preferably in a small amount, so that not all parts of the layer are moistened with the test specimen, but with a sufficient amount so that an area is moistened, which consists of a round patch with a diameter of about 8 to 10 mm.

Die Auswahl der Testlösung oder Testdispersion hängt vom Typ des Prüflings oder der zu analysierenden Substanz ab, die auf die Schicht aufgebracht wird. The selection of the test solution or test dispersion depends on the type of the test object or the substance to be analyzed that is applied to the layer.

Im Falle von Stoffen mit vergleichsweise geringem Molekulargewicht, haben sich wässrige Farbstofflösungen als geeignet erwiesen, z. B. eine 0,0005 Gew.-o/oige Lösung von Solatine Pink. Im Falle von Stoffen mit vergleichsweise hohem Molekulargewicht, z. B. im Falle von Proteinen, haben In the case of substances with a comparatively low molecular weight, aqueous dye solutions have proven to be suitable, e.g. B. A 0.0005% by weight solution of Solatine Pink. In the case of substances with a comparatively high molecular weight, e.g. B. in the case of proteins

616745 616745

10 10th

sich beispielsweise wässrige Dispersionen von Rinder-Albumin, gefärbt mit Solatine Pink als geeignet erwiesen. For example, aqueous dispersions of bovine albumin colored with Solatine Pink have proven to be suitable.

Nach Aufbringen der Flüssigkeitsprobe auf die zu untersuchende Schicht und nach dem die Flüssigkeit von der Oberfläche der Schicht verschwunden und von der Schicht 5 aufgenommen worden ist, kann das Testelement umgedreht werden und die untere Seite der Verteilerschicht kann durch den transparenten Schichtträger und die Gelatineschicht hindurch betrachtet werden. Falls vor einer wesentlichen Verdunstung des Lösungsmittels oder des Dispersionsmediums, io der gefärbte Fleck von einer praktisch gleichförmigen Farbdichte ist, wenn er von einem Densitometer mit einer Öffnung von etwa 5 bis 100 Micron abgetastet wird, dann erfolgt eine gleichförmige Verteilung und Ausbreitung auf der Unterseite der Testschicht und/oder in der Gelatineschicht. Un- 15 ter einer praktisch gleichförmigen Dichte ist dabei eine Dichte quer über den Flecken gemeint, mit Ausnahme der Peripherie des Fleckens mit Maximum- und Minimumwerten von nicht mehr als etwa ± 10 % von der mittleren Dichte. Aufgrund von Kanteneffekten können nicht cha- 20 rakteristische Dichtegradienten an der Fleckenperipherie auftreten, welche jedoch keinen Effekt auf die Bedeutung des analytischen Ergebnisses zu haben brauchen. Die Peripheriebezirke können zwischen einzelnen Flecken verschieden sein, sie machen jedoch in der Regel nicht mehr als etwa 25 20 % des gesamten Fleckens aus und können viel geringer sein. After the liquid sample has been applied to the layer to be examined and after the liquid has disappeared from the surface of the layer and has been absorbed by layer 5, the test element can be turned over and the lower side of the distributor layer can be viewed through the transparent layer support and the gelatin layer will. If, prior to substantial evaporation of the solvent or dispersion medium, the colored spot is of a practically uniform color density when it is scanned by a densitometer with an opening of approximately 5 to 100 microns, then a uniform distribution and spreading takes place on the underside of the Test layer and / or in the gelatin layer. A practically uniform density means a density across the spot, with the exception of the periphery of the spot with maximum and minimum values of no more than about ± 10% of the mean density. Due to edge effects, non-characteristic density gradients can occur at the stain periphery, which, however, need not have any effect on the meaning of the analytical result. The peripheral areas can be different between individual spots, but they usually make up no more than about 25-20% of the total spot and can be much smaller.

Wie bereits erwähnt, können die Verteiler-, Ausbreitoder Bemessungsschichten! isotrop-poröse Schichten sein. Derartige Schichten können unter Verwendung von verschiedenen 30 Komponenten hergestellt werden. Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann ein teilchenförmiges Material (particulate material) zur Erzeugung solcher Schichten verwendet werden, wobei die isotrope Porosität durch die Zwischenräume zwischen den Teilchen hervorgerufen wird. ^ Zur Erzeugug der Schichten können die verschiedensten teilchenförmigen Materialien verwendet werden, die gegenüber den Bestandteilen der zu analysierenden Flüssigkeit inert sind. Geeignet sind beispielsweise Pigmente, wie beispielsweise Titandioxid, Bariumsulfat, Zinkoxid, Bleioxid und dergleichen. Andere geeignete Partikel sind Diatomeenerde 40 und mikrokristalline kolloidale Stoffe, die sich von natürlichen oder synthetischen Polymeren ableiten. As already mentioned, the distribution, spreading or dimensioning layers! be isotropic-porous layers. Such layers can be made using various components. According to a particular embodiment of the invention, a particulate material can be used to produce such layers, the isotropic porosity being caused by the spaces between the particles. A wide variety of particulate materials which are inert to the constituents of the liquid to be analyzed can be used to produce the layers. For example, pigments such as titanium dioxide, barium sulfate, zinc oxide, lead oxide and the like are suitable. Other suitable particles are diatomaceous earth 40 and microcrystalline colloidal substances derived from natural or synthetic polymers.

Geeignete mikrokristalline Stoffe sind beispielsweise solche, die in einem Aufsatz von O. A. Battista und Mitarbeitern unter der Bezeichnung «Colloïdal Macromolecular Pheno- 45 mena, Part II, Novel Microcrystals of Polymers» in der Zeitschrift «Journal of Applied Polymer Science», Band II, Seiten 481 bis 498 (1967) beschrieben werden. Derartige mikrokristalline Stoffe sind des weiteren im Handel erhältlich, beispielsweise mikrokristalline Cellulose (Handelsbezeichnung Avicel, Hersteller FMC Corporation, USA). Sphärische Teilchen gleichförmiger Grösse, z. B. Kügelchen aus Glas oder Harzen können ebenfalls verwendet werden und können besonders vorteilhaft dann sein, wenn gleichförmige Poren vorteilhaft sind, beispielsweise zum Zwecke einer selektiven 55 Filtration. Haften die einzelnen Teilchen nicht, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn Glasteilchen oder Glas-kügelchen verwendet werden, so können diese Teilchen so vorbehandelt werden, dass Teilchen erhalten werden, die Haften, und zwar miteinander an Kontaktpunkten, wodurch 60 die Bildung einer isotrop-porösen Schicht erleichtert wird. So können beispielsweise nicht haftende Teilchen mit einer dünnen Haftschicht überzogen werden, und zu diesem Zweck beispielsweise mit einer Lösung eines hydrophilen Kolloids, beispielsweise Gelatine oder Polyvinylalkohol, behandelt wer- 65 den. Durch Trocknung der Kolloidbeschichtung wird eine haftende Schicht erhalten, wobei Zwischenräume zwischen den einzelnen Partikeln verbleiben. Suitable microcrystalline substances are, for example, those described in an article by OA Battista and co-workers under the name "Colloïdal Macromolecular Phenomena 45 mena, Part II, Novel Microcrystals of Polymers" in the journal "Journal of Applied Polymer Science", Volume II 481 to 498 (1967). Such microcrystalline substances are also commercially available, for example microcrystalline cellulose (trade name Avicel, manufacturer FMC Corporation, USA). Spherical particles of uniform size, e.g. B. Glass or resin beads can also be used and can be particularly advantageous when uniform pores are advantageous, for example for the purpose of selective filtration. If the individual particles do not adhere, which is the case, for example, if glass particles or glass spheres are used, these particles can be pretreated in such a way that particles are obtained which adhere to one another at contact points, thereby causing an isotropic formation -porous layer is lightened. For example, non-adhesive particles can be coated with a thin adhesive layer and, for this purpose, can be treated, for example, with a solution of a hydrophilic colloid, for example gelatin or polyvinyl alcohol. An adhesive layer is obtained by drying the colloidal coating, leaving gaps between the individual particles.

Als Alternative oder zusätzlich zu solchen teilchenförmigen Stoffen kann die Verteiler- oder Ausbreitschicht auch unter Verwendung von isotropen porösen Polymeren hergestellt werde. Derartige Polymere lassen sich nach Methoden 5 herstellen, wie sie zur Herstellung von sog. «blushed» Polymeren angewandt werden. Blushed-Polymerschichten lassen sich auf einem Substrat durch Lösen eines Polymeren in einer Mischung von zwei Flüssigkeiten, von denen eine einen vergleichsweisen niedrigen Siedepunkt hat und ein gutes Lö-10 sungsmittel für das Polymer ist und die andere einen vergleichsweise höheren Siedepunkt hat und ein Nicht-Lösungs-mittel oder mindestens ein schlechtes Lösungsmittel für das Polymer ist, herstellen. Eine solche Polymerlösung wird dann auf dem Schichtträger aufgetragen und unter bestimm-15 ten Bedingungen getrocknet. Das niedrig-siedende Lösungsmittel verdampft dabei leichter, so dass sich die aufgetragene Schicht an der Flüssigkeit anreichert, die ein schlechtes Lösungsmittel oder kein Lösungsmittel für das Polymer ist. In dem Masse, in dem die Verdampfung fortschreitet, bildet das 20 Polymer eine isotrop-poröse Schicht. Zur Herstellung derartiger Schichten können die verschiedensten Polymeren verwendet werden, und zwar einzeln oder in Kombination miteinander. Typische geeignete Polymere zur Herstellung von isotrop-porösen blushed-Polymerschichten sind Polycarbonate, 25 Polyamide, Polyurethane und Celluloseester, z. B. Celluloseacetat. As an alternative or in addition to such particulate substances, the spreading or spreading layer can also be produced using isotropic porous polymers. Polymers of this type can be produced by methods 5 as are used for the production of so-called “blushed” polymers. Blushed polymer layers can be made on a substrate by dissolving a polymer in a mixture of two liquids, one of which has a comparatively low boiling point and is a good solvent for the polymer and the other has a comparatively higher boiling point and a non- Solvent or at least a poor solvent for the polymer. Such a polymer solution is then applied to the support and dried under certain conditions. The low-boiling solvent evaporates more easily, so that the applied layer accumulates on the liquid, which is a poor solvent or not a solvent for the polymer. As evaporation continues, the polymer forms an isotropic-porous layer. A wide variety of polymers can be used to produce such layers, individually or in combination with one another. Typical suitable polymers for the production of isotropic-porous blushed polymer layers are polycarbonates, 25 polyamides, polyurethanes and cellulose esters, e.g. B. Cellulose Acetate.

Bei der Herstellung integraler analytischer Elemente nach der Erfindung können die einzelnen Schichten separat vorgebildet werden und dann zu dem Element laminiert 30 werden. In diesem Falle werden die Schichten in typischer Weise aus Lösungen oder Dispersionen auf eine Oberfläche aufgetragen, von welcher die getrockneten Schichten leicht auf physikalischem Wege wieder abgestreift werden können. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäs-35 ser Elemente, das einzelne Abstreit- und Laminierungsstufen verhindert, besteht darin, auf einen Schichtträger zunächst eine und dann die anderen Schichten successive aufzutragen. Ein solches Auftragen verschiedener Schichten auf einen Schichtträger kann von Hand erfolgen oder durch Be-schichtung unter Verwendung eines Beschichtungsmes-40 sers oder einer Beschichtungsvorrichtung, wobei übliche bekannte Beschichtungsmethoden angewandt werden können, beispielsweise eine Tauchbeschichtung oder eine Bettbeschich-tung. Erfolgt die Beschichtung eines Schichtträgers mit einer Beschichtungsvorrichtung, so kann es vorteilhaft sein, einan-45 der benachbarte Schichten gleichzeitig aufzutragen, beispielsweise unter Verwendung bekannter Beschichtungsverfahren, wie sie zur Herstellung lichtempfindlicher photographischer Aufzeichnungsmaterialien üblich sind. Falls es wichtig oder wünschenswert ist, dass diskrete einander benachbarte Schich-50 ten erzeugt werden und sich eine Schichtentrennung durch Einstellung oder Überwachung des spezifischen Gewichtes der Beschichtungsmassen nicht erreichen lässt oder nicht zufriedenstellt, wie es im Falle von porösen Verteilerschichten möglich ist, so kann die geeignete Auswahl von Komponen-55 ten für eine jede Schicht, einschliesslich des Lösungsmittelsoder Dispersionsmediums eine Wanderung von Komponenten zwischen den einzelnen Schichten und Lösungsmitteleffekte auf ein Minimum herabdrücken oder gar ausschalten, wodurch die Bildung gut ausgebildeter, diskreter Schichten 60 gefördert wird. Zwischenschichten-Adhäsionsprobleme lassen sich ohne nachteilige Effekte dadurch beseitigen, dass Oberflächenbehandlungen vorgenommen werden, einschliesslich der Aufbringung extrem dünner Haftschichtenmaterialien, wie sie beispielsweise von der Herstellung photographischer 65 Aufzeichnungsmaterialien bekannt sind. In the manufacture of integral analytical elements according to the invention, the individual layers can be pre-formed separately and then laminated 30 to the element. In this case, the layers are typically applied from solutions or dispersions to a surface from which the dried layers can easily be wiped off physically. An advantageous method for producing elements according to the invention, which prevents individual staking and lamination steps, consists in successively applying one layer and then the other layers to a layer support. Such application of different layers to a layer support can be done by hand or by coating using a coating knife or a coating device, whereby customary known coating methods can be used, for example a dip coating or a bed coating. If a layer support is coated with a coating device, it may be advantageous to apply one to the adjacent layers at the same time, for example using known coating methods as are customary for the production of light-sensitive photographic recording materials. If it is important or desirable that discrete adjacent layers are produced and layer separation cannot be achieved or is not satisfactory by adjusting or monitoring the specific weight of the coating compositions, as is possible in the case of porous distributor layers, then the appropriate selection of components for each layer, including the solvent or dispersion medium, to minimize or even eliminate migration of components between layers and solvent effects, thereby promoting the formation of well-formed, discrete layers 60. Interlayer adhesion problems can be eliminated without adverse effects by performing surface treatments, including the application of extremely thin subbing materials such as are known from the manufacture of photographic materials.

Im Falle der Reagensschichten kann eine Beschichtungs-lösung oder Beschichtungsdispersion mit dem Träger oder dem Bindemittel und einem hierin verteilten Stoff A herge- In the case of the reagent layers, a coating solution or coating dispersion with the carrier or the binder and a substance A distributed therein can be prepared.

Il Il

616745 616745

stellt, auf einen Schichtträger in der beschriebenen Weise aufgetragen und unter Erzeugung einer dimensionsstabilen Schicht aufgetrocknet werden. Die Dicke der Reagensschicht sowie ihr Permeabilitätsgrad können sehr verschieden sein und hängen von dem Verwendungszweck des Materials ab. 5 Trockendichten von etwa 10 Mikron bis etwa 100 Mikron haben sich als vorteilhaft erwiesen, obgleich auch dünnere und dickere Schichten verwendet werden können. Werden beispielsweise vergleichsweise grosse Mengen an Stoff A in der Schicht untergebracht, z. B. polymere Stoffe, wie bei- 10 spielsweise Enzyme, so kann es vorteilhaft sein, vergleichsweise dickere Reagensschichten zu erzeugen. represents, applied to a support in the manner described and dried to produce a dimensionally stable layer. The thickness of the reagent layer and its degree of permeability can be very different and depend on the intended use of the material. 5 Dry densities from about 10 microns to about 100 microns have been found to be advantageous, although thinner and thicker layers can also be used. For example, comparatively large amounts of substance A are accommodated in the layer, e.g. B. polymeric substances such as enzymes, it can be advantageous to produce comparatively thicker reagent layers.

Die Strahlungs-Sperrschichten und Registrierschichten können nach Methoden hergestellt werden, wie sie zur Herstellung der Reagensschichten angewandt werden, jedoch un- 15 ter Verwendung geeigneter Ausgangsstoffe. Die Schichtstärken dieser Schichten können den Schichtstärken der Reagensschichten entsprechen. Die Registrierschichten sind abgesehen von ihrer Permeabilität und Strahlungsdurchlässigkeit in vorteilhafter Weise frei von solchen Charakteristika, og welche zu einer Fleckenbildung oder anderen Störungen bei der Feststellung eines analytischen Ergebnisses durch das integrale Element nach der Erfindung führen würden. So kann beispielsweise eine jede Veränderung der Farbe oder Textur in der Registrierschicht, wie sie beispielsweise im Falle fasriger Materialien auftritt, beispielsweise bei einigen Papieren, sich nachteilig auswirken, aufgrund der nicht gleichförmigen Reflexion oder Durchlässigkeit der zur Analyse verwendeten Energie. Obgleich fasrige Materialien, wie Filterpapiere und andere Papiere im allgemeinen insgesamt permeabel sind, können derartige Materialien in typischer Weise doch stark verschiedene Permeabilitätsgrade aufweisen und nicht gleichförmig permeabel sein, beispielsweise aufgrund struktureller Unterschiede, wie beispielsweise unterschiedlicher Faserdimensionen und Faserabstände. Demzufolge sind derartige Stoffe nicht vorzugsweise verwendbare Stoffe zur Bereitung der Registrierschichten und anderer Schichten von erfindungsgemässen Elementen. The radiation barrier layers and registration layers can be produced by methods as are used for producing the reagent layers, but with the use of suitable starting materials. The layer thicknesses of these layers can correspond to the layer thicknesses of the reagent layers. Apart from their permeability and radiation permeability, the registration layers are advantageously free of such characteristics, which would lead to staining or other disturbances in the determination of an analytical result by the integral element according to the invention. For example, any change in color or texture in the registration layer, such as occurs in the case of fibrous materials, for example in the case of some papers, can be disadvantageous due to the non-uniform reflection or transmission of the energy used for the analysis. Although fibrous materials such as filter papers and other papers are generally permeable overall, such materials can typically have widely differing degrees of permeability and may not be uniformly permeable, for example due to structural differences such as different fiber dimensions and fiber spacing. Accordingly, such substances are not preferably usable substances for preparing the registration layers and other layers of elements according to the invention.

Die Verteiler- oder Ausbreitschichten können auch durch Beschichtung unter Verwendung von Lösungen oder Dispersionen erzeugt werden. Wie bereits dargelegt, sind die Verteilerschicht und die anderen Schichten eines Elementes nach der Erfindung übereinander angeordnet, und zwar derart, dass sich die Verteilerschicht in einem Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt mit einer Reagensschicht befindet. Die zum Aufbau der Verteilerschichten verwendeten Stoffe 45 und Materialien können, wie bereits dargelegt, sehr verschieden sein, wobei zum Aufbau der Schichten mindestens zum überwiegenden Teile Stoffe verwendet werden, die gegenüber den zu analysierenden Flüssigkeiten resistent sind, d. h. die in diesen Flüssigkeiten unlöslich oder praktisch unlöslich sind 50 und bei Kontakt mit diesen Flüssigkeiten mindestens nicht stark quellen. Quellungen von etwa 10 bis 40 %, bezogen auf die Trockendicke der Schichten sind dabei normal. Die Dicke der Verteilerschichten kann sehr verschieden sein und hängt im einzelnen von dem aufzubringenden Probenvolumen 55 ab, das aus Zweckmässigkeitsgründen und Gründen der Sauberkeit der Verteilerschicht absorbiert werden sollte, sowie von dem Leerstellenvolumen der Schicht, das auch die Menge des Prüflings, der von der Schicht absorbiert werden kann, beeinflusst. Als besonders vorteilhaft haben sich Verteiler- 60 schichten einer Schichtstärke von etwa 50 bis etwa 300 Mikron erwiesen. Jedoch können auch Verteilerschichten grösserer oder kleinerer Schichtstärke verwendet werden. The spreading or spreading layers can also be produced by coating using solutions or dispersions. As already explained, the distributor layer and the other layers of an element according to the invention are arranged one above the other, in such a way that the distributor layer is in fluid or liquid contact with a reagent layer. The substances 45 and materials used to build up the distributor layers can, as already explained, be very different, wherein at least the majority of the materials used to build up the layers are resistant to the liquids to be analyzed, i. H. which are insoluble or practically insoluble in these liquids 50 and at least do not swell strongly when in contact with these liquids. Swelling of about 10 to 40%, based on the dry thickness of the layers, is normal. The thickness of the manifold layers can vary widely and depends in particular on the sample volume 55 to be applied, which should be absorbed for reasons of convenience and cleanliness of the manifold layer, as well as on the void volume of the layer, which also determines the amount of the test specimen left by the layer can be absorbed, influenced. Distribution layers with a layer thickness of approximately 50 to approximately 300 microns have proven to be particularly advantageous. However, distribution layers of greater or lesser thickness can also be used.

Bei der Herstellung einer isotropen porösen Verteilerschicht kann es vorteilhaft sein, ein Leerstellen- oder Poren- 65 volumen von mindestens etwa 25 °/o, bezogen auf das Volumen der Gesamtschicht zu haben. In vorteilhafter Weise soll das Porenvolumen bei etwa 50 bis 95 °/o liegen. Durch Veränderungen im Porenvolumen der porösen Verteilerschichten lassen sich die Elementarcharakteristika in vorteilhafter Weise modifizieren, beispielsweise die Gesamtpermeabilität der Verteilerschicht oder die Zeit, die erforderlich ist, um eine Probe 5 zu verteilen. Das Porenvolumen einer Schicht lässt sich leicht steuern, beispielsweise durch Auswahl von geeigneten teil-chenförmigen Stoffen geeigneter Grösse oder durch Variation der Lösungsmittel oder Trockenbedingungen, wenn isotrope poröse Blushed-Polymere zur Herstellung der Verteilerschicht 10 verwendet werden. Das Porenvolumen einer solchen Schicht lässt sich leicht mit ausreichender Genauigkeit nach verschiedenen bekannten Methoden ermitteln, beispielsweise nach statistischen Methoden, wie sie z. B. von Chalkley in der Zeitschrift «Journal of the National Cancer Institute», 4, 47 15 (1943) beschrieben werden und durch direktes Wiegen und Bestimmung des Verhältnisses von tatsächlichem Gewicht der Schicht zum Gewicht der Feststoffe, deren Volumen gleich ist dem Volumen der Schicht. Die Porengrösse sollte in jedem Falle so bemessen sein, dass eine Verteilung oder Ausbreitung og der Komponenten der zu analysierenden Probe oder anderer Substanzen, die in wünschenswerter Weise einer Reagensschicht zugeführt werden sollen, möglich ist. When producing an isotropic porous distributor layer, it can be advantageous to have a void or pore volume of at least about 25 ° / o, based on the volume of the entire layer. The pore volume should advantageously be approximately 50 to 95 ° / o. The element characteristics can be advantageously modified by changes in the pore volume of the porous distributor layers, for example the overall permeability of the distributor layer or the time required to distribute a sample 5. The pore volume of a layer can be easily controlled, for example by selecting suitable particulate substances of suitable size or by varying the solvents or drying conditions if isotropic porous blushed polymers are used to produce the distributor layer 10. The pore volume of such a layer can easily be determined with sufficient accuracy using various known methods, for example using statistical methods, such as, for. B. by Chalkley in the Journal of the National Cancer Institute, 4, 47 15 (1943) and by direct weighing and determining the ratio of the actual weight of the layer to the weight of the solids, the volume of which is equal to the volume of the Layer. The pore size should in any case be such that it is possible to distribute or spread the above-mentioned components of the sample to be analyzed or other substances which are desirably to be added to a reagent layer.

Geeignete Schichtträger für die Herstellung integraler analytischer Elemente nach der Erfindung sind übliche Schicht-25 träger aus polymeren Stoffen, z. B. Celluloseacetat, Polyäthy-lenterephthalat, Polycarbonaten und Polyvinylverbindungen, beispielsweise Polystyrol. Besonders vorteilhafte Schichtträger sind solche, die strahlungsdurchlässig sind und elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellen-längenbereiches zwischen etwa 200 nm und etwa 900 nm wie auch radioaktive Strahlung durchlassen. Suitable supports for the production of integral analytical elements according to the invention are customary supports made of polymeric substances, e.g. B. cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polycarbonates and polyvinyl compounds, for example polystyrene. Particularly advantageous layer supports are those which are transparent to radiation and which transmit electromagnetic radiation of a wavelength or a wavelength range between approximately 200 nm and approximately 900 nm as well as radioactive radiation.

Im Falle fluorimetrischer Bestimmungen durch den Schichtträger hindurch hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn der Schichtträger für einen etwas breiteren Wellen-„r längenbereich durchlässig ist als im Falle nicht fluoreszierender Messungen oder alternativ wenn der Schichtträger durchlässig ist, bei den Absorptions- und Emissionsspektren der fluoreszierenden Stoffe, die für die Bestimmung verwendet werden. Es kann des weiteren vorteilhaft sein, Schichtträger zu verwenden, die nur eine oder vergleichsweise sehr enge Wellenlängenbanden durchlassen und die gegenüber benachbarten Wellenlängenbanden opak oder undurchlässig sind. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass in den Schichtträger ein oder mehrere färbende Komponenten einge-_ arbeitet oder aufgetragen werden, die geeignete Absorptions-45 Charakteristika aufweisen. In the case of fluorimetric determinations through the support, it has proven to be expedient if the support is transparent for a somewhat broader wavelength range than in the case of non-fluorescent measurements or, alternatively, if the support is transparent, in the absorption and emission spectra of the fluorescent substances used for the determination. It can furthermore be advantageous to use substrates which only pass one or comparatively very narrow wavelength bands and which are opaque or opaque to neighboring wavelength bands. This can be achieved, for example, by incorporating or applying one or more coloring components into the layer support which have suitable absorption characteristics.

Die Reagensschicht, die Strahlungs-Sperrschicht (sofern eine solche vorhanden ist) und die Registrierschicht befinden sich im Element zwischen Schichtträger und der Verteilerschicht (sofern eine solche vorhanden ist), die gewöhnlich die 50 äussere Schicht des Elementes ist. The reagent layer, the radiation barrier layer (if there is one) and the registration layer are located in the element between the support and the distributor layer (if there is one), which is usually the 50 outer layer of the element.

Die einzelnen Komponenten, aus denen jede einzelne Schicht eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung aufgebaut sind und der Aufbau der Schichten hängen von dem Verwendungszweck des Elementes ab. Wie bereits 55 dargelegt, kann die Porengrösse der Verteilerschicht derart ausgewählt werden, dass die Schicht unerwünschte Probenkomponenten ausfiltrieren kann, d. h. solche Komponenten, die beispielsweise die analytische Reaktion stören würden oder welche die Ermittlung des Testergebnisses innerhalb 60 des Elementes beeinträchtigen würden. The individual components from which each individual layer of an integral analytical element is constructed according to the invention and the structure of the layers depend on the intended use of the element. As already explained 55, the pore size of the distribution layer can be selected such that the layer can filter out undesired sample components, i. H. components that would, for example, interfere with the analytical reaction or that would impair the determination of the test result within 60 of the element.

Für die Analyse von Blut beispielsweise haben sich poröse Schichten mit einer Porengrösse von etwa 1 bis etwa 5 Mikron als besonders vorteilhaft erwiesen, um Blutzellen ab-zufiltrieren, welche in typischer Weise eine Grösse von etwa 65 7 bis etwa 30 Mikron aufweisen. For the analysis of blood, for example, porous layers with a pore size of about 1 to about 5 microns have proven to be particularly advantageous for filtering off blood cells, which typically have a size of about 65 7 to about 30 microns.

Gegebenenfalls kann ein erfindungsgemässes Element mehrere Verteilerschichten aufweisen, wobei jede dieser Schichten verschieden bezüglich der Fähigkeit der Verteilung If appropriate, an element according to the invention can have a plurality of distributor layers, each of these layers differing in terms of the distribution capability

616745 616745

12 12

und Filtration der Proben ist. Ist eine Hemmung oder Behinderung des Transportes von Substanzen innerhalb des Elementes, zuzüglich zu der Behinderung, die durch die Verteilerschicht bewirkt wird, notwendig, so kann eine Füter-oder Dialysierschicht an geeigneter Stelle des Elementes untergebracht werden. Bei der Analyse von Blutglucose beispielsweise kann eine Dialysierschicht, z. B. eine semipermeable Cellulosemembran, die Passage von Proteinen oder anderen potentiellen störenden Substanzen in die Reagensschicht verhindern. and filtration of the samples. If an inhibition or hindrance of the transport of substances within the element, in addition to the hindrance caused by the distribution layer, is necessary, a feeding or dialysis layer can be accommodated at a suitable point on the element. When analyzing blood glucose, for example, a dialysis layer, e.g. B. a semi-permeable cellulose membrane to prevent the passage of proteins or other potential interfering substances in the reagent layer.

In vorteilhafter Weise können in eine oder mehrere der Schichten eines erfindungsgemässen Elementes eine oder mehrere oberflächenaktive Stoffe, z. B. anionische und/oder nicht ionische oberflächenaktive Verbindungen eingearbeitet werden. Derartige Verbindungen können die Beschichtungs-fähigkeit der Beschichtungsmassen verbessern und das Aus-mass und die Geschwindigkeit der Verteilung der zu analysierenden Flüssigkeiten in den Verteilerschichten fördern, welche von flüssigen Proben in Abwesenheit eines oberflächenaktiven Stoffes nicht leicht benetzbar sind. Des weiteren können beispielsweise in der Verteilerschicht gegebenenfalls für die Durchführung bestimmter Analysen reaktionsfähige oder aktive Substanzen bzw. Verbindungen vorhanden sein. So können beispielsweise Proteine oder andere Stoffe von höherem Molekulargewicht in vorteilhafter Weise in mehrere leicht verteilbare oder ausbreitbare Komponenten von geringerem Molekulargewicht geteilt oder gespalten werden, die sich leichter für analytische Reaktionen eignen, in dem beispielsweise in der Verteilerschicht geeignete reaktionsfähige oder aktive Stoffe oder Substanzen untergebracht werden, z. B. ein Enzym, beispielsweise eine Protease oder Esterase. In one or more of the layers of an element according to the invention, one or more surface-active substances, e.g. B. anionic and / or non-ionic surface-active compounds. Such compounds can improve the coating ability of the coating compositions and promote the extent and speed of the distribution of the liquids to be analyzed in the distributor layers, which liquid samples cannot easily be wetted in the absence of a surfactant. Furthermore, for example, reactive or active substances or compounds may be present in the distribution layer for carrying out certain analyzes. For example, proteins or other substances of higher molecular weight can advantageously be divided or split into several easily distributable or spreadable components of lower molecular weight, which are more suitable for analytical reactions, in which, for example, suitable reactive or active substances or substances are accommodated in the distribution layer be, e.g. B. an enzyme, for example a protease or esterase.

Es kann des weiteren vorteilhaft sein, in Schichten des Elementes Stoffe oder Substanzen unterzubringen, die durch chemische Reaktion oder in anderer Weise Stoffe oder Substanzen nicht aktiv machen können, welche sich für die Durchführung der Analyse nachteilig auswirken würden. So lässt sich beispielsweise Ascorbatoxidase in einem Element unterbringen, um Ascorbationen zu entfernen, die die Analyse von Glucose stören können. It can furthermore be advantageous to accommodate substances or substances in layers of the element that cannot make substances or substances active by chemical reaction or in any other way, which would have a disadvantageous effect on the analysis. For example, ascorbate oxidase can be placed in one element to remove ascorbations that can interfere with the analysis of glucose.

Eine Analyse kann des weiteren gegebenenfalls eine mehrstufige Reaktion erfordern, die am besten in einem Element mit mehreren Reaktionsschichten durchgeführt werden kann, wobei jede dieser Reaktionsschichten derart aufgebaut ist, dass in ihr eine spezielle Reaktionsstufe ablaufen kann. Bei der Bestimmung eines Enzyms, das bekannt ist als Serum-Glutamin-Oxalessigtransaminase (serum glutamic-oxalacetic transaminase) beispielsweise, können verschiedene aufeinanderfolgende Reaktionen ablaufen. Dieses Enzym katalysiert bei einem pH-Wert von etwa 7,4 die Umwandlung von a-Ketoglutarat- und Aspartationen zu dem entsprechenden Oxalacetat und Glutamat. Das Oxalacetat lässt sich messen nach Kupplung mit dem Diazoniumsalz des Farbstoffes, bekannt als «Fast Ponceau L». Zur Erleichterung des ersten Gleichgewichts, das vor der Kupplung erreicht werden soll, ist es wünschenswert, die Reagenzien voneinander zu trennen und jedes der Reagenzien in einer besonderen separaten Schicht unterzubringen, um zu erreichen, dass das erste Gleichgewicht eingestellt werden kann, ohne Behinderung der Einstellung des Gleichgewichtes durch einen zu frühen Beginn der zweiten Reaktionsstufe. Dies bedeutet, dass die a-Ketoglutarat- und Aspartationen in einer ersten Reagensschicht untergebracht werden kann, die über einer zweiten Reagensschicht angeordnet wird, die das Salz des Farbstoffes «Fast Ponceau L» enthält. An analysis may also require a multi-stage reaction, which can best be carried out in an element with multiple reaction layers, each of which is constructed in such a way that a specific reaction stage can take place in it. For example, in the determination of an enzyme known as serum glutamine oxaloacetic transaminase (serum glutamic oxalacetic transaminase), various successive reactions can occur. At pH 7.4, this enzyme catalyzes the conversion of a-ketoglutarate and aspartations to the corresponding oxaloacetate and glutamate. The oxaloacetate can be measured after coupling with the diazonium salt of the dye, known as “Fast Ponceau L”. To facilitate the first equilibrium that is to be achieved before coupling, it is desirable to separate the reagents from each other and to place each of the reagents in a separate separate layer so that the first equilibrium can be adjusted without hindering the adjustment of equilibrium due to the early start of the second reaction stage. This means that the a-ketoglutarate and aspartations can be accommodated in a first reagent layer which is arranged over a second reagent layer which contains the salt of the dye "Fast Ponceau L".

Erfindungsgemässe integrale analytische Elemente können zur Durchführung der verschiedensten chemischen Analysen verwendet werden, und zwar nicht nur auf dem Gebiet der klinischen Chemie, sondern vielmehr auch zur Durchführung von Analysen auf dem Gebiet der chemischen Integral analytical elements according to the invention can be used to carry out a wide variety of chemical analyzes, not only in the field of clinical chemistry, but rather also to carry out analyzes in the field of chemical

Forschung und in Kontrollaboratorien, die chemische Prozesse überwachen. Die erfindungsgemässen Elemente eignen sich insbesondere für den klinischen Test von Körperflüssigkeiten, z. B. Blut, Blutserum und Urin, da auf diesem Gebiet eine grosse Anzahl von- zu wiederholenden Testen durchzuführen ist und die Testergebnisse in der Regel in einer sehr kurzen Zeitspanne nach der Probenahme vorliegen müssen. Auf dem Gebiet der Blutanalyse beispielsweise kann ein mehrschichtiges erfindungsgemässes Element derart ausgestaltet sein, dass mit dem Element eine quantitative Analyse von mehreren oder vielen Blutkomponenten möglich ist, die routinemässig ermittelt werden müssen. So kann ein erfindungsgemässes Element beispielsweise so ausgestaltet sein, Research and in control laboratories that monitor chemical processes. The elements according to the invention are particularly suitable for the clinical test of body fluids, e.g. B. blood, blood serum and urine, since a large number of tests to be repeated are to be carried out in this area and the test results must usually be available in a very short period of time after sampling. In the field of blood analysis, for example, a multilayer element according to the invention can be designed such that a quantitative analysis of several or many blood components is possible with the element, which have to be determined routinely. For example, an element according to the invention can be designed such

dass die Analyse von solchen Blutkomponenten wie Albumin, Bilirubin, Harnstoff-Stickstoff, Serum-Glutamin-Oxalessigsäu-re-Transaminase, Chlorid, Glucose, Harnsäure und alkalischen Phosphatasen sowie anderen Komponenten durch geeignete Auswahl der Testreagenzien oder anderer reagierender Stoffe möglich ist. Bei der Analyse von Blut beispielsweise können bei Verwendung eines analytischen Elementes nach der Erfindung zunächst die Blutzellen vom Serum getrennt werden, beispielsweise durch Zentrifugieren, worauf das Serum auf das Element aufgebracht wird. Jedoch kann eine solche Trennung auch unterbleiben, und zwar insbesondere dann, wenn spektrophotometrische Reflexionsanalysen angewandt werden, um das im Element erzeugte Reaktionsprodukt zu ermitteln, da auf das Element auch Blut aufgebracht werden kann, in welchem Falle die Blutzellen durch die Wirkung der Filterschicht abgefiltert werden. Die Gegenwart dieser Zellen stört dabei nicht die spektrophotometrische Analyse, wenn diese nach der Reflexionsmethode durchgeführt wird, wobei Licht durch den Schichtträger und die Registrierschicht gelangt und von der Strahlungs-Sperrschicht oder einer anderen reflektierenden Schicht reflektiert wird, so dass die Zellen den Strahlengang nicht behindern. Ein wesentlicher Vorteil eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung besteht darin, dass es sowohl zur Analyse von Serum als auch Blut verwendet werden kann. that the analysis of such blood components as albumin, bilirubin, urea nitrogen, serum glutamine oxaloacetic acid re-transaminase, chloride, glucose, uric acid and alkaline phosphatases and other components is possible by suitable selection of the test reagents or other reacting substances. When analyzing blood, for example, when using an analytical element according to the invention, the blood cells can first be separated from the serum, for example by centrifugation, whereupon the serum is applied to the element. However, such a separation can also be omitted, in particular if spectrophotometric reflection analyzes are used to determine the reaction product generated in the element, since blood can also be applied to the element, in which case the blood cells are filtered off by the action of the filter layer . The presence of these cells does not interfere with the spectrophotometric analysis if this is carried out using the reflection method, with light passing through the substrate and the registration layer and being reflected by the radiation barrier layer or another reflecting layer, so that the cells do not obstruct the beam path . A major advantage of an integral analytical element according to the invention is that it can be used for both serum and blood analysis.

Die erfindungsgemässen Elemente können je nach ihrem Verwendungszweck einen verschiedenen Aufbau und verschiedene Form aufweisen, d. h. sie können beispielsweise in Streifen- oder Bandform jeder gewünschten Breite vorliegen, in Form von Blättern oder kleineren Abschnitten. Des weiteren können die Elemente gegebenenfalls zur Durchführung von einem oder mehreren Testen eines Typs oder einem oder mehreren Testen verschiedener Typen ausgestaltet sein. Im letzteren Falle kann es vorteilhaft sein, einen Schichtträger mit einem oder mehreren Streifen oder Kanälen von gegebenenfalls verschiedenen Beschichtungsmassen zu beschichten und ein sog. Mehrfachelement oder zusammengesetztes Element herzustellen, das für die Durchführung verschiedener Teste geeignet ist. Depending on their intended use, the elements according to the invention can have a different structure and different shape, i. H. for example, they can be in the form of strips or strips of any desired width, in the form of sheets or smaller sections. Furthermore, the elements can optionally be designed to carry out one or more tests of one type or one or more tests of different types. In the latter case, it may be advantageous to coat a substrate with one or more strips or channels of optionally different coating compositions and to produce a so-called multiple element or composite element which is suitable for carrying out various tests.

In der Zeichnung sind beispielsweise vier verschiedene erfindungsgemässe Elemente im Schnitt und schematisch dargestellt. In the drawing, for example, four different elements according to the invention are shown in section and schematically.

Das in Fig. 1 dargestellte analytische Element nach der Erfindung besteht aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger 10, auf dem angeordnet sind: eine Registrierschicht 12, eine Strahlungs-Sperrschicht 14, welche sowohl als Filterschicht dienen kann, als auch als Schicht, die einen weissen Hintergrund für analytische Zwecke bildet, beispielsweise für reflexions-spektrophotometrischen Messungen und eine Reagensschicht 16. Die Ermittlung des analytischen Ergebnisses kann durch den Schichtträger hindurch erfolgen, welcher für die zur Feststellung des analytischen Ergebnisses verwendete Strahlungswellenlänge durchlässig ist. Die Registrierschicht 12 kann aus einer hydrophilen Kolloidschicht bestehen, z. B. einer Gelatineschicht. Die Reagensschicht 16 kann aus einer Lösung oder Dispersion von einem oder mehreren The analytical element according to the invention shown in Fig. 1 consists of a radiation-permeable layer support 10, on which are arranged: a registration layer 12, a radiation barrier layer 14, which can serve both as a filter layer, and as a layer, which has a white background for Forms analytical purposes, for example for reflection-spectrophotometric measurements and a reagent layer 16. The analytical result can be determined through the layer support, which is transparent to the radiation wavelength used to determine the analytical result. The registration layer 12 may consist of a hydrophilic colloid layer, e.g. B. a gelatin layer. Reagent layer 16 may be from a solution or dispersion of one or more

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

13 13

616745 616745

Testreagenzien in einem Bindemittel, z. B. Gelatine bestehen, während die Schicht 14 aus einem sog. «Blushed»-Polymer mit isotroper Porosität und/oder einer solchen Porengrösse, wie sie zum Abfiltern einer Komponente benötigt wird, aufgebaut sein kann. Die einzelnen Schichten befinden sich dabei im Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt. Test reagents in a binder, e.g. B. consist of gelatin, while the layer 14 from a so-called. "Blushed" polymer with isotropic porosity and / or such a pore size, as it is needed to filter a component, can be constructed. The individual layers are in fluid or fluid contact.

Das in Fig. 2 dargestellte analytische Element nach der Erfindung besteht aus einem strahlungsempfindlichen Schichtträger 20, mit einer hierauf aufgetragenen Registrierschicht 22 im Flüssigkeitskontakt mit einer Reagensschicht 24 und einer Verteilerschicht 27, die auch die Funktion einer Filterschicht ausüben kann und auch einen geeigneten reflektierenden Hintergrund haben kann, so dass spektrophotometrische Reflexionsmessungen durch den Schichtträger 20 durchgeführt werden können. Alternativ kann die Schicht 26 auch derart beschaffen sein, dass sie nicht reflektiert, in welchem Falle die Ermittlung des analytischen Ergebnisses nach der Transmissionsmethode erfolgen kann. Die Schicht 26 kann beispielsweise aus einem isotrop-porösen «Blushed»-Polymer aufgebaut sein, welches auf die Schicht 24 aufgetragen sein kann oder auf diese Schicht 24 auflaminiert worden sein kann. The analytical element according to the invention shown in FIG. 2 consists of a radiation-sensitive substrate 20, with a registration layer 22 applied thereon in liquid contact with a reagent layer 24 and a distributor layer 27, which can also function as a filter layer and also have a suitable reflective background can, so that spectrophotometric reflection measurements can be carried out by the layer carrier 20. Alternatively, the layer 26 can also be designed such that it does not reflect, in which case the analytical result can be determined using the transmission method. The layer 26 can be constructed, for example, from an isotropically porous blushed polymer which can be applied to the layer 24 or can have been laminated onto this layer 24.

Das in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemässe Element besteht aus einem Schichtträger 30, einer Registrierschicht 32, einer Strahlungs-Sperrschicht 34, z. B. aus einer Dispersion eines Pigmentes, z. B. Titandioxid in einem hydrophilen Kolloid, wie beispielsweise Gelatine, einer Reagensschicht 36 und einer Verteilerschicht 38, z. B. aus einem isotrop-po-rösen «Blushed»-Polymer, welche die Funktion der Verteilung und Ausbreitung und ferner die Funktion einer Filterschicht haben kann. Die verschiedenen Schichten befinden sich wiederum im Strömungs- bzw. Flüssigkeitskontakt. The element according to the invention shown in FIG. 3 consists of a layer support 30, a registration layer 32, a radiation barrier layer 34, e.g. B. from a dispersion of a pigment, e.g. B. titanium dioxide in a hydrophilic colloid such as gelatin, a reagent layer 36 and a distribution layer 38, e.g. B. from an isotropically porous "blushed" polymer, which can have the function of distribution and spreading and also the function of a filter layer. The various layers are in turn in fluid or fluid contact.

Das in Fig. 4 dargestellte erfindungsgemässe Element besteht aus einem Schichtträger 40, einer Registrierschicht 42, einer Strahlungs-Sperrschicht und Filterschicht 44, einer Reagensschicht (A) 46, einer weiteren Reagensschicht (B) 48 und einer Verteiler-Filterschicht 50. Die Schicht 44 kann beispielsweise aus einer Dispersion von Titandioxid in Celluloseacetat (in Form eines «Blushed»-Polymeren) bestehen und die Schicht 50 kann beispielsweise aufgebaut sein aus einer Dispersion von Diatomeenerde in Celluloseacetat («Blushed»-Polymer) oder aus Glaskügelchen oder Glasteilchen, die aneinander durch Beschichtung mit einem hydrophilen Kolloid, beispielsweise Gelatine, anhaften. The element according to the invention shown in FIG. 4 consists of a layer support 40, a registration layer 42, a radiation barrier layer and filter layer 44, a reagent layer (A) 46, a further reagent layer (B) 48 and a distributor filter layer 50. The layer 44 can, for example, consist of a dispersion of titanium dioxide in cellulose acetate (in the form of a "blushed" polymer) and layer 50 can be constructed, for example, of a dispersion of diatomaceous earth in cellulose acetate ("blushed" polymer) or of glass beads or glass particles which are in contact with one another adhere by coating with a hydrophilic colloid, for example gelatin.

Bei der Verwendung der Elemente wird auf diese eine Probe der zu analysierenden Flüssigkeit aufgebracht. In typischer Weise sind die Elemente derart aufgebaut, dass die aufgebrachte Probe zunächst mit einer Verteiler- oder Ausbreitschicht in Kontakt gelangt, bevor die Probe auf eine nicht-verteilende Reagensschicht gelangt, wobei die Probe zunächst auf die Seite der Verteilerschicht gelangt, die von der Reagensschicht weiter entfernt ist. Da die analytische Genauigkeit der erfindungsgemässen Elemente nicht oder praktisch nicht durch Veränderungen des Volumens der aufgebrachten Proben verändert wird, und zwar insbesondere dann nicht, wenn eine Verteilerschicht vorhanden ist, kann das Aufbringen der zu analysierenden Proben von Hand oder auch auf maschinellem Wege erfolgen. Aus Gründen der Einfachheit und Bequemlichkeit der Erkennung analytischer Ergebnisse jedoch hat es sich in der Regel als vorteilhaft erwiesen, wenn die zu analysierenden Proben das gleiche oder etwa das gleiche Volumen haben. Wie bereits dargelegt, besteht ein weiterer Vorteil der Verteilerschicht darin, dass sie das Auftreten des «Ringing-Effektes» weitestgehend vermindert, wenn lösliche reaktionsfähige oder aktive Stoffe oder Substanzen in einer Reagensschicht verwendet werden. When using the elements, a sample of the liquid to be analyzed is applied to them. Typically, the elements are constructed such that the applied sample first comes into contact with a spreading or spreading layer before the sample reaches a non-distributing reagent layer, the sample first reaching the side of the spreading layer that is from the reagent layer is further away. Since the analytical accuracy of the elements according to the invention is not or practically not changed by changes in the volume of the applied samples, and in particular not when a distribution layer is present, the samples to be analyzed can be applied by hand or by machine. However, for the sake of simplicity and convenience of recognizing analytical results, it has generally proven to be advantageous if the samples to be analyzed have the same or approximately the same volume. As already explained, a further advantage of the distributor layer is that it largely reduces the occurrence of the "ringing effect" when soluble reactive or active substances or substances are used in a reagent layer.

In typischer Weise erfolgt eine manuelle oder maschinelle Analyse unter Verwendung eines erfindungsgemässen Analyseelementes in der Weise, dass das Element zunächst aus einem Vorratsbehälter entnommen oder von einer Vorratsrolle abgezogen wird, worauf das Element in eine solche Lage gebracht wird, dass es einen freien Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit aufnehmen kann oder einen Kontaktflecken oder irgendeine andere Form einer Flüssigkeitsprobe, beispielsweise von einem Dosiergerät. Nach dem Aufbringen der zu analysierenden Probe sowie zweckmässig nach dem die Probe von einer Verteilerschicht aufgenommen worden ist, falls eine solche vorhanden ist, kann das Element konditioniert werden, beispielsweise durch Erwärmen oder Aufheizen, Feuchtmachen und dergleichen, was den durchzuführenden Test beschleunigen oder erleichtern kann. Bei einer automatisierten Verfahrensweise kann es gegebenenfalls wünschenswert sein, dass die Verteilerschicht ihre Funktion innerhalb weniger Sekunden ausübt, dass jedoch eine ausreichende Zeitspanne für die Dosierung zur Verfügung steht, im Gegensatz zu der sofortigen, ungleichförmigen Diffusion, wie sie bei der Verwendung von absorbierenden fasrigen Papieren auftritt. Dies kann in vorteilhafter Weise erreicht werden durch geeignete Auswahl oder Abstimmung von verschiedenen Parametern, beispielsweise der Schichtdicke, des Porenvolumens in porösen Schichten und dergleichen. Typically, a manual or machine analysis is carried out using an analysis element according to the invention in such a way that the element is first removed from a storage container or pulled off a supply roll, whereupon the element is brought into such a position that it contains a free drop of the can take up analyzing liquid or a contact patch or any other form of liquid sample, for example from a dosing device. After the sample to be analyzed has been applied and expediently after the sample has been taken up by a distribution layer, if there is one, the element can be conditioned, for example by heating or heating, dampening and the like, which can accelerate or facilitate the test to be carried out . In an automated process, it may be desirable that the spreading layer perform its function within a few seconds, but that there is sufficient time for metering, as opposed to the immediate, non-uniform diffusion that occurs when using absorbent fibrous papers occurs. This can be achieved in an advantageous manner by suitable selection or coordination of various parameters, for example the layer thickness, the pore volume in porous layers and the like.

Nachdem das analytische Ergebnis in Form einer erfassbaren Veränderung vorliegt, wird es gemessen, in vorteilhafter Weise dadurch, dass das Element durch eine Messzone geführt wird, in welcher die Messung mit einer geeigneten Vorrichtung für Reflexionsmessungen, Transmissions- oder Fluoreszenz-Spektrophotometrie durchgeführt wird. Mittels einer solchen Vorrichtung wird ein Energiestrahl, z. B. ein Lichtstrahl durch den Schichtträger und die Registrierschicht gerichtet. Der Lichtstrahl wird dann von der Strahlungs-Sperrschicht in dem Element zurückreflektiert oder gelangt durch das Element zu einem Detektor, im Falle der Transmissionsmethode. After the analytical result is in the form of a detectable change, it is measured, advantageously by passing the element through a measuring zone in which the measurement is carried out with a suitable device for reflection measurements, transmission or fluorescence spectrophotometry. By means of such a device, an energy beam, e.g. B. a light beam directed through the substrate and the registration layer. The light beam is then reflected back from the radiation barrier in the element or passes through the element to a detector, in the case of the transmission method.

In vorteilhafter Weise wird das analytische Ergebnis in einem Bezirk oder Bereich des Elementes erfasst, der vollständig innerhalb des Bereiches liegt, in dem das analytische Ergebnis erzeugt wird. Die Anwendung der Reflexions-Spektrophotometrie kann in vielen Fällen besonders vorteilhaft sein, da dieses Verfahren in vielen Fällen Störungen von Rückständen z. B. Blutzellen, vermeidet, welche auf oder in Schichten des Elementes zurückgeblieben sein können. In vorteilhafter Weise können jedoch auch übliche Methoden der Fluoreszenz-Spektrophotometrie angewandt werden, The analytical result is advantageously recorded in a district or area of the element that lies completely within the area in which the analytical result is generated. The use of reflection spectrophotometry can be particularly advantageous in many cases, since in many cases this method disrupts residues e.g. B. avoids blood cells, which may be left on or in layers of the element. However, conventional methods of fluorescence spectrophotometry can advantageously also be used,

wenn die zu erfassenden Substanzen oder Stoffe aus Fluoreszierenden Substanzen oder Stoffen bestehen. In diesem Falle wird zur Erfassung der analytischen Ergebnisse eine Energie verwendet, die die fluoreszierenden Substanzen oder Stoffe anregt sowie ein Detektor, der die Fluoreszenz-Emission abtastet. Die Erfassung der analytischen Ergebisse erfolgt dabei unter Verwendung von Energie, welche die fluoreszierende Substanz oder Verbindung anregt und unter Verwendung eines Detektors, der die fluoreszierende Emission der fluoreszierenden Substanz oder Verbindung abtastet. if the substances or substances to be detected consist of fluorescent substances or substances. In this case, energy is used to record the analytical results, which excites the fluorescent substances or substances, and a detector which scans the fluorescence emission. The analytical results are recorded using energy which excites the fluorescent substance or compound and using a detector which scans the fluorescent emission of the fluorescent substance or compound.

Wird des weiteren beispielsweise Blutserum analysiert oder werden Massnahmen getroffen zur Eliminierung unerwünschter Blutrückstände, so können Transmissionsmethoden angewandt werden zur Ermittlung und quantitativen Erfassung der anzeigenden Reaktionsprodukte, in dem ein Energiestrahl, beispielsweise aus UV-Licht, sichtbarem Licht oder von Infrarotstrahlung auf eine Oberfläche des Elementes gerichtet wird, worauf der Ausgangswert des Strahles aus der entgegengesetzten Seite des Elementes gemessen wird. Ganz allgemein hat sich die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung eines Strahlungsbereiches von 200 bis etwa 900 nm für derartige Messungen als vorteilhaft erwiesen, obgleich jede Strahlung verwendet werden kann, der gegenüber das Element permeabel ist und die dazu befähigt ist, das in der Reagensschicht erzeugte Produkt quantitativ zu erfassen. If, for example, blood serum is also analyzed or measures are taken to eliminate undesired blood residues, transmission methods can be used to determine and quantify the indicating reaction products by emitting an energy beam, for example from UV light, visible light or infrared radiation, onto a surface of the element is directed, whereupon the output value of the beam from the opposite side of the element is measured. In general, the use of electromagnetic radiation with a radiation range from 200 to about 900 nm has proven to be advantageous for such measurements, although any radiation that is permeable to the element and that is capable of quantitatively generating the product generated in the reagent layer can be used capture.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25- 25-

30 30th

35. 35.

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

616745 616745

14 14

Verschiedene Eichmethoden können angewandt werden, um die Analysenergebnisse zu überwachen. Beispielsweise lässt sich eine Probe einer Standardlösung der zu analysierenden Substanz oder Verbindung benachbart zu der Probe aufbringen, die zu analysieren ist. Different calibration methods can be used to monitor the analysis results. For example, a sample of a standard solution of the substance or compound to be analyzed can be applied adjacent to the sample to be analyzed.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. The following examples are intended to illustrate the invention in more detail.

Beispiel 1 example 1

Auf einen dicken (180 Mikron) Schichtträger aus Poly-äthylenterephthalat mit einer Gelatinehaftschicht wurden nacheinander folgende Schichten aufgetragen: The following layers were applied in succession to a thick (180 micron) layer support made of polyethyleneterephthalate with a gelatin adhesive layer:

1. eine Registrier-(Empfangs-)schicht mit pro Quadratmeter 2,15 g Gelatine, 2,15 g eines Beizmittels, und zwar eines Copolymeren aus Styrol und N,N-Dimethyl-N-3-maleimidopropylammoniumchlorid; 1. a registration (receiving) layer with 2.15 g of gelatin per square meter, 2.15 g of a mordant, namely a copolymer of styrene and N, N-dimethyl-N-3-maleimidopropylammonium chloride;

2. eine poröse reflektierende Strahlungs-Sperrschicht mit pro Quadratmeter 151 g Gelatine und 11,4 g Titandioxid; 2. a porous reflective radiation barrier layer with 151 g gelatin and 11.4 g titanium dioxide per square meter;

3. eine Reagensschicht (analytische Schicht) mit pro Quadratmeter 17,5 g Gelatine, 1,5 g l-Naphthol-2-sulfonsäure, Kaliumsalz, 0,73 g Dinatriumphosphatpuffer, 0,45 g Mono-kaliumphosphatpuffer, 0,38 g 4-Aminoantipyrin (HCl), 3. a reagent layer (analytical layer) with 17.5 g of gelatin, 1.5 g of 1-naphthol-2-sulfonic acid, potassium salt, 0.73 g of disodium phosphate buffer, 0.45 g of mono-potassium phosphate buffer, 0.38 g per square meter -Aminoantipyrine (HCl),

1,6 g Glycerin als Weichmacher, 0,09 g Peroxidase (14014 U/m2) und 0,374 g Glucoseoxidase (40440 U/m2); 1.6 g glycerin as a plasticizer, 0.09 g peroxidase (14014 U / m2) and 0.374 g glucose oxidase (40440 U / m2);

4. eine Verteilerschicht mit pro Quadratmeter 97 g Celluloseacetat und 65,5 Titandioxid. 4. a distribution layer with 97 g of cellulose acetate and 65.5 titanium dioxide per square meter.

Das hergestellte Element wurde für die Analyse von Glucoselösungen verwendet, deren Konzentrationen zwischen 0 und 800 mg Glucose pro Deziliter Lösung lagen. The element produced was used for the analysis of glucose solutions, the concentrations of which were between 0 and 800 mg of glucose per deciliter of solution.

Auf Abschnitte des hergestellten Elementes wurden dann Tropfen aufgebracht, und zwar jeweils 10 /A einer der wässrigen Glucoselösungen. Nach einer Stunde wurde die Dichte der erzeugten Färbungen durch Reflexion gemessen, und zwar unter Verwendung eines handelsüblichen Densito-meters vom Typ Macbeth (Model TD-504). Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der später folgenden Tabelle zusammengestellt. Drops were then applied to sections of the element produced, in each case 10 / A of one of the aqueous glucose solutions. After one hour, the density of the colorations produced was measured by reflection, using a commercially available Macbeth densitometer (Model TD-504). The results obtained are summarized in the table below.

Die auf die Oberfläche der Testelemente aufgebrachten Glucoselösungen verteilten sich in der Schicht (4) und wurden der Schicht (3) zugeführt, in welcher die Glucose mit Sauerstoff und Wasser in Gegenwart der Glucoseoxidase reagierte unter Bildung von Gluconsäure und Wasserstoffperoxid. The glucose solutions applied to the surface of the test elements were distributed in layer (4) and were fed to layer (3), in which the glucose reacted with oxygen and water in the presence of the glucose oxidase to form gluconic acid and hydrogen peroxide.

Diese Verbindungen in Gegenwart von Peroxidase reagierten mit dem 4-Aminoantipyrin, das oxidiert wurde. Das Oxida-tionsprodukt des 4-Aminoantipyrins reagierte dann durch These compounds in the presence of peroxidase reacted with the 4-aminoantipyrine that was oxidized. The oxidation product of 4-aminoantipyrine then reacted through

Kupplung mit dem Kaliumsalz der l-Naphthol-2-sulfonsäure unter Erzeugung eines Farbstoffes, der aus der Reagensschicht (3) durch die Strahlungs-Sperrschicht (2) in die Registrierschicht (1) diffundierte, in welcher er durch die Mes-5 sung mit dem Densitometer erfasst wurde. Die Ergebisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Coupling with the potassium salt of l-naphthol-2-sulfonic acid to produce a dye which diffused from the reagent layer (3) through the radiation barrier layer (2) into the registration layer (1), in which it passed through the measurement with the densitometer was recorded. The results are summarized in the following table.

Beispiel 2 Example 2

Es wurde ein weiteres erfindungsgemässes analytisches 10 Element wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme jedoch, dass die Registrierschicht (1) lediglich aus Gelatine als einziger Komponente bestand, bei einer Be-schichtungsstärke von 4,30 g pro Quadratmeter. Das Element wurde dann wie in Beispiel 1 beschrieben zur Analyse von 15 Glucoselösungen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der folgenden Tabelle zusammengestellt. A further analytical element according to the invention was produced as described in Example 1, with the exception, however, that the registration layer (1) consisted only of gelatin as the only component, with a coating thickness of 4.30 g per square meter. The element was then used to analyze 15 glucose solutions as described in Example 1. The results obtained are also summarized in the following table.

Tabelle table

20 20th

Element gemäss Glucose-Gehalt Dichte, gemessen Beispiel Nr. des Prüflings durch Reflexion Element according to glucose content density, measured example number of the test specimen by reflection

(mg/Deziliter) von weissem Licht (mg / deciliter) of white light

0 0,28 0 0.28

100 0,36 100 0.36

150 0,37 150 0.37

200 0,40 200 0.40

300 0,47 300 0.47

400 0,52 400 0.52

600 0,53 600 0.53

800 0,53 800 0.53

0 0,23 0 0.23

100 0,36 100 0.36

150 0,42 150 0.42

200 0,47 200 0.47

300 0,54 300 0.54

400 0,55 400 0.55

600 0,56 600 0.56

800 0,60 800 0.60

25 25th

30 30th

35 35

40 40

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

616745

1. An integral analytical element for the analysis of liquids, consisting of a radiation-permeable layer support and several layers applied thereon, at least one of which is a reagent layer, characterized by:

(a) at least one reagent layer permeable to the substance to be analyzed or a precursor of the same with a substance A which is able to react with the substance to be analyzed or the precursor thereof to form a diffusible and detectable substance B or the formation of a substance B causes

(b) a registration layer arranged between the reagent layer and the support, permeable to the diffusible and detectable substance B formed in the reagent layer for the detection of substance B and at least one of the following layers (c) and (d), namely

(c) a radiation barrier layer permeable between substance B and reagent and registration layer and 20

(d) an isotropic-porous distribution layer for distributing the substance to be analyzed or its precursor over the side of the reagent layer facing away from the support.

2. Analytical element according to claim 1, characterized in that the radiation barrier layer has an opacifying agent.

3. Analytical element according to claim 1, characterized in that the reagent layer and the registration layer are water-swellable. 30th

4. Analytical element according to claim 1 and 2, characterized in that the opacifying agent of the radiation barrier layer is a pigment or contains one.

5. Analytical element according to claim 1, characterized in that the reagent layer consists of a hydrophilic colloid layer in which the substance A is distributed,

that the radiation barrier layer consists of a hydrophilic colloid layer in which a pigment is distributed and that the registration layer consists of a hydrophilic colloid layer. 40

6. Analytical element according to one of claims 1 to

5, characterized in that the registration layer contains a mordant for substance B.

7. Analytical element according to one of claims 1 to

6, characterized in that it consists of a radiation-permeable substrate, on which are applied in flow contact with one another:

an isotropic porous distribution layer in which the substance to be analyzed or its precursor is distributed;

a reagent layer which is permeable to the substance distributed in the distribution layer 50 or its precursor and contains a substance A which is able to react with the substance to be analyzed or its precursor to form a diffusible and detectable substance B or the formation of a substance B. causes and 55

a radiation-permeable registration layer that is permeable to the substance to be analyzed or its precursor,

with the proviso that the registration layer is arranged between the substrate and the reagent layer and the reagent layer is arranged between the registration layer and the distribution layer.

8. Analytical element according to claims 1 and 7, characterized in that it additionally has a radiation barrier layer which is permeable to the substance to be analyzed and is arranged between the registration layer and the reagent layer in flow contact with the other layers of the element.

9. Analytical element according to one of claims 1 to 8, consisting of a radiation-permeable layer support on which are applied in flow contact:

a water-resistant, isotropic porous distribution layer; a water-swellable reagent layer;

a radiation barrier layer and a water-swellable radiation-transmissive registration layer, whereby the registration layer of all layers is closest to the layer support, the radiation barrier layer is arranged between the reagent layer and the registration layer and the reagent layer lies between the radiation barrier layer and the distribution layer.

10. Analytical element according to claim 1 and 9, characterized in that the distribution layer consists of a cloudy polymer or contains such.

11. Analytical element according to claim 1 and 9, characterized in that the opacifying agent of the radiation barrier layer consists of a water-resistant clouded polymer or contains one.

12. Analytical element according to claim 1 and 9, characterized in that the opacifying agent of the radiation barrier layer consists of or contains a pigment.

13. Analytical element according to claim 1 and 9, characterized in that the distribution layer contains a clouded polymer and a surface-active compound, that the reagent layer is further composed of a hydrophilic colloid layer with a substance A distributed therein,

that the radiation barrier layer consists of a hydrophilic colloid layer with a pigment distributed therein and that finally the registration layer consists of a hydrophilic colloid layer.

14. Analytical element according to claim 1 and 13, characterized in that the registration layer contains a mordant for the substance B.

15. Analytical element according to claim 1 and 13, characterized in that the distributor layer additionally contains an inorganic pigment.

16. Analytical element according to one of claims 1 to 15, characterized in that it is constructed from a radiation-sensitive layer support, to which are applied in flow contact:

a water-resistant, isotropic porous distribution layer with or from a clouded polymer consisting of cellulose acetate or a polyamide and an inorganic pigment dispersed therein and a surface-active compound;

a water-swellable reagent layer made of a hydrophilic colloid consisting of gelatin, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, an acrylamide, agarose and / or a polysaccharide with a substance A distributed therein,

a radiation barrier layer made of a hydrophilic colloid consisting of gelatin, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, an acrylamide, agarose and / or a polysaccharide with a pigment distributed therein consisting of carbon black or carbon, titanium dioxide and barium sulfate and a water-swellable radiation-transmissive registration layer made of one hydrophilic colloid, consisting of gelatin, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, an acrylamide, agarose and / or a polysaccharide and a mordant for substance A.

17. Analytical element according to claim 1 and 16, characterized in that the reagent layer contains glucose oxidase, peroxidase and an indicator from a substance which can be oxidized in the presence of hydrogen peroxide and peroxidase to produce a dye.

18. Analytical element according to claim 1 and 17, because

2nd

PATENT CLAIMS

3rd

616745

characterized in that the indicator consists of anti-pyrene chlorohydrate and l-naphthol-2-sulfonic acid, sodium salt and that the mordant in the registration layer consists of a copolymer with repeating units of styrene and N, N-dimethyl-N-benzyl-3- maleimidopropylam monium chloride.