CZ20002021A3 - Analytický testovací prvek s kapilárním kanálkem - Google Patents

Abstract

Analytický testovací prvek pro stanovení analytu v kapalině, obsahující inertní podklad, detekční prvek a kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny, který má na jednom konci otvor pro podávání vzorku a na druhémjeho konci odvzdušňovací otvor, přičemž kanálek je alespoň částečně tvořen podkladem a detekčním prvkem a sahá ve směru kapilárního přenosu od otvoru pro podávání vzorku alespoň k okraji detekčního prvku nejblíže položenému k odvzdušňovacímu otvoru. Na okraji testovacího prvku, vytvářejícího otvor pro podávání vzorku se nachází vybrání tak, že okraj testovacího prvku je najedné straně alespoň částečně přerušen a plocha protilehlá k vybrání je volná. Použití analytického testovacího prvku pro stanovení analytu v kapalině a způsob stanovení analytu v kapalném vzorku pomocí analytického testovacího prvku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká analytického testovacího prvku pro stanovení analytu v kapalině, obsahujícího inertní podklad, detekční prvek a kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny, který má na jednom konci kapilárního kanálku, uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny, otvor pro podávání vzorků a na druhém jeho konci odvzdušňovací otvor. Vynález se týká také použití uvedeného analytického testovacího prvku pro stanovení analytu v kapalině a rovněž způsobu stanovení analytu v kapalném vzorku pomocí uvedeného analytického testovacího prvku.

Dosavadní stav techniky

Ke kvalitativnímu nebo kvantitativnímu analytickému stanovení složek tělních tekutin, zejména krve, se často používají takzvané testy spojené s podkladem. Při těchto jsou činidla vmíchána v příslušných vrstvách pevného podkladu, který se přivádí do styku se vzorkem. Reakce kapalného vzorku a činidel vede v přítomnosti cílového analytu k detegovatelnému signálu, zejména ke změně barvy, který se může vyhodnotit vizuálně nebo pomocí přístroje, většinou pomocí reflexní fotometrie.

Testovací prvky nebo testovací podklady jsou často vytvořeny jako testovací proužky, které se skládají v podstatě z podlouhlé nosné vrstvy z plastu a detekčních vrstev, které jsou na ní naneseny jako testovací pole. Známy jsou

však také testovací podklady, které jsou vytvořeny jako čtvercové nebo obdélníkové destičky.

Testovací prvky pro klinickou diagnostiku, které jsou vyhodnotitelné vizuálně nebo pomocí reflexní fotometrie, jsou často konstruovány tak, že nanášecí zóna vzorků a detekční zóna jsou uspořádány navzájem nad sebou ve vertikální ose. Tento způsob konstrukce skrývá řadu problémů.

Když se musí testovací proužek se vzorkem vložit k měření do přístroje, například do reflexního fotometru, může potenciálně infekční materiál vzorku přijít do styku s částmi přístroje a tyto popřípadě kontaminovat. Dále je možno především v případech, ve kterých testovací proužky používají neskolené osoby, například při samokontrole cukru v krvi diabetiků, jen obtížně realizovat objemové dávkování. Kromě toho běžné testovací prvky vyžadují na základě své konstrukce častokrát poměrně velké objemy vzorků, aby se umožnila spolehlivá měření. Čím větší objemy vzorků se vyžadují, tím více bolestivé to může být pro pacienty, kterých krev se má vyšetřovat. Proto existuje obecně snaha o poskytnutí testovacích proužků, které vystačí s nejmenším možným množstvím materiálu vzorků.

EP-B 0 138 152 pojednává o kývete pro jednorázové použití, která je vhodná k tomu, aby se prakticky současně do komory pro vzorky pomocí kapilární štěrbiny odebíral a proměřoval kapalný vzorek. Pro specifické charakteristické reakce se mohou plánovat činidla uvnitř kapilární dutiny. Dutina je alespoň částečně ohraničena semipermeabilní membránou. Činidla se mohou v dutině umístit například povrstvováním stěn nebo vložením činidel do semipermeabilní membrány.

ΕΡ-Α-0 287 883 popisuje testovací prvek, který pro objemové dávkování využívá kapilární meziprostor mezi detekční vrstvou a inertním podkladem. Pro naplnění kapilárního prostoru se testovací prvek ponoří do zkoumaného vzorku, což vyžaduje velké objemy vzorku, a proto je tato forma objemového dávkování přednostní pro vyšetřování materiálu vzorků, které jsou k dispozici v přebytku, jako je například moč. Prostorové oddělení místa podávání vzorku a místa detekce se neuskutečňuje.

EP-B-0 034 049 se zabývá testovacím prvkem, při kterém se vzorek podává na centrální místo podávání vzorků, například do otvoru v krytu, a přenáší se pomocí kapilární síly do několika detekčních zón, které jsou prostorově odděleny od místa podávání vzorků. Centrální polohou místa pro podávání vzorků se podle EP-B-0 034 049 neřeší problém hygieny přístrojů, jak bylo popsáno výše.

Úkol předloženého vynálezu spočíval v odstranění nevýhod dosavadního stavu techniky. Zejména se měl poskytnout jednoduše manipulovatelný testovací prvek, samostatně dávku-, jící objem, pomocí kterého za použití minimálního objemu vzorku je možné prostorové oddělení detekční zóny a místa podávání vzorků. Přídavně by přenos vzorku od podání vzorku k detekční zóně měl být tak rychlý, aby tím nebyla analýza vzorku časově limitována. Dále by se měla umožnit v důsledku jednoduché konstrukce testovacího prvku levná, výrobně-technologicky jednoduše realizovatelná výroba.

Toho se dosahuje pomocí předmětu vynálezu, který je charakterizován v patentových nárocích.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je analytický testovací prvek pro stanovení analytu v kapalině, obsahující inertní podklad, detekční prvek a kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny, který má na jednom konci kanálku, uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny, otvor pro podávání vzorků a na druhém jeho konci odvzdušňovací otvor, vyznačující se tím, že kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny je alespoň částečně tvořen podkladem a detekčním prvkem a sahá ve směru kapilárního přenosu od otvoru pro podávání vzorků alespoň až k nejbližšímu okraji detekčního prvku a že se na jedné ploše vytvářející kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny nachází na okraji testovacího prvku, vytvářejícího otvor pro podávání vzorku, vybrání tak, že okraj zařízení vytvářející otvor pro podávání vzorku je na jedné straně alespoň částečně přerušen a plocha protilehlá k vybrání je volná.

Protože kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny ve směru kapilárního přenosu úplně obklopuje detekční prvek, zajišťuje se tak, aby se zabránilo nehomogennímu smáčení detekčního prvku vzorkem. Zejména je reprodukovatelně předem zadána tloušťka vrstvy kapalného vzorku, který je v styku s detekčním prvkem, pomocí výšky kapilárně aktivního kanálku po celé ploše detekčního prvku, která pokrývá kapilárně aktivní kanálek. Tím se dosahuje rozsáhle stejnoměrně prostorově rozdělěné charakteristické reakce. Přesnost a reprodukovatelnost měření se tím zvyšuje.

Protože pro přednostní případ, aby kanálek vykazoval v podstatě pravoúhlý průřez, je jeden rozměr, například výška kanálku, předem zadán fyzikálními mezemi kapilární aktivity, • · 4 · 4 4 • 4 · 4 · · · • · 4 · 4 4

4 · * · ·

4444 44 4 dá se objem kapilárního kanálku nastavit vhodnou volbou obou ostatních rozměrů, například délky a šířky. Výška kapiláry je například pro vodné kapaliny řádově 10 až 500 pm, přednostně mezi 20 a 300 pm, úplně obzvláště přednostně mezi 50 a 200 pm, protože jinak nelze pozorovat žádnou kapilární aktivitu. Podle potřebného objemu může mít pak šířka několik mm, přednostně 1 až 10 mm, zcela přednostně 1 až 3 mm, a délka může mít až několik cm, přednostně 0,5 až 5 cm, zcela přednostně 1 až 3 cm.

Vybrání v ploše tvořící kapilární kanálek na okraji testovacího prvku, který tvoří otvor pro podávání vzorků, slouží k tomu, aby se zajistilo, že kapalný vzorek může vniknout do kapilárního kanálku. Toho se dosahuje tím, že kapka vzorku na okraji testovacího prvku přerušeném pomocí vybrání, který leží nejblíže k otvoru pro podávání vzorku, se může přivádět do styku přímo s jednou z ploch, která ve svém prodloužení vytváří vnitřní plochu kapiláry. Vhodnou volbou geometrických tvarů a rozměrů vybrání se dosahuje toho, že kapka kapaliny přichází nezávisle na přesné poloze dávkování s velmi velkou pravděpodobností do styku s kapilárně aktivní zónou a je schopna vsakovat do vnitřku kapiláry. Velikost volně ležící plochy je možno například volit tak, aby kapka kapaliny, která je na ní nanesena, přicházela do styku s kapilárně aktivní zónou alespoň na jednom místě. Například jeden rozměr vybrání, například jeho šířku, je možno volit tak, aby průměr kapky kapaliny byl nepatrně větší než zvolený rozměr vybrání. Pro kapku o objemu 3 μΐ se ukázala jako vhodná šířka vybrání 1 mm. Obzvláště přednostně se dosahuje nasávání kapky vzorku do kapilárního kanálku tím, že plocha ležící volně pomocí vybrání je hydrofilizována a hraničí přímo s kapilárně aktivní zónou alespoň ve směru kapilárního přenosového kanálku.

• ·

Hydrofilními povrchy jsou v této souvislosti hygroskopické plochy. Vodné vzorky, mezi nimi také krev, se na tako vých površích dobře rozvrstvují do jednomolekulové vrstvy. Takové plochy jsou mezi jiným charakterizovány tím, že na hraniční ploše vytváří kapka vody na nich ostrý úhel dotyku nebo úhel dolehnutí. Naproti tomu na hydrofobních, tj. na vodoodpudivých površích, na hraniční ploše mezi kapkou vody a povrchem se vytváří tupý úhel dotyku.

Úhel dotyku jako výsledek povrchových napětí zkušební kapaliny a zkoumaného povrchu je vhodný jako míra pro hydro filnost povrchu. Voda má například povrchové napětí 72 mN/m Jestliže hodnota povrchového napětí pozorované plochy je velmi nižší než tato hodnota, tj. více než o 20 mN/M, potom je smáčení špatné a výsledný úhel dotyku je tupý. Taková plocha se označuje jako hydrofobní. Jestliže se povrchové napětí blíží hodnotě, která byla zjištěna pro vodu, potom j smáčení dobré a úhel dotyku je ostrý. Jestliže je naproti tomu povrchové napětí rovné nebo vyšší než hodnota zjištěna pro vodu, potom se kapka rozpustí a uskuteční se úplné rozvrstvení kapaliny na hladině do jednomolekulové vrstvy. Úhel dotyku se potom již nedá měřit. Plochy, které vytvářejí s kapkou vody ostrý úhel dotyku nebo se u nich pozoruje úplné rozvrstvení kapaliny na hladině do jednomolekulové vrstvy, se označují jako hydrofilní.

Schopnost kapiláry nasávat kapalinu souvisí se smáčivosti povrchu kanálku kapalinou. Pro vodné vzorky to znamená, že kapilára by měla být zhotovena z takového materiálu, kterého povrchové napětí dosahuje přibližně 72 mN/m nebo tuto hodnotu překračuje.

Dostatečně hydrofilními materiály pro konstrukci kapiláry, která rychle nasává vodné vzorky, jsou například sklo, kovy nebo keramika. Pro použití v testovacích podkladech jsou však tyto materiály nevhodné, protože vykazují trvalé nevýhody, například nebezpečí zlomení při skle nebo keramice nebo změnu vlastností povrchu časem při četných kovech. Proto se obvykle ke zhotovení testovacích prvků používají plastové fólie nebo výlisky z plastu. Použité plasty téměř přitom nepřekračují zpravidla povrchové napětí 45 mN/m. Dokonce pomocí nejvíce hydrofilních plastických látek, relativně hodnoceno, jako například polymethylmethakrylátu (PMMA) nebo polyamidu (PA), se dají - pokud vůbec - konstruovat jen velmi pomalu nasávající kapiláry. Kapiláry z hydrofobních plastů, jako například polystyren (PS), polypropylen (PP) nebo polyethylen (PE), v podstatě nenasávají žádné vodné vzorky. Z toho vyplývá nutnost hydrofilně upravit plasty pro použití jako konstrukční materiál pro testovací prvky s kapilárně aktivními kanálky, to znamená hydrofilizovat.

V jedné přednostní formě provedení analytického testovacího prvku podle vynálezu je hydrofilizována alespoň jedna, lépe však dvě, zcela obzvláště přednostně dvě navzájem protilehlé plochy z ploch vytvářejících vnitřní povrch kanálku uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny. Úplně přednostně je hydrofilizována alespoň volně ležící plocha, protilehlá k vybrání. Jestliže se hydrofilizuje více než jedna plocha, potom se mohou plochy hydrofilizovat stejnými nebo různými metodami. Hydrofilizace je nezbytná především potom, když materiály, které tvoří kapilárně aktivní kanálek, zejména podklad, jsou dokonce hydrofobní nebo jen velmi málo hydrofilní, například protože sestávají z nepolárních plastů. Nepolární plasty, jako například polystyren (PS), φ φ · φφφφ φ φ · • · φ φφ φ φφ • φφφφ φφφ φ φ φ φ φ φ φφφ ’ φ φ polyethylen (ΡΕ), polyethylentereftalát (PET) nebo polyvinylchlorid (PVC), jsou výhodné jako podkladové materiály, protože neabsorbují zkoumané kapaliny a tím se může objem vzorku efektivně využít v detekční zóně. Hydrofilizací povrchu kapilárního kanálku se dosahuje toho, že polární, přednostně vodná zkoušená kapalina ochotně vstupuje do kapilárního kanálku a tam se rychle přenáší k detekčnímu prvku, popřípadě k místu detekčního prvku, na kterém se uskutečňuje detekce.

Ideálním způsobem se hydrofilizace povrchu kapilárního kanálku dosahuje tak, že se k jeho výrobě použije hydrofilní materiál, který však sám nemůže nebo v podstatě nemůže nasávat kapalný vzorek. Kde to není možno, může se hydrofilizace hydrofobního nebo jen velmi málo hydrofilního povrchu dosáhnout vhodným povlakem stabilní, vůči materiálu vzorku inertní, hydrofilní vrstvy, například kovalentní vazbou fotoreaktivně upravených, hydrofílních polymerů na povrch plastů, nanášením vrstev obsahujících smáčedla nebo potažením povrchů nanokompozity pomocí technologie sol-gel. Kromě toho je možno termickou, fyzikální nebo chemickou úpravou povrchu dosáhnout zvýšené hydrofilnosti.

Zcela obzvláště přednostně se dosahuje hydrofilizace použitím tenkých vrstev oxidovaného hliníku. Tyto vrstvy se nanášejí přímo na žádoucí konstrukční prvky testovacího prvku, například vakuovou metalizací upravovaných předmětů kovovým hliníkem a následnou oxidací kovu, nebo se používají ve formě kovových folií nebo plastových folií potažených kovem pro konstrukci testovacího podkladu, které se musí k dosažení žádoucí hydrofilnosti rovněž oxidovat. Přitom jsou postačující tloušťky kovových vrstev 1 až 500 nm.

Vrstva kovu se následně oxiduje pro tvorbu oxidované formy,

přičemž se jako obzvláště vhodné metody kromě elektrochemické anodické oxidace projevila především oxidace v přítomnosti vodní páry nebo oxidace varem ve vodě. Takto získané oxidové vrstvy mají tloušťku podle metody mezi 0,1 a 500 nm, přednostně mezi 10 a 100 nm. Větší tloušťky povlaků z vrstvy kovu a také oxidové vrstvy se sice dají v zásadě prakticky realizovat, neukazují však žádné další výhodné účinky. '

V jedné přednostní formě provedení obsahuje detekční prvek analytického testovacího prvku podle vynálezu všechna činidla a popřípadě pomocné látky potřebné pro charakteristickou reakci cílového analytu ve vzorku. Detekční prvek může obsahovat také pouze části činidel nebo pomocných látek. Taková činidla a pomocné prostředky jsou odborníkovi v technice analytických testovacích prvků nebo diagnostických testovacích podkladů velmi dobře známy. Pro analyty, které je možno dokázat enzymaticky, mohou být v detekčním prvku obsaženy enzymy, enzymové substráty, indikátory, pufrové soli, inertní plniva a podobně. Detekční prvek může být konstruován z jedné nebo více vrstev a popřípadě může obsahovat inertní podklad, přednostně na straně detekčního prvku, která nepřichází do styku se vzorkem. Pro obzvláště přednostní případ, aby charakteristická reakce vedla k pozorovatelné změně barvy, čímž se má v této souvislosti rozumět buď změna barvy, vznik barvy nebo vymizení barvy, se má zajistit to, aby podklad pomocí vhodných opatření dovoloval vizuální nebo optické pozorování charakteristické reakce. Za tímto účelem může být samotný podkladový materiál detekčního prvku průhledný, například průhledná plastová fólie, jako je například polykarbonátová fólie, nebo může mít na detekční straně průhledné vybrání. Kromě charakteristických reakcí, které vedou ke změně barvy, jsou odborníkovi známy také jiné charakteristické reakce, které je možno • · · · · · 4

4944 · · · 4999 • 9 9 9*9 9 • · 44 4444, 4· realizovat pomocí popsaného testovacího prvku, například elektrochemické senzory.

Pro detekční prvek je potřebné použít takové materiály, které jsou schopny absorbovat zkoumanou kapalinu s látkami, které jsou v ní obsaženy. Jsou to takzvané nasákavé materiály, jako například vlákniny, tkaniny, pleteniny nebo porézní plastové materiály, které se mohou používat jako vrstvené materiály. Materiály přicházející v úvahu musí nést činidla, která jsou potřebná pro důkaz určovaného analytu.

Přednostními materiály pro detekční prvek jsou papíry nebo porézní plastové materiály, jako membrány. Jako porézní membránové materiály jsou zcela obzvláště přednostní polyamidové, polyvinylidendifluoridové, polyethersulfonové nebo polysulfonové membrány. Činidla pro stanovení dokazované analytu jsou do výše uvedených materiálů zpravidla vneseny impregnací.

Pro detekční prvek přicházejí v úvahu zcela obzvláště přednostně takzvané otevřené filmy, které se například popisují v EP-B-0 016 387. K tomu účelu se k vodné disperzi filmotvorných organických plastů přidávají pevné látky jako jemné nerozpustné organické nebo anorganické částice a přídavně se přidávají činidla potřebná pro charakteristickou reakci. Vhodnými filmotvornými látkami jsou organické plasty, například polyvinylestery, polyvinylacetáty, polyakrylestery, polymethakrylová kyselina, polyakrylamidy, polyamidy, polystyren, kopolymery, například kopolymery butadienu a styrenu nebo esteru maleinové kyseliny a vinylacetátu, nebo jiné filmotvorné přírodní a syntetické organické polymery a také jejich směsi ve formě vodných disperzí. Disperze lze ve stejnoměrné vrstvě natírat na podklad, která

po vysušení poskytne vodovzdorný film. Suché filmy mají tloušťku 10 pm až 500 pm, přednostně 30 až 200 pm. Film se může používat spolu s podkladem jako nosičem nebo se může pro charakteristickou reakci nanášet na jiný nosič. I když se činidla potřebná pro charakteristickou reakci obvykle přidávají do disperze používané pro tvorbu otevřených filmů, může bý také výhodné, když vytvořený film se po svém vytvoření impregnuje činidly. Rovněž je možná předběžná impregnace plniv činidly. Činidla, která se mohou používat k stanovení určitého analytu, jsou odborníkovi známa. Toto se zde nemusí blíže rozvádět.

Detekční prvek může kromě toho mít součásti, které umožňují vyloučení rušivých podílů vzorku z charakteristické reakce a tím působí jako filtry, například pro částicové podíly vzorku, jako jsou krevní tělíska. Pro vizuální nebo optické způsoby detekce je rušivé například při analýze krevních vzorků červené krevní barvivo hemoglobin, který se nachází v červených krvinkách (erytrocytech). Účelně se tyto rušivé komponenty před vlastní charakteristickou reakcí oddělují ze vzorku, například z celkové krve. To se může uskutečňovat úpravou vzorku před aplikací vzorku na testovací prvek, jako například odstřeďováním celkové krve a následným získáním séra nebo plazmy. Pohodlnější a pro laiky také jednodušší je, když testovací prvek tento krok oddělování provádí sám pomocí vhodné konstrukce. Odborníkovi jsou z technologie testovacích proužků známy prostředky, které zajišťují spolehlivé vyloučení erytrocytů. Pro oddělování červených krvinek se může uvést například použití semipermeabilních membrán nebo desek ze skelné vlny, které jsou známy například z DE-B-0 045 476.

• tt tt • · • · tttt ·· • tttt · • · ·

Jako obzvláště přednostní se pro testovací prvek podle vynálezu ukázalo použití detekčního prvku skládajícího se ze dvou filmových vrstev na transparentní fólii. Podstatné je to, že první vrstva ležící na transparentní fólii rozptyluje světlo výrazně méně než druhá vrstva ležící na ní. Takové detekční prvky jsou známy například z německé patentové přihlášky č. P 196 29 656.0.

Zatímco první vrstva obsahuje bobtnadlo, jako například kopolymer methylvinyletheru a maleinové kyseliny, a popřípadě plnivo, které slabě rozptyluje světlo, vyžaduje druhá vrstva bobtnadlo a v každém případě alespoň jeden pigment silně rozptylující světlo a kromě toho může v malých množstvích obsahovat také neporézní a rovněž porézní plniva, jako například křemelinu, aniž by se tím stala propustnou pro erytrocyty.

Protože plniva slabě rozptylující světlo a pigmenty silně rozptylující světlo jsou v podstatě odpovědné za optické vlastnosti filmových vrstev, má první a druhá filmová vrstva odlišná plniva a pigmenty. První filmová vrstva nemá obsahovat žádná plniva nebo má obsahovat taková plniva, jejichž index lomu se rovná přibližně indexu lomu vody, například oxid křemičitý, křemičitany a hlinitokřemičitany. Střední velikost zrna obzvláště přednostních částic plniva je přibližně 0,06 nm. Druhá vrstva má účelně velmi silně rozptylovat světlo. Ideálně je index lomu pigmentů v druhé filmové vrstvě alespoň 2,5. Proto se přednostně používá oxid titaničitý. Jako obzvláště výhodné se ukázaly částečky se středním průměrem přibližně 0,2 až 0,8 pm.

Dále se jako přednostní ukázalo to, aby kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu byl kromě inertního podkladu a ·* • · • ΦΦΦ φ · *φφφ detekčního prvku vytvářen přídavně krytem, který přednostně leží vedle detekčního prvku a jako tento leží na straně kanálku protilehlé k podkladu. Kryt může mít podobné nebo stejné vlastnosti jako podklad, například pokud jde o materiál a povlak. Nahrazuje na jedné části dráhy přenosu, přednostně na straně obrácené k otvoru pro podávání vzorků, detekční prvek. Protože tento obsahuje obvykle cenná činidla, jako například enzymy, a na základě své často komplexní konstrukce je výroba detekčního prvku mnohokrát dražší než materiály vhodné pro kryt, vyplývá z těchto opatření zřetelné snížení nákladů na materiál a výrobu. To se projeví především při dlouhých dráhách kapilárního přenosu, čímž se zde mají rozumět dráhy delší než 5 mm. Navíc se může pomocí těchto opatření dosáhnout toho, že při testovacích prvcích, u kterých se v detekčním prvku deteguje charakteristická reakce v prostorově přesně definované oblasti, například při optické detekci v přístroji, a u kterých se usiluje o oddělení oblasti podávání vzorků a detekční oblasti, například z důvodů hygieny přístrojů, se provádí urychlený přenos vzorku od otvoru pro podávání vzorků v testovacím prvku k místu detekce v detekčním prvku, takže přenos vzorku v kapilárním kanálku od oblasti podávání vzorku k detekční oblasti je tak rychlý, že analýza vzorku tím není časově omezena. Kromě toho se pomocí takového uspořádání dosahuje pohodlnějšího použití pro uživatele.

Montáž krytu a detekčního prvku se má provádět tak, aby v hotovém testovacím prvku tyto ležely těsně vedle sebe, takže přenos kapaliny v kapiláře se nepřerušuje na místě jejich dotyku, například nepříznivou změnou průřezu kapiláry, čímž se rozumí také přerušení uzavřené hraniční plochy kapiláry. Detekční prvek a kryt jsou k tomuto účelu navzájem ve svých rozměrech přizpůsobeny. Pokud není možná ♦ · .5 dostatečně těsná montáž obou součástí, může se kapilárního závěru dosáhnout dodatečným utěsněním.

Překvapivě se zjistilo, že pro zcela obzvláště přednostní formu provedení testovacího podkladu se může na stranu krytu, která je obrácená ke kanálku uzpůsobenému ke kapilárnímu přenosu kapaliny, nanést ohebná inertní fólie, která sahá přes celou délku krytu, pokrývá kapilární kanálek na celé šířce a je alespoň částečně uzavřena mezi protilehlými plochami krytu a detekčním prvkem, takže kapilární přenos kapaliny se na místě dotyku detekčního prvku a krytu nepřerušuje. Fólie může materiálem a popřípadě svým hydrofilizačním povlakem rozsáhle odpovídat tomu, co již bylo popsáno výše pro podklad a kryt. Detekční prvek a kryt jsou také při této zcela obzvláště přednostní variantě zmontovány co nejtěsněji.

Dále může testovací prvek podle vynálezu v přednostní formě provedení mezi podkladem na straně kapilárního kanálku a detekčním prvkem a popřípadě krytem na protilehlé straně obsahovat mezivrstvu, která se stejně jako výše uvedené součásti podílí na vytváření kapilárně aktivního kanálku. Zcela obzvláště přednostně má mezivrstva ve směru kapilárního přenosu délku, která odpovídá alespoň délce kanálku. Účelně je mezivrstva vytvořena tak, aby odpovídala šířce a popřípadě výšce kanálku uzpůsobeného ke kapilárně aktivnímu přenosu. Přednostně má na to mezivrstva vybrání, například vysekání, které odpovídá rozměrům výšky a šířky kapilárně aktivního kanálku. Obzvláště přednostně je délka vybrání nepatrně větší než délka kapilárně aktivního kanálku, aby se tím vytvořil odvzdušňovací otvor. Mezivrstva může být zhotovena v zásadě ze stejných materiálů a popřípadě se stejnými povlaky, ze kterých sestávají podklad a/nebo kryt. Jako ·

• · ·

obzvláště přednostní se však ukázalo zhotovení mezivrstvy z oboustranně lepicí pásky nebo proužku, protože mezivrstva potom může také navzájem spojovat podklad a detekční prvek a popřípadě kryt. Tohoto spojení se může dosáhnout popřípadě také jinými způsoby, například svařováním, lepením zatepla, například pomocí polyethylenu, slepováním lepidly tvrditelnými zastudena nebo tavnými lepidly, nebo svorkami.

Kromě již uvedených výhod testovacího prvku podle vynálezu vykazuje tento další přednosti. Prostorovým oddělením místa podávání vzorku a detekce signálu ve spojení s objemovým dávkováním vzorku se dosahuje hygienického zacházení s materiálem vzorku. Především při optické detekci například pomocí reflexního fotometru se rozsáhle vylučuje kontaminace přístroje, protože vzorek se může podávat například na testovací prvek vyčnívající z přístroje, přitom se množství vzorku potřebné pro stanovení analytu nasává do kapilárního kanálku a samočinně bez dalších opatření se dopravuje k detekční zóně testovacího prvku položené ve vnitřku přístroje .

Dále testovací prvek podle vynálezu v jedné obzvláště přednostní formě provedení vyžaduje významně méně materiálu vzorku než běžné testovací prvky. Zatímco poslední vyžadují často nad 12 μΐ kapalného vzorku, při testovacím prvku podle vynálezu klesá potřebný minimální objem vzorku zřetelně pod 10 μΐ, přednostně pod 5 μΐ, obzvláště přednostně na 3 až 4 μΐ vzorku. Toho se dosahuje optimalizací toku vzorku přesně na místo určení a rovněž pomocí definované tloušťky vrstvy materiálu vzorku pod detekčním polem. Zejména pro případ, že vzorkem je krev, může tím být pro vyšetřovanou osobu získání vzorku jednodušší a především spojeno s menší bolestí.

• · • ·

Dalším předmětem vynálezu je použití analytického testovacího prvku podle vynálezu pro stanovení analytu v kapalině.

Kromě toho je předmětem vynálezu způsob stanovení analytu v kapalném vzorku, zejména v tělní tekutině, jako je krev, plazma, sérum, moč, sliny, pot atd., pomocí analytického testovacího prvku podle vynálezu. Přitom se kapalný vzorek nejdříve kontaktuje s testovacím prvkem pomocí okraje otvoru pro podávání vzorku, který je přerušen vybráním. Kapilárními sílami se kapalný vzorek dopravuje do kanálku uzpůsobeného k přenosu. Vzorek přitom smáčí detekční prvek na ploše obrácené ke kanálku a vniká do tohoto. Popřípadě vzorek vstupuje s detekčním prvkem obsahujícím činidla do charakteristické reakce specifické pro analyt, pozorovatelné vizuálně nebo pomocí optických přístrojů, přednostně pomocí reflexního fotomeru, takže se může zpětně usuzovat přítomnost a popřípadě množství stanovovaného analytu.

Vynález se blíže objasňuje pomocí obrázků 1 až 6 a následujících příkladů provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Obrázek 1 znázorňuje obzvláště přednostní formu provedení testovacího prvku podle vynálezu. Na obrázku 1A se znázorňuje schematický pohled shora na testovací prvek podle vynálezu, obrázky 1B až IF ukazují průřezy podél čár A-A', B-B', C-C', D-D', popřípadě E-E'.

Obrázek 2 znázorňuje další obzvláště přednostní formu provedení testovacího prvku podle vynálezu. Na obrázku 2A je • · • φ ]_ 7 ··*> * znázorněn schematický pohled shora na testovací prvek podle vynálezu. Obrázky 2B až 2F znázorňují průřezy podél čár A-A', B-B', C-C', D-D', popřípadě E-E'.

Obrázek 3 rovněž znázorňuje další obzvláště přednostní formu provedení testovacího podkladu podle vynálezu. Obrázek 3A je pohledem shora na testovací prvek. Obrázky 3B až 3F znázorňují průřezy podél os A-A', B-B', C-C', D-D', popřípadě E-E' .

Obrázek 4 zase znázorňuje jednu obzvláště přednostní formu provedení testovacího podkladu podle vynálezu. Obrázek 4A schematicky znázorňuje pohled shora na testovací prvek. Obrázky 4B až 4D znázorňují průřezy podél čár A-A', B-B', C-C', D-D', popřípadě E-E'.

Obrázek 5 znázorňuje zcela obzvláště přednostní formu provedení testovacího prvku podle vynálezu. Na obrázku 5A je znázorněn schematický pohled shora na testovací prvek. Obrázky 5B až 5G znázorňují průřezy podél čár A-A' (5B),

B-B' (5C), C-C' (5D a 5G), D-D' (5E), popřípadě E-E' (5F).

Obrázek 6 znázorňuje perspektivní detailní zvětšení oblasti podávání vzorku testovacího podkladu podle vynálezu.

Číslice na obrázcích znamenají:

podklad detekční prvek kapilární kanálek otvor pro podávání vzorku vybrání pro podávání vzorku • · ···« odvzdušňovací otvor kryt fólie pro krytí štěrbiny mezivrstva podpěrná fólie

Na obrázku 1 se schematicky v různých pohledech znázorňuje obzvláště přednostní forma provedení testovacího prvku podle vynálezu (obrázky IA až IF). Znázorněné nárysy mají poskytovat plastický dojem testovacího prvku podle vynálezu. Testovací prvek se skládá z podkladu _1, který je tvarován tak, aby tam, kde je pokrytý detekčním prvkem ý, spolu s tímto vytvářel kapilární kanálek 3. Například do podkladu může být vylisováno nebo vyfrázováno prohloubení. Ve znázorněné formě provedení je na otvoru 4. pro podávání vzorku testovacího prvku v podkladu 1_ vybrání 5, které umožňuje, aby při podávání vzorku přicházela kapka kapaliny bezprostředně do styku s kapilárně aktivní zónou 3. Na straně kapilárního kanálku 3, protilehlé k otvoru _4 pro podávání vzorku se nachází odvzdušňovací otvor 6, který umožňuje unikání vzduchu při plnění kapilárního kanálku kapalným vzorkem.

Kapilární zóna 3_ sahá od otvoru 4_ pro podávání vzorku až k protilehlému konci detekčního prvku 2 a zajišťuje tím homogenní rozdělení vzorku přes detekční prvek 2. Otvor _4 pro podávání vzorku a odvzdušňovací otvor 6 ohraničují kapilárně aktivní oblast 3 ve směru kapilárního přenosu.

Při použití znázorněného testovacího prvku se testovací prvek může otvorem £ pro podávání vzorku například přivést do styku s kapkou krve nacházející se na konečku prstu. Přitom kapka krve přichází přes vybrání _5 v podkladu !_ do » ·

* ·

W 4 » · ·· «· · · • <>

• *

W styku s volně ležící plochou, která je popřípadě hydrofilizována, a současně s kapilárním kanálkem 3. Poslední se plní vzorkem do té doby, až je naplněn od otvoru £ pro podávání vzorku až po odvzdušňovací otvor 6. Potom se esovací podklad vzdálí od prstu pacienta, čímž se zajistí, že pro detekční prvek 2 je k dispozici pouze vzorek nacházející se v kapilárním kanálku _3·

Na obrázku 2 se znázorňuje další obzvláště přednostní forma provedení jako alternativa k testovacímu prvku znázorněnému na obrázku 1. Dílčí pohledy obrázků 2A až 2F mají znovu zprostředkovat prostorový dojem testovacího prvku podle vynálezu. Znázorněný testovací prvek obsahuje kanálek 3, uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny, který je vytvořen inertním podkladem 2/ detekčním prvkem 2 a krytem 7. Kryt 7 a detekční prvek 2 jsou tak navzájem těsně vedle sebe zmontovány, že kapilární kanálek 3 sahá nepřerušené od otvoru _4 pro podávání vzorku až k odvzdušňovacímu otvoru 6. Znázorněný testovací prvek obsahuje znovu vybrání 5, které usnadňuje vnikání kapalného vzorku do kapilárního kanálku.

Na obrázku 3 se schematicky na základě odlišných pohledů (obrázek 3A až 3F) znázorňuje, jak se použitím fólie 2 pro krytí štěrbiny spolehlivě může spolehlivě zabraňovat přerušení kapilárně aktivní zóny 3 na místě dotyku detekčního prvku a krytu J_. Fólie 2 P^ro krytí štěrbiny může být k tomu na straně obrácené ke kapilárnímu kanálku 2 vybavena hydrofilním povrchem, který je prospěšný pro kapilární přenos kapky kapalného vzorku od otvoru 4_ pro podávání vzorku k odvzdušňovacímu otvoru 6. Taková hydrofilizace je výhodná zejména v oblasti vybrání 5 v podkladu _1/ protože urychluje vnikání materiálu vzorku do kapilárního kanálku.

« * 9 · • · *

* • 9 ···» « »

9 , 9 · · • · · • · ·

9 9 99 9

V protikladu k obzvláště přednostním formám provedení testovacího podkladu podle vynálezu znázorněným na obrázcích 1 až 3 se u testovacího prvku znázorněného na obrázku 4, který je rovněž obzvláště přednostní formou provedení předmětu vynálezu, neurčuje geometrický tvar kapilárního kanálku 3 formou podkladu jL, nýbrž utváří určujícím způsobem mezivrstvou 9. Obrázky 4A až 4D mají znovu zprostředkovat plastický dojem konstrukce testovacího podkladu. Mezivrstva 9 může být zhotovena z obostranně lepicí pásky, účelem které je kromě určování geometrického tvaru kapilárního kanálku rovněž spojení ostatních součástí, podílejících se na vytvoření kapilárně aktivní zóny 3, podkladu jL, krytu J_ a detekčního prvku 2. Kryt 2 ^a detekční prvek 2 jsou u znázorněného testovacího prvku zase tak těsně zmontovány, že kapilární kanálek 3 sahá nepřerušené od vybrání 5 u otvoru 4_ pro podávání vzorku až k odvzdušňovacímu otvoru 6.

Testovací prvek znázorněný v různých pohledech na obrázku 5A až 5P představuje zcela obzvláště přednostní formu provedení předmětu vynálezu. Spojuje v sobě všechny součásti a tím jiné přednosti testovacích prvků, které jsou znázorněny na obrázcích 1 až 4.

Na podkladu 2 í^e nanesena mezivrstva 9 ve formě oboustranně lepicí pásky. Mezivrstva 9 má v oblasti kapilárního kanálku 2 vybrání, které určuje délku a šířku kanáku 2· Jeho výška je předem zadána tloušťkou mezivrstvy 9. Na straně kapilárního kanálku 3, protilehlé k podkladu jL, se nachází vedle detekčního prvku 2 kryt 7. Pro zajištění kapilárního závěru se plánuje fólie 2 ke krytí štěrbiny. Tato může být hydrofilizována, takže umožňuje rychlý přenos vzorku od otvoru _4 pro podávání vzorku k odvzdušňovacímu otvoru 6, který označuje opačný konec kapilárníhoo kanálku. Hydrofi21 lizace má kromě toho tu výhodu, že v oblasti vybrání 5 se může kapka kapalného vzorku přímo nanášet na hydrofílní plochu, která je obklopena několika ohraničujícími stranami kapilárně aktivní zóny 3. To vede k rychlému vnikání kapky kapalného vzorku do testovacího prvku.

Na obrázku 5 se znázorňuje, jak se může mezivrtsva S> pokrývat podpěrnou fólií 10, aby se zakryly volně ležící oblasti lepicí pásky. Odvzdušňovací otvor 6 se však přitom nesmí zakrývat.

Na obrázku 6 se nakonec znázorňuje v perspektivním pohledu detailní zvětšení oblasti podávání vzorku obzvláště přednostní formy provedení testovacího prvku podle vynálezu. Vybrání _5 v podkladu £ usnadňuje vnikání kapalného vzorku od otvoru 4. pro podávání vzorku do kapilárně aktivní zóny 3, která je v daném případě tvořena podkladem _1, mezivrstvou _9 a krytem J_. Vybrání může mít kromě znázorněné formy také jakoukoliv jinou libovolnou formu, která je pro účel podle vynálezu užitečná.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Výroba analytického testovacího prvku podle vynálezu

Na fólii z polyethylentereftalátu (Melinex®, ICI, Frankfurt nad Mohanem, Německo) o tloušťce 350 pm potaženou vrstvou hliníku o tloušťce 30 nm, který se pomocí vodní páry úplně oxidoval, se nalepí oboustranná lepicí páska o tloušťce 100 pm. Fólie má délku 25 mm a šířku 5 mm. Na jedné z kratších stran se nachází centrální vybrání ve tvaru zářezu, o šířce 1 mm a délce 2 mm. Lepicí páska má vykrojení ·

které definují rozměry se má volit neoatrně o šířce 2 mm a délce více než 15 mm, kapilárního kanálku. Délka vykrojení větší, než je žádoucí délka kapilárně aktivního kanálku, která je určena jeho krytem, aby se zajistilo odvzdušňování kanálku během plnění kapalným vzorkem. Na lepicí pásku se na straně, na které se plánuje odvzdušňování, ve vzdálenosti 1 mm od konce vykrojení nalepí 3 mm dlouhý a 5 mm široký detekční film. Jako detekční film se použije film, který je znám z německé patentové přihlášky č. P 196 29 656.0. Detekční film je specifický pro důkaz glukózy. Na ještě otevřeně ležící oblast lepicí pásky mezi vybráním ve tvaru zářezu a detekčním filmem se nalepí 12 mm dlouhá a 5 mm široká krycí vrstva tak, aby krycí vrstva a detekční film ležely těsně při sobě. Krycí vrstva se skládá z polyethylentereftalátové fólie o tloušťce 150 pm, opatřené na jedné straně lepidlem, na které je na straně obrácené ke kapilárnímu kanálku nalepena polyethylentereftalátová fólie o tloušťce 6 pm (obě Hostaphan®, Hoechst, Frankfurt nad Mohanem, Německo), potažená oxidovaným hliníkem o tloušťce 30 nm. Tenčí fólie přitom přečnívá na straně obrácené k detekčnímu filmu přibližně o 500 pm přes tlustší fólii. Při montáži krycí vrstvy na lepicí pásku třeba dbát toho, aby . přečnívající konec tenčí fólie dolehl mezi detekční prvek a tlustší fólii krycí vrstvy. Aby se ještě volně ležící oblasti lepicí pásky zakryly, pokryjí se tyto 175 pm tlustou fólii Melinex®, aniž by se však přitom zakryly funkční oblasti.

Takto získaný testovací prvek má kapilární kanálek o délce 15 mm, šířce 2 mm a výšce 0,1 mm. Kanálek může odebrát 3 pl kapalného vzorku. Detekční film se smáčí vzorkem na ploše 3 mm x 2 mm.

• ·

Φ φ φ φφφ» • · * φφφφ φ * φ ·

Příklad 2

Měření koncentrace glukózy v krvi pomocí testovacího prvku z příkladu 1

Testovací prvek z příkladu 1 se nasadí stranou pro podávání vzorku na kapku kapalného vzorku. Kapilára testovacího prvku se samočinně naplní vzorkem během 2 sekund. Jestliže se ve vzorku nachází glukóza, po několika sekundách je možno vidět vývoj barvy v detekčním filmu. Po přibližně 30 až 35 sekundách se dosáhne konec reakce. Získaná barva se může korelovat s koncentrací glukózy vzorku a vyhodnotí se vizuálně nebo pomocí reflexní fotometrie.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Analytický testovací prvek pro stanovení analytu v kapalině, obsahující inertní podklad, detekční prvek a kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny, který má na jednom konci kanálku, uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny, otvor pro podávání vzorků a na druhém jeho konci odvzdušňovací otvor, přičemž kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny je alespoň částečně tvořen podkladem a detekčním prvkem a sahá ve směru kapilárního přenosu od otvoru pro podávání vzorků alespoň až k okraji detekčního prvku nejblíže položenému k odvzdušňovacímu otvoru, vyznačující se tím, že se na ploše vytvářející kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny nachází na okraji analytického prvku, vytvářejícího otvor pro podávání vzorku, vybrání ve tvaru zářezu, takže okraj testovacího prvku, vytvářející otvor pro podávání vzorku, je na jedné straně alespoň částečně přerušen a plocha protilehlá k vybrání je volná.
2. 2. Analytický testovací prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna z ploch vytvářejících vnitřní povrch kanálku uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny je hydrofilizována.
3. 3. Analytický testovací prvek podle nároku 2 , vyznačující se tím, že volně ležící plocha protilehlá k vybrání je hydrofilizována.
4. 4. Analytický testovací prvek podle jednoho z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že hydrofilizace se dosahuje použitím hydrofilního materiálu

   Změně

   Ý i i s c • tt·9 · « • · ·

   4 · tttttt» nebo potažením méně hydrofilního materiálu hydrofilní vrstvou.
5. 5. Analytický testovací prvek podle nároku 4, vyznačující se tím, že k hydrofilizaci se používá vrstva oxidovaného hliníku.
6. 6. Analytický testovací prvek podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že detekční prvek obsahuje všechna činidla, popřípadě pomocné látky, potřebné pro charakteristickou reakci cílového analytu ve vzorku.
7. 7. Analytický testovací prvek podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že detekční prvek působí jako filtr pro částicové podíly vzorku.
8. 8. Analytický testovací prvek podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kanálek uzpůsobený ke kapilárnímu přenosu kapaliny je tvořen alespoň částečně podkladem, inertním krytem a detekčním prvkem, přičemž kryt a detekční prvek leží na straně kanálku protilehlé k podkladu a jsou uspořádány navzájem vedle sebe tak, aby kryt ležel na straně obrácené k otvoru pro podávání vzorku.
9. 9. Analytický testovací prvek podle nároku 8, vyznačující se tím, že detekční prvek a kryt jsou navzájem vedle sebe těsně uspořádány tak, že kapilární přenos kapaliny se na místě dotyku detekčního prvku a krytu nepřerušuje.
10. 10. Analytický testovací prvek podle nároku 9,

    Změněný ii_s*Φ φ φ φφ φ φ φ * φ* φφ ·

    4 4 4 4 9 49 • 4 4 · ·

    Φ ΦΦΦ· ♦

    Φ Φ . Φ · ·

    4444 44 ··· vyznačující se tím, že na straně krytu, která je obrácená ke kanálku uzpůsobenému ke kapilárnímu přenosu kapaliny, je nanesena ohebná inertní fólie, která sahá přes celou délku krytu, pokrývá kapilární kanálek na celé šířce a je alespoň částečně uzavřena mezi protilehlými plochami krytu a detekčního prvku tak, že kapilární přenos kapaliny se na místě dotyku detekčního prvku a krytu nepřerušuje .
11. 11. Analytický testovací prvek podle nároku 1 až 10, vyznačující se tím, že mezi podkladem a detekčním prvkem a popřípadě krytem je mezivrstva rovněž se podílející na vytváření kanálku uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny.
12. 12. Analytický testovací prvek podle nároku 11, vyznačující se tím, že mezivrstva slouží přídavně k spojení podkladu a detekčního prvku a popřípadě krytu.
13. 13. Použití analytického testovacího prvku podle jednoho z nároků 1 až 12 pro stanovení analytu v kapalině..
14. 14. Způsob stanovení analytu v kapalném vzorku pomocí analytického testovacího prvku podle jednoho z nároků 1 až 12, přičemž kapalný vzorek se kontaktuje s testovacím prvkem u okraje otvoru pro podávání vzorku přerušeného vybráním a kapilárními sílami se dopravuje do kanálku uzpůsobeného ke kapilárnímu přenosu kapaliny, vzorek přitom smáčí detekční prvek na povrchu obráceném ke kanálku a vniká do tohoto a popřípadě vstupuje s činidly obsaženými v detekčním prvku do charakteristické reakce specifické pro analyt, pozorovatelné vizuálně nebo pomocí optických přístrojů, přednostně

    Z mi

    4 · ♦ »

    4444 4 4 • 4 4 « »444 44 pomocí reflexního fotometru, takže se může zpětně usuzovat přítomnost a popřípadě množství stanovovaného analytu.