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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Testvorrichtung, einen
Kit und ein Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Menge
bzw. Konzentration eines Analyten. Insbesondere bezieht sie sich auf
das Bestimmen eines Analyten über einen erweiterten Konzentrationsbereich.
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Stand der Technik
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Einfache
Lateral-Flow-Immuntestvorrichtungen wurden zur Detektion von Analyten
in Fluidproben entwickelt und kommerzialisiert, siehe zum Beispiel
die
EP291194 . Solche
Vorrichtungen weisen typischerweise einen porösen Träger
auf, der ein getrocknetes, mobilisierbares, markiertes Bindungsreagens,
welches dazu geeignet ist, sich mit dem fraglichen Analyten zu verbinden,
und ein immobilisiertes Bindungsreagens umfasst, das ebenfalls dazu
geeignet ist, den Analyten zu binden, das in einer Detektionszone
stromabwärts vom markierten Bindungsreagens vorhanden ist.
Der Nachweis des immobilisierten, markierten Bindungsreagens an der
Detektionszone liefert einen Hinweis auf das Vorhandensein eines
Analyten in der Probe.
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Alternativ
kann die Immuntestvorrichtung eine Konkurrenzreaktion verwenden,
wenn der interessierende Analyt ein Hapten ist, wobei ein markierter
Analyt oder ein Analyt-Analogon mit einem in der Probe vorhandenen
Analyten um ein immobilisiertes Bindungsreagens an einer Detektionszone
konkurriert. Alternativ kann die Testvorrichtung eine Inhibierungsreaktion
verwenden, wodurch ein immobilisierter Analyt oder Analyt-Analogon
an einer Detektionszone zur Verfügung gestellt wird, wobei
die Testvorrichtung ein mobilisierbares, markiertes Bindungsreagens
für den Analyten aufweist.
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Eine
Testvorrichtung kann mehr als einen Analyten bestimmen. Zum Beispiel
in dem Fall von Tests zum Bestimmen des Vorhandenseins von Drogenmissbrauch
kann die Vorrichtung dazu geeignet sein, eine ganze Palette von
Arzneimitteln oder Drogen zu bestimmen. Solche Lateral-Flow-Immuntestvorrichtungen sind
mit mehreren Detektionszonen ausgestattet, wobei solche Zonen auf
einem einzelnen oder mehreren Lateral-Flow-Trägern vorgesehen
werden.
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Das
Bestimmen des Ergebnisses der Tests wurde traditionell mit dem Auge
durchgeführt. Solche Vorrichtungen erfordern es jedoch,
dass das Resultat von dem Benutzer interpretiert wird, was einen
ungewünschten Grad an Subjektivität mit sich bringt.
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Daher
wurden digitale Vorrichtungen entwickelt, die ein optisches Detektionsmittel,
das angeordnet ist, um das Resultat der Tests zu bestimmen, sowie
ein Anzeigemittel zum Anzeigen des Ergebnisses der Tests aufweisen.
Digitale Testleser zur kombinierten Verwendung mit Untersuchungsteststreifen
zum Bestimmen der Konzentration und/oder Menge von Analyten in einer
Fluidprobe sind bekannt; wie auch Testvorrichtungen, die einen integralen
digitalen Testleser aufweisen.
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Licht
von einer Lichtquelle, wie zum Beispiel einer Leuchtdiode (LED),
wird auf einen Abschnitt des porösen Trägers emittiert,
und entweder reflektiertes oder transmittiertes Licht wird von einem
Photodetektor detektiert. Typischweise wird der Leser mehr als eine
LED aufweisen, um verschiedene Zonen des Trägers zu beleuchten
und ein entsprechender Photodetektor ist für jede der Vielzahl
von LEDs vorhanden.
EP1484601 offenbart
eine optische Anordnung für eine digitale Lesevorrichtung
für einen Lateral-Flow-Teststreifen, die eine Baffle- oder
Leitblechanordnung aufweist, welche die Möglichkeit des
Reduzierens der Zahl von Photodetektoren in der Vorrichtung erlaubt.
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Solche
Vorrichtungen sind häufig für die Einwegverwendung
ausgestaltet und es ist daher wünschenswert, die Kosten
solcher Vorrichtungen so niedrig wie möglich zu halten,
besonders dann, wenn teure optische und elektronische Komponenten
enthalten sind.
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Darstellung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist es ein Ziel, eine Testvorrichtung mit einer
oder mehreren gemeinsamen Zonen zu schaffen, die eine Verringerung
der Zahl an optischen Komponenten ermöglicht, die für eine
Testvorrichtung mit zwei oder mehr Testfließwegen benötigt
werden.
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Gemäß einem
ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Testvorrichtung zum Bestimmen
des Vorhandenseins und/oder des Menge bzw. Konzentration von einem
oder mehreren Analyten in einer flüssigen Probe zur Verfügung,
umfassend:
- a) erste und zweite Tests, jeweils
umfassend einen Fließweg mit einer Detektionszone zum Immobilisieren eines
markierten Bindungsreagens, wobei ein Nachweis eines markierten
Bindungsreagens an einer oder beiden Detektionszonen für
das Vorhandensein und/oder die Menge bzw. Konzentration von einem
oder mehreren Analyten indikativ ist;
- b) eine gemeinsame Referenzzone;
- c) eine oder mehrere Lichtquellen zum Beleuchten der Detektionszonen
und der Referenzzone;
- d) einen oder mehrere Photodetektoren zum Detektieren von Licht
von den Detektionszonen und der Referenzzone, der bzw. die ein Signal
erzeugt/erzeugen, dessen Höhe von der Menge des detektierten
Lichts abhängt; und
- e) Signalverarbeitungsmittel zum Verarbeiten von Signalen von
dem/den Photodetektor/en.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Testleser zur Verwendung
mit einem oder mehreren Untersuchungsteststreifen zur Verfügung
zu stellen, der zwei oder mehr Testfließwege umfasst, wobei
der Testleser eine Verringerung der Zahl optischer Komponenten aufweist,
die typischerweise benötigt werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Testleser zum Lesen des
Ergebnisses eines ersten und zweiten Tests zur Verfügung,
der jeweils einen Fließweg umfasst, wobei jeder Fließweg
eine Detektionszone zum Immobilisieren von markiertem Bindungsreagens
aufweist, wobei die Detektion von markiertem Bindungsreagens an
einer oder beiden Detektionszonen für das Vorhandensein
und/oder die Menge bzw. Konzentration von einem oder mehreren Analyten
indikativ ist, und eine gemeinsame Referenzzone aufweist;
wobei
der Testleser umfasst:
- a) eine oder mehrere
Lichtquellen zum Beleuchten der Detektionszonen und der gemeinsamen
Referenzzone;
- b) einen oder mehrere Photodetektoren zum Detektieren von Licht
von den Detektionszonen und der Referenzzone, der bzw. die ein Signal
erzeugt/erzeugen, dessen Höhe von der Menge des detektierten
Lichts abhängt; und
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Signalverarbeitungsmittel
zum Verarbeiten von Signalen von dem/den Photodetektor/en, wobei
das von der gemeinsamen Referenzzone erhaltene Signal dafür
verwendet wird, die Werte der von den Detektionszonen erhaltenen
Signale zu kompensieren.
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Bevorzugt
werden die Tests, für deren Lesen der Leser betreibbar
ist, an einem oder mehreren Untersuchungsteststreifen durchgeführt,
die erste und zweite Fließwege umfassen, wobei jeder jeweils
eine der Detektionszonen aufweist.
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Der
erste und/oder zweite Test kann ein markiertes Bindungsreagens aufweisen,
das in einer mobilisierbaren Form, stromaufwärts der Detektionszone,
in einem vor der Verwendung der Vorrichtung trockenen Zustand zur
Verfügung gestellt wird.
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Die
gemeinsame Referenzzone kann als Teil entweder des ersten oder des
zweiten Tests enthalten sein. Alternativ kann die Referenzzone auf
einem zusätzlichen Fließweg zum ersten und zweiten
Test zur Verfügung gestellt werden. Die Referenzzone kann
in einem Abschnitt des Fließweges liegen, der keiner Detektionszone
entspricht, oder, wenn ein getrocknetes markiertes Reagens stromaufwärts
der Detektionszone vorhanden ist, in einem Abschnitt, der einem
Abschnitt, in dem das getrocknete, markierte Reagens vorhanden ist,
nicht entspricht. Die Referenzzone kann der Detektionszone nachgelagert
oder vorgelagert (stromabwärts oder stromaufwärts)
vorhanden sein. Messen der Referenzzone ermöglicht Messen
des Hintergrundniveaus des von dem Fließweg reflektierten
oder transmittierten Lichts. Das Hintergrundniveau kann beispielsweise durch
den optischen Reflexionsgrad des porösen Trägers,
das Vorhandensein einer flüssigen Probe oder von Test-Komponenten,
wie zum Beispiel einem markierten Bindungsreagens beeinflusst werden.
Die Niveaus des Lichts, das an der Detektionszone gemessen wird,
können daher in Bezug auf die Niveaus des Hintergrundlichts
korrigiert werden, um ein kompensiertes Signal zur Verfügung
zu stellen, das genauer indikativ ist für die Menge von
markierten Bindungsreagens, die an der Detektionszone vorhanden
ist. Ein Messen an der Referenzzone kompensiert ebenfalls etwaige
Variationen zwischen Fluidproben, die auf die Testvorrichtungen
angewendet werden, beispielsweise können Urinproben farblich
stark variieren. Der Wert des erhaltenen Signals an der Referenzzone
für einen Test wird verwendet, um den Wert des Signals
zu kompensieren, das an der Detektionszone für den anderen
Test erhalten wird. Somit ist die Referenzzone beiden Tests "gemeinsam"
s. h. beide Tests teilen sich die Referenzzone. Die Vorgabe einer
gemeinsamen Referenzzone kann die Zahl der benötigten Komponenten
für die Testvorrichtung verringern, da jede Referenzzone
typischerweise eine Lichtquelle benötigen würde.
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Das
Konzept einer gemeinsamen Referenzzone ist eher antiintuitiv. Der
Zweck einer Referenzmessung ist es, Variationen in den Hintergrundauslesungen
von Signalen, die unter anderem als Folge von Variationen eines
Reagens oder einer Teststreifenzusammensetzung auftreten können,
zu erlauben. Folglich ist die normale Praxis, eine separate Referenzzone
auf jedem Test zu verwenden, so dass eine "zugeordnete" Referenzmessung
für jeden Test gemacht werden kann. Die jetzigen Erfinder
haben jedoch herausgefunden, dass separate Referenzzonen entfallen
können und stattdessen eine einzelne gemeinsame Referenzzone
ausreichend ist.
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Zweckmäßigerweise
ist die Lichtquelle eine LED. Eine Vielzahl von LEDs kann verwendet
werden. In einer Ausführungsform wird jede Zone in dem
Test (Detektions-, Referenz- oder Kontrollzone) von jeweils einer LED
beleuchtet. Der eine Photodetektor oder die mehreren Photodetektoren
können zweckmäßigerweise eine Photodiode
umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine
einzelne Photodiode oder anders ein Photodetektor verwendet. In
einer Ausführungsform gibt es vier LEDs und eine einzelne
Photodiode.
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Die
Testvorrichtung kann ferner eine Kontrollzone umfassen, die eine
einzelne Kontrollzone sein kann, welche als Teil entweder des ersten
oder zweiten Tests zur Verfügung gestellt sein kann. Alternativ
kann die Kontrollzone auf einem ergänzenden Fließweg
zu dem ersten und zweiten Test zur Verfügung gestellt sein. Das
zur Verfügung Stellen einer einzelnen Kontrollzone verringert
weiter die Zahl der Lichtquellen, die benötigt werden.
Der Zweck der Kontrollzone ist es, anzuzeigen, dass der Test korrekt
ausgeführt wurde, nämlich dass eine Fluidprobe
auf die Vorrichtung aufgetragen wurde und das markiertes Bindungsreagens
entlang des Fließweges in einem gewissen Maß bewegt
hat. Die Kontrollzone kann stromabwärts der Detektionszone
vorhanden sein. Eine geeignete Kontrollzone wird in
EP291194 offenbart und kann ein immobilisiertes
Bindungsreagens als ein markiertes Bindungsreagens umfassen. Eine
separate Population von markiertem Bindungsreagens kann den Detektions-
und Kontrollzonen vorgelagert vorhanden sein, wobei die separate
Population von markiertem Bindungsreagens dazu geeignet ist, an
der Kontrollzone immobilisiert zu werden, aber an der Detektionszone
in der Anwesenheit oder Abwesenheit von Analyten nicht immobilisiert
werden kann. Die Kontrollzone ist typischerweise stromabwärts
der Detektionszone vorgesehen. Das an der Kontrollzone erhaltene Signal
kann ebenfalls in Bezug auf das an der Referenzzone erhaltene Signal
referenziert, also darauf bezogen oder damit verglichen werden.
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Daher
schafft das Messen des Signals an der Kontrollzone einen Wert oder
einen Hinweis, dass der Test korrekt (oder inkorrekt) für
diesen Test durchgeführt wurde. Wenn zum Beispiel die Kontrollzone
anzeigt, dass der Test für einen Test korrekt durchgeführt
wurde, wird die Annahme getroffen, dass der Test für den anderen
Test korrekt durchgeführt wurde. Daher kann die Kontrollzone
als für die Tests der Testvorrichtung "gemeinsam" angesehen
werden. Wie im Fall einer gemeinsamen Referenzzone ermöglicht
die Schaffung einer einzigen oder "gemeinsamen" Kontrollzone eine
reduzierte Anzahl optischer Komponenten, die in der Vorrichtung
zu verwenden sind. Die Begründung zum Treffen dieser Annahme
ist, dass es höchstwahrscheinlich ist, dass, wenn eine
flüssige Probe auf einen Testfließweg aufgetragen
wurde, diese flüssige Probe auch auf den anderen Fließweg
aufgetragen wurde, besonders dann, wenn die zwei Testfließwege
verbunden sind, zum Beispiel durch ein gemeinsames Probenaufnahmemittel,
wie zum Beispiel einen porösen Probenaufnehmer. Darüber
hinaus, wenn die Testvorrichtung zum Beispiel einem Zufluss von
Feuchtigkeit, was zum Beispiel zu einer schlechten Resuspension
des mobilisierbaren Reagens führen kann, oder hoher Temperatur
ausgesetzt wurde, was die Bindungsreagenzien denaturieren kann,
ist es wahrscheinlich, dass beide Fließwege betroffen sein
werden. Wie im Fall einer gemeinsamen Referenzzone ist auch das
Konzept einer gemeinsamen Kontrollzone ebenfalls antiintuitiv. Das
Signal an der Kontrollzone wird mit Rücksicht oder Bezug
auf das Signal an der Referenzzone ermittelt.
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Die
Referenz- und Kontrollzonen können als Teil desselben Tests
vorhanden sein oder als Teil von unterschiedlichen Tests vorhanden
sein. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die
gemeinsamen Referenz- und Kontrollzonen jeweils in separaten Tests
vorhanden, zum Beispiel umfasst ein Test eine Detektionszone und
eine Referenzzone und der andere Test umfasst eine Detektionszone
und eine Kontrollzone.
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Gemäß einem
dritten Aspekt schafft die Erfindung eine Testvorrichtung zum Bestimmen
des Vorhandenseins und/oder der Menge bzw. Konzentration von einem
oder mehreren Analyten in einer Flüssigprobe, umfassend:
- a) ersten und zweiten Test, jeweils umfassend
einen Fließweg mit einer Detektionszone zum Immobilisieren eines
markierten Bindungsreagens, wobei die Detektion eines markierten
Bindungsreagens an einer oder beiden Detektionszonen für
das Vorhandensein und/oder die Menge bzw. Konzentration von einem
oder mehreren Analyten indikativ ist;
- b) eine gemeinsame Kontrollzone;
- c) eine oder mehrere Lichtquellen, um die Detektionszonen und
die Kontrollzone zu beleuchten;
- d) einen oder mehrere Photodetektoren zum Detektieren von Licht
von den Detektionszonen und der Kontrollzone, welche/r Photodetektor/en
ein Signal erzeugt/erzeugen, dessen Höhe von der Menge
detektierten Lichts abhängt; und
- e) Signalverarbeitungsmittel zum Verarbeiten von Signalen von
dem/den Photodetektor/en.
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Gemäß einem
vierten Aspekt schafft die Erfindung einen Testleser zum Lesen des
Ergebnisses von ersten und zweiten Tests, jeweils umfassend:
einen
Fließweg, wobei jeder Fließweg eine Detektionszone
zum Immobilisieren eines markierten Bindungsreagens aufweist, wobei
eine Detektion von markiertem Bindungsreagens an einer oder mehreren
Detektionszonen für das Vorhandensein und/oder die Menge
bzw. Konzentration von einem oder mehreren Analyten indikativ ist;
und
eine gemeinsame Kontrollzone;
wobei der Testleser
umfasst:
- a) eine oder mehrere Lichtquellen
zum Beleuchten der Detektionszonen und der gemeinsamen Kontrollzone;
- b) eine gespeicherte Kontrollsignalschwelle
- c) einen oder mehrere Photodetektor/en zum Detektieren von Licht
von den Detektionszonen und der Kontrollzone, welche/r Photodetektor/en
ein Kontrollsignal und Detektionssignal erzeugt/erzeugen, deren
Höhen von der Menge des detektierten Lichts abhängen;
und
- d) Signalverarbeitungsmittel zum Verarbeiten von Signalen von
dem/den Photodetektor/en und um das von der Kontrollzone erhaltene
Signal mit der Kontrollsignalschwelle zu vergleichen und zu bestimmen,
dass beide Tests korrekt durchgeführt wurden, wenn das
Kontrollsignal gleich oder größer der Kontrollsignalschwelle
ist.
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Die
Testvorrichtung und der Leser gemäß den ersten,
zweiten und dritten Aspekten der Erfindung können eine
Kontrollsignalschwelle aufweisen. Die Kontrollsignalschwelle kann
in der Vorrichtung oder dem Leser gespeichert sein. Das in der Kontrollzone
gemessene Signal kann mit der Kontrollsignalschwelle verglichen werden,
um zu bestimmen, ob ausreichend markiertes Bindungsreagens an der
Zone immobilisiert worden ist. Wenn der Wert des Kontrollsignals
gleich der Kontrollsignalschwelle ist oder darüber hinaus
geht, kann die Vorrichtung oder der Leser bestimmen, dass der Test
zufriedenstellend durchgeführt wurde. Wenn das Kontrollsignal
kleiner ist als die Kontrollsignalschwelle, kann die Vorrichtung
oder der Leser bestimmen, dass der Test nicht zufriedenstellend
durchgeführt wurde, und eine Fehlermeldung ausgeben.
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Das
in der Kontrollzone detektierte Signal kann zu einem von einer Referenzzone
erhaltenen Signal referenziert werden.
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Eine
Testvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt kann
auch eine gemeinsame Referenzzone aufweisen.
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Der
erste und/oder zweite Test kann zweckmäßigerweise
ein Bindungsreagens für einen Analyten oder ein markiertes
Bindungsreagens, das in einer immobilisierten Form an der Detektionszone
vorhanden ist, aufweisen.
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Durch
Verwenden einer gemeinsamen Referenz und/oder einer gemeinsamen
Kontrollzone ermöglicht die erfindungsgemäße
Testvorrichtung eine reduzierte Anzahl von Zonen, die abgefragt
werden müssen, und folglich der Anzahl optischer Komponenten,
die verwendet werden müssen. Die Verwendung von gemeinsamen
Zonen ist am effektivsten, wenn die Testarchitekturen des ersten
und zweiten Tests sehr ähnlich sind, oder, wenn die Referenz-
und/oder Kontrollzone auf einem oder mehreren ergänzenden
Fließwegen vorhanden sind, wenn die Testarchitektur von
dem einen oder mehreren ergänzenden Fließwegen ähnlich
den ersten und zweiten Tests sind. Deshalb werden beispielsweise
die beiden Tests typischerweise poröse Träger
aus einem ähnlichen Material aufweisen (zum Beispiel beide
Nitrozelluloseträger). Es ist auch vorteilhaft, dieselbe flüssige
Probe für jeden Test zu verwenden. Dies kann zweckmäßigerweise
dadurch erreicht werden, dass ein gemeinsamer Probenauftragungsbereich
geschaffen wird, der in Fluidverbindung mit beiden Tests ist. Daher kann
eine über den gemeinsamen Probenaauftragungsbereich auf
die Vorrichtung aufgetragene einzelne flüssige Probe durch
sowohl den ersten als auch den zweiten Test fließen. In
Fällen, wo der erste und zweite Test nicht identisch sind,
kann es akzeptabel sein, eine gemeinsame Referenzzone zur Verfügung
zu stellen, solange die Hintergrundniveaus des Lichts, die bei jedem
Test detektiert würden, einander ausreichend ähnlich sind.
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Das
Signalverarbeitungsmittel kann eine zentrale Verarbeitungseinheit
aufweisen, die dazu geeignet ist, die von dem Photodetektor aus
den entsprechenden Zonen erhaltenen Signale zu verarbeiten und an
der Testzone in Bezug auf die Referenzzone erhaltene Werte zu ermitteln.
Die Messdaten können zu verschiedenen Zeiten während
der Messung aufgenommen werden und können aufgenommen werden,
nachdem die Vorrichtung angeschaltet wurde, jedoch bevor die Fluidprobe
auf die Vorrichtung aufgetragen wurde, um optische Werte von Lichttransmission
oder Reflexionsgrad in dem trockenen Zustand zu erhalten.
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Eine
absorbierender "Senke" kann an dem distalen Ende der Testfließwege
vorhanden sein. Eine gemeinsame Senke kann vorgesehen sein oder
je eine Senke kann an dem distalen Ende jedes Tests vorgesehen sein.
Die Absorbenssenke kann bevorzugt ein hoch absorbierendes Material
aufweisen, wie zum Beispiel CF7 Whatman-Papier, und sollte ausreichend
absorptive Kapazität zur Verfügung stellen, um
jedes ungebundene Konjugat von der Umgebung der Detektionszonen,
der Referenzzone und der Kontrollzone zu entfernen. Als eine Alternative
zu einem solchen Ausguss kann es ausreichend sein, eine Länge
von porösem Festphasenmaterial zu haben, die sich über
die Detektionszone hinaus erstreckt. Ein Vorteil des zur Verfügung
Stellens einer stark absorbierenden Senke ist, dass sie überschüssiges
markiertes Bindungsreagens von den Fließwegen des entsprechenden
Tests entfernt oder im Wesentlichen entfernt. Dies hat den Effekt
des Minimierens der Menge bzw. Konzentration von ungebundenem markierten
Bindungsreagens in der Umgebung von entsprechenden Zonen und ermöglicht
deshalb, dass Testfließwege in der Vorrichtung verwendet
werden können, die unterschiedliche Mengen von markiertem
Bindungsreagens aufweisen können.
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Als
eine Alternative zur Bereitstellung eines immobilisierten Bindungsreagens
an der Detektionszone kann das Bindungsreagens in einer mobilisierbaren
Form zur Verfügung gestellt werden, die in der Lage ist, an
einen Analytmarkierten Bindungsreagenskomplex zu binden. Das Bindungsreagens
kann zum Beispiel an einem großen Partikel, wie zum Beispiel
Agarose konjugiert werden und die Detektionszone kann einen Filter umfassen,
dessen Porengröße kleinere Dimensionen aufweist
als die großen Partikel, aber größere,
als die Größe des markierten Bindungsreagens,
so dass der Filter geeignet ist, jedes/n vorhandene/n markierte/n
Bindungsreagens/Analyt/Bindungsreagenskomplex abzufangen, wobei
jedes markierte Bindungsreagens, das nicht mit dem Einfangreagens
zu einem Komplex verbunden ist, durch den Filter dringen kann. Als
weitere Alternative kann ein Reagens in einer immobilisierten Form
an der Detektionszone vorgesehen werden, welches dazu geeignet ist,
einen mobilisierbaren markiertes Bindungsreagens/Analyt/Bindungsreagenskomplex
zu binden. Zum Beispiel kann das Bindungsreagens in einer mobilisierbaren
Form und konjugiert mit einer Bindespezies, wie zum Beispiel Biotin,
vorhanden sein, wobei das immobiliserte Reagens an der Detektionszone
ein komplementärer Bindungspartner, wie zum Beispiel Streptavidin
ist.
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Die
Testvorrichtung kann einen Sandwich-Immuntest und/oder einen kompetitiven
Inhibierungstest für die Bestimmung eines Analyten verwenden.
Ein Beispiel eines Sandwich-Immuntests ist, wenn ein markiertes Bindungsreagens/Analyt/Bindungsreagenskomplex
gebildet wird. Die Vorrichtung wird typischerweise ein markiertes
Bindungsreagens für den Analyten in einer mobilisierbaren
Form aufweisen, das stromaufwärts einer Detektionszone
vorhanden ist, umfassend ein immobilisiertes Bindungsreagens für
den Analyten. Alternativ, insbesondere wenn der interessierende
Analyt ein Hapten ist, kann die Immuntestvorrichtung eine Konkurrenzreaktion
verwenden, wobei ein markierter Analyt oder ein markiertes Analytanalogon
mit einem Analyten, der in der Probe vorhanden ist, um ein immobilisiertes
Bindungsreagens an einer Detektionszone konkurrieren. Der markierte
Analyt oder das markierte Analytanalogon kann in einer mobilisierbaren
Form der Detektionszone vorgelagert vorhanden sein. Weiter alternativ
kann die Testvorrichtung eine Inhibitions- oder Sperrreaktion verwenden,
wobei ein immobilisierter Analyt oder Analytanalogon an einer Detektionszone
vorhanden ist, wobei die Testvorrichtung ein mobilisierbares, markiertes
Bindungsreagens für den Analyten aufweist.
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Der
Ausdruck "Fließweg" bezieht sich für die Zwecke
dieser Erfindung auf ein Substrat, welches dazu geeignet ist, eine
Flüssigkeit von einer ersten Position zu einer zweiten
Position zu leiten und kann beispielsweise ein kapillarer Kanal,
ein mikrofluidischer Fließweg oder ein poröser
Träger, wie zum Beispiel ein poröser Lateral-Flow-Träger
sein. Der poröse Träger kann ein oder eine Mehrzahl
von porösen Trägermaterialien aufweisen, die in
einer linearen oder gestapelten Anordnung überlappen können,
oder die fluidverbunden sind. Die porösen Trägermaterialien
können dieselben oder verschiedene sein. Die ersten und
zweiten Tests können auf separaten Substraten oder auf
einem gemeinsamen Substrat vorhanden sein, so dass entlang eines
Fließweges des ersten Tests geleitete Flüssigkeit
nicht zu dem Fließweg des zweiten Tests herüberwechseln
kann. Die ersten und zweiten Tests können zum Beispiel
so auf demselben porösen Träger vorgesehen werden, dass
die ersten und zweiten Fließwege voneinander isoliert sind.
Dies kann beispielsweise durch Laserschneiden von Teilen des porösen
Trägers erreicht werden, um ihn nicht porös zu
machen, wodurch die ersten und zweiten Tests voneinander getrennt
werden. Alternativ kann nicht poröses Blockiermaterial
entlang eines Streifens angebracht werden, um zwei (typischerweise
im Wesentlichen parallele) Fließwege auf demselben porösen
Träger zu schaffen.
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Der
Fließweg kann insbesondere ein poröser Lateral-Flow-Träger
sein. Geeignete Materialien, die als poröser Träger verwendet
werden können, schließen Nitrozellulose, Acetatfasern,
Zellulose oder Zellulosederivate, Polyester, Polyolefin oder Glasfaser
ein. Der poröse Träger kann Nitrozellulose umfassen.
Dies hat den Vorteil, dass ein Bindungsreagens ohne vorherige chemische
Behandlung fest immobilisiert werden kann. Wenn das poröse
feste Material zum Beispiel Papier umfasst, muss die Immobilisierung
des Antikörpers in der zweiten Zone durch chemische Kopplung,
zum Beispiel unter Verwendung von CNBr, Carbonyldiimidazol oder Tresylchlorid
durchgeführt werden.
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Der
Ausdruck "Bindungsreagens" bezieht sich auf ein Element eines Bindungspaars,
d. h. zwei verschiedener Moleküle, wobei eines der Moleküle
sich an das zweite Molekül durch chemische und/oder physikalische
Mittel bindet. Die zwei Moleküle sind in dem Sinn verwandt,
dass ihre Bindung miteinander so ist, dass sie dazu geeignet sind,
ihren Bindungspartner von anderen Testbestandteilen mit ähnlichen
Charakteristika zu unterscheiden. Die Elemente des Bindungspaars
werden als Ligand und Rezeptor (Antiligand), ein Bindungspaarelement
und Bindungspaarpartner und dergleichen bezeichnet. Ein Molekül
kann ebenfalls ein Bindungspaarelement für ein Aggregat
von Molekülen sein; zum Beispiel kann ein Antikörper,
der gegen einen Immunkomplex eines zweiten Antikörpers
und dessen entsprechenden Antigens erzeugt wird, als Bindungspaarelement
für den Immunkomplex angesehen werden.
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Zusätzlich
zu Antigen- und Antikörperbindungspaarelementen schließen
andere Bindungspaare als Beispiele ohne Einschränkung Biotin
und Avidin, Kohlenhydrate und Lectine, komplementäre Nucleotidsequenzen,
komplementäre Peptidsequenzen, Effektor- und Rezeptormoleküle,
Enzymcofaktoren und Enzyme, Enzyminhibitoren und Enzyme, eine Peptidsequenz
und ein für die Sequenz oder das gesamte Protein spezifischer
Antikörper, polymere Säuren und Basen, Farbstoffe
und Proteinbindemittel, Peptide und spezifische Proteneinbindemittel
(zum Beispiel Ribonuclease, S-Peptide und Ribonuclease S-Protein),
und dergleichen ein. Darüber hinaus können spezifische
Bindungspaare Elemente enthalten, die analog zu dem originalen spezifischen
Bindungselement sind.
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Das
Wort "Markierung", wenn im Kontext eines markierten Bindungsreagens
verwendet, bezieht sich auf eine Substanz, die zum Erzeugen eines
Signals geeignet ist, das durch visuelle oder instrumentelle Mittel detektierbar
ist. Verschiedene geeignete Markierungen zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung schließen Markierungen, die Signale durch entweder
chemische oder physikalische Mittel, wie zum Beispiel optische Detektierbarkeit,
produzieren, ein. Solche Markierungen schließen Enzyme
und Substrate, Chromogene, Katalysatoren, fluoreszierende Verbindungen,
chemilumineszente Verbindungen, elektroaktive Spezies, Farbmoleküle,
radioaktive Markierungen und Partikelmarkierungen ein. Der Analyt
selbst kann inhärent dazu geeignet sein, ein detektierbares
Signal zu erzeugen. Die Markierung kann kovalent an das Bindungsreagens
gebunden sein. Insbesondere kann die Markierung so ausgewählt
sein, dass sie optisch detektierbar ist.
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Die
Markierung kann ein Partikel, wie zum Beispiel Gold, Silber, kolloide
nicht-metallische Partikel, wie zum Beispiel Selen oder Tellur,
farbige oder gefärbte Partikel, wie zum Beispiel Polymerpartikel
mit einem Farbstoff oder ein Farbsol umfassen. Der Farbstoff kann
jede geeignete Farbe aufweisen, zum Beispiel blau. Der Farbstoff
kann fluoreszierend sein. Farbstoffsole können aus kommerziell
erhältlichen hydrophoben Farbstoffen hergestellt werden,
wie zum Beispiel Foron Blue SRP (Sandoz) und Resolin Blue BBLS (Bayer).
Geeignete Polymermarkierungen können aus einer Vielzahl
synthetischer Polymere, wie zum Beispiel Polystyren, Polyvinyltoluol,
Polystyren-Acrylatsäure und Polyacrolein ausgewählt
werden. Die verwendeten Monomere sind normalerweise wasserunlöslich
und werden in einem wässrigen Tensid emulgiert, so dass Monomer-Mizellen
gebildet werden, die dann durch Zugabe eines Initiators zu der Emulsion
zur Polymerisation induziert werden. Im Wesentlichen kugelförmige
Polymerpartikel werden hergestellt. Ein idealer Größenbereich
für solche Polymerpartikel ist von etwa 0,05 μm
bis etwa 0,5 μm. Gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform ist die Markierung ein blaues Polymerpartikel.
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Die
getrockneten Bindungsreagenzien können auf einem porösen
Trägermaterial stromaufwärts von einem porösen
Trägermaterial mit der Detektionszone zur Verfügung
gestellt werden. Das stromaufwärts vorgesehene poröse
Trägermaterial kann makroporös sein. Das makroporöse
Trägermaterial sollte schlecht oder nicht proteinbindend
sein oder sollte durch Reagenzien, wie zum Beispiel BSA oder PVA
leicht zu blockieren sein, um unspezifisches Binden zu minimieren
und freie Bewegung des markierten Reagens zu vereinfachen, nachdem
der makroporöse Körper mit der flüssigen
Probe befeuchtet wurde. Das makroporöse Trägermaterial kann
mit einem Tensid oder Lösemittel wenn nötig vorbehandelt
werden, um es hydrophiler zu machen und ein schnelles Aufnehmen
der flüssigen Probe zu fördern. Geeignete Materialien
für einen makroporösen Träger enthalten
Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel Polyethylen und Polypropylen
oder andere Materialien, wie zum Beispiel Papier oder Glasfaser.
In dem Fall, dass das markierte Bindungsreagens mit einem detektierbaren
Partikel markiert ist, kann der makroporöse Körper
eine Porengröße aufweisen, die zumindest zehn Mal
größer ist, als die maximale Partikelgröße
der Partikelmarkierung. Größere Porengrößen
ermöglichen ein besseres Abgeben des markierten Reagens.
Als eine Alternative zu einem makroporösen Träger
kann das markierte Bindungsreagens auf einem nicht porösen
Substrat zur Verfügung gestellt werden, das der Detektionszone
vorgelagert ist, wobei das nicht poröse Substrat einen
Teil des Fließweges bildet.
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Der
poröse Träger kann einen makroporösen
Glasfaserträger aufweisen, der einem porösen Nitrozelluloseträger
vorgelagert und an seinem distalen Ende damit überlappend
vorgesehen ist.
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Die
flüssige Probe kann aus jeder Quelle stammen, wie zum Beispiel
einer Industriellen, Umwelt, Landwirtschafts- oder biologischen
Quelle. Die Probe kann abgeleitet von oder bestehend aus einer physiologischen
Quelle sein, einschließlich Blut, Serum, Plasma, interstitiellem
Fluid, Speichel, Sputum, Augenlinsenflüssigkeit, Schweiß,
Urin, Milch, Schleim, Gelenkflüssigkeit, Peritonealflüssigkeit,
Transdermalexsudat, Rachenexsudat, bronchoalveoläre Lavage,
Cerebrospinalflüssigkeit, Samen, Cericalmucus, Vaginal-
oder Urethalsekret und amniotische Flüssigkeit. Insbesondere
kann die Quelle menschlich sein und insbesondere kann die Probe
Urin sein.
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"Licht",
wie hierin verwendet, soll jede geeignete elektromagnetische Strahlung
unabhängig von ihrer Wellenlänge einschließen.
Dem nicht widersprechend ist die Erfindung primär dazu
gedacht, Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums zu verwenden
und "Lichtquelle" und "Photodetektor" sollten entsprechend als jeweils
jede Quelle und Mittel zum Detektieren von elektromagnetischer Strahlung
umfassend ausgelegt werden, jedoch besonders bezogen auf Strahlung
sichtbarer Wellenlängen (d. h. in dem Bereich von etwa 390–800
nm).
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Der/die
Photodetektor/en wird/werden Licht von einer oder mehreren Zonen
der Testvorrichtung detektieren. Das Licht kann tatsächlich
von diesen Zonen stammen, zum Beispiel wenn die Markierung fluoreszierend
ist oder dergleichen. Normalerweise wird/werden der/die Photodetektor/en
Licht detektieren, das diesen Zonen entspringend erscheint, d. h.
Licht, das von der Lichtquelle stammt und durch die Zone auf den
Photodetektor reflektiert und/oder transmittiert wird.
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Analyte
schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf
Giftstoffe, organische Verbindungen, Proteine, Peptide, Mikroorganismen,
Bakterien, Viren, Aminosäuren, Nucleinsäuren,
Kohlenhydrate, Hormone, Steroide, Vitamine, Arzneimittel, Drogen
(inklusive solche, die für therapeutische Zwecke verwendet
werden, sowie solche, die für gesetzeswidrige Zwecke verwendet
werden), Verschmutzungen, Pestizide und Metabolite von Antikörpern
zu jeder der obigen Substanzen. Der Ausdruck Analyt enthält
auch jede antigene Substanz, Haptene, Antikörper, Makromoleküle
und Kombination davon.
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Die
Testvorrichtung kann einen oder mehreren Analyte bestimmen.
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Die
Testvorrichtung kann dazu geeignet sein, die Menge oder das Vorhandensein
eines Analyten über einen erweiterten Bereich zu bestimmen,
wobei der erste Test dazu geeignet ist, das Niveau von Analyten
in einem niedrigeren Konzentrationsbereich zu bestimmen, und der
zweite Test dazu geeignet ist, das Niveau von Analyten in einer
flüssigen Probe in einem höheren Konzentrationsbereich
zu bestimmen.
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Es
gibt mehrere Wege einen Test vorzubereiten, um Analyten in einem
größeren Analytbereich zu messen.
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Die
Testvorrichtung kann zum Beispiel einen Radikalfängertest
umfassen, der ein markiertes Bindungsreagens für den Analyten
und ein Radikalfänger-Bindungsreagens für den
Analyten aufweist, die stromaufwärts der Detektionszone
vorhanden sind. Das Radikalfänger-Bindungsreagens dient
dem Entfernen von überschüssigem Analyt und der
Verringerung der Empfindlichkeit des Tests. Dies hat den Effekt,
dass der dynamische Bereich des Tests vergrößert
wird, so dass eine Messung bei höheren Analytkonzentrationen
möglich ist. Das Radikalfänger-Bindungsreagens
kann immobilisiert, mobilisierbar oder beides sein. Das Radikalfänger- Bindungsreagens
kann entweder an demselben Gebiet des porösen Trägers
wie das mobilisierbare markierte Bindungsreagens, ihm vorgelagert
oder ihm nachgelagert, vorhanden sein. Das Radikalfänger-Bindungsreagens
kann an denselben Bindebereich des Analyten binden wie das mobilisierbare,
markierte Bindungsreagens, oder an einen unterschiedlichen Bereich
des Analyten als das markierte Bindungsreagens. Das Radikalfängerreagens
kann eine unterschiedliche Affinität für den Analyten
als das mobilisierbare, markierte Bindungsreagens des zweiten Tests
haben. In einer exemplarischen Ausführungsform hat das
Radikalfänger-Bindungsreagens eine höhere Affinität
für den Analyten als das mobilisierbare Bindungsreagens
des zweiten Tests. Die Menge an Radikalfänger-Bindungsreagens
kann variiert werden, um die Sensibilität des Tests auf
Analytkonzentration zu verändern. Ein Erhöhen
der Menge von vorhandenem Radikalfänger-Bindungsreagens
verringert die Sensibilität des Tests aufgrund der Tatsache,
dass das Radikalfänger-Bindungsreagens dazu in der Lage
ist, mehr Analyt zu binden, wodurch effektiv der Anteil von markiertem
Bindungsreagens, das dazu in der Lage ist, an die Detektionszone
zu binden, verringert wird.
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Um
den dynamischen Bereich des Tests zu erhöhen, kann die
Testvorrichtung zum Beispiel mehrere Detektionszonen aufweisen,
wobei jede Detektionszone dazu geeignet ist, Analyten in verschiedenen
Analytkonzentrationsniveaus zu binden. Die jeweiligen Zonen können
zum Beispiel Bindungsreagens für den Analyten mit einer
unterschiedlichen Affinität für den Analyten aufweisen.
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Andere
Wege, um den dynamischen Bereich des Tests zu erhöhen sind,
eine Testvorrichtung zu schaffen, die einen Sandwich-Bindetest und
einen Konkurrenz- oder Inhibierungstest umfasst. Der Sandwich-Test kann
zum Beispiel der hochsensitive Test sein; er ist nämlich
dazu geeignet, Analyten in einem niedrigen Konzentrationsbereich
zu messen; und der Inhibitios- oder Konkurrenztest kann ein niedrigsensitiver
Test sein; er ist nämlich dazu geeignet, Analyten eines
höheren Konzentrationsbereichs zu messen. Ein weiterer
Weg ist, die Affinität oder Menge des markierten Bindungsreagens
oder des immobilisierten Reagens in der Detektionszone zu ändern.
Ein hochaffines Bindungsreagens wird eine höhere Analytsensivität
aufweisen als ein niedrigaffines Bindungsreagens. Ähnlich
wird eine niedrige Konzentration von Bindungsreagens eine niedrigere Analytsensitivität
aufweisen als eine hohe Konzentration von Bindungsreagens. Die Testsensitivität
kann durch Ändern des Verhältnisses von Bindungsreagens
zu dem Kennzeichen des markierten Bindungsreagens verändert
werden. Wenn ein Partikel als das Kennzeichen verwendet wird, kann
die Menge des Bindungsreagens, die auf das Kennzeichen angewendet
wird, verändert werden, um eine Testsensitivität
zu verändern. Ein weiterer Weg, die Sensitivität
eines Tests zu manipulieren, ist es, die Menge des verwendeten Kennzeichens
in dem Test zu variieren. Zum Beispiel kann die Sensitivität
eines Tests durch Verringern des Verhältnisses von Bindungsreagens
zu markierter Spezies für das markierte Bindungsreagens
verringert werden.
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Ein
weiteres Mittel zum Manipulieren der Sensitivität eines
Tests ist es, die optische Dichte der Markierung zu ändern.
Die Testsensitivität kann durch Verwendung einer Markierung
mit einer niedrigen optischen Dichte verringert werden. Dies kann
beispielsweise durch Vorsehen eines Polymerpartikelkennzeichens
mit einer niedrigen Konzentration und von Farbstoff oder durch Verwenden
einer farbigen Markierung, die weniger sensitiv für einen
optischen Detektor ist, erreicht werden.
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Noch
ein weiterer Weg, hohe Analytkonzentrationen zu messen ist es, ein
nichtpartikuläres markiertes Bindungsreagens zu verwenden.
Hohe Analytkonzentrationen erfordern, wenn sie durch einen Sandwich-Bindetest
gemessen werden, hohe Konzentrationen von Bindungsreagens. Falls
die Markierung eine Partikelmarkierung ist, kann das Vorhandensein
von hohen Analytkonzentrationen innerhalb oder auf dem porösen
Träger sterische Hinderung erzeugen, was zu einer schlechten
Testsensitivität führt. Umgekehrt kann die Verwendung eines
nichtpartikulären markierten Bindungsreagens bei niedrigen
Analytniveaus aufgrund der niedrigen optischen Dichte ein niedriges
Signal erzeugen. Bei hohen Analytniveaus können nichtpartikuläre
Markierungen jedoch in ausreichend hohen Konzentrationen vorhanden
sein, um leicht detektiert zu werden. Ein Beispiel einer optisch
detektierbaren nichtpartikulären Markierung kann ein Farbstoff
sein. Der Farbstoff kann fluoreszierend sein.
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Untersuchungssensitivität
kann durch die Fließgeschwindigkeit im porösen
Träger beeinflusst werden. Eine Möglichkeit, die
Sensitivität des Tests zu reduzieren, ist es, einen porösen
Träger mit einer höheren Fließgeschwindigkeit
zu verwenden (wie zum Beispiel Nitrozellulose).
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Die
Sensitivität eines Tests kann ferner durch Modifizieren
der Geschwindigkeit manipuliert werden, mit der das markierte Bindungsreagens
von seiner Quelle freigelassen wird. Ein weiterer Weg, die Analytsensitivität
zu verringern, ist es, eine schnelle Freisetzung des markierten
Bindungsreagens von dem porösen Träger während
eines Kontakts mit der flüssigen Probe vorzusehen. Die
Freisetzung des markierten Bindungsreagens kann durch die Bereitstellung
von Zuckern, Proteinen oder anderen polymeren Substanzen, wie zum Beispiel
Methylzellulose innerhalb der Vorrichtung modifiziert werden.
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Gemäß einer
bestimmten Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung
einen Radikalfängertest, umfassend ein mobilisierbares
zweites (Radikalfänger-)Bindungsreagens für den
Analyten und ein mobilisierbares Bindungsreagens für den
Analyten, das der Detektionszone vorgelagert vorhanden ist.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform ist der erste Test dazu geeignet,
Analyten in einem niedrigeren Analytkonzentrationsbereich zu messen,
und der zweite Test ist dazu geeignet, Analyten in einem höheren
Analytkonzentrationsbereich zu messen. Der erste Test kann eine
gemeinsame Referenzzone umfassen und der zweite Test kann eine gemeinsame
Kontrollzone umfassen.
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Der
erste Test kann stromaufwärts der Detektionszone ein markiertes
Bindungsreagens aufweisen, und der zweite Test kann stromabwärts
der Detektionszone ein markiertes Bindungsreagens und ein mobilisierbares
Radikalfänger-Bindungsreagens umfassen. Das Radikalfänger-Bindungsreagens
kann an derselben Position oder in dem Bereich des markierten Bindungsreagens,
der Detektionszone vorgelagert vorhanden sein.
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Insbesondere
kann der zu bestimmende Analyt hCG sein, und in diesem Fall kann
die flüssige Probe Urin sein.
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Die
Testvorrichtung kann einen einzelnen Analyten, wie zum Beispiel
hCG bestimmen, wobei der erste Test dazu geeignet ist, das Niveau
von hCG in einem ersten Konzentrationsbereich zu bestimmen, und
der zweite Test dazu geeignet ist, das Niveau von hCG in einer flüssigen
Probe in einem zweiten Konzentrationsbereich zu bestimmen.
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Um
eine Analytkonzentration über einen bestimmen Bereich zu
messen, ist es wichtig, sicherzustellen, dass genügend
markiertes Bindungsreagens vorhanden ist, so dass das Testsignal
nicht gesättigt wird. Messen von großen Mengen
Analyten benötigt häufig ein entsprechendes Erhöhen
der Menge von markiertem Bindungsreagens, um den so genannten "Hakeneffekt"
oder eine Sättigung des Testsignals mit zunehmender Analytkonzentration
zu verhindern. Es wurde gezeigt, dass die Variation des Kontrollsignals
besonders in dem Fall eintritt, wo eine erhöhte Menge von
Bindungsreagens vorhanden ist.
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Wenn
erste und zweite Tests mit unterschiedlichen Mengen von markiertem
Bindungsreagens vorgesehen sind, wurde es als vorteilhaft gezeigt,
die Referenzzone als Teil des Tests mit einer niedrigeren Konzentration
von markiertem Bindungsreagens vorzusehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist die Testvorrichtung dazu geeignet,
Analyten in einem höheren Analytbereich zu messen. Es gibt
viele Wege, eine solche Vorrichtung zu schaffen.
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Die
Testvorrichtung kann zum Beispiel ein markiertes Bindungsreagens
für den Analyten und ein zweites Bindungsreagens für
den Analyten umfassen, das der Detektionszone vorgelagert vorhanden
ist. Das zweite Bindungsreagens dient zum Entfernen von überschüssigem
Analyt und Verringern der Sensitivität des Tests. Dies
hat den Effekt des Erhöhens des dynamischen Bereichs des
Tests, wodurch eine Messung bei höheren Analytniveaus ermöglicht
wird. Das zweite Bindungsreagens kann immobilisiert, mobilisierbar
oder beides sein. Das zweite Bindungsreagens kann entweder in demselben
Gebiet des porösen Trägers wie das mobilisierbare
markierte Bindungsreagens, ihm vorgelagert oder ihm nachgelagert
vorhanden sein. Das zweite Bindungsreagens kann an denselben Bindebereich
des Analyten wie das mobilisierbare markierte Bindungsreagens oder
an ein unterschiedliches Gebiet des Analyten als das markierte Bindungsreagens
binden. Das zweite Reagens kann eine unterschiedliche Affinität
für den Analyten als das mobilisierbare markierte Bindungsreagens
des zweiten Tests haben. Die Menge von zweitem Bindungsreagens kann
variiert werden, um die Sensitivität des Tests auf eine
Analytkonzentration zu verändern. Vergrößern
der vorhandenen Menge von zweitem Bindungsreagens verringert die
Sensitivität des Tests aufgrund der Tatsache, dass das
zweite Bindungsreagens dazu in der Lage ist, mehr Analyten zu binden,
wodurch effektiv der Anteil von markiertem Bindungsreagens, das
dazu in der Lage ist, an die Detektionszone zu binden, verringert
wird.
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Um
den dynamischen Bereich des Tests zu vergrößern,
kann die Testvorrichtung zum Beispiel mehrere Detektionszonen aufweisen,
wobei jede Detektionszone dazu geeignet ist, Analyten in verschiedenen Analytkonzentrationsniveaus
zu binden. Die entsprechenden Zonen können beispielsweise
Bindungsreagens für den Analyten mit einer unterschiedlichen
Affinität für den Analyten umfassen.
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Andere
Wege, den dynamischen Bereich des Tests zu vergrößern,
sind ein Schaffen einer Testvorrichtung, umfassend einen Sandwich-Bindetest
und einen Konkurrenz- oder Inhibiierungstest. Der Sandwich-Test zum
Beispiel kann die Hochsensitivitätsuntersuchung sein; er
ist nämlich dazu in der Lage, Analyten eines niedrigeren
Konzentrationsbereichs zu messen; und der Inhibitions- oder Konkurrenztest
kann eine Niedrigsensitivitätsuntersuchung sein; er ist
nämlich dazu in der Lage, Analyten eines höheren
Konzentrationsbereichs zu messen. Ein weiterer Weg ist es, die Affinität
oder Menge des markierten Bindungsreagens oder des immobilisierten
Reagens in der Detektionszone zu verändern. Ein Bindungsreagens
mit hoher Affinität wird eine höhere Analytsensitivität
aufweisen als ein Bindungsreagens niedrigerer Affinität. Ähnlich
wird eine niedrige Konzentration von Bindungsreagens eine niedrigere
Analytsensitivität haben als eine hohe Konzentration von
Bindungsreagens.
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Die
Testsensitivität kann durch Ändern des Verhältnisses
von Bindungsreagens zu dem Kennzeichen des markierten Bindereragens
verändert werden. Wenn ein Partikel als das Kennzeichen
verwendet wird, dann kann die Menge des auf das Kennzeichen angewendeten
Bindungsreagens verändert werden, um die Testsensitivität
zu verändern. Ein weiterer Weg, die Sensitivität
eines Tests zu manipulieren, ist es, die Menge des in dem Test verwendeten
Kennzeichens zu variieren. Die Sensitivität eines Tests
kann beispielsweise durch Verringern des Verhältnisses
von Bindungsreagens zu markierten Spezies für das markierte
Bindungsreagens verringert werden.
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Ein
weiteres Mittel zum Manipulieren der Sensitivität eines
Tests ist, die optische Dichte eines Kennzeichens zu ändern.
Die Testsensitivität kann durch Verwenden eines Kennzeichens
mit einer niedrigen optischen Dichte verringert werden. Dies kann
beispielsweise durch zur Verfügung Stellen eines Polymerpartikelkennzeichens
mit einer niedrigen Konzentration von Farbstoff oder durch Verwenden
eines gefärbten Kennzeichens, das für einen optischen
Detektor weniger sensitiv ist, erreicht werden.
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Noch
ein weiterer Weg, hohe Analytniveaus zu messen ist es, ein nichtpartikuläres,
markiertes Bindungsreagens zu verwenden. Hohe Niveaus von Analyten
erfordern hohe Niveaus von Bindungsreagens, wenn sie durch einen
Sandwich-Bindetest gemessen werden. Falls das Kennzeichen ein Partikelkennzeichen ist,
kann das zu Verfügung Stellen von hohen Niveaus von Analyten
innerhalb oder an dem porösen Träger eine körperliche
Hinderung erzeugen, die eine schlechte Testsensitivität
zur Folge hat. Umgekehrt kann bei niedrigen Analytniveaus die Verwendung
eines nichtpartikulären markierten Bindungsreagens wegen
der niedrigen optischen Dichte ein niedriges Signal erzeugen. In
hohen Analytniveaus jedoch können nichtpartikuläre Kennzeichen
in ausreichend hohen Niveaus vorhanden sein, um leicht detektiert
zu werden. Ein Beispiel eines optisch detektierbaren nichtpartikulären
Kennzeichens kann ein Farbstoff sein. Der Farbstoff kann fluoreszierend
sein.
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Testsensitivität
kann durch die Strömungsrate des porösen Trägers
beeinflusst sein. Ein Weg, die Sensitivität des Tests zu
verringern ist es, einen porösen Träger mit einer
höheren Strömungsrate zu verwenden (wie zum Beispiel
Nitrozellulose).
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Die
Sensitivität eines Tests kann ferner durch Modifizieren
der Rate, mit der das gebundene Bindungsreagens aus seinem Ursprung
abgelassen wird, weiter manipuliert werden. Eine weiterer Weg, Analytsensitivität
zu verringern, ist es, ein schnelle Freisetzung des markierten Bindungsreagens
von dem porösen Träger während eines
Kontakts mit der flüssigen Probe zu schaffen. Die Freisetzung
des markierten Bindungsreagens kann durch das zur Verfügung
Stellen von Zuckern, Proteinen oder anderen polymeren Substanzen,
wie zum Beispiel Methylzellulose, innerhalb der Vorrichtung modifiziert
werden.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein
mobilisierbares zweites Bindungsreagens für den Analyten
und ein mobilisierbares Bindungsreagens für den Analyten
der Detektionszone wird vorgelagert zur Verfügung gestellt.
Das zweite Bindungsreagens kann an derselben oder einer ähnlichen, der
Detektionszone vorgelagerten Position wie das markierte Bindungsreagens
vorgesehen sein.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung
zwei Tests, die jede einen Fließweg umfassen, wobei der
erste Test dazu geeignet ist, Analyten in einem niedrigeren Analytkonzentrationsbereich
zu messen und der zweite Test dazu geeignet ist, Analyten in einem
höheren Analytkonzentrationsbereich zu messen. Der erste
Test kann eine gemeinsame Referenzzone umfassen und der zweite Test kann
eine gemeinsame Kontrollzone umfassen.
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Die
Vorrichtung der Erfindung kann verwendet werden, um das Maß oder
das Vorhandensein von hCG über einen erweiterten Konzentrationsbereich
zu messen. Der Bereich kann von zwischen etwa 10 mIU bis etwa 250.000
mIU variieren. Der zweite Test kann ein markiertes Bindungsreagens
für den Analyten und ein zweites Bindungsreagens für
den Analyten umfassen. Der erste Test kann ein markiertes Bindungsreagens
für den Analyten umfassen, das der Detektionszone vorgelagert
vorgesehen ist.
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Die
Testvorrichtung kann einen oder mehrere weitere Messschwellenwerte
aufweisen, um das Niveau von Analyten in einem bestimmten Analytbereich
anzuzeigen. In einer Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung
eine erste und zweite Messschwelle, wobei ein Analytmesssignal von
weniger als der ersten Messschwelle indikativ für die Abwesenheit
von Analyten oder die Abwesenheit von Analyten oberhalb eines bestimmten
Niveaus ist, und wobei ein Analytmesssignal, das größer
ist als die zweite Schwelle, für das Niveau von Analyten
in einem zweiten Konzentrationsbereich indikativ ist, und ein Messsignal
von weniger als der zweiten Schwelle indikativ ist für
ein Analytniveau in einem ersten Konzentrationsbereich. Gemäß einer
besonderen Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung
zusätzlich eine dritte Messschwelle, wodurch ein Analytmesssignal,
das größer ist als die dritte Schwelle, indikativ
für ein Analytniveau in einem dritten Konzentrationsbereich
ist.
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Insbesondere
kann die Testvorrichtung dazu geeignet sein, das Vorhandensein und
die Menge bzw. Konzentration des Analyten hCG in einer flüssigen
Probe, insbesondere Urin eines weiblichen Säugers zu messen.
Die Testvorrichtung kann eine erste Messschwelle aufweisen, wobei
hCG Analytsignalniveaus unterhalb der Schwelle indikativ dafür
sind, nicht schwanger zu sein, und wobei hCG Analytsignalniveaus,
die größer oder gleich der ersten Messschwelle
sind, indikativ dafür sind, schwanger zu sein, wobei die
Vorrichtung zumindest eine weitere Messschwelle aufweist. Darüber
hinaus kann die Testvorrichtung eine Indikation des Fortschritts
der Schwangerschaft zur Verfügung stellen. Die Testvorrichtung
kann eine zeitbasierte Indikation für den Benutzer zur Verfügung
stellen, wie zum Beispiel den Fortschritt von Schwangerschaft in
Einheiten von Tagen oder Wochen.
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Eine
typische vollständige Testentwicklungszeit für
einen Untersuchungstest für die Bestimmung von hCG in Urin
ist drei Minuten.
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Es
ist ein wünschenswertes Ziel der Erfindung, die Zahl von
optischen Komponenten zu reduzieren, dies kann zweckmäßigerweise
erreicht werden, wenn die Referenzzone als Teil eines Tests vorhanden
ist und die Kontrollzone als Teil des anderen Tests vorhanden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Referenzzone als
Teil eines ersten Tests mit einem niedrigen Niveau von markiertem
Bindungsreagens vorhanden und die Kontrollzone ist als Teil eines
zweiten Tests mit einem höheren Niveau von Bindungsreagens
vorhanden.
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Gemäß einer
Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung vier Lichtquellen,
wobei die Lichtquellen eingerichtet sind, um die Detektionszonen
des ersten und zweiten Tests und die gemeinsamen Kontroll- und Referenzzonen
zu beleuchten, wobei jede Zone durch jeweils eine Lichtquelle erleuchtet
wird. Ein oder mehrere Photodetektoren können positioniert
sein, um reflektiertes und/oder transmittiertes Licht von den jeweiligen
Zonen zu detektierten. Gemäß einer Ausführungsform
kann ein einzelner Photodetektor dazu verwendet werden, Licht von
allen Zonen zu detektieren. Dies kann zum Beispiel durch sequentielles
Beleuchten der jeweiligen Zonen erreicht werden, so dass die Vorrichtung
dazu in der Lage ist, zu erkennen, von welcher Zone das an dem Photodetektor
detektierte Licht ausgeht. Der sequentielle Beleuchtungsvorgang
kann mit einer festen oder variierenden Frequenz während
der Dauer des Tests wiederholt werden, so dass die Signalniveaus an
jeder Zone über die Zeit beobachtet werden können.
Zusätzlich kann die Veränderung der Niveaus von Licht,
das aus einer oder mehreren Zonen detektiert wird, dazu verwendet
werden, zu bestimmen, ob und wann eine flüssige Probe auf
die Vorrichtung aufgetragen wurde, und die Strömungsrate
einer flüssigen Probe entlang der Vorrichtung zu bestimmen.
Ein Bestimmen der Strömungsrate kann als weiterer Qualitätskontrollcheck
verwendet werden, zum Beispiel kann der Test zurückgewiesen
werden, wenn die Strömungsrate entweder größer
oder kleiner als gesetzte Niveaus ist. Ein geeignetes Verfahren
und Mittel zum Detektieren einer Strömungsrate ist in der
EP1484641 veröffentlicht.
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Das
markierte Bindungsreagens häuft sich an der Detektionszone über
einen Zeitraum für einen Sandwich-Immuntest typischerweise
an und daher kann die Rate des Ansteigens des Signals über
die Zeit beobachtet werden. Die Vorrichtung kann das Ergebnis bestimmen,
nachdem das Signal ein Gleichgewicht erreicht hat, oder, typischer,
bevor die Reaktion ein Gleichgewicht erreicht hat. Die Vorrichtung
kann ein quantitatives Ergebnis, wie zum Beispiel einen individuellen
Wert, ein halbquantitatives Ergebnis oder einen Bereich, wie zum
Beispiel 1–10, 11–20 und so weiter oder ein qualitatives
Ergebnis, wie zum Beispiel JA/NEIN zur Verfügung stellen.
Die Vorrichtung kann das Ergebnis in Bezug auf eine oder mehrere
Signalschwellen bestimmen. Die Vorrichtung kann eine feste Messzeit
aufweisen oder ein Vorergebnis zur Verfügung stellen, bevor
die feste Messzeit abgelaufen ist. Ein Vorergebnis kann zum Beispiel
in dem Fall ausgegeben werden, wenn die Vorrichtung bestimmt, dass
das Signalniveau niemals über eine bestimmte Schwelle hinausgehen
wird oder eine bestimmte Schwelle in einem frühen Stadium übertritt.
In diesen besonderen Fällen kann die Vorrichtung eine frühe
NEIN- oder JA-Messung ausgeben, welche die Abwesenheit oder Anwesenheit
von Analyten in Bezug auf ein bestimmtes Basisniveau (welches Null
sein kann) anzeigt. Eine Testvorrichtung, die ein Vorergebnisbestimmungsverfahren
einsetzt, ist in der
EP1464613 offenbart.
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Die
Testvorrichtung kann dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob
eine Testperson schwanger ist oder nicht (nämlich ob die
flüssige Probe hCG oberhalb eines bestimmten Niveaus enthält)
und kann ebenfalls weitere Schwellen verwenden, die dem Benutzer
den Fortschritt der Schwangerschaft anzeigen. Der Fortschritt der
Schwangerschaft kann durch eine zeitbasierte oder konzentrationsbasierte
Messung angezeigt werden.
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Die
Testvorrichtung wird typischerweise ein Gehäuse umfassen.
Das Gehäuse kann fluidundurchlässig sein und aus
einem geeigneten Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel ABS konstruiert
sein. Die Testvorrichtung kann ferner ein Probenaufnahmeelement
zum Aufnehmen der flüssigen Probe aufweisen. Das Probenaufnahmeelement
kann sich von dem Gehäuse aus erstrecken.
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Das
Gehäuse kann aus einem fluidundurchlässigen Material
konstruiert sein. Das Gehäuse wird ebenfalls wünschenswerter
Weise Umgebungslicht ausschließen. Das Gehäuse
oder die Hülle wird als im Wesentlichen Umgebungslicht
ausschließend angesehen, wenn weniger als 10%, bevorzugt
weniger als 5% und besonders bevorzugt weniger als 1% des sichtbaren
Lichts, das auf das Äußere der Vorrichtung fällt,
in das Innere der Vorrichtung vordringt. Ein lichtundurchlässiges
synthetisches Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polycarbonat,
ABS, Polystyren, Polystyrol, hochdichtes Polyethylen oder Polypropylen,
das ein angemessenes Licht blockierendes Pigment enthält,
ist eine geeignete Wahl zur Verwendung in der Herstellung des Gehäuses.
Eine Öffnung kann an dem Äußeren des
Gehäuses vorhanden sein, welche mit dem Test, der innerhalb des
Innenraums innerhalb des Gehäuses vorhanden ist, kommuniziert.
Alternativ kann die Öffnung dazu dienen, dass sich eine
poröse Probenaufnahme von dem Gehäuse zu einer
außerhalb des Gehäuses befindlichen Position erstrecken
kann.
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Ebenfalls
innerhalb des Gehäuses wird typischerweise eine Leistungsquelle
vorhanden sein. Die Vorrichtung wird typischerweise ein Anzeigemittel
umfassen, um das Ergebnis des Tests anzuzeigen, sowie Speichermittel,
um Daten abzuspeichern. Zweckmäßigerweise umfasst
das Anzeigemittel eine LCD-Anzeige.
-
Das
Anzeigemittel kann ferner weitere Informationen anzeigen, wie zum
Beispiel eine Fehlermeldung, persönliche Details, Zeit,
Datum und einen Zeitmesser, um den Benutzer darüber zu
informieren, wie lang für den Test gemessen worden ist.
Die Information, die durch den Test angezeigt wird, kann in Worten,
Zahlen oder Symbolen in irgendeiner Schriftart, einem Alphabet oder
einer Sprache angezeigt werden, zum Beispiel "positiv", "negativ",
"+", "–", "schwanger", "nicht schwanger", "wenden sie sich
an ihren Arzt", "wiederholen sie den Test".
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Die
Testvorrichtung kann ferner eine Probenaufnahme aufweisen, die ein
poröses Probenaufnahmeelement umfasst, die in Fluidverbindung
mit und vorgelagert zu einem oder beiden Testfließwegen
ist. Die Testvorrichtung kann mehr als einen Testfließweg
umfassen, wobei jeder eine Detektionszone aufweist, in welchem Fall
ein einzelnes poröses Probenaufnahmeelement vorhanden sein
kann, das ein gemeinsames für die mehreren Testfließwege
ist. Deshalb ist eine auf das poröse Element der Vorrichtung
aufgetragene flüssige Probe dazu in der Lage, entlang der
Fließwege der jeweiligen Tests zu den jeweiligen Detektionszonen
zu gelangen. Das poröse Element kann innerhalb eines Gehäuses
vorhanden sein oder kann sich zumindest teilweise aus dem Gehäuse
hinaus erstrecken und kann zum Beispiel dazu dienen, einen Urinstrahl
zu sammeln. Das poröse Element kann als ein Fluidreservoir
fungieren. Das poröse Element kann aus jedem saugfähigen, porösen
oder faserförmigen Material hergestellt sein, das dazu
geeignet ist, Flüssigkeit schnell aufzunehmen. Die Porosität
des Materials kann unidirektional (d. h. mit Poren oder Fasern,
die gänzlich oder vorwiegend parallel zu einer Achse des
Elements verlaufen) oder multidirektional (omnidirektional, so dass
das Element eine amorphe schwammähnliche Struktur hat)
sein. Poröses Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polypropylen, Polyethylen
(bevorzugt von sehr hoher molekularer Masse), Polyvenylethylenfluorid,
Ethylenvinylacetat, Acrylonitril und Polytetrafluor-Ethylen können
verwendet werden. Andere geeignete Materialien enthalten Glasfaser.
Das Vorhandensein eines gemeinsamen porösen Probenaufnahmeelements
ermöglicht es, eine einzelne Probe gleichzeitig den Fließwegen
des ersten und zweiten Tests zur Verfügung zu stellen und
erhöht ferner die Effektivität des Vorhandenseins
einer gemeinsamen Referenz- und/oder gemeinsamen Kontrollzone.
-
In
einem fünften Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren
zum Durchführen eines Tests zum Bestimmen des Vorhandenseins
und/oder der Menge bzw. Konzentration von einem oder mehreren Analyten
zur Verfügung, wobei das Verfahren den Schritt des Kontaktierens
einer flüssigen Probe mit einer Testvorrichtung gemäß dem
ersten und dritten Aspekt der Erfindung enthält.
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Kurze Figurenbeschreibung
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1 ist
eine Ansicht einer Testvorrichtung gemäß der Erfindung;
-
2 ist
eine schematische Ansicht der Testfließwege gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform gemäß der
Erfindung;
-
3 ist
eine Ansicht der Anordnung von Lichtquellen und Photodetektor der
Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist;
-
4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Ausführungsform
der Testvorrichtung, welche die relativen Positionen von einigen
der Testkomponenten darstellt;
-
5a und 5b sind
Ansichten der Unterseite einer Leitblechanordnung, die auch einige
der optischen Komponenten der Ausführungsform zeigen, die
in 3 gezeigt ist; und
-
6 ist
eine Draufsicht des Teils der Ausführungsform der Testvorrichtung,
die in den vorstehenden Figuren abgebildet ist, und stellt einen
Lateral-Flow-Teststreifen in situ in der Testvorrichtung dar.
-
Wege zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
externe Draufsicht auf eine Testvorrichtung ist in 1 gezeigt.
Die Vorrichtung (10) ist länglich mit einer Länge
von etwa 14 cm und einer Breite von etwa 25 mm. Das Gehäuse
(11) kann aus einem geeigneten flüssigkeitsundurchlässigen
Gehäuse, wie zum Beispiel Polycarbonat, ABS, Polystyren,
hochdichtes Polyethylen oder Polypropylen ausgebildet sein. Die
externe poröse Probenaufnahme (12) kann aus jedem
saufähigen, porösen oder faserartigen Material
gebildet sein, das dazu geeignet ist, Flüssigkeit schnell
aufzunehmen. Ebenfalls ist eine LCD-Anzeige (15) zum Anzeigen
der Ergebnisse des Tests gezeigt. Ebenfalls innerhalb der Testvorrichtung
vorhanden und nicht gezeigt sind die Testfließwege, Lichtquellen,
Photodetektor und Leistungsquelle und zugehörige elektronische
Komponenten.
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2 zeigt
den Aufbau des Photodetektors und der individuellen porösen
Testträger einer Testvorrichtung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform. Die Testvorrichtung (20)
weist ein gemeinsames Probenauftragungsgebiet (21) auf,
das erste und zweite Tests (22) und (23) fluidverbindet.
Ein einzelner Photodetektor (4) ist zwischen den zwei Tests vorhanden,
um Licht von den entsprechenden Zonen zu detektieren. Die Zonen
(24) und (25) entsprechen jeweils einer Detektions-
und Kontrollzone auf dem ersten Test (22). Zonen (26)
und (27) entsprechen jeweils einer Detektions- und Referenzzone
auf dem zweiten Test (23). Nicht gezeigt sind die entsprechenden
vier LEDs, die jeweils eine entsprechende Zone durch geeignet angeordnete
Fenster beleuchten.
-
3 zeigt
eine Ansicht der Anordnung gemäß einer exemplarischen
Ausführungsform, umfassend einen einzelnen Photodetektor
(23) und vier LEDs (31). Das aktive Gebiet des
Photodetektors misst 1,5 mm × 1,5 mm.
-
4 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht der Testvorrichtung (40),
welche die relativen Positionen von einigen Komponenten zeigt. Licht
von der LED (41) beleuchtet eine Zone des Streifens (42)
und Licht, das von der Zone reflektiert wird, wird durch den Photodetektor
(44) detektiert. Ähnlich beleuchtet Licht von
der LED (45) eine Zone des Streifens (46) und
reflektiertes Licht wird durch den Photodetektor detektiert. Es
sind Unterteilungen (47) vorhanden, die Licht von der LED
daran hindern, direkt auf den Photodetektor einzufallen. Ebenfalls
ist ein geneigtes Element (48) vorhanden, welches dazu
dient, eine Beleuchtung des Streifens (46) durch die LED
(41) und entsprechend die Beleuchtung des Streifens (42)
durch die LED (45) zu verhindern, während es erlaubt,
dass von den jeweiligen Teststreifen reflektiertes Licht durch den
Photodetektor detektiert wird. Das geneigte Element dient auch dazu,
reflektiertes Licht von den Teststreifen auf den Photodetektor zu
leiten. Die LEDs sind auf einer Oberfläche (49)
montiert, die aus einer Leiterplatte hergestellt ist.
-
5a illustriert
eine Unterseitenansicht der Leitblechanordnung der beispielhaften
Ausführungsform. Licht von den LEDs, von denen eine (bezeichnet
mit dem Bezugszeichen 51) gezeigt ist, illuminiert eine
Zone eines Teststreifens (nicht gezeigt) durch eine Öffnung.
Jede LED ist mit einer entsprechenden Öffnung verknüpft.
In der Figur wird eine beispielhafte Öffnung mit dem Bezugszeichen 55 bezeichnet.
Licht wird von dem Streifen auf den Photodetektor (52)
reflektiert. Ebenfalls gezeigt ist das geneigte Element (53)
und die Unterteilung (56). Benachbarte LEDs sind voneinander
durch Leitbleche (54) abgeschirmt.
-
5b zeigt
eine Unterseitenansicht der Leitblechanordnung der beispielhaften
Ausführungsform aus einer abweichenden Perspektive. Das
geneigte Element (53) ist symmetrisch bezüglich
einer Achse (57) und dient dazu, reflektiertes Licht von
allen vier LEDs (nicht gezeigt) auf den Photodetektor (nicht gezeigt)
zu leiten.
-
6 zeigt
eine Draufsicht der Testvorrichtung, die auf einen Teststreifen
(61), der über den Öffnungen (62)
angeordnet ist und durch Anordnungsgins (63) in Position
gehalten wird, herunterschaut. Die LEDs und der Photodetektor können
teilweise durch die Öffnungen gesehen werden.
-
Beispiel 1
-
Der
Wert des Signals, das aus den entsprechenden Zonen für
eine Testvorrichtung mit einer Testzone niedriger Sensitivität
(zum Messen hoher Analytkonzentration) und einer Testzone hoher
Sensitivität (zum Messen niedriger Analytkonzentration)
bestimmt wird, wird durch das Signalberechnungsmittel wie folgt
bestimmt:
Die Verwendung der Streifen und Fenster sind in der
unten gezeigten Tabelle definiert (siehe
2)
Streifen | Fenster
1 | Fenster
2 |
A | Testlinie
niedriger Sensitivität (LS) | Kontrolllinie
(Ctrl) |
B | Testlinie
hoher Sensitivität (HS) | Referenzfenster
(Ref) |
-
Messungen
des Lichts, das von jedem Fenster reflektiert wird, werden in etwa
zwei Mal pro Sekunde aufgenommen und ein digitaler Tiefpassfilter
wird verwendet, um Rauschen auszusondern und die Daten zu glätten.
Gefilterte Werte werden zum Bestimmen einer Strömung und
zum Bestimmen des Ergebnisses verwendet und werden durch einen normierten
Prozentsatz relativer Dämpfung (%A) ausgedrückt.
Dies berücksichtigt und minimiert alle Variationen in den
optischen Komponenten sowohl innerhalb der Vorrichtung als auch
zwischen Vorrichtungen.
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Der
gemessene Wert ist umgekehrt proportional zu der Menge reflektierten
Lichts.
-
Für
jedes Fenster ist das Fensterverhältnis an den Referenz-,
Kontroll- und Testfenstern gleich dem gemessenen Wert, wenn der
poröse Träger trocken ist, t = 0 (vor dem Hinzufügen
einer Probe), geteilt durch den gemessenen Wert zum Zeitpunkt t
nach dem Hinzufügen der Probe:
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Berechnung gefilterter Fensterverhältnisse
-
Für
jeden Zeitpunkt t werden die Fensterverhältnisse für
jedes Fenster wie folgt berechnet:
-
Berechnung gefilterter %A-Werte
-
Der
normierte Prozentsatz relativer Dämpfung (%A) ist durch
die Differenz des Referenz(Ref.)-Fensterverhältnisses und
des Fensterverhältnisses, das betrachtet wird (Kontroll-
oder Testfenster) geteilt durch das Referenzfensterverhältnis
und multipliziert mit 100% gegeben.
-
Für
jeden Zeitpunkt t werden %A-Werte für die HS-Testlinie,
LS-Testlinie und Kontrolllinie berechnet, wobei gilt:
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Konstruktion von Testvorrichtungen
-
Eine
Testvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
wurde konstruiert, umfassend einen ersten Untersuchungsteststreifen,
der ein markiertes Bindungsreagens aufweist, das einer Detektionszone vorgelagert
vorhanden ist, und einen zweiten Untersuchungsteststreifen, umfassend
ein markiertes Bindungsreagens und ein zweites (Radikalfänger-)Bindungsreagens
für den Analyten sowie markiertes Bindungsreagens für
eine Kontrollzone, das in einer Detektionszone und einer Kontrollzone
vorgelagert vorhanden ist.
-
Präparation des ersten
Untersuchungsteststreifens
-
Die
Detektionszone wurde durch Aufbringen einer Linie von anti-β-hCG
Antikörper (inhäusiger Klon 3468) mit einer Konzentration
von 3 mg/ml in einem PBSA Buffer mit einer Rate von 1 μl/cm
auf Bänder aus Nitrozellulose einer Größe
von 350 mm Länge × 40 mm Breite (Whatman) mit
einer Porengröße von 8 μm und einer Stärke
zwischen 90–100 μm, die auf eine 175 μm
Rückseitenschicht laminiert wurde, präpariert.
Der anti-β-hCG Antikörper wurde unter Verwendung
der Biodot xyz3050-Ausgabeplattform als eine Linie von ca. 1,2 mm
in der Breite und ca. 300 mm in der Länge an einer Position
von 10 mm entlang der Länge der Nitrozellulose aufgetragen.
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Die
Bänder der Nitrozellulose wurden mit einem Hedinair-Trockenofen
mit der Seriennummer #17494, der auf 55°C und eine Geschwindigkeit
5 (Singlepass-Betrieb) eingestellt wurde, getrocknet.
-
Die
Nitrozellulose wurde nachfolgend mit einem Blockpuffer blockiert,
der eine Mischung von 5% Ethanol (BDH Analar 104766P) plus 150 mM
Natriumchlorid (BDH Analar 10241AP) plus 50 mM trizma base (von Sigma
T1503) plus Tween 20 (Sigma P1379) und 1% (G/V) Polyvinylalkohol
(PVA, Sigma 360627).
-
Der
Blockierpuffer wurde mit einer Rate von 175 μl/mm auf das
proximale Ende des Bandes aufgetragen. Als die Blockierlösung
in die Membran aufgesaugt worden war, wurde eine Lösung
aus 2% (G/V) Sucrose (Sigma S8501 in entionisiertem Wasser) unter
Verwendung derselben Vorrichtung mit einer Rate von 1,6 μl/mm aufgetragen
und konnte etwa 5 Minuten in die Nitrozellulosemembran eindringen.
-
Die
Nitrozellulose(NC)-Bänder wurden unter Verwendung eines
Hedinair-Trockenofens der Serie #17494, der auf 75°C und
Geschwindigkeit 5 (Singlepass-Betrieb) eingestellt war, getrocknet.
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Präparation des mobilisierbaren
markierten Bindungsreagens auf dem ersten porösen Trägermaterial
-
Markiertes
Bindungsreagens wurde gemäß dem folgenden Protokoll
präpariert:
-
Beschichten von Latexpartikeln
mit anti-α hCG
-
- 1. Verdünne blaue Latexpartikel von
Duke Scientific (400 nm Durchmesser, DB1040CB bei 10% (G/V) Feststoffen)
auf 2% (G/V) Feststoffe mit 100 mM di-Natriumtetraborat-Puffer pH
8,5 (BDH AnalaR 102676G) (DTB).
- 2. Wasche den verdünnten Latex durch Zentrifugieren
eines Volumens (von 2 mls) von verdünntem Latex in zwei
Eppendorf-Zentrifugalröhren bei 17000 U/min (25.848 rcf)
für 10 Minuten auf einer Heraeus Biofuge 17RS Zentrifuge.
Entferne und verwerfe den Überstand und resuspendiere die
Pellets in 100 mM DTB, so dass 4% (G/V) Feststoff in ein Gesamtvolumen
von 1 ml erhalten werden.
- 3. Präpariere eine Mischung aus Ethanol und Natriumacetat
(95% Ethanol BDH AnalaR 104766P mit 5% w/v Natriumacetat Sigma S-2889).
- 4. Gib 100 μls Ethanol-Natriumacetatlösung
zu dem gewaschenen Latex in Schritt 2 (das sind 10% des Latexvolumens).
- 5. Verdünne den gelagerten Antikörper (inhäusiger
Klon 3299), auf etwa 1200 μg/ml Antikörper in
DTB.
- 6. Erwärme ein Volumen von 1 ml des verdünnten
Antikörpers von Schritt 5 in einem Wasserbad für
etwa 2 Minuten, das auf 41,5°C eingestellt ist. Erwärme
auch den gewaschenen Latex plus Ethanol-Natriumacetat aus Schritt
4 in demselben Wasserbad für 2 Minuten.
- 7. Gib den verdünnten Antikörper zu dem Latex
plus Ethanol-Acetat, mische gut und inkubiere 1 Stunde in dem Wasserbad,
das auf 41,5°C eingestellt ist, unter Mischen mit einem
Magnetrührer und einem Rührfisch, der in der Mischung
platziert ist.
- 8. Präpariere 40 mg/ml Rinder Serum Albumin (BSA) Lösung
(Intergen W22903 in entionisiertem Wasser). Blockiere den Latex
durch Hinzufügen eines gleichen Volumens von 40 mg/ml BSA
zu der Mischung aus Latex/Antikörper/Ethanol-Acetat und
inkubiere 30 Minuten in dem Wasserbad bei 41,5°C unter
fortgesetztem Rühren.
- 9. Zentrifugiere die Mischung bei 17000 U/min über
10 Minuten wie in Schritt 2, (teile das Volumen in 1 ml Anteile
auf die Eppendorf-Röhren auf). Entferne und verwerfe den Überstand
und resuspendiere die Pellets in 100 mM DTB. Wiederhole die Zentrifugation
wie in Schritt 2, entferne und verwerfe den Überstand und resuspendiere
das Pellet in Air Brushing-Puffer (20% (G/V) Sucrose Sigma S8501,
10% (G/V) BSA in 100 mM Trizma Base Sigma T1503 pH auf 9). Gib Air
Brushing-Puffer auf 4% (G/V) Feststoff Latex zu.
-
Das
konjugierte Latex wurde in einer Mischung von BSA und Surcose auf
einen porösen Glasfaserträger (F529-09, Whatman)
bei einer Rate von 50 g/hr und 110 mm/s versprüht und unter
Verwendung eines Hedinar-Förderofens mit der Seriennummer 17494,
eingestellt auf 65°C und Geschwindigkeit 5 (Singlepass-Betrieb)
getrocknet.
-
Die
als Referenzzone gewählte Zone war in einem Abstand von
13 mm entlang der Nitrozellulose, und zwar stromabwärts
der Detektionszone.
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Das
Glasfasermaterial umfassend das markierte Bindungsreagens wurde
an der Nitrozellulosemembran unter Verwendung eines klaren, mit
Klebstoff bedeckten Laminatfilms (Ferrisgate, 38 mm breit) befestigt, der
so angeordnet war, dass das markierte Reagens sich am weitesten
oben befand und die Glasfaser die Oberfläche der Nitrozellulose
um etwa 2 mm entlang der Länge (350 mm) des Bands der Nitrozellulosemembran überlappte.
Die Glasfaser war an dem Ende der Nitrozellulose so befestigt, dass
sie der Detektionszone vorgelagert war.
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Das
laminierte Blatt wurde anschließend in Teststreifen, umfassend
ein poröses Glasfaserträgermaterial mit einer
Breite von 6 mm und einer Länge von 25 mm geschnitten,
wobei die markierten Reagenzien, 20 mm entlang der Länge
der Glasfaser stromaufwärts einer Nitrozellulosemembran
mit einer Breite von 6 mm und einer Länge von 40 mm damit
um 2 mm überlappend aufgetragen wurden.
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Präparation des zweiten
Untersuchungsteststreifens
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Die
Detektionszone wurde wie folgt präpariert:
MAb Maus
anti-human β-hCG Antikörper (Klon 3468) 3 mg/ml
in PBSA-Puffer wurde mit 1 μl/cm auf Nitrozellulose (von
Typ und Dimensionen wie der gemäß dem ersten Test)
an der 10 mm Position unter Verwendung einer Biodot XYZ3050 Ausgabeplattform
aufgetragen, um eine einzige Detektionszone für den ersten
Test zur Verfügung zu stellen.
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Die
Kotrollzone wurde wie folgt präpariert:
Ziege-anti-Kaninchen-Antikörper
(Lampire) von 2 mg/ml in einem PBSA-Puffer wurde mit 1 μl/cm
auf dieselbe Nitrozellulose an der 13 mm Position unter Verwendung
einer Biodot XYZ3050 Ausgabeplattform aufgetragen, die für
den zweiten Test verwendet wurde, um eine einzelne Kontrollzone
für die Testvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Maus-antihuman-β-hCG
mAb (Klon 3299), konjugiert zu 400 nm blauem Polystyrenlatex (Duke
Scientific), wurde mit Radikalfängerantikörper
mAb Maus antihuman-β-hCG (inhäusiger Klon 3468)
von 3 mg/ml gemischt, um eine finale prozentuale Konzentration von
blauem Latex von 3%, eine finale 3468-Konzentration von 0,075 mg/ml
und 0,06 mg/ml Konzentration des freien anti-β-hCG Antikörpers
zu ergeben. Die resultierende Mischung wurde auf Whatman Glasfaser
(F529, 25 mm breite Bänder) unter Verwendung des BIODOT XYZS
(Seriennummer 1673) mit 90 g/hr, mit 2,02 μg/cm versprüht,
auf F529-09 Glasfaser in etwa in der 20 mm Position versprüht.
Die versprühte Lösung verteilte sich zu einem
Band, das in etwa 7 mm lang war.
-
Markiertes
Bindungsreagens für die Kontrollzone wurde ebenfalls wie
folgt auf derselben Region des porösen Träges
deponiert wie das markierte Bindungsreagens für den Analyten:
Kaninchen
IgG (Dako) wurde zu 400 nm blauem Latex Polystyrenlatex (Duke Scientific)
in BSA/Sucrose konjugiert, um eine finale prozentuale Konzentraion
von blauem Latex von 0,7% Feststoff zu ergeben und mit 65 g/hr auf
Glasfasern gesprüht.
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Die
Glasfasern wurden unter Verwendung eines Hedinar-Förderofens
mit der Seriennummer 17494, der auf 65°C und Geschwindigkeit
5 (Singlepass-Betrieb) eingestellt war, getrocknet. Eine zweite
Runde Latex wurde auf die Glasfaser durch Wiederholen des obenstehenden
deponiert, jedoch mit einem Versatz von etwa 0,8 mm von der ursprünglichen Sprühposition
(der Glasfaser weiter nachgelagert). Die Glasfaser wurde wie oben
beschrieben getrocknet.
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Das
Glasfasermaterial mit gesprühtem Latex wurde an die Nitrozellulosemembran
unter Verwendung eines klaren, mit Klebstoff bedeckten Laminatfilms
(Ferrisgate, 38 mm breit) angebracht, so dass es so angeordnet war,
dass das gesprühte Latex am weitesten oben war und die
Glasfaser die Oberfläche der Nitrozellulose um etwa 2 mm
entlang der Länge (350 mm) des Nitrozellulosemembranbands überlappte.
Die Glasfaser war der Nitrozellulosemembran vorgelagert vorhanden
und die Bindungsreagenzien wurden in Richtung des distalen Endes
der Glasfaser zur Verfügung gestellt.
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Das
laminierte Blatt wurde nachfolgend in Teststreifen geschnitten,
die ein poröses Glasfaserträgermaterial mit einer
Breite von 6 mm und einer Länge von 25 mm umfassten, wobei
die markierten Reagenzien, die 20 mm entlang der Länge
der Glasfaser aufgetragen wurden, einer Nitrozellulosemembran mit
einer Breite von 6 mm und einer Länge von 40 mm vorgelagert
und damit um 2 mm überlappend vorhanden waren. Eine poröse
Probenaufnahme (Filtrona) von 45 mm Länge, 12 mm Breite
und einer Stärke von etwa 2,5 mm wurde dem ersten porösen
Trägermaterial vorgelagert und damit überlappend
um etwa 3 mm vorgesehen.
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Markiertes
Bindungsreagens für die Kontrollzone wurde ebenfalls auf
demselben Gebiet des porösen Trägers wie das markierte
Bindungsreagens für den Analyten wie folgt aufgetragen:
Kaninchen
IgG (Dako) wurde zu 400 nm blauem Latex Polystyrenlatex (Duke Scientific)
in BSA/Sacharose konjugiert, um einen finalen %-Satz von blauem
Latex von 0,7% Feststoffen zu ergeben, und mit 65 g/hr auf Glasfaser
(F529-09) versprüht.
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Die
ersten und zweiten Untersuchungsteststreifen wurden parallel zueinander
positioniert und ein gemeinsames Polyester-Probenauftragungsschwämmchen
(505521, Filtrona) wurde an den vorgelagerten Enden von beiden Tests
darüber gelegt. Ein gemeinsames, absorbierendes Baumwolleschwämmchen
(CF7, Whatman) wurde stromabwärts der Referenz- und Kontrollzonen
als Senke aufgelegt.
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Die
Testvorrichtung wurde durch Montieren der Teststreifen in einer
parallelen Konfiguration in ein Plastikgehäuse, das die
optischen Komponenten umfasst, hergestellt. Die LEDs wurden so angeordnet,
dass die vier LEDs in enger Nähe zu den entsprechenden
vier Zonen (2 Detektionszonen und die Referenz- und Kontrollzonen)
in einer versetzten Position und oberhalb der Ebene der Tests positioniert
waren. Ein einzelner Photodetektor wurde zwischen und oberhalb der
Ebene der zwei Tests positioniert und in der Mitte der Teststreifen
positioniert (siehe 2).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 291194 [0002, 0019]
- - EP 1484601 [0007]
- - EP 1484641 [0078]
- - EP 1464613 [0079]