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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren
zum Nachweisen eines Analyten in einer flüssigen Probe.
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Hintergrund
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Lateral-Fluß-Vorrichtungen
sind beschrieben und zum Nachweisen eines Analyten (von Analyten),
der in einer Testprobe vorliegt, verwendet worden. Eine beispielhafte
herkömmliche Lateral-Fluß-Vorrichtung ist in
10 veranschaulicht.
Die Lateral-Fluß-Testvorrichtung
10 enthält
typischerweise eine Reagenszone und eine Testzone
13. Die
Reagenszone enthält eine Probenaufnahmezone
11 und
eine Markierungszone
12. Die Testzone
13 kann
eine Testresultatzone
132 und eine Kontrolltestresultatzone
133,
die stromabwärts der Testresultatzone
132 angeordnet
ist, enthalten. Typischerweise enthält die Probenaufnahmezone
ein poröses Probenaufnahmefeld
111 und die Markierungszone
enthält ein Konjugatfeld
121, wobei beide die
Reagenszone bilden, in der alle notwendigen Testreagenzien enthalten
sind. Die Testzone ist typischerweise in der Form eines Teststreifens
131 mit
einer Testresultatzone
132 und einer Kontrolltestresultatzone
133,
die stromabwärts angeordnet ist. Eine kolorimetrische Anzeige,
die in der Testresultatzone erscheint, zeigt das Vorliegen des getesteten
Analyten an. Die Lateral-Fluß-Vorrichtung enthält
typischerweise ein Absorptionsfeld
141, das mit den Elementen
11,
121 und
131 entlang
der durch den Pfeil in
1C angezeigten Richtung in Flüssigkeitskommunikation
steht. Herkömmliche Lateralvorrichtungen werden aus Nitrocellulose-Streifen
oder aus Nylon gefertigt, die mit Bindungsmitteln, die den zu testenden
Analyten binden, immobilisiert sind. Siehe zum Beispiel die Lateral-Fluß-Testvorrichtungen,
die in
US 4,857,453 ;
US 5,073,484 ;
US 5,119,831 ;
US 5,185,127 ;
US 5,275,785 ;
US 5,416,000 ;
US 5,504,013 ;
US 5,602,040 ;
US 5,622,871 ;
US 654,162 ;
US 5,656,503 ;
US 5,686,315 ;
US 5,766,961 ;
US 5,770,460 ;
US 5,916,815 ;
US 5,976,895 ;
US 6,248,598 ;
US 6,140,136 ;
US 6,187,269 ;
US 6,187,598 ;
US 6,228,660 ;
US 6,235,241 ;
US 6,306,642 ;
US 6,352,862 ;
US 6,372,515 ;
US 6,379,620 und
US 6,403,383 , beschrieben sind.
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Sowohl
kompetitive als auch auch nicht-kompetitive Tests können
mit den herkömmlichen Lateral-Fluß-Testvorrichtungen
zum Nachweisen des Vorliegens eines Analyten in einer flüssigen
Probe durchgeführt werden. Jedoch sind solche Vorrichtung
und Verfahren nicht besonders zugänglich für die
Anpassung der Nachweisgrenzbereiche, die ein positives oder negatives
Signal ermöglichen, das bei einer vorbestimmten Analytkonzentration
erzeugt wird. Zusätzlich sind diese Vorrichtungen und Verfahren
zum Messen von Analyten in niedrigen Konzentrationen mit einem hohen
Grad an Genauigkeit nicht besonders brauchbar. Wenn ein Analyt in
einer sehr niedrigen Konzentration in einer flüssigen Probe
vorliegt, wird eine Pufferlösung benötigt, um
den Analyten aus der Probe zu extrahieren, was das Ergebnis beeinflussen
und Unannehmlichkeiten und Sicherheitsbedenken der Person, die den
Test durchführt, hervorrufen kann. Daher besteht ein Bedarf
für Testvorrichtungen, die eine minimale manuelle Bedienung
benötigen, während genaue und zuverlässige
Testergebisse gewährleistet sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Testvorrichtungen. Eine Testvorrichtung,
die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, enthält
ein Testelement und eine zweite Reagenszone, die von dem Testelement getrennt
sein kann, jedoch mit diesem ebenfalls in Flüssigkeitskommunikation
steht; worin das Testelement eine erste Reagenszone und eine Testzone
enthält. Wenn die Testvorrichtung verwendet wird, fließt
eine flüssige Probe, die zunächst auf die zweite
Reagenszone aufgebracht wird, zu der ersten Reagenszone und dann zu
der Testresultatzone. Durch Verwendung der Testvorrichtung erhöht
sich nicht nur die Genauigkeit und/oder die Sensitivität
des Tests, sondern die Zugabe einer zusätzlichen Pufferlösung
zu der flüssige Probe vor Aufbringen der Probe auf die
Testvorrichtung wird vermieden. Ein Beispiel solch eines Puffers
würde ein Puffer zum Extrahieren einer Kleinchemikalie
aus einer flüssigen Probe sein.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Testvorrichtung
zum Nachweisen eines Analyten in einer flüssigen Probe
bereitgestellt, umfassend (1) ein Testelement, das eine erste Reagenszone
umfaßt, die in Flüssigkeitskommunikation mit einer
stromabwärts angeordneten Testresultatzone steht, auf der
ein spezifisch bindendes Molekül immobilisiert ist, und
(2) eine zweite Reagenszone mit einer bewegbaren getrockneten bindenden
Einheit, die eine spezifische Bindung für den Analyten
zeigt, worin die zweite Reagenszone mit dem Testelement in Flüssigkeitskommunikation
steht und von dem Testelement getrennt sein kann. Wenn die Testvorrichtung
verwendet wird, wird die flüssige Probe auf die zweite
Reagenszone aufgebracht, um ein Flüssigkeitsgemisch zu
bilden, und ihr dann ermöglicht, zur Nachweiszone des Testelements
zu fließen, wo ein Testergebnis auf der Nachweiszone detektiert
werden kann. Die Verwendung der Vorrichtungen und Verfahren der
vorliegenden Erfindung können zu einer hohen Nachweissensitivität
führen. In einigen Ausführungsformen wird eine
zusätzliche Extraktionslösung oder Pufferlösung
vor dem Aufbringen der flüssigen Probe auf die Testvorrichtung
und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Probe auf die
Testvorrichtung nicht zu der flüssigen Probe gegeben.
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In
einigen anderen Ausführungsformen können die Vorrichtungen
und Verfahren der Erfindung verwendet werden, um das Vorliegen oder
Fehlen eines Analyten in einer Probe unter Verwendung von nicht-kompetitiver
Bindung zu bestimmen. Zum Beispiel kann die zweite Zone eine erste
bewegbare bindende Einheit (Y1) aufweisen, die eine spezifische
Bindung für einen Zielanalyten (A) zeigt, worin das erste
bewegbare Molekül mit einem ersten Partner (M1) eines spezifisch
bindenden Paares (M1/M2), das in keinem Zusammenhang mit dem Analyten
steht, konjugiert sein kann; die ersten Reagenszone eine Markierungszone
mit einer nachweisbaren Markierung (L) enthalten kann, die an eine
zweite bewegbare bindende Einheit (Y2) konjugiert sein kann, die
eine spezifische Bindung für den Zielanalyten zeigt; die
Nachweiszone einen zweiten Partner (M2) des spezifisch bindenden
Paares enthalten kann. Der erste Partner des bindenden Paares (M1)
kann an den zweiten Partner des bindenden Paares (M2) binden. Wenn
die Vorrichtung verwendet wird, kann eine flüssige Probe
auf die zweite Reagenszone der Testvorrichtung aufgebracht werden.
Falls ein Zielanalyt in der flüssigen Probe vorliegt, kann
die erste bewegbare bindende Einheit den Zielanalyten binden und
einen Komplex (M1 – Y1 – A) bilden, der durch
die flüssige Probe von der zweiten Reagenszone in die Markierungszone der
ersten Reagenszone des Testelements bewegt werden kann, wo ein neuer
Komplex (M1 – Y1 – A – Y2 – L)
gebildet wird. Der neue Komplex kann bis zu der Nachweiszone reichen,
wo die nachweisbare Markierung durch den zweiten Partner des bindenden
Paares (M2) eingefangen werden kann, um anzuzeigen, daß ein Zielanalyt
in der flüssigen Probe vorliegt (ein positives Ergebnis).
In bevorzugten Ausführungsformen weist die erste Reagenszone
eine Probenaufnahmezone auf, die mit der Markierungszone in Flüssigkeitskommunikation
stehen kann. Die erste Reagenszone kann die Probe aus der zweiten
Reagenszone aufnehmen. Falls kein Zielanalyt in der flüssigen
Probe vorliegt, wird keine nachweisbare Markierung auf der Nachweiszone
eingefangen und ein negatives Ergebnis wird angezeigt. Die Begriffe
A, Y1, Y2, M1 und M2 werden nur verwendet, um das Verständnis
für die vorliegende Erfindung zu erleichtern, und schränken
den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein. In anderen Ausführungsformen,
wenn der Analyt ein Antikörper ist, ist ein erstes Antigen mit
einer spezifischen Bindung für den Antikörper
an einen ersten Partner eines spezifisch bindenden Paares, das in
keinem Zusammenhang mit dem Antikörper steht, konjugiert.
Das an den ersten Partner konjugierte Antigen kann beweglich auf
der zweiten Reagenszone getrocknet sein; eine Farbmarkierung, die
an ein zweites Antigen oder eine bindende Einheit, die eine spezifische
Bindung für den Antikörper aufweist, konjugiert
ist, ist beweglich auf der Markierungszone getrocknet; und ein zweiter
Partner des spezifisch bindenden Paares ist auf der Testresultatzone
immobilisiert. In einer anderen Ausführungsform, wenn der
Analyt ein Antigen ist, ist ein erster Antikörper mit spezifischer
Bindung für das Antigen, der an einen ersten Partner eines
spezifisch bindenden Paares, das in keinem Zusammenhang mit dem
Antikörper steht, konjugiert ist, beweglich auf der zweiten
Reagenszone getrocknet; eine Farbmarkierung, die an einen zweiten
Antikörper konjugiert ist, der eine spezifische Bindung
für das Antigen aufweist, ist beweglich auf der Markierungszone
getrocknet; ein zweiter Partner des spezifisch bindenden Paares
ist auf die Testresultatzone immobilisiert. Falls die Testprobe
den zu testenden Analyten enthält, wird die Testzone ihre
Farbe verändern, was ein positives Ergebnis anzeigt. Umgekehrt
kommt es zu keiner Farbänderung, falls der Analyt fehlt,
und das Ergebnis ist daher negativ.
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Durch
Verwendung eines kompetitiven Bindungstests ist in einigen Ausführungsformen
ein für einen Zielanalyten spezifisch bindendes Molekül
(Y1) beweglich auf der zweiten Reagenszone getrocknet, worin das Molekül
Y1 an einen ersten Partner M1 eines spezifisch bindenden Paares
(M1/M2), das in keinem Zusammenhang mit dem Zielanalyten steht,
konjugiert ist; die Markierungszone eine nachweisbare Markierung
(L) enthält, die an einen Scheinanalyten (A*) konjugiert
ist, der durch die flüssige Probe bewegt werden kann; und der
zweite Partner M2 des spezifisch bindenden Paares auf der Testresultatzone
immobilisiert ist. Wenn die Testvorrichtung verwendet wird, wird
eine flüssige Probe auf die Testvorrichtung aufgebracht,
um so zunächst die zweite Reagenszone zu berühren.
Falls ein Zielanalyt in der flüssigen Probe vorliegt, kann
der Analyt dann durch das spezifisch bindende Molekül gebunden
werden, um so einen Komplex (A – Y1 – M1) zu bilden,
der durch den Flüssigkeitsfluß zu der Markierungszone
bewegt werden kann, die das Element L – A* aufweist, und das
Gemisch, das den Komplex (A – Y1 – M1), die nachweisbare
Markierung und den Scheinanalyten (L – A*) enthält,
kann dann durch die flüssige Probe bewegt werden, um die
Nachweiszone zu erreichen, wo eine nachweisbare Markierung nicht
eingefangen werden kann. Ein negatives Ergebnis wird auf der Testresultatzone
detektiert. In der Markierungszone kann der Komplex (A – Y1 – M1)
durch Kompetition mit dem markierten Scheinanalyten dissoziiert
werden, um A + Y1 – M1 + L – A* und dann A + L – A* – Y1 – M1
zu bilden. Die flüssige Probe, die die Komplexe enthält,
fließt zu der Testresultatzone, wo der immobilisierte Partner
(M2) auf der Testresultatzone die Komplexe durch Binden an M1 des
Komplexes einfängt, was die Bestimmung des Testergebnisses ermöglicht.
Falls keine nachweisbare Markierung in der Testresultatzone eingefangen
wird, wird ein positives Ergebnis detektiert, was das Vorliegen
des Analyts von Interesse in der Probe anzeigt. Umgekehrt zeigt
ein negatives Ergebnis das Fehlen des Analyts von Interesse in der
Probe an.
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In
einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das Molekül,
das auf der zweiten Reagenszone getrocknet ist, ein Antikörper,
der eine spezifische Bindung für einen Zielanalyten aufweist,
worin der Antikörper an ein Biotin-Molekül konjugiert
ist; die Markierungszone der Testelemente eine nachweisbare Markierung
und einen Scheinanalyten aufweist; und ein Streptavidin auf der
Testresultatzone immobilisiert ist. Das spezifisch bindende Molekülpaar
(M1/M2) kann aus einem der folgenden Paare ausgewählt werden:
Biotin/Avidin, Biotin/Streptavidin, Maus-IgG und Anti-Maus-IgG,
Rhodamin/Anti-Rhodamin und Antikörper/Antigen, die keinen Analyt-Antikörper
enthalten und in keinem Zusammenhang mit dem Analyten stehen.
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In
einigen anderen Ausführungsformen wird eine Testvorrichtung
zum Nachweisen eines Analyten in einer flüssigen Probe
bereitgestellt, umfassend (1) ein Testelement, das eine erste Reagenszone
enthält, die mit einer Nachweiszone in Flüssigkeitskommunikation
steht, auf der ein spezifisch bindendes Molekül immobilisiert
ist, und (2) eine zweite Reagenszone, die mit dem Testelement in
Flüssigkeitskommunikation steht und von dem Testelement
getrennt ist, wobei die zweite Reagenszone ein beweglich getrocknetes
Molekül aufweist, das eine spezifische Bindung für
einen Analyten zeigt; und worin die zweite Reagenszone in einem
Probensammelschacht berührt werden kann, der ein Teil eines
Gehäuses ist, in dem das Testelement ebenfalls untergebracht
ist, und der mit dem Gehäuse in Flüssigkeitskommunikation
steht. Beim Nachweisen eines Zielanalyten in einer flüssigen
Probe wird die flüssige Probe in den Sammelschacht gegeben,
um so die zweite Reagenszone zunächst zu berühren,
wo die flüssige Probe dann zu dem Testelement, das innerhalb
des Gehäuses enthalten ist, bewegt wird. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist ein spezifisch bindendes Molekül (Y1)
mit einer Bindung für den Zielanalyten beweglich auf der
zweiten Reagenszone getrocknet, worin das Molekül Y1 an
einen ersten Partner M1 eines spezifisch bindenden Paares (M1/M2)
konjugiert ist, wobei M1 und M2 in keinem Zusammenhang mit dem Zielanalyt
stehen und keine spezifische Bindung für den Zielanalyt
zeigen; die Markierungszone eine nachweisbare Markierung (L) und
einen Scheinanalyten (A*) enthält, die durch die flüssige
Probe bewegt werden können; und der zweite Partner M2 des
spezifisch bindenden Paares auf der Testresultatzone immobilisiert
ist.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Nachweisen
eines Analyten in einer flüssigen Probe bereit, umfassend
das Bereitstellen einer Testvorrichtung, die eine zweite Reagenszone
mit einem beweglich getrockneten Molekül, das eine spezifische
Bindung für den Analyten zeigt, umfaßt, wobei
die zweite Reagenszone mit einem Testelement in Flüssigkeitskommunikation
steht, das eine erste Reagenszone umfaßt, die mit einer
Nachweiszone in Flüssigkeitskommunikation steht. Die erste
Reagenszone kann eine Markierungszone mit einer getrockneten Markierung
umfassen. Ein spezifisch bindendes Molekül kann auf der
Testresultatzone immobilisiert sein. Die Verfahren der Erfindung
berücksichtigen ebenfalls das Aufbringen einer flüssigen
Probe auf die zweite Reagenszone, das Bewegen der flüssigen
Probe von der ersten Reagenszone zu der Testresultatzone und das
Bestimmen des Testergebnisses, basierend auf der Testresultatzone.
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In
einem anderen Aspekt dieser vorliegenden Erfindung wird ein Testkit
bereitgestellt. Das Testkit enthält eine vorstehend beschriebene
Testvorrichtung und einen Probensammler, wobei die Testvorrichtung
eine zweite Reagenszone mit einem beweglich getrockneten Molekül,
das eine spezifische Bindung für einen Analyten zeigt,
umfaßt, wobei die Reagenszone mit einem Testelement in
Flüssigkeitskommunikation steht, das eine erste Reagenszone
umfaßt, die mit einer Nachweiszone in Flüssigkeitskommunikation
steht. Die erste Reagenszone kann eine Markierungszone mit einer
getrockneten Markierung und die Testresultatzone, die ein spezifisch
bindendes Molekül, das immobilisiert ist, umfaßt,
umfassen. Die zweite Reagenszone kann von dem Testelement getrennt
sein.
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Einfügen durch Verweis
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All
Veröffentlichungen und Patentanmeldungen, die in dieser
Beschreibung genannt werden, werden hier durch Verweis in dem gleichen
Umfang eingefügt, wie wenn jede einzelne Veröffentlichung
oder Patentanmeldung spezifisch und individuell durch Verweis als
eingeführt angezeigt wäre.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist
eine Perspektivansicht einer Lateral-Fluß-Vorrichtung,
die ein Probenaufnahmefeld 111, ein Markierungsfeld 121,
einen Teststreifen 131 und ein Absorptionsfeld 131 enthält,
die auf dem Rückenfeld 151 in dieser Reihenfolge
entsprechend der Richtung des Flüssigkeitsflusses angeordnet
sind.
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1B ist
eine Draufsicht einer Lateral-Fluß-Vorrichtung, die eine
Testresultatzone 132 und eine Resultatkontrollzone 131 auf
dem Teststreifen 131 zeigt.
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1C ist
eine Perspektivansicht einer Lateral-Fluß-Vorrichtung,
die eine Probenaufnahmezone 11, Markierungszone 12,
Testresultatzone 13 und eine Absorptionszone 14 zeigt,
die in der Richtung des Flüssigkeitsflusses angeordnet
sind.
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2 ist
eine Perspektivansicht einer Testvorrichtung.
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3A ist
eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bevor eine flüssige Probe auf die zweite Reagenszone
aufgebracht ist.
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3B ist
eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die ein Testergebnis auf der Testresultatzone 13 zeigt,
nachdem eine flüssige Probe auf die zweite Reagenszone
aufgebracht ist, wenn ein Analyt in der flüssigen Probe
vorliegt.
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4A ist
eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die eine Testvorrichtung zeigt, bevor eine flüssige
Probe auf die zweite Reagenszone aufgebracht ist.
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4B ist
eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die ein Testergebnis auf der Testresultatzone 13 zeigt,
nachdem eine flüssige Probe auf die Testvorrichtung aufgebracht
ist, wenn ein Analyt in der flüssigen Probe vorliegt.
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5A ist
eine Veranschaulichung einer Testvorrichtung.
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5B ist
eine Veranschaulichung einer Testvorrichtung, die ein Testergebnis
auf der Testresultatzone zeigt, nachdem eine flüssige Probe
auf die zweite Reagenszone der Testvorrichtung aufgebracht ist,
wenn ein Analyt in der flüssigen Probe vorliegt.
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6 ist
eine Perspektivansicht einer Testvorrichtung mit einem Probesammelschacht 302,
der an ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Testelement 10 angeschlossen
ist, worin eine zweite Reagenszone derart konfiguriert ist, um innerhalb
des Probensammelschachts 601 zu sein.
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7A ist
eine Perspektivansicht der Testvorrichtung, die einen Probenaufnahmeschacht 302 mit
einer zweiten Reagenszone auf dem porösen Element 2011 umfaßt.
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7B ist
eine Perspektivansicht eines nicht zusammengebauten Probenaufnahmeschachts
und eines porösen Elements 2011.
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7C ist
eine Perspektivansicht des Probenaufnahmeschachts, der bei einem
Teil 3024 mit dem porösen Element 2011 verknüpft
ist.
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7D ist eine Perspektivansicht eines Probenaufnahmeschachts,
der bei einem Teil 3024 mit dem porösen Element 2011 verknüpft
ist.
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8 ist
eine Schnittansicht der Testvorrichtung.
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9 ist
eine Schnittansicht der Testvorrichtung, nachdem eine flüssige
Probe in den Probenaufnahmeschacht gegeben ist.
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10 ist
eine Schnittansicht der Testvorrichtung, nachdem eine flüssige
Probe in den Probenaufnahmeschacht gegeben ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Definition
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Soweit
nicht anderweitig definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen
Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie durch den Fachmann, an den
diese Erfindung gerichtet ist, üblich verstanden werden.
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"Untersuchen"
bezeichnet das Testen auf oder das Nachweisen von einem Vorliegen
einer Substanz oder eines Materials, wie zum Beispiel, jedoch nicht
beschränkt auf eine Chemikalie, eine organische Verbindung,
eine anorganische Verbindung, ein metabolisches Produkt, eine Droge
oder einen Drogenmetabolit, einen Organismus oder einen Metabolit
solch eines Organismus, eine Nukleinsäure, ein Protein
oder eine Kombination davon. Gegebenenfalls bezeichnet Untersuchen
das Messen der Menge der Substanz oder des Materials. Untersuchen
bezeichnet ferner einen immunologischen Test, einen chemischen Test,
einen enzymatischen Test und dgl.
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"Probe"
oder "Testmaterial" können untereinander auswechselbar
verwendet werden. "Probe" oder "Testmaterial" bezeichnen ein Material,
das auf das Vorliegen und/oder die Konzentration eines Analyten
in einer Probe oder eines Testmaterials untersucht wird, oder um
das Vorliegen und/oder die Anzahl eines oder mehrerer Bestandteile
einer Probe oder eines Testmaterials zu bestimmen, oder um eine
qualitative Beurteilung einer Probe oder eines Testmaterials durchzuführen.
Eine Probe kann eine Flüssigkeitsprobe sein, wie zum Beispiel
eine flüssige Probe. Beispiele einer Flüssigkeitsprobe,
die untersucht werden kann, schließen Körperflüssigkeiten,
einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf
Blut, Serum, Plasma, Speichel, Urin, Augenflüssigkeit,
Samenflüssigkeit und Rückenmarksflüssigkeit;
Wasserproben, wie zum Beispiel Wasser aus Ozeanen, Meeren, Seen,
Flüssen und dgl. oder Proben von häuslichen, öffentlichen
oder industriellen Wasserquellen, Abflußwasser oder Jaucheroben;
und Nahrungsmittelproben, wie zum Beispiel Milch oder Wein, ein.
Viskos flüssige, halbfeste oder feste Testmaterialien können
verwendet werden, um flüssige Lösungen, Eluate,
Suspensionen oder Extrakte, die Proben sein können, zu
erzeugen. Zum Beispiel können Hals- oder Genitalabstriche
in einer flüssigen Lösung suspendiert werden,
um eine Probe herzustellen. Proben können eine Kombination
von Flüssigkeiten, Feststoffen, Gläsern oder irgendeiner
Kombination davon einschließen, wie zum Beispiel eine Suspension
von Zellen in einem Puffer oder einer Lösung. Proben können
biologische Materialien umfassen, wie zum Beispiel Zellen, Mikroben,
Organellen und biochemische Komplexe. Flüssige Proben können
aus festen, halbfesten oder hochviskosen Materialien hergestellt
werden, wie zum Beispiel Erdböden, Abfallstoffe, Gewebe,
Organe, biologische Flüssigkeiten oder andere Proben, die
in der Natur nicht flüssig sind. Zum Beispiel können
diese festen oder halbfesten Proben mit einer entsprechenden Lösung
gemischt werden, wie zum Beispiel einem Puffer, wie zum Beispiel
einem Verdünnungs- oder Extraktionspuffer. Die Probe kann
aufgeweicht, gefroren und getaut oder anderweitig extrahiert sein,
um eine Flüssigkeitsprobe zu bilden. Rückständige
Partikel können unter Verwendung herkömmlicher
Verfahren, wie zum Beispiel Filtration oder Zentrifugation, entfernt
oder reduziert werden.
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"Stromaufwärts"
und "stromabwärts" beziehen sich auf Flüssigkeitsflüsse
entlang der Richtung der Einteilung. Stromabwärts ist in
dem Oberlauf der Flußrichtung der Flüssigkeit
lokalisiert und stromabwärts ist im Unterlauf der Flußrichtung
der Flüssigkeit lokalisiert. Stromaufwärts und
stromabwärts sind ein relatives Konzept, das sich auf die
Flüssigkeit vom Oberlauf der Position bis zum Unterlauf
des Flusses stromabwärts bezieht.
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Testelemente
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Die
Testelemente können Lateral-Fluß-Teststreifen
sein, die verbreitet zum Testen eines breiten Bereichs von Analyten erhältlich
sind. Jedoch kann irgendein geeignetes Testelement in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Eine
Vielfalt von Testelementen kann in der vorliegenden Erfindung eingearbeitet
werden. Ein Typ eines Testelements ist ein Teststreifen. Teststreifen
sind in einer Vielfalt von Formaten erhältlich, wie zum
Beispiel Immuntest- oder chemische Testformate. Die Teststreifen
können für den Nachweis von Analyten von Interesse
in einer Probe sein, wie zum Beispiel ein Rauschmittel oder ein
Metabolit, der auf den Gesundheitszustand hindeutet. Teststreifen
können ebenfalls für entweder ein nicht-kompetitives
oder kompetitives Testformat konfiguriert sein. In einigen Formaten,
wie in 1C veranschaulicht, weisen die
Teststreifen ein saugfähiges Material mit einer ersten
Reagenszone auf, die stromaufwärts einer Testresultatzone 13 angeordnet
ist, die ein spezifisch bindendes Molekül aufweist. In
einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Absorptionszone 14 stromabwärts
der Testresultatzone 13 angeordnet. Alle diese Zonen sind
in der Richtung des Flüssigkeitsflusses angeordnet. Eine
bestimmte Reagensmenge zum Durchführen des Tests wird in
der Probenaufnahmezone behandelt, wie zum Beispiel eine Pufferlösung
zum Vorbehandeln der flüssigen Probe. Die Markierungszone
kann irgendeine nachweisbare Markierung aufweisen, wie zum Beispiel
Goldpartikel, Latexpartikel oder einen wasserlöslichen
Farbstoff, die an ein spezifisch bindendes Molekül konjugiert
sein können. Die erste Reagenszone weist eine Probenaufbringungszone 11,
eine Markierungszone 12 und eine Testresultatzone auf. Die
Probe wird auf die Probenaufbringungszone aufgebracht und fließt
durch Kapillarwirkung in die Reagenszone. In der Reagenszone löst
und vermischt sich die Probe mit den Reagentien, die für
den Nachweis des Analyten (falls vorliegend) erforderlich sind.
Die Probe, die nun die Reagentien trägt, fließt
weiter zu der Testresultatzone. Zusätzliche Reagentien
sind in der Testresultatzone immobilisiert, wie zum Beispiel ein spezifisch
bindendes Molekül für den Analyten. Diese Reagentien
reagieren mit und binden an den Analyten (falls vorliegend) oder
einem der ersten Reagentien aus der Reagenszone. Markierungen zum
Bereitstellen des nachweisbaren Signals können in der Reagenszone
oder in einer getrennten Markierungszone vorliegen.
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Typischerweise
wird ein Signal in nicht-kompetitiven Formaten erzeugt, wenn die
Probe den Analyten enthält, und kein Signal wird erzeugt,
wenn der Analyt nicht vorliegt. In kompetitiven Formaten kann ein
Signal erzeugt werden, wenn kein Analyt vorliegt, und kein Signal,
wenn ein Analyt vorliegt.
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Wenn
das Testelement ein Teststreifen ist, kann es aus einem saugfähigen
oder nicht-saugfähigen Material hergestellt sein. Ein Teststreifen
kann mehr als ein Material enthalten, die dann in Flüssigkeitskommunikation
stehen. Ein Material eines Teststreifens kann auf einem anderen
Material des Teststreifens überschichtet sein, wie zum
Beispiel Filterpapier überschichtet auf Nitrocellulose.
Alternativ oder zusätzlich kann der Teststreifen eine Region
enthalten, die ein oder mehrere Materialien umfaßt, gefolgt
von einer Region, die ein oder mehrere andersartige Materialien
umfaßt. In diesem Fall stehen die Regionen in Flüssigkeitskommunikation
und können sich teilweise überlappen oder nicht.
Das Material oder die Materialien des Teststreifens können
an einen Träger oder eine feste Oberfläche gebunden
sein, wie zum Beispiel eine tragende Plastikschicht, um dessen Handhabungsfestigkeit
zu erhöhen.
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In
Ausführungsformen wo der Analyt durch ein Signal-erzeugendes
System nachgewiesen wird, wie zum Beispiel durch ein oder mehrere
Enzyme, die spezifisch mit dem Analyten reagieren, können
ein oder mehrere Bestandteile des Signal-erzeugenden Systems an
die Testresultatzone des Teststreifenmaterials in gleicher Weise
gebunden sein, wie spezifisch bindende Partner an das Teststreifenmaterial
gebunden sind, wie vorstehend beschrieben. Alternativ oder zusätzlich
können Bestandteile des Signal-erzeugenden Systems, wie
zum Beispiel markierte Reagentien, die in der Probenaufbringungszone,
der Reagenszone oder der Testresultatzone des Teststreifens enthalten
sind oder die über den Teststreifen hinweg enthalten sind,
in ein oder mehrere Materialien des Teststreifens imprägniert
sein. Dies kann entweder durch Oberflächenanwendung von
Lösungen solcher Bestandteile oder durch Eintauchen eines
oder mehrerer Teststreifenmaterialien in Lösungen solcher
Bestandteile erreicht werden. Nach einer oder mehreren Anwendungen
oder einer oder mehreren Eintauchungen wird das Teststreifenmaterial
getrocknet. Alternativ oder zusätzlich können
Bestandteile des Signal-erzeugenden Systems, die in der Probenaufbringungszone,
der Reagenszone oder der Testresultatzone des Teststreifen enthalten
sind oder die über den Teststreifen hinweg enthalten sind,
auf die Oberfläche eines oder mehrerer Teststreifenmaterialen
des Teststreifens aufgebracht werden, wie es für markierte Reagentien
beschrieben wurde.
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Die
Zonen können wie folgt angeordnet sein: Probenaufbringungszone,
ein oder mehrere Reagenszonen, ein oder mehrere Testresultatzonen,
ein oder mehrere Testresultatkontrollzonen, ein oder mehrere Verfälschungszonen
und ein oder mehrere Flüssigkeits-absorbierende Zonen.
In einigen Ausführungsformen enthält die Testresultatbestimmungszone
eine Kontrollzone. All diese Zonen oder Kombinationen davon können in
einem einzelnen Streifen eines einzelnen Materials bereitgestellt
sein. Alternativ werden die Zonen aus unterschiedlichen Materialien
hergestellt und durch Flüssigkeitskommunikation miteinander
verbunden. Zum Beispiel können die verschiedenen Zonen
in direkter oder indirekter Flüssigkeitskommunikation stehen.
In diesem Fall können die unterschiedlichen Zonen Ende-an-Ende verknüpft
sein, um in Flüssigkeitskommunikation zu stehen, überlappen,
um in Flüssigkeitskommunikation zu stehen, oder können
durch ein anderes Element kommunizieren, wie zum einem Verbindungsmaterial,
das vorzugsweise saugfähig ist, wie zum Beispiel Filterpapier,
Glasfaser oder Nitrocellulose. Durch Verwenden eines Verbindungsmaterials
kann ein Verbindungsmaterial eine Flüssigkeit von einem
Ende zum anderen Ende der verbundenen Zonen oder Materialien, die
solche Zonen enthalten, von einem Ende zum anderen Ende von verbundenen
Zonen oder Materialien, die solche Zonen enthalten, die nicht in
Flüssigkeitskommunikation stehen, oder verbundenen Zonen
oder Materialien, die solche Zonen enthalten, die überlappen
(wie zum Beispiel, jedoch nicht eingeschränkt auf von oben
bis unten), die jedoch nicht in Flüssigkeitskommunikation
stehen, übertragen.
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Die zweite Reagenszone
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Wie
in 2 veranschaulicht, kann die Testvorrichtung 20 in
einer Ausführungsform eine zweite Reagenszone enthalten,
die ein zweites Reagensfeld 201 aufweist, das mit einem
Lateral-Fluß-Testelement 101, das ein Probenaufnahmefeld 111,
Markierungsfeld 121, Teststreifen 133 und ein
Absorptionsfeld 141 aufweist, in Flüssigkeitskommunikation
steht und von diesem getrennt ist. Diese Felder können
in dieser Reihenfolge entlang des Teststreifens in Richtung des
Flusses der flüssigen Probe angeordnet sein. Eine Testresultatzone 132 und
eine Resultatkontrollzone 33 können auf dem Teststreifen 131 angeordnet
sein.
-
In
einer anderen Ausführungsform, wie in 3 veranschaulicht,
enthält die Testvorrichtung eine zweite Reagenszone und
ein Testelement, das eine Probeaufnahmezone 11, Markierungszone 12 und
eine Testresultatzone 13 aufweist. Eine erste bindende
Einheit (Y1), die an einen ersten Partner (M1) eines spezifisch
bindenden Paares (M1/M2), das in keinem Zusammenhang mit dem Analyten
steht, konjugiert ist, ist beweglich auf der zweiten Reagenszone
getrocknet. Das Testelement enthält eine Probenaufnahmezone 11 stromabwärts
der zweiten Reagenszone; eine Markierungszone 12 mit einer
nachweisbaren Markierung (L) und einem zweiten Partner (M2) des
spezifisch bindenden Paares; eine Testresultatzone 13,
wo eine zweite bindende Einheit (Y2) darauf immobilisiert ist; und
worin die erste bindende Einheit und die zweite bindende Einheit
den Analyten in der flüssigen Probe spezifisch binden können,
wie in 3A veranschaulicht. Wenn eine
flüssige Probe auf die zweite Reagenszone der Testvorrichtung
aufgebracht ist, kann der Analyt (A), falls der Analyt (A) in der
flüssigen Probe vorliegt, zunächst durch die erste
bindende Einheit gebunden werden, um einen ersten Komplex (A-Y1 – M1)
zu bilden, der durch die flüssige Probe von der Probenaufnahmezone
zu der Markierungszone bewegt werden kann, wo ein zweiter Komplex
gebildet wird (A – Y1 – M1 – M2 – L),
der ebenfalls zu der Testresultatzone bewegt wird, wo der zweite
Komplex durch die immobilisierte zweite bindende Einheit Y2 eingefangen
wird und ein positives Ergebnis auf der Testresultatzone detektiert
werden kann, wie in 3B veranschaulicht.
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In
einer anderen Ausführungsform, wie in 4 veranschaulicht,
enthält die Testvorrichtung eine zweite Reagenszone und
ein Testelement mit einer Probenaufnahmezone 11, Markierungszone 12 und
einer Testresultatzone 13. Eine erste bindende Einheit
(Y1), die an einen ersten Partner (M1) eines spezifisch bindenden
Paares (M1/M2), das in keinem Zusammenhang mit dem Analyten steht,
konjugiert ist, ist beweglich auf der zweiten Reagenszone getrocknet.
Das Testelement enthält eine Probenaufnahmezone 11,
die stromabwärts der zweiten Reagenszone liegt; eine Markierungszone 12 mit
einer nachweisbaren Markierung (L) und einer zweiten bindenden Einheit
(Y2); eine Testresultatzone 13, wo ein zweiter Partner
(M2) darauf immobilisiert ist; und worin die erste bindende Einheit
und die zweite bindende Einheit den Analyten in der flüssigen Probe
spezifisch binden können, wie in 4 veranschaulicht.
Wenn eine flüssige Probe auf die zweite Reagenszone der
Testvorrichtung aufgebracht ist, wird der Analyt (A), falls der
Analyt (A) in der flüssigen Probe vorliegt, zunächst
durch die erste bindende Einheit gebunden, um einen ersten Komplex
(A – Y1 – M1) zu bilden, der durch die flüssige
Probe von der Probenaufnahmezone zu der Markierungszone bewegt wird,
wo ein zweiter Komplex gebildet wird (L – Y2 – A – Y1 – M1),
der ebenfalls zu der Testresultatzone bewegt wird, wo der zweite
Komplex durch den immobilisierten zweiten Partner M2 eingefangen
wird und ein positives Ergebnis auf der Testresultatzone detektiert
werden kann, wie in 4B veranschaulicht.
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In
einer anderen Ausführungsform, veranschaulicht in 5, enthält die Testvorrichtung
eine zweite Reagenszone mit einer ersten bindenden Einheit (Y1),
die an einen ersten Partner (M1) eines spezifisch bindenden Paares,
das in keinem Zusammenhang mit dem Analyten in der flüssigen
Probe steht, konjugiert ist. Die zweite Reagenszone kann mit einem
Testelement in Flüssigkeitskommunikation stehen, das eine
Probenaufnahmezone 11, eine Markierungszone 12 mit
einer nachweisbaren Markierung (L) und einem Scheinanalyten (A*),
und eine Testresultatzone 13, worin ein zweiter Partner
(M2) darauf immobilisiert ist, aufweist. All diese Zonen können
diese Anordnungsreihenfolge in Richtung des Flüssigkeitsflusses,
wie in 5A veranschaulicht, aufweisen.
Die Mengen des ersten Moleküls, das an den ersten Partner
konjugiert ist, und der Markierung, die an den Scheinanalyten konjugiert
ist, können angepaßt werden. Die Anpassung kann
auf einer vorbestimmten Konzentration C basieren, so daß zum
Beispiel in einem Drogentest, wenn die Konzentration eines Analyten
niedriger als die vorbestimmte Konzentration C ist, die Testresultatzone
mit einer nachweisbaren Markierung ein negatives Ergebnis anzeigt (angezeigt
bei entweder dem Vorliegen oder Fehlen einer nachweisbaren Markierung
abhängig vom Test, zum Beispiel davon, ob der Test eine
kompetitive Bindung verwendet oder nicht). Wenn die Konzentration
eines Analyten höher als eine vorbestimmte Konzentration
C ist, dann zeigt die Testresultatzone ohne eine nachweisbare Markierung
ein positives Ergebnis an (anzeigt bei entweder dem Vorliegen oder
Fehlen einer nachweisbaren Markierung abhängig vom Test,
zum Beispiel davon, ob der Test eine kompetitive Bindung verwendet
oder nicht).
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Wenn
eine flüssige Probe auf die zweite Reagenszone aufgebracht
ist, wird, falls die Konzentration des Analyten (A) höher
als der vorbestimmte Wert C ist, das meiste der ersten bindenden
Einheit Y1, die an den ersten Partner (M1) konjugiert ist, an den
Analyt A binden, um einen Komplex (A – Y – M1)
zu bilden. Der Komplex mit der verbleibenden Menge des Analyten
(A) in der flüssigen Probe, wenn überhaupt welche,
wird mit der flüssigen Probe von der Probenaufnahmezone
zu der Markierungszone bewegt werden, in der die Markierung und
der Scheinanalyt den ersten Komplex kompetitiv binden werden. Da
das meiste des Konjugats (Y1 – M1) durch den Analyten gebunden
werden kann, kann die Markierung und der Scheinanalyt nicht einfach an
das Konjugat binden. Wenn die flüssige Probe mit dem Komplex
die Testresultatzone erreicht, wo der Komplex durch den immobilisierten
zweiten Partner M2 eingefangen werden wird, wird ein positives Ergebnis
durch den Nachweis des Vorliegens oder Fehlens der Markierung in
der Testresultatzone detektiert.
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Im
Gegensatz dazu, falls die Konzentration des Analyten niedriger als
der vorbestimmte Wert C ist, wird ein Teil der ersten bindenden
Einheit Y1, die an den ersten Partner M1 konjugiert ist, an den
Analyt A binden, um einen Komplex (A – Y1 – M1)
zu bilden, und die verbleibende ungebundene erste bindende Einheit Y1,
die an den ersten Partner M1 konjugiert ist, wird mit dem Komplex
fließen, um die Markierungszone stromabwärts der
zweiten Zone zu erreichen. In der Markierungszone wird der Rest
des Konjugats Y1 – M1 durch den Scheinanalyten, der mit
eine nachweisbare Markierung konjugiert ist, gebunden, um einen
zweiten Komplex L – A* – Y1 – M1 zu bilden.
Beide Komplexe werden zu der Testresultatzone bewegt, wo der immobilisierte Partner
M2 den ersten Partner M1 des Komplexes mit einer Markierung und
des Komplexes ohne irgendeine Markierung einfangen wird. Ein negatives
Ergebnis wird durch Nachweisen des Vorliegens oder Fehlens einer Markierung
auf der Testresultatzone detektiert, wie in 5B veranschaulicht.
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Unter
Bezugnahme auf die 6, 7 und 8 wird
eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die
ein Gehäuse 304 und einen Probensammelschacht 601 aufweist.
Das Testelement 10 im Inneren des Gehäuses 304 und
die zweite Reagensregion 201, die in dem Probensammelschacht 601 angeordnet
ist, stehen in Flüssigkeitskommunikation, was bedeutet,
daß die Flüssigkeit von dem Probensammelschacht 601 zum
Testelement 10 fließen kann. Diese Art der Flüssigkeitskommunikation
kann durch Schwerkraft erfolgen, eine Flüssigkeits-leitende
Struktur zwischen dem Probensammelschacht 601 und dem Testelement
konfiguriert, damit die Flüssigkeit von dem Probensammelschacht
zum Testelement fließt. Unter Bezugnahme im einzelnen auf 8,
weist das Gehäuse 304 ein Resultatlesefenster 3041 auf,
das der Testresultatzone des Testelements 10 und einer
Probenöffnung 306, die zwei Probenführungsöffnungen 306-1 und 306-3 umfaßt,
gegenübersteht. Wenn die Probenflüssigkeit von
der Probenführungsöffnung 306-1 fließt
und die Probenaufnahmezone des Testelements 10 erreicht,
kann der Analysetest beendet werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen kann der Probensammelschacht 601 eine
erste Sammelkammer 302 und eine zweite Sammelkammer 303 enthalten.
Die erste Sammelkammer ist aus zwei offenen Enden gebildet: ein
offenes Ende ist für die Aufnahme einer flüssigen
Probe oder einer Probe, und das andere offene Ende weist Flüssigkeitsdurchflußlöcher 302-1, 302-2 oder 302-3 auf,
wie in 7A–7D veranschaulicht.
Ein aufrechter Balken 3024 ist einem der Flüssigkeitsdurchflußlöcher,
wie zum Beispiel 302-1, gegenüber angeordnet.
Ein Ende des aufrechten Balkens 3024 kann an der äußeren
Wand der ersten Sammelkammer 302 fixiert sein; das andere
Ende des Balkens kann sich durch eines der Flüssigkeitsdurchflußlöcher,
wie zum Beispiel 302-1, erstrecken. Die zweite Reagensregion
umfaßt einen porösen Streifen 2011 mit
zwei Enden 2013 und 2012. Der Streifen kann auf
der Oberfläche des Balkens fixiert sein oder diesen berühren,
damit das Ende des Streifens sich bis zum Boden der zweiten Sammelkammer 303 durch
das Loch 302-1 erstreckt. Eine andere Seite des Streifens 2011,
bezeichnet als Testteil 2013, kann sich durch die Flüssigkeitsdurchflußpassage 320-1 erstrecken
und bis zum Boden der zweiten Probensammelkammer 303 reichen.
Der Streifen 2011 mit einer speziellen Substanz, wie einer
Proteinbehandlung, kann aus saugfähigem Material sein,
wie zum Beispiel Glasfaser, Filterpapier oder Cellulosefaser usw.
Unter Bezugnahme auf 9 kann die zweite Reagenzregion 201 in
dem Probensammelschacht 601 in anderen Formaten vorkommen.
Zum Beispiel kann der Streifen 2011 direkt auf den Boden
der zweiten Probensammelkammer 302 gesetzt sein. In einigen
anderen Ausführungsformen kann der Streifen 2011 auf
einem isolierten Teil, der durch die erste Sammelkammer 302 und die
zweite Sammelkammer 303 gebildet wird, aufgetragen sein.
Der Hauptzweck dieser Anordnung der zweiten Reagenszone ist der,
damit diese mit der flüssigen Probe im Sammelschacht 601 in
Flüssigkeitskommunikation stehen kann. Der Streifen 2011 kann
konzipiert sein, so daß er entweder voll oder teilweise
die flüssige Probe berührt. Zusätzlich
kann das Verfahren zum Aufbringen von Material auf die zweite Reagensregion
variieren, zum Beispiel kann die zweite Reagensregion direkt behandelt,
besprüht oder betupft werden. In diesen vorstehenden Ausführungsformen
ist ein Molekül oder eine bindende Einheit mit spezifischer
Bindung für einen Analyten beweglich auf der zweiten Reagenszone
getrocknet, ähnlich zu dem porösen Streifen 2011.
Die bindende Einheit kann an einen ersten Partner (M1) eines spezifisch
bindenden Paares (M1/M2), das in keinem Zusammenhang mit dem Analyt
steht, konjugiert sein. Zusätzlich kann die zweite Reagenszone
ferner andere Reagentien oder Puffer zum Durchführen des
Tests umfassen.
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Unter
Bezugnahme auf die 8, 9 und 10 wird
der Probensammelschacht 601 mit dem Reservoir 304 verbunden
und werden durch einen Blockring 306-2 der Probenführungsöffnung 306 eins.
Die zweite Sammelkammer 303 stellt viele Flüssigkeitsdurchflußlöcher 303-1, 303-2 und 303-3 bereit,
die mit Verschlußrinen 305-1, 305-2 und 305-3 an
einem Ende fixiert sind. Im einzelnen befindet sich der Probensammelschacht 601 in
der Probenführungsöffnung 306 auf dem
oberen Teil 3043 des Gehäuses. Die Probenöffnung 306 ist
in dem oben Teil 3043 des Gehäuses eingebaut und
weist eine Führungsnut auf, die parallel zu dem oberen
Rand der Probenöffnung 306 hineingeschnitten wurde.
Die zweite Sammelkammer 303 weist einen Führungsstift
auf, der sich von ihrer äußeren Oberfläche
durch die Führungsnut des Reservoirs 304 erstreckt. Zwei
oder mehrere Führungsnuten und Führungsstifte
können auf dem Reservoirs 304 und der zweiten
Sammelkammer 303 angeordnet sein. Die zweite Sammelkammer 303 und
die Probenöffnung 306 sind angepaßt, damit
die zweite Kammer in das Reservoir 304 gedreht werden kann.
Eine Testvorrichtung mit einem Sammelschacht kann in anderen veröffentlichten
Anmeldungen gefunden werden, wie zum Beispiel in der veröffentlichten
Anmeldung 2005/0180882A1.
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Diese
Erfindung stellt ein Beispiel eines Tests auf Drogenmißbrauch
in einer Speichelprobe bereit. Unter Bezugnahme auf 9 zeigt
diese Figur die Phase der Probensammlung vor der Untersuchung. Die
erste Sammelkammer 302 ist in der zweiten Sammelkammer 303 angeordnet.
Die Flüssigkeitsdurchflußlöcher 303-1, 303-2 und 303-3 der
zweiten Sammelkammer 303 sind gegen die Bodenplatte 306-4 der
Sammelführungsregion 306 verschlössen,
anstelle mit den Sammelführungsöffnungen 306-1, 306-3.
der Probenführungsregion 306 in Flüssigkeitskommunikation
zu stehen. Zum Verstärken der Verschlußmöglichkeit
zwischen den zwei Teilen können andere Verschlußringe 305-1, 305-2 und 305-3 an
einer entsprechenden Position der Durchleitungen für die
Flüssigkeitskommunikation fixiert sein.
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Wie
in 6–10 veranschaulicht,
sind die Schritte, wenn die Testvorrichtung zum Nachweisen eines
Analyten in einer flüssigen Probe verwendet wird, wie folgt:
erstens, setze die Absorptionsmembran 3012 des Probensammlers 301 in
den Mund einer Testperson, um ausreichend Speichelflüssigkeit
aus dem Mund zu absorbieren; füge die Absorptionsmembran 3012 in
die erste Sammelkammer 302 des Probensammelschachts 601 und
drücke die Absorptionsmembran zusammen, um die Probe aus
der Absorptionsmembran in die erste Kammer 302 zu extrahieren.
Die extrahierte Probe wird in die zweite Sammelkammer 303 durch
die Probendurchflußlöcher 302-1, 302-2 und 302-3 fließen.
In der zweiten Sammelkammer 303 kann das Reagens auf dem
Streifen 2011 die flüssige Probe für
eine Zeitdauer berühren. In der Querschnittsansicht wird
ersichtlich, daß, wenn der Probensammelschacht 601 in
der ersten Position ist, die Auslässe der ersten Sammelkammer 302 und
die Einlässe der zweiten Sammelkammer 303 ausgerichtet
sind, wodurch ein Durchlaß für die Flüssigkeitskommunikation
in der unteren Kammer des Probensammelschachts gebildet wird. Der
Streifen 2011 kann dann in Flüssigkeitskontakt
sein und mit der Speichelprobe reagieren. Nach einer geeigneten
Reaktionszeit, wie zum Beispiel 10 s, 20 s, 30 s, 1 min, 2 min,
3 min, 4 min, 5 min, 6 min, 7 min, 8 min, 9 min, 10 min, 15 min,
20 min, 30 min, 45 min oder 60 min, kann der Probensammelschacht 601 in
eine zweite Position gedreht werden. In dieser zweiten Position
steht der Flüssigkeitsdurchflußdurchlaß 303-1 in
Kommunikation mit der Probenführungsöffnung 306-1.
Gleichermaßen steht der Flüssigkeitsdurchflußdurchlaß 303-3 in
Kommunikation mit der Probenführungsöffnung 306-3.
Daher fließt Flüssigkeit, die in der unteren Kammer
des Probensammelschachts 601 geblieben ist, in die Testkammer
und berührt das Testelement 10. Wenn die Probenflüssigkeit
mit dem Testelement 10 in Kontakt kommt, wird die Flüssigkeit
durch das Testelement 10 absorbiert und die Testelementuntersuchung
beginnt. Die Untersuchungszeiten können abhängig
von der Probenkonsistenz oder -viskosität und des verwendeten
Testelements variieren. Falls die Probe irgendein Drogenmolekül enthält,
kann ein positives Ergebnis durch ein Ausbleiben einer Linie in
der Testresultatzone des Testelements 10 bestimmt werden.
Falls ein Drogenmolekül in der Probe nicht vorliegt, kann
ein negatives Testresultat durch das Fenster 3041 des Gehäuses 304 beobachtet
werden, das unbedeckt oder durch ein transparentes Material bedeckt
sein kann. Diese Erfindung veranschaulicht einen weiteren (und optionalen)
Schritt der Verwendung der Vorrichtung, das Abdecken der Vorrichtung.
Die Speichelprobe kann für eine weitere Bestätigung
der getesteten Speichelprobe auch umgelenkt werden, um in eine Bestätigungskammer 307 über
die Probenführungsöffnung 306-3 zu fließen.
Die Abdeckung 308 wird auf den Probensammelschacht 601 gesetzt.
Das Reservoir kann immer noch verschlossen sein. Die Vorrichtung
kann nun an einen anderen Ort für Bestätigungsuntersuchungen
verschickt werden. Für eine Bestätigungsuntersuchung
kann der Öffnungsverschluß 3072 entfernt
oder gebrochen und eine Teilmenge der Probe kann aus dem Reservoir über
die Öffnung 3073 entfernt werden. Die Bestätigungskammer
kann aus einem Boden 3071 und Seitenwänden gebildet
sein. Die vorstehend genannte Speicheluntersuchung ist ein Beispiel,
um zu veranschaulichen, wie die vorliegende Erfindung verwendet werden
kann. Neben einer Speicheluntersuchung kann die vorliegende Erfindung
ebenfalls in vielen anderen Anwendungen verwendet werden, einschließlich,
jedoch nicht beschränkt auf Vollblutuntersuchung, Urinuntersuchung
und Fäkaluntersuchung.
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In
anderen Ausführungsformen kann die zweite Reagenszone nicht
mit dem Testelement in der gleichen Vorrichtung vorliegen, und kann
in einem anderen Sammelschacht vorliegen, der von dem Gehäuse
getrennt ist. Wie in der vorliegende Erfindung offenbart, enthält
der Streifen
2011 Y1 und M1 und das Testelement enthält
M2. Zum Beispiel kann die zweite Reagenszone
201 in einem
Testgefäß angeordnet sein, das zur Aufnahme einer
flüssigen Probe verwendet wird. Nachdem die Reagentien
auf der zweiten Reagenszone
201 mit der Probe reagieren,
kann das Gemisch auf das Testelement zur Durchführung der
Untersuchung gegeben werden. Probensammelvorrichtungen sind in den
US-Patenten 6,780,160 ,
7,048,693 ,
5,234,001 ,
5,830,154 ,
5,786,427 ,
5,573,099 , in der US-Patentveröffentlichung
US 2001/0008614 und
der PCT-Veröffentlichung
WO2005008216 offenbart.
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Testvorrichtungen der Erfindung
-
Eine
hier beschriebene Testvorrichtung kann zum Nachweisen eines oder
mehrerer Analyten in einer Probe verwendet werden. Während
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier gezeigt
und beschrieben worden sind, wird es für die Fachleute
ersichtlich sein, daß solche Ausführungsformen
nur als Beispiele bereitgestellt werden. Die Vorrichtungen und/oder
Verfahren der Erfindung können einzelnd oder zusammen mit
anderen Vorrichtungen, Verfahren und/oder Systemen in für
die Fachleute bekannten Weisen zum Nachweisen eines oder mehrerer
Analyten in einer Probe eingesetzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung, wie zum Beispiel
einem Test zum Bestimmen von Rauschmitteln in biologischen Proben.
Wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, schließen
die singulären Formen "ein", "eine" und "der/die/das" plurale
Angaben ein, soweit der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes
vorgibt. Die erfindungsgemäße Testvorrichtung
enthält ein Testelement und eine zweite Reagenszone, die
von dem Testelement getrennt ist und in Flüssigkeitskommunikation
mit diesem steht; worin das Testelement eine erste Reagenszone und
eine Testresultatzone enthält. Wenn die Testvorrichtung
verwendet wird, kann eine flüssige Probe auf die zweite
Reagenszone aufgebracht werden und anschließend zu der
ersten Reagenszone und anschließend zu der Testresultatzone
fließen.
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Der Analyt
-
In
einigen Ausführungsformen kann der Analyt ein Rauschmittel
sein. Der Begriff "Rauschmittel" ("drug of abuse", DOA) bezieht
sich auf eine Droge, die für nicht-medizinische Zwecke
genommen wird (die für bewußtseinsverändernde
Wirkungen sein können). Der Mißbrauch solcher
Drogen kann zu einer physischen und mentalen Schädigung
und (mit einigen Substanzen) zu einer Abhängigkeit, Sucht
und/oder dem Tod führen. Beispiele für Rauschmittel
schließen uneingeschränkt Kokain; Amphetamine
(z. B. Black Beauties, White Bennies, Dextroamphetamine, Dexies,
Beans); Methamphetamine (Crank, Meth, Crystal, Speed); Barbiturate
(Valium®, Roche Pharmaceuticals,
Nutley, New Jersy); Sedative (d. h. Schlafhilfen); Lysergsäurediethylamid (LSD);
Beruhigungsmittel (Downers, Goofballs, Barbs, Blue Devils, Yellow
Jackets, Ludes); tricyclische Antidepressiva (TCA, z. B. Imipramin,
Amitriptylin und Doxepin); Phencyclidin (PCP); Tetrahydrocannabinol
(THC, Pot, Dope, Hash, Gras usw.); und Opiate (z. B. Morphin, Opium,
Codein, Heroin, Oxycodon) ein. Legale Drogen, die aus medizinischen
Gründen genommen werden, jedoch für die eine Überdosis
leicht eintreten kann, können ebenfalls zum Verwenden dieser
Streifen getestet werden, beispielsweise tricyclische Antidepressiva (Imipramin
und dgl.) und nicht-verschreibungspflichtige Produkte, die Acetaminophen
enthalten.
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Scheinanalyt
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Als
eine Alternative zu einer Droge oder einem Drogenmetabolit kann
ein Scheinanalyt A* ein Analytanalog sein, das in der Lage ist,
einen Komplex mit einem Antikörper, der ebenfalls einen
Komplex mit dem Analyten bildet, bilden kann. Zum Beispiel kann
ein Scheinanalyten ein Fragment eines Analyten sein, wobei das Fragment
ein Epitop des Analyts beibehält. Die Markierung kann an
einen Linker geknüpft sein, der die Markierung und das
Scheinanalyt verknüpft. Typischerweise weist ein Linker
eine Bindungsstelle auf, die nicht auf dem Analyten, dem Scheinanalyten
(A*) und der Markierung (L) vorliegt. Zum Beispiel kann die Bindungsstelle
ein Epitop sein, das in der Lage ist, durch einen Antikörper
erkannt zu werden, der weder den Analyten, den Scheinanalyten oder
die Markierung erkennt. In einigen Ausführungsformen ist
der Linker in der Lage, durch Antikörper erkannt zu werden,
die ebenfalls nicht die Bindungsstellen anderer Linker, die vorliegen
können, erkennen. Beispiele solcher Linker schließen
uneingeschränkt Rinderserumalbumin (BSA), Keyhole-Limpet-Hämocyanin-Konjugat
(KLH) und bovines Benzoylgonin (BBG), bovines Thyroglobulin (BTG),
Lysozym aus Hühnereiweiß (HEL), Ovalbumin (OVA),
Pottwalmyoglobin (SWM), Tetanustoxoid (TT), methyliertes Rinderserumalbumin
(mBSA) und Kaninchenserumalbumin (RSA), ein.
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Beispiele
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BZO-Untersuchung in Speichelprobe
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Teil 1: Testelemente und Zusammenbau der
Vorrichtung
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Unter
Bezugnahme auf 2, 6 und 7 veranschaulicht die vorliegende Erfindung
den Zusammenbau der Testvorrichtungen.
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NC-Membran
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Zwei
Linien, eine Testlinie und eine Kontrolllinie, können auf
einer NC- oder Nitrocellulose-Membran gebildet werden, so daß die
Membran als ein Testfeld verwendet werden kann. Die Testlinie wird
durch Beschichten der Membran mit IgG und Streptavidin-IgG-Lösung
gebildet. Die Kontrolllinie wird durch Beschichten der Membran mit
Ziege-Anti-Kaninchen-IgG-Lösung gebildet. Beide festgelegten
Behandlungen werden durch eine automatisierte Sprühvorrichtung
durchgeführt. Die Konzentrationen der Reagentien für
sowohl die Testlinie als auch die Kontrolllinie sind 0,3 mg/ml.
Der Puffer ist PBS-Puffer. Nach dem Beschichten wird die NC-Membran
in einem 37°C-Ofen getrocknet.
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Konjugatfeld
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Das
Konjugatfeld kann aus einer Polyester-Membran hergestellt werden.
BZO-Hapten-Antigen, verknüpft mit BSA und Goldkolloid,
und ein Kaninchen-IgG-Antikörper mit Goldkolloid werden
auf die Polyester-Membran aufgebracht. Die optische Dichte (OD)
der Reagenslösung ist 75, 1 × PBS mit 1% BSA als
Verdünnungsstoff. Nach der Reagensbehandlung wird die behandelte
Polyester-Membran in einem 37°C-Ofen getrocknet.
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Probenaufnahmefeld
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Das
Probenaufnahmefeld kann aus Glasfasern hergestellt werden. Die Reagentien
auf dem Probenaufnahmefeld sind: Boras (0,07 M/l), Tween 20 (1%),
Cholsäure (1%), Tris (0,1 M). Nach der Reagensbehandlung
wird die behandelte Glasfaser in einem 37°C-Ofen getrocknet.
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Zusammenbau des Testelements
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Unter
Bezugnahme auf 2 können Teile des
Testelements wie gezeigt zusammengebaut werden. Im einzelnen ist
das Probenaufnahmefeld stromaufwärts des Konjugatfelds
angeordnet, das Konjugatfeld ist zwischen dem Probenaufnahmefeld
und dem Testfeld angeordnet und das Absorptionsfeld ist unterhalb
des Testfelds angeordnet. Alle Felder werden durch nicht-saugfähige
Stücke gestützt.
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Die zweite Reagensregion
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Diese
zweite Reagensregion enthält einen Streifen 2011,
der aus einem nicht-saugfähigem Affix-Teil 2012 und
einem saugfähigen Testteil 2013 besteht. Die Reagentien,
mit denen die Polyester-Membran behandelt wird, enthalten: Anti-BZO-Antikörper,
konjugiert mit Biotin, 1 × PBS und 1% BSA; die Reagentien
bilden dann eine endgültige Lösung mit einer Konzentration
von 0,15 mg/ml. Dieses Stück Polyestermembran wird dann
in einem 37°C-Ofen getrocknet. Schließlich wird
das Affix 2012 mit dem Testteil 2013 verbunden.
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Vorrichtungszusammenbau
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Unter
Bezugnahme auf die 6, 7 und 9 wird
das Affixteil 2012 des Streifens 2011. an den
aufrechten Balken 3022 der ersten Probensammelkammer 302 befestigt.
Das Testteil erstreckt sich durch das Flüssigkeitsdurchflußloch 302-1 und
erreicht den Boden der zweiten Probensammelkammer 303.
Unter Bezugnahme auf 9 wird der Probensammelschacht 601 auf
dem Blockring 306-2 der Probenführungsregion 306 fixiert,
die in der Probenöffnung 306 angeordnet ist. Der
Boden der Hülse ist auf der Bodenplatte 306-4 der
Probenführungsregion 306 angeordnet. Das Testelement
ist zwischen dem unteren Teil des Gehäuses 3043 und
dem unteren Teil des Gehäuses 3045 aufgetragen.
Die Testlinie des Testelements 10 ist relativ zu dem Ergebnislesefenster
positioniert; und die Probenaufnahmeregion ist relativ zu der Probenführungsöffnung 306-1 positioniert.
Der Zusammenbau der Testvorrichtung kann abgeschlossen werden, wenn
der untere Teil des Gehäuses 3043 und der untere
Teil des Gehäuses 3035 aneinander gefügt
werden.
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Teil 2: Vergleich – Streifen-
und Vorrichtungszusammenbau
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Im
Gegensatz zu dem vorstehend genannten Streifen wird das Konjugatfeld
des Vergleichstreifens mit Anti-BZO-Antikörper behandelt.
Die optische Dichte (OD) der Reagenslösung ist 75, 1 × PBS
mit 1% BSA als Verdünnungsstoff. Nach der Behandlung mit
dem Reagens kann das Konjugatfeld des Vergleichstreifens in einem
37°C-Ofen getrocknet werden.
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Die
Testmembran wird mit BZO-Hapten bei einer Konzentration von 0,3
mg/ml behandelt. Die optische Dichte (OD) des verwendeten Reagenzes
ist 75 OD, 1 × PBS mit 1% BSA als Verdünnungspuffer.
Nach der Reagenzbehandlung kann die behandelte Polyester-Membran
in einem 37°C-Ofen getrocknet werden.
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Die
Speichelprobe wird mit BZO bei einer Konzentration von 5 ng/ml,
7,5 ng/ml (Begrenzung), 10 ng/ml, 12,5 ng/ml, 15 ng/ml oder 30 ng/ml
vermischt. Alle Nachweisergebnisse werden nach 10 Minuten abgelesen.
Der Grenzwert bestimmt wenn ein Ergebnis als positiv gelesen werden
sollte. Zum Beispiel, wenn die Konzentration des Analyten höher
als die Grenzwertkonzentration ist, dann sollte das Ergebnis positiv
sein; während, wenn die Konzentration des Analyten niedriger
als die Grenzwertkonzentration ist, dann sollte das Ergebnis negativ
sein.
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Untersuchungsablauf für
die Testvorrichtung
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Zunächst
können alle Vorrichtungen wie in 9 veranschaulicht
positioniert werden. Wie in 9 gezeigt,
wird der Boden der zweiten Probensammelkammer 303 des Probensammelschachts 601 gegen
die Bodenplatte 306-4 verschlossen.
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Als
zweites wird die Probe zu dem Probensammler gegeben und dem Probentestmaterial
ermöglicht, mit dem Reagens, das in der zweiten Reagenszone
des Probensammler enthalten ist, für eine Minute zu reagieren.
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Der
Probensammelschacht 601 wird gedreht und die Speichelprobe
fließt von dem Probensammelschacht zu der Probenaufnahmezone
des Teststreifens und vervollständigt die Reaktion.
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Die
Ergebnisse werden nach 10 Minuten aufgezeichnet.
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Die
Ergebnisse unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Ergebnisse und Diskussion
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In
einigen Aspekten stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Nachweisen einer niedrigen Konzentration eines
Analyten in einer Probenflüssigkeit mit hoher Sensitivität
bereit. Die Vorrichtung und Verfahren der vorliegenden Erfindung
behalten die Spezifität für den Nachweis eines
Analyten in einer Probenflüssigkeit bei. Zum Vergleich,
wenn beispielsweise die BZO-Konzentration so niedrig wie etwa 12,5
ng/ml ist, dann führen die bekannten Nachweisverfahren
im allgemeinen zu 28 negativen und nur zwei positiven Ergebnissen.
Das Nachweisverhältnis ist etwa 10%. Die Verfahren und
Vorrichtungen, die in der vorliegenden Erfindung offenbart sind,
können jedoch 20 positive Ergebnisse und 10 negative Ergebnisse
ergeben. Das Nachweisverhältnis der vorliegenden Erfindung
ist etwa 60 bis 70%. In einem anderen Beispiel, wenn die BZO-Konzentrationen
12,5 und 15 ng/ml sind, ist das Nachweisverhältnis der
bekannten Vorrichtung etwa 10 bis 20%. Jedoch kann das Nachweisverhältnis
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung etwa 80 bis 100% sein,
was wesentlich größer ist als das für
die gegenwärtigen Vorrichtungen. Zusätzlich sind
30 bekannte negative Proben unter Verwendung der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung getestet worden, und es gab keine positiven
Ergebnisse, was darauf hinweist, daß die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung die Spezifität für den
Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe nicht
nachteilig verändert, die negativen Proben werden nicht
beeinflußt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5073484 [0002]
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- - US 5573099 [0052]
- - US 2001/0008614 [0052]
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