DE2332760A1 - MULTI-LAYER ANALYTICAL ELEMENT FOR QUANTITATIVE SPECTROPHOTOMETRIC ANALYSIS - Google Patents
MULTI-LAYER ANALYTICAL ELEMENT FOR QUANTITATIVE SPECTROPHOTOMETRIC ANALYSISInfo
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Description
lehrschichtiges analytisches Element für die quantitativeeducational analytical element for quantitative
spektrophotometrische Analyse 9 ^ ^? 7 R Πspectrophotometric analysis 9 ^ ^? 7 R Π
Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges analytisches Element für die quantitative spektrophotometrische Analyse einer Flüssigkeit, insbesondere in Form eines analytischen Bandes für die automatisierte spektrophotometrische Analyse von Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüssigkeiten, beispielsweise Blut.The invention relates to a multilayer analytical element for the quantitative spectrophotometric analysis of a liquid, in particular in the form of an analytical tape for the automated spectrophotometric analysis of fluids, especially body fluids, for example Blood.
In den vergangenen Jahren ist eine Anzahl automatisierter Systeme für die Durchführung quantitativer chemischer Analysen von Flüssigkeiten bekannt geworden, die sich insbesondere für klinische Laboratorien als vorteilhaft erwiesen haben, insbesondere für die Blutanalyse.In the past few years a number of automated systems for performing quantitative chemical analysis have been used by Liquids have become known which have proven particularly advantageous for clinical laboratories, in particular for blood analysis.
So sind beispielsweise aus den US-PS 2 797 149 und 3 565 582 kontinuierliche Durchlaufanalysensysteme bekannt geworden, die aus einer Vielzahl von Behältern bestehen, in denen zu untersuchende Proben, Verdünnungsmittel und Test-Reagenzien aufbewahrt, miteinander vermischt und/oder spektrophotometrisch analysiert werden. Die zu testenden Flüssigkeiten, Verdünnungsmittel und Test-Reagenzien v/erden durch die Analysiervorrichtung dabei durch ein komplexes System von Röhren oder Röhrchen geführt. Nachteilig an diesen kontinuierlich arbeitenden Analysevorrichtungen ist, daß ihr Aufbau außerordentlich komplexest und daß sie teuer sind und zu ihrer Bedienung ein fachkundiges Personal erforderlich ist. Nachteilig ist ferner, daß die durchzuführenden Analysen sehr zeitaufwendig sind, daß ferner die Reinigung der Vorrichtungen sehr umständlich ist und daß die bekannten Vorrichtungen nicht die Analyse sehr kleiner Mengen an zu testendem Material ermöglichen, wie sie beispielsweise zur Durchführung mikroanalytischer Testverfahren ausreichen.For example, US Pat. Nos. 2,797,149 and 3,565,582 have disclosed continuous flow analysis systems which consist of a large number of containers in which samples to be examined, diluents and test reagents are stored, mixed together and / or analyzed spectrophotometrically will. The liquids, diluents, and test reagents to be tested are grounded through the analyzer guided through a complex system of tubes or tubes. The disadvantage of these continuously operating analysis devices is that their structure is extremely complex and that they are expensive and require skilled personnel to operate. Another disadvantage is that the Analyzes are very time-consuming, that the cleaning of the devices is also very cumbersome and that the known devices do not allow the analysis of very small amounts of material to be tested, as for example sufficient to carry out microanalytical test procedures.
Um die Nachteile der bekannten, kontinuierlich arbeitenden Durchflußanalysiervorrichtungen zu überwinden, sind automatisierte chemische Analysiervorrichtungen bekannt geworden, beiIn order to overcome the disadvantages of the known, continuously operating flow analyzers, automated chemical analyzers become known at
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denen ein endloses analytisches Band verwendet wird, auf welches das zu analysierende Material aufgebracht wird, und welche eine Analyse des aufgebrachten Materials auf spektrophotometrischem Wege ermöglichen, und zwar durch farbbildende Reaktionen zwischen Bestandteilen des zu untersuchenden Prüflings und Test-Reagenzien, die auf das Band aufgebracht oder in diesem enthalten sind. Es sind bereits eine Reihe von endlosen Analysebändern der verschiedensten Struktur bekannt geworden. Zwei Analysebänder verschiedener Struktur sind beispielsweise aus der GB-PS 1 049 364 bekannt. Das eine, in Fig. 4 der Patentschrift dargestellte Band weist Ausschnitte oder Aussparungen auf, in welche abgemessene Mengen der zu prüfenden Flüssigkeit und des Test-Reagens eingebracht werden. Das andere, in Fig. 9 der Patentschrift dargestellte Band besteht aus einer Mehrzahl von Bändern, in denen eine Filtration oder Reaktion erfolgt. Aus der US-PS 3 036 893 ist es des weiteren bekannt, zur Durchführung derartiger automatisierter Analyseverfahren eine Mehrzahl voneinander getrennter Bänder zu verwenden, welche die Aufgabe haben, die zu untersuchende Flüssigkeit aufzunehmen und auszubreiten, sie zu filtrieren und die als Reaktionsmedium dienen. Bei der aus der US-PS 3 036 893 bekannten Analysemethode wird das zu analysierende Material auf ein Band gebracht und dann von diesem auf ein anderes Band übertragen. Aus der US-PS 3 526 480 ist des weiteren ein analytisches Band bekannt, welches Ausschnitte aufweist, die abgemessene Mengen von Test-Reagens enthalten und in welche das zu analysierende Material aufgebracht wird.which an endless analytical tape is used to which the material to be analyzed is applied, and which one Allow analysis of the applied material by spectrophotometric means, through color-forming reactions between Components of the test item to be examined and test reagents that are applied to the tape or contain it are. A number of endless analysis tapes of various structures have already become known. Two analysis tapes various structures are known from GB-PS 1,049,364, for example. The one shown in Fig. 4 of the patent Tape has cutouts or recesses into which measured amounts of the liquid to be tested and the Test reagent can be introduced. The other band shown in Fig. 9 of the patent consists of a plurality of Ribbons in which a filtration or reaction occurs. It is also known from US Pat. No. 3,036,893 to carry out such automated analysis methods to use a plurality of mutually separate tapes that perform the task have to absorb and spread the liquid to be examined, filter it and serve as a reaction medium. In the analytical method known from US Pat. No. 3,036,893, the material to be analyzed is placed on a belt and then transferred from this to another tape. From US Pat. No. 3,526,480, an analytical tape is also known which Has cutouts containing measured amounts of test reagent and in which the material to be analyzed is applied.
Die bekannten Analysesysteme mit endlosen Analysebändern sind naturgemäß viel einfacher als die bekannten Durchflußanalysiervorrichtungen. Jedoch haben auch die bekannten,Analysebänder verwendenden Analysemethoden Nachteile, welche ihre Verwendung und Verbreitung stark behindert haben. So ist es beispielsweise bei solchen Analysebändern, die das Test-Reagens nicht selbstThe known analysis systems with endless analysis belts are naturally much simpler than the known flow analysis devices. However, the known analysis methods using analysis tapes also have disadvantages which prevent their use and have severely hampered diffusion. This is the case, for example, with analysis tapes that do not have the test reagent themselves
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enthalten und die hauptsächlich dem Transport der zu analysierenden Probe durch die Vorrichtung dienen, wie es bei bestimmten Ausgestaltungen der GB-PS 1 049 364 der Fall ist, nachteilig, daß die zu analysierende Probe und das Test-Pveagens in getrennten Arbeitsgängen auf das Analyseband zum richtigen Zeitpunkt und in den richtigen Mengen aufgebracht werden müssen. i)es weiteren führt die' Verwendung mehrerer Bänder mit verschiedenen Funktionen, z. B, mit der Funktion der Ausbreitung der zu testenden Probe, mit der Funktion, die Probe zu filtrieren, und mit der Funktion, die Umsetzung der zu analysierenden Verbindung mit dem Test-Reagens durchzuführen, wie es beispielsweise aus der US-PS 5 036 893 und aus der GB-PS 1 049 364 bekannt ist, dazu, daß das Verfahren kompliziert wird. Auch die Verwendung analytischer Bänder komplexer Natur, die schwer herzustellen und teuer sind, z. B, die Verwendung der aus der US-PS 3 526 480 bekannten Bänder, hat die Verbreitung dieser Bänder stark behindert.included and mainly the transport of the to be analyzed Serve sample through the device, as is the case with certain embodiments of GB-PS 1 049 364, disadvantageous, that the sample to be analyzed and the test Pveagent in separate operations on the analysis tape at the right time and must be applied in the right quantities. i) It further carries out the 'use of multiple tapes with different Functions, e.g. B, with the function of spreading the sample to be tested, with the function of filtering the sample, and with the function of converting the compound to be analyzed to be carried out with the test reagent, as is known, for example, from US Pat. No. 5,036,893 and from British Pat. No. 1,049,364 is to make the procedure complicated. Also the use analytical tapes of a complex nature that are difficult to manufacture and expensive, e.g. B, the use of the US patent 3,526,480 known tapes, has severely hampered the spread of these tapes.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mehrschichtiges analytisches Element für die quantitative spektrophotometrische Analyse einer Flüssigkeit anzugeben, das sich zur Durchführung automatisierter spektrophotometrischer Analysen eignet und welches einen einfachen Aufbau besitzt, leicht herzustellen und billig ist und mit welchem eine Vielzahl der verschiedensten Analysen in einer kontinuierlichen Analysiervorrichtung· in einfacher und effektiver Weise durchgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a multilayer analytical element for the quantitative spectrophotometric analysis of a Specify liquid that is suitable for performing automated spectrophotometric analyzes and which one has a simple structure, is easy to manufacture and inexpensive, and with which a large number of the most varied analyzes in a continuous analyzer · can be carried out in a simple and effective manner.
Ls wurde gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch ein mehrschichtiges analytisches Element realisieren läßt, das aufgebaut ist aus einem Schichtträger, einer Reagens-Schicht, die ein oder mehrere Test-Reagenzien für die Umsetzung mit bestandteilen des zu testenden Prüflings enthält, und einem porösen Medium, bestehend aus einer oder mehreren Schichten, welches die Aufgabe hat, die zu prüfende Flüssigkeit aus zu-It has been found that the task at hand can be realized by a multilayered analytical element which is made up of a layer support, a reagent layer, which contains one or more test reagents for the reaction with contains components of the test item to be tested, and a porous medium consisting of one or more layers, which has the task of extracting the liquid to be tested
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breiten und zu filtrieren und des weiteren dazu dient, die spektrophotometrische Analyse durch den Schichtträger zu erleichtern. and to filter and further serves to facilitate the spectrophotometric analysis through the support.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein mehrschichtiges analytisches Element für die quantitative spektrophotometrische Analys einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch 1. einen für Flüssigkeiten impermeablen, lichtdurchlässigen Schichtträger, 2. mindestens einer auf einer Seite des Schichtträgers angeordneten Reagens-Schicht mit einem Reagens, das durch Reaktion mit einem Bestandteil der zu analysierenden Flüssigkeit eine Farbveränderung innerhalb 'der Reagensschicht bewirkt, und 3. einer auf der dem Schichtträger abgewandten Seite der Reagens-Schicht angeordneten porösen Schicht oder einem porösen Schichtverband, die bzw. der für den die farbbildende Reaktion mit dem Reagens eingehenden Bestandteil der zu analysierenden Flüssigkeit durchlässig ist und die bzw. der die aufgebrachte Flüssigkeit derart lateral ausbreitet, daß ein konstantes Volumen Flüssigkeit pro Flächeneinheit erhalten wird und auf die Reagens-Schicht gelangt.The subject of the invention is thus a multilayer analytical Element for the quantitative spectrophotometric analysis of a liquid, characterized by 1. one for liquids impermeable, translucent layer support, 2. at least one arranged on one side of the layer support Reagent layer with a reagent that changes color when it reacts with a component of the liquid to be analyzed within 'the reagent layer, and 3. one on the side of the reagent layer facing away from the support arranged porous layer or a porous layer structure, which or which for the color-forming reaction with the reagent incoming component of the liquid to be analyzed is permeable and the or the applied liquid in such a way spreads laterally so that a constant volume of liquid per unit area is obtained and onto the reagent layer got.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mehrschichtige analytische Element nach der Erfindung die Form eines endlosen Streifen oder Bandes auf. Es kann jedoch auch in anderer Form vorliegen, beispielsweise in Form eines Blattes oder eines kurzen Streifens oder in Form von kleinen Abschnitten, die auf Karten befestigt sind, z. B. Öffnungen aufweisenden Karten.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the multilayer analytical element according to the invention has in the form of an endless strip or ribbon. However, it can also be in another form, for example in form a sheet of paper or a short strip or in the form of small sections attached to cards, e.g. B. Openings exhibiting cards.
Kennzeichnend für die erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Elemente ist somit eine Reagens-Schicht, welche die zur Ausführung einer Analyse erforderlichen Reagenzien enthält, so daß bei Verwendung eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung die die Analyse durchführende Person lediglich iir ein geeignetes Aufbringen der zu analysierenden ProbeCharacteristic of the multilayer analytical according to the invention Elements is thus a reagent layer which contains the reagents required to carry out an analysis, see above that when using a multilayer analytical element according to the invention, the person performing the analysis only for a suitable application of the sample to be analyzed
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auf das Element zu sorgen hat. Zum Aufbringen der zu analysierenden Probe können automatisch arbeitende Verteilungs- oder Auftragsvorrichtungen verwendet werden, die genau abgemessene Mengen einer zu prüfenden Flüssigkeit zum rechten Zeitpunkt und auf die richtige Stelle des analytischen Elementes aufbringen. Derartige automatisch arbeitende Vorrichtungen sind bekannt. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung und eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung lassen sich beispielsweise quantitative Analysen bestimmter Bestandteile der zu testenden Flüssigkeit durchführen,ζ. B. läßt sich der Glucosegehalt des Blutes analysieren, indem das behandelte analytische Element einem üblichen Spektrophotometer zugeführt wird.has to worry about the item. To apply the to be analyzed Sample can be used automatically operating distribution or application devices that accurately measured Apply quantities of a liquid to be tested at the right time and to the right place on the analytical element. Such automatically operating devices are known. With the help of such a device and a multilayer analytical Element according to the invention, for example, quantitative analyzes of certain constituents of the components to be tested Carry out liquid, ζ. B. the glucose content of the blood can be analyzed by adding the treated analytical element is fed to a conventional spectrophotometer.
Bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Element handelt es sich um ein sogenanntes integrales mehrschichtiges Element, das sämtliche zur Durchführung des analytischen Prozesses erforderlichen Schichten aufweist, im Gegensatz zu den bekannten automatisierten, Analysebänder verwendenden Systemen des Standes der Technik, bei denen zwei oder mehrere Bänder temporär miteinander in Kontakt gebracht" werden und die nach Bildung einer sogenannten zusammengesetzten Struktur wieder voneinander getrennt werden.The multilayer analytical element according to the invention is a so-called integral multilayer element Element that has all the layers required to carry out the analytical process, as opposed to the known prior art automated systems using analysis tapes in which two or more tapes are temporarily brought into contact with each other "and after the formation of a so-called composite structure again from each other be separated.
Da das erfindungsgemäße mehrschichtige analytische Element eine integrale Struktur aufweist, in welcher der Schiditräger und die verschiedenen Schichten miteinander verbunden sind, und da es bei der Verwendung des Elementes lediglich erforderlich ist, die zu analysierende Probe auf die obere Schicht des Elementes aufzubringen und das Element durch ein Spektrophotometer zu führen, ist die zur Durchführung einer automatisierten Analyse erforderliche Vorrichtung nicht aufwendig, so daß sich die endlosen analytischen Bändern eigene Einfachheit in einem Analysesystem voll ausnutzen läßt.Since the multilayer analytical element of the present invention is a has integral structure in which the ski support and the different layers are connected to each other, and since it is only necessary when using the element, apply the sample to be analyzed to the top layer of the element and close the element through a spectrophotometer lead, the device required to carry out an automated analysis is not expensive, so that the endless analytical tapes can take full advantage of their own simplicity in an analysis system.
Die Begriffe "Farbveränderung" und "farbbildende Reaktion" umfassen hier auch die Fälle, in denen die farbbildende Reaktion innerhalb der Reagens-Schicht in einer Reaktion besteht, bei der eine fluoreszierende Verbindung erzeugt wird.The terms “color change” and “color-forming reaction” here also include the cases in which the color-forming reaction exists within the reagent layer in a reaction producing a fluorescent compound.
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Zur Herstellung mehrschichtiger analytischer Elemente nach der Erfindung können die verschiedensten lichtdurchlässigen, für Flüssigkeiten impermeablen Schichtträger verwendet werden. So können zur Herstellung eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung beispielsweise die verschiedensten Polymeren, z. b. Celluloseacetat, Polyäthylenterephthalat, Polycarbonate und Polystyrole, verwendet werden. Die Dicke des Schichtträgers kann sehr verschieden sein. Zweckmäßig liegt die Schichtstärke bei etwa 0,0508 bis 0,254 mm.For the production of multilayer analytical elements according to the invention, the most varied of light-permeable, liquid-impermeable layer supports can be used. For example, a wide variety of polymers, e.g. b. Cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polycarbonates and polystyrenes can be used. The thickness of the support can vary widely. The layer thickness is expediently about 0.0508 to 0.254 mm.
Die Reagens-Schicht kann direkt auf den Schichtträger aufgetragen werden oder auf eine lichtdurchlässige Haft- oder Zwischenschicht, welche die Bindung der Reagens-Schicht auf den Schichtträger unterstützt. Die Reagens-Schicht enthält die Test-Reagenzien, die eine farberzeugende Reaktion mit Bestandteilen der zu analysierenden Probe eingehen. Die Reagens-Schicht kann beispielsweise aus einer Dispersion eines oder mehrerer Test-Reagenzien in einem hydrophilen Kolloid, das als Bindemittel dient, z. b. Gelatine oder Polyvinylalkohol, bestehen. .The reagent layer can be applied directly to the layer support or to a translucent adhesive or intermediate layer which supports the bonding of the reagent layer to the layer support. The reagent layer contains the test reagents, which enter into a color-producing reaction with components of the sample to be analyzed. The reagent layer can, for example, consist of a dispersion of one or more test reagents in a hydrophilic colloid which serves as a binding agent, e.g. b. Gelatin or polyvinyl alcohol. .
Die im Einzelfalle verwendeten Test-Reagenzien der Reagens-Schicht hängen natürlich von dem im Einzelfalle zu analysierenden Material und der im Einzelfalle herbeizuführenden farbbildenden Reaktion ab, die zur Identifizierung des zu analysierenden Stoffes ausgewählt wurde.The test reagents of the reagent layer used in the individual case depend of course on the material to be analyzed in the individual case and the color-forming to be produced in the individual case Reaction used to identify the one to be analyzed Substance has been selected.
Auf der Seite der Reagens-Schicht, die dem Schichtträger abgewandt ist, befindet sich eine oder befinden sich mehrere Schich- ' ten, welche die Funktion haben, die aufgebrachte Flüssigkeit gleichförmig in lateraler Richtung auszubreiten.On the side of the reagent layer facing away from the support is, is there one or more layers th, which have the function of spreading the applied liquid uniformly in the lateral direction.
Diese Schicht oder diese Schichten können gegebenenfalls des weiteren die Aufgabe haben, aus der zu analysierenden Probe Bestandteile abzufiltrieren^Sas Auftreten oder die Messung der farbbildenden Reaktion stören würden.This layer or these layers can optionally also have the task of extracting from the sample to be analyzed To filter off constituents ^ Sas occurrence or measurement would interfere with the color-forming reaction.
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Diese Schicht oder Schichten kann bzw. können des weiteren die Punktion haben, zum Zwecke der Durchführung einer reflexionsspektrophotometrischen Analyse das durch den schichtträger gelangte Licht zu reflektieren.This layer or layers can also have the puncture for the purpose of carrying out a reflection spectrophotometric Analysis to reflect the light that has passed through the layer support.
Ein mehrschichtiges analytisches Element nach der Erfindung weist somit außer dem Schichtträger mindestens zwei Schichten auf, wovon die eine dieser Schichten eine Reagens-Schicht ist und die andere eine Schicht, welche eine gleichförmige laterale Verteilung der aufgebrachten Probe bewirkt und gegebenenfalls noch die weiteren anderen erwähnten Funktionen hat. Es ist jedoch auch möglich, für jede einzelne Funktionjeine besondere Schicht anzuordnen, in welchem Falle ein mehrschichtiges Element nach der Erfindung beispielsweise vier Schichten außer dem Schichtträger aufweist. Andererseits kann eine Schicht auch zwei oder drei Funktionen und eine weitere Schicht die dritte Funktion durchführen. Auch ist es möglich, mehr als nur eine Schicht zu einem bestimmten Zweck zu verwenden, d. h. es ist beispielsweise möglich, zwei oder mehrere einander benachbarte Schichten als Reagens-Schichten zu verwenden.A multilayer analytical element according to the invention thus has at least two layers in addition to the support, of which one of these layers is a reagent layer and the other is a layer which causes a uniform lateral distribution of the applied sample and possibly the other other functions mentioned Has. However, it is also possible to arrange a special layer for each individual function, in which case a multilayer element according to the invention has, for example, four layers in addition to the support. On the other hand, one layer can also perform two or three functions and another layer can perform the third function. It is also possible to use more than just one layer for a specific purpose, ie it is possible, for example, to use two or more adjacent layers as reagent layers.
Die Schicht mit der Ausbreitfunktion ist die vom Schichtträger entfernteste Schicht und die Schicht, auf die die zu analysierende Probe, z. B. Blut, aufgebracht wird. In typischer Weise wird die zu analysierende Probe, wie bereits dargelegt, auf die Schicht mit der Ausbreitfunktion mittels einer automatisch arbeitenden Verteilervorrichtung aufgebracht, welche derart konstruiert ist, daß sie einen kleinen Tropfen Flüssigkeit an der gewünschten Stelle auf die oberste Schicht des Analyseelementes aufzubringen vermag.The layer with the spreading function is the layer furthest away from the layer support and the layer on which the one to be analyzed is applied Sample, e.g. B. blood is applied. Typically, the sample to be analyzed is, as already stated, on the layer with the spreading function applied by means of an automatically operating distribution device, which in such a way is designed to place a small drop of liquid at the desired location on the top layer of the analysis element able to muster.
Die Schicht mit der Ausbreitfunktion soll den Tropfen gleichförmig in lateraler Richtung verteilen. Die Bedeutung dieser Schicht besteht darin, die Tendenz einer "Ring"-Formation inThe layer with the spreading function should make the drop uniform distribute in a lateral direction. The importance of this layer is to tend to form a "ring" in
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der Reagens-Schicht des Elementes zu verhindern. Das Phänomen der "Ring"-Formation wird beispielsweise in den US-PS 5 ü5o und 3 526 480 beschrieben. Werden demzufolge Tropfen einer zu analysierenden Probe direkt auf eine Reagens-Schicht aufgetragen, so bilden sie durch laterale Ausbildung einen "Ring", wobei eine verminderte Konzentration an Test-Reagens im Zentrum des Ringes auftritt und eine erhöhte Konzentration in der Peripherie des Ringes. Dies führt zu einer ungleichförmigen Farbentwicklung, die wiederum eine quantitative Messung auf spektrophotometrischem Wege verhindert.the reagent layer of the element. The phenomenon of "ring" formation is described, for example, in US Pat. No. 5,500 and 3,526,480. If, accordingly, drops of a sample to be analyzed are applied directly to a reagent layer, so they form a "ring" through lateral formation, with a reduced concentration of test reagent in the center of the ring occurs and an increased concentration in the periphery of the ring. This leads to uneven color development, which in turn is a quantitative measurement based on spectrophotometric Paths prevented.
Im Falle eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung erfolgt somit praktisch die gesamte laterale Bewegung der Probe in der Schicht mit der Ausbreitfunktion, so daß, wenn die Probe die Reagens-Schicht erreicht, die sich nicht mehr lateral ausbreitet, keine ungleichförmige Verteilung des Test-Reagenses mehr erfolgt.In the case of a multilayer analytical element according to the invention, practically the entire lateral movement takes place of the sample in the layer with the spreading function, so that when the sample reaches the reagent layer, it no longer spreads laterally spreads, no more uneven distribution of the test reagent takes place.
Im Falle eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung beeinflußt eine Veränderung des Probenvolumens, das auf das Element aufgebrachtwird, den Durchmesser des erzeugten farbigen Fleckens in der Reagens-Schicht, doch das Flüssigkeitsvolumen pro Flächeneinheit, welches die Reagens-Schicht erreicht, bleibt praktisch konstant unabhängig von Veränderungen im Volumen der aufgebrachten Probe. Infolgedessen wird die Dichte des Farbtones, der in der Reagens-Schicht durch die farbbildende Reaktion erzeugt wird, nicht merklich durch eine Veränderung der Größe des auf das Element aufgebrachten Tropfens beeinflußt und der Farbton ist lediglich abhängig von der Konzentration des Bestandteiles, der die farbbildende Reaktion eingeht. Infolgedessen ist es bei Verwendung eines mehrschichtigen analytischen Elementes nach der Erfindung nicht erforderlich, Tropfen gleichförmiger Größe auf das Element aufzubringen oder die Größe der aufgebrachten Tropfen zu bestimmen, um eine quantitative Analyse durchführen zu können.In the case of a multilayer analytical element according to the invention, a change in the sample volume affects the is applied to the element, the diameter of the colored spot created in the reagent layer, but the volume of liquid per unit area that reaches the reagent layer, remains practically constant regardless of changes in the volume of the sample applied. As a result, the density of the The hue generated in the reagent layer by the color-forming reaction is not noticeable by a change the size of the drop applied to the element and the color tone is only dependent on the concentration of the Component that enters into the color-forming reaction. As a result, it is when using a multilayer analytical Element according to the invention not required to apply drops of uniform size on the element or the size of the to determine applied drops in order to carry out a quantitative analysis can.
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Hat die poröse Schicht oder eine Schicht des Schichtenverbandes oder der Schichtenverband die Funktion einer Filterschicht, so bedeutet dies, daß aus der Probe Bestandteile abfiltriert werden sollen, welche die farbbildende Reaktion in der Reagens-Schicht stören würden oder welche die später durchzuführenden spektrophotometrischen Messungen behindern würden. So kann beispielsweise im Falle eines mehrschichtigen analytischen Elementes für die Analyse von Bestandteilen des Blutes eine Fj.lterschicht dazu dienen, rote Blutkörperchen zu entfernen, jedoch das Serum in die darunterliegende Schicht durchzulassen. Eine solche Filterschicht kann aus irgendeinem Material aufgebaut sein, welches einen ausreichenden Porositätsgrad für die zu analysierende Probe aufweist, wobei die optimale Porosität von dem speziellen Verwendungszweck des mehrschichtigen analytischen Elementes abhängt. Soll das analytische Element, z. B. in Form eines endlosen Bandes, für die reflexions-spektrophotometrische Analyse von Blut verwendet werden, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn eine Filterschicht vorhanden ist, die eine Porengröße von 1 bis 5 Mikron aufweist. Eine Filterschicht mit einer solchen Porengröße vermag die Blutkörperchen auszufiltrieren, welche in typischerWeise eine Größe von etwa 7 bis 30 Mikron aufweisen, wobei das Serum die Schicht zu passieren vermag. Bei Verwendung einer Filterschicht mit einer Porengrösse, die zu klein ist, kann die Verwendbarkeit des Elementes oder Bandes beschränken, beispielsweise deshalb, weil sie den Durchtritt von Blutproteinen verhindert, und zwar im Falle solcher analytischer Teste, bei denen es wichtig ist, daß diese Blutproteine die Reagens-Schicht erreichen.If the porous layer or a layer of the layer structure or the layer structure has the function of a filter layer, so this means that components are to be filtered off from the sample, which the color-forming reaction in the reagent layer would disturb or which would be carried out later hinder spectrophotometric measurements. For example, in the case of a multilayer analytical element for the analysis of constituents of the blood, a layer of film serve to remove red blood cells but allow the serum to pass into the underlying layer. One such filter layer can be constructed from any material which has a sufficient degree of porosity for the to be analyzed Sample having the optimal porosity depending on the specific use of the multilayer analytical Element depends. Should the analytical element, e.g. B. in the form of an endless belt, for reflection-spectrophotometric Analysis of blood are used, so it has proven to be useful if a filter layer is present, the one Has pore size from 1 to 5 microns. A filter layer with such a pore size is able to filter out the blood cells, which are typically about 7 to 30 microns in size, with the serum passing through the layer able. When using a filter layer with a pore size that is too small, the usability of the element or band, for example because it prevents the passage of blood proteins, namely in the case such analytical tests where it is important that these blood proteins reach the reagent layer.
Das mehrschichtige analytische Element der Erfindung kann, wie bereits dargelegt, zur Verwendung in einem analytischen System bestimmt sein, bei dem die Reflexionstechniken einer spektrophotometrischen Analyse angewandt werden, weshalb das Element eine Schicht enthält, die die Funktion einer Reflexionsschicht hat und einen geeigneten Hintergrund für spektrophotometrische Messungen durch die Schichtträgerseite des Elementes bildet.As previously stated, the multilayer analytical element of the invention can be used in an analytical system be determined using reflectance techniques of spectrophotometric analysis of why the element contains a layer which has the function of a reflective layer and a suitable background for spectrophotometric Forms measurements through the layer support side of the element.
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Die Reflexionsschicht stellt dabei eine poröse Schicht dar, damit Bestandteile der zu analysierenden Probe diese Schicht passieren und in die Reagens-Schicht gelangen können. Die Reflexionsschicht soll dabei weiß sein, um einen wirksamen Hintergrund für die reflexions-spektrophotometrischen Messungen zu bilden.The reflective layer represents a porous layer, so that components of the sample to be analyzed form this layer can pass and get into the reagent layer. The reflective layer should be white in order to provide an effective background for reflectance spectrophotometric measurements.
Im Falle eines mehrschichtigen analytischen Elementes, z. B. Bandes, für die Analyse von Blut wird der Durchtritt der Blutkörperchen oder Blutzellen durch die Filterschicht blockiert, weshalb sie die spektrophotometrischen Messungen nicht stören, da diese durch den Schichtträger erfolgen, wobei die reflektierende Schicht als weißer Hintergrund dient.In the case of a multilayer analytical element, e.g. B. tape, for the analysis of blood is the passage of blood cells or blood cells blocked by the filter layer, so they do not interfere with the spectrophotometric measurements, since these take place through the layer support, with the reflective layer serving as a white background.
Beim Ablesen eines ungebrauchten analytischen Elementes des für reflexions-spektrophotomerrische Messungen bestimmten Typs erfaßt der Phctometerdetektor lediglich etwa 1 % der auf das Element auftreffenden Energie Dieses 1 % einfallender Strahlung dient dann als Vergleichswert (1Ou %) für nachfolgende Reflexionsmessungen des Elementes, auf welches eine Probe aufgebracht wurde. Diese geringe Annahmewirksamkeit (collection efficiency) ist das Ergebnis des diffusen Reflexionsvermögens der Ausbreitschichten des beschriebenen Typs und des geringen Annahmewinkels, der für eine Unterscheidung gegenüber diffusem Licht benötigt wird.When reading an unused analytical element of the type intended for reflection-spectrophotometric measurements, the phctometer detector only records about 1 % of the energy incident on the element.This 1% of incident radiation then serves as a comparison value (10 %) for subsequent reflection measurements of the element on which a sample was applied. This low collection efficiency is the result of the diffuse reflectivity of the spreading layers of the type described and the low acceptance angle required to distinguish it from diffuse light.
Beim Ablesen oder bei der Auswertung des gleichen Elementes im Falle von Durchgangsmessungen erfaßt der Detektor etwa 1,5 bis 2 % der auf das mehrschichtige Element auffallenden Energie. Wird die Dicke der im vorstehenden beschriebenen Ausbreitschichten um etwa die Hälfte vermindert, so erhöht sich die Durchlässigkeit auf etwa 4 °~ und im Falle von Elementen mit mikrokristallinen Cellulose-Ausbrextschichten einer Dicke von etwa 100 bis etwa 300 Mikron erhöht sich die Durchlässigkeit auf ungefähr 20 % der einfallenden Strahlung. Infolge-When reading or evaluating the same element in the case of passage measurements, the detector records about 1.5 to 2 % of the energy incident on the multilayer element. If the thickness of the spreading layers described above is reduced by about half, the permeability increases to about 4 ° and in the case of elements with microcrystalline cellulose spreading layers of a thickness of about 100 to about 300 microns the permeability increases to about 20 % of the incident radiation. As a result-
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dessen werden bessere Signal-Geräuschwerte dann erhalten, wenn als Bestimmungsmethode die Durchlässigkeitsmethode angewandt wird, weshalb es in vielen Fällen gegebenenfalls vorteilhafter sein kann, diese Bestimmungsmethode anzuwenden.better signal-to-noise values of this are obtained if the permeability method is used as the method of determination which is why it may be more advantageous in many cases to use this method of determination.
Abgesehen von den beschriebenen spektrophotometrischen Bestimmungsmethoden können in vorteilhafter Weise auch noch andere Formen der Spektrophotometrie zur Durchführung der Analyseverfahren angewandt werden. Zu erwähnen ist beispielsweise die Fluoreszenz-Spektrophotometrie, in welchem Falle das Reaktionsprodukt der Probe mit einem Test-Reagens aus einer fluoreszierenden Verbindung besteht und die Bestimmung der fluoreszierenden Verbindung mit einer Strahlung erfolgt, welche das Reaktionsprodukt zum Fluoreszieren bringt. Weitere Formen der Spektrophotometrie, die angewandt werden können, sind solche, bei Jenen eine Strahlung angewandt wird, die von sichtbarem Licht verschieden ist, z. B. ultraviolette Strahlung oder infrarotesApart from the spectrophotometric determination methods described In an advantageous manner, other forms of spectrophotometry can also be used to carry out the analysis method can be applied. Mention should be made, for example, of fluorescence spectrophotometry, in which case the reaction product of the sample with a test reagent from a fluorescent Connection exists and the determination of the fluorescent Connection with radiation takes place, which causes the reaction product to fluoresce. Other forms of spectrophotometry, those that can be applied are those upon which radiation is applied that is from visible light is different, e.g. B. ultraviolet radiation or infrared
Licht. Der Begriff "farbbildende Reaktion" umfaßt daher auch die Fälle, in denen bei der Reaktion eine fluoreszierende Verbindung
erhalten wird.
'.\ie bereits dargelegt, kann das analytische Element nach der hrfindung eine Schicht aufweisen, welche die Funktion einer Ausbreitschicht
sowie einer Filterschicht hat und die des weiteren gleichzeitig als reflektierende Schicht dient.Light. The term “color-forming reaction” therefore also includes the cases in which a fluorescent compound is obtained in the reaction.
As already stated, the analytical element according to the invention can have a layer which has the function of a spreading layer and a filter layer and which also serves as a reflective layer at the same time.
Hin Beispiel für eine Schicht, welche sämtliche dieser drei Funktionen auszuführen vermag, ist eine sogenannte "Biush-Polymer-Schicht". Derartige Schichten können bekanntlich (vgl. H. F. Payne "Organic Coating Technology", Verlag John Wiley and Sons, New York, 1954, Bd. I, Seite 414) auf einem Substrat dadurch erzeugt werden, daß man ein Polymer in einer Mischung von zwei Flüssigkeiten löst, wobei die eine Flüssigkeit ein gutes Lösungsmitel für das Polymer ist, wohingegen die andere Flüssigkeit, die einen vergleichsweise höheren Siedepunkt besitzt, ein Nichtlösungsmittel für das Polymer ist oder zumindestAn example of a layer that can perform all of these three functions is a so-called "bush polymer layer". Such layers can be known (see. H. F. Payne "Organic Coating Technology", Verlag John Wiley and Sons, New York, 1954, Vol. I, page 414) can be produced on a substrate by a polymer in a mixture dissolves from two liquids, one being a liquid is a good solvent for the polymer, whereas the other liquid, which has a comparatively higher boiling point, is or at least is a nonsolvent for the polymer
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ein schlechtes Lösungsmittel, worauf man die Polymerlösung auf das Substrat aufträgt und auftrocknet. Da das gute Lösungsmittel für das Polymer aufgrund seines niedrigeren Siedepunktes schneller verdampft, reichert sich das Polymer in der Flüssigkeit an, die ein schlechtes Lösungsmittel oder ein Nichtlösungsmittel für das Polymer ist, in dew Maße, in dem die Verdampfung fortschreitet, was dazu führt, daß das Polymer in Form feiner Partikel ausgeschieden wird und auf dem Substrat eine haftende poröse Schicht bildet. Zur Herstellung derartiger "Llush-Pclymer-Schichten", die Bestandteil eines analytischen Elements nach der Erfindung sein können, können die verschiedensten Polymeren verwendet werden, z. B. Polycarbonate, Polyamide und Celluloseester. a bad solvent, whereupon the polymer solution is applied to the substrate and dried. Because the good solvent For the polymer evaporates faster due to its lower boiling point, the polymer accumulates in the liquid at showing a bad solvent or a nonsolvent for the polymer is to the extent to which the evaporation progresses, which results in the polymer becoming finer in shape Particles is precipitated and forms an adhesive porous layer on the substrate. For the production of such "Llush polymer layers", which can be part of an analytical element according to the invention can be the most varied of polymers be used, e.g. B. polycarbonates, polyamides and cellulose esters.
Anstelle einer "Llush-Polymer-Schicht" als geeignete Schicht, die die Funktionen der Proben-Ausbreitung und Filtrierung ausübt sowie den notwendigen Reflexionshintergrund für reflexionsspektrophotometrische ilessungen darstellt, kann eine in entsprechender Weise wirksame Schicht dadurch erzeugt werden, daß man auf die Reagens-Schicht eine dünne Schicht einer mikroporösen Filtermembran auf laminiert. Derartige Filtermembraneii sind oder'bestehen aus sogenannten "blushed Polymeren", hergestellt z. B. aus Celluloseestern,und enthalten Poren mikroskopischer Größe. Zur Herstellung derartiger Schichten ist eine Vielzahl von Stoffen verschiedener Porengröße im Handel erhältlich, Beispiele für Stoffe dieses Typs, die zur Herstellung entsprechender Schichten verwendet werden können und die im Handel erhältlich sind, sind die Filter und Filtermaterialien, die unter der Handelsbezeichnung Millipore von der US-Firma Millipore Corporation erhältlich sind und beispielsweise in der Firmenbroschüre "Millipore Catalogue MC/1" vom August 19 72 der Firma Millipore Corporation of Bedford, Hass., USA 01730 beschrieben werden, und ferner solche Filter und Filtermaterialien, die unter der Handelsbezeichnung "Metricel von der US-Firma Gelnian Instrument Company erhältlich sind.Instead of a "Llush polymer layer" as a suitable layer, which performs the functions of sample propagation and filtration as well as the necessary reflection background for reflection spectrophotometric represents measurements, a correspondingly effective layer can be produced in that a thin layer of a microporous filter membrane is laminated onto the reagent layer. Such filter membranes are or consist of so-called "blushed polymers" z. B. from cellulose esters, and contain microscopic pores Size. A large number of materials of various pore sizes are commercially available for the production of such layers available, examples of fabrics of this type that can be used to produce corresponding layers and those commercially available are the filters and filter materials sold under the trade name Millipore by from the US company Millipore Corporation and, for example, in the company brochure "Millipore Catalog MC / 1 "of August 1972 by Millipore Corporation of Bedford, Hass., USA 01730, and also those Filters and filter materials under the trade name "Metricel from the US Gelnian Instrument Company are available.
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Weist das analytische Element nach der Erfindung eine einzige Schicht auf, welche die Funktion der Proben-Ausbreitschicht, die Funktion einer Filterschicht und die Funktion einer reflektierenden Schicht aufweist, so kann das analytische Element, z. B. in Form eines Bandes, aus lediglich zwei Schichten und dem Schichtträger bestehen, da außer der Schicht mit der Funktion einer Ausbreitschicht, einer Filterschicht und einer reflektierenden Schicht nur noch die Reagens-Schicht absolut erforderlich ist. Selbstverständlich kann das Element auch noch andere Schichten aufweisen, sofern dies erwünscht ist, d. h. z. B. können zwei oder mehrere benachbarte Reagens-Schichten angeordnet werden, um nacheinander ablaufende Reaktionen in jeder der Schichten zu ermöglichen.If the analytical element according to the invention has a single layer which functions as the sample spreading layer, has the function of a filter layer and the function of a reflective layer, the analytical element, z. B. in the form of a tape, consist of only two layers and the substrate, as except for the layer with the function of a spreading layer, a filter layer and a reflective layer only the reagent layer absolute is required. Of course, the element can also have other layers if so desired is, d. H. z. B. two or more adjacent reagent layers can be arranged to allow sequential reactions allow in each of the layers.
Wie bereits dargelegt, kannes jedoch auch vorteilhaf-t sein, Elemente zu verwenden, die eine Schicht aufweisen, die als Filterschicht und reflektierende Schicht wirkt,und eine besondere Schicht, die die Funktion einer Proben-Ausbreitschicht hat oder Elemente zu verwenden, die drei separate Schichten aufweisen, welche die Funktionen der Proben-Ausbreitung, der Proben-Filtration bzw. der Lichtreflexion ausüben. In diesem Falle werden die Schichten natürlich derart auf den Schichtträger aufgetragen, daß die Proben-Ausbreitschicht die vom Schichtträger entfernteste Schicht ist, worauf die Filterschicht folgt und dann die reflektierende Schicht und schließlich die Reagens-Schicht.As already explained, however, it can also be advantageous To use elements that have a layer that acts as a filter layer and a reflective layer, and a special one Layer that has the function of a sample spreading layer or elements using the three separate layers have, which perform the functions of sample spreading, sample filtration and light reflection. In this In the case of course, the layers are applied to the substrate in such a way that the sample spreading layer corresponds to the from The backing is the furthest layer, followed by the filter layer and then the reflective layer and finally the reagent layer.
Ein Beispiel für eine Schicht, die sowohl als Filterschicht wie auch als reflektierende Schicht wirksam ist, ist eine Schicht aus Titandioxid oder Bariumsulfat, dispergiert in einem Bindemittel, z. B. Celluloseacetat, Polyvinylalkohol oder Gelatine. Eine solche Schicht hat sich als besonders wirksam in einem mehrschichtigen Element, z. B. Band, erwiesen, das für die Analyse von Blut bestimmt ist, da dasAn example of a layer that functions as both a filter layer and a reflective layer is one Layer of titanium dioxide or barium sulfate dispersed in a binder, e.g. B. cellulose acetate, polyvinyl alcohol or gelatin. Such a layer has been found to be particularly effective in a multilayer element, e.g. B. Volume, proven that is intended for the analysis of blood, since that
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Element oder Band wirksam die Blutkörperchen auszufiltrieren vermag, während die Schicht das Serum hindurchläßt, wobei sie gleichzeitig einen wirksamen weißen Hintergrund für spektrophotometrische Messungen durch den Schichtträger liefert.The element or band is able to effectively filter out the blood cells while the layer allows the serum to pass through it at the same time an effective white background for spectrophotometric Provides measurements through the substrate.
Line besonders vorteilhafte Schicht mit der Funktion einer Probenausbreitschicht in einem mehrschichtigen Element nach der Erfindung für die Analyse von Blut ist eine Schicht, bestehend aus einer Dispersion von Diatomeenerde in einem Bindemittel, z. B. Celluloseacetat. Diatomeenerde hat sich als außerordentlich wirksam in gleichförmiger Verteilung des Blutes in lateraler Richtung erwiesen. Vorteilhafte Proben-Ausbreitschichten können des weiteren beispielsweise aus mikrokristallinen kolloidalen Produkten hergestellt werden, die sich entweder von natürlich vorkommenden oder synthetischen polymeren Stoffen ableiten. Derartige mikrokristalline Stoffe werden beispielsweise von 0. A. Battista in dem Aufsatz "Colloidal Macromolecular Phenomena, Teil II, Novel llicrocrystals of Polymers", veröffentlicht im Journal of Applied Polymer Science, Band II, Seiten 481-498 (1967) ,beschrieben. Mikrokristalline Cellulose, die zur Herstellung derartiger Schichten verwendbar ist, ist im Handel erhältlich, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Avicel, Hersteller FMC Corporation, USA (vgl. Food Chemical Codex, 1. Ausgabe).Line particularly advantageous layer with the function of a Sample spreading layer in a multilayer element the invention for the analysis of blood is a layer consisting of a dispersion of diatomaceous earth in a binder, z. B. cellulose acetate. Diatomaceous earth has been found to be extraordinarily effective in uniformly distributing the blood proven in the lateral direction. Advantageous sample spreading layers can also consist of microcrystalline Colloidal products are made that are either naturally occurring or synthetic derive polymeric substances. Such microcrystalline substances are, for example, by 0. A. Battista in the article "Colloidal Macromolecular Phenomena, Part II, Novel llicrocrystals of Polymers "published in the Journal of Applied Polymer Science, Volume II, pp. 481-498 (1967). Microcrystalline cellulose, which is used for the production of such Layers which can be used are commercially available, for example under the trade name Avicel, manufacturer FMC Corporation, USA (see Food Chemical Codex, 1st edition).
Vorteilhafte Ergebnisse können des weiteren dann erhalten werden, wenn eine Proben-Ausbreitschicht verwendet wird, die aus inerten sphärischen Partikeln gleichförmiger Größe in einer Matrix eines Bindemittels, welches die Partikel an die unterliegende Schicht bindet, aufgebaut ist. Beispiele für derartige sphärische Partikel sind Kügelchen aus Glas und polymere Kunstharzkügelclien, d. h. soöe;uannie figlass beads'' und "polymeric resin beads". Als vortti"iliaf*,<ί IAn J,-^iitt el für derartige Kügeichen haben sich bei?]/·i ε I sv, e i ί ο Gelatine 'τ'κΐ ^olyvinyl- Advantageous results can furthermore be obtained when a sample spreading layer is used which is composed of inert spherical particles of uniform size in a matrix of a binder which binds the particles to the underlying layer. Examples of such spherical particles are beads made of glass and polymeric Kunstharzkügelclien, ie so ö e; uannie fi glass beads '' and "polymeric resin beads". As vortti "iliaf *, <ί IAn J, - ^ iitt el for such kitchens have?] / · I ε I sv, ei ί ο gelatine ' τ ' κΐ ^ olyvinyl-
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alkohol erwiesen, uas Bindemittel soll dabei nach Möglichkeit in geringen Mengen verwendet werden, so daß vermieden wird, daß ein wesentlicher Anteil des Porenvolumens, das durch die sphärischen Partikel erzeugt wird, gefüllt wird.Alcohol proven, uas binding agent should be used if possible be used in small amounts, so that it is avoided that a substantial proportion of the pore volume caused by the spherical Particle is generated, is filled.
nine Ausbreitschicht, aufgebaut aus sphärischen Partikeln
gleichförmiger Größe kann Vorteile im Vergleich zu einer porösen
Polymerschicht, wie beispielsweise einer sogenannten "Blush-Polymer-Schicht",
aufweisen. Eine derartige Schicht vermag beispielsweise einen Bluttropfen außerordentlich rasch gleichförmig
und reproduzierbar auszubreiten, und zwar derart rasch , daß das Ausbreiten oder Verteilen beendet ist, bevor eine in
iptracht zu ziehende Diffusion von Blutkomponenten in benachbarte
Schichten des mehrschichtigen Elementes erfolgen kann. Infolgedessen wird eine sehr gleichförmige Konzentration der
Probenbestandteile in der Reagens-Schicht erreicht und infolgedessen eine gleichförmige Verfärbung, die die basis für die
Analyse bildet. Während Blutkörperchen gelegentlich zu einer Verstopfung von porösen Polymerschichten führen können, tritt
eine solche Verstopfung nicht auf, wenn die Proben-Ausbreitschicht aus sphärischen Partikeln in einer Matrix eines Bindemittels
besteht. Durch Verwendung von sphärischen Partikeln
gleichförmiger Größe werden somit besonders vorteilhafte Ergebnisse
erhalten, da diese Partikel ein angemessenes oder
aasreichendes volumen von Poren erzeugen, während sie die
Zwischenräume auf einen relativ engen Bereich begrenzen. Dies führt zu einem Stillstand der Ausbreitung des Blutes, wenn die
Zwischenräume des Bereiches, auf den die Probe aufgebracht
worden ist, vollständig gefüllt sind, wobei gleichzeitig eine rasche Drainage des Plasmas in die darunterliegende Schicht
ermöglicht wird, wenn der Ausbreitprozeß beendet worden ist.
V.s 3iat sich gezeigt, daß sphärische Partikel einer Größe von
etwa. 80 bis 120 likvon besonders vorteilhaft dann sind, wenn
JLe Ausbreitschicht beieiner folutanalysc zur Ausbreitung vonnine spreading layer, made up of spherical particles
Uniform size can have advantages over a porous polymer layer, such as a so-called "blush polymer layer". Such a layer is able, for example, to spread a drop of blood extremely quickly, uniformly and reproducibly, so quickly that the spreading or distribution is completed before blood components can be drawn into adjacent layers of the multilayer element. As a result, a very uniform concentration of the sample components in the reagent layer is achieved and consequently a uniform discoloration, which is the basis for the
Analysis forms. While blood cells can occasionally clog porous polymer layers, such clogging does not occur when the sample spreading layer consists of spherical particles in a matrix of a binder. By using spherical particles
of uniform size, particularly advantageous results are thus obtained, since these particles have an adequate or
Create a sufficient volume of pores while keeping the
Limit spaces to a relatively narrow area. This leads to a halt in the spread of the blood when the spaces between the area on which the sample is applied
have been completely filled, with rapid drainage of the plasma into the underlying layer at the same time
is enabled when the spreading process has ended. Vs 3iat has been shown that spherical particles with a size of about. 80 to 120 lik of are particularly advantageous when the spreading layer is used in a folutanalysis for the spread of
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Bluttröpfchen dient. Ein auf eine solche Schicht aufgebrachter Bluttropfen breitet sich in wenigen Sekunden zu einer gleichförmigen kreisrunden Fläche aus, wobei die nach dem Ausbreiten bedeckte Fläche direkt proportional dem Probenvolumen ist.Blood droplet is used. One applied to such a layer Blood drop spreads to a uniform circular area in a few seconds, which after spreading area covered is directly proportional to the sample volume.
In vorteilhafter Weise kann der Ausbreitschicht eines analytischen Elementes nach der Erfindung, z. B. zusätzlich zu den sphärischen Partikeln, noch eine geringe Menge einer oberflächenaktiven Verbindung zugesetzt werden, um den Ausbreitprozeß weiter zu beschleunigen.The spreading layer of an analytical Element according to the invention, for. B. in addition to the spherical particles, a small amount of a surface-active Compound can be added to further accelerate the spreading process.
Außer den beschriebenen Schichten kann ein analytisches Element nach der Erfindung noch weitere Schichten aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, zusätzlich eine Dialyseschicht direkt über der Reagens-Schicht anzuordnen. Eine solche Schicht kann beispielsweise bei der Analyse des Glucosegehaltes des Blutes von Vorteil sein, da eine solche Schicht den Durchtritt von Glucose in die Reagens-Schicht ermöglicht, jedoch den Durchtritt von hochmolekularen Proteinen inhibiert, welche die Glucoseanalyse stören könnten. Zur Abtrennung von hochmolekularen Stoffen von nxedrxgmolekularen Stoffen eignen sich beispielsweise semipermeable Cellulosemembranen, die deshalb als Dialyseschichten geeignet sind. Derartige Schichten wirken dabei nach einem anderen Mechanismus als die porösen Polymerschichten, wie z. B. die "Blush-Polymer-Schichten", die hauptsächlich wie ein Sieb oder Gitter wirken, in welchem die Poren den Durchtritt von Lösungen und kleinen Partikeln ermöglichen, jedoch den Durchtritt von Partikeln eines größeren Durchmessers blockieren.In addition to the layers described, an analytical element according to the invention can also have further layers. So is it is possible, for example, to additionally arrange a dialysis layer directly over the reagent layer. Such a layer can For example, when analyzing the glucose content of the blood, this can be advantageous because such a layer prevents the passage of Allows glucose into the reagent layer, but inhibits the passage of high molecular weight proteins that cause the Could interfere with glucose analysis. For the separation of high molecular weight substances from nxedrxgmolecular substances, for example semipermeable cellulose membranes, which are therefore suitable as dialysis layers. Such layers work by a different mechanism than the porous polymer layers, such as. B. the "blush polymer layers", the act mainly like a sieve or grid, in which the pores allow the passage of solutions and small particles, however, block the passage of larger diameter particles.
Die erfindungsgemäßen analytischen Elemente können zur Durchführung der verschiedensten chemischen Analysen verwendet v/erden, und zwar nicht nur auf dem Gebiete der klinischenThe analytical elements according to the invention can be used to carry out The most diverse chemical analyzes are used, and not only in the field of clinical
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Chemie, sondern vielmehr auch auf dem Gebiet der chemischen Forschung allgemein sowie in chemischen Laboratorien, die den Ablauf chemischer Prozesse überwachen. Die erfindungsgemäßen analytischen Elemente eignen sich jedoch insbesondere für klinische Testversuche, und zwar für die Analyse von Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise Blut und Urin, da hier oftmals eine große Anzahl von Analysen durchgeführt werden muß, Analysen oftmals wiederholt werden müssen und die Analysenergebnisse oftmals in einer sehr kurzen Zeitspanne nach Entnahme der Probe zur Verfügung stehen müssen. Im Falle einer Blutanalyse läßt sich beispielsweise ein analytisches Element, z. B. in Form eines Bandes, derart ausgestalten, daß es für die quantitative Analyse von vielen Blutkomponenten, die routinemäßig ermittelt werden müssen,.verwendet werden kann. So kann beispielsweise ein analytisches Element nach der Erfindung, z. B. in Form eines Bandes, leicht zur Analyse solcher Blutkomponenten, wie Albumin, Bilirubin, Harnstoff-Stickstoff, Serumglutamin-Oxalessigsäure-Transaminase, Chlorid, Glucose, Harnsäure und alkalische Phosphatase verwendet werden, wie auch für andere Komponenten des Blutes, in^dem entsprechende Test-Reagenzien ausgewählt werden.Chemistry, but rather also in the field of chemical research in general as well as in chemical laboratories that monitor the course of chemical processes. The inventive analytical However, elements are particularly suitable for clinical trials, specifically for the analysis of body fluids, such as blood and urine, since a large number of analyzes must often be carried out here, analyzes often have to be repeated and the analysis results often in a very short period of time after taking the sample must be available. In the case of a blood analysis, for example, an analytical element, e.g. B. in shape of a tape, designed so that it is used for the quantitative analysis of many blood components that are routinely determined must be. can be used. For example, an analytical element according to the invention, e.g. B. in the form of a Tape, easy to analyze such blood components as albumin, bilirubin, urea nitrogen, serum glutamine oxaloacetic acid transaminase, Chloride, glucose, uric acid and alkaline phosphatase can be used as well as for other components of the blood, selected in ^ the appropriate test reagents will.
So kann beispielsweise bei der Blutanalyse mit einem analytischen Band nach der Erfindung zunächst die Abtrennung der Blutkörperchen vom Serum erfolgen, beispielsweise durch Abzentrifugieren, worauf das Serum auf das Band aufgebracht wird. Andererseits ist es jedoch nicht erforderlich, eine solche Abtrennung der Blutkörperchen durchzuführen, da das gesamte Blut direkt auf das analytische Band aufgebracht werden kann, wobei die Blutkörperchen durch die Filterschicht abfiltriert werden. Die Gegenwart dieser Blutkörperchen auf dem Band stört die spektrophotometrische Analyse nicht, wenn diese beispielsweise nach der spektrophotometTischen Reflexionsmethode durchgeführt wird, da der Schichtträger und die Reagens-Schicht fürFor example, in blood analysis with an analytical tape according to the invention, the blood cells can first be separated from the serum, for example by centrifugation, after which the serum is applied to the tape. On the other hand, however, it is not necessary to perform such a separation of the blood cells because all of the blood can be applied directly to the analytical tape, with the blood cells being filtered out by the filter layer. The presence of these blood cells on the tape does not interfere with the spectrophotometric analysis if this is carried out, for example, by the spectrophotometric reflection method, since the support and the reagent layer for
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Licht durchlässig sind und das Licht von der porösen reflektierenden SChicht reflektiert wird. Ein besonderer Vorteil eines analytischen Bandes nach der Erfindung besteht somit darin, daß es sowohl zur Analyse von Serum als auch zur Analyse von Blut verwendet werden kann.Light is permeable and the light from the porous reflective Layer is reflected. A particular advantage of an analytical tape according to the invention is thus that it can be used to analyze both serum and blood.
Zur Herstellung der analytischen Elemente nach der Erfindung können die verschiedensten Test-Reagenzien verwendet werden, je nachdem, welche Komponente oder welche Komponenten einer zu analysierenden Testprobe ermittelt werden sollen und je nach der durchzuführenden farbbildenden Reaktion.A wide variety of test reagents can be used to produce the analytical elements according to the invention depending on which component or which components of a test sample to be analyzed are to be determined and depending on the color-forming reaction to be carried out.
Bei der Blutanalyse kann die Bestimmung von Glucose beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Reagens-Schicht ein Ferricyanid oder eine Ferricyanidverbindung enthält und daß die Abnahme der gelben Farbe des Ferricyanides ermittelt wird, welche durch Umsetzung des Ferricyanides mit Glucose erfolgt. Da hochmolekulare Proteine des Blutes zu einer gewissen Reduktion des Ferricyanides führen können und somit die Bestimmungsmethode für Glucose stören können, kann zur Vermeidung von auftretenden Schwierigkeiten eine Dialyseschicht des bereits beschriebenen Aufbaues in dem Element oder Band angeordnet werden.In the blood analysis, the determination of glucose can for example take place in that the reagent layer contains a ferricyanide or a ferricyanide compound and that the decrease in the yellow color of the ferricyanide is determined, which takes place by reacting the ferricyanide with glucose. Because high molecular weight Blood proteins can lead to a certain reduction in ferricyanide and thus the method for determining glucose can interfere, a dialysis layer of the structure already described can be used to avoid difficulties be placed in the element or band.
Bei der Analyse von Harnsäure im Blut kann die Reagens-Schicht beispielsweise aus einer Mischung von Kupfersulfat und Neocuproin, d. h. 2,9-Dimethyl-l,10-phenanthrolin der Formel:When analyzing uric acid in the blood can use the reagent layer for example from a mixture of copper sulphate and neocuproin, d. H. 2,9-dimethyl-l, 10-phenanthroline of the formula:
CH.CH.
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dispergiert in einem Bindemittel, aufgebaut sein. Die Harnsäure verursacht eine Reduktion des Kupfer(II) zu Kupfer(I), welches dann mit dem Neocuproin einen farbigen Komplex bildet, wobei die Farbdichte direkt proportional der Konzentration der Harnsäure ist.dispersed in a binder. The uric acid causes a reduction of copper (II) to copper (I), which then forms a colored complex with the neocuproin, whereby the color density is directly proportional to the concentration of uric acid.
Bei der Analyse des als Serum-Glutamin-Oxalessigsäure-Transaminase bekannten Enzyms kann beispielsweise eine Folge von Reaktionen durchgeführt werden. Das genannte System katalysiert die Umwandlung von Glutaminsäure in Oxalessigsäure bei einem pH-Wert von 7,4 und die Oxalessigsäure läßt sich durch eine Kupplungsreaktion mit dem Diazoniumsalz eines Farbstoffes, bekannt als "Fast Ponceau L" (Color Index No, CI. 37151), bestimmen. Um den Ablauf der ersten Reaktionsgleichung vor Ablauf der farbbildenden Kupplungsreaktion zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, die Reagenzien in zwei voneinander getrennten Schichten unterzubringen, um zu gewährleisten, daß für den Ablauf der ersten Reaktion eine ausreichende Zeitspanne zur Verfügung steht, bevor die zweite Reaktion ablaufen kann. So kann die Glutaminsäure in einer ersten Reagens-Schicht untergebracht werden, die über einer zweiten Reagens-Schicht angeordnet ist, welche das Salz von Fast Ponceau L enthält.When analyzing the as serum glutamine oxaloacetic acid transaminase known enzyme, a sequence of reactions can be carried out, for example. The system mentioned catalyzes the conversion of glutamic acid into oxaloacetic acid at a pH value of 7.4 and the oxaloacetic acid can be by a Coupling reaction with the diazonium salt of a dye, known as "Fast Ponceau L" (Color Index No, CI. 37151). In order to facilitate the process of the first reaction equation before the color-forming coupling reaction takes place, can it may be advantageous to separate the reagents in two Lay layers to ensure that sufficient time is allowed for the initial reaction to proceed Becomes available before the second reaction can proceed. So the glutamic acid can be accommodated in a first reagent layer placed over a second layer of reagent containing the Fast Ponceau L salt.
Eine typische automatische Analysevorrichtung, in der ein analytisches Band nach der Erfindung verwende.t werden kann, weist in typischer Weise Vorrichtungsteile zum Abwickeln oder Abspulen des Bandes von einer Vorratsrolle auf sowie Vorrichtungsteile, die das Band an einem Probenverteiler vorbeiführen, durch welchen ein Tropfen der zu analysierenden Probe, z. B. ein Blutoder Serumtropfen, auf die Oberfläche des Bandes aufgebracht wird, sowie Vorrichtungsteile, die das Band durch eine oder mehrere Entwicklungszonen führen, und schließlich Vorrichtungsteile, durch welche das Band mittels einer Aufnahmewalze aufgespult wird. In den erwähnten Entwicklungszonen wird das BandA typical automatic analyzer in which an analytical Tape according to the invention can be used, typically has device parts for unwinding or unwinding of the tape from a supply roll and device parts that guide the tape past a sample distributor which one drop of the sample to be analyzed, e.g. B. a blood or serum drop applied to the surface of the tape as well as device parts that guide the belt through one or more development zones, and finally device parts, through which the tape is wound up by means of a take-up roller. In the mentioned development zones the tape
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solchen Bedingungen unterworfen, die den Ablauf einer farbbildenden Reaktion zwischen einer Komponente der zu analysierenden Probe und einer Komponente der Reagens-Schicht erleichtern. Dies bedeutet, daß das Band einer Konditionierung unterworfen wird, beispielsweise einer Erhitzung oder der Einwirkung von Wasser oder einem anderen Lösungsmittel zur Beschleunigung oder Unterstützung des Ablaufes der erwünschten Reaktion.subjected to such conditions that the course of a color-forming Facilitate reaction between a component of the sample to be analyzed and a component of the reagent layer. This means that the tape is subjected to conditioning, for example heating or the action of Water or another solvent to accelerate or assist the desired reaction to proceed.
Die analytischen Messungen erfolgen dann dadurch, daß das Band durch eine Zone geführt wird, in der spektrophotometrische Messungen durchgeführt werden können, beispielsweise im Falle der Anwendung einer Reflexionsspektrophotometrie eine Vorrichtung, mittels welcher ein Lichtstrahl durch den Schichtträger gerichtet wird, der dann zurück auf die anzeigenden Teile des Spektrophotometers reflektiert wird. Bei Anwendung von reflexionsspektrophotometrischen Meßmethoden wird eine optische Interferenz durch Rückstände, beispielsweise Blutkörperchen, welche auf oder in den Schichten des Bandes verblieben sind, vermieden.The analytical measurements are then made by passing the tape through a zone in which spectrophotometric measurements are taken can be carried out, for example, in the case of the use of reflection spectrophotometry, a device by means of which a beam of light is directed through the substrate, which is then returned to the indicating parts of the spectrophotometer is reflected. When using reflection spectrophotometric measuring methods, an optical interference becomes by residues, for example blood cells, which have remained on or in the layers of the tape, avoided.
Wie bereits dargelegt, können jedoch auch andere spektrophotometrische Meßmethoden angewandt werden, beispielsweise die riuoreszenz-Spektrophotometrie. Zur Erzeugung von Vergleichsstandards können Tropfen gesättigter Lösungen der zu analysierenden .Komponente benachbart zu dem Bezirk aufgebracht werden, auf den der Tropfen der zu analysierenden Probe aufgebracht wird, wodurch Differenz-Messungen ermöglicht werden.As already stated, however, other spectrophotometric Measurement methods are used, for example fluorescence spectrophotometry. For generating comparison standards drops of saturated solutions of the component to be analyzed can be applied adjacent to the area, on which the drop of the sample to be analyzed is applied, whereby differential measurements are made possible.
Die erfindungsgemäßen analytischen Elemente können in verschiedener Größe hergestellt werden. Im Falle von Bändern besitzt ein typisches Band beispielsweise eine Breite von 16 mm, das beispielsweise auf eine Spule aufgespult und in einer Kassette eingeschlossen sein kann.The analytical elements according to the invention can be in various Size to be made. In the case of tapes, for example, a typical tape has a width of 16 mm, the for example, it can be wound onto a spool and enclosed in a cassette.
Die automatisierten analytischen Systeme können so konstruiert sein, daß in ihnen nur ein einziger Typ eines analytischenThe automated analytical systems can be so constructed be that in them there is only one type of analytic
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Bandes verwendet werden kann, und zwar im Falle von Systemen, in denen nur eine einzige Analyse durchgeführt werden soll, . und zwar bei einer großen Anzahl von zu analysierenden Proben, oder aber die Vorrichtung kann so konstruiert sein, daß in ihr die verschiedensten Bänder verwendet werden können, und zwar entweder gleichzeitig oder nacheinander, wobei jedes Band die Reagenzien enthält, die für die Analyse einer bestimmten Komponente der zu analysierenden Probe erforderlich sind. Ein einziges analytisches Band kann des weiteren zur Analyse von zwei oder mehreren Komponenten einer Probe verwendet werden, wenn es Test-Reagenzien für die Durchführung der Analyse jeder der beiden Komponenten enthält, wobei die.Test-Reagenzien in Mischung miteinander in einer Reagens-Schicht vorliegen können oder in zwei oder mehreren, voneinander getrennten Reagens-Schichten, solange nur die Reagenzien derart ausgewählt sind, daß sie die Reaktion des jeweils anderen Reagens nicht stören.Tape can be used in the case of systems in which only a single analysis is to be carried out,. with a large number of samples to be analyzed, or the device can be constructed so that a wide variety of tapes can be used in it, namely either simultaneously or sequentially, each band containing the reagents necessary for the analysis of a particular component of the sample to be analyzed. A single analytical tape can also be used to analyze two or multiple components of a sample are used if there are test reagents for performing the analysis of each of the two Contains components, wherein the test reagents can be present in a mixture with one another in a reagent layer or in two or more separate reagent layers, as long as the reagents are selected so that they Do not interfere with the reaction of the other reagent.
üie Reagens-Schicht kann gegebenenfalls auch in Form einer Mehrzahl oder Vielzahl paralleler, benachbarter Streifen verschiedener Zusanunensetzung vorliegen, wobei jeder Streifen ein oder mehrere Test-Reagenzien enthält, die für die Durchführung einer Analyse einer speziellen Komponente der Probe bestimmt sind.The reagent layer can optionally also be in the form of a plurality or a plurality of parallel, adjacent strips of different compositions are present, each strip having one or contains multiple test reagents designed for performing an analysis of a specific component of the sample.
Wie bereits dargelegt, braucht das analytische Element der Erfindung nicht die Form eines endlosen Bandes zu haben, sondern vielmehr können beispielsweise kleinere Abschnitte auf Karten, und zwar insbesondere Karten mit öffnungen, befestigt sein, wel-As stated earlier, the analytical element of the invention needs not in the form of an endless belt, but rather, for example, smaller sections on cards, in particular cards with openings, be attached, wel-
en
ehe mittels besonderer Vorrichtung für derartige Karten durch
eine Proben-Auftragszone, eine oder mehrere Konditionierzonen,
z. B. Zonen, in denen eine Einwirkung von Wärme oder eines Lösungsmittel erfolgt, und eine Zone, in welcher spektrophotometrische
Messungen erfolgen, geführt werden. In oder auf einer solchen Karte kann eine Vielzahl verschiedener analytischer
Elemente nach der Erfindung befestigt sein, wobei jedes Element das zur Analyse einer bestimmten Komponente einer Probeen
before using a special device for such cards through a sample application zone, one or more conditioning zones, e.g. B. Zones in which there is an action of heat or a solvent, and a zone in which spectrophotometric measurements are carried out. A large number of different analytical elements according to the invention can be fastened in or on such a card, each element being used for analyzing a specific component of a sample
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erforderliche Reagens enthält, so daß eine solche Karte (aperture card) zur Durchführung einer Vielzahl von Testen verwendet werden kann.contains necessary reagent so that such an aperture card can be used to conduct a variety of tests can be used.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen mehrschichtiger analytischer Elemente nach der Erfindung im Schnitt, vergrößert, dargestellt. Im einzelnen sind dargestellt in:In the drawing, different embodiments are multilayered analytical elements according to the invention in section, enlarged, shown. In detail are shown in:
Fig. 1 ein analytisches Element, bestehend aus einem Schichtträger 10 mit einer darauf aufgetragenen Reagens-Schicht 12, einer reflektierenden Schicht 14, welche einen weißen Hintergrund für reflexions-spektrometrische Messungen durch den Schichtträger 10 liefert, eine Filterschicht 16 und eine Proben-Ausbreitschicht 18. Die Reagens-Schicht 12 kann beispielsweise aus einer Dispersion eines oder mehrerer Test-Reagenzien in einem Bindemittel, beispielsweise Gelatine, bestehen, während jede der Schichten 14, 16 und 18 aus einer sogenannten "Blush-Polymer-Schicht" bestehen kann mit einer Porengröße, die jeweils der Funktion der einzelnen Schicht angepaßt ist.1 shows an analytical element consisting of a layer support 10 with a reagent layer 12 applied thereon, a reflective layer 14 which has a white background provides for reflection-spectrometric measurements through the layer support 10, a filter layer 16 and a sample spreading layer 18. The reagent layer 12 can, for example, consist of a dispersion of one or more test reagents in a binder, for example gelatin, while each of the layers 14, 16 and 18 consists of a so-called "Blush polymer layer" can exist with a pore size which is adapted in each case to the function of the individual layer.
Fig. 2 ein analytisches Element, bestehend aus einem Schichtträger 20 mit einer Reagens-Schicht 22 und einer Schicht 24, welche die Funktion hat, die aufzubringende Probe auszubreiten und sie zu filtern, und welche des weiteren einen geeigneten Hintergrund für reflexions-spektrophotometrische Messungen durch den Schichtträger 20 ermöglicht. Die Schicht 24 kann beispielsweise aus einer "Blush-Polymer-Schicht" bestehen, die auf die Schicht 2 2 aufgetragen wurde, oder einer Schicht einer mikroporösen Filtermembran, welche auf die Schicht 22 auflaminiert worden ist.2 shows an analytical element consisting of a layer support 20 with a reagent layer 22 and a layer 24 which has the function of spreading the sample to be applied and filter them, and which further provide a suitable background for reflectance spectrophotometric measurements made possible by the layer carrier 20. The layer 24 can, for example consist of a "blush polymer layer" applied to the layer 2 2, or a layer of a microporous one Filter membrane which has been laminated onto layer 22.
!/ig. 3 ein Element aus einem Schichtträger 30, einer Reagens-Schicht 32, einer Dialyseschicht 34, die aus einer semiperineablen Membranschicht gebildet wurde, und einer Schicht 36, z. B.! / ig. 3 an element made up of a layer support 30, a reagent layer 32, a dialysis layer 34, which consists of a semiperineablen Membrane layer was formed, and a layer 36, e.g. B.
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eine"Blush-Polymer-Schicht", welche die Funktion des Ausbreitens der zu analysierenden Probe und der Filtration der Probe ausübt und welche des weiteren einen geeigneten Hintergrund für reflexions-spektrophotometrische Messungen durch den Schichtträger liefert.a "blush polymer layer" which has the function of spreading the sample to be analyzed and the filtration of the sample and which also provides a suitable background for reflection-spectrophotometric Provides measurements through the substrate.
Fig. 4 ein analytisches Element, bestehend aus dem Schichtträger 40, einer ersten Reagens-Schicht 42, einer zweiten Reagensschicht 44, einer Schicht 46, die als Filterschicht und lichtreflektierende Schicht dient, und einer Proben-Ausbreitschicht 48. Die Schicht 46 kann beispielsweise aus einer Dispersion von Titandioxid in Celluloseacetat bestehen und die Schicht 48 kann beispielsweise aus einer Dispersion von Diatomeenerde in Celluloseacetat oder aus Glaskügelchen in Gelatine aufgebaut sein.4 shows an analytical element consisting of the layer support 40, a first reagent layer 42, and a second reagent layer 44, a layer 46 which serves as a filter layer and a light reflective layer, and a sample spreading layer 48. The layer 46 can for example consist of a dispersion of titanium dioxide in cellulose acetate and the Layer 48 can, for example, consist of a dispersion of diatomaceous earth in cellulose acetate or of glass beads in gelatin be constructed.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. The following examples are intended to illustrate the invention in more detail.
Auf einen 0,10 mm dicken Polyäthylenterephthalat-Filmschichtträger wurde eine Reagens-Schicht, bestehend aus einer Dispersion von Kupfersulfat und Neocuproin in Gelatine derart aufgetragen, daß auf eine Trägerfläche von 1 dm 0,84 mg Kupfersulfat, 1,28 mg Neocuproin und 53,9 mg Gelatine entfielen.On a 0.10 mm thick polyethylene terephthalate film support a reagent layer consisting of a dispersion of copper sulfate and neocuproin in gelatin was applied in such a way that that on a support area of 1 dm 0.84 mg of copper sulfate, 1.28 mg of neocuproin and 53.9 mg of gelatin were allotted.
Auf die Reagens-Schicht wurde dann eine Schicht aus mikroporösem Filtermaterial einer Dicke von 180 Mikron und einer durchschnittlichen Porengröße von 1,2 Mikron auflaminiert. Das Filtermaterial bestand aus einer im Handel erhältlichen mikroporösen Celluloseacetatnitratmembran, die im Handel unter der Handelsbezeichnung Millipore MF Filter, Hersteller Millipore Corporation, USA, erhältlich ist. Die Membran wurdeauf dieA layer of microporous Filter material 180 microns thick and an average Laminated pore size of 1.2 microns. The filter material consisted of a commercially available microporous one Cellulose acetate nitrate membrane commercially available under the trade name Millipore MF Filters, manufactured by Millipore Corporation, USA. The membrane was applied to the
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- 24 - 2 3 3' Ί 6 O- 24 - 2 3 3 ' Ί 6 O
Reagens-Schicht dadurch auflaminiert, daß die Reagens-Schicht zunächst zum Zwecke der Erweichung mehrere Sekunden lang der Einwirkung von Dampf ausgesetzt wurde, worauf die Filterschicht auf die Reagens-Schicht aufgepreßt wurde, worauf die beiden Schichten zum Zwecke der Verbindung mittels einer Walze einem geringen Druck ausgesetzt wurden.Reagent layer laminated by the reagent layer was initially exposed to the action of steam for several seconds for the purpose of softening, after which the filter layer was pressed onto the reagent layer, whereupon the two layers for the purpose of connection by means of a roller have been subjected to low pressure.
Ein in dieser Weise hergestelltes analytisches Band eignet sich beispielsweise für|die Bestimmung von Harnsäure im Blut, wobei das Vorhandensein von Harnsäure durch die Erzeugung eines rosaroten Farbtones in der Reagens-Schicht angezeigt wird. An analytical tape produced in this way is suitable, for example, for the determination of uric acid in blood, whereby the presence of uric acid is indicated by the creation of a pinkish-red hue in the reagent layer.
Ls wurde ein analytisches Band für die Bestimmung von Harnsäure im Blut in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, mit der Ausnahme jedoch, daß als Bindemittel für die Reagens-Schicht anstelle von Gelatine Polyvinylalkohol verwendet wurde. Der Polyvinylalkohol wurde dabei in einer Konzentration von 4 3,1 mg/dm verwendet.Ls became an analytical tape for the determination of uric acid prepared in the blood in the manner described in Example 1, with the exception, however, that as a binder for the reagent layer polyvinyl alcohol was used instead of gelatin. The polyvinyl alcohol was in a concentration of 4 3.1 mg / dm used.
Es wurde ein analytisches Band für die Bestimmung von Chlorid im Blut in der in Beispiel 1 beschriebenen WEise hergestellt, mit der Ausnahme jedoch, daß die Reagens-Schicht aus einer Gelatineschicht bestand, in welcher Silberchromat dispergiert war. Dabei entfielen auf eine Trägerfläche von 1 dm 53,9 mg Gelatine und 18,0 mg Silber. Das Vorhandensein von Chlorid in einer zu analysierenden Probe wird in diesem FaTLe angezeigt durch Veränderung des Farbtones der Reagens-Schicht von rötlich-braun nach gelb.An analytical tape for the determination of chloride in blood was produced in the manner described in Example 1, except, however, that the reagent layer consisted of a gelatin layer in which silver chromate is dispersed was. 53.9 mg of gelatine and 18.0 mg of silver were used on a support area of 1 dm. The presence of chloride in a sample to be analyzed is indicated in this FaTLe by changing the color of the reagent layer from reddish-brown after yellow.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Ls wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ein analytisches Band für die Bestimmung von Albumin im Blut hergestellt, wobei diesmal eine Reagens-Schicht erzeugt wurde, die bestand aus 4,66 mg Ilydroxyphenyiazobenzoesäure, dispergiert in 21,0 mg eines Copolymere!! aus Acrylsäure und 2-Acetoacetoxy-An analytical tape for the determination of albumin in blood was produced according to the method described in Example 1, this time creating a reagent layer consisting of 4.66 mg of Ilydroxyphenyiazobenzoic acid dispersed in 21.0 mg of a copolymer !! from acrylic acid and 2-acetoacetoxy-
2 äthylmethacrylat, jeweils bezogen auf eine Fläche von 1 dm . Das Vorhandensein von Albumin in einer zu analysierenden Probe ergibt sich durch die Ausbildung eines rosa-orangen Farbtones in der Reagens-Schicht.2 ethyl methacrylate, each based on an area of 1 dm. The presence of albumin in a sample to be analyzed results from the development of a pink-orange hue in the reagent layer.
Auf einen 0,10 mm dicken Polyäthylenterephthalat-Filmschichtträger wurde eine Reagens-Schicht aus 3,15 mg Glucoseoxidase, 3,95 mg Peroxidase, 4,42 mg o-Dianisidinhydrochlorid und 215 mg Gelatine, jeweils pro 1 dm Trägerfläche, aufgetragen. Baraufhin wurde eine Aufschlämmung durch Vermischen von 12,0 g TiO2 und 50 ml einer 3 gew.-ligen Lösung von Celluloseacetat in Aceton und Verdünnen durch Zusatz von SO ml einer Mischung aus gleichen Volumenteilen von Aceton und Xylol hergestellt. Die Aufschlämmung wurde dann auf die Reagens-Schicht in einer Schichtstärke entsprechend 300 mg TiO7 und 37,2 mg Celluloseacetat, jeweils pro dm , aufgetragen, wodurch eine Schicht erhalten wurde, die sowohl als Filterschicht wie auch als lichtreflektierende Schicht wirkte. Daraufhin wurde auf diese Schicht eine Ausbreitschicht aufgetragen, und zwar aus einer Aufschlämmung von Diatomeenerde, Salicylsäure und Celluloseacetat in einer Mischung von 1,2 Volumenteilen Dichloräthan und 1 Volumenteil Aceton.A reagent layer of 3.15 mg glucose oxidase, 3.95 mg peroxidase, 4.42 mg o-dianisidine hydrochloride and 215 mg gelatin was applied to a 0.10 mm thick polyethylene terephthalate film support, each per 1 dm support area. A slurry was then prepared by mixing 12.0 g of TiO 2 and 50 ml of a 3% strength by weight solution of cellulose acetate in acetone and diluting by adding 50 ml of a mixture of equal parts by volume of acetone and xylene. The slurry was then applied to the reagent layer in a layer thickness corresponding to 300 mg TiO 7 and 37.2 mg cellulose acetate, each per dm, whereby a layer was obtained which acted both as a filter layer and as a light-reflecting layer. A spreading layer was then applied to this layer, namely a slurry of diatomaceous earth, salicylic acid and cellulose acetate in a mixture of 1.2 parts by volume of dichloroethane and 1 part by volume of acetone.
Ls wurden drei verschiedene analytische Bänder hergestellt unter Verwendung verschiedener Konzentrationen an Diatomeenerde in der Ausbreitschicht, v;obei jedes hergestellte BandThree different analytical tapes were made using various concentrations of diatomaceous earth in the spreading layer, v; above each tape produced
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auf seine Fähigkeit, Blut auszubreiten, untersucht wurde, wobei auf jedes Band eine 10 Mikroliter Probe Blut aufgetragen wurde. Ermittelt wurde die Zeit, die das Blut benötigte, um vollständig in das Band zu diffundieren. Des weiteren wurde der Durchmesser des erzeugten Fleckens ermittelt, und zwar durch den Schichtträger hindurch. Ls wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:has been tested for its ability to spread blood, wherein a 10 microliter sample of blood was applied to each tape became. The time it took for the blood to flow was determined diffuse completely into the tape. Furthermore was the diameter of the spot produced is determined, through the layer support. Ls were the following results obtain:
Ver- Diatomeen- Salicyl- Cellulose- Diffusions- Flecken(Spot)-such erde 7 säure 7 acetat7 zeit in Durchmesser Kr. (mg/dm ) (mg/dm ) (mg/dm") Sekunden in cm Ver Diatomsen- Salicyl- Cellulose- Diffusion- Spots (Spot) -such earth 7 acid 7 acetate 7 time in diameter Kr. (Mg / dm) (mg / dm) (mg / dm ") seconds in cm
1 300 3,00 37,2 26 1,051,300 3.00 37.2 26 1.05
2 375 3,75 37,2 41 1,002,375 3.75 37.2 41 1.00
3 450 4,50 37,2 31 - 1,003,450 4.50 37.2 31 - 1.00
Die in diesem Beispiel beschriebenen analytischen Bänder eignen sich für die Bestimmung des Glucosegehaltes des Blutes, wobei das Vorhandensein von Glucose durch die Bildung eines braunen Farbtons in der Reagens-Schicht angezeigt wird.The analytical tapes described in this example are suitable for determining the glucose content of the blood, whereby the presence of glucose is indicated by the formation of a brown hue in the reagent layer.
Auf einen 0,10 mm dicken Polyethylenterephthalat-!ilmschicntträger wurde eine Reagens-Schicht der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung aufgetragen, worauf auf die Reagens-Schicht eine mikroporöse Filterschicht des in Beispiel 1 beschriebenen Typs auflaminiert i\rurde. Die mikroporöse Filterschicht diente als Filterschicht und als Schicht, die für die Durchführung reflexions-spektrophotometrischer Messungen einen geeigneten Hintergrund lieferte. Auf die Filterschicht wurde dann eine Ausbreitschicht aufgetragen, wozu Glaskügelchen eines Durchmessers von 0,08 bis 0,012 mm in einem Verhältnis von 1 g Kügelchen zu 0,5 ml einer Lösung enthaltend 2,5 Gew.-'i Gelatine und 0,01 Gew.-Ό einer oberflächenaktiven Verbindung, undAt a 0.10 mm thick polyethylene terephthalate ilmschicntträger a reagent layer of the composition given in Example 1 was coated!, After which the reagent layer is a microporous filter layer of the type described in Example 1 is laminated i \ r urde. The microporous filter layer served as a filter layer and as a layer that provided a suitable background for making reflectance spectrophotometric measurements. A spreading layer was then applied to the filter layer, including glass beads with a diameter of 0.08 to 0.012 mm in a ratio of 1 g of beads to 0.5 ml of a solution containing 2.5% by weight of gelatin and 0.01% by weight. -Ό a surface-active compound, and
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zwar para-Isononylphenoxypolyglycidol mit 10 Clycidoleinheiten, verwischt Wurden, worauf die erhaltene Aufschlämmung in Form einer dünnen Schicht auf die mikroporöse Filterschicht aufgetragen wurde, und zwar derart, daß 1 g Kügelchen auf eine Fläche von 27 cm" entfielen.although para-isononylphenoxypolyglycidol with 10 clycidol units, Were blurred, whereupon the resulting slurry in shape a thin layer was applied to the microporous filter layer in such a way that 1 g of beads was applied to one surface of 27 cm "were omitted.
Auf das erhaltene analytische Element wurden dann 1Ü Mikroliter Blut aufgetragen, wobei sich ergab, daß diese 10 Mikroliter blut in weniger als 1 Sekunde ausgebreitet wurden, und zwar zu einer kreisrunden Fläche von ungefähr 1 cm Durchmesser.1N microliters were then applied to the analytical element obtained Blood which was found to spread that 10 microliters of blood into one in less than 1 second circular area about 1 cm in diameter.
Auf einen 0,18 mm dicken Polyäthylenterephthalat-Filmschichttrager wurde zunächst eine Reagens-Schicht aus 2,15 mg Glucoseoxidase, 1,07 mg Peroxidase, 3,20 mg o-Dianisidinhydrochlorid und 215 mg Gelatine,jeweils pro dm Schichtträgerfläche, aufgetragen. Auf die Reagens-Schicht wurde dann eine mikroporöse i-'il termembran, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf laminiert.On a 0.18 mm thick polyethylene terephthalate film support First, a reagent layer was made of 2.15 mg of glucose oxidase, 1.07 mg of peroxidase, 3.20 mg of o-dianisidine hydrochloride and 215 mg of gelatin, in each case per dm layer support area, applied. A microporous i-'il termembrane, as described in Example 1, was then laminated onto the reagent layer.
Bestimmt wurde die Einwirkung der Größe der zu analysierenden Probe auf die Fläche und die Reflexionsdichte des farbigen Fleckends, der in der Reagens-Schicht erzeugt wurde, durch Einwirkung verschieden großer Proben einer Glucoselösung, die pro 100 ml destilliertes Wasser 100 mg Glucose enthielt.The effect of the size of the sample to be analyzed on the surface and the reflection density of the colored sample was determined The stain produced in the reagent layer by the action of variously sized samples of a glucose solution which contained 100 mg of glucose per 100 ml of distilled water.
Die Ablesung der Reflexionsdichten erfolgte 5 Minuten nach Auftragen der Proben auf das analytische Band. Es wurden die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse erhalten.The reflection densities were read 5 minutes after application of the samples on the analytical tape. The results compiled in the following table were obtained.
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ORiGfNAL INSPECTEDORiGfNAL INSPECTED
Bezirk (mm2)Spots (spot) -
District (mm 2 )
dichteReflection
density
Probenmenge
in Mikroliter Sample amount
in microliters
10
12
1510
12th
15th
Aus den erhaltenen Ergebnissen ergibt sich, daß die Reflexionsdichtewerte praktisch unabhängig von der Größe des aufgetragenen Tropfens waren. Die erhaltenen Ergebnissen zeigen demzufolge, daß ein analytisches Element nach der Erfindung eine quantitative Analyse einer Komponente einer zu analysierenden Probe ermöglicht, ohne daß dabei die Notwendigkeit besteht, daß eine genau bestimmte Menge einer Probe auf das Element aufgebracht wird.From the results obtained, it is found that the reflection density values were practically independent of the size of the applied drop. The results obtained therefore show that that an analytical element according to the invention a quantitative analysis of a component of a to be analyzed Sample allows, without the need for a precisely defined amount of sample to be applied to the element will.
Es wurden die folgenden Lösungen hergestellt:The following solutions were made:
(a) eine Lösung aus 3,23 g einer bei niedriger Temperatur festwerdenden Agarose (Polysaccharid) in 70 ml einer 0,3 molaren 2-Anrino-2-hydroxymethyl-l, 3-propandiol-P.ufferlösung;(a) a solution of 3.23 g of an agarose (polysaccharide) which solidifies at low temperature in 70 ml of a 0.3 molar 2-anrino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol buffer solution;
(b) eine Lösung aus 108 internationalen Einheiten von Glycerindihydrogenase, 108 mg menschlichen Serumalbumins, 108 mg Resazurin und 54 mg Diaphorase;(b) a solution of 108 international units of glycerol dihydrogenase, 108 mg of human serum albumin, 108 mg of resazurin, and 54 mg of diaphorase;
(c) eine Lösung aus 54 mg Nicotamidadenindinucleotid in 10 ml einer 0,3 molaren 2-Amino-2-hydroxymethyl-l,3-propandiol-Pufferlösung. (c) a solution of 54 mg of nicotamide adenine dinucleotide in 10 ml of a 0.3 molar 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol buffer solution.
309883/1343309883/1343
Die beschriebenen Lösungen wurden miteinander vermischt und danach auf einen 0,254 mm dicken Cellulosetriacetat-Filmschicht
trä
de.The solutions described were mixed together and then applied to a 0.254 mm thick cellulose triacetate film layer
de.
2 träger derart aufgetragen, daß eine Fläche von 1 m bedeckt wur-2 carriers applied in such a way that an area of 1 m was covered.
Die erhaltene Reagens-Schicht wurde dann mit einer Ausbreitschicht des in Beispiel 1 beschriebenen Typs beschichtet.The obtained reagent layer was then covered with a spreading layer of the type described in Example 1 coated.
Auf die Überfläche des Elementes wurden Tropfen einer wäßrigen Glycerinlösung mit verschiedenen Mengen von 50 bis etwa 500 mg Glycerin pro Deziliter aufgetragen. Nach dem Auftrocknen wurden die erzeugten fluoreszierenden Bezirke mittels eines Fluoreszenz-Spektrophotometers ermittelt, wobei sich erwies, daß die erzeugte Fluoreszenz proportional zur Konzentration des in der aufgebrachten Probelösung vorhandenen Glycerins war. tine Erregung der fluoreszierenden Bezirke erfolgte mit einer Strahlung einer Wellenlänge von 540 nm, wobei eine Fluoreszenz bei 590 mn auftrat.Drops of an aqueous glycerin solution in various amounts from 50 to about 500 mg were placed on the surface of the element Glycerine applied per deciliter. After drying, the fluorescent areas produced were identified by means of a fluorescence spectrophotometer determined, and it was found that the fluorescence generated is proportional to the concentration of in glycerine was present in the applied sample solution. The fluorescent areas were excited with radiation a wavelength of 540 nm, with a fluorescence at 590 mn occurred.
Zunächst wurden die folgenden Lösungen hergestellt:Initially, the following solutions were made:
(a) eine Lösung aus 107,6 internationalen Einheiten von Glycerindihydrogenase und 107,6 mg menschlichen Serumalbumins, gelöst in 20 ml einer 0,3 molaren Glycin-PufferlÖsung eines pH-Wertes von 9,6;(a) a solution of 107.6 international units of glycerol dihydrogenase and 107.6 mg of human serum albumin dissolved in 20 ml of a 0.3 molar glycine buffer solution at a pH value of 9.6;
(b) eine Lösung aus 2,150 g einer bei niedriger Temperatur festwerdenden Agarose (Polysaccharid) in 70 ml einer 0,3 molaren Glycin-Pufferlösung eines pH-Wertes von 9,6;(b) a solution of 2.150 g of a low-temperature solidifying agarose (polysaccharide) in 70 ml of a 0.3 molar Glycine buffer solution, pH 9.6;
(c) 504 mg Nicotamidadenindinucleotid in 10,7 ml einer 0,3 molaren Glycin-Pufferlösung eines pH-Wertes von 9,6.(c) 504 mg of nicotamide adenine dinucleotide in 10.7 ml of a 0.3 molar Glycine buffer solution with a pH of 9.6.
3 0 9883/13433 0 9883/1343
in 2 76o in 2 7 6o
Die Lösungen (a), (b) und (c) wurden bei 4O°C miteinander vermischt und derart auf einen Cellulosetriacetat-SchichtträgerSolutions (a), (b) and (c) were mixed together at 40 ° C and so on a cellulose triacetate support
aufgetragen, daß eine Schichtfläche von 1 m bedeckt wurde. Diese Reagens-Schicht wurde dann mit einer Ausbreitschicht wie in Beispiel 1 beschrieben beschichtet.applied so that a layer area of 1 m was covered. These Reagent layer was then coated with a spreading layer as described in Example 1.
Auf die Oberfläche des erhaltenen Elementes wurden dann verschiedene
Mengen einer wäßrigen Lösung von Glycerin mit 50 mg Glycerin pro Deziliter Wasser aufgetragen. Nach dem Auftrocknen der
aufgetragenen Proben innerhalb von 40 Minuten bei Raumtemperatur wurde das in der Reagens-Schicht erzeugte Reaktionsprodukt
durch Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 350 nni angeregt,
wobei eine Fluoreszenz bei einer Wellenlänge von 44 5 nut
auftrat. Die Stärke der bei 445 nm erzeugten Fluoreszenz, die
mit einem üblichen Fluoreszenz-Spektrophotometer gemessen wurde, erwies sich als proportional zur Konzentration des Glycerins
in der Testprobe.Various amounts of an aqueous solution of glycerine containing 50 mg of glycerine per deciliter of water were then applied to the surface of the element obtained. After the applied samples had dried on within 40 minutes at room temperature, the reaction product generated in the reagent layer was excited by irradiation with light having a wavelength of 350 nm, fluorescence at a wavelength of 445 nm
occurred. The strength of the fluorescence generated at 445 nm that
measured with a conventional fluorescence spectrophotometer was found to be proportional to the concentration of glycerin in the test sample.
3 0 9883/13433 0 9883/1343
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