DE2532918A1

DE2532918A1 - Integrales analytisches element fuer die analyse von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2532918A1
Application number: DE19752532918
Authority: DE
Inventors: Pierre Louis Clement
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-07-23
Publication date: 1976-02-05
Also published as: GB1519465A; FR2280081B1; JPS5818628B2; SE427217B; CH616745A5; SE7508315L; JPS5140191A; BE831660A; FR2280081A1; CA1049910A; DE2532918B2; DE2532918C3

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. Wolff
H.Bartels

DipL-Chem.Dr.Brandes Dr.-Ing. Held
Dipl.-Phys. Wolff

8 München 22,ThierschstraBe 8

Reg. Nr. 124 650 Tel.(089)293297

Telex 05 23325 (patwo d) Telegrammadresse: wolffpatent, manchen

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Deutsche Bank AG, 14/286 30

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Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr

außer samstags

10. Juli 1975 25/2

EASTMAN KODAK COMPANY, 343 State Street, Rochester,
Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Integrales analytisches Element für die Analyse von Flüssigkeiten

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Integrales analytisches lilenient Tür die Analyse von Flüssigkeiten

lUe nrfindunt; betrifft ein integrales analytisches Element für die \nalyse von Flüssigkeiten, bestellend aus eir.sn strahlungsdurciiliiss i;;cn ochichttrHeer und riohreren hierauf aur^etrn^enen Schichten, von denen mindestens eine eine Reai^Tensschicht ist.

bs ist allgemein bekannt, uaR Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, ^aiirun.j;sr.i ttel, z.B. "Mich und biologische Flüssigkeiten, chemisch analysiert werden nüssen. Ff-r die Analyse derartiger Flüssigkeiten sind die verschiedensten analytischen i;ic^r!cnte bekannt ^,ev.'urden. In der ¹Je^eI v/eisen derartige Kle:->cnte ein :-e'i"er.s für die zu analysierende Substanz auf, das bei 'Con takt ;τπ t der Flüssigkeit .iiit der zu analysierenden Substanz zur \usbildun·?, eines farbigen Stoffes führt oder eine andere erfaßbare Veränderung auCf.rund des Vorhandenseins der zu analysierenden Substanz herbeifuhrt. Derartige analytische Hlenente weisen beispielsweise pH-Teststreifen auf oder andere ähnliche Indikatoren, wobei ein Papier oder ein anderer stark absorbierender Trir'.cr nit einen .!atcrial imprägniert v:ird, das zu einer chenischen Heaktion befähigt ist und auf Flüssigkeiten nit Wasserstoffionen oder anderen zu analysierenden Substanzen anspricht und entweder eine Farberzeugung hervorruft oder eine Farbänderung. Je nach der Auswahl der Reagenzien ist die bewirkte Farberzeugun^r oder Farbänderung iiv. allgeneinen nur qualitativ oder iir günstigsten Falle semiquantitativ, uftiiials sind jedoch quantitative Analysen erforderlich. So sind in den vergangenen Jahren £roße Anstrengungen unternomnen worden, ui.i analytische hlencnte zu schaffen, die sich für die Durchführung diagnostischer chemischer Analysen eignen und mit denen biolo^i sclie Flüssigkeiten, z.B. Körperflüssi«;keiten, wie Blut, Serum, Urin und der^l. unter Erzielung quantitativer Ergebnisse schnell und in einfacher '.v'eise analysiert x^erden können.

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Die chemische Analyse von Lösungen, insbesondere die automatisierte Analyse von Lösungen liat in den vergangenen Jahren, insbesondere in klinischen Laboratorien breite Anwendung gefunden, Pie bekannten Analyseverlaliren erfordern jedoch vergleichsweise koiupliziertc Analysiervorrichtungen, überdies sind Analysierr-ernte Tür die Analyse von biologischen Flüssigkeiten, wie sie beispi elsv.'cise aus den US-PS 2 797 149, 3 036 S93 und 3 526 43') bekannt sind, oftmals außerordentlich kostspielig und erfordern ausgebildetes Bedienungspersonal.

Als eine Alternative für die Analyse von Lösungen sind verschiedene inehrschichtije integrale analytische Elemente für die N'icht-Lösungsanalyse, insbesondere die trockene cbenische Analyse bekanntgeworden. Der Ausdruck "integral" bezeichnet dabei analytische KIe- :.iente, die zwei oder mehr diskrete übereinander angeordnete Schichten aufweisen, die nicht oiine Zerstörung des Elementes voneinander getrennt werden können. Obgleich praktisch trockene Analysemethoden beträchtliche Vorteile bezüglich Aufbewahrung des Analysenatcrials, Handhabung und dergl. im Vergleich zu der nassen Analysenmethodik bieten, hat sih doch gezeigt, daß dem trockenen Verfahren nur ein begrenzter Erfolg beschieden war und daß derartige trockene Verfahren sich primär nur für qualitative und semiquantitative Analyseverfahren eignen.

Integrale analytische Elemente für die Analyse von Flüssigkeiten sind beispielsweise aus der US-PS 3 092 465 bekannt. Kennzeichnend für derartige analytische Elemente sind absorbierende fasrige Tröger, die mit einem oder mehreren Reagenzien imprägniert sind, in typischer Weise mit einem Farbbildner, wobei über dem Träger eine semipermeable Membran angeordnet ist. Bei Kontakt mit der zu analysierenden Flüssigkeit passiert die zu analysierende Substanz die Membran und gelangt in den fasrigen Träger, wobei die Substanz zu einer Färbung des Trägers entsprechend der Konzentration der Substanz führt. Die Membran verhindert den Durchtritt von störenden Komponenten und absorbiert derartige störende Komponenten, wie beispielsweise rote Blutkörperchen, welche die genaue Erkennung der

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erzeugten Farbe stören wurden.

Analytische Elemente auf Basis von absorbierenden Filterpapieren und anderen fasrigen Medien zur Aufnahme und Verteilung von zu analysierenden Flüssigkeiten haben sich, insbesondere auf deii Gebiet der klinischen Analyse als nicht besonders nopulsr erwiesen, im Vergleich zu den bekannten nassen chemischen Analysierverfahren, und zwar vermutlich insbesondere deshalb, weil sich mit den bekannten analytischen Elementen keine quantitativen Meßergebnisse großer Genauigkeit erhalten lassen. Aus der Literatur ist bekannt, daß für diagnostische Zwecke verwendbare Elemente, die feuchtigkeitsabsorbierend sind, beispielsweise fasrige Filterpapiere.keine gleichmäßigen Testergebnisse liefern. Aus der US-PS 3 050 373 ist es ferner beispielsweise bekannt, daß Ausfällungen in den Iiuprögnierlösungen auftreten können, wodurch eine gleichförmige Verteilung des Reagenzes in dem Trägermaterial verhindert wird. Des weiteren hat sich gezeigt, daß analytische Elemente aus fasrigen, feuchtigkeitsabsorbierenden Stoffen zu nicht gleichförmigen Testergebnissen aufgrund eines Effektes neigen, der in der angelsächsischen Literatur als "banding" bekannt geworden ist. Unter "banding" ist dabei zu verstehen, daß verschiedene Abschnitte eines analytischen Elementes verschiedene Testergebnisse zeigen, und zwar aufgrund einer ungleichmäßigen Wanderung der Komponenten der zu analysierenden Flüssigkeit oder chemischen Reagenzien innerhalb des Elementes. Aus den US-PS 3 061 523 und 3 104 209 ist es bekannt, daß Gelatine und gelatineartige Stoffe geeignete Bestandteile von Imprägnierlösungen sein können, und zwar ganz offensichtlich deshalb, weil sie die hohe Wanderungsgeschwindigkeit einzelner Substanzen zu verhindern vermögen und infolgedessen zu einer Verbesserung der Gleichförmigkeit der Testergebnisse beitragen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Gelatine und gelatineartige Stoffe in den fasrigen, Reagenzien enthaltenden analytischen Elementen zu einer Verminderung der Aufnahme der zu analysierenden Flüssigkeiten führen, im Vergleich zu den stark absorbierenden, gelatinefreien Materialien. Die verminderte Absorption kann dabei dazu führen, daß Flüssigkeit auf der Oberfläche des Elementes zurückbleibt und daß das Element gewaschen werden muß, um überschüssige Flüssigkeitai zu entfernen,

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bevor die analytische Bestimmung durchgeführt werden kam. Hies hat dazu geführt, daß die Menge an Gelatine, mit der eine feuchtigkeitsabsorbierende Matrix imprägniert werden kann, begrenzt ist. Derartige Eigenschaften sind auch kennzeichnend für analytische Elemente, die Schichten aufweisen, die ganz aus Gelatine oder ähnlichen Stoffen aufgebaut sind, wie sie beispielsweise aus der HS-PS 3 526 480 bekannt sind.

Integrale analytische Elemente für automatisierte analytische Verfahren sind beispielsweise aus den US-PS 3 368 872 und 3 526 480 bekannt. In den Patentschriften wird dabei auf ''abnahmen zur Vermeidung chromatographischer Effekte verwiesen, und zwar durch Immobilisierung von Reagenzien oder durch Zusatz eines Mittels zur Verhinderung der Tendenz einer auf das Element aufgebrachten Probe einen Wascheffekt auf das Reagens in Element auszuüben, z.B. durch Verwendung einfacher poröser Schichten über einem absorbierenden, ein Reagens enthaltenden Material, z.B. fasrigem Filterpapier. In den Patentschriften findet sich jedoch kein Hinweis auf ein Element, das nicht nur eine flüssige Probe aufnimmt, sondern auch zu einer gleichförmigen Verteilung einer Flüssigkeitsprobe über der gesagten Pveagensschicht-oberf lache führt, die η it der flüssigen Probe in Kontakt gebracht wird. Eine derartige gleichförmige Verteilung der Probe ist jedoch extrem wichtig für eine automatisierte Auswertung der Testergebnisse, gleichgültig, ob es sich dabei um densitometrische, colorimetrische, fluor !metrische oder andere Verfahrensweisen handelt. Dies gilt auch dann, venn grobe nngleichför^.igkeiten, wie sie beispielsweise durch chroraatogranhische Effekte herbei-geführt werden, fehlen.

Lir Veg zur Herbeiführung einer etwas gleichförmigeren Konzentration einer zu analysierenden Substanz auf den Rcapens flächen eines Elementes für die trockene Analyse beruht auf einer Methode, die als "Proben-Beschränkung" bezeichnet werden kann. Aus der US-PS 3 363 872 ist es bekannt, analytische Elemente mit einer Art "Barriere" zu verwenden, um die Einwirkung einer Flüssigkeitsprobe auf einen vorbestimmten BEreich der Oberfläche des Elementes zu beschränken. :)ies führt jedoch dazu, da" normalerweise über-

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schüssige Flüssigkeit auf de.·] l.lcnent nach Aufbringung der Probe vorhanden ist. Dies kann sich nachteilig auswirken, und zwar bezüglich der handhabung des Elementes, . der Notwendigkeit der Entfcr- UUW₁; von überschüssiger Flüssigkeit, und insbesondere deshalb, weil es erforderlich sein kann, daß eine extrem genaue Prohendosierunj erforderlich ist.

Die .\'otwendigi'cit der Förderung oder Verhinderung der Wanderung von Stoffen zwischen den Schichten integraler analytischer Klejnente ergibt sich beispielsweise aus den US-PS 2 761 813; 2 672 431; 2 672 432; 2 G77 647; 2 923 669; 3 814 670 und 3 843 452. Jedoch finden sich derartige Hinweise Lr. Zusammenhang mit i.^;.le*nenten für die Bestimmung des Vorhandenseins von "'ikroorgani sraen, wobei filer.iente für derartige Zwecke in typischer V/eise mindestens eine Schicht [.dt einer fasrigen Matrix aufweisen und nicht diskrete Schichten erfordern, wobei die Berührungsfläche der Schichten aus einer Mischung der benachbarten Schichten besteht, d.h., daß sich die Schichten an der Berührungsfläche vermischen.

Bis vor kurzem gab es keine Hinweise darauf, wie sich in einem analytischen Element nach Aufbringen einer zu analysierenden Probe in der Schicht des Elementes die zu analysierende Substanz, Substanzreaktionsprodukte oder andere Produkte so gleichförmig verteilen lassen, daß sie in einer benachbarten Schicht für analytische Reaktionen zur Verfügung stehen. Aifgrund der strukturellen und chemischen Charakteristika von feuchtigkeitsabsorbierenden und anderen fasrigen Materialien, die zur Herstellung der meisten bekannten analytischen Elemente verwendet werden, z.B. zur Herstellung von absorbierenden Cellulose-Filterpanieren, Glasfaserpapieren Msix und dergl., kann die Herbeiführung gleicher gleichiiörmiger Konzentrationsverhdltnisse in den Elementen, d.h. die gleichförmige Verteilung der zu analysierenden Substanzen behindert werden. Auch kann die Auswahl der fasrigen Materialien genaue 'fessungen verhindern, und zwar aufgrund großer Ungleichförmig^keiten in den Eigenschaften der fasrigen Materialien, z.B. der Struktur und der Textur. So ist es beispielsweise bekannt, daß bei der Herstellung von Papieren die zur Herstellung der Papiere verwendeten Fasern oftmals derart bearbeitet werden, daß kleinere Fasern entstehen, so-

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;;cju;!.nnte "Tendrils", welche die Festigkeit des hergestellten Papiercs erhöhen. i)er Ausdruck "fasri.,;", eier hier i.ι Zusammenbau^ nit der Beschreibung von Materialien wie Pan i er und der^.l. verwendet wird, bezieht sicn auf Materialien, die unter ''crvondun,". vorgebildeter Fasern oder Faserstri:n:.^T.e (strands) hergestellt wer-Jen, die in deu Endprodukt vorliegen. Beispiele für Fasern, die :ur Herstellung derartiger fasriijer Materialien verwendet werden können, werden näher beispielsweise in der US-TS 3 867 25S beschrieben.

Hin \achteil von integralen analytischen Elementen fasrv'.er Struktur besteht somit in der Un;-,enauigkci t r.iit der die Farbanzei^.e oder Farbveriinderunc oder ein anderes TestergeHiis erfaßbar ist. Versuche, i:iit derartigen integralen analytischen Elementen zu verbesserten Ergebnissen zu relangen, sind fehlgeschlagen. Als Beispiel sei die US-PS 3 723 064 genannt ;ms der ein analytisches hie-ent bekannt ist , das Bereiche verschiedener Permeabilität für eine zu analysierende Substanz oder ein ⁿeahtionsprodukt einer zu analysierenden Substanz aufweist, wobei in den jdo^fee^jfeojexi Bereichen Parbanzei^en oder Farbver.'inderun^en nur bei bestimmten verschiedenen '^!ir,-destkonzentrationen auftreten. Obgleich der V/unsch nacl·· ei nein IiI e — nient mit kontinuierlichen Ansprechver-uö^en. offensichtlich, ist, kann ein analytisches Eleraent des aus der US-PS 3 723 064 bekannten T^os lediglich zu einem ungefähren analytischen Ergebnis führen, wobei das erzielbare Ergebnis uin so ungenauer wird, un: so j.;rö.ncr der Unterschied zwischen den verschiedenen Permeabilitytsbcreichen ist. Wird die Differenz in der Permeabilität zwischen den verschiedenen Bereichen vermindert, um den Abstand zwischen den eirzelnen Schwellwerten im Interesse einer erhöhten Ansprechgenaui«keit zu verkleinern, so steigt die Komplexität des herzustellenden Elementes stark an. In der US-PS 3 723 064 findet sich kein Hinweis darauf, wie sich die Gleichförmigkeit und Genauigkeit von Testerjiebnissen verbessern l.'ißt und in\ optimalen Falle zeigen Elenente des aus der US-PS 3 723 064 bekannten Typs ein diskontiruierliches .\nsprechvernö?cn, das in jedem Bereich der Permeabilität aufgrund der !Tnsleichförroi;*- keiten, die mit der Verwendung von Filterpanieren und anderen fasri- ;icn !materialien verbunden sind, ungleichförmig ist.

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\us der !JS-P." 3 791 933 ist des weiteren ein Vorfahren f^:"»r die Untersuchung von Hnzyrisubstraten und 'ietaboliten, z.B. in Körperflüssigkeiten bekannt. Bei diesen Verfahren wird jedoch. !:cin integrales analytisches Element verwendet. Vielmehr werden mehrere Teilelencnte mittels einer Klai.c;er für die Aufnalvic einer Tcstpro! e, zur· Ab filtrieren oder zur anderweitigen UntfernuiV. grofer Prnhonbcstandteile, z.Yj. zu-.i Entfernen von Proteine}) ur.u zur ^:'erbo i. fi'hrunj. c.ii;cr "eaktion unter ^rzeuj.;un_o eines erfaßbaren r.rgebn isses , ζ. Γ,. zur Erzeugung, eines Farbtones, zusa^ihiengcΠ gt . ">bglcich in der US-iV 5 791 933 angegeben ist, via:'.. Uasf;iser_±.a Ί er dazu beitragen kann, eine ".cnktions-..iischihi,; über einoi" plastischen l'etracbterfenster zu verteilen, unterstützt ein solches '^:ateri;:l doch jiinz offensichtlich hauptsächlich die äußere Diffusion der Fliissi^keitsiTohen in die (Ilasfaserschicht, unter Vergrü'/'erimg des Bereiches des ßlenentes, der ein Tcstcrjebnis zeigt, so da<°. das Ergebnis leichter sichtbar wird. Tn der Patentschrift findet sich kein Hinweis darauf, '.vie sich in Diffusionsbereich eine gleichnamige Konzentration der zu analysierenden Substanz erzeugen laßt, vas für die Erzielung gleichüi^:iⁿiger analytischer Ergebnisse außerordentlich wichtig ist.

Verbesserte mehrschichtige integrale analytische Elemente sind des weiteren aus der FR-PS 2 191 734 bekannt, Beim Auftragen einer zu analysierenden Flüssigkeitsprobe auf das Element wird eine gleichförmige Verteilung oder Ausbreitung der zu analysierenden Substanz, anderer Probenbestandteile oder eines Reaktionsproduktes der zu analysierenden Substanz mittels einer Ausbreitschicht erreicht, wobei in Gegenwart der zu analysierenden Substanz ein analytisches Ergebnis erzielt wird, das aufgrund seiner Gleichmäßigkeit in automatisch arbeitenden Vorrichtungen quantitativ erfaßt werden kann, beispielsweise auf spektrophotometrischem oder fluorimctrischem V.^rege. Die aus der FR-PS 2 191 734 bekannten Elemente weisen Ausbreit- oder Verteilerschichten sowie Reagensschichten auf, die eine reaktionsfähige oder in anderer Weise reaktive Verbindung enthalten, die aufgrund ihrer Aktivität im Element eine radiometrisch erfaßbare Veränderung herbeiführt, beispielsweise eine Farbveränderung.

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Eine Farberzeugung oder die Herbeiführung eines anderen analytischen Ergebnisses erfordert jedoch oftmals eine Reihe von Reaktionen, die schwierig zu steuern sind und welche chemischen und/oder anderen Störungen unterliegen. So können beispielsweise die zu analysierende Flüssigkeit oder Nebenprodukte - der analytischen Best immun 2 innerhalb des Elementes Bestandteile liefern, welche das Testergebnis beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es ein integrales analytisches Element für die trockene Analyse von Flüssigkeiten anzugeben, in den die Stoffe oder Verbindungen, die das Testergebnis charakterisieren erfaßbar oder erkennbar sind, ohne da^ dabei Störungen durch solche Bestandteile hervorgerufen werden, welche zu unerwünschten Farbveränderungen oder Farbbeeinflussungen, einer Fluoreszenz und dergl. führen. Insbesondere sollten die aus der FR-PS 2 191 734 bekannten analytischen Elemente, die an sich einen wesentlichen technischen Fortschritt auf den Gebiet der analytischen Elemente für die trockene Analyse von Flüssigkeiten darstellen, noch weiter verbessert werden. Ganz speziell sollten sich die erfindungsgemäßen integralen analytischen Elemente für die Analyse von Flüssigkeiten, wie beispielsweise biologischen Flüssigkeiten eignen.

Gegenstand der Erfindung ist ein integrales analytisches Element für die Analyse von Flüssigkeiten, bestehend aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger und mehreren hierauf aufgetragenen Schichten, von denen mindestens eine eine Reagensschicht ist, das gekennzeichnet ist durch :

(a) mindestens eine für die zu analysierende Substanz oder einen Vorläufer derselben permeable Reagensschicht mit einem Stoff A, der mit der zu analysierenden Substanz oder dem Vorläufer unter Bildung eines diffundier- und erfaßbaren Stoffes B zu reagieren vermag oder die Bildung eines Stoffes B bewirkt;

(b) eine zwischen Reagensschicht und Schichtträger angeordnete, für den in der Reagensschicht gebildeten diffundier- und erfaßbar«» Stoff B pemeabl· Registrierschicht for die Erfassung des Stoffes B fcetrie »indesteas eine dar folgernde» Schichten (c) und «) .Mick |_i||M/._1M1

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(c) eine zwischen Reagens- und Registrierschicht angeordnete, für den Stoff B permeable Strahlungs-Sperrschicht und.

(d) eine isotrop-poröse Verteilerschicht zum Verteilen (oder Ausbreitender zu analysierenden Substanz oder des Vorläufers derselben über der vom Schichtträger abgewandten Seite der Reagensschicht.

Der Ausdruck "integral" bedeutet dabei, daß es sich bei dem erfindungsgemäßen analytischen Element um die "integrale" Anordnung von mindestens drei auf einem Schichtträger angeordneten Schichten handelt. Ein erfindungsgemäßes Element erfüllt intern eine Vielzahl von Proben-Iiandhabungs- und/oder Entxv^ricklungsfunktionen. Zu ihrer Verwendung sind keine Experten erforderlich, wobei sich bei ihrer Verwendung quantitative analytische Ergebnisse dine einen besonderen Tüpfelprozeß und ohne andere besondere zu treffende Maßnahmen, beispielsweise eine Probenbeschränkung, ein Waschen des Elementes oder eine anderweitige Entfernung von überschüssiger Prüfflüssigkeit erzielen lassen. Des weiteren sind die mit einem erfindungsgemäßen Element erzielbaren Testergebnisse reproduzierbar und frei von Abweichungen, so daß sich die Ergebnisse auf automatischem Wege erfassen lassen, beispielsweise mittels elektromagnetischer Strahlung (radiometrische Verfahren), falls dies gewünscht ist, Unter einem minimalen Risiko an Ungenauigkeiten.

Ein erfindungsgeraäßes analytisches Element besteht somit aus mehreren übereinander angeordneten Schichten, die innerhalb dbs Elementes in kurzer Zeit etfaßbare Veränderung herbeiführen können als Folge des Vorhandenseins einer zu analysierenden Substanz in einer Flüssigkeit, die dent Element zugeführt wird.

Ein erfindungsgemäßes analytisches Element eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für die diagnostische Analyse von biologischen Flüssigkeiten, z.B. Blut, Blutserum und Urin.

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Die Reagensschicht ist dabei permeabel nindestens für die zu analysierende Substanz oder eine Vorlauferverbindung derselben und v/eist einen Stoff oder eine Verbindung auf, der rnit der zu analysierenden Substanz oder dem Vorläufer derselben unter Bildung eines diffundier- und erfaßbaren Stoffes B zu reagieren vermag oder die Bildung eines Stoffes B bewirkt. Der Stoff B kenn dabei beispielsweise aus einem Farbstoff bestehen, der diffundierbar innerhalb des Elementes ist. Die Registrierschicht ist perir.cabel für den zu bestimmenden Stoff und soll das Erfassen des zu bestimmen-

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den Stoffes ermöglich?, z.B. auf radiometrischem Wege.

Die Registrierschichten werden dabei in vorteilhafter Weise ohne jeglichen chemisch reaktionsfähigen Stoff oder solche Stoffe hergestellt, die die Erkennung oder Erfassung des Stoffes B behindern würden. Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäf.en Elementes sind dabei auf einem für Strahlung durchlässigen Schichtträger angeordnet.

Der Ausdruck "strahlungsdurchlässig" bezieht sich auf Schichten und Schichtträger, welcher für elektromagnetische Strahlung durchlässig sind, die zur Erfassung eines analytischen Ergebnisses im Element verwendet wird. In vorteilhafter Weise ist dabei eine Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches von etwa 200 nm bis 900 nm gemeint, sowie von erfaßbarer Strahlung, wie sie durch Radioaktivität erzeugt wird. In vorteilhafter Weise sind die strahlungsdurchlässigen Schichten und Schichtträger transparent. Die Verwendung von strahlungsdurchlässigen Schichten und Schichtträgern bietet beispielsweise Vorteile im Falle von Messungen, die bei vergleichsweise geringen Strahlungsniveaus durchgeführt werden.

In vorteilhafter Weise weist ein erfindungsgemäßes integrales analytisches Element eine Strahlungs-Sperrschicht auf, die in vorteilhafter Weise zwischen der Reagensschicht und der Registrierschicht angeordnet ist. Bei der Strahlungs-Sperrschicht handelt es sich um eine Schicht, die ein oder mehrere Trübungsmittel enthält und die Aufgabe hat, den Eintritt elektromagnetischer Strahlung in die Schicht oder durch die Schicht zu verhindern, z.B. von

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Strahlung einer solchen Wellenlänge oder eines solchen Wellenlängenbereiches, die bzw. der für die Anregung und/oder Erfassung einer Substanz innerhalb der ^!'.egistrierschicht verwendet wird.

In vorteilhafter Weise weist ein erfindungsgemäßes analytisches Element des weiteren eine Proben-Verteilerschicht oder Ausbreitschicht auf, die sich in Flüssigkeitskontakt mit den anderen Schichten des Elementes befindet, beispielsweise der Rcagensschicht und der Registrierschicht. Die Probcn-Verteilerschicht oder Dosierschicht hat die Aufgabe innerhalb der Schicht eine oder mehrere Substanzen zu verteilen oder zu dosieren, einschließlich der zu analysierenden Substanz oder einer Vorlauferverbimlung derselben einer Flüssigkeitsprobe, die auf das Element aufgebracht wird, so da", eine gleichförmige Konzentration der Substanz an der Oberfläche der Verteilerschicht erzeugt wird, die der Reagensschicht gegenüberliegt. Die im Einzelfalle angewandte Probe braucht nicht beschränkt zu sein, um eine solch gleichförmige Konzentration zu erreichen, welche, obgleich gleichförmig zu jedem Zeitpunkt sich doch innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ohne nachteilige Effekte verändern kann.

Bei der Verteilerschicht handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine isotrop-poröse Schicht, d.h. eine Schicht, die porös in jeder Richtung ist. Der Grad der Porösität kann dabei verschieden sein, beispielsweise bezüglich der Porengröße, des Prozentsatzes des Porenvolumens oder in anderer Weise. Der Ausdruck "isotrope Porösität" oder "isotrop-porös" ist dabei nicht zuverwechseln mit den Ausdrücken isoporös und ionotrop, die oftmals im Zusammenhang mit Filtermembranen gebraucht werden, und zwar zur Kennzeichnung von solchen Membranen, die Poren aufweisen, die sich zwischen den Membranoberflächen befinden. Des weiteren ist eine isotrope Porösität nicht zu verwechseln mit dem Ausdruck isotrop, der das Gegenteil des Ausdruckes anisotrop ist, und der zur Kennzeichnung von Filtermembranen verwendet wird, die eine dünne "Haut" auf mindestens einer Oberfläche der Membran aufweisen. Ver\\desen wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf das Buch von

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James I^;linn, "Membrane Science and Technology", Verlag Plenum Press, New York (1970).

Die Reagensschicht ist vorzugsweise von praktisch gleichförmiger Permeabilität gegenüber mindestens einer Substanz, die innerhalb der Verteilerschicht verteilt oder ausgebreitet wird und gegenüber den diffundier- und erfaßbaren Stoff B, der in der Reagensschicht erzeugt wird. Die Registrierschicht weist vorzugsweise eine praktisch gleichförmige Permeabilität gegenüber dem erfaßbaren Stoff R auf.

Hine gleichförmige Permeabilität einer Schicht liegt dann vor, wenn eine homogene Flüssigkeit gleichförmig auf eine Oberfläche der Schicht aufgebracht wird und wenn gleiche Messungen der Konzentration der Flüssigkeit in der Schicht, jedoch in verschiedenen Bereichen einer Oberfläche der Schicht zu praktisch den gleichen iirgebnissen fähren. Aufgrund einer gleichförmigen Permeabilität können unerwünschte Konzentrationsgradienten vermieden werden, beispielsweise innerhalb einer 'ieagenssch icht. Hs ist nicht erforderlich, daß alle möglichen Meßverfahren zu solchen Ergebnissen führen. Das lirwünschtsein einer speziellen Technik und von speziellen Meß-Parametern hängt ab von den physikalischen Charakteristika der Schicht, z.B. der Tendenz der Schicht Strahlung durchzulassen, zu absorbieren oder zu streuen. Hie Auswahl einer geeigneten Meßmethode, z.B. einer cholorimetri.schen, sensitonetrischen oder fluorimetrischen Meßmethode sowie von geeigneten Meß-Paranetern, z.B. Blendenöffnung und Konfiguration ist de^ Fachmann geläufig, dem derartige analytische Verfahren vertraut sind.

Eine gleichförmige Permeabilität ist bekanntlich nicht charakteristisch für fasrige Materialien, beispielsweise Filterpapier. Ks ist anzunehmen, daß Faktoren, wie beispielsweise unterschiedliche Verflechtungsgrade innerhalb des fasrigen Materials, Unterschiede in der Fasergröße, im Faserabstand und dergl., die Ausbildung von Veränderungen in den Flüssigkeitskonzentrationen in dem fasrigen Material und hiermit in Kontakt stehenden Materialien he-

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ein flüssen können, '»ins .fUirt iiatur;;C^Tnä^r-; zu unerv."mschton Kffesten bei Testen, die ,;i.t verseil iedenen k-onzentrationsbereichen durchgeführt werde!.. :)ies bedeutet, da'" eine r.le i chf ör ;i:;e ]'er;^erl i ! i t" t voii :'t';:,je.-issciii cJit, ''.ejistri erschicht und anderen Schichten innerhalb eines r.nalyt ischen Llementes für die lirleich tnrur.;' der Krfas-SlUiJ analytischer lirjebnisse wie¹'ti,· ist. Die '-'^:i rk.sni.kei t der UrTaS--sun;i analytischer i'r;;ebni ssc kann des weiteren be isnie lsi·e i se durch irrcyulc're Konzentrat i ons- und anderer iiskon ti ruitäteu des \ufzeich nun^s.iiatcrials becirtr.'.'chti et werden.

Jie einzelnen Schichten eines errinduni'.spcni'^'cn integralen cnalytiüchea J:le-!ientes befinden sich in e ine; i''Str':iiunjskont;u t" (fluid contact) !Miteinander. Dies bedeutet, da!: ein Fluidur_;, und zv/ar eine Fii.iss i ,keit oder eir- Has ein solches iilercnt pr.ssiercn \ar.n. I! in inte,rales analytisches Llenent nach ler f:r.rindun·' ist .^c;o-it '.!"Jure!;

den -,eLeiinzei clir.et, da'· Jie Kon.ronenten einer FlC'ssi-,'cci t zwischen/in Strchnuiv.skontakt miteinander stellenden Schi chtc"i hof'rdert "erden I.ünnen. Tm Falle der Analyse von Stickstof C enthalten Jen '.'cnirdunjcn 'neis^i f 1 sicei se, können Awuoniak oder andere Stickstoff enthalten de Gase das PIuidm:, darstellen, das durch Jie Schichten befördert v.'ird. Obgleich die sich i.-i "StrÖ!:ain::s];ontal t" (oder Fl iss i '.keitskontakt) v.iteinander befindlichen Schichten oinander beiiachl^art siiid Lönnea sic -c^ebenenfalls durch Zwischenschichten voneinander getrennt sein. Auch diese Schichten befinden sich dann r·; i t den anderen Schichten i'i Strön.uP;;skontakt und behindern den P-urcht ritt von ^rli'ssi.ikeiten odor G?sen durci: die einzelnen Schichten nicht.

Unter "diffundierbar" sind hier Substanzen oder Verbindungen zu verstehen, '.,'eiche in den analytischen KIe '.ent zu diffundieren veri.iö^er., v;enn die Substanz bzw. Verhi ndim;; in einer Fluss i''^T:e it iw Klciücnt vorliegt, z.IS. dem Lösungsmittel- oder 'Ji.spcrsioiisnediun der l'lüssi ;keits]5robe, die auf das illenert mif^ehracht vorden ist. In entsprechender i.cise kennzeiclrnet der Ausdruck "ncrrseahel" die Fähigkeit einer Sch icht, wirksam von einer Surstanz oder einer: Stoff dare!.setzt zu v/erden, der z.B. gelöst oder disMcrniert in einer Flüssigkeitsprobc vorliegt.

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Bei seiner Verwendung wird einem erfindungsgenili"en analytischen Clement eine Flüssigkeitsprobe zugeführt, wobei, falls die zu analysierende Substanz zugegen ist, eine chemische Reaktion oder irgendeine andere Kinwirkung innerhalb der Reagensschicht erfolgt, unter Erzeugung einer diffundierbaren, vorzugsweise radiometrisch erfaßbaren Substanz oder Verbindung, die aus der ".eagensschicht in die Registrierschicht diffundiert, in der sie erfaßt werden kann. Wie bereits dargelegt, kann in vorteilhafter Weise eine Strahlungs-Sperrschicht zwischen Reagensschicht und [\e;£istri erschient angeordnet werden. Auch kann in vorteilhafter V.'eise eine Vertcilerscliicht oder Dosierschicht vorhanden sein, in welchen Falle eine auf das Element aufgebrachte Probe durch die Verteilerbzv;. Dosierschicht gelangt, bevor sie auf die Reagensschicht auftrifft, wobei die zu analysierende Substanz oder die entsprechende Vorliiufersubstanz in dieser Schicht verteilt wird unter Erzeugung einer gleichförmigen Konzentration der Substanz oder Substanzvorläuferverbindung an der Oberfläche der Verteilerschicht, die der Reagensschicht gegenüberliegt oder an diese anstößt. Es hat sich gezeigt, daß eine solche gleichförmige Konzentration über einen breiten Bereich von Probenvolumina, die auf das Element aufgebracht werden, erzielt werden kann. Aufgrund des Strömungs- oder Flüssigkeitskontaktes zwischen der Verteilerschicht oder Bemessungsschicht einerseits und der Reagensschicht andererseits sowie aufgrund der vorteilhaften gleichförmigen Permeabilität der Rsgensschicht für Substanzen, die in der Ausbreitschicht oder Verteilerschicht verteilt werden oder der gleichförmigen Permeabilität der P.eagensschicht gegenüber Produkten, die aufgrund einer Reaktion oder einer Aktion derartiger Substanzen erzeugt worden sind, erfolgt eine gleichförmige Zufuhr oder Dosierung von Bestandteilen aus der Verteiler- oder Ausbreitschicht in die Reagensschicht, welche die Reagensschicht durchdringen, ohne daß dabei Konzentrationsveränderungen der Substanzen oder von Produkten hiervon auftreten. Aufgrund des Vorhandenseins einer aktiven, z.B. chemisch reaktiven Substanz oder Verbindung und einer gleichförmigen Konzentration der Substanz, die durch die Verteilerschicht für die Reagensschicht hervorgerufen wird, kann im Element eine gleichförmige quantitativ erfaßbare Veränderung hervorgerufen werden. Eine solche Veränderung,

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die in der Erzeugung oder einer;' Abbau oder einer Zerstörung einer Farbe oder Färbung oder Fluoreszenz bestehen kann, kann quantitativ durch radiometrische Verfahren erfaßt werden, gegebenenfalls durch automatisch arbeitende radiometrische Abtastvorrichtungen, z.B. photoi.ietrische oder fluorimetri sehe Vorrichtungen.

In der Zeichnung sind in den Figuren 1 bis 4 vier vorteilhafte integrale analytische Elemente nac'i der Erfindung schematisch vergrößert in Schnitt dargestellt.

'./ie bereits dargelegt, weisen die erfindungsgenäfien integralen analytischen Elemente eine Reagensschicht auf, die sich in Strömungsoder Flüssigkeitskontakt mit einer Registrierschicht befindet, die vorzugsweise strahlungsdurchlässig ist. Die Schichten sind dabei auf einen Schichtträger angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls strahlungsempfindlich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung besteht das Element aus einem strahlungsempfindlichen Schichtträger mit hierauf im StrömungsoJer Flüssigkeitskontakt, nicht-fasrigen Schichten, einschließlich (1) einer Reagensschicht, die permeabel ist für mindestens eine zu analysierende Substanz oder eine Vorläiifersubstanz und welche einen Stoff oder eine Substanz enthält, die in Gegenwart der zu analysierenden Substanz oder der Vorläufersubstanz einen diffundierbaren und erfaßbaren Stoff B zu liefern vermag; (2) einer Strahlungs-Sperrsdicht, die für den erfaßbaren Stoff B permeabel ist und (3) einer strahlungsdurchlässigen Vegistrierschicht, die für den erfaßbaren Stoff permeabel ist und in welcher der erfaßbare Stoff erfaßt werden kann. Gegebenenfalls kann die üegistrierschient in vorteilhafter WEise ein Beizmittel für den erfaßbaren Stoff B enthalten. Die Registrierschicht befindet sich dabei vorzugsweise zwischen Schichtträger und der Strahlungs-Sperrschicht, wobei die Strahlungs-Sperrschicht zwischen der Registrierschicht und der Reagensschicht angeordnet ist. Die RcagensscMcht weist des

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weiteren vorzugsweise eine ^τ.1 e i c\\ Γϋπηϊ.".ο oder praktisch /leicht">ri:;i.'ie Permeabilität r;e^en^ber der zu analysierenden ':λ\\ stanz Ι,ζκ. der entsprechenden VorlruLerverMnduii;.; und i-e",eni.i'>er der diffundierharen, erfaßbaren Stof^r auf. ¹Ue Oj istri ersc¹' icht ist vor. einer solchen Permeabilität bezüglich des erfaßbaren Stoffes. ;»ic Strahlun.,s-S .^errschicht, ö'rleich normal er'-'ei se nicht als "disruptiv" bcz"..',! Lcii der Konzentration cics or faßbaren StoCfes hotraclitet, der der Strahlun;>s-S;^crr:chicht vor der ".cv^ensschicht zu^.cfiit'.rt wird, '/eist vorzugsweise υ ine ebenfalls ;^T,lc icl·. Γ-jri.ii \c Per:;ieabilit:U ^e^eruber den erfaßbaren Stoff auf. \:i vorte i Tia fter '.Vi-i se hum die Strahlun^s-Sierrscli icht ein Triibuir-Süuttcl or.th:il ten, ζ.ί). ein i\i;^.,ert, ein r'olyi.ier in 7.eei_;neter F.or¹¹, z.". ein so;;. "IUushed-Polymer" oder !beides.

ο6,^-:ί;ϊι- einer reitercn besonders vorteilhaften .\us-;e';taltun J₁ dor hrlindun.: '.«'eist ein integrales analytisches !".lcn-.cnt nnc!; der iirfjndun;; au L einc.i Scliiclittrri^er in Str-'num¹;:;- oder ri-issi.'-keitsl'ontnht miteinander die folgenden Sc'üichtcn auf: eine ';ea^rrensschicht, eine ilc^istrierschicnt und .'.ve';ebenenfal Is eine Strah lu'i-'.s-JDorr-sch icb.t, vobei die einzelnen Schichten den Schichten der bereits beschriebenen Ausführun^sfor·.; entsprechen, vobei zusätzlich jedoch -ilt, da" das lilCi.icnt eine zusätzliche Verteiler- oder Bciessun^sscnicht :rafv.eist, die vorzu^sv;eir,e isotrop-por'is ist 'MiA derart ί^:" LlcruMit ^n^eordiiet Ist. da" sic'i die Ilea^ensschicl· t zwischen "e^istr ier.scl-icht und der Verteilerscliicht befindet.

Geiiä.-i einer vorteilhaften Ausgestaltung der brfindun;· sind die Schichten der iile^iente nicht-fasri ·,;.

^rJie ilea^cnsschicliten der erCindun^s^eira^en Hleuente sind in vorteilhafter !,eise gleichförmig pcrr.eabel und ^e.^ebenenralls in vorteilhafter 'veise porös ^rj;egeni'ber Substanzen, die innerhalb der Verteilerschicht oder Ausbreitschicht verteilt bzw. ausgebreitet werden und gegenüber Produkten hiervon oder Produkten, die das ifr^iebnis einer Reaktion oder einer Aktion solcher Substanzen sind.

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der Ausdruck 'Tenne.·! b i 1 it:· t" schlieft ^:iicr die Perneabil i t^:i t ein, die sich aus einer Porosität, der Füll ivkei t zu quellen oder anderen Charakteristik^ ergibt.

Hie- ;!e;i;-ensHc!;ichten künncn einen "r.trix c.lor einen Trii;;er aufweisen, in der bzw. i λ ..'ei.i die rcn.kti.ons ΓϋΊ i;:e Substanz verteilt vorli.e;;t, d.h. ;;elo.it oder disoer*·, j crt. Zur Herstellung ücr '"^:.ch ic^!:tcr. !,üiiaeri Jio verschi es ten Tr;;-;er- oder Bindemittel verwendet vcrden. Sie künncn dabei bois]>icl sv;e i se ;ms !ι\·ι:ΐΌ;)ίιϊ 1 en StoTfen bcstellen, und zv:iir nati'rlicli V')i-'-e^::':,;enden .''to !Ten , ζ . Γ.. iiclat i ro , ile lat ine.!er j ν η te.n , !iydroplu J.cn CeUu ioseler i vaten , "nly.saccV? r i '.'or., ζ.'-λ. Oextraii, Gii::ür.iarabicui.i, .\^f.iarose und dei"^Tl e i c'icn wie riucb :hjs synthetischen StolTc, z.B. ',/ns se rl·" si i clien I'olyviny] verbin.-in^.en , ζ .;!. Polyvinyl a lko,.ol und Pol yviny I';'■;■'ro Ii dor , ^Ncrvl ar.i id·: ο lyuerei. und dc r;_: 1 eic !ic ο . .\ucb 1:0 »Ten in vorteilhafter n'cisc cr;vj:iO''hile Stoffe verwendet werden, z.B. Ce 1 lulosees t ?r, v/ei:ei der : ' Einzelfalle verv;eni!cte Stoff von dei: V'erv\Midun^s;weck des i-^ri i-i nze] ϊΉ 1 1 e iierzustel 1 enden J Orientes nbh.'lr»". t. ¹J;. die Pcrr cabi 1 i t^:i t der ~-\c;\ y.e.'v;-schiclit zu fördern, ist es ofti.uils vorteil¹!! Tt, falls die ⁽'.ea".eu^- scJiic'it nicht oerrös ist, ^incn Tracer oder eine iatrix zu verwenden., der bzv;. die in vleia Ljsimy.si.n t tel oder 'H s^ers i onsi.ii ttel der zu analysierenden Flüssigkeit quellbar ist. *\u^rerdc: l;'imi es erforderlich sein, das Τγ'^;:;ογ- oder Üindein i !tel derart auszuwählen, da!' eine Vertraulichkeit ^ri.^:it den benachbarter Schichten ;.ev.'.^:!hrlc istet ist, z.B. beim Auftragen der Schichten, während de¹" üerste 1.lun;' des "nterials und dergleichen. Ir>t beisniol sv/eise die Ausbildung diskreter oeivichten erwünscht und ist beabsichtigt i.'ä'.'ri^e Flüssigkeiten zu ana lys i ereii, so kann es vorteilhaft sein, ein vasserlcslic'ies oder in. wesentlichen wasserlösliches Rinde^iittcl f"'r die üea^cnsschicht auszuwählen und ein or.^anolösl ichos oder or^anodisperjierbares oder in: wesentlichen orp;anolösliches oder in \.^rcsent-1 ichen or;^;anodisper:.· i erbares Rindcnittel für die bcnachbarete SchIcI't, beispielsweise die Vertei lerschiclit. Auf diese IVe is e kann eine wechselseitige Lüsun.jsnitteleinwirkunc. auf ein '-finir-ur/nernindert werden und eine klar abgegrenzte Schichtenstruktur erzeugt werden.

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Iji vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, zur Erleichterung der Konzentrat!emsgleichförmigkeit innerhalb der Verteiler- oder Ausbreitschicht, eine "eagensschicht vorzusehen, deren Pe mc ah i Ii t^::t geringer ist als die der Verteilerschicht, "elativc "ermeahi 1 i t^;ite:i lassen sich dabei nach bekannten Methoden bestimmen.

Innerhalb der Reagensschicht liegt ein Stoff Λ vor, der in "cgenu'art der zu analysierenden Substanz zu einer Reaktion oder Aktion bei'ühigt ist. Der Stoff Λ hiingt dabei davon ab, f"-r welche Aufgabe uns integrale analytische Element bestiüiint ist. Hcgebenenfalls kann dieser Stoff Λ auch mit einem Vorläufer der zu analysierenden Substanz reagieren, z.H. im Falle von Elementen, die für die Bestvr-.un \ von Cholesterin bestimmt sind, das im Serum in veresterter Peru vorliegt und in Falle von Triglyzerid.cn, die oftmals auf Basis der Glyzerinkonponente der Triglyzeride analysiert, werden, 'ler Stoff A kann ein chemisch reaktionsfähiger Stoff sein, knnn eine kntalytisciie Aktivität aufweisen, beispielsweise im ^T:alle dor ^p.ildun;; eines Biizym-Substratkomplcxes oder kann zu einer anderen Form einer clieiüischen oder pliysikalischen Reaktion oder Aktion befrihi.^t sein unter Erzeugung eines diffundierbaren Stoffes, der radiometrisch erfaßbar ist, .d.h. durch eine geeignete ^Messunr, mt Liciit oder einer anderen elektromagnetischen Strahlung.

Die Verteilung des Stoffes Λ kann durch Lösen oder Dispergieren des Stoffes in dem Träger oder Sindemittel erreicht werden. Obgleich eine gleichförmige Verteilung des Stoffes A vorteilhaft sein kann, ist sie doch nicht unbedingt erforderlich, wenn es sich bei dem Stoff Λ beispielsweise um ein Enzym handelt. Reagenzien oder andere reaktionsfähige oder aktive Stoffe und Verbindungen, die in der zu analysierenden Flüssigkeit löslich sind, können in vorteilhafter iveise in der Reagensschicht immobilisiert werden, und zwar insbesondere dann, wenn die Reagensschicht porös ist. ^er im Einzelfalle in der 'ieagensschicht vorhandene Stoff Λ hängt von den Verwendungszweck des analytischen Elementes ab. ^riemäP· einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Reagensschicht als

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Stoff Λ ein linzyr.i, z.U. cine ');ci da.se, z.H. Ilucoscoxidase oder Cholestcrinoxiuase_; vjern das Iilencnt für die Analyse einer Substanz bestimmt istj die ein Substrat für ein solches Enzym darstellt. Beispielsweise kann in der 'leagonsschicht ein oxidatives lLnzyci vorliegen, gemeinsam mit Peroxida.se oder ein pcroxidativer Stoff und eine Verbindung; oder eine '^:isc!iun_;; von Verbindungen der bzv:. die bei Oxidation in Gegenwart der Pcroxioase (oder einer anderen Substanz i'ii t />eroxidativer Aktivität) und dci,; K'asserstoi fperoxi C, das bei Linv/irkuiiß einer Oxie'ase und ihr ei Substrat einen Farbstoff liefert oder einen anderen er Ca f'baren Stoff. i;rfindun_{?:sjei:i·:.·.' soll der erfaßbare Stoff diflundicriiar sein, so daß er in die permeable Registrierschicht diffundieren kann. Line solche Miffusionsfnhigkeit kann i\i Falle von erfaßbaren Stoffen, die nicht von Natur aus diffundierbar sind, durch bekannte ^-nah^en erreicht v;crden, beispielsweise durch Zuführung cher.iiscSier "este, welche die i;ewünsc!'te Löslichkeit bewirken. In den Fällen, in denen wi-ßri^e Fl;"issi.^r;keiten zu analysieren sind, können beispielsweise löslich machende Reste, wie Hydroxyl-, Carboxyl- und Sulfonsäurereste zu;n Löslichnachen herangezogen werden.

Verbindungen oder Substanzen, die einen oxidierbaren "est aufweisen und einen erfaßbaren Stoff liefern können, können bestirnte farbstoffe liefernde Verbindungen bzw. Substanzen sein. So kann ein Element beispielsweise eine Verbindung enthalten, die im oxidierten Zustand mit sich selbst oder mit ihrer reduzierten Form unter Bildung eines Farbstoffes kuppeln kann. Zu derartigen zu einer "Autokupplungsreaktion" befälligten Verbindungen gehören eine Vielzahl von hydroxylierten Verbindungen, beisnielsweise Orthoaminophenole, 4-Alkoxynaphthole, 4-Arnino-5-pyrazolone, Polyhydroxyverbi ndungen wie Kresole, Pyrogallol, Guaiacol, Orcinol, Brenzkatechin, Phloroglucinol, ρ,ρ-Dihydroxydiphenyl, Gallussäure, Dihydroxybenzassäuren, z.B. 2,3-Dihydroxybenzoesäure und Salicylsäure. Verbindungen dieses Typs sind bekannt und werden beispielsweise in dem Buch von .'iees und James, "The Theory of the Photographic Process", 1966, insbesondere Kapitel 17, näher beschrieben.

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CiCiAM''- einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der erfaßbare Stoff durch Oxidation eines LeucofarbstofFes unter Bildung des entsprechenden Farbstoffes erzeugt, werden. Typische Leucofarbstof fe si:id beispielsweise Leucoüialacl· itgrün und. Leucophenolphthalein. Weitere Leucofarbstoffe, die verwendbar sind, sind beispielsweise die als ox ic'ironogene Verbindungen bezeichneten Leucofarbstoffe des aus der US-PS 3 880 653 bekannten Typs. Aus dieser Patentschrift geht auch hervor, da" derartige Verbindungen r.iit bestimmten Substituenten diffundierbar sein körnen. Tn besonders vorteilhafter Weise werden erfir-dun.gsge»:;'" din nicht stabilisierter· ox i chroj.iogenen Verbindungen des aus der MS-PS 3 .ϊ80 658 bekannten Typs verwendet.

uCiiiä.v einer weiteren vorteilhaften. Ausgestaltung der i-rfindung werden die .i na Iy ti sch erfaßbaren S Lo Pf ο hire¹' Farbstoffe bildende Verbindungen oder ''assen erzeugt, z.!.'../t-i":r ox i ' i er! aren Verbindung, die zu einer oxidati ven. Koidcnsa tior nit einer \ur>plcrverbindung befälligt i;^;t, z.B. i?.i t einen Kuppler mit phenolisehen besten oder aktivierten ietbylenrcsten. Pei.spi.ele für derartige oxidierbare Verbindungen sind ßenziden und seine lioinogca, p-i'henylendi atine, p-Aminophenole j 4-Aniinoantipyr in und dergleichen, derartige Kuppler und autokuppelnde Verbindungen sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus den: bereits zitierton Buch νου Sees und Janes und aus de::. Ducli von Kosar "Light-Sensitive Systens", 1963, .Seiten 21 5bis 249.

In vorteilhafter Weise verwendbare Farbstoff erzeugende ^erbindungen sind 4-^Methoxy-1 -naphthol, eine autokupnelnde Substarz irnd ferner die Kombination von 4-Uiinoantipyrin (HCl) als oxidierbare Verbindung gemeinsam mit 1,7-iUhydroxynaphthalin als Kunpler.

Zur Erleichterung der Erfassung oder Bestiiaraung einer jeden Änderung, die in einei,: der crfindungsgemä^en Elemente hervorgerufen wird, z.B. der Erfassung einer Farbveränderung, einer Veränderung der optischen Dichte oder der Fluoreszenz, weisen die crfinuungs- -e;i:äüen Elemente eine Schicht auf, die der Aufnahme eines jeden Reaktionsproduktes oder anderen Stoffes dient, das in der Roaktions-/-einem Kuppler und SQ9886/1081

■*»

schicht erzeugt wunlc, wobei das relative Vorhandensein odor die relative Abwesende j t desselben zur hrfassunj oder Lrkenmmg eines a.iaiyt ischen Ergebnisses in Bezi chiin;: steht, !line snlciic Schicht, die liier als Rcüstrierschicht bezeichnet vird, ist -crmeabel ^,Ci'or.äber erfaßbaren Stoffen oder -Substanzen, die γά i/lo;.:ent erzeugt werden, nie Schicht befindet sich ij.i Strürüun/.skon takt oJer FKussi^kei tsjf.ontakt ;ait einer Pcagensschicht. (legcbenan fa 1 Is kain: die Re./, i striersciii ent von der oder den Reagensschich ten durch eine Strahlungs-Sperr-Schicht .'getrennt sein, z.B. ciiB reflektierende und/oder opake Schicht, u:i die I: r fa s sun;:, oder ^!'!r-!ii ttl ung der analytischen hrgebnissc nach den ver.sciiiedensten rad ioi^otri sehen 'iethoden zu erleichtern. Die Ro^j strierschicht, die Jn vorteilhafter !.'eise auch in den zu analysierenden l-lilssi.akeitcn ouelllar ist, kann ein oder mehrere hydrophile Kolloide enthalten, beispielsweise solche, die zur tlerstel lun.p der !U^enssch i cht oder Rcajensschichten verwendet werden. In vorteilhafter !','eise soll dir l'.e^istri erschient des weiteren strahl unrsdurcUl-"ss i λ sein, ur: die r.rfassun^ der Lr^ebnisse zu erleichtern. Handelt es sich bei deo erfaßbaren Stoff, der im Element erzeugt wird, um einen Farbstoff, so kann die Reyistrierschicht zusätzlich ein Beizmittel für den Farbstoff enthalten, z.B. ein Beizmittel, wie es rblichcrwoise in der-Farbphotographie zum Beizen von Di] d farbstoffen vervemiet '-'inl. Beispiele für jeeiynete Deizinittel sind Viny lpyridinverh indungen, z.B. des aus der MS-PS 2 484 430 bekannten Typs, Polymere r.it --iuaternären A:,imoniurnresten, beispielsweise des aus den TfS-PS 3 625 694; 3 758 445; 3 709 690; 3 488 706 und 3 557 006 bekannton Typs, un Beispiel für ein ,v;eci-.;netes Beizmittel ist beispielsweise ί\, λ^τ-'^λ iiaethyl-N-!> enzyl-3-n:alci;:i.idopro]tylanT:ioniur.ichlor i u.

iVie bereits erwähnt, kennen die crfindun.isrennten Flei.iente in vorteilhafter i'.'eise eine Strahlungs-S-ierrschicht auiweisen, die vorzugsweise zwischen einerRea^ensschicht und der Re;;istrierschicht angeordnet ist. Derartige Strahlungs-Sperrschichten sind pen.ieabel «fe^enüber den erfaßbaren Stoffen, die im Klenent erzeugt werden und dienen dazu, den Durchtritt von elektromagnetischer Strahlung zu verhindern oder zu inhibieren, z.B. der elektromagnetischen Strahlung der Wellenlänge oder der Wellenlängen, die zur

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Erfassung oder hrmittlung des zu analysierenden Stoffes bestimmt sind. Bei Vcrv;endung einer solchen Schicht können störende Farhkoi.if-onenten und andere störende Verbindungen von der P.egistrierschicht fern '-ehalten werden. Derartige Schichten enthalten ein Trübungsmittel, das aufgrund seiner AbsorptionsRihigkeit,seines PeIlexionsveraögens oder dergleichen einen strahlungsinhihi erenden !,fCckt bei Hinverleibung in die Schicht ausübt. Ger-iän einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Strahlungs-Sporrschicht ein Bindemittel oder Träger mit einen Trübungsmittel enthalten oder hieraus bestehen. Geeignete Trübungsmittel sind lrdspielsweise Pigmente wie Ruf. und andere anorganische Pigmente, z.B. Metalloxide und "!ctallsalze, wie Titaniuwdioxid, Zinkoxid, Bariumsulfat und dergleichen. Als Trübungsmittel können des v/eiteren sog. "blushed" Polymere verwendet werden, die in allgemeinen von \^Tj'tur aus reflektiv sind, wobei gilt, daP. .Schichten aus derartigen "blushed" Polymeren die zur Herstellung von Verteilerschichten oder Ausbreitschichten verwendet werden können, auc'' zur Erzeugung der otraiilungs-Sperrschichten verwendet v;erden können. Zu beachten ist dabei, daß, wird eine mikroporöse Schicht aus einem derartigen Polymeren als Strahlungs-Sperrschicht verwendet, eine solche Schicht aucli als Filterschicht dienen kann.

Genau einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Wonnen derartige aus "blushe·.!" Polymeren aufgebauten Schichten auch ein reflektierendes anorganisches Pigment enthalten, z.B. eines der bekannten hoch-reflexionsfähigen Pigmente, um die Verteilung oder Ausbreitung und/oder das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Die Konzentration des Pigmentes in einer Schicht gemeinsam in it oijie-n "blushed" Polymer kann sehr verschieden sein. In vorteilharter V.eise werden Konzentrationen von etwa 5 Gew.-⁵ ₀ bis etwa 1000 Gev.-" Pigment, bezogen auf das Gewicht des Polymeren .verwendet, wobei sich Pigi.ier.tkonzcntraöoncn von etwa 100 Gew. -I bis etwa 600 Gew-?., bezogen auf das Gewicht des Polymeren als ganz besonders vorteilhaft erwiesen halien.

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ϋο,ιοΙ einer vorteilharten 'Uisgestcl tunr; der r.rfiv.äun¹^ veist das analytische Element eine isotrop poröse Verteilerschicht in Strüliiunjs- oder Flüssigkeitskontakt mit einer -eagensschicht auf. Hie Verteilerschicht ist ehe Schicht, die isotrop-porös ist oder in anderer Weise porös, die eine Flussigkei tsprobe nufiic^nen l.ann, die direkt auf die Verteiler- oder Ausbreitschicht aufgebracht wurde oder von einer Schicht oder Schichten zugeführt vird, die sich in Flüssigkeitskontakt mit der Verteilerschicht befinden und in welcher das Lösungsnittel oder das Dispers ionsiiediuin der zu analysierenden Flüssigkeit und mindestens ein aufgelöster Stoff, Dispersoid (Bestandteil der dispergierten oder internen Phase) oder ein Reaktionsprodukt des gelösten Stoffes oder des Dispersoids verteilt ist, so daß eine gleichförmige Konzentration einer solchen Substanz, d.h. des gelösten Stoffes, Dispersoides oder ".eaktionsproduktes hiervon (welches aus einer zu analysierenden Substanz oder einer Vorläuferverbindung hiervon bestehen kann) auf der Oberfläche der Verteilerschicht erzeugt wird, die der Reagensschicht (Schichten) des Elementes gegenüberliegt oder an diese angrenzt. Zu beachten ist, daß eine solche Konzentration erreicht v/erden kann mit vorhandenen Konzentrationsgradienten über die Dicke der Ausbreitschicht. Derartige Gradienten führen zu keinen Schwierigkeiten bezüglich der Beziehung quantitativer Testergebnisse und können unter Verwendung üblicher bekannter Eichmethoden berücksichtigt werden.

Der Mechanismus der Verteilung oder Ausbreitung ist noch nicht restlos geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß die Verteilung oder Ausbreitung von einer Kombination von Kräften bewirkt wird ,z.B. einem hydrostatischen Druck einer Flüssigkeitsprobe, einer Kapillarwirkung innerhalb der Verteiler- oder Ausbreitschicht, der Oberflächenspannung der Probe.einer Dochtwirkung von Schichten im Flüssigkeitskontakt mit der Verteilerschicht und dergleichen. Das Ausmaß der Verteilung oder Ausbreitung hängt dabei teilweise von den Volumen der zu verteilenden oder auszubreitenden Flüssigkeit ab. Die gleichförmige Konzentration, die bei Verwendung einer solchen

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Verteilerschicht erreicht wird, ist jedoch praktisch unabhang i g von dem Volumen der Flüssigkeitsprobe und tritt ein bei verschiedenen Ausbreitenden. Denzufolge ist es bei Verwendung erf hulling sgeiiiä'ler Elemente nicht erforderlich .die '!en^en der aufzubringenden Plüssiäkeitsproben genau zu dosieren. Zur Erzielung vorteiliiafter Vcrweilzeiten und dergleichen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, iu Hinzelfalle spezielle Volumina von Flüssigkeitsproben zu verwenden. Da die crf in'Jungsge;n^;!i?.en Elemente zu quantitativen Hrgebnissen bei Verwendung sehr geringer Prohenvolumina führen, die vollständig von eine-c. geeigneter, Bereich der Vcrteilerschicht aufgenommen werden k'mnen (z.B. eine;?. Oundratzejitineter) besteht keine Notwendigkeit dazu, überschüssige Feuchtigkeit von den Element nach derAufbringunc der FlHss i gke:i tsprobe zu entfernen. Da des weiteren die Verteilung oder Ausbreitung in der Verteiler- bzw. Ausbreitschicht erTolgt und die verteilte Substanz der Reaj,eisschicht zugeführt wird, und z\>/ar ohne einen ins Gewicht fallenden lateralen hydrostatischen Druck, tritt kein so;;. ''Rinking"■ Probier.! auf, das oftmals bei analytischer Hlenenten des Standes der Technik zu beobachten ist.

Die Ausbreitschicht braucht lediglich eine gleichförmige Konzentration der zu verteilenden Substanz pro Flächeneinheit ar. der Oberfläche, die der Reagensschicht gegenüberliegt zu erzeugen, und zwar mit der Reaj-ensschicht, η it welcher sich die Verteilerschicht in 'itröi.iun^s- oder Fl.'issigkei tskontokt befindet. Ob eine besondere Schicht für Verteilerzv/ecl-'S geeignet ist, 1Π^Γ·ΐ sich leicht bestimmen, iiine solche Gleichförmigkeit der Konzentration l"."-t sicli erjnitteln durch dcnsitometrische Analyse oder eine andere analytische 'ethode, ζ.ή. durch Abtasten einer Obsrflriche der ?.eagensschicht oder einer anderen nit dieser Schicht in Verbindung stehenden Schicht unter Bestimmung der Konzentration der verteilten Substanz oder eines "eaktionsproduktes der Substanz.

Der Jblgende Test ist lediglich ein Beispiel und die hierzu verwendeten Verbindungen und Testparaneter besagen nicht, daΓ nicht auch andere Stoffe und Verbindungen bzw. Parameter f*ür entsprechende Zwecke geeignet sind.

§09888/1081

Bei Durchführung eines solchen Testes k-inn :aan au Γ einen transparenten photograph ischen Fi lirischichttr'iger , beispielsweise einen Sehichtt )v ,,er ;ius Poly:⁵ thy] entereph thai at Tit einer ilaf tsch i c¹· t, eine transparente Gclatineschicht rit einer Gel atirebeschichtnn" von etwa 200 r.ig/dc." aufbringen. ^r)cr ii^:;rtograil der -Gelatine kar.n verschieben sein. Für Testzwecke hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Gelatincschicht verwendet wird, die derart gehärtet ist, daß die Schicht um etwa 300°₀ quillt, wenn die Schicht 5 Minuten lang in IMsser von 22⁰C getaucht wird. L.: trockej.cn Zustand hat die Gelatincschicht eine :)ic';e von etwa 50 'likroii. Auf die Gelati geschieht kann beispielsweise durch Verwendung einer f.,i'siing oder dispersion die Schicht aufgetragen werden, deren .-ignui\, als Verteiler- oder Ausbrei tsch icht err, ^;t te It VvC r den sol L. Die Vertei lerschichteri bö'nncn eine verschiedene Treckendicke au fv/eison, wobei sich eine Dichc von etwa 1 ''·"> 1 is etwa 2 V'"¹ Mikron fi'ir To5tzwec!:e als besonders geeignet erwiesen bat. Mach der Trocknen der Schichten !"ana ei;-o Probe der Tostlösung oder ui-sjijersioa auf die Oberfläche der zu testenden Yertei J ersch ich t aufgebracht werden, vorzugsweise in geringer "enge, so da^r. nicht alle Teile der Schicht mit den l^:r>""ifling befeuchtet werden, jedoch mit einer ausreichender "'enge,so da" ein Bereich 5-·ο i'euchtet wird, der aus eine;;·, runden Flecken eines -Hirchnessers von etwa B bis 10 !.1'Ii bestellt.

Hie Auswahl der Tcstlosung oder Testdispersion 'ringt von Typ des Prüflings oder der zu analysierenden Substanz ab, die auf die Schicht aufgebracht 'vird.

Ira Falle von. Stoffen nit vergleichsweise geringem Molekulargewicht, haben sich wä.Cri^e Farbstoff lösungen als geeignet erwiesen, z.U. eine 0,0005 gew.-%ige Lösung von Solatine Pink. Im Falle von Stoffen suit vergleichsweise hohem Molekulargewicht, z.B. ira Falle von Proteinen, nahen- sich beispielsweise wäPrige Dispersionen von :linder-.-\lbu;iiin_? gefärbt mit Solatine Pink als geeignet erwiesen.

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Mach Aufbringen der Flüssigkcitsprobe nuf die zu untersuchende ochicl t und nach den; die Flüssigkeit von der Oberfläche der Schicht verschv:unden und von der Schicht aufgenommen worden ist, kann das Testelement umgedreht werden und die untere Seite der Verteilerschicht kann durch den transparenten Schichtträger und die Gelatineschicht hindurch betrachtet werden. Falls vor einer wesentlichen Verdunstung des Lösungsmittels oder des !Uspersionsniediu.-ns, der gefärbte Fleck von einer praktisch gleichförmigen Farbdichte ist, wenn er von eineu densitometer mit einer JEE»fe 'iffnung von etv;a-S bis Ί00/ abgetastet wird, dann erfolgte eine gleichförmige Verteilung und Ausbreitung auf der Unterseite der Testschi el· t und/ oder in der Gelatineschicht. Unter einer praktisch gleichförmigen x)ichte ist dabei eine Dichte quer über den Flecken gemeint, mit Ausnahme der Peripherie des Fleckens mit Maximum- und Miniuur.iwerten von nicht mehr als etwa _+1 ■'.)-% von der mittleren "Hellte. Aufgrund von Kanteneffekten können nicht charakteristische Dichtegradienten an der Fleckenperijiherie auftreten, λ-.'elche jedoch keinen Effekt auf die Bedeutung des analytischen Ergebnisses zu haben brauchen. Die Per^ieriebezirke können zwischen einzelnen Flecken verschieden sein, sie machen jedoch in der Pegel nicht mehr als etwa 20a des gesamten Fleckens aus und können viel geringer sein.

V.ie bereits erwähnt, können die Verteiler-, Ausbreit- oder Beiaessungsschichten isotrop-poröse Schichten sein. Derartige Schichten können unter Verwendung von verschiedenen Konponenten hergestellt werden. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann ein teilchenförmiges Material (particulate material) zur Erzeugung solcher Schichten verwendet werden, wobei die isotrope-Porösität durch die Zwischenräume zwischen den Teilchen hervorgerufen wird. Zur Erzeugung der Schichten können die verschiedensten teilchenförmigen Materialien verwendet werden, die gegenüber den Bestandteilen der zur analysierenden Flüssigkeit inert sind. Geeignet sind beispielsweise Pigmente, wie beispielsweise Titandioxid, Bariumsulfat, Zinkoxid, Bleioxid und dergleichen. Andere geeignete Partikel sind Diatomefnerde und mikrokristalline kolloidale Stoffe, die sich von natürlichen oder synthetischen Polymeren ableiten.

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-Vf-Zt

Geeignete mikrokristalline Stoffe sind beispielsweise solche, die in einem Aufsatz von 0. A. Battista und Mitarbeitern unter der Bezeichnung "Colloidal Macromolecular Phenomena, Part II, Novel Microcrystals of Polymers" in der Zeitschrift "Journal of Applied Polymer Science", Band II, Seiten 481 bis 498 (1967) beschrieben werden. Derartige mikrokristalline Stoffe sind des weiteren im Handel erhältlich, beispielsweise mikrokristalline Cellulose (Handelsbezeichnung Avicel, Hersteller FMC Corporation, USA). Sphärische Teilchen gleichförmiger Größe, z.B. Kügelchen aus Glas oder Harzen können ebenfalls verwendet werden und können besonders vorteilhaft dann sein, wenn gleichförmige Poren vorteilhaft sind, beispielsweise zum Zwecke einer selektiven Fitration. Haften die einzelnen Teilchen nicht, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn Glasteilchen oder Glaskügelchen verwendet werden, so können diese Teilchen so vorbehandelt werden, daß Teilchen erhalten werden, die Haften, und zwar miteinander an Kontaktpunkten, wodurch die Bildung einer isotrop-porösen Schicht erleichtert wird. So können beispielsweise nicht haftende Teilchen mit einer dünnen Haftschicht überzogen werden, und zu diesem Zweck beispielsweise mit einer Lösung eines hydrophilen Kolloides, beispielsweise Gelatine oder Polyvinylalkohol behandelt werden. Durch Trocknung der Kolloidbeschichtung wird eine haftende Schicht erhalten, wobei Zwischenräume zwischen den einzelnen Partikeln verbleiben.

Als Alternative oder zusätzlich zu solchen teilchenförmigen Stoffen kann die Verteiler- oder Ausbreitschicht auch unter Verwendung von isotropen porösen Polymeren hergestellt werden. Derartige Polymere lassen sich nach Methoden herstellen, wie sie zur Herstellung von sog. "blushed" Polymeren angewandt werden. Blushed-Polymerschichten lassen sich auf einem Substrat durch Lösen eines Polymeren in einer Mischung von zwei Flüssigkeiten, von denen eine einen vergleichsweisen niedrigen Siedepunkt hat und ein gutes Lösungsmittel für das Polymer ist und die andere einen vergleichsweise höheren Siedepunkt hatind ein Nicht-Lösungsmittel oder mindestens ein schlechtes Lösungsmittel für das Mymer ist, herstellen. Eine solche Polymer lösung wird dann auf dem Schichtträger aufgetragen und unter bestimmten Bedingungen getrocknet. Das niedrig-siedende Lösungsmittel

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as

verdampft dabei leichter, so daß sich die aufgetragene Schicht an der Flüssigkeit anreichert, die ein schlechtes Lösungsmittel oder kein Lösungsmittel für das Polymer ist. In dem Ma^!1e, in de"i die Verdampfung fortschreitet, bildet das Polymer eine isotropporöse Schicht. Zur Herstellung derartiger Schichten können die verschiedensten Polymeren verwendet werden, und zwar einzeln oder in Kombination miteinander. Typische geeignete Polymere zur Herstellung von isotrop-porösen blushed-Polymerschichten sind Polycarbonate, Polyamide, Polyurethane und Celluloseester, ζ.^τϊ. Celluloseacetat.

Bei der Herstellung integraler analytischer Elemente nach der Erfindung können die einzelnen Schichten separat vorgebildet werden und dann zu dcrci Element laminiert werden. In diese"! Falle werden die Schichten in typischer Weise aus Lösungen oder dispersionen auf eine Oberfläche aufgetragen, von welcher die getrockneten Schichten leicht auf physikalischen Vvege wieder abgestreift werden keimen. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung erfindungsgcuü^er Elemente, das einzelne Abstreif- und Laminierungsstufen verhindert, besteht darin, auf einen Schichtträger zunächst eine und dann die anderen Schichten successive aufzutragen. Ein solches Auftragen verschiedener Schichten auf einen Schichtträger kann durch Hand erfolgen oder durch Beschichtung unter Verwendung eines Beschichtungsmessers oder einer Beschichtungsvorr ichtung, wobei ."bliche bekannte Beschic'itungsmethoden angewandt werden können, beispielsweise eine Tauchbeschichtung oder eine Bettbeschichtu"-.. ErFo 1 Tt die Beschichtung eines Schichttr" ^Tcrs mit einer Bcschichtungsvorrichtungj so kann es vorteilhalt sein, einander benachbarte Schichten gleichzeitig aufzutragen, beis'iielsv'eise unter Verwendung Verkannter Beschichtungsverfahren, wie sie zur Herstellung lichtempfindlicher photographischer Auf ze i chnunrjs?nateri 'ilien "ibli ch sind. MIs es wichtig oder wünschenswert ist, da^ diskrete einander benachbarte Schichten erzeugt worden und sich eine Schichtcntrennung durch Einstellung oder Hberwi: ellung des spezifischen Gewichtes der BeschichtungS'aassen nicht erreichen Ir".Ct oder nicht zufriedenstellt, wie es iiii Falle von porösen "erteilorschichten r-iög-

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lieh ist, so kann die geeignete Auswahl von Komponenten für eine jede Schicht, einschließlich des Lösungsmittels- oder Dispersionsi.iediums eine Wanderung von Komponenten zwischen den einzelnen Schichten und LösungSKiitteleCf ektc auf ein Minimum herabdrücken oder gar ausschalten, wodurch die Bildung jut ausgebildeter, diskreter Schickten gefördert wird. Zwischenschichten-AdhäsionsprobleuiC lassen sich ohne nachteilige Effekte dadurch beseitigen, da Γ Qberflächenbehand-

vorlungcn 3töCK«ic.^ciior.tir.en werden, einschließlich der Aufbringung extrem dünner Haftschichtenmaterialien, wie sie beispielsweise von der Herstellung photographischer Aufzeichnungsmaterialien bekannt sind.

Im TaIIe der ILeagensschichten kann eine Beschichtungslüsung oder Beschichtungsdispersion mit dem Trrigcr oder den Bindemittel und cjie:a hierin vorteilten Stoff Λ hergestellt, auf einen Schichtträger in der beschriebenen !.'eise aufgetragen und unter Erzeugung einer dincnsionsstabilen Schicht aufgetrocknet worden. Die Dicke der !',eagensschicht sowie ihr PernieabilitMtsgrnd können sehr verschieden sein und hängen von den Verwendungszweck des Materials ab. Trockendichten von etwa 10 Mikron bis etwa 100 Mikron haben sich als vorteilhaft erwiesen, obgleich auch dünnere und dickere Schichten verwendet werden können. V/erden beispielsweise vergleichsweise große Mengen an Stoff A in der Schicht untergebracht, z.B. polymere Stoffe, wie beispielsweise Enzyme, so kann es vorteilhaft sein, vergleichsweise dickere Reagensschichten zu erzeugen.

L)ic Strahlungs-Sperrsc-hftdtenund ^egistrierschichten können nach Methoden hergestellt werden, wie sie zur Herstellung der Reagensschichten angewandt werden, jedoch unter Verwendung geeigneter Ausgangsstoffe» Hie Schichtstärken dieser Schichten können den Schichtstärken der Reagensschichten entsprechen. Die P.egi strierschichten sind, abgesehen von ihrer Permeabilität und Strahlungsdurchlässigkeäit in vorteilhafter Weise frei von solchen Charakteristika, welche, nn einer Flockenbildung oder anderen Störungen bei der Feststellarag eines analytischen Ergebnisses durch das integrale Element nach fear EarfiÄdistng fwhren würden. So kann beispielsweise e-ine jode \fe.rSia^eimTig *aer Farbe oder Textur in der Registrierschicht, wi-e &im beispielsweise in Falle fasriger Materialien auf-

-yf-

tritt, beispielsweise bei einigen Panieren, sich nachteilig auswirken, aufgrund der nicht gleich formen Reflexion oder durchlässigkeit der zur Analyse verwendeten Energie. Obgleich fasrige
Materialien, wie Filterpapiere und andere Papiere in allgemeinen
insgesaut permeabel sind, können derartige .Materialien in typischer Weise doch stark verschiedene Permeabilitätsgrade aufweisen und nicht gleichförmig permeabel sein, beispielsweise aufgrund
struktureller Unterschiede, wie beispielsweise unterschiedlicher
Faserdimensionen und Faserabstnnde. Demzufolge sind derartige
Stoffe nicht vorzugsweise verwendbare Stoffe zur Bereitung der
Registrierschichten und anderer Schichten von erfindungsgemäAen
Elementen.

Die Verteiler- oder Ausbreitschichten können auch durch Beschichtung unter Verwendung von Lösungen oder Dispersionen erzeugt werden. Wie bereits dargelegt, sind die Verteilerschicht und die anderen Schichten eines Elementes nach der Erfindung übereinander
angeordnet, und zwar derart, daß sich die Verteilerschicht in
einem Strömungs- oder Flüssigkeitskontakt mit einer P.eagensschicht befindet. Die zum Aufbau der Verteilerschichten verwendeten Stoffe und Materialien können, wie bereits dargelegt sehr verschieden sein, wobei zum Aufbau der Schichten mindestens zum überwiegenden Teile Stoffe verwendet werden, die gegenüber den zu analysierenden Flüssigkeiten resistent sind, d.h. die in diesen Flüssigkeiten unlöslich oder praktisch unlöslich sind und bei Kontakt mit diesen
Flüssigkeiten mindestens nicht stark quellen. Ouellungen von etwa 10 bis 401, bezogen auf die Trockendicke der Schichten sind dabei normal. Die Dicke der Verteilerschichten kann sehr verschieden sein und hängt im einzelnen von dem aufzubringenden Probenvolumen ab,
das aus Zweckmäioigkeitsgründen und Gründen der Sauberkeit der Verteilerschicht absorbiert werden sollte, so-wie von dem Leerstellenvolumen der Schicht, das auch die Menge des Prüflings, der von
der Schicht absorbiert werden kann, beeinflußt. Als besonders vorteilhaft haben sich Verteilerschichten einer Schichtstärke von
etwa 50 bis etwa 300 Mikron erwiesen. Jedoch können auch Verteilerschichten größerer oder kleinerer Schichtstärke verwendet werden.

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Bei der Herstellung einer isotropen porösen Verteilerschicht kann es vorteilhaft sein ein Leerstellen- oder Porenvolumen von mindestens etwa 25$, bezogen auf das Volumen der Gesamtschicht zu haben. In vorteilhafter Weise soll das Porenvolumen bei etwa 50 bis 951 liegen. Durch Veränderungen im Porenvolumen der porösen Verteilerschichten lassen sich die Rlementcharakteristika in vorteilhafter I/eise modifizieren, beispielsweise die Gesamtpermeabilität der Verteilerschicht oder die Zeit, die erforderlich ist, um eine Probe zu verteilen. Das Porenvolumen einer Schicht läßt sich leicht steuern, beispielsweise durch Auswahl von geeigneten teilchenförmigen Stoffen geeigneter Größe oder durch Variation der Lösungsmittel oder Trockenbedingungen, wenn isotrope poröse Blushed-polymere zur Herstellung der Verteilerschicht verwendet werden. Has Porenvolumen einer solchen Schicht läßt sich leicht nit ausreichender Genauigkeit nach verschiedenen bekannten "fethoden ermitteln, beispielsweise nach statistischen Methoden, wie sie z.B. von Chalkley in der Zeitschrift "Journal of the National Cancer Institute", 4· , 47 (1943) beschrieben werden und durch direktes Wiegen und Bestimmung des Verhältnisses von tatsächlichem Gewicht der Schicht zum Gewicht der Feststoffe, deren Volumen gleich ist dem Volumen der Schicht. Die Porengröße sollte in jedem Falle so bemessen sein, daß eine Verteilung oder Ausbreitung der Komponenten der zu analysierenden Probe oder anderer Substanzen, die in wünschenswerter Weise einer Reagensschicht zugeführt werden sollen, möglich ist.

Geeignete Schichtträger für die Herstellung integraler analytischer Elemente nach der Erfindung sind übliche Schichtträger aus polymeren Stoffen, z.B. Celluloseacetat, Polyethylenterephthalat, Polycarbonaten und Polyvinylverbindungen, beispielseise Polystyrol. Besonders vorteilhafte Schichtträger sind solche, die strahlungsdurchlässig sind und elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches zwischen etwa 200 nm und etwa 900 nm wie auch radioaktive Strahlung durchlassen.

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In Falle fluoriuietrischer Bestiraiungcn durch den Schichtträger hindurch hat es sich 'ils zweck'p'l-ig erwiesen, wer-η der Schichtträger für einen etwas breiteren ','.'el lenli'rgebcreich durchlässig ist als in Falle nicht fluoreszierender ''essungen xkr oder alternativ wenn der Schichtträger durchlässig ist bei .'on Absorptionsund E;.-.issionsspektren der fluoreszierenden Stoffe, die für die BestL.j.iung verwendet worden. Eis kann des weiteren vorteilhaft sein, SchichttrcJEr' zu verwenden, die nur eine oder vergleichsweise sehr enge Uellenlcingenbanuen durchlassen und die gegenüber benachbarten wellenlängenbanuen opak oder undurchlässig sind. Dies läⁿt sich bcispielsv;eise dadurch erreichen, da" in den Schichtträger _eir. oder mehrere färbende Komponenten eingearbeitet oder aufgetragen werden, die geeignete Absorpticnschamkteristika aufweisen.

Die Reagensschicht, die Strahlungs-Sperrschicht (sofern eine solche vorhanden ist) und die P.egistrierschicht befinden sich im Element zwischen Schichtträger und der Verteilerschicht (sofern eine solche vorhanden ist), die gewöhnlich die äu.Cerste Schicht des Elementes ist.

Die einzelnen Komponenten, aus denen jede einzelne Schicht eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung aufgebaut sind und der Aufbau der Schichten hängen von den Verwendungszweck des Elementes ab. T'/ie bereits dargelegt, kann die Poreiigröße der Verteilerschicht derart ausgewählt verden, da?> die Schicht unerwünsch-• te Probenkomponenten ausfiltrieren kann, d.h. solche Komponenten, die beispielsweise die analytische Reaktion stören würden oder welche die Ermittlung des Testergebnisses innerhalb des Elementes beeinträchtigen würden.

Für die Analyse von Blut beispielsweise haben sich poröse Schichten mit einer Porengröße von etwa 1 bis etwa 5 "likron als besonders vorteilhaft erwiesen, um Blutzellen abzufiltrieren, welche in typischer Weise eine Größe von etwa 7 bis etwa 30 Mikron aufweisen.

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Gegebenenfalls kann ein erfindungsgemäßes Element mehrere Verteilerschichten aufweisen, wobei jede dieser Schichten verschieden bezüglich der Fähigkeit der Verteilung und Filtration der Proben ist. Ist eine Hemmung oder Behinderung des Transportes von Substanzen innerhalb des Elementes, zuzüglich zu der Behinderung, die durch die Verteilerschicht bewirkt wird, notwendig, so kann eine Filter- oder Dialysierschicht an geeigneter Stelle des Tilenentes untergebracht werden. Bei der Analyse von Blutglucose beispielsweise kann eine Dialysierschicht, z.B. eine semipermeable Cellulosemcmbran die Passage von Proteinen oder anderen potentiellen störenden Substanzen in die Reagensschicht verhindern.

In vorteilhafter V/eis.e können in eine oder mehrere der Schichten eines erf iiidungsgemäßen Elementes eine oder mehrere oberflächenaktive Stoffe, z.B. anionische und/oder nicht ionische oberflächenaktive Verbindungen eingearbeitet werden. Derartige Verbindungen können die Be&chichtungsfähigkeit der Beschichtungsmassen verbessern und das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Verteilung der zu analysierenden Flüssigkeiten in den Verteilerschichten fördern, welche von flüssigen Proben in Abwesenheit eines oberflächenaktiver¹ Stoffes nicht leicht benetzbar sind. Des weiteren können beispielsweise in der Verteil eisschicht gegebenenfalls für die Durchführung bestimmter Analysen reaktionsfähige oder aktive Substanzen bzv;. Verbindungen vorhanden sein,. So können beispielsweise Proteine oder andere Stoffe von höherem Molekulargewicht in vorteilhafter Weise in mehrere leicht verteilbare oder ausbreitbare Komponenten von geringerem Molekulargewicht geteilt oder gespalten v-'erden, die sich leichter für analytische Reaktionen eignen, in dem beisi^ielswei se in der Verteilerschicht geeignete reaktionsfähige oder aktive Stoffe oder Substanzen untergebracht werden, z.B. ein Enzym, beispielsweise eine Protease oder Lsterase.

Es kann des weiteren vorteilhaft sein, in Schichten des Elementes Stoffe oder Substanze.ii unterzubringen, die durch chemische Reaktion oder in ande^r V.'si-se. Stoffe oder Substanzen nicht aktiv machen können, v/eLQha© sich fifer die Durchführung der Analyse nachteilig auswirken vmrdeji, o© läßt siejh beispielsweise Ascorbatoxidase in einem

Element unterbringen, um Ascorbationen zu entfernen, die die Analyse von Glucose stören können.

Eine Analyse kann des \\^Teiteren gegebenenfalls eine mehrstufige Reaktion erfordern, die am besten in einem Element mit mehreren Reaktionsschichten durchgeführt werden kann, wobei jede dieser Reaktionsschichten derart aufgebaut ist, daf· in ihr eine spezielle Reaktionsstufe ablaufen kann. Bei der Bestimmung eines Enzyms, das bekannt ist als Serum-Glutamin-Oxalessigtransaninase (serum glutamic-oxalacetic transaminase) beispielsweise, können verschiedene aufeinanderfolgende Reaktionen ablaufen. Dies Enzym katalysiert bei einem pH-Wert von etwa 7,4 die Umwandlung von a-Ketoglutarat- und Aspartationen zu dem entsprechenden Oxalacetat und Glutamat. Das Oxalacetat läßt sich messen nach Kupplung nit dem Diazoniumsalz des Farbstoffes, bekannt als "Fast Ponceau L". Zur Erleichterung des ersten Gleichgewichts, das vor der Kupplung erreicht werden soll, ist es wünschenswert, die Reagenzien voneinander zu trennen und jedes der Reagenzien in einer besonderen separaten Schicht unterzubringen, um zu erreichen, daß das erste Gleichgewicht eingestellt werden kann ohne Behinderung der Einstellung des Gleichgewichtes durch einen zu frühen Beginn der zweiten Reaktionsstufe. Dies bedeutet, daß die/Hia^isacocKncxaiX in einer ersten Reagensschicht untergebracht werden kann, die über einer zweiten Reagensschicht angeordnet wird, die das Salz des Farbstoffes "Fast Ponceau L" enthält.

Erfindungsgeraäße integrale analytische Elemente können zur Durchführung der verschiedensten chemischen Analysen verwendet werden, und zwar nicht nur auf dem Gebiet der klinischen Chemie, sondern vielmehr auch zur Durchführung von Analysen auf dem Gebiet der chemischen Forschung und in Kontrollaboratorien, die chemische Prozesse überwachen. Die erfindungsgenäßen Elemente eignen sich insbesondere für den klinischen Test von Körperflüssigkeiten,z.B. Blut, Blutserum und Urin, da auf diesem Gebiet eine große Anzahl von zu wiederholenden Testen durchzuführen ist und die Testergebnisse in der Regel in einer sehr kurzen Zeitspanne nach der Probenahme vorliegen müssen. Auf dem Gebiet der Blutanalyse beispiels-/~ Glutarat- und Aspartationen

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weise kann ein mehrschichtiges _erfindungsgemäßes Hle:ncnt derart ausgestaltet sein, daß mit dem Element eine quantitative Analyse von mehreren oder vielen Blutkomponenten möglich ist, die routinemäßig ermittelt werden müssen. So kann ein erfindungsgemäßes Element beisTielsviei.se so ausgestaltet sein, daT> die Analyse von solchen lilutkoiuponenten wie Albumin, Bilirubin, Harnstoff-Stickstoff, Serun-Glutamin-Oxalessigsäure-Transaminase, CIiIorid, Glucose, Harnsäure und alkalischen Phosphatasen sowie anderen Komponenten durch geeignete Auswahl der Testreagenzien oder anderer reagierender Stoffe möglich ist. Bei der Analyse von Blut beispielsweise können bei Verwendung eines analytischen Elementes nach der Erfindung zunächst die Blutzellen iMMXEkx vom Serum getrennt werden, beispielsweise durch Zentrifugieren, worauf das Serum auf das Element aufgebracht wird. Jedoch kann eine solche Trennung auch unterbleiben, und zwar insbesondere dann, wenn spektrophotometrische leflexionsanalysen angewandt werden, um das im Element erzeugte l'eaktionsprodukt zu ermitteln, da auf das Element auch Blut aufgebracht werden kann, in welchem Falle die Blutzellen durch die Wirkung der Filterschicht abgefiltert werden. Die Gegenwart dieser Zellen x&icKbck dabei nicht die spektrophotometrische Analyse, wenn diese nach der tleflexionsmethode durchgeführt wird, wobei Licht durch den Schichtträger und die Registrierschicht gelangt und von der Strahlungs-Sperrschicht oder einer anderen reflektierenden Schicht reflektiert wird, so daß die Zellen den Strahlengang nicht behindern. Ein wesentlicher Vorteil eines integralen analytischen Elementes nach der Erfindung besteht darin, daß es sowohl zur Analyse von Serum als auch Blut verwendet werden kann.

Die erfindungsgeraäßen Elemente können je nach ihrem Verwendungszweck einen verschiedenen Aufbau und verschiedene Form aufweisen, d.h. sie können beispielsweise in Streifen- oder Bandform jeder gewünschten Breite vorliegen, in Form von Blättern oder kleineren Abschnitten. Des weiteren können die Elemente gegebenenfalls zur Durchführung von einem oder mehreren Testen eines Typs oder einem oder mehreren Testen verschiedener Typen ausgestaltet sein. Im letzteren Falle kann es vorteilhaft sein, einen Schichtträger mit

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einem oder mehreren Streifen oder Kanälen von gegebenenfalls verschiedenen Beschichtungsinassen zu beschichten, und ein sog. Mehrfachelenent oder zusammengesetztes Element herzustellen, das für die Durchführung verschiedener Teste geeignet ist.

In der Zeichnung sind beispielsweise vier verschiedene erfindungsgenäße Elemente im Schnitt und schematisch dargestellt.

Das in Figur 1 dargestellte analytische lilement nach der Erfindung besteht aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger 10, auf dem angeordnet sind: eine Registrierschicht 12, eine Strahlungs-Sperrschicht 14, welche sowohl als Filterschicht dienen kann, als auch als Schicht, die einen weif.en Hintergrund für analytische Zwecke bildet, beispielsweise für reflexions-spektrophotometrische Messungen und eine Reagensschicht 1p. Die Ermittlung des analytischen Ergebnisses kann durch den Schichtträger hindurch erfolgen, welcher für die zur Feststellung des analytischen Ergebnisses verwendete Strahlungsqellenlänge durchlässig ist. Die Registrierschicht 12 kann aus einer hydrophilen Kolloidschicht bestehen, z.B. einer Gelatineschicht. Die Reagensschicht 16 kann aus einer Lösung oder Dispersion von einem oder mehreren Testreagenzien in einem Bindemittel, ζ,.B. Gelatine bestehen, während die Schicht 14 aus einen sog. "Blushed"-Polymer mit isotroper Porosität und/oder einer solchen Porengröße, wie sie zum Abfiltern einer Komponente benötigt wird, aufgebaut sein kann. :)ie einzelnen Schichten befinden sich dabei im Strümungs- oder Flüssigkeitskontakt.

Das in Figur 2 dargestellte analytische Element nach der Erfindung besteht aus eine?u strahlungse*npf indlichen Schichtträger 20, mit einer hierauf aufgetragenen Registrierschicht 22 in Flüssigkeitskontakt uit einer Reagensschicht 24 und einer Yorteilerschicht 27, die auch die Funktion einer Filterschicht ausüben kann und auch einen geeigneten reflektierenden Hintergrund haben kann, so daf¹ spektrophotometrische Reflexionsmessungen durch den Schichtträger 20 durchgeführt v/erden können. Alternativ kann die Schicht 26 auch derart beschaffen sein, daß sie nicht reflektiert, in welchen Falle die Ermittlung des analytischen Ergebnisses nach der Transinissions-

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methode erfolgen kann. ^;iic Schicht 26 kann beispielsweise aus einem isotrop-porösen 'ijlushed"-Polyn;er aufgebaut sein, welches auf die Schicht 24 aufgetragen sein kann oder auf diese Schicht 24 auflaminiert worden sein kann.

Das in Figur 3 dargestellte erfindungsgeniH^e Hleraent besteht aus einer. Schichtträger 30, einer P.egistriersckicht 32, einer Strahlungs-Sperrschicht 34, z.B. aus einer Dispersion eines Pigmentes, z.B. Titandioxid in einem hydrophilen KoIMd, vn e beispielsweise Gelatine, einer 'ieagensschickt 36 pnd einer Verteilerschicht 38, z.B. aus einem isotrop-porösen 'IilusheJ"-Polyr:ier, Kelche die Funktion der Verteilung und Ausbreitung und ferner die Funktion einer Filterschicht haben kann. Die verschiedenen Schichten befinden sich, wiedcruiii in·; Strümungs- bzw. Flüssigkeitskontakt.

Das in Figur 4 dargestellte erf indungsgei;:äße Element besteht aus einem Schichtträger 40, einer P^egistrierschicht 42, einer Strahlungs-Sperrschicht und Filterschicht 44, einer ⁿ.eagensschicht (Λ) 46, einer weiteren Reagensschicht (B) 48 und einer Verteiler-Filterschicht 50. Die Schicht 44 kann beispielsweise aus einer Dispersion von Titandioxid in Celluloseacetat (in Form eines '^rulusheJ"-Polylueren) bestehen und die Schicht 50 kann beispielsweise aufgebaut sein aus einer Dispersion von Diatomeenerde in Celluloseacetat ("Blushed"-Polyi;ier) oder aus Glaskfigelchen oder Glasteilchen, die aneinander durch Beschichtung mit einen hydrophilen Kolloid, beispielsweise Gelatine anhaften.

Bei der Verwendung der Elemente wird auf diese eine Probe der zu analysierenden Flüssigkeit aufgebracht. In typischer Weise sind die Elemente derart aufgebaut, da.d die aufgebrachte Probe zunächst mit einer Verteiler- oder Ausbreitschicht in Kontakt gelangt, bevor die Probe auf -eine iiicht-verteilende Reagensschicht gelangt, wobei die Probe zunä&ltst auf ,die Seite der Verteilerschicht gelangt, die von der Reagens-schicht weiter entfernt ist. Da die analytische Genauigkeit der erfiTidimgsgeiaäßen Elemente nicht oder praktisch nicht durch Verändeareag-ign des ¥ol?uEiens der aufgebrachten Proben verändert ■ wirxd, und zwaar !«sfe&somirexe dann nicht, wenn eine Verteilerschicht

vorhanden ist, kann dys Aufbringen der zu ar-alysiereiulen Proben durch iiand oder auch auf iüaschinelleji Ve;-e erfolgen. Aus Gründen der Einfachheit und Bequemlichkeit der Erkennung analytischer Ergebnisse jedoch, hat es sich in der Hegel als vorteilhaft erwiesen, wenn die zu analysierenden Proben das gleiche oder etwa das gleiche Volumen haben. Wie bereits dargelegt, besteht ein weiterer Vorteil der Verteilerschicht darin, da" sie das Auftreten des "Ringing-Effeictes" weitestgehend vermindert, wenn lösliche reaktionsfähige oder aktive Stoffe oder Substanzen in einer Reagensschicht verwendet werden.

In typischer Weise erfolgt eine manuelle oder maschinelle Analyse unter Verwendung eines erfindungsgemäCen Analyseelementes in der iVeise, da." das Element zunächst aus eineiTi Vorratsbehälter entnommen oder von einer Vorratsrolle abgezogen wird, vorauf das Element in eine solche Lage gebracht wird, daß es einen freien Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit aufnehmen kann oder einen Kontaktflecken oder irgendeine andere Form einer Flüssigkeitsprobe, beispielsweise von einen Dosiergerät. Nach dem Aufbringen der zu analysierenden Probe sowie zweckmäßig nach dem die Probe von einer Verteilerschicht aufgenommen worden ist, falls eine solche vorhanden ist, kann das Element konditioniert werden, beispielsweise durch Erwärmen oder Aufheizen, Feuchti-iachen und dergleichen, was den durchzuführenden Test beschleunigen oder erleichtern kann. Bei einer automatisierten Verfahrensweise kann es gegebenenfalls wünschenswert sein, daß die A^erteilerschicht ihre Funktion innerhalb weniger Sekunden ausübt, daß jedoch eine ausreichende Zeitspanne für die Dosierung zur Verfügung steht, im Gegensatz zu der sofortigen, ungleichförmigen Diffusion, wie sie bei der Verwendung von absorbierenden fasrigen Papieren austritt. Dies kann in vorteilhafter Weise erreicht werden durch geeignete Auswahl oder Abstimmung von verschiedenen Parametern, beispielsweise der Schichtdicke, des Porenvolumens in porösen Schichten und dergleichen.

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Nachdem das analytische Ergebnis in Form einer erfaßbaren Veränderung vorliegt, wird es gemessen, in vorteilhafter Weise dadurch, daß das Element durch eine Meßzone geführt wird, in welcher die Messung mit einer geeigneten Vorrichtung für Reflexionsmessungen, Transmissions- oder Fluoreszenz-Spektrophotometrie durchgeführt wird. Mittels einer solchen Vorrichtung wird ein Energiestrahl, z.B. ein Lichtstrahl durch den Schichtträger und die Registrierschicht gerichtet. Der Lichtstrahl wird dann von der Strahlungs-Sperrschicht in dem Element zurückreflektiert oder gelangt durch das Element zu einem Detektor, im Falle der Transmissionsmethode.

In vorteilhafter Weise wird das analytische Ergebnis in einem Bezirk oder Bereich des Elementes erfaßt, der vollständig innerhalb des Bereiches liegt, in dem das analytische Ergebnis erzeugt wird. Die Anwendung der Reflexions-Spektrophotometrie kann in vielen Fällen besonders vorteilhaft sein, da dieses Verfahren in vielen Fällen Störungen von Rückständen, z.B. Blutzellen vermeidet, welche auf oder in Schichten des Elementes zurückgeblieben sein können. In vorteilhafter Weise können jedoch auch übliche Methoden der Fluoreszenz-Spektrophotometrie angewandt werden, wenn die zu erfassenden Substanzen oder Stoffen aus fluoreszierenden Substanzen oder Stoffen bestehen. In diesem Falle wird zur Erfasung der analytischen Ergebnisse eine Energie verwendet, die die fluoreszierenden Substanzen oder Stoffe anregt sowie ein Detektor, der die Fluoreszenz-Emission abtastet. Die Erfassung der analytischen Ergebnisse erfolgt dabei unter Verwendung von Energie, welche die fluoreszierende Substanz oder Verbindung anregt und unter Verwendung eines Detektors, der die fluoreszierende Emission der fluoreszierenden Substanz oder Verbindung abtastet. Wird des weiteren beispielsweise Blutserum analysiert oder werden Maßnahmen getroffen zur Eliminierung unerwünschter Blutrückstände, so können Transmissionsmethoden angewandt werden, zur Ermittlung und quantitativen Erfassung der anzeigenden Reaktionsprodukte, in dem ein Energiestrahl, beispielsweise aus U.V.-Licht, sichtbarem Licht oder von Infrarotstrahlung auf eine Oberfläche des Elementes gerichtet wird, xtforauf der Ausgangswert des Strahles aus der entgegengesetzten Seite des Elementes gemessen wird. Ganz allgemein hat sich die Ver-

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Wendung von elektromagnetischer Strahlung eines Strahlungsbereiches von 200 bis etwa 900 ηκι für derartige >^fessun£en als vorteilhaft erwiesen, obgleich jede Strahlung verwendet werden kann, der^egenüber das lilement permeabel ist und die dazu befähigt ist, das in der Reagensschicht erzeugte Produkt quantitativ zu erfassen.

Verschiedene l,ichj;iethoden können angewandt werden, up; die Analvscner^ebnisse zu überwachen. Beispielsweise lrl"t sich cin-e Probe einer Standardlösuny der zu analysierenden Substanz oder Verbindung benacl'ibart zu der Probe aufbringen, die zu analysieren ist.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung niUior veraaschaulichen. Beispiel 1

Auf einen dicken (180 Mikron) Schichtträger aus Polyethylenterephthalat :ait einer Gelatinehaftschicht v.urdcn nacheinander folgende Schichten aufgetragen:

1. eine Registrier- (Empfangs-) schicht mit pro Cuadratneter 2,15 y Gelatine, 2,15 2 eines Beizmittels, und zwar eines Copolyraeren aus Styrol und .\^T,N-I)ii.;ethyl-X-3~i.iale i:iidopropylam;;ioniui;ichlorid ;

2. eine poröse reflektierende Strahlungs-Spcrrschicht r.iit pro Quadratmeter 151 g Gelatine und 11,4 ς Titandioxid;

3. eine Reagensschicht (analytische Schicht) mit pro Quadratmeter 17,5 g Gelatine, 1,5 g 1-Naphthol-2-sulfonsäure, Kaliumsalz, 0,73 g Dinatriuiaphosphatpuffer, 0,45 ^ !onokaliumphosphatpuffer, 0,38 2 4-Ar.iinoantipyrin (ilCl) , 1,6 5 Glycerin als Weichmacher, 0,09 3 Peroxidase (14014 U/m²) und 0,374 g Glucoseoxidase (40440 U/m²);

4. eine Verteilerschicht mit pro Quadratmeter 97 3 Celluloseacetat und 65,5 Titandioxid.

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Das hergestellte Element wurde für die Analyse von Glucoselösungen verwendet, deren Konzentrationen zwischen 0 und 800 mg Glucose pro Deziliter Lösung lagen.

Auf Abschnitte des hergestellten Elementes wurden dann Tropfen aufgebracht, und zwar jeweils 10 μΐ einer der wäßrigen Glucoselösungen. Nach einer Stunde wurde die Dichte der erzeugten Färbungen durch Reflexion gemessen, und zwar unter Verwendung eines handelsüblichen Densitoiiieters vom Typ Macbeth (Model TD-504) . Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der spater folgenden Tabelle zusammengestellt.

Die auf die Oberfläche der Testelemente aufgebrachten Olucoselösungen verteilten sich in der Schicht (4) und wurden der Schicht (3) zugeführt, in welcher die Glucose mit Sauerstoff und Wasser in Gegenwart der Glucoseoxidase reagierte unter Bildung von Gluconsäure und iVasserstGdffperoxid. Diese Verbindungen in Gegenwart von Peroxidase reagierte^! mit dem 4-Arainoantipyrin, das oxidiert wurde. Das OxidationsprodttÄt des 4-Arainoantipyrins reagierte dann durch Kupplung mit dem Kaliumsalζ der 1-Naphthol-2-sulfonsäure unter Erzeugung eines Farbstoffes, der aoas der Reagensschicht (3) durch die Strahlungs-Sperrschidit (2) in die Registrierschicht (1) diffundierte, in welcher er dwreh die Messung mit dem Densitometer erfaßt wurde. Die Ergebnisse sind i» <&&$ folgenden Tabelle zusammengestellt.

Beispiel 2

Es wurde ein weiteres erfindüngsgemäßes analytisches Element wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme jedoch, daß die Registrierschicht (T) lediglich aus Gelatine als einziger Komponente bestand, bei einer Beschichtungsstärke von 4,30 g pro Quadratmeter.: Bass. Element: wurde dann wie in Beispiel 1 beschrieben zur Analyse to» GlucoseISs«ngen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse si»ä «fresfails in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Element gemäß Glucose-Gehalt des Dichte gemessen durch Beispiel Nr. Prüflings (ms/Deziliter) Reflexion von v/eißem

Licht

O 0,28

100 0,36

150 0,37

200 0,40

300 0,47

400 0,52

600 0,53

800 0,53

0 0,23

100 0,36

150 0,42

200 0,47

300 0,54

400 0,55

600 0,56

800 0,60

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Claims

PATBNTANSP R O C II E

1. !integrales analytisches Element für die Analyse von Flüssigkeiten, bestehend aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger und mehreren hierauf aufgetragenen Schichten, von denen mindestens eine eine Reagensschicht ist, gekennzeichnet durch:

(a) mindestens eine für die zu analysierende Substanz oder einen Vorläufer derselben permeable Reagensschicht mit einem Stoff A, der mit der zu analysierenden Substanz bzw. dem Vorläufer derselben unter Bildung eines diffundier- und erfaßbaren Stoffes B zu reagieren vermag oder die Bildung eines Stoffes B bewirkt,

(b) eine zwischen Reagensschicht und Schichtträger angeordnete, für den in der Reagensschicht gebildeten diffundier- und erfaßbaren Stoff B permeable Registrierschicht für die Erfassung des Stoffes B sowie mindestens eine der folgenden Schichten (c) und (d), nämlich

(c) eine zwischen Reagens- und Registrierschicht angeordnete, für den Stoff B permeable Strahlungs-Sperrschicht und

(d) eine isotrop-poröse Verteilerschicht zum Verteilen (oder Ausbreiten) der zu analysierenden Substanz oder des Vorläufers derselben über der vom Schichtträger abgewandten Seite der Reagensschicht.

2. Analytisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungs-Sperrschicht ein Trübungsmittel aufweist.

3. Analytisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagensschicht und die Registrierschicht wasser-quellbar sind.

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4. Analytisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trübungsmittel der Strahlungs-Sperrschicht ein Pigment ist oder ein solches enthält.

5. Analytisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagensschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht besteht, in der der Stoff A verteilt vorliegt, daß die Strahlungs-Sperrschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht besteht, in der ein Pigment verteilt vorliegt und da^- die Registrierschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht bestellt.

6. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierschicht ein Beizmittel für den Stoff B enthält.

7. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger besteht, auf dem in Strömungskontakt miteinander aufgetragen sind:

eine isotrope poröse Verteilerschicht, in der die zu analysierende Substanz oder deren Vorläufer verteilt wird;

eine Reagensschicht, die für die in der Verteilerschicht verteilte Substanz oder deren Vorläufer permeabel ist und einen Stoff A enthält, der mit der zu analysierenden Substanz oder deren Vorläufer unter Bildung eines diffundier- und erfaßbaren Stoffes B zu reagieren vermag oder die Bildung eines Stoffes B bewirkt und

eine strahlungsdurchlässige Registrierschicht, die für die zu analysierende Substanz oder deren Vorläufer permeabel ist,

wobei gilt, daß die Registrierschicht zwischen Schichtträger und der Reagensschicht angeordnet ist und die Reagensschicht zwischen der Registrierschicht und der Verteilerschicht angeordnet ist.

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8. Analytisches IUen:ent nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da:'i es zusätzlich eine Strahlungs-Sperrschicht aufweist, die für die zu analysierende Substanz permeabel ist und zwischen Uegistrierschicht und 'leagensschicht in Strömungskontakt mit den anderen Schichten des Elementes angeordnet ist.

¹O¹

9. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einem strahlungsdurchlässigen Schichtträger, auf dem in Ströiiiungskontakt aufgetragen sind:

eine wasser-resistente, isotrope poröse Verteilerschicht, eine wasser-quellbare ^Tleagensschicht, eine StraMungs-Sperrschicht und

eine wasser-quellbare strahlungsdurchlässige Registrierschicht, wobei g Ht

daß die Registrierschicht von allen Schichten dem Schichtträger am nächsten liegt, die Strahlungs-Sperrschicht zwischen "eagensschicht uftd Registrierschicht angeordnet ist und die Reagensschicht zwischen Strahlungs-Sperrschicht und Verteilerschicht liegt.

0. Analytisches Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Veft-elIersthicht aus einem sog. "Blushed"-Polyner besteht oder Sin soltfe&s enthält.

11. Analytisches Mlement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trübungsmittel der Strahlungs-Sperrschicht aus einem wasser-res-istenten ^f'BlBshed"-Polyiner besteht oder ein solches enthält·. ;

12. Analytisches Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trübungsmittel der Strahlungs-Sperrschicht aus einen Pigment besteht oder ein solches enthölt.

13. Analytisches Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht ein "Blushed"-Polymer und eine oberflächenaktive Verbindung enthält, daß ferner die Reagensschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht mit einem hierin verteilten Stoff A aufgebaut ist, daß die Strahlungs-Sperrschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht mit einem hierin verteilten Pigment besteht und daß schließlich die Registrierschicht aus einer hydrophilen Kolloidschicht besteht.

14. Analytisches Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierschicht ein Beizmittel für den Stoff B enthält.

15. Analytisches Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht zusätzlich ein anorganisches Pigment enthält.

16. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es aufgebaut ist aus einem strahlungsempfindlichen Schichtträger, auf den in Strömungskontakt aufgetragen sind:

eine wasser-resistente, isotrope poröse Verteilerschicht mit oder aus einem "Blushed"-Polymer, bestehend aus Celluloseacetat oder einem Polyamid und einem hierin dispergierten anorganischen Pigment sowie einer oberflächenaktiven Verbindung,

eine wasser-quellbare Reagensschicht aus einem hydrophilen Kolloid, bestehend aus Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, einem Acrylamid, Agarose und/oder einem PoIysaccharid mit einem hierin verteilten Stoff A,

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eine Strahlungs-Sperrschicht aus einem hydrophilen Kolloid , bestehend aus Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, einen Acrylamid, Agarose und/oder einem Polysaccharid mit einen hierin verteilten Pigment, bestehend aus Ru" oder Kohlenstoff, Titandioxid und Bariumsulfat und

eine wasser-quellbare strahlungsdurchlässige Registrierschicht aus einem hydrophilen Kolloid, bestehend aus Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, einem Acrylamid, Agarose und/oder einem Polysaccharid und einen Beizmittel für den Stoff A.

17. Analytisches Element nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagensschicht Glucoseoxidase, Peroxidase und einen Indikator aus einer in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und Peroxidase oxidierbaren Stoff zur Erzeugung eines Farbstoffes enthält.

18. Analytisches Element nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator besteht aus Antipyrenchlorhydrat und 1-Naphthol-2-sulfonsäure, Natriumsalz und daß ferner das Beizmittel in der Registrierschicht aus einem Copolymer mit wiederkehrenden Einheiten aus Styrol und N,N-Dimethyl-N-benzyl-3-maleimidopropylammoniumchlorid besteht.

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