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Teststreifen
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Die Erfindung betrifft einen Teststreifen zur kolorimetrischen Untersuchung
von Flüssigkeiten, mit einem Träger aus dichtem, flächigem Material, insbesondere
Kunststoff-Folie, und wenigstens einem daran angebrachten, indikatorhaltigen Flecken
sowie wenigstens einem Schutz element Teststreifen der vorgenannten Art haben für
die verschiedensten Nachweisreaktionen Eingang in die chemische und medizinische
Laborpraxis gefunden. Sie sind eine Weiterentwicklung der bekannten Indikatorpapiere.
Sie bestehen in ihrer einfachsten Art aus einem schmalen Streifen von Kunststoff-Folie
mit einem aufgesiegelten Indikatorpapier-Abschnitt an einem Ende. Bei den sog. Mehrfach-Teststreifen
oder -Stäbchen ist eine entsprechende Anzahl von verschiedenen, in gewissem Abstand
voneinander angeordneten Indikatorpapier-Abschnitten vorgesehen. Diese Abschnitte
können auch mehrschichtig ausgebildet sein, wenn es erforderlich ist, Komponenten
eines Gemisches vor der Reaktion getrennt zu halten.
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Beim Einsatz werden die trockenen Teststreifen kurz in die zu untersuchende
Flüssigkeit gehalten, so daß die Indikatorpapier-Abschnitte benetzt werden und die
gewünschte Reaktion eintreten kann.
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Aus dieser Handhabung ergeben sich unvermeidlich gewisse Schwierigkeiten.
Die Untersuchungsflüssigkent bildet ja ein Teil des Reaktionssystemes, und für eine
exakte Bestimmung müsste ihre Menge genau dosiert werden, wobei sich für die verschiedenen
Indikatoren durchaus verschiedene Werte als optimal erweisen können. Tatsächlich
erfolgt der Flüssigkeitsauftrag jedoch sehr grob, und meistens bleiben sogar an
der Sunststoff-Folie große Flussigkeitstropfen hangen, weil sie aufgrund der Oberflächenspannung
und Viskosität bzw. durch die mechanische Behinderung an den Kanten der Indikatorpapier-Abschnitte
nicht ohne weiteres ablaufen können. Es wäre vmnschenswert t diese überschüssige
Flüssigkeit vorsichtig mit saugfähigem Papier abzutupfen, damit sie nicht noch zusätzlich
von den Indikatorpapier-Abschnitten aufgenommen wird und die zu beurteilende Farbreaktion
beeinträchtigt, indem sie etwa das Gemisch unzulässig verdünnt, die gebildete Farbe
auswäscht oder zu Chromatographieeffekten in dem Papier führt Der Anwender begnügt
sich jedoch allenfalls damit die Flüssigkeitstropfen abzuschleudern oder mechanisch
abzustreifen Dabei bewegt sich die Flüssigkeit in Längsrichtung des Stäbchens und
wird unter Umständen über mehrere Indikatorfelder hinweg verteilt, was wiederum
zu einem Verschleppen von Bestandteilen der teilweise sehr kompliziert aufgebauten
Indikatorsysteme und zu Störungen bis zum unbrauchbar werden der spezifischen Reaktionen
führen kann.
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Zum Schutze der Teststreifen vor Berührung mit der Hand oder durch
äußere Einflüsse, wie z.B. Feuchtigkeit und Autoxydation ist es bekannt, die Indikatorpapier-Abschnitte
mit Abdeckungen zu versehen, beispielsweise mit einer perforierten Kunststoff-Folie
(DT-OS 15 46 307) oder einem feinmaschigen Netzwerk (DT-OS 21 18 455).
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, darüberhinaus Vorkehrungen
gegen eine übermäßige bzw. falsche Flüssigkeitsdosierung zu treffen, wenn die Teststreifen
in der üblichen Weise einfach in die zu untersuchende Flüssigkeit gehalten werden.
Sie will darüberhinaus sicherstellen, daß der zu entfernende Flüssigkeitsüberschuß
bei Mehrfachteststreifen nicht zur Störung benachbarter Indikatorbereiche führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schutzelement
auf dem Träger in der Nähe des bzw. der Indikatorflecken saugfähiges Material befestigt
ist, dessen Kapazität etwa der Menge der zu entfernenden Flüssigkeit entspricht.
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Die Indikatorsysteme brauchen nicht notwendigerweise in Papier-Abschnitten
untergebracht zu sein, sondern können auch beispielsweise durch Beschichten mittels
einer geeigneten Streich- oder Druckmasse auf den Träger aufgebracht werden. Hier
und im nachfolgenden wird deshalb allgemein von '2Indikatorflecken" gesprochen.
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Wie groß bzw. klein der Abstand des saugfähigen Materials von den
Indikatorflecken zu sein hat, richtet sich nach der Grenzflächenspannung der Flüssigkeit
gegen Luft bzw. gegen das Trägermaterial und dem Flüssigkeitsbedarf des Indikatorfleckens
und kann durch einfaches Ausprobieren vom Fachmann leicht bestimmt werden. Im Grenzfall
wird der Abstand gleich Null, wobei jedoch die erfindungsgemäß Diskontinuität in
der Saugkraft erhalten bleibt; uberschüssige Flüssigkeit soll also durch das Schutzelement
aufgenommen werden.
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Bei der Entfernung der überschüssigen Flüssigkeit spielt sich normalerweise
folgendes ab: Zunächst ist in dem Zwischenraum zwischen dem saugfähigen Material
und dem Indikator flecken eine meniskusförmige Flüssigkeitsmenge vorhanden. Diese
Flüssigkeitsmenge vermindert sich in dem Maße, wie sie von dem Indikatorflecken
einerseits und dem saugfähigem Material andererseits adsorbiert wird. Beim Erreichen
einer von der Zusammensetzung der Flüssigkeit, dem besagten Abstand und anderen
Faktoren abhängigen Mindestmenge 'abreißt" der Meniskus, so daß stich die Benetzungsverhältnisse
von dann an praktisch nicht mehr ändern können. Je nach der Saugkraft der Adsorbentien
stellt sich eine Gleichgewichtsverteilung der Flüssigkeitsbenetzung ein, die für
den Indikatorflecken zu optimieren ist.
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Bei der Festlegung der Kapazität des saugfähigen Materials ist jedoch
zu berücksichtigen, daß dessen Tränkung bereits einsetzt, wenn der ganze Teststreifen
in die zu untersuchende Flüssigkeit gehalten wird. Um die dabei aufgenommene Flüssigkeitsmenge
zu kontrollieren und möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, dessen Tränkungsgeschwindigkeit
zu verzögern.
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Dies kann durch geeignete Auswahl des saugfähigen Materials geschehen.
Es ist bekannt, daß sich Filtrierpapier je nach der Art des Rohstoffs und der Herstellungstechnik
in seiner Sauggeschwindigkeit stark unterscheiden kann. Da die Teststäbchen meist
nur für Sekunden oder Bruchteile davon mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in
Kontakt gebracht werden, genügt es in vielen Fällen, ein langsam saugendes Filtrierpapier
als saugfähiges Material für die erfindungsgemäßen Teststreifen zu verwenden.
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Ferner lässt sich das Material durch geeignete Ausrüstung in ebenfalls
an sich bekannter Weise beeinflussen, indem seine Hydrophilität bzw. Hydrophobität
auf den benötigten Grad eingestellt wird, um die gewünschte Verzögerung des Tränkvorganges
zu erzielen.
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In der Praxis hat sich besonders bewährt, die freie Oberfläche des
saugfähigen Materials durch Aufbringen einer Abdeckung oder einer Sperrschicht zu
verkleinern. Wenn das saugfähige Material beispielsweise in Form eines Filtrierpapier-Abschnittes
vorliegt und mit einer geschlossenen Folie abgedeckt ist, die Schnittkanten jedoch
frei sind, so vermag die Flüssigkeit nur von den schmalen Rändern her in das Material
einzudringen, so daß die Tränkung verzögert wird und sich die Kapazität des saugfähigen
Materials weitgehend für die angestrebte Entfernung der überschüssigen Flüssigkeit
nutzbar machen lässt.
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Das saugfähige Material kann an einer, mehreren oder allen Seiten
des bzw. der Indikatorflecken angeordnet sein, etwa in Form eines Ringes. Bei Mehrfach-Teststreifen
werden zweckmäßigerweise zwischen den Indikatorflecken Abschnitte aus saugfähigem
Material an dem Träger befestigt.
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Es ist jedoch auch möglich, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer
Sperrschicht, das saugfähige Material unterhalb des Indikatorfleckens, also zwischen
diesem und dem Träger vorzusehen. Als Abdeckung oder Sperrschicht eignen sich nicht
nur geschlossene oder perforierte Kunststoff-Folien, sondern auch Lackstriche oder
Beschichtungen mit flüssigkeitsabweisenden Substanzen. Ferner ist es möglich, die
Saugstärke bzw. Sauggeschwindigkeit durch Auftragen einer oberflächlichen Schicht
einer Substanz zu beeinflussen, die in der zu untersuchenden Flüssigkeit löslich
oder zersetzlich ist. Da es eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, bis die temporäre
Sperrschicht '2wegschlägt" wird hierdurch ebenfalls eine Verzögerung erreicht, so
daß die Kapazität des saugfähigen Materials für die Aufnahme des Flüssigkeitsüberschusses
verfügbar bleibt. Geeignete Substanzen sind beispielsweise Äthylcellulose, Polyvinylalkohol
od. dgl., die bei Benetzung mit der zu untersuchenden Flüssigkeit zunächst eine
Barriere bilden, dann aber - evtl. nach vorheriger Quellung - die Saugfähigkeit
des Materials freigeben.
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Das saugfähige Material braucht nicht auf der gleichen Seite des Trägers
angebracht zu sein wie der oder die Indikatorflecken, sondern stattdessen oder zusätzlich
auf der abgewandten Seite.
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In diesem Fall ist selbstverständlich für eine Durchtrittsmöglichkeit
der aufzusaugenden Flüssigkeit durch den Träger zu sorgen, indem beispielsweise
das saugfähige Material um die Kante des Trägers herumgeführt oder eine dochtartige
Verbindung zwischen Vorder- und Rückseite hergestellt wird. Eine Möglichkeit zur
praktischen Durchführung der Erfindung besteht darin, das saugfähige Material ganz
in Kunststoff-Folie einzusiegeln, die Indikator flecken auf einer oder auch beiden
Seiten des so entstandenen Gebildes anzubringen und an den Punkten, wo ein Flüssigkeitsüberschuß
entfernt werden soll, Perforierungen vorzusehen, durch die die Flüssigkeit in das
saugfähige Material gelangen kann.
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Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung in bevorzugten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Fig. 1 - 3 stellen schematische Querschnitte durch ertindungsgemäße
Teststreifen dar.
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Beispiel 1 Ein zur Harnuntersuchung bestimmter Teststreifen gemäß
Fig. 1 besteht aus einem 95 mm langen, 7 mm breiten und 0,2 mm dicken Streifen einer
transparenten Kunststoff-Folie A, beispielsweise Polyäthylenterephthalat. Ein Ende
dieses Streifens ist freigehalten, so daß er mit den Fingern ergriffen werden kann.
Das andere Ende ist auf einer Seite mit Indikatorpapier-Abschnitten T 1, T 2 ...
für die einzelnen Nachweisreaktionen, beispielsweise pH-Wert-Bestimmung, Prüfung
auf Eiweiß, Glukose, Bilirubin, Blut etc. versehen. Während diese Flecken bei bekannten
Teststreifen einen Abstand von beispielsweise 2 - 4 mm haben, sind sie erfindungsgemäß
etwas weiter voneinander entfernt. Der Zwischenraum ist bis auf je einen Spalt von
0,8 mm durch einen Abschnitt Filtrierpapier S ausgefüllt, der ebenfalls über die
gesamte Breite des Teststreifens reicht und in Längsrichtung dieselben Abmessungen
hat wie die Indikatorpapier-Abschnitte, nämlich beispielsweise 5 mm. Das Filtrierpapier
ist nach diesem Beispiel pine langsam saugende Qualität, die - auf das Volumen bezogen
-eine relativ yrößere Flüssigkeitsmenqe aufnehmen kann als die lndikate)rpapier-Abschnitte
T.
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Wenn der Teststreifen kurz in Harn eingetaucht wird, werden die Indikatortapier-Abschnitte
T benetzt, und etwa auf und zwischen ihnen hängengebliebene Harntropfen werden von
dem Filtrierpapier S aufgesaugt, so daß die einzelnen Tndikatorzonen sich nicht
qeqenseitig beointrächtiqen können und auch eine eine Störung durch übersfhüssige
lllrnmengen vermieden wird.
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Beispiel 2 In Fig. 2 ist ein Mehrfach-Indikatorstreifen mit ähnlichem
Aufbau wie in Fig. 1 gezeigt. Hier trägt jedoch das saugfähige Material S zwischen
den Indikatorpapier-Abschnitten T auf -seiner Oberseite eine Abdeckung X aus Polyäthylen-Folie,
während die Schnittkanten frei sind. Wenn der Teststreifen in die zu untersuchende
Flüssigkeit gehalten wird, vermag diese deshalb nur vom Rand her in das saugfähige
Material S einzudringen. Die hierdurch bewirkte Verzögerung reicht aus, um dessen
Kapazität weitgehend für die Aufnahme überschüssiger Flüssigkeit zu bewahren. Die
Verzögerungswirkung lässt sich in einfacher Weise dadurch steuern, daß die Abdeckfolie
X mehr oder weniger stark perforiert, die zugängliche Oberfläche des Materials S
also auf den gewünschten Wert gebracht wird. Die absolute Größe der Saugkapazität
ergibt sich aus der Menge des saugfähigen Materials S. Nach einer besonders zweckmäßigen
Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschnitt des saugfähigen Materials S mit der
auf seiner Oberfläche angebrachten Abdeckfolie etwas größer als die Dicke der Indikatorpapier-Abschnitte,
wodurch ein mechanischer Schutz dieser Abschnitte vor unbeabsichtigter Berührung
erreicht wird.
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Beispiel 3 In Fig. 3 sind die Indikatorpapier- und Filtrierpapier-Abschnitte
nicht nebeneinander, sondern übereinander angeordnet, so daß sich der Aufbau Trägerfolie/saugfähiges
Material/gegebenenfalls Sperrschicht/Testpapier ergibt. Auch hierdurch wird erreicht,
daß beim Eintauchen des Teststreifens in Prüfflüssigkeiten ein Ausbluten oder Verschleppen
der Reagentien der Testpapiere von einem Papier zum anderen und dadurch eine unerwünschte
Beeinflussung der Reaktionsfarben vermieden wird.
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Die Anordnung gemäß Fig. 3 ohne Sperrschicht zwischen dem saugfähigem
Material und dem Testpapier hat darüberhinaus den Vorteil, daß dessen Befeuchtung
in engen Grenzen kontrolliert und auf sehr
kleinen Werten gehalten
werden kann, da durch den Flächenkontakt mit dem saugfähigen Material bei geeigneter
Wahl des Kapazitätsverhältnisses bzw. der Saugstärken die Flüssigkeit zu einem großen
Teil von dem saugfähigem Material adsorbiert zu werden vermag.
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Beispiel 4 Zur Herstellung eines Mehrfachteststreifens werden die
Beispiele 1 und 3 bzw. 2 und 3 wiederholt, d.h. es werden sowohl zwischen als auch
unter den Indikatorflecken T Schutzelemente aus saugfähigem Material S vorgesehen.
Hierdurch lassen sich auch größere Flüssigkeitsüberschüsse leicht und vollständig
entfernen.