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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Analysenelement. Sie betrifft
insbesondere ein blatt- oder film artiges, mehrschichtiges Analysenelement zur Analyse
wäßriger Flüssigkeiten, insbesondere von Körperflüssigkeiten, wie Blut, Serum und
Urins Es ist im Stand der Technik bekannt, daß ein baltt- oder filmartiges, mehrschichtiges
Analysenelement für die Analyse von wäßrigen, flüssigen Proben, insbesondere von
Körperflüssigkeiten, wie Blut, Serum und Urin, verwendet werden kann, wie in den
JA-OSen 53888/1974 (entsprechend US-PS 3 992 158), 40191/1976 (entsprechend US-PS
4 042 335), 3488/1977 (entsprechend US-Re-PS 30 267), 89796/1978 (entsprechend US-PS
4 069 017) und 131089/1978 ¢entsprechend US-PS 4 144 306) beschrieben.
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Solche mehrschichtigen Analysenelemente sind normalerweise aus einer
Ausbreitungsschicht, einer Reagensschicht, die ein Reagens für die Reaktion und
gegebenenfalls ein Beizmittel enthält, einer Sperrschicht, einer Strahlungsblockierenden
Schicht, einer diffusionsverhindernden Schicht (einer bewegungshemmenden Schicht)
und dergl.
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zusammengesetzt.
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Insbesondere müssen solche mehrschichtigen Analysenelemente eine Ausbreitungsschicht
einer solchen Struktur haben, die es ermöglicht, eine wäßrige, flüssige Probe der
Reagensschicht in einer im wesentlichen definierten Menge pro Flächeneinheit zuzuführen,
d.h. eine isotropische, poröse Ausbreitungsschicht, die sich beispielsweise aus
einem nicht-faserigen Material zusammensetzt.
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Ein Zweck der Erfindung liegt darin, ein mehrschichtiges Analysenelement,
das einen wasserundurchlässigen, lichtdurchlässigen Träger und wenigstens eine Reagensschicht
auf dem Träger besitzt, zur Verfügung zu stellen, bei dem es möglich ist, sicher
und einheitlich eine bestimmte Menge einer flüssigen Probe einer strengbegrenzten
Fläche der Reagensschicht zuzufUhren.
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Erfindungsgemäß wird der Zweck dadurch erreicht, daß eine poröse Schicht,
die in Fläche, Größe und Form gleich oder kleiner als jede andere Schicht des mehrschichtigen
Analysenelements ist, als seine oberste Schicht vorgesehen wird.
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Die Erfindung stellt daher ein mehrschichtiges Analysenelement zur
Verfügung, das einen wasserundurchlässigen, lichtdurchlässigen Träger, wenigstens
eine Reagensschicht auf dem Träger und eine poröse Schicht aufweist, auf dem eine
flüssige Probe auf der Reagens schicht aufgebracht werden soll, bei dem die poröse
Schicht eine definierte Fläche aufweist, die so begrenzt ist, daß eine flüssige
Probe in einer Menge größer als derjenigen von Wasser, das in der porösen Schicht
zurückgehalten werden kann, zugeführt wird, wobei die poröse Schicht im wesentlichen
im engen Kontakt mit der benachbarten Schicht oder mit dieser verbunden ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert;
es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen Analysenelements; Fig. 2 einen Querschnitt
durch das mehrschichtige Analysenelement gemäß Fig. 1; und Fig. 3 einen Querschnitt
durch ein übliches mehrschichtiges Analysenelement.
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Gemäß Fig0 1 und 2 setzt sich das mehrschichtige Analysenelement gemäß
der Erfindung aus einem wasserundurchlässigen, lichtdurchlässigen (transparenten)
Träger 1, einer Reagensschicht 2 und einer Strahlungssperrschicht 3 (in dieser Reihenfolge
zusammengefaßt) sowie einer porösen Schicht 4 als oberster Schicht auf der Strahlungssperrschicht
3 zusammen, wobei die poröse Schicht 4 eine bestimmte Fläche aufweist, die geringer
ist als die Flächen von Träger 1, Reagensschicht 2 und Strahlungsperrschicht 3,
und auf der eine flüssige Probe aufgebracht werden soll.
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Bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Analysenelement kann zusätzlich
zu der Reagensschicht (hydrophilen Bindemittelschicht) und der Strahlungssperrschicht
eine zusätzliche Reagensschicht oder -schichten, eine Sperrschicht und dergl. zwischen
dem Träger und der porösen Schicht in irgendeiner geeigneten Stellung vorgesehen
sein, falls dies gewünscht wird.
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Der Ausdruck eine flüssige Probe wird aufgebracht" bedeutet hier,
daß ein Tropfen der flüssigen Probe aus sehr kurzem Abstand von etwa 10 mm oder
weniger auf die poröse Schicht getropft wird, oder daß die flüssige Probe direkt
auf die poröse Schicht aufgebracht wird.
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Die hier verwendete Reagensschicht ist eine hydrophile Schicht, die
sich aus einem hydrophilen Bindemittel, einem Reagens, das bei Reaktion mit einer
in der flüssigen Probe zu analysierenden Komponente eine Farbe bildet sich entfärbt
oder verblaßt gegebenenfalls einem Beizmittel für einen gefärbten Farbstoff oder
eine gefärbte Komponente, die analysiert werden sollen, und dergl. in dem hydrophilen
Bindemittel dispergiert zusammensetzt.
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Die Reagensschicht kann jede zu analysierende Komponente
oder
die zu analysierende gefärbte Komponente und auch Wasser durchlassen. Die Dicke
der Reagensschicht liegt zwischen etwa 1 und etwa 50/um.
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Zu brauchbaren hydrophilen Bindemitteln gehören synthetische Polymere,
wie Polyacrylamid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, ein Maleinsäure-Vinylmonomer-Mischpolymerisat,
Poly-(vinylbenzolsulfonsäure) oder ihre Salze sowie natürliche Polymere, wie Gelatine
und Agar-Agar.
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Zu verwendbaren Trägern gehören Platten oder Blätter aus Polymeren,
wie Polyestern [z.B. Polyäthylenterephthalat (PET) und einem Polycarbonat von Bisphenol
A],und Cellulosederivaten (z.B. Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat und Celluloseacetat-propionat)
und Glasplatten.
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Die Strahlungssperrschicht kann aus einem feinen Pulver von Titanoxid,
Bariumsulfat, Aluminium, Ruß oder dergl.
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und einem hydrophilen Bindemittel, wie oben beschrieben, hergestellt
sein. Diese Strahlungssperrschicht kann jede zu analysierende Komponente oder gefärbte,
zu analysierende Komponente und auch Wasser durchlassen. Die Dicke der Strahlungssperrschicht
liegt im Bereich von etwa 1 bis etwa 50/um. Wenn die zu messende Farbe (Strahlung)
im wesentlichen farblos ist oder die optische Messung der Farbbildung, Entfärbung
oder Bleichung der Reagensschicht nicht störend beeinflußt, kann die Strahlungssperrschicht
fortgelassen werden.
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Zu Materialien, die bei der Herstellung der erfindungsge mäßen porösen
Schicht, die eine definierte Fläche besitzt und auf der eine flüssige Probe aufgebracht
werden soll, verwendet werden können, gehören blattartige, faserige., poröse Materialien,
wie Tuch und Papier, sowie nichtfaserige, poröse Materialien, wie Membranfilter,
sowie
poröse Materialien, die sphärisches oder amorphes oder iinregelmäßig
geformtes, feines Pulver enthaltene Von den genannten Materialien werden solche
bevorzugt, die leicht von Wasser befeuchtet werden können und es zulassen, daß darauf
aufgebrachtes Wasser leicht hindurchdringt und sich unter Zurücklassen einer möglichst
kreisrunden Spur verteilt Die Form der porösen Schicht ist nicht kritisch; sie kann
kreisrund oder polygonal seine Damit sich eine aufgebrachte, wäßrige Probe so gleichförmig
wie möglich ausbreiten kann, ist die poröse Schicht vorzugsweise kreisrund.
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Die Menge der flüssigen Probe, die auf der porösen Schicht aufgebracht
werden soll, muß das 1-fache oder Mehrfache der Wassermenge sein, die in der porösen
Schicht gehalten werden kann; eine geeignete Menge liegt im Bereich von etwa dem
1,5- bis etwa 4fachene Daher kann die Fläche der porösen Schicht experimentell bestimmt
werden, wenn man festgestellt hat, wieviel Mikroliter (µl) einer flüssigen Probe
für das Analysenelement verwendet wurden.
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Die poröse Schicht ist so ausgelegte daß sie in Fläche, Größe und
Form gleich der Reagensschicht oder kleiner ist.
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Wenn die anderen Schichten als die Reagensschicht letztere bezüglich
Fläche, Größe und Form nicht übertreffen, muß die poröse Schicht so ausgelegt sein,
daß sie die kleinste Schicht bezüglich Fläche, Größe und. Form nicht dbertrifft.
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Das erfindungsgemäße mehrschichtige Analysenelement wird im Vergleich
mit dem üblichen Analysenelement gemäß Fig. 3, wie es in der es 3888/1974 offenbart
ist im einzelnen erläutert.
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Gemäß Fig. 3 setzt sich das übliche Analysenelement aus einem transparenten
Träger 1, einer Reagensschicht 2, einer Strahlungssperrschicht 3 und einer Äusbreitungs
schicht 5 einer porösen Struktur, die es zuläßt, daß eine darauf aufgebrachte, flüssige
Probe durch sie hindurchdringt, zusammen.
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Der Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Analysenelement
und dem üblichen Analysenelement besteht, wie leicht aus einem Vergleich der Fig.
2 und 3 ersichtlich ist, darin, daß beim üblichen Analysenelement die poröse Schicht,
auf der die flüssige Probe aufgebracht ist, so ausgelegt ist, daß sie die ganze
Oberfläche der Strahlungssperrschicht oder der Reagensschicht bedeckt, während beim
mehrschichtigen Analysenelement gemäß der Erfindung die poröse Schicht nur eine
begrenzte Fläche der Strahlungssperrschicht oder der Reagensschicht bedeckt; d.h.
im letzteren Fall hat die poröse Schicht eine gleiche oder kleinere Fläche als der
Träger, die Reagensschicht und die Strahlungssperrschicht.
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Beim üblichen Analysenelement ist das Volumen der auf die Ausbreitungsschicht
aufgebrachten Probe nahezu proportional der Fläche, auf der sich die aufgebrachte
Probe auf der Ausbreitungsschicht ausbreitet. Wenn beispielsweise die Probenflüssigkeit
in einer Menge von 101ul aufgebracht wird, beträgt die Fläche, auf der sich die
ProbenflUssigkeit ausbreitet, 0,5 cm², und in gleicher Weise ist die Fläche bei
einer Probe von 20 µl 1 cm² und bei einer Probe von 30/ul 1,5 cm'. Daher ist die
Konzentration der der Reagensschicht zugeführten Probe konstant; es ist unmöglich,
die Konzentration zu ändern.
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Wenn dagegen beim erfindungsgemäßen mehrschichtigen Analysenelement
die Probe auf der porösen Schicht aufgebracht
wird, wird sie der
Reagensschicht durch eine begrenzte Fläche zugeführt, wo die poröse Schicht in Flüssigkeitskontakt
mit der Reagensschicht ist. Wenn daher die Probe auf die poröse Schicht in einer
Menge von 20 µl aufgebracht wird, ist die Menge der der Reagensschicht zugeführten
Probe doppelt so groß wie die Menge der der Reagensschicht zugeführten Probe, wenn
die Probe in einer Menge von 10 1 aufgebracht wird. Das heißt, die Probe wird der
Reagensschicht in doppelt so großer Konzentration zugeführt, als wenn die Probe
in einer Menge von 10 µl aufgebracht wird.
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Dies ist für die quantitative Analyse einer kleinen Menge einer zu
analysierenden Komponente (des Analyten) in einer wäßrigen Probe sehr vorteilhaft.
Zum Beispiel hat bei der Analyse von Bilirubin, das im Serum in einer Menge von
nur 0,5 bis 1 mg/dl vorliegt, das erfindungsgemäße mehr schichtige Analysenelement
eine optische Farbdichte, die etwa doppelt so hoch ist wie die des üblichen Analysen
elements. Daher wird die quantitative, colorimetrische Analyse von Bilirubin leichtgemacht0
Das bedeutet, daß die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Konzentrierung
einer Probenflüssigkeit, die nicht mit dem üblichen Analysenelement durchgeführt
wurde, dadurch ermöglicht wurde, daß man die Fläche einer porösen Schicht, auf der
die Probenflüssigkeit aufgebracht wird, begrenzt.
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Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen und in bezug auf besondere
Ausführungsformen beschrieben. Es ist dem Fachmann jedoch offensichtlich, daß verschiedene
2nderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassens
L e e r s e i t e