Die vorliegende Erfindung betrifft eine Agglutinations
kammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der US-PS 45 96 695 ist eine Kammer der in Rede
stehenden Art beschrieben, die so ausgebildet ist, daß
in ihrem Inneren Agglutinationen für eine optische
Feststellung einer Reaktion gebildet werden, wenn eine
Testprobe mit einem Reaktionsmittel kombiniert wird.
Obwohl in dieser Kammer feststellbare Agglutinations
reaktionen hervorgerufen werden, ist sie jedoch in meh
rerer Hinsicht noch nicht zufriedenstellend. In dieser
Einsicht sind speziell wichtige Gesichtspunkte Herstel
lungszwänge, die Bedeutung der Aufrechterhaltung der
Stabilität der Reaktionen, das Erreichen klar unter
scheidbarer visueller Ergebnisse unter Verwendung hoch
empfindlicher Reaktionsmittel sowie die Vereinfachung
der visuellen Unterscheidung des Vorhandenseins oder
des Fehlens einer Reaktion.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, eine Testkammer der in Rede stehenden Art anzu
geben, die leicht herstellbar ist, mit der systematisch
stabile und gut wiederholbare Tests mit hochempfindlichen
Agglutinations-Reaktionsmitteln realisierbar sind und
die eine leichte Unterscheidung des Fehlens oder Vor
handenseins einer Reaktion ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Agglutinationskammer der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Generell gesprochen sieht die Erfindung eine Aggluti
nations-Testkammer zur Beeinflussung einer immun-che
mischen Flüssig-Agglutinationspartikel-Reaktion mit
einer ersten und einer zweiten Platte vor. Die zweite
Platte ist wenigstens teilweise gleichlaufend mit der
ersten Platte und in einem vorgegebenen Abstand von
dieser angeordnet, um eine Kammer zu bilden. Eine Ein
laßöffnung für die Kammer dient zur Aufnahme einer
flüssigen Probe. Wenigstens ein Teil einer der Platten
ist zur optischen Wahrnehmung von Agglutinationen
durchsichtig, wenn eine solche Agglutinations-Reaktion
in der Kammer stattfindet. Zwischen den Platten ist ein
Kanal vorgesehen, dessen Länge größer als die Länge der
durch die Platten definierten Kammer ist, so daß die
Reaktionszeit erhöht und damit die visuelle Wahrnehmung
der Reaktion verbessert wird, weil größere Agglutinationen
auftreten können. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind in der Kammer Luftlöcher vorgesehen,
durch die durch die Flüssigkeit vorangeschobene Luft
austreten kann und eine Verdampfung reduziert wird.
Durch den durchsichtigen Teil wird ein Unterscheidungs
fenster zur Erleichterung der Unterscheidung zwischen
einer Reaktion und einer Nichtreaktion definiert.
Erfindungsgemäß ist also eine Agglutinations-Reaktions
kammer vorgesehen, durch welche die visuelle Wahrnehmung
einer darin ablaufenden immun-chemischen Reaktion ver
bessert wird. Das Verfahren, bei dem eine stabile visu
elle Wahrnehmung mit hohem Kontrast einer immun-chemi
schen Partikel-Agglutinationsreaktion realisiert wird,
ohne daß dabei ein Schütteln, Pendeln oder eine anders
artige Zufuhr von externer kinetischer Energie notwendig
ist, wird im folgenden als "Agglutinations-Reaktion"
bezeichnet.
Die erfindungsgemäße verbesserte Agglutinations-Test
kammer besitzt den Vorteil, daß Agglutinationen besser
und leichter wahrnehmbar sind.
Weiterhin ist die Kammer, deren Länge größer als die
Länge der sie definierenden Platten ist, einfach herzu
stellen.
Auch ist dabei eine Reaktion von einer Nichtreaktion
leicht zu unterscheiden.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figu
ren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
naher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine ebene Aufsicht einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Agglutinations-Reak
tionskammer für den Fall auftretender Agglu
tinationen;
Fig. 1A eine ebene Teilaufsicht einer Sichtkammer der
in Fig. 1 dargestellten Kammer, wenn durch
die Reaktion keine Agglutinationen auftreten;
Fig. 2 einen Teilschnitt in einer Ebene 2-2 in
Fig. 1;
Fig. 3 einen Teilschnitt in einer Ebene 3-3 in
Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt in einer Ebene 4-4 in
Fig. 1;
Fig. 5 einen Teilschnitt in einer Ebene 5-5 in
Fig. 1; und
Fig. 6 einen Teilschnitt in einer Ebene 6-6 in
Fig. 5.
In den Figuren ist mit 10 generell eine erfindungsgemäß
ausgebildete Agglutinations-Reaktionskammer bezeichnet.
Diese Kammer 10 wird durch eine obere Platte 12 sowie
eine durch einen schmalen Spalt D-D von dieser beabstan
dete untere Platte 14 gebildet. Entweder die Platte 12
oder die Platte 14 oder beide Platten können aus einem
benetzbaren Material wie beispielsweise Glas oder be
schichteten Materialien hergestellt werden. In einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die
Platten jedoch zur Erleichterung ihres Zusammenbaus
durch einen Acrylharz-Spritzguß hergestellt. Wie insbe
sondere aus Fig. 6 hervorgeht, ist die obere Platte 12
so gegossen, daß sie mehrere einstückig geformte, mit
15 bezeichnete Abstandsstücke definiert, welche einen
Kanal 16 definieren.
In einer beispielhaften Ausführungsform besitzt die
Kammer 10 ein generell mit 18 bezeichnetes Eintrittsende
und ein generell mit 20 bezeichnetes Sichtende. Am Ein
trittsende wird durch eine von der Platte 12 ausgehende
zylindrische Wand 21 eine Eintrittsöffnung 22 definiert.
Diese Öffnung 22 ist zum Kanal 16 hin offen. Die Ab
standsstücke 15 dienen sowohl zur Trennung der Platte
12 von der Platte 14 sowie zur Bildung des Kanals 16.
Der Kanal 16 ist kontinuierlich, jedoch nicht linear
ausgebildet und durch drei Kanalabschnitte 32, 34 und
36 charakterisiert. Der Kanalabschnitt 32 arbeitet mit
der Eintrittsöffnung 22 am einen Ende und mit dem
Kanalabschnitt 34 am anderen Ende zusammen. Der Kanal
abschnitt 34 arbeitet mit dem Kanalabschnitt 32 an
einem Ende und dem Kanalabschnitt 36 am anderen Ende
zusammen, während der Kanalabschnitt 36 mit dem Kanal
abschnitt 34 an einem Ende und einer Sichtkammer 40 am
anderen Ende zusammenarbeitet, so daß durch die Ein
trittsöffnung 32, den ersten Kanalabschnitt 32, den
Kanalabschnitt 34, den Kanalabschnitt 36 und die Sicht
kammer 40 ein kontinuierlicher Kanal definiert wird.
Immun-chemische Partikel-Reaktionsmittel in einer Flüs
sigkeit werden durch die Öffnung 22 in den Kanal 16
eingeführt. Speziell wird ein bestimmtes Volumen einer
zu testenden flüssigen Probe in die Öffnung 22 einge
führt und durch Kapillarwirkung in den Kanal 16 gezogen,
was dazu führt, daß die Testprobe durch die gesamte
Länge des Kanals 16 gezogen und schließlich in die
Sichtkammer 40 eingeführt wird. Tritt eine Agglutinations-
Reaktion auf, so sind die Agglutinationen am Sichtende
20 sichtbar. Die Art und Weise, in der die Platten zur
Realisierung einer Kapillarwirkung und zum Durchziehen
einer flüssigen Agglutinations-Reaktions-Testprobe
durch die Reaktionskammer beabstandet sind, ist in der
US-PS 45 96 695 beschrieben.
Die Breite des Kanalabschnittes 36 ist größer als die
Breite des Kanalabschnittes 32 oder 34. Damit können
abgestufte Strömungsgeschwindigkeiten beim Durchtreten
der Testprobe durch den Kanal 16 realisiert werden.
Speziell fließt eine flüssige Testprobe schneller durch
die Kanalabschnitte 32 und 34, wodurch eine bessere
Diffusion der Reaktionsmittel bewirkt wird. Die Strömungs
geschwindigkeit der Proben/Reaktionsmittel-Mischung ist
im Kanalabschnitt 36 kleiner, wodurch die Erzeugung
größerer Agglutinationen unterstützt wird, wenn die
Test/Reaktionsmittel-Mischung in die Sichtkammer 40
eingeführt wird. Durch die in den Figuren der Zeichnung
dargestellte Konfiguration werden zwei getrennte Eigen
schaften des Kanals 16 realisiert. Die erste Eigenschaft
besteht darin, daß die Kanalabschnitte 32, 34 und 36
einen kontinuierlichen Kanal bilden, dessen Länge die
Länge der Platten übersteigt. Die zweite Eigenschaft
besteht in abgestuften Strömungsgeschwindigkeiten, die
durch die unterschiedliche Geometrie der Kanalabschnitte
hervorgerufen werden. Speziell führen die Kanalabschnit
te zusammen mit der angegebenen Länge zu einer nichtli
nearen Strömungsgeschwindigkeit. Diese nichtlineare
Strömungsgeschwindigkeit dient ihrerseits zur Realisie
rung der größtmöglichen Agglutinationen. Speziell ist
die Strömungsgeschwindigkeit in den Kanalabschnitten,
welche der Sichtkammer näher sind, kleiner, was zu
größeren Agglutinationen führt, die sich sonst nicht
bilden oder durch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
aufgebrochen werden. Darüberhinaus ist jedoch der
Kanalabschnitt 36 breiter als die Abschnitte 34 und 32,
um höhere Diffusionen der Testproben und der Reaktions
mittel zu realisieren und die Größe der im Bereich des
Sichtfensters gebildeten Agglutinationen zu optimieren,
wodurch die Beobachtbarkeit solcher Agglutinationen
verbessert wird. Damit kann in der Kammer 10 sowohl der
Raum besser ausgenutzt als auch die Zeit der Aggluti
nations-Reaktion verlängert werden. Durch Verlängerung
der Reaktionszeit wird die sichtbare Wahrnehmung der im
Kanal 16 stattfindenden Reaktion verbessert, speziell
wenn hochempfindliche Agglutinations-Reaktionsmittel
verwendet werden.
Um eine unzweideutige Beobachtung des Vorhandenseins
oder Nichtvorhandenseins der Reaktion zu ermöglichen,
ist ein wesentlicher Teil eines Oberflächenbereiches 41
der oberen Platte 12 und wenigstens ein Teil der unteren
Platte 14 undurchsichtig, was durch Ätzen oder Aufrauhen
der Oberfläche der Kammer oder durch Aufbringen einer
undurchsichtigen Schicht, beispielsweise aus Band oder
Farbe, realisiert werden kann. In einer beispielhaften
Ausführungsform ist die einzige Oberfläche, die durch
sichtig bleibt, ein Bereich 43 in der oberen Platte,
der sich mit der Sichtkammer 40 deckt. Wie bereits aus
geführt, steht die Sichtkammer 40 mit dem Kanalabschnitt
36 in Verbindung, so daß die Mischung aus Testprobe und
Agglutinations-Reaktionsmittel in die Kammer 40 fließt.
Am Sichtende sind Abstandsstücke 44 und 46 vorgesehen,
die zur Bildung von in der Sichtkammer 40 befindlichen
Belüftungslöchern 52, 54, 56 einen Abstand voneinander
sowie von den Abstandsstücken 15 besitzen. Diese Be
lüftungslöcher 52, 54 und 56 verhindern ein Blockieren
der Strömung der Reaktionsmittel-Mischung aufgrund von
in der Kammer 10 eingefangener Luft, da sie ein Austre
ten der durch die Reaktionsmischung vorangeschobenen
Luft ermöglichen. Die Belüftungslöcher 52, 54 und 56
dienen auch zur Reduzierung einer willkürlichen Ver
dampfung, welche bei vollständig offenem Sichtende 20
auftreten kann. Sie ermöglichen daher eine systematische
Beeinflussung des Endpunktes der Reaktion. Durch Vor
sehen von Luftlöchern in der Sichtkammer anstelle eines
offenen Sichtbereiches wird auch die Wahrscheinlichkeit
des Auslaufens der Testprobe aus einer großen Öffnung
bei der Handhabung der Kammer verringert.
In einer bevorzugten, in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsform der Erfindung ist die Agglutinationskammer 10
folgendermaßen ausgebildet: Die obere und untere Platte
12 und 14 sind aus Acryl hergestellt und besitzen eine
Abmessung von 7,62×1,3335 cm. Die Sichtkammer 40 besitzt
eine Abmessung von 1,27×1,3335 cm, wobei die Belüftungs
löcher eine Breite in der Größenordnung von 0,0635 cm
besitzen. Die Kanalabschnitte 32 und 34 besitzen eine
Breite von 2,54 cm und eine Länge von etwa 5,1308 cm.
Der Kanalabschnitt 36 besitzt eine Breite von 0,3175 cm
und eine Länge von etwa 5,1308 cm. Die Abstandsstücke
besitzen eine Höhe von 0,01651 cm und eine Breite von
0,127 cm. Die Eintrittsöffnung 22 besitzt einen Durch
messer von 0,762 cm.
Wie bereits ausgeführt, bilden die Abstandsstücke 15 in
einer beispielhaften Ausführungsform einen Spalt zwischen
den Platten 12 und 14 von 0,01651 cm. Es ist darauf
hinzuweisen, daß die vorstehend im einzelnen angegebenen
Abmessungen einschließlich diejenige des Spaltes ledig
lich Beispiele darstellen. Ist der Spalt jedoch schma
ler, so nehmen die Kapillarkraft der Kammer und der
Strömungswiderstand jedoch zu. Wird der Spalt breiter,
so werden die Kapillarströmung der Kammer und der
Strömungswiderstand reduziert. Durch Änderung des Spal
tes zwischen der ersten und zweiten Platte kann also
zur Beeinflussung der Reaktion die Strömungsgeschwindig
keit der Flüssigkeit variiert werden. Ein Spalt in der
Größenordnung von 0,00254 bis 0,0508 cm ist zweckmäßig
verwendbar, wenn Platten aus Acrylharz verwendet
werden.
In der Sichtkammer 40 ist diagonal ein flüssigkeitsdurch
lässiges Agglutinations-Filter 60 vorgesehen. Dieses
Agglutinations-Filter 60 ermöglicht den Durchtritt der
Lösung, welche Agglutinationen und ein nichtagglutinier
tes monokoisches Latex-Reaktionsmittel enthält, während
es Agglutinationen verhindert. Damit können Benutzer,
welche an sich nicht mit Agglutinationen vertraut sind,
die Ergebnisse von Tests leicht ablesen, da visuell
unterscheidbare Hälften 62, 64 in der Kammer 40 ent
stehen, wenn große Agglutinationen erzeugt werden. In
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filter 60
durch ein Polyester-Wattefilter gebildet. Die erfin
dungsgemäße Kammer ermöglicht jedoch auch die einfache
Feststellung von Agglutinations-Reaktionen sowohl mit
dem als auch ohne das Filter 60. Durch das Filter 60
wird jedoch die Sichtbeurteilung des Sichtfensters
weiter vereinfacht.
Durch Einführen einer HCG und ein Agglutinations-Reak
tionsmittel enthaltenden Urinprobe in die Testkammer
kann ein direkter Test durchgeführt werden. Aggluti
nationen von Latex treten auf, wenn ein bestimmtes HCG
in der Urinprobe vorhanden ist. Ist jedoch kein HCG in
der Probe vorhanden, so tritt auch keine Agglutination
auf. Die Kammer 10 kann auch für einen indirekten Test
verwendet werden, bei dem die Latex-Reaktionsmittel die
zu testenden Hormone sowie eine Antikörperlösung und
eine Urinprobe enthalten. Enthält in einem solchen Fall
die Probe ein Hormon, so tritt keine Reaktion auf;
treten Agglutinationen auf, so ist der Test negativ.
Die Testproben und die Reaktionsmittel können auf ver
schiedene Weise in die Testkammer eingeführt werden. In
einer bevorzugten Ausführungsform werden die Reaktions
mittel im Kanalabschnitt 32 an der Eintrittsöffnung 22
getrocknet. Sodann wird eine Testprobe mittels einer
Pipette in die Eintrittsöffnung 22 eingebracht. Das
Vorhandensein der flüssigen Probe bewirkt eine sofortige
Lösung der getrockneten Reaktionsmittel. Sodann tritt
die flüssige Lösung aufgrund der Kapillarwirkung durch
den Kanalabschnitt 32 und beginnt mit den Reaktionsmit
teln zu diffundieren. Die Art der Trocknung ist an sich
beliebig; eine Gefriertrocknung ist jedoch bevorzugt.
Bei einer anderen Ausführungsform können Reaktionsmit
tel außerhalb der Testkammer 10 gefriergetrocknet und
in die Öffnung eingebracht werden, so daß die Probe bei
ihrer Einführung in die Kammer 10 das Reaktionsmittel
verflüssigt. Diese Komponenten strömen dann durch die
Kammer. Das Reaktionsmittel und die Testprobe können
jedoch auch außerhalb der Kammer in flüssiger Form kom
biniert werden und sodann mittels einer Pipette in die
Eintrittsöffnung 22 eingebracht werden.
Die Kapillarwirkung ist eine Funktion von Oberflächen
spannung, so daß die Länge der Zeit für das Auftreten
der Agglutinationen im Kanal 16 durch Behandlung der
Oberfläche der Kammer 10 verlängert oder verkürzt
werden kann. Beispielsweise kann die Zeitperiode des
Flüssigkeitsstroms in der Acrylkammer dadurch reduziert
werden, daß die Acryl-Oberflächen mit einwertigem Alko
hol, wie beispielsweise Isopropylalkohol behandelt
werden.
Durch eine Agglutinations-Kammer mit einem Kanal mit
unterschiedlich geformten Kanalabschnitten wird es
möglich, sowohl die Agglutinationsrate als auch den Ort
von deren Auftreten zu beeinflussen. Durch Belüftungs
löcher kann die Verdampfung der Probe reduziert werden.
Durch ein flüssigkeitsdurchlässiges Filter kann die
Feststellung von Agglutinationen durch den Benutzer
wesentlich erleichtert werden.
Die Erfindung sieht also eine Agglutinations-Kammer mit
einem langgestreckten Kanal vor, dessen Länge größer
als diejenige der die Kammer bildenden Platten ist.
Durch Verlängerung des Kanals sind größere, leichter zu
beobachtende Agglutinationen realisierbar. Durch Ver
wendung einer Sichtkammer mit Belüftungslöchern und
einem Filter ist die erhaltene Reaktion reproduzierbarer
und leichter beobachtbar. Die erfindungsgemäße Aggluti
nations-Kammer mit allen vorgenannten Merkmalen ist
mittels konventioneller Spritzguß- und Ultraschallschweiß
techniken leicht herstellbar, wobei die Reaktionsmittel
zur Fertigstellung des Produktes im Bedarfsfall getrocknet
werden können.