DE60025012T2

DE60025012T2 - Flüssigkeitsströmungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE60025012T2
Application number: DE60025012T
Authority: DE
Inventors: Abraham Roger BUNCE; Helmut Freitag
Original assignee: University of Birmingham
Current assignee: University of Birmingham
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: CA2386093A1; EP1218746B1; DE60025012D1; GB9923384D0; EP1218746A1; WO2001025789A1; ATE313798T1; AU7544600A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich hinsichtlich eines ersten Aspekts auf eine Flüssigkeitsströmungssteuervorrichtung.
Zur Bestimmung von chemischen oder biochemischen Analyten in einer Probe gibt es eine große Anzahl von Assayvorrichtungen. Eine übliche Ausführung einer solchen Vorrichtung umfasst einen Streifen aus porösem Material, der mindestens in einer diskreten Region mit einem Reagens getränkt ist, das auf den interessierenden Analyten empfindlich ist. Das Reagens wird gewöhnlich so gewählt, dass das Vorhandensein des Analyten leicht feststellbar ist (z.B. infolge des Erscheinungsbilds oder Farbumschlags oder der Fluoreszenzänderung). Eine Probe wird auf eine Region des Streifens aufgetragen und eine Flüssigkeit (z.B. Wasser) wird auf die gleiche oder eine andere Region aufgetragen. Alternativ dazu kann die Probe die Flüssigkeit sein oder in der Flüssigkeit enthalten sein. Die Flüssigkeit wird durch die Kapillarwirkung längs des Streifens gezogen und führt die Probe durch die Regionen) mit, die das Reagens bzw. die Reagenzien enthalten, bis die Sättigung des Streifens auftritt, wenn die Flüssigkeit das ferne Ende des Streifens erreicht. Jeder interessierende Analyt, der in der Probe vorhanden ist, kommt mit dem Reagens bzw. den Reagenzien in Kontakt, während die Flüssigkeit längs des Streifens strömt. Solche Vorrichtungen können integrierte prozedurale Steuerungen und/oder Enden von Testindikatoren umfassen, die im Fachgebiet allgemein bekannt sind.
Ein Nachteil solcher Vorrichtungen ist, dass die Kontaktzeit zwischen der Probe und dem Reagens von der Strömungsgeschwindigkeit über die Regionen) der Probe abhängig ist, die das Reagens (die Reagenzien) enthält (enthalten). Für bestimmte Analyt-Reagens-Paare kann die Zeit für das Auftreten einer ausreichenden Reaktion nicht lang genug sein, d.h. eine solche Vorrichtung hat nicht die erforderliche Empfindlichkeit, um das Vorhandensein eines bestimmten Analyten zu messen.
In US 5874216 wird eine Vorrichtung offenbart, die einen Chromatographiestreifen und eine separate Probenvorbereitungsregion an gegenüberliegenden Komponenten aufweist, die sich gegenüberliegend anordnen lassen. Die Probenvorbereitungsregion kann ein Reagens aufnehmen, mit dem der interessierende Analyt eine Bindung eingeht und nach einer entsprechenden Reaktionszeit werden die gegenüberliegenden Komponenten so zusammengebracht, dass die Probe mit dem Chromatographiestreifen in Kontakt kommt und in eine Nachweiszone strömt.
Eine erfolgreiche Analyse kann vom Benutzer abhängig sein, der die korrekte Zeit zwischen der Probenvorbereitung und dem Auftrag der Probe auf den Chromatographiestreifen verstreichen lassen muss.
In US 4727019 wird eine Vorrichtung offenbart, die den obigen Nachteil teilweise beseitigt. Die Vorrichtung umfasst eine poröse Membran, die in Kontakt mit einem Absorptionselement steht. Die poröse Membran ist für einen interessierenden Liganden mit einem Rezeptor getränkt. Die Probe, die den interessierenden Liganden enthält, wird auf die Oberseite der Membran aufgetragen und infolge der Kapillarwirkung durch die Membran in das Absorptionselement gezogen. Ein markierter Rezeptor, der auch den interessierenden Liganden bindet, wird anschließend auf die poröse Membran aufgetragen, um mit dem Rezeptor-Ligand-Komplex zu reagieren, so dass der Rezeptor-Ligand-Komplex beobachtet werden kann. Die Empfindlichkeit der Reaktion lässt sich steuern, indem eine große Menge der Probe auf die Membran aufgetragen und/oder ein längeres Zeitintervall zwischen dem Auftrag der Probe und dem des markierten Rezeptors zugelassen wird.
Es gibt jedoch folgende Nachteile: (i) die Verwendung einer solchen Vorrichtung kann größere Mengen der Probe erfordern, (ii) die Probe und der markierte Ligand werden manuell auf die Membran aufgetragen und (iii) die Zeit zwischen dem Auftrag der Probe und dem des Liganden muss gemessen werden.
Bei keiner der obigen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik lässt sich das Assay dadurch steuern, dass die Strömung der Flüssigkeit längs des porösen Mediums gesteuert wird.
In W096/24060 werden eine Assayvorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins eines Analyten in einer Probe offenbart, die die sequenzielle Zuführung eines markierten Bindungsreagens und eines Markierungsentwicklungsmittels zu einem Nachweisort erfordern. Die sequenzielle Zuführung wird durch unterschiedliche Kanallängen in einem Flüssigkeitskreislauf oder durch die Verwendung von langsamen auslösenden Zusammensetzungen, bestimmten halbdurchlässigen Sperren oder hydrophoben grenzflächenaktiven Stoffen erreicht, die zur Steuerung der Hydrophobie der Membran dienen.
In EP0596867 wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Bestandteils einer Probe unter Verwendung von monoklonalen Antikörpern offenbart. Die sequenzielle Zuführung von Bestandteilen des Assays zu einem Nachweisort wird durch die Verwendung von löslichen Sperren oder Sperren, die in Bezug auf den Flüssigkeitsstrom nur einer Richtung durchlässig sind, gesteuert.
In W099/27364 wird ein einstufiges Enzym-Immunoassay offenbart, bei dem das Enzym-Antikörper-Konjugat bzw. die Enzym-Antikörper-Markierung und das Enzymsubstrat so lange getrennt werden, bis die Trennung von gebundenem und freiem Enzymkonjugat bzw. gebundener und freier Enzymmarkierung abgeschlossen ist. Diese Trennung wird, unter anderem, durch die Verwendung von variablen Strömungswegen oder Liposomen bewerkstelligt, in denen das Substrat absorbiert wird, wobei die Liposome im Strömungsweg zu einem gewünschten Ort mitgeführt werden, bevor sie gesprengt werden.
In US4522923 werden eine Einrichtung und ein Verfahren zum Durchführen von immunochemischen Reaktionen beschrieben, bei denen mindestens drei Kammern durch undurchlässige Sperren getrennt sind. Bei einer Ausführungsform sind die Kammern in einem Testrohr vertikal übereinander angeordnet. Die Sperren lassen sich so entwerfen, dass sie durch geeignete alkalische Flüssigkeiten gesprengt werden.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeitsströmungssteuervorrichtung bereitzustellen, die als Assayvorrichtung, z.B. zur Bestimmung von in einer Probe vorhandenen chemischen oder biochemischen Analyten, verwendet werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die einen oder mehrere Nachteile der Assayvorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik beseitigt bzw. abschwächt.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkeitsströmungssteuervorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:

(i) einen Flüssigkeitsströmungsweg, der durch Zwischenräume eines porösen Mediums definiert ist;
(ii) eine Flüssigkeitsströmungssperre an einem Ort im Strömungsweg, wobei die Strömungssperre eine nichtnetzende Region im Strömungsweg ist; und
(iii) Sperrenaufhebungsmittel, die in das poröse Medium im Strömungsweg getränkt sind, wobei die Sperrenaufhebungsmittel jeweils ein Benetzungsmittel sind, mit dem die Benetzung der Flüssigkeitsströmungssperre möglich ist und die, im Einsatz, durch die Flüssigkeit, die im Strömungsweg strömt und mit der Flüssigkeitsströmungssperre in Kontakt kommt, beweglich sind, damit die Flüssigkeitsströmung durch den Ort möglich ist.

Es ist deutlich zu machen, dass es so lange keine Strömung durch den Ort gibt, bis die Sperre, im Einsatz, mit den Sperrenaufhebungsmitteln in Kontakt kommt.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise eine wässrige Flüssigkeit.
Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsströmungssperre ein hydrophobes Material und das jeweilige Aufhebungsmittel ein grenzflächenaktiver Stoff Beispiele von geeigneten hydrophoben Materialien umfassen Wachse (z.B. Paraffinwachs), Harze (z.B. Lack auf Acrylharzbasis, 100%-iger Acrylpolymerlack, Cumaron-Inden-Harz) und handelsübliche synthetische Polymere, Tinten bzw. Druckfarben und Lacke. Beispiele von geeigneten grenzflächenaktiven Stoffen umfassen Octyl-β-D-glucopyranosid (ODG), Dioctylsulfosuccinat-Natriumsalz (DOSS), Polyoxyethylen-(23)-Dodecylether (BRIJ 35) und Polyoxyethylen-(20)-Sorbitanmonolaurat (TWEEN 20).
Der Strömungsweg ist durch Zwischenräume (d.h. Kapillaren und/oder Poren) eines porösen Mediums definiert. Vorzugsweise ist das poröse Medium ein Material auf Nitrocellulosebasis.
Die Flüssigkeitsströmungssperre ist vorzugsweise in das poröse Medium getränkt und an demselben immobilisiert. Vorzugsweise ist das jeweilige Sperrenaufhebungsmittel in der strömenden Flüssigkeit löslich.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgeführt ist, dass, im Einsatz, mindestens eine Region im Strömungsweg vorhanden ist, wo die Richtung des Flüssigkeitsstromes nachdem die Flüssigkeitsströmung durch den Ort initiiert wurde im Vergleich zu der Richtung der Flüssigkeitsströmung in der Region, bevor die Flüssigkeitsströmung durch diesen Ort initiiert wurde, anders ist. Es wird besonders bevorzugt, dass die Flüssigkeitsströmungsrichtung umgekehrt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Assayvorrichtung für einen Analyten, die Folgendes umfasst:

(i) einen Strömungsweg für eine Flüssigkeit, der durch Zwischenräume in einem porösen Medium definiert ist;
(ii) mindestens eine Flüssigkeitsströmungssperre, die in das poröse Medium getränkt ist und an demselben an einem Ort im Strömungsweg immobilisiert ist, wobei die Sperre eine nichtnetzende Region im Strömungsweg ist;
iii) mindestens ein Sperrenaufhebungsmittel, das ein Benetzungsmittel ist, mit dem die Benetzung der Flüssigkeitsströmungssperre möglich ist, das in das poröse Medium getränkt ist, das in der Flüssigkeit löslich ist, und das, im Einsatz, durch die Flüssigkeit, die im Strömungsweg strömt und mit der Strömungssperre in Kontakt kommt, beweglich ist, damit die Flüssigkeitsströmung durch den Ort möglich ist; und
(iv) eine Analytaufnahmeregion im Strömungsweg.

Vorzugsweise wird ein Analytvisualisierungsagens an einer Zone im Strömungsweg bereitgestellt, wobei das Visualisierungsagens mit dem Analyten wechselwirken kann, um das Vorhandensein des Analyten anzuzeigen. Alternativ dazu kann die Vorrichtung mit einer Visualisierungsagensauftragszone bereitgestellt werden, die zur Aufnahme eines Visualisierungsagens ausgelegt ist.
Der Ausdruck „Visualisierungsagens", wie er hier verwendet wird, umfasst jeden Agens bzw. jedes Mittel, das mit dem Analyten direkt oder indirekt über ein intermediäres Analytbindungsreagens (z.B. ein enzymmarkiertes Konjugat) wechselwirkt und das den visuellen oder instrumentellen Nachweis des Analyten qualitativ, halbquantitativ oder quantitativ, z.B. durch Farbe, Fluoreszenz, Lumineszenz oder Radioaktivität, ermöglicht. Es ist deutlich zu machen, dass das Visualisierungsagens inhärent nachweisbar sein kann, oder es sich nachweisen lässt, sobald die Wechselwirkung mit dem Analyten oder intermediären Analytbindungsreagens erfolgt ist.
Bei einer ersten Ausführungsform ist das Visualisierungsagens in der Aufnahmeregion immobilisiert und dient ferner dazu, den Analyten in der Aufnahmeregion zu immobilisieren.
Bei einer zweiten Ausführungsform umfasst die Analytaufnahmeregion eine immobilisierte Analytbindungssubstanz, die zum Immobilisieren des Analyten in der Aufnahmeregion dient, wobei das Visualisierungsagens sich so stromaufwärts der Aufnahmeregion befindet, dass es, im Einsatz, durch die Aufnahmeregion strömt.
Die Vorrichtung kann eine Probenauftragszone im Strömungsweg umfassen, die, falls vorhanden, der Analytaufnahmeregion oder der Visualisierungsagensauftragszone entsprechen kann. Die Probenauftragszone kann von einer zusätzlichen Strömungssperre und einem zugeordneten Sperrenaufhebungsmittel umgeben sein. Alternativ dazu kann die zu analysierende Probe in der Flüssigkeit enthalten sein, die, im Einsatz, längs des Strömungsweges strömt.
Bei einer dritten Ausführungsform werden mindestens zwei Sperren und mindestens zwei Sperrenaufhebungsmittel bereitgestellt und so angeordnet, dass, im Einsatz, mindestens zweimal etwas Flüssigkeit über die Analytaufnahmeregion strömt.
Bei einer vierten Ausführungsform wird eine Strömungsweggeometrie ausgewählt, die, im Einsatz, einen vorgegebenen Unterschied hinsichtlich der Flüssigkeitsströmung innerhalb der Analytaufnahmeregion so bewirkt, dass die Verteilung des Analyten innerhalb der Analytaufnahmeregion in einer vorhersagbaren Weise ungleichförmig ist, wodurch die Menge des Analyten in mindestens einer halbquantitativen Weise bestimmt werden kann.
Bei diesen Ausführungsformen, bei denen mehr als eine Sperre vorhanden ist, können die Sperren verschiedene Konstitutionen zueinander haben. Ebenso können dort, wo mehr als ein Sperrenaufhebungsmittel vorhanden ist, die Sperrenaufhebungsmittel verschiedene Konstitutionen zueinander haben.
Es werden jetzt beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, beschrieben, wobei:
1 eine Strömungssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die zum Testen von verschiedenen Sperren und grenzflächenaktiven Stoffen eingesetzt wird;
die 2a, 2b und 2c Assayvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die zum Inkubieren einer Probe und eines Reagens am Aufnahmeort (2a), oder zum Inkubieren einer Probe und eines Reagens vor dem Strömen über einen Aufnahmeort (2b), oder zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Umschaltsperren bei Vorrichtungen des in den 2a und 2b dargestellten Typs dienen;
3 eine Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine wiederholte Probenströmung über einen Aufnahmeort bewirkt;
4 eine Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der zuerst ein großes Probenvolumen durch einen Aufnahmeort zugeführt wird und anschließend die Analytmarkierung erfolgt;
5 eine Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die zum Isolieren einer Probenregion von ihrer Umgebung dient;
6a einen Membranstreifen für die Verwendung in einer Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der sich eine relativ große Menge der Probe vertikal durch die Dicke des Streifens und horizontal längs des Streifens bewegt;
6b eine Schnittdarstellung der Assayvorrichtung ist, bei der der Streifen von 6a integriert wurde;
7a eine Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der sich eine relativ große Menge der Probe vertikal durch die Dicke einer Membran bewegt und von einem mitwirkenden Dochtwirkungselement geleitet wird, um eine horizontale Strömung längs der Membran zu bewirken;
7b ein Querschnitt durch die Vorrichtung der 7a ist; und
die 7c bis 7e die Folge des Zusammenbaus der in den 7a und 7b dargestellten Vorrichtung zeigen.
Bei den folgenden Beispielen bezieht sich die Verwendung von „auf", „ab", „links" und „rechts" und sonstigen Bezugsrichtungen auf die in den Zeichnungen dargestellten Orientierungen.
BEISPIEL 1
PORÖSE MEDIEN, SPERRE UND WECHSELWIRKUNG DES GRENZFLÄCHENAKTIVEN STOFFES
Jetzt wird auf 1 Bezug genommen. Aus einer Nitrocellulosemembranfolie mit einer nominalen Porengröße von 3 μm oder 8 μm (Whatman International Ltd, Maidstone, England), die mit einem Polyesterträger versehen war, wurde ein 10 mm breiter und 60 mm langer Streifen 11 zugeschnitten, der eine Sperre 12 aufwies, die 20 mm von einem Ende 13 entfernt war. Die Sperre 12 wurde vor dem Zuschnitt mit einem Flachbettplotter vom Typ MP5200 (Graphtec Corporation, Yokohama, Japan) auf die Folie aufgebracht. Eine kurze senkrechte Linie 16 wurde manuell an jedem Ende der Sperre 12 längs der Schnittkanten des Streifens 11 unter Verwendung eines Lumocolor-Stiftes gezogen. Der Streifen 11 wurde vor der Verwendung in einem Umluftofen 10 Minuten lang bei 35°C getrocknet. Mehrere solcher Streifen 11 wurden aus jeder Folie hergestellt und die Streifen wurden vor der Verwendung in fest verschlossenen Behältern gelagert.
Im Einsatz wurde das Ende 13 des Streifens vertikal in eine ca. 3 mm hohe Flüssigkeit (Wasser oder grenzflächenaktivstoff-haltiges Wasser, wobei der grenzflächenaktive Stoff als Sperrenaufhebungsmittel diente) getaucht, die sich in einem Gefäß 14 befand. Die Flüssigkeit wurde durch die Dochtwirkung an der Membran zur Sperre 12 hochgezogen und es wurde die Zeit, die die Flüssigkeit brauchte, um die Sperre 12 zu durchdringen („umzuschalten"), notiert. Die Stiftlinien 16 verhinderten, dass die Flüssigkeit die Sperre umgehen konnte und durch die Dochtwirkung an den Schnittkanten des Streifens 11 hochgezogen wurde. Um den Durchlass der Flüssigkeit deutlicher erkennbar zu machen, wurde manuell eine blaue Linie 15 direkt unterhalb der Sperre gezogen, wobei ein wasserlöslicher 0,6 mm „Note Writer"-Stift (Berol, Banford, Norfolk, UK) verwendet wurde.
Es wurden die Strömungseigenschaften von verschiedenen Kombinationen aus Membran, Sperre und grenzflächenaktivem Stoff untersucht. Die Tabellen 1 bis 11 zeigen für jede Kombination (i) die maximal zulässige Konzentration (in %) des genzflächenaktiven Stoffes in der Flüssigkeit (Wasser) für eine Verzögerung der Sperrenumschaltung um mindestens zehn Minuten (max. Konz. in %), (ii) die Konzentration (in %) des grenzflächenaktiven Stoffes, der für die Realisierung der schnellen Umschaltung der Sperre (Umschaltkonz. in %) erforderlich war, und (iii) die Übergangszeit (Umschaltzeit) über die Sperre für die Flüssigkeit mit der gleichen Konzentration wie (ii), definiert als die Zeit in Sekunden ab dem Moment, an dem die Flüssigkeit die Unterseite der Sperre berührt, bis zu dem Moment, an dem sie an der entgegengesetzten Seite der Sperre zu erscheinen beginnt (bei nicht vorhandener Sperre ist die Übergangszeit < 5 s).
Tabelle 1 Gelbstift-Sperre¹ (8-μm-Membran)

¹Lackmarker Typ 751 (Edding AG, Ahrensburg, Deutschland)
²ODG (Ocryl-β-D-glucopyranosid) (Fluka, Buchs, Schweiz).
³DOSS (Dioctylsulfosuccinat-Natriumsalz (Sigma-Aldrich Co. Ltd., Poole, UK).
⁴BRIJ 35 (Polyoxyethylen-(23)-Dodecylether) (ICN Biolchemicals, Cleveland, USA).
⁵TWEEN 20 (Polyoxyethylen-(20)-Sorbitanmonolaurat) (Sigma-Aldrich Co. Ltd.)

Tabelle 2 Grünstift-Sperre¹ (8-μm-Membran)

¹Lackmarker Typ 780 (Edding AG), versehen mit einer Spitze vom Stifttyp 751.
²5%-iges BRIJ 35 weist die gleiche Übergangszeit auf, strömt aber danach langsamer

Tabelle 3 Weißstift-Sperre¹ (8-μm-Membran)

¹Lackmarker Typ 751
(5%-iges TWEEN und 5%-iges BRIJ zeigten eine langsame ungleichmäßige Umschaltung.)

Tabelle 4 Silberstift-Sperre¹ (8-μm-Membran)

¹Lackmarker Typ 751
(5%-iges TWEEN 20, 5%-iges BRIJ und 1%-iges DOSS durchdrangen die Silbersperre nicht.)

Tabelle 5 Gelbstift-Sperre (3-μm-Membran)

(2,5%-iges TWEEN 20 ergab eine langsame und ungleichmäßige Umschaltung)

Tabelle 6 Grünstift-Sperre (3-μm-Membran)

(2,5%-iges TWEEN 20 zeigte eine langsame und ungleichmäßige Umschaltung)

Tabelle 7 Weißstift-Sperre (3-μm-Membran)

(5%-iges TWEEN, 5%-iges BRIJ und 1%-iges DOSS zeigten eine langsame und ungleichmäßige Umschaltung)
Tabelle 1 bis Tabelle 7: Zeichengeschwindigkeit = 1 cm/s.

Tabelle 8 Lumocolor¹, verdünnt mit 1-Propanol im Verhältnis 1:4 (8-μm-Membran)

¹Staedtler, Nürnberg, Deutschland

Tabelle 9 Lumocolor, verdünnt mit 1-Propanol im Verhältnis 1:2 (8-μm-Membran)

Tabelle 8 und Tabelle 9: Zeichengeschwindigkeit = 5 cm/s, Stiftgröße = 0,5 mm.

Tabelle 10 Coumaronharz¹ (8-μm-Membran)

¹Hergestellt durch Auflösen: 1 g Poly-Cumaron-Co-Inden-Harz, Mn 1090 (Sigma-Aldrich) mit 4 g Dioxan, so dass sich eine 20%-ige Gew./Gew.-Stammlösung ergab. Die Arbeitslösung bestand aus 0,5 ml Stammlösung, zu der 3 × 0,5 ml Heptan zugegeben wurde, wobei zwischen jeder Zugabe ein Mischvorgang erfolgte (resultierende Lösung: 5,27%-ige Harz-Gew./Vol.-Lösemittel). Die Sperren wurden vor dem Test mit den grenzflächenaktiven Stoffen bei 35°C getrocknet.
²eine einzige Linie, eingezeichnet mit dem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s
³eine einzige Linie, eingezeichnet mit dem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s
⁴drei Linien, mit 1 mm Abstand voneinander, eingezeichnet mit dem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s

Tabelle 11 Wachssperre (8-μm-Membran) – Übergangszeit

¹Paraffinwachs Schmelzpunkt 51–53°C (BDH, Poole UK), das in Testbenzin (BDH) durch mäßiges Aufheizen auf einer auf 50°C eingestellten Heizplatte solubilisiert wurde.
²Bei Verwendung einer 8-μm-Membran mit einer Konzentration von 1,25 bis 10% wurde, bei allen Wachssperren, mindestens 10 Minuten lang (Dauer des Tests) die Strömung von entionisiertem Wasser verhindert. Wachssperren mit weniger als 0,75% Wachs gestatten den Durchlass von Wasser. 10%-iges TWEEN 20, 10%-iges BRIJ 35 und 1%-iges DOSS durchdrangen nicht das 1,25%-ige oder 10%-ige Wachs.
"~" = Mittlere Zeitdauer, weil der Übergang längs der Wachslinie nicht gleichmäßig war.

Tabelle 12 zeigt die durch die Dochtwirkung überwundene Distanz für die in der Tabelle 11 gezeigten Kombinationen aus Wachssperre und ODG-Grenzflächenaktivstoff.
Tabelle 12 Wachssperre (8-μm-Membran) – durch Dochtwirkung überwundene Distanz

¹Ohne eine Wachssperre betrug die Dochtwirkungsdistanz für Wasser 71 mm
²5%-iges Wachs und 2,5%-iges ODG ist in Bezug auf die schnelle Umschaltung und die durch Dochtwirkung überwundene Distanz die optimale Kombination
Tabelle 11 und Tabelle 12: Zeichengeschwindigkeit = 10 cm/s, Stiftgröße = 0,5 mm.

Cryla Soluble Gloss Varnish (Daler Rowney, Berkshire, UK) (ein Lack auf Acrylharzbasis): Bei Verwendung der 8-μm-Membran hielt eine Sperre aus 0,1%-igem Lack in Testbenzin (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 10 cm/s) das Wasser mindestens 10 Minuten lang zurück. Eine Linie aus 2,5%-igem ODG wurde manuell (0,7-mm-Stift) ca. 5 mm unterhalb der Cryla-Linie aufgebracht und das Wasser wurde auf das Ende des Streifens aufgetragen. Die Sperre schaltete innerhalb von ca. 12 Sekunden um, aber die Strömung durch die Sperre war im Vergleich zu anderen Materialien für die Sperre ungleichmäßig.
Liquitex High Gloss Varnish (Brinney & Smith Inc., Easton, USA) (100%-iger Acrylpolymerlack): Bei Verwendung der 8-μm-Membran hielt eine Sperre aus 80%-igem Lack in Wasser (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 10 cm/s) das Wasser mindestens 10 Minuten lang zurück. Eine Linie aus 2,5%-igem ODG wurde ca. 5 mm unterhalb des Lacks eingezeichnet (Geschw. = 5 cm/s, 0,7-mm-Stift) und Wasser wurde auf das Ende des Streifens aufgetragen. Die Sperre schaltete sofort um. 70%-iger Lack ist als Wassersperre wegen der geringen Wasseraufnahme von unwesentlicher Bedeutung. Dies ließ sich als Blüte an der Oberfläche des Lackes erkennen, nachdem er auf eine undurchlässige Fläche aufgetragen, getrocknet, 30 Minuten lang in das Wasser getaucht, getrocknet und geprüft wurde. Die Umschaltung erfolgte jedoch viel schneller als bei den anderen Sperren und durch Anwendung eines geeigneten Auftragsverfahrens könnte sich eine brauchbare Sperre ergeben.
Wachs und 3-μm-Membran Wachs lässt sich nur schwer als Sperre auf der 3-μm-Membran verwenden, weil Wachs mit einer Konzentration von 0,3% das Wasser durchlässt, aber bei einer Konzentration von 0,6% das Wasser sogar bei 5%-igem ODG nicht mehr durch die Sperre strömen lässt. Somit ist der nutzbare Arbeitsbereich sehr klein und der Wassergehalt der Sperre kritisch.
DISKUSSION:
Es lässt sich erkennen, dass einige Kombinationen aus porösen Medien, der jeweiligen Sperre und dem jeweiligen grenzflächenaktivem Stoff eine schnellere Umschaltung der Sperre ergeben als andere, z.B. 5 s für die Lumocolor-Sperre und 2,5%-iges ODG gegenüber 17 s für die 1,25%-ige Wachssperre und das ODG mit der gleichen Konzentration auf der gleichen Membran (Vergleich von Tabelle 8 mit Tabelle 11). Für einige Kombinationen erfolgt die Umschaltung bei einer relativ niedrigen Konzentration des grenzflächenaktiven Stoffes, z.B. für 0,06%-iges DOSS (siehe Tabelle 1). Außerdem erweisen sich einige grenzflächenaktive Stoffe hinsichtlich des Durchbrechens einiger Sperren als ineffektiv, z.B. TWEEN, BRIJ und DOSS bei einer Wachssperre (Anmerkung 2 zu Tabelle 11). Anhand der obigen Daten wird deutlich, dass sich für das spezielle interessierende analytische System eine geeignete Kombination auswählen lässt. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, dass ein erster grenzflächenaktiver Stoff als Teil der analytischen Reaktionen) vorhanden ist, aber erwünscht ist, dass dieser grenzflächenaktive Stoff nicht die Umschaltung der Sperre bewirken soll, kann Wachs für die Sperre und TWEEN 20, BRIJ oder DOSS für den ersten grenzflächenaktiven Stoff eine geeignete Wahl sein, wobei die Umschaltung der Sperre sich anschließend durch einen zweiten grenzflächenaktiven Stoff wie z.B. ODG steuern ließe.
Die Strömungssteuerungsvorrichtungen von Beispiel 1 spiegeln nicht notwendigerweise die Leistungsfähigkeit von praktischen Assayvorrichtungen wider, sondern sollen dazu dienen, den Unterschied hinsichtlich des Verhaltens von verschiedenen Kombinationen aus Sperre, grenzflächenaktivem Stoff und Membran zu verdeutlichen. Bei einer bevorzugten Assayvorrichtung wurde der grenzflächenaktive Stoff während der Herstellung in einem Bereich auf der Membran getrocknet. Im Einsatz ist die Konzentration des grenzflächenaktiven Stoffes an der Sperre abhängig von der Konzentration des aufgetragenen grenzflächenaktiven Stoffes, seiner Menge, seiner Geometrie und der Geometrie und Größe der Umgebungsstruktur. Hinzu kommt, dass die Umschaltzeit nicht nur von der Beschaffenheit der Sperre, des grenzflächenaktiven Stoffes und der Membranmaterialien abhängt, sondern auch vom Grad der Sättigung im Bereich des grenzflächenaktiven Stoffes neben der Sperre (Sättigung ist die Flüssigkeitsmenge, die pro Flächeneinheit der Membran vorhanden ist). Dies wiederum hängt von der Geometrie und Größe der Vorrichtung ab. Dieser Sättigungseffekt lässt sich nutzbringend verwenden, um einen rückkopplungsähnlichen Mechanismus so zu bilden, dass beispielsweise eine Sperre nur öffnen kann, nachdem die Vorrichtung im Wesentlichen gesättigt ist.
Die folgenden Beispiele zeigen wie sich die oben beschriebenen Prinzipien in praktische Assayvorrichtungen integrieren lassen, die beispielsweise zur Bestimmung von chemischen oder biochemischen Analyten dienen, die in Proben wie Wasser, Urin und Blut vorhanden sind. Es ist deutlich zu machen, dass die zur Anwendung kommenden spezifischen Reagenzien von dem (den) interessierenden Analyten abhängen.
BEISPIELE 2A UND 2B
In 2a umfasst eine Assayvorrichtung einen im Allgemeinen rechteckigen Streifen aus Polyester, der rückseitig mit einer 8-μm-Nitrocellulosemembran 20 verstärkt ist. Permanent undurchlässige Linien 21, die durch den Auftrag von reiner Lumocolor-Tinte unter Verwendung des Stiftplotters gebildet wurden, teilen die Membran in den ersten, zweiten und dritten Kanal 22, 23, 24 auf, wobei sich die Kanäle jeweils vom unteren Ende der Vorrichtung zu ihrem oberen Ende erstrecken. Der zweite Kanal 23 wird von einer horizontalen undurchlässigen Linie 25 noch zusätzlich in einen unteren Teil 23a und einen oberen Teil 23b unterteilt. An ihrem oberen Ende vereinen sich der erste und der zweite Kanal 22, 23 in einer verbreiterten gemeinsamen Region 24a, die das obere Ende des dritten Kanals 24 von den oberen Enden des ersten und des zweiten Kanals 22, 23 abtrennt. Eine umschaltbare Sperre 26 (Silberlack vom Stifttyp 8700 (Edding AG, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s, und 2 Minuten lang bei 22 °C getrocknet) erstreckt sich über die gesamte Breite des ersten Kanals 22 und den oberen Teil 23b des zweiten Kanals 23. Oberhalb der umschaltbaren Sperre 26 erstreckt sich mit einem Abstand zu ihr eine Linie aus grenzflächenaktivem Stoff 27 (2,5%-iges ODG, eingezeichnet mit einem 0,7-Stift, Geschw. = 3 cm/s, und 20 Minuten lang bei 35 °C getrocknet) im Wesentlichen über die Breite des ersten und des zweiten Kanals 22, 23. Unterhalb der Sperre 26 erstreckt sich mit einem Abstand zu ihr eine Aufnahmelinie 28a, die einen Antikörper zu dem interessierenden Analyten, der auf der Membran 20 immobilisiert ist, umfasst, im Wesentlichen über die Breite des ersten Kanals 22. Unterhalb der Aufnahmelinie 28a befindet sich in einem Abstand zu ihr, ebenfalls im ersten Kanal 22, eine Region 29, die Goldkonjugat für das Markieren des interessierenden Analyten enthält, falls dieser in einer Probe vorhanden ist. Eine Methylcelluloselösung wurde vor der Zugabe von Goldkonjugat auf die Membran aufgetragen, um die unspezifische Bindung an die Membran zu verhindern.
Bei dieser Ausführungsform ist der Analyt einer, der einen Immunoassay-Komplex wie ein Protein, z.B. für den Nachweis von humanem Choriongonadotropin (HCG), luteinisierendem Hormon (hLH) oder C-reaktivem Protein (CRP), bilden kann.
Das untere Ende der Vorrichtung wird im Einsatz so in die Flüssigkeit gestellt, dass die Flüssigkeitsströmung („das Hochziehen infolge der Dochtwirkung") im ersten, zweiten und dritten Kanal 22, 23, 24 initiiert wird. Die Flüssigkeit kann als Verdünnungsmittel für eine zu analysierende Probe dienen oder sie kann die unverdünnte Probe (z.B. Urin) sein. Im ersten Kanal 22 wird die Flüssigkeit bis zur goldkonjugathaltigen Region 29 hochgezogen, wo der interessierende Analyt (falls er vorhanden ist) reagiert, um einen Gold-Analytkomplex zu bilden. Die Flüssigkeit strömt weiter und der Gold-Analytkomplex (sowie jedes nicht an der Reaktion beteiligte Goldkonjugat) wird durch die Flüssigkeitsströmung über die Aufnahmelinie 28a bewegt, bis die Strömung von der Sperre 26 gestoppt wird. Der Gold-Analytkomplex wird an der Aufnahmelinie 28a immobilisiert, indem er an der Aufnahmelinie 28a an die Antikörper gebunden wird. Die Flüssigkeit strömt auch in den unteren Teil 23a des zweiten Kanals 23, aber ihr Eintritt in den oberen Teil 23b des zweiten Kanals 23 wird von der dazwischen befindlichen undurchlässigen Linie 25 verhindert.
Während die Flüssigkeit im ersten Kanal 22 an der Sperre 26 und im zweiten Kanal 23 an der Linie 25 sich nicht weiter bewegen kann, strömt die Flüssigkeit weiter in den dritten Kanal 24 und hin zur gemeinsamen Region 24a. Die Flüssigkeitsfront solubilisiert die Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 27 und nachdem die Flüssigkeit die Oberseite der umschaltbaren Sperre 26 erreicht hat, schaltet der grenzflächenaktive Stoff die Sperre 26 um, d.h. er wandelt die Kapillarstruktur der Sperre 26 von nichtnetzend in netzend um, was der Flüssigkeit die Strömung durch dieselbe ermöglicht.
Die Geometrie der Vorrichtung ist so beschaffen, dass die Abwärtsströmung aus der gemeinsamen Region 24a in den ersten und zweiten Kanal 22, 23 im Wesentlichen symmetrisch ist, so dass die Sperre 26 im Wesentlichen im ersten und im zweiten Kanal 22, 23 gleichzeitig umschaltet. Die Flüssigkeit wird schnell aus der gemeinsamen Region 24a in den trockenen oberen Teil 23b des zweiten Kanals 23 gezogen, was wiederum Flüssigkeit aus dem ersten Kanal 22 durch die gemeinsame Region 24a in den oberen Teil 23b des zweiten Kanals 23 zieht. Jedes ungebundene Material im Kanal 22 strömt daher schnell in die Region 24a, wo die weitere Strömung so wirkt, dass die Aufnahmelinie 28a gewaschen wird. Eine kleine Flüssigkeitsmenge strömt auch aus dem dritten Kanal 24 durch die Region 24a in den oberen Teil 23b des zweiten Kanals 23. Falls der interessierende Analyt in einer vorgegebenen Menge vorhanden ist, lässt er sich als eine farbige Linie an der Aufnahmelinie 28a erkennen. Die Flüssigkeit strömt in dem ersten und dem dritten Kanal 22 und 24 so lange weiter, bis der obere Teil 23b des zweiten Kanals 23 gesättigt ist oder die Vorrichtung aus der Flüssigkeit entfernt wird.
In 2b ist eine modifizierte Assayvorrichtung dargestellt, die mit der in 2a dargestellten bis auf die Ausnahme, dass die Aufnahmelinie 28b im ersten Kanal 22 zwischen der Sperre 26 und der Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 27 angeordnet ist, identisch ist. Die modifizierte Vorrichtung ist besonders nützlich, wenn es auf die Reaktionszeit zwischen dem Analyten und dem Visualisierungsagens (bei dieser Ausführungsform handelt es sich um Goldkonjugat), vor ihrer Strömung über die Aufnahmelinie 28b, besonders ankommt.
Im Einsatz werden ca. 10 μl der Probe auf die goldkonjugathaltige Region 29 aufgetragen. Die Vorrichtung wird in die Flüssigkeit gestellt und die Flüssigkeitsströmung ist genauso, wie sie unter Bezugnahme auf die Ausführungsform von 2a beschrieben wurde. Da sich jedoch die Aufnahmelinie 28b bei dieser Ausführungsform oberhalb der Sperre 26 befindet, inkubieren die Probe und das Goldkonjugat, bevor sie über die Aufnahmelinie 28b strömen. Wie zuvor, schaltet die Sperre 26 nach einer vorgegebenen Zeit um, was bewirkt, dass der Gold-Analytkomplex über die Aufnahmelinie 28b strömt. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dass Methylcellulose auf den zweiten oder den dritten Kanal 23, 24 aufgetragen wird.
In 2c ist eine Assayvorrichtung dargestellt, die der von 2b sehr gleicht, wobei der einzige strukturelle Unterschied darin besteht, dass eine zusätzliche undurchlässige Linie 21a bereitgestellt wird, die teilweise über das obere Ende des ersten und des zweiten Kanals 22, 23 verläuft, und zwar dort, wo sich die Kanäle in der gemeinsamen Region 24a vereinen. Die zusätzliche undurchlässige Linie 21a verläuft senkrecht zum Ende der undurchlässigen Linie 21, die den ersten und den zweiten Kanal 22, 23 definiert, und berührt es (d.h. dass die undurchlässigen Linien 21, 21a eine „T"-Form bilden). Bei dieser speziellen Ausführungsform ist die umschaltbare Sperre 26 aus Cumaronharz (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 4 cm/s) und der grenzflächenaktive Stoff ist 2,5%-iges ODG (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s). Außerdem ist die Oberfläche der Nitrocellulose mit einem transparenten Schutzfilm abgedeckt (0,127 mm dicker Film vom Typ 8192, der auf einer Seite mit dem Acrylatklebstoff AS-110 (Adhesives Research Ireland Ltd., Limerick, Ireland) beschichtet wurde).
Im Einsatz hat es sich als notwendig erwiesen, die Membran vor der Fabrikation der Vorrichtung vorzuwaschen und zu trocknen, um das vorzeitige Öffnen der Sperre zu verhindern, falls die Kombination aus Cumaronharz und ODG verwendet wurde. Es besteht die Auffassung, dass dieses nichtzulässige Öffnen wohl durch die nichtspezifizierten grenzflächenaktiven Stoffe bedingt ist, die in der gelieferten Membran enthalten waren. Diese Vorsichtsmaßnahme gilt im gleichen Maße für jede Vorrichtung, bei der diese spezielle Kombination aus Grenzflächenaktivstoff und Sperre verwendet wird und bei der sich die Flüssigkeit längs eines relativ langen Wegs zu einer umschaltbaren Sperre bewegt und dort vor der Umschaltung eine gewisse Zeit verbleibt.
Anschließend erfolgte der Auftrag der Flüssigkeit und die Flüssigkeitsströmung wie es unter Bezugnahme auf 2b beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass festgestellt wurde, dass die Bereitstellung der zusätzlichen undurchlässigen Linie 21a die Flüssigkeitsfront in dem Maße begradigte, wie sie sich der Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 27 näherte und so eine gleichmäßigere Umschaltung der Sperre 26 förderte.
Die Wirksamkeit der Kombination aus Cumaronharzsperre und dem ODG-Grenzflächenaktivstoff wurde getrennt mit Wasser, Urin, Plasma und Serum ausgewertet.
BEISPIEL 3
In 3 wurde eine mit Polyester rückseitig verstärkte 8-μm-Nitrocellulosemembran 30 durch undurchlässige Stiftlinien 31 in Kanäle aufgeteilt, wie dies für Beispiel 2a beschrieben wurde. Ein vertikaler erster Kanal 32 führt zu linken und rechten inneren und äußeren Kanälen 33l, 33r; 34l, 34r an seinem oberen Ende, wobei sein unteres Ende die Basis der Vorrichtung definiert. Jeder äußere Kanal 34l, 34r erstreckt sich längs des Umfangs der Membran 30 und weist eine vergrößerte Endregion 35l, 35r fern von dem vertikalen ersten Kanal 31 auf. Der rechte äußere Kanal 34r weist eine gewundene Region 36 auf, so dass die Länge des rechten äußeren Kanals 34r größer ist als der des linken äußeren Kanals 34l. Der linke und der rechte innere Kanal 33l, 33r sind bezogen auf die äußeren Kanäle 34l, 34r kurz und führen in das äußerste linke bzw. das äußerste rechte Ende eines horizontalen Reaktionskanals 37. Der rechte innere Kanal 33r führt auch in einen ersten Überlaufkanal 38, der ansonsten geschlossen ist. Der Reaktionskanal 37 ist an dessen Mitte mit einer Aufnahmelinie 39 (die den zum interessierenden Analyten gehörenden immobilisierten Antikörper enthält) und einer goldkonjugathaltigen Region 40 versehen, die mit einem Abstand links von der Aufnahmelinie 39 angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen wird das Goldkonjugat durch verschiedene Visualisierungsagenzien ersetzt.
Die vergrößerten Endregionen 35l, 35r des linken und rechten äußeren Kanals 34l, 34r sind von der zweiten bzw. dritten Überlaufregion 41l, 41r durch eine erste „Typ 1"-Sperre 42l, 42r (hergestellt durch 20-minutiges Zentrifugieren des im Stifttyp 8700 enthaltenen Silberlacks mit 750 g, wobei der Überstand von demselben mit 5%-igem Testbenzin verdünnt wurde, eingezeichnet mit einem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s) und von dem linken und dem äußersten rechten Ende des Reaktionskanals 37 von einer zweiten ähnlichen Sperre 43l, 43r senkrecht zur ersten Sperre 42l, 42r abgetrennt. Die ersten und zweiten Sperren 42l, 42r; 43l, 43r wurden 2 Minuten lang bei 22 °C getrocknet. Jede vergrößerte Endregion 35l, 35r enthält eine Linie aus dem grenzflächenaktivem Stoff 44l, 44r (2,5%-iges ODG, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s, und 20 Minuten lang bei 35 °C getrocknet), die mit einem Abstand zu und parallel zu den jeweiligen ersten und zweiten Sperren 42l, 43l; 42r, 43r angeordnet ist.
Im Einsatz wird die auf den interessierenden Analyten zu analysierende Probe auf die goldkonjugathaltige Region 40 aufgetragen und der vertikale Kanal 32 der Vorrichtung wird in das Wasser (oder eine andere Flüssigkeit) gestellt, das den vertikalen Kanal 32 und in die linken und rechten inneren und äußeren Kanäle 33l, 33r, 34l, 34r hochgezogen wird. Das Wasser strömt vom linken und rechten inneren Kanal 33l, 33r jeweils in das linke und rechte Ende des Reaktionskanals 37. Der Strom vom linken Ende gelangt durch die goldkonjugathaltige Region 40 und wäscht den Gold-Analytkomplex (und das Goldkonjugat und die nicht an der Reaktion beteiligte Probe) zur Aufnahmelinie 39 fort. Da ein Teil des Stroms vom rechten inneren Kanal 33r in den ersten Überlaufkanal 38 abgeleitet wird, ist die Strömung zum rechten Ende des Reaktionskanals 37 geringer als die zum linken Ende. Somit gibt es eine resultierende Strömung im Reaktionskanal 37 von links nach rechts und die Probe wird zum ersten Mal (von links nach rechts) über die Aufnahmelinie 39 mitgeführt, wo sie mit dem immobilisierten Antikörper reagiert. Wenn der erste Überlaufkanal 37 gefüllt ist, stoppt im Wesentlichen die Strömung im Kanal 38.
Gleichzeitig strömt das Wasser weiter längs der relativ langen äußeren Kanäle 34l, 34r, aber weil der linke äußere Kanal 34l kürzer ist als der rechte äußere Kanal 34r, kommt das Wasser an der vergrößerten Endregion 35l des linken äußeren Kanals 34l bereits an, bevor es die vergrößerte Endregion 35r des rechten äußeren Kanals 34r erreicht. Eine zum Teil kreisförmige Wasserfront strömt in die Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 441 und das Wasser, das jetzt den grenzflächenaktiven Stoff enthält, strömt gleichzeitig zu der ersten und der zweiten Sperre 42l, 43l. Der grenzflächenaktive Stoff schaltet die Sperren 42l, 43l so um, dass die Flüssigkeit durch dieselben strömen kann. Die vergrößerte Endregion 35l des linken äußeren Kanals 34l kommuniziert somit sowohl mit dem linken Ende des Reaktionskanals 37 als auch mit dem zweiten Überlaufkanal 41l. Da der zweite Überlaufkanal 41l trocken ist, wird die Flüssigkeit von der vergrößerten Endregion 35l des linken äußeren Kanals 34l und der linken Ende des Reaktionskanals 37 in den zweiten Überlaufkanal 41l gezogen. Dies bewirkt eine Strömung im Reaktionskanal 37 von rechts nach links und die Probe bzw. das Goldkonjugat strömt zum zweiten Mal (von rechts nach links) über die Aufnahmelinie 39.
In der Zwischenzeit strömt das Wasser weiter in den rechten äußeren Kanal 34r und in dessen vergrößerte Endregion 35r. Eine zum Teil kreisförmige Wasserfront strömt in die Linie aus dem grenzflächenaktivem Stoff 44r und das Wasser, das jetzt den grenzflächenaktiven Stoff enthält, strömt gleichzeitig zur ersten und zweiten Sperre 42r, 43r. Der grenzflächenaktive Stoff schaltet die Sperren 42r, 43r so um, dass die Flüssigkeit durch dieselben strömen kann. Somit kommuniziert die vergrößerte Endregion 35r des rechten äußeren Kanals 34r sowohl mit dem rechten Ende des Reaktionskanals 37 als auch mit dem dritten Überlaufkanal 41r. Da der dritte Überlaufkanal 41r trocken ist, wird die Flüssigkeit von der vergrößerten Endregion 35r des rechten äußeren Kanals 34r und dem rechten Ende des Reaktionskanals 37 in den Überlaufkanal 41r gezogen. Dies bewirkt eine Strömung im Reaktionskanal 37 von links nach rechts und die Probe bzw. das Goldkonjugat strömt zum dritten Mal (von links nach rechts) über die Aufnahmelinie 39. Diese letzte Bewegung längs des Reaktionskanals 37 entfernt das Gold von der Aufnahmelinie 39 und stellt einen Waschschritt so bereit, dass sich die Aufnahmelinie 39 einfach erkennen lässt.
Es ist deutlich zu machen, dass die Wege, die von der Probe bzw. dem Gold über die Aufnahmelinie 39 zurückgelegt werden, durch das Volumen der ersten, zweiten und dritten Überlaufregion 38, 41l, 41r festgelegt werden. Eine solche Vorrichtung bietet eine verbesserte Empfindlichkeit bei Verwendung einer kleinen Probenmenge, indem zugelassen wird, dass die Probe und die Reagenzien mehrmals über die Aufnahmelinie 39 strömen.
BEISPIEL 4
In 4 wurde eine mit Polyester rückseitig verstärkte 8-μm-Nitrocellulosemembran 50 durch undurchlässige Stiftlinien aus reiner Lumocolor-Tinte in Kanäle aufgeteilt, wie dies für Beispiel 2a beschrieben wurde. Das Membran 50 weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Teil 50a und eine rechteckige Basis 50b auf. Der Umfang der Membran 50 ist mit Ausnahme einer Unterkante 52 der Basis 50b, die als Flüssigkeitseinlass dient, mit einer undurchlässigen Linie 51 markiert. Eine undurchlässige Linie 53 erstreckt sich im Allgemeinen von jeder Seite der Basis 50b aus, wo die Basis den kreisförmigen Teil 50a schneidet, zum Mittelpunkt des kreisförmigen Teils 50a hin, um einen an einer Seite offenen, sich verjüngenden, ersten Kanal 54 zu definieren. Eine umschaltbare Sperre 55 erstreckt sich teilweise über den ersten Kanal 54 mit dem gleichen Radius wie die undurchlässige Linie 51, mit der der Umfang der Membran 50 markiert ist. Eine weitere undurchlässige Linie 56 erstreckt sich im Allgemeinen von jedem Ende der umschaltbaren Sperre 55 aus zum Mittelpunkt des kreisförmigen Teils 50a hin, um einen zweiten Kanal 57 zu definieren, der an einer Seite offen ist, sich verjüngt und sich vollständig innerhalb des ersten Kanals 54 befindet. Innerhalb des zweiten Kanals 57 ist eine goldkonjugathaltige Region 58 (oder eine Region, die ein anderes Visualisierungsagens enthält) angeordnet, die oberhalb einer Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 59 liegt und zu ihr einen Abstand aufweist (1,25%-iges ODG, eingezeichnet mit einem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s, und 10 Minuten lang bei 35 °C getrocknet). Eine Aufnahmelinie aus einem immobilisierten Antikörper 60 ist oberhalb des ersten Kanals 54 positioniert und verläuft parallel zu und oberhalb der umschaltbaren Sperre 55.
Im Einsatz wird die Basis 50b der Membran 50 in eine Flüssigkeitsprobe gestellt. Die Flüssigkeit wird durch die Dochtwirkung in den ersten Kanal 54 hochgezogen und um den zweiten Kanal 57 herum gezogen, wobei die Aufwärtsströmung in den zweiten Kanal 57 durch die umschaltbare Sperre 55 verhindert wird. Die Flüssigkeit strömt dann in den zweiten Kanal 57 (wodurch das Goldkonjugat und die Linie aus dem grenzflächenaktivem Stoff zur umschaltbaren Sperre 55 bewegt wird) und aus dem ersten Kanal 54 nach oben, wo sie eine zum Teil kreisförmige Front bildet. Die Front strömt über die Aufnahmelinie 60 und nach außen hin zum Umfangsrand.
Die nach unten strömende Probe wird zusammen mit dem Goldkonjugat im zweiten Kanal 57 in die Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 59 gezogen und strömt so lange weiter, bis sie mit der umschaltbaren Sperre 55 in Kontakt kommt. Der grenzflächenaktive Stoff wirkt so, dass die Kapillaren der Sperre 55 von nichtnetzend in netzend umgewandelt werden, damit die Flüssigkeit durch dieselbe strömen kann. Die Strömung durch die Sperre 55 erfolgt jedoch nicht sofort.
Da sich die umschaltbare Sperre 55 etwa auf dem gleichen Radius wie der Umfangsrand der Membran 50 befindet, erreicht die nach außen gerichtete Strömung den Umfangsrand ungefähr zur gleichen Zeit wie die Abwärtsströmung im zweiten Kanal 57 die umschaltbare Sperre 55 erreicht. Nachdem die Sättigung an der umschaltbaren Sperre 55 einen kritischen (von der Kombination aus Sperre und grenzflächenaktivem Stoff abhängigen) Wert erreicht hat, wird die Sperre 55 durchlässig. Die nach außen zum Umfangsrand hin gerichtete Strömung zieht die Flüssigkeit noch weiter durch den zweiten (und den ersten) Kanal 57, 54, wodurch bewirkt wird, dass das Goldkonjugat so lange über die Aufnahmelinie 60 strömt, bis es zur vollständigen Sättigung kommt. Jeder Analyt, der in der Probe vorhanden ist, wird am Aufnahmeort 60 visualisiert, wobei das gesamte ungebundene Material durch Waschen entfernt wird.
Das Umschalten der verschiedenen Sperren wurde unter Verwendung von Wasser als Probe untersucht und es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

1 Eine „Typ 2"-Sperre (hergestellt durch Verdünnen von 1 ml des Typ 1-Sperrenmaterials mit 250 μl Testbenzin und 250 μl Ethanol, eingezeichnet mit einem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s), öffnete nach 3 Minuten und 50 Sekunden.
2 Weißlack-Sperre, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s, öffnete nach 1 Minute und 10 Sekunden (bevor die Flüssigkeit den Umfangsrand erreichte).
3 Sperre aus 1 Teil Lumocolor auf 4 Teile 1-Propanol, eingezeichnet mit einem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s, öffnete nach 3 Minuten und 30 Sekunden.

Diese Ausführungsform stellt ein Mittel bereit, bei dem zuerst eine große Probenmenge über eine Antikörperaufnahmelinie und anschließend ein Visualisierungsagens zugeführt wird.
BEISPIEL 5
In 5 wurde ein rechteckiger, rückseitig mit Polyester verstärkter 8-μm-Nitrocellulosemembranstreifen 61 mit einer undurchlässigen Stiftlinie 62 aus reiner Lumocolor-Tinte längs seines Umfangsrands, mit Ausnahme einer kurzen Unterkante 63, die als Flüssigkeitseinlass dient, markiert, wie dies für das Beispiel 2a beschrieben wurde. Parallel zur Unterkante 63 erstreckt sich eine erste umschaltbare Typ 2-Material-Sperre 64 (eingezeichnet mit einem 0,5-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s) teilweise über den Streifen 61. Eine undurchlässige Linie 65 erstreckt sich von jedem Ende der ersten Sperre 64 weg von der Unterkante 63, um einen Kanal 66 zu definieren, der ein geschlossenes unteres Ende und ein offenes oberes Ende aufweist. Innerhalb des Kanals 66 befindet sich eine ein kolorimetrisches Reagens enthaltene Region 67, die sich oberhalb einer Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 68 befindet und zu ihr einen Abstand aufweist (2,5%-iges ODG, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s, und 10 Minuten lang bei 35 °C getrocknet). Oberhalb des Kanals 66 ist eine Aufnahmeregion 69 innerhalb einer Rechtecklinie der zweiten umschaltbaren Typ 2-Sperre 70 definiert. Die Aufnahmeregion 69 enthält immobilisierte Antikörper und ein Enzymkonjugat. Bei dieser Ausführungsform ist das kolorimetrische Reagens eines, das mit dem Enzymkonjugat und nicht mit dem eigentlichen Analyten wechselwirkt. Eine Rechtecklinie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 71 (ebenfalls 2,5%-iges ODG) umgibt die Aufnahmeregion 69 und ist mit einem Abstand zur zweiten Sperre 70 angeordnet.
Im Einsatz werden ca. 3 μl der auf den interessierenden Analyten zu analysierenden Probe auf die Aufnahmeregion 69, z.B. durch Pipettieren, aufgetragen. Die Probe ist innerhalb der Aufnahmeregion 69 durch die zweite umschaltbare Sperre 70 enthalten. Das Enzymkonjugat wird solubilisiert und wenn der interessierende Analyt in der Probe vorhanden ist, geht er eine Bindung mit dem immobilisierten Antikörper und dem Enzymkonjugat ein. Die Unterkante 63 der Membran wird dann in das Wasser (oder ein anderes geeignetes Verdünnungsmittel) gestellt. Das Wasser strömt längs des Streifens 61 um den Kanal 66 herum, kann aber wegen der ersten Sperre 64 nicht von unten in den Kanal 66 strömen. Die Strömung erfolgt weiterhin längs des Streifens 61 hin zur Rechtecklinie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 71. Wenn der grenzflächenaktive Stoff die zweite Sperre 70 erreicht, ist die zweite Sperre 70 umgeschaltet, damit das Wasser durch dieselbe strömen kann. Die Aufnahmeregion 69 ist dann für die Strömung und die Probe vollständig geöffnet und das gesamte überschüssige Enzymkonjugat wird von der Aufnahmeregion 69 weg und nach oben gewaschen.
Während dieser Zeit tritt die Strömung von oben in den Kanal 66 ein und das kolorimetrische Reagens und die Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 68 bewegen sich hin zur ersten Sperre 64. Wenn die Sperre 64 umgeschaltet ist, wird die Strömung im Kanal 66 umgekehrt und das kolorimetrische Reagens bewegt sich über die Aufnahmeregion 69. Wenn der interessierende Analyt vorhanden ist, reagiert das kolorimetrische Substrat mit dem Enzymkonjugat, um eine sichtbare Farbe an der Aufnahmeregion 69 hervorzubringen. Bei dieser Ausführungsform sind die relativen Abmessungen der Vorrichtung und die Positionierung der verschiedenen Elemente der Vorrichtung so beschaffen, dass die Vorrichtung im Wesentlichen zur gleichen Zeit vollständig gesättigt ist, wie das kolorimetrische Reagens die Aufnahmeregion erreicht, so dass das kolorimetrische Reagens an der Aufnahmeregion verbleibt.
Die Vorrichtung ist außerdem so ausgelegt, dass die erste Sperre 64 nach der zweiten Sperre 70 umgeschaltet wird, damit sichergestellt ist, dass das kolorimetrische Reagens in die Aufnahmeregion 69 und nicht um sie herum strömt.
Diese Ausführungsform stellt ein Mittel zum Analysieren einer Probe unter Verwendung eines Multi-Reagens-Assays bereit. Es ist anzumerken, dass das überschüssige Konjugat automatisch von der Aufnahmeregion 69 fortgeschwemmt wird, bevor das kolorimetrische Reagens an der Aufnahmeregion 69 ankommt. Die Vorrichtung ist besonders für Screening-Assays geeignet und bietet eine automatische, nichtinstrumentelle Alternative zu Mikrotitrations-Plattenassays.
Beispiel 5 beschreibt eine Vorrichtung, die eine einzige Aufnahmeregion 69 aufweist, aber bei einer Abwandlung werden mehrere Aufnahmeregionen so bereitgestellt, dass in einem einzigen Assay eine Anzahl von Proben analysiert werden können.
BEISPIEL 6
In 6a wurde ein rechteckiger, trägerloser Nitrocellulosemembranstreifen 80 mit einer nominalen Porengröße von 12 μm (Typ AE 100, Schleicher & Schuell, Dassel, Deutschland) mit undurchlässigen Stiftlinien 81 aus reiner Lumocolor-Tinte markiert, und zwar parallel zu seinen. langen Seitenkanten 82 und mit einem geringfügigen Abstand zu ihnen. Parallel zu einer ersten kurzen Seitenkante 83 erstreckt sich eine erste umschaltbare Typ 2-Sperre 84 teilweise über den Streifen 80 (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 1 cm/s, und 2 Minuten lang bei 22 °C getrocknet). Eine undurchlässige Linie 85 erstreckt sich senkrecht von einem Ende der ersten Sperre 84 aus, und zwar weg von der ersten Seitenkante 83 und hin zu einer zweiten kurzen Seitenkante 86, um einen Kanal 87 zu definieren, der ein geschlossenes erstes Ende und ein offenes zweites Ende aufweist. Innerhalb des Kanals 87 befindet sich eine goldkonjugathaltige Region 88, die mit einem Abstand links von einer Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 89 (10%-iges ODG, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s) angeordnet ist. Zwischen der zweiten kurzen Seitenkante 86 und dem Kanal 87 ist eine Aufnahmeregion 90 angeordnet, die innerhalb eines elliptischen Ringes einer zweiten umschaltbaren Typ 2-Sperre 91 definiert ist. Die Aufnahmeregion 90 enthält einen immobilisierten Antikörper. Ein elliptischer Ring aus dem grenzflächenaktiven Stoff 92 (ebenfalls 10%-iges ODG) umgibt die Aufnahmeregion 90 und weist einen Abstand zur zweiten Sperre 91 auf.
In 6b wurde der trägerlose Membranstreifen 80 von 6a an einen Polyesterträger 93 geklebt (0,025 mm dicker Film vom Typ 7759, der auf einer Seite mit dem Acrylatklebstoff AS-110 (Adhesives Research Ireland Ltd, Limerick, Ireland) beschichtet wurde) und an ein Gehäuse 94 montiert. Es ist anzumerken, dass bei trägerlosem Membranmaterial eine Seitenfläche tendenziell größere Poren hat als die andere Seitenfläche. Bei vorhandenen niedrigen Flüssigkeitsdruckbelastungen strömt die Flüssigkeit durch die Membran nicht leicht von der großporigen Seitenfläche zur kleinporigen Seitenfläche. Der Polyesterträger 93 ist an die großporige Seitenfläche des Membranstreifens 80 geklebt (die Seite lässt sich dadurch erkennen, dass sie weniger glänzt als die kleinporige Seitenfläche). Der Träger 93 ist mit einer Öffnung 95 durch denselben versehen, die mit der Aufnahmeregion 90 des Membranstreifens 80 fluchtet.
Das Gehäuse 94 ist aus Perspex-Acrylglas (ICI, Darwen, UK) und ist im Allgemeinen kubisch. Der erste und der zweite Trog 96, 97 erstrecken sich teilweise über die Breite des Gehäuses 94. Der zweite Trog 97 ist tiefer als der erste Trog 96 und kommuniziert aufgrund eines Strömungsdurchlasses 98 mit demselben. Der Boden des Strömungsdurchlasses 98 ist höher als der Boden des ersten Trogs 96, so dass eine Lippe 99 zwischen dem ersten und dem zweiten Trog 96, 97 definiert wird. Innerhalb des ersten Trogs 96 ist ein Zapfen 100 eingebettet, der vertikal nach oben hervorsteht. Die rückseitig mit Polyester verstärkte Membran ist flach auf eine Oberseite des Gehäuses 94 montiert, und zwar in einer solchen Lage, dass sich die Aufnahmeregion 90 direkt oberhalb des Zapfens 100 in dem ersten Trog 96 befindet. Ein Endteil der Membran ist so nach unten gebogen, dass seine erste kurze Seitenkante 83 den Boden des zweiten Trogs 97 berührt.
Im Einsatz wird die Probe auf die Aufnahmeregion 90 unter Verwendung einer Pipette aufgetragen (bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform wird ein Trichter über der Aufnahmeregion 90 positioniert und mit einer vorgegebenen Menge der Probe gefüllt, die automatisch mit einer gewünschten Geschwindigkeit auf die Membran aufgetragen wird) und wird durch die zweite Sperre 91 daran gehindert, in die Umgebungsmembran zu strömen. Die Probe strömt vertikal durch die Dicke der Membran 80, von der kleinporigen Seitenfläche der Membran 80 zur großporigen Seitenfläche, und durch die Öffnung 95 im Polyesterfilm 93. Wenn der interessierende Analyt vorhanden ist, wird er an die aus den immobilisierten Antikörper bestehenden Aufnahmeregion 90 gebunden. Der Stift 100 unterstützt die Strömungsführung nach unten in den ersten Trog 96. Nachdem eine ausreichende Probemenge aufgetragen wurde, strömt die Probe über die Lippe 99 in den zweiten Trog 97 und benetzt die erste kurze Seitenkante 83 der Membran 80. Die Probe strömt danach so wie es unter Bezugnahme auf Beispiel 5 geschrieben wurde, was Folgendes zur Folge hat: (i) Wegwaschen der ungebundenen Probe von der Aufnahmeregion 90, (ii) Strömung des Goldkonjugats über die Aufnahmeregion 90 und (iii) Strömung des überschüssigen Goldkonjugats weg von der Aufnahmeregion 90.
Diese Ausführungsform gestattet das Analysieren einer großen Probenmenge, was wichtig ist, wenn der interessierende Analyt in niedrigen Konzentrationen vorhanden ist. Außerdem wird die Probemenge, nachdem sie durch einen relativ kleinen Aufnahmeort vertikal nach unten geströmt ist, zum Ende des Streifens geleitet, wo sie durch den Aufnahmeort horizontal zurückströmt. Die Ausführungsform ist besonders für den Nachweis von Bakterien (z.B. Coliformen) in verdünnten Proben geeignet, wie sie häufig bei Umweltprüfungen erforderlich ist.
Bei einer Abwandlung der obigen Ausführungsform enthalten die Tröge 96, 97 ein poröses oder absorbierendes Material, um die überschüssige Flüssigkeit zu absorbieren und zu verhindern, dass sie nach der Verwendung aus dem Gehäuse 94 entweicht. Es ist deutlich zu machen, dass der Zweck der Tröge 96, 97 im Gehäuse 94 darin besteht, eine vorgegebene Probenmenge auf die Aufnahmeregion 90 aufzutragen, bevor die Strömung längs der Membran 80 initiiert wird. Die gleiche Wirkung lässt sich durch andere Verfahren erzielen. Beispielsweise gelangt bei einer anderen Abwandlung die Probe, die durch die Membran strömt, in das poröse Material bzw. einen Kapillarkanal, das bzw. der in Form einer Stoßverbindung an der ersten kurzen Kante der Membran anliegt (siehe Beispiel 8). Geeignete poröse Materialien umfassen Glasfaservlies, Cellulosefaservlies, polymeres schwammartiges Material und Poly(isobutylen-co-maleinsäure)-Natriumsalz, mit gut absorbierenden Eigenschaften.
BEISPIEL 7
In 7a wurde ein rechteckiger, trägerloser Nitrocellulosemembranstreifen 100 mit einer nominalen Porengröße von 8 μm (Typ AE99, Schleicher und Schuell), mit den kleinen Poren nach oben, unter Verwendung von reiner Lumocolor-Tinte mit einem undurchlässigen Muster von Stiftlinien (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 3 cm/s, und 2 Minuten lang bei 22 °C getrocknet) markiert, um einen inneren Kanal 102 zwischen einem Paar von äußeren Kanälen 104 zu definieren, wobei sich all diese Kanäle 102, 104 von einer ersten (unteren) gemeinsamen Region 106 zu einer zweiten (oberen) gemeinsamen Region 108 erstrecken (die Ortsbezugsangaben bezüglich „oben" und „unten" beziehen sich auf die Orientierung, wie sie in 7a dargestellt ist). Speziell wird der innere Kanal 102 durch ein Paar von mit einem Zwischenraum voneinander angeordneten, parallelen undurchlässigen Linien 110 definiert, die an ihren unteren Enden durch eine erste Linie aus Cumaronharz 112 verbunden sind (hergestellt gemäß der Beschreibung in Tabelle 10), die als umschaltbare Sperre dient (eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 3 cm/s, und 2 Minuten lang bei 22 °C getrocknet). Eine zusätzliche undurchlässige Linie 114 erstreckt sich senkrecht zu dem ersten Paar von parallelen undurchlässigen Linien und ist mit einem Zwischenraum oberhalb desselben angeordnet, wobei sich die Enden 114a der zusätzlichen undurchlässigen Linie 114 ein kurzes Stück weit vertikal nach unten erstrecken. Der Teil der zusätzlichen undurchlässigen Linie 114, der sich senkrecht zu den parallelen undurchlässigen Linien 110 erstreckt, ist dabei länger als die Breite des inneren Kanals 102. Die Enden 114a der zusätzlichen undurchlässigen Linie 114 und die Enden der parallelen undurchlässigen Linien 110 sind jeweils durch eine Linie eines Paares von zusätzlichen (als umschaltbare Sperre fungierenden) Cumaronharzlinien 116 verbunden. Es ist deshalb deutlich zu machen, dass bei der beschriebenen Anordnung, der innere Kanal 102 vollständig umschlossen ist.
Die äußeren Kanäle 104 werden durch weitere undurchlässige Linien 118 sowie die parallelen undurchlässigen Linien 110 und die zusätzlichen Cumaronharzlinien 116 definiert, die oben beschrieben wurden. Die unteren Enden der äußeren Kanäle 104 sind zueinander parallel, wobei die oberen Enden in Bezug zueinander zu den Rändern des Membranstreifens 100 hin auseinander laufen.
Eine Aufnahmeregion 120, die den immobilisierten Antikörper enthält, wird zu dem oberen Ende des inneren Kanals 102 (zwischen den parallelen undurchlässigen Linien 110) hin bereitgestellt, wobei eine Goldkonjugatregion 122 unterhalb der Aufnahmeregion 120 auch im inneren Kanal 102 bereitgestellt wird. Eine Linie aus dem grenzflächenaktiven Stoff 124 (10%-ige ODG-Lösung, eingezeichnet mit einem 0,7-mm-Stift, Geschw. = 5 cm/s) erstreckt sich längs einer der äußeren Kanäle 104 nach unten, dann unterhalb des inneren Kanals 102 und schließlich längs des anderen äußeren Kanals 104 nach oben. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine weitere umschaltbare Cumaronharz-Sperre 126 direkt unterhalb der Cumaronharzlinie 112 bereitgestellt. Außerdem wird eine weitere Linie aus dem 10%-igen ODG-Grenzflächenaktivstoff 128 unterhalb der ersten Linie aus dem 10%-igen ODG-Grenzflächenaktivstoff unterhalb des inneren Kanals 102 bereitgestellt. Diese weiteren Linien (die Linie für die Cumaronharzsperre 126 und die Linie aus dem ODG-Grenzflächenaktivstoff 128) sind optional, es hat sich aber im Einsatz erwiesen, dass sie eine zuverlässigere Umschaltung der Cumaronharzsperre 112 fördern.
In 7b wurde auf die Unterseite des Nitrocellulosemembranstreifens 100 (die in 7b rechts angeordnet ist) ein Polyesterträger 130 geklebt (0,254 mm dicker Film vom Typ 8565, der auf einer Seite mit dem Acrylatklebstoff AS-110 (Adhesives Research) beschichtet wurde). Der Träger 130 ist mit einer Öffnung 132 versehen (wobei der Rand der Öffnung 132 mit einer 10%-igen ODG-Lösung beschichtet ist, die von der Nichtklebeseite aus aufgetragen wurde) und ist hinsichtlich der Länge kürzer als der Nitrocellulosemembranstreifen 100. Der Träger 130 ist so auf den Membranstreifen 100 geklebt, dass einerseits die Öffnung 132 sich direkt unterhalb der Aufnahmeregion 120, die den immobilisierten Antikörper enthält, befindet und dass andererseits die erste (untere) gemeinsame Region 106 des Membranstreifens 100 sich unterhalb des Trägers 130 erstreckt (siehe 7c). Ein Streifen aus Seide 134 (oder einem anderen dünnen, leichten Gewebe, z.B. einem synthetischen Gewebe vom Typ PE33HC (ZBF, Zürich) wurde über den Träger 130 geklebt, um die Öffnung 132 abzudecken. Dies wurde dadurch bewerkstelligt, dass die Region der Öffnung 132 abgedeckt und etwas Klebstoff (Spraymount-Klebstoff 3M United Kingdom PLC, UK) auf die Oberfläche des Trägers 130 aufgesprüht wurde (siehe 7d).
Es ist anzumerken, dass wenn das synthetische Gewebe verwendet wurde, dieses vor seiner Verwendung zuerst mit 10%-iger ODG-Lösung getränkt und dann getrocknet wurde. Ein Streifen aus porösem Material 136, in diesem Fall Vileda Sunsplash [TM] (Freudenberg Household Products LP, Rochdale, UK), wurde auf den Träger 130 geklebt (oberhalb und unterhalb des Seidenstreifens 134, sowie auf den Seidenstreifen 134 selbst und das untere Ende des Nitrocellulosemembranstreifens 100 – siehe 7e). Dies wurde dadurch bewerkstelligt, dass wieder etwas Spraymount-Klebstoff auf die Gewebeseite der Vorrichtung aufgesprüht und das poröse Vileda Sunsplash-Material 136 mit mäßigem Druck auf die Vorrichtung gedrückt wurde. Es ist anzumerken, dass das poröse Material mit der Membran nur an derem unteren Ende einen direkten Kontakt hat. Der Streifen aus porösem Material 136 ist schmaler als der Membranstreifen 100 und erstreckt sich nicht über die gesamte Länge der Seitenkanten des letzteren (siehe 7e).
Im Einsatz wird die Vorrichtung abgestützt, wobei sich der Membranstreifen 100 in einer horizontalen Position befindet und die Probe wird unter Verwendung einer Pipette auf die Aufnahmeregion 120 aufgetragen. Obwohl eingesehen werden kann, dass bei alternativen Ausführungsformen (nicht dargestellt) eine Auftragseinrichtung für die Probe durchaus in ein für die Vorrichtung vorgesehenes Gehäuse integriert und über der Aufnahmeregion 120 positioniert werden kann. Das Ausströmen der Probe aus dem inneren Kanal 102 wird durch die undurchlässigen Linien 110, 114 und die Cumaronharzlinien 112, 116 verhindert. Wenn eine größere Menge der Probe aufgetragen wird, strömt die Probe somit vertikal durch die Dicke des Membranstreifens 100 und durch die Öffnung 132 im Polyesterträger 130. Wenn der interessierende Analyt vorhanden ist, wird er in der aus dem immobilisierten Antikörper bestehenden Aufnahmeregion 120 gebunden. Die durch die Öffnung 132 im Polyesterträger 130 strömende Probe strömt zuerst in die Seide 134 und dann in das poröse Material 136. Die Probe strömt längs des porösen Materials 136 weiter und strömt, weil sie einen direkten Kontakt mit dem Membranstreifen 100 aufweist, in den Membranstreifen 100 zurück, und zwar in die erste (untere) gemeinsame Region 106 des letzteren. Die Kapillarität des porösen Materials 136 ist höher als die der Öffnung 132 und das Volumen des porösen Materials 136 ist so gewählt, dass nachdem die gesamte Probe aufgetragen wurde, die gesamte freie Flüssigkeit im inneren Kanal 102 im porösen Material 136 absorbiert wird und so an der Öffnung 132 keine Probe mehr vorhanden ist. Da die Probe von der ersten (unteren) gemeinsamen Region 106 zur zweiten (oberen) gemeinsamen Region 108 strömt, bewegen sich die Linien aus dem ODG-Grenzflächenaktivstoff 124, 128 hin zu den Cumaronharzsperren 112, 126 am unteren Ende des inneren Kanals 102, die folglich durch die Wirkung des ODG-Grenzflächenaktivstoffes geöffnet werden. Die Probe strömt längs des äußeren Kanals 104 weiter, strömt aber nicht durch den inneren Kanal 102, da die zusätzlichen Cumaronharzsperren 116 noch nicht geöffnet wurden (die Strömung der Probe durch einen Kanal erfordert ein Auslass in jenem Kanal). Wenn das ursprünglich in den äußeren Kanälen 104 vorhandene ODG durch die Probenströmung in die zusätzlichen Cumaronharzsperren 116 bewegt wird, werden letztere umgeschaltet, wodurch ein Auslass für den inneren Kanal 102 bereitgestellt wird. Dadurch strömt die Probe längs des inneren Kanals 102, um das Goldkonjugat über die Analytaufnahmeregion 120 zu waschen, wo es gebunden wird, falls der interessierende Analyt vorhanden ist. Die weitere Strömung bewirkt, dass ungebundenes Goldkonjugat aus der Aufnahmeregion 120 entfernt wird, damit sich das Ergebnis deutlich beobachten lässt.
Es ist deutlich zu machen, dass die Probe nicht von dem porösen Material 136 aus nach oben durch die Öffnung 132 strömen kann, wodurch eine Ungleichförmigkeit der Strömung im inneren Kanal 102 entstehen würde, weil die Probe schon von der Öffnung 132 entfernt wurde. Außerdem verhindert die Seide 134, dass Fasern, die von der Oberfläche des porösen Materials 136 aus hervorstehen, einen Weg für die Flüssigkeitsleitung zurück durch die Öffnung auf den Membranstreifen 100 bilden. Bei alternativen (nicht dargestellten) Ausführungsformen wurde das Vileda Sunsplash-Material somit durch ein Absorptionsmaterial ohne hervorstehende Oberflächenfasern ersetzt, wodurch die Notwendigkeit für die Seide 134 zwischen dem Polyesterträger 130 und dem porösen Material 136 entfällt.
Wie beim Beispiel 6 gestattet diese Ausführungsform, dass eine große Probenmenge analysiert werden kann, wobei der größte Teil der Probe, der durch die Aufnahmeregion strömt, zuerst vertikal nach unten und anschließend horizontal durch die Aufnahmeregion strömt.

Claims

Flüssigkeitsströmungssteuervorrichtung, umfassend: (i) einen Flüssigkeitsströmungsweg, der durch Zwischenräume eines porösen Mediums definiert ist; (ii) eine Flüssigkeitsströmungssperre an einem Ort im Strömungsweg, wobei die Strömungssperre eine nichtnetzende Region im Strömungsweg ist; und (iii) Sperrenaufhebungsmittel, die in das poröse Medium im Strömungsweg getränkt sind, wobei die Sperrenaufhebungsmittel jeweils ein Benetzungsmittel sind, mit dem die Benetzung der Flüssigkeitsströmungssperre möglich ist und die, im Einsatz, durch die Flüssigkeit, die im Strömungsweg strömt und mit der Flüssigkeitsströmungssperre in Kontakt kommt, beweglich sind, damit die Flüssigkeitsströmung durch den Ort möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit eine wässrige Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flüssigkeitsströmungssperre ein hydrophobes Material und das Aufhebungsmittel ein grenzflächenaktiver Stoff ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeitsströmungssperre ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Wachsen, Harzen, synthetischen Polymeren, Druckfarben und Lacken.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Aufhebungsmittel ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Octyl-β-D-glucopyranosid, Dioctylsulfosuccinat-Natriumsalz, Polyoxyethylen-(23)-Dodecylether und Polyoxyethylen-(20)-Sorbitanmonolaurat.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeitsströmungssperre in das poröse Medium getränkt und an demselben immobilisiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass, im Einsatz, mindestens eine Region im Strömungsweg vorhanden ist, wo die Richtung des Flüssigkeitsstromes nachdem die Flüssigkeitsströmung durch den Ort initiiert wurde im Vergleich zu der Richtung der Flüssigkeitsströmung in der Region, bevor die Flüssigkeitsströmung durch diesen Ort initiiert wurde, anders ist.
Assayvorrichtung für einen Analyten, umfassend: (i) einen Strömungsweg für eine Flüssigkeit, der durch Zwischenräume in einem porösen Medium definiert ist; (ii) mindestens eine Flüssigkeitsströmungssperre am porösen Medium an einem Ort im Strömungsweg, wobei die Sperre eine nichtnetzende Region im Strömungsweg ist; (iii) mindestens ein Sperrenaufhebungsmittel, das ein Benetzungsmittel ist, mit dem die Benetzung der Flüssigkeitsströmungssperre möglich ist, das in das poröse Medium getränkt ist, das in der Flüssigkeit löslich ist, und das, im Einsatz, durch die Flüssigkeit, die im Strömungsweg strömt und mit der Strömungssperre in Kontakt kommt, beweglich ist, damit die Flüssigkeitsströmung durch den Ort möglich ist; und (iv) eine Analytaufnahmeregion im Strömungsweg.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung mit einer Visualisierungsagensauftragszone bereitgestellt wird, die zur Aufnahme eines Visualisierungsagens ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Analytvisualisierungsagens an einer Zone im Strömungsweg bereitgestellt wird und das Visualisierungsagens mit dem Analyten Wechselwirken kann, um das Vorhandensein des Analyten anzuzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Visualisierungsagens in der Aufnahmeregion immobilisiert ist und außerdem dazu dient, den Analyten in der Aufnahmeregion zu immobilisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Analytaufnahmeregion eine immobilisierte Analytbindungssubstanz umfasst, die zum Immobilisieren des Analyten in der Aufnahmeregion dient, und das Visualisierungsagens sich so stromaufwärts der Aufnahmeregion befindet, dass es, im Einsatz, durch die Aufnahmeregion strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei eine Probenauftragszone bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Probenauftragszone der Analytaufnahmeregion oder der Visualisierungsagensauftragszone von Anspruch 9 entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Probenauftragszone von einer zusätzlichen Strömungssperre und von einem zugeordneten Sperrenaufhebungsmittel umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die zu analysierende Probe in der Flüssigkeit enthalten ist, die, im Einsatz, längs des Strömungsweges strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei mindestens zwei Sperren und mindestens zwei Sperrenaufhebungsmittel bereitgestellt und so angeordnet werden, dass, im Einsatz, mindestens zweimal etwas Flüssigkeit über die Analytaufnahmeregion strömt.