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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bequem anzuwendende
Teststreifenvorrichtung, mit deren Hilfe es möglich ist, mehrere Farbtests gleichzeitig
durchzuführen,
wobei solche Proben wie Serum, Plasma oder Vollblut verwendet werden,
sowie auf eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die Ergebnisse gleichzeitig
nachgewiesen und gemessen werden können, wodurch die Messung von
organspezifischen Schäden,
die infolge von bestimmten Erkrankungen auftreten, mit Hilfe eines
am Standort durchführbaren
Testverfahrens erfolgen kann. Dadurch wird eine schnelle Übermittlung
der Ergebnisse an einen vom Patienten entfernt gelegenen Standort
mit Hilfe von elektronischer Kommunikation ermöglicht.
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Hintergrund der Erfindung
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Vom
medizinischen Standpunkt betrachtet stellt die frühe Diagnose
einer Krankheit oder Dysfunktion im Rahmen einer präventiven
Behandlung einer schweren Organ- oder Stoffwechseldysfunktion einen
großer
Vorteil dar. Solch ein Gesundheitswarnsignal kann nur erkannt werden,
wenn ein bequem anwendbares System zur Verfügung steht, welches die regelmäßige Überprüfung von
Analyten erlaubt, die mit Störungen
oder Dysfunktionen von Hauptorganen im Zusammenhang stehen, so dass
eine frühzeitige
Diagnose erzielt werden kann. Der Testvorgang sollte bevorzugt am
Standort des Patienten erfolgen (wie z. B. in der Praxis des Arztes,
zu Hause durch medizinisches Fachpersonal oder durch Selbsttests
und/oder Langzeitpflegeeinrichtungen) und unmittelbare Antworten
liefern, so dass ernsthafte Folgen vermieden oder minimiert werden
können. Als
Probe bei solchen diagnostischen Testverfahren wird Blut gewählt.
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In
der Vergangenheit wurden mehrere kolorimetrische Verfahren zur Bestimmung
von Analyten verwendet. Die Systeme Seralyzer® (Ames-Abteilung von Miles
Labs oder Bayer) und Ektachem® (Eastman Kodak) liefern
Quantifizierungen zur Bestimmung mehrerer Analyten. Allerdings wird
bei diesen Systemen Serum, nicht Blut, als Probe verwendet. In diesen
Fällen
ist zur Trennung des Serums vom Blut eine Zentrifugation in einem
Labor notwendig, die normalerweise nicht am Standort des Patienten durchgeführt werden
kann. Zudem sind die Analysegeräte
oftmals groß und
die Messungen werden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander durchgeführt.
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Bei
den Dry-Chemistry-Tests, die von Kyoto Daiichi Kagaku für verschiedene
Analyten angeboten werden, wird ebenfalls Serum als Probe verwendet. Andere
frühe Erfindungen
umfassen die Messung von Analyten in Serum oder Plasma, nicht aber
in Vollblut, wie dies z. B. bei
US-Patent
Nr. 5,798,272 und
US-Patent
Nr. 5,589,399 der Fall ist.
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I-Stat® (I-Stat
Inc.) und Reflotron® (Boehringer Mannheim)
sind bekannte Systeme zur Messung von Analyten im Blut, die dem
Stand der Technik entsprechen. Allerdings wird beim I-Stat-System
im Gegensatz zum kolorimetrischen ein elektrochemisches Verfahren
angewendet. Reflotron ist ein ziemlich großes und komplexes Analysegerät, das die
Testantworten einzeln liefert und keine gleichzeitige Messung mehrerer
Analyten durchführt.
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Ein
weiteres System, das Analyten in Vollblut misst, ist das Stat-Site
® (GDS
Technology), das in
US-Patent
Nr. 5,104,618 offenbart wird. Dieses System unterscheidet
sich allerdings von der vorliegenden Erfindung durch die Komplexität der Vorrichtung, wobei
das System nicht in der Lage ist, mehrere Analyten gleichzeitig
zu messen, so dass die Resultate einzeln, Test für Test geliefert werden und
der Bereich zum Aufbringen der Proben sehr klein ist, wodurch das
Auftragen der Proben schwierig wird und beim Vorhandensein von Luftblasen
in der Probe potentiell ungenaue Ergebnisse liefert.
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US-Patent Nr. 5,110,742 (Cholestech
Corp.) ist ein weiteres System, mit dem Analyten in Vollblut gemessen
werden. Allerdings weist das System bei der Anwendung als diagnostische
Vorrichtung am Versorgungsstandort mehrere Nachteile auf. Diese bestehen
darin, dass das System nicht tragbar ist; eine gemeinsame Lichtquelle
hat, so dass es nur eine Farbe messen kann, wodurch die messbaren Arten
von Analyten begrenzt werden; der Bereich zum Aufbringen der Probe
und die Transportzone komplex ist, was einem zentralen Blutfilterungsmechanismus
notwendig macht, der die Trennung des Plasmas oder Serums vom Blut
mit dem Nachteil durchführt,
dass es insbesondere bei Proben mit einem hohen Hämatokritgehalt
zu Verstopfungen kommt. Zudem ist der Bereich zum Aufbringen der Blutproben
sehr klein, so dass das Aufbringen der Probe schwierig und unbequem
wird und möglicherweise
der Abbruch des Tests erforderlich ist, wenn Luftblasen vorhanden
sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die zuvor genannten
Nachteile beim Stand der Technik zu überwinden.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Teststreifens, der für
Vollblut, Serum oder Plasma verwendet werden kann.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Vorrichtung, die einfach und leicht anzuwenden ist und bei
der mehrere Analyten gleichzeitig am Standort des Patienten getestet werden
können,
so dass die Ergebnisse durch elektronische Mittel an einen entfernt
liegenden Gesundheitspflegestandort übermittelt werden können.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bequem
anzuwendende Vorrichtung zu liefern, bei der die Platzierung und
Anwendung der Blutproben von Venen- oder Kapillarblut, wie z. B.
vom Finger-Stick oder Heel-Stick, bequem und benutzerfreundlich
ist, ungeachtet dessen, ob die Anwendung direkt oder unter Anwendung
einer Übertragungspipette
oder -vorrichtung erfolgt
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zu liefern, bei der die einzelnen Reagenzkissen für jeden
Analyt wahlfreie individuelle Filterungsbereiche, und nicht etwa
einen zentralen Filterungsbereich, aufweisen, so dass die Wahrscheinlichkeit
von Verstopfung bei der Analyse von Vollblut minimiert wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reflektometer
zu liefern, das eine individuelle Lichtquelle für jedes Reagenzkissen bietet,
so dass es ein optimales Verfahren zum Nachweis der Farbreaktion
gewährleistet,
welche für
die Bestimmung jedes Analyten notwendig ist.
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Erstaunlicherweise
löst die
vorliegende Erfindung alle oben genannten Schwierigkeiten, indem eine
Verteilungsschicht verwendet wird, die einheitlich über die
Kissen verteilt wird, so dass ein bequemes Aufbringen der Proben
und eine einheitliche Verteilung der Probe bei jedem einzelnen Testkissen
ermöglicht
wird. Sofern die Probe aus Vollblut besteht, wird ein Filter einheitlich über den
Kissen platziert, so dass eine einheitliche Filterung des Blutes
sichergestellt wird. Die vorliegende Erfindung umfasst ein System
zur Messung der Farbveränderung
auf den Reagenzkissen, vorzugsweise durch die Anwendung eines handgehaltenen
tragbaren Messgeräts,
das verschiedene Wellenlängen
für jedes
Kissen messen kann, wodurch seine Eignung für die gleichzeitige Messung
einer Vielzahl von Analyten erhöht
wird.
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Unter
Nutzung von kolorimetrischen Verfahren gibt die Vorrichtung durch
ein einfaches Aufbringen der Probe die Konzentration von Analyten
in Vollblut oder in einer anderen Probe an. Das System besteht aus
einer Struktur von Streifentyp und einem handgehaltenen Messgerät, das die
Reflexion von mehreren Analyten gleichzeitig misst. Das System ist einfach
und ermöglicht
ein bequemes Aufbringen der Probe. Das Verfahren ermöglicht eine
schnelle und einfache gleichzeitige Messung von mehreren spezifischen
erkrankungsbedingten Analyten und macht regelmäßige Kontrollen allgemeiner
Körperfunktionen
und die unmittelbare Übermittlung
von solchen Funktionen mit Hilfe elektronischer Mittel möglich.
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Beispielsweise
dient eine erhöhte
Konzentration von Kreatinin und BUN (Blutharnstoffstickstoff, engl.
Blond Urea Nitrogen) im Blut als Marker für eine Nierendysfunktion, die
Erhöhung
des Enzyms Alanin-Aminotransferase
(ALT) im Blut dient als Marker für
eine Leberdysfunktion, die Erhöhung
oder Senkung der Glukosekonzentration im Blut dient als Marker für eine Dyskunftion
des Pankreas, d.h. Diabetes, ein erhöhter Cholesterinspiegel dient
als Marker für eine
kardiovaskuläre
Dysfunktion, Bilirubin dient als Marker für eine Leberdysfunktion, etc.
Die Erfindung kann auch für
die am Standort notwendige Untersuchung von Neugeborenen auf PKU
[Phenylketonurie], Galaktosämie,
T4, etc. verwendet werden, welche zurzeit
die Übersendung
der Proben an entfernte Standorte erfordern, damit eine Analyse
durchgeführt werden
kann.
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Der
Teststreifen ist so konstruiert (siehe 2 und 3),
dass durch die Deckfläche
oder -schicht, die einen physikalischem oder chemischen Charakter
hat und auf welche die Probe aufgegeben wird, die Probe einheitlich
und schnell über
die Länge des
Streifens verteilt wird, wie dies bei Polyesterfilterungsmedien
von Reemay oder Nylon Mesh der Fall ist. Die zweite Fläche der
Vorrichtung ist eine wahlfreie Blutfilterschicht (siehe 2 und 3),
wie z. B. eine Glasfasermatrix, die aufgrund ihrer Porösität vom Serum
oder Plasma durchdrungen kann, während
die partikelförmigen
Blutzellen von ihr zurückbehalten
werden. Bei ihrer Anwendung reicht die Filtermatrix oder -schicht über alle
Reagenzkissen.
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Beide
Matrizen werden durch einen Anhaftbereich wie z. B. ein Doppelklebeband
an beiden Enden an der Struktur der Unterseite, der vierten Fläche, befestigt.
In einer alternativen Konfiguration kann eine undurchlässige Deckschicht
mit einer rechteckigen Öffnung über allen
Reagenzkissen dazu dienen, alle Schichten zusammenzuhalten, wobei
die fünfte
Fläche,
wie in 4 und 5 gezeigt, an die untere Schicht
(Trägerschicht)
anhaftet.
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Die
dritte Fläche
der Vorrichtung ist aus einzelnen Reagenzkissen zusammengesetzt,
die aus einem aufsaugenden Material, wie z. B. Matrizen vom Typ
Whatman 54 oder einer anderen Membran wie z. B. Polyethlylensulfon,
bestehen, die das Serum oder Plasma absorbieren, das durch die Filterschicht
hindurch dringt. Jedes einzelne Reagenzkissen kann aus einer oder
mehreren Schichten bestehen (2 und 3 zeigen
zwei Reagenzschichten), in denen jeweils die Chemikalien enthalten
sind, die dazu notwendig sind, um die Farbreaktionen der verschiedenen
zu testenden Blutanalyten hervorzurufen. Die Reagenzkissen werden
an der Trägerstruktur
oder vierten Fläche
angebracht.
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Die
fünfte
Fläche,
die in 4 und 5 gezeigt wird, ist eine Trägerstruktur,
die eine in Längsrichtung
verlaufende Öffnung über allen Reagenzkissen
aufweist. Durch diese Trägerstruktur
wird das Auftragen der Proben bei der Vorrichtung nicht beeinträchtigt.
Daher ist bei der Verwendung beider Vorrichtungen das Verfahren
dasselbe, wobei es aus dem Aufgeben der Probe an einer beliebigen
Stelle der Diffusions- oder Verteilungsschicht, der wahlfreien Trennung
der roten Blutzellen in der Filterungsschicht und dem Durchlassen
des Serums oder Plasmas durch den Reagenzbereich besteht. Ferner
wird bei der Reaktion des Serums oder Plasmas mit den in den Reagenzkissen
befindlichen Chemikalien eine Färbung
hervorgerufen, die mit einer beliebigen Farbmessvorrichtung, wozu
auch das Auge zu zählen
ist, durch die Öffnungen
in der unteren Struktur abgelesen wird.
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Die
Farbmessvorrichtung kann eine Lichtquelle mit mehreren verschiedenen
Filtern oder eine Vielzahl von Lichtquellen und entsprechenden Lichtdetektoren
aufweisen. Die Farbmessvorrichtung kann aus einem Reflektometer
mit einer Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen und
einem Detektor für
jede Lichtquelle bestehen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Querschnitts-Planansicht der Vorrichtung mit einer
Trägerstruktur.
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2 ist
eine schematische Querschnitts-Planansicht der Vorrichtung, die
zwei Schichten im Reagenzbereich zeigt.
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3 ist
eine schematische Ansicht der Trägerstruktur
und aller Schichten der Vorrichtung, wobei jede Schicht separat
gezeigt wird.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung
mit Trägerstrukturen
auf der Ober- und Unterseite.
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5 ist
eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung,
die alle Schichten mitsamt zweier undurchlässigen Trägerstrukturen zeigt, zwischen
denen die anderen Funktionsschichten eingeschlossen sind.
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6 ist
eine schematische Ansicht der unteren Trägerstruktur mit Öffnungen,
durch welche die Farbe gezeigt wird, und der vielen Lichtquellen
und Lichtdetektoren, welche die Intensität der Farbe durch jede Öffnung messen
können.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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A. Assay-Vorrichtung
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1 illustriert
einen Querschnitt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung 10 mit
einem Trägerbereich
oder einer Trägerschicht,
die im Allgemeinen aus steifem oder halbsteifem Kunststoff oder einem
anderen ähnlichen
Material 11 besteht und die unter jedem Reagenzkissen Öffnungen
(nicht gezeigt) aufweist; Reagenzbereiche oder -kissen 12,
einen wahlfreien Filterungsbereich bzw. eine wahlfreie Filterungsschicht 13;
einen Distributions- oder Verteilungsbereich 14 und einen
Anhaftbereich 15.
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2 illustriert
dieselbe Querschnittsansicht der Vorrichtung von 1,
wobei sie zeigt, dass die Reagenzkissen mehrere Schichten 16, 17 aufweisen können. Die
Illustration zeigt zwei Schichten 16 und 17, obgleich
eine beliebige für
ein Assay geeignete Anzahl von Schichten verwendet werden kann.
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3 illustriert
die Struktur von 1 durch die Trennung jeder einzelnen
Schicht. Die Öffnungen,
die im Kunststoffträger
vorhanden sind, werden unter 18 gezeigt.
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4 und 5 zeigen
eine andere Ausführungsform 10a,
welche eine Vorrichtung mit einer oberen undurchlässigen Träger-Deckschicht 19 bzw. einem
Träger-Deckbereich
an der Oberseite der Vorrichtung illustriert. Dieser Deckbereich
bzw. diese Deckschicht weist eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung 20 auf,
welche die Verteilungsschicht über allen
Reagenzkissen freilegt. Die Figur illustriert Anhaftbereiche in
den Schichten auf der Oberseite und der Unterseite, durch welche
die Anhaftung beider Trägerschichten
aneinander ermöglicht
wird.
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6 zeigt
eine halbsteife Struktur 21 mit sechs Öffnungen 22, sechs
Lichtquellen S1–S6 und sechs
Detektoren D1–D6.
Selbstverständlich
hängt die
Anzahl der Öffnungen,
Quellen und Detektoren von der Anzahl der zu bestimmenden Analyten
ab, und sie ist für
die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. 6 illustriert
ebenfalls ein Polystyrol-Plastikstreifen 21 von ungefähr 5,1–7,6 cm
(2–3'') Länge und
ungefähr
0,4–0,6
cm (0,15''–0,25'')
Breite mit kreisförmigen Öffnungen 22,
die einen Durchmesser von ungefähr
0,2–0,4
cm (0,08'' bis 0,16'') aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Teststreifenvorrichtung beispielsweise eine Länge von 7,6
cm (3'') bei einer Breite
von 0,5 cm (0,2'') und weist sechs
kreisförmige Öffnungen
von 0,3 cm (0,1'') auf, die sich in
einem Abstand von 0,5 cm (0,2'') zueinander befinden,
so dass bis zu sechs Analyten getestet werden können. Jedes Reagenzkissen (nicht gezeigt)
weist einen Durchmesser von 0,3 cm (0,12'') auf
und ist über
der entsprechenden Öffnung
befestigt. Individuelle Lichtquellen, wie z. B. LED1–LED6, versorgen
die Vorrichtung mit Licht, welches von den einzelnen Detektoren
D1–D6
erkannt wird.
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Die
Reagenzkissen, die mit Hilfe von durchsichtigem haftendem Material
oder einem anderen konventionellen Mittel an der Trägerschicht
befestigt sind, bestehen aus aufsaugenden oder absorbierenden Materialien,
die Chemikalien zurückzubehalten können, wie
z. B. Whatman 54 (Whatman) oder eine Membran aus Polyethylensulfon
(PES) (Pall Inc, oder Sortorius), und welche die für die Analyten
spezifischen Chemikalien enthalten, die auf der Matrix getrocknet
sind und die mit jedem gewünschten
Blutanalyt in einer bekannten chemischen Reaktion reagieren können. Das
Reagenzkissen weist dabei eine oder mehrere Schichten auf, die bei
Bedarf Reaktionen voneinander trennen, die miteinander unvereinbare
chemische Umgebungen erfordern, wie dies z. B. bei sauren oder basischen
Bedingungen der Fall ist.
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Die
Reagenzkissenbereiche sind durch offene Räume oder Plastikausbuchtungen
(nicht gezeigt) zwischen den Kissen einzeln voneinander abgetrennt.
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Der
wahlfreie Filterbereich umfasst eine Siebmatrix, die durch ihre
Porengröße die sich
im Blut befindenden partikelförmigen
Stoffe, wie z. B. rote Blutzellen, zurückhält, während gleichzeitig nicht-partikelförmiges Serum
oder Plasma durch sie hindurch dringen kann. Es ist eine Vielzahl
von Matrizen auf Membranen mit einer Porengröße bekannt, die sich ungefähr im Bereich
der Größe von roten Blutzellen
bewegen, und die für
Filterungsvorgänge verwendet
werden können,
wie z. B. Glasfasermembranen von 0,5 bis 8 Mikron.
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Indem
man die Filterungsschicht in Längsrichtung
auf den Streifen platziert, erhält
jedes einzelne Kissen seinen eigenen Filterungsbereich direkt vom
verwendeten Blut. Ein wichtiger Umstand ist, dass dieser homogene
Blutfilterungsmechanismus im Gegensatz zu einem zentralen Filterungsmechanismus
das Auftreten von Verstopfungen weniger wahrscheinlich macht, was
sogar für
Proben mit hohem Hämatokritgehalt
wie z. B. neonatalem Blut gilt.
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1 illustriert
den Distributions- oder Verteilungsbereich in Form der Deckschicht.
Diese Schicht ist spezifisch so gestaltet, dass sie die Oberflächenspannung
des Bluts-, Serum- oder Plasmatropfens bzw. einer anderen als Probe
verwendeten Flüssigkeit
bricht. Kommt es zum Kontakt mit diesem Bereich, bricht der Zusammenhalt
des Tropfens, der auf der Oberflächenspannung
beruht, so dass die Probe über
die Schicht ausgebreitet bzw. verteilt wird. Der höhere Flüssigkeitsgrad
der Probe resultiert in einer besseren Homogenitätsverteilung über die
wahlfreie Blutfilterungsschicht und über jedes einzelne Reagenzkissen.
Durch die Verteilungsschicht kann die Probe auf einer beliebigen
Stelle auf der Deckschicht aufgebracht werden, unabhängig ob dies
von einem Finger-Stick,
Heel-Stick, einer Übertragungspipette
oder unter Verwendung von anderen Quellen oder Auftragsverfahren
erfolgt, wodurch ein einfacheres und bequemeres Auftragen der Probe ermöglicht wird.
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Die
Verteilungsschicht kann einen physikalischen Charakter haben, wie
bei einem Polyesterfiltrierungsmedium von Reemay oder Nylonmaschen, oder
einen chemischen Charakter haben wie bei Titandioxid oder Bariumsfulfat,
oder eine Kombination von diesen sein. Alternativ werden diese Chemikalien
auf die obere Seite der wahlfreien Filterschicht aufgetragen.
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Die
Probe wird bequem auf eine beliebigen Stelle der Deckschicht aufgetragen,
durch welche die Verteilung und Filterung erfolgt. Nach der Filterung reagiert
das resultierende Serum oder Plasma mit dem Reagens, so dass im
Reagenzkissen eine Färbung
hervorgerufen wird, und die Farbe wird durch die Öffnung in
der unteren Trägerschicht
erkannt. Die Farbe kann auf visuellem Wege erkannt oder mit Hilfe
einer beliebigen Farbmessvorrichtung abgelesen werden, wie z. B.
einem Reflektometer, das aus einzelnen LEDS als Lichtquellen für jedes
einzelne Reagenzkissen besteht. Das Resultat kann dann mit Hilfe
von elektronischen Mitteln unmittelbar an einen entfernt liegenden
Standort geschickt werden.
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6 illustriert
die untere Trägerschicht
mit Öffnungen
und Lichtquellen, wie z. B. einzelnen LEDS mit Wellenlängen von
360 nm bis 800 nm und entsprechenden Detektoren, die dazu dienen,
die durch die Öffnungen
gezeigten Farben zu messen.
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B. Assay-Verfahren für Blutanalyten bei Organ- oder erkrankungsspezifische
Tests
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Es
ist bekannt, dass eine Vielzahl von Tests durchgeführt werden
kann, um nachzuweisen, ob in einer Anzahl von Hauptorganen eine
Dysfunktion oder eine Erkrankung vorliegt. Das System der vorliegenden
Erfindung kann Reagenzien zur Ausführung von Assays umfassen,
die ein übergreifendes
Bild des allgemeinen Gesundheitszustands liefern, wie z. B. Tests
auf Cholesterin, Glukose, Bilirubin etc. Alternativ kann das System
so angelegt werden, dass mit seiner Hilfe die Funktion eines einzelnen
Organs wie z. B. der Leber, des Pankreas etc. überprüft werden kann.
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Die
bekannten chemischen Reaktionen für jeden der organspezifischen
Analyten hängen
von verschiedenen Farbformationen mit verschiedenen Chemikalien
ab, wie unten illustriert:
Die Lichtquellen der Vorrichtung
mit Wellenlängen von
360 nm bis 800 nm ermöglichen
die Erkennung oder Bestimmung der Farben, die sich auf jedem Reagenzkissen
zeigen. Bei der Testvorrichtung wird die Farbintensität mit Hilfe
eines Messsystems gemessen, indem z. B. die Reflexion im Bereich
zwischen den Wellenlängen
von 360 und 800 nm bei jedem Reagenzkissen einzeln bestimmt wird.
Die Farbintensität
ist proportional zur Konzentration jedes Analyts. Obwohl LEDs als
Lichtquellen gezeigt werden, kann eine beliebige konventionelle Lichtquelle
mit jeder beliebigen Erkennungsvorrichtung verwendet werden, wozu
auch das Auge gehört.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthalten die Reaktionskissen der Testvorrichtung Chemikalien zur
Bestimmung von mehreren Analyten und stellen eine Vorrichtung zur Überprüfung des
allgemeinen Gesundheitszustands oder eine Überwachungsalarmvorrichtung
dar, wobei diese folgendes umfasst: BUN (Blutharnstoffstickstoff)
und Kreatinin, die sehr spezifische diagnostische Marker für Störungen der
Niere darstellen, wobei die entsprechenden Spiegel unter solchen
Bedingungen erhöht
sind; ALT (Alaninaminotransferase) und Bilirubin, die spezifische
diagnostische Marker für
einen Leberschaden sind (ihr Spiegel erhöht sich mit dem Grad der Leberschädigung);
Glukose, welche einen spezifischen Marker für Diabetes darstellt (ihr Spiegel
erhöht
sich bei Hyperglykämie
und senkt sich im hypoglykämischen
Zustand); Cholesterin, das einen spezifischen Marker für kardiovaskuläre Störungen darstellt,
wobei ein gesenkter Cholesterinspiegel als Marker für potentielle
Arteriosklerose anzusehen ist.
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Die
Reagenzkissen können
von einem bis drei oder mehr Schichten aufweisen.
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Beim
BUN-Test weist das Reaktionskissen zwei Reaktionsschichten auf.
Die erste Reaktionsschicht (Deckschicht) enthält Ophthaldehyd, und in ihr
wird durch die Reaktion von Ophthaldehyd und Harnstoff 1,3-Dihydroxisoindolin
erzeugt. Die untere, zweite Reaktionsschicht enthält N-1-Naphthyl-Diethylendiamin-Oxalsäure, die
unter sauren Bedingungen mit 1,3-Dihydroxy-Isoindolin reagiert,
so dass eine Färbung
entsteht. Die Farbintensität
wird unter Verwendung einer LED-Lichtquelle von 610 nm durch die
Reflexion des Lichts gemessen, wodurch der Nachweis von Blutharnstoffstickstoff
in einer Blutprobe ermöglicht
wird.
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Bei
einem Kreatinin-Test weist das Reaktionskissen beispielsweise zwei
Schichten auf, wobei die obere Reaktionsschicht Lithiumhydroxid
und die untere Reaktionsschicht 3,5-Dinitrobenzoesäure enthält. Die
Intensität
der Farbe, die auf diese Weise entsteht, wird mit Hilfe einer Lichtquelle
gemessen, die aus einer LED mit einer Wellenlänge von ungefähr 550 nm
besteht.
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In
einem anderen Beispiel, dem Reaktionskissen für die Bestimmung von ALT, enthält die obere Reaktionsschicht
Alpha-Ketoglutarat, Alanin, Pyruvat-Oxidase und Kaliumphosphat,
und die untere Reaktionsschicht enthält Peroxidase und 4-Amino-Antipyrin
und TODS, so dass Magentafarbe entsteht. Die Lichtquelle, welche
aus einer LED mit der Wellenlänge
von ungefähr
565 nm besteht, ermöglicht
die Messung von ALT.
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In
einem weiteren Beispiel besteht das Reaktionskissen für die Bestimmung
von Bilirubin aus einer Schicht mit Diazonium-Salz, 2-Methoxy-4-Nitrophenyldiazoniumtetrafluoroborat,
in Gegenwart von Dyphyllin bei einem niedrigen pH-Wert. Die Lichtquelle,
die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 567 nm besteht,
misst die Bilirubin-Konzentration.
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Beim
Reaktionskissen für
die Bestimmung von Glukose enthält
die Reaktionsschicht Glukoseoxidase, Peroxidase, 4-Aminoantipyrin
und Phenol. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von
ca. 500 nm besteht, misst die Glukose-Konzentration im Blut.
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Beim
Cholesterin-Test besteht das Reaktionskissen aus einer Reaktionsschicht,
die Cholesterinesterase, Cholesterinoxidase, Peroxidase, Tenside
wie z. B. Triton X-1000 und 3, 3,5, 5'-Tetramethylbenzidin enthält. Die
Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 660 nm besteht,
misst das in der Probe enthaltene Cholesterin.
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Diese
Gesundheitsüberprüfungs-Vorrichtung
aus bis zu sechs Analyten kann mit mehreren Kombinationen von Analyten
verwendet werden, um die bestmögliche
Vorsorgeüberprüfung des
allgemeinen Gesundheitszustands zu ermöglichen. Zum Beispiel kann
ein Bilirubin-Test durch einen Albumin- oder Vollprotein-Test ersetzt
werden. In diesem Fall kann das folgende Beispiel für einen
der sechs oben genannten Tests eingesetzt werden. Beim Beispiel des
Albumin-Tests enthält
die Reaktionsschicht unter sauren Bedingungen Bromocresolgrün. Die Lichtquelle,
die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 630 nm besteht,
misst die Albumin-Konzentration im Vollblut.
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Zur
Messung des Vollproteins enthält
das Reaktionskissen Kupfertartrat in Gegenwart von starker Alkalilösung von
Lithiumhydroxid. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von
ca. 540 nm besteht, misst das im Blut vorhandene Vollprotein.
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Die
Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung bieten
auch schnelle Tests im Bereich der medizinischen Diagnose für die bequeme Nachuntersuchung
bei einer Krankheit, die mit einem bestimmten Organ im Zusammenhang
steht, indem sie einige Tests bietet, die sich auf dieses Organ
oder diese Krankheit beziehen. Bei einer Lebererkrankung können die
spezifischen Tests bei der Vorrichtung aus verschiedenen Kombinationen
von Tests bestehen, welche die Marker für verschiedenen Arten von Leberstörungen darstellen,
wie z. B. Alaninaminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase
(AST), Alkaliphosphatase (AP), Laktatdehydrogenase (LDH) und Bilirubin.
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In
diesem Fall enthält
das Reaktionskissen für
AST L-Asparaginsäure,
Alphaketoglutarat, Oxaloacetat-Carboxylase, Phosphat, Pyruvatoxidase und
4-Amino-Antipyrin und DAOS (3,5-Dimethoxy-N-Ethyl-N-(2-Hydroxy- 3-Sulfopropyl)-Anilin-Natriumsalz).
AST wird unter Verwendung einer LED-Lichtquelle von ungefähr 575 nm
gemessen.
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Das
Reaktionskissen für
Alkalinphosphatase (AP) enthält
unter alkalischen Bedingungen Indoxylphosphat, das eine rot-violette
Färbung
bewirkt. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von
ca. 567 nm besteht, misst die in der Probe enthaltene AP-Konzentration.
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Das
Reaktionskissen für
Laktatdehydrogenase (LHD) besteht aus Laktat, NAD, Nitroblau-Teterazoliumsalz
(NTB) und Diaphorase. Unter Verwendung einer LED mit der Wellenlänge von
ca. 580 nm wird die LHD-Konzentration
im Blut nachgewiesen.
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Die
Reaktionskissen für
Aspartat-Aminotransferase (ALT) und Bilirubin sind oben beschrieben
worden.
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Lipidprofilanalyse
umfasst unterschiedliche Testkombinationen, die Marker für verschiedene
Arten von kardiovaskulären
Störungen
darstellen, wie z. B. Gesamtcholesterin, Lipoproteine hoher Dichte (HDL),
Lipoproteine niedriger Dichte (LDL) und Triglyceride.
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Ein
Beispiel für
die Zusammenstellung eines Tests für Gesamtcholesterin ist oben
beschrieben worden. HDL-Cholesterin wird gemessen, indem LDL zunächst mit
Hilfe eines Agens wie Dextran auf der ersten Schicht ausgefällt wird
und es dem HDL ermöglicht
wird, die zweite Schicht zu durchdringen und mit derselben Reagenzschicht
zu reagieren, wie dies auch beim Gesamtcholesterin-Test der Fall
ist. Durch dieses Verfahren wird die Messung von HDL-Cholesterin
ermöglicht.
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Die
Differenz zwischen den Gesamtcholesterin- und den HDL-Cholesterin-Werten ergibt die LDL-Cholesterin-Werte.
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Das
Reagenzkissen zur Bestimmung von Triglycerid besteht aus Lipoproteinlipase,
Glycerolkinase, Alpha-Glycerolphosphat-Oxidase, 4-Aminoantipyrin, TOOs
und Peroxidase. Die Messung von Triglyceriden wird unter Verwendung
einer Lichtquelle einer LED von fast 580 nm durchgeführt.
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Zusätzlich schließt ein Herzprofil,
das verschiedene Kombinationen von Tests umfasst, welche Marker
für Herzattacken
darstellen, Tests wie z. B. Aspartat-Aminotransferase (AST), Laktat-Dehydrogenase
(LHD), Kreatininkinase, Kreatininkinase-MB mit ein.
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In
diesem Beispiel besteht das Reagenzkissen für den Nachweis von Kreatininkinase
aus Kreatininphosphat, Adenindiphosphat, Glukose, Hexokinase, NADP,
Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Tertrazoliumviolett. Die Messung
der Kreatininkinease-Konzentration in der Blutprobe wird unter Verwendung
einer LED mit einer Wellenlänge
von ca. 550 nm durchgeführt.
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Das
Reagenzkissen zur Bestimmung von Kreatinkinease-MB weist auf der
oben beschriebenen Reagenzschicht für Kreatinkinease eine zusätzliche
Schicht auf, die mit Antikörpern
für Kreatinkinease – MM-Isoenzymen – imprägniert ist.
Dadurch wird die Messung von CK-MB-Isoenzymen bei derselben Wellenlänge wie
Kreatinkinease ermöglicht.
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Die
AST- und LDH-Tests sind oben beschrieben worden.
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Die
Gruppe von Tests, die der Nachbehandlung bei Nierenstörungen dient,
kann Reaktionskissen für
BUN, Kreatinin, Protein, Albumin und Phosphat umfassen.
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Beispiele
von Reagenzien, die für
das Testen von BUN, Kreatinin, Protein und Albumin verwendet werden,
sind oben beschrieben worden.
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Beim
Test für
Phosphat enthält
das Reagenzkissen Ammoniummolybdat und P-Methylaminophenol-Sulfat
bei niedrigem pH-Wert. Eine Lichtquelle (LED) mit einer Wellenlänge von
etwa 680 nm misst das in der Probe enthaltene Phosphat.
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Eine
Gruppe von Tests für
Elektrolytüberwachung
enthält
verschiedene Kombinationen von Tests wie z. B. Kalium, Natrium,
Chlorid und Karbonat. Das enzymatische Verfahren für die Messung von
Natrium und Kalium ist bekannt und verwendet die Aktivierung von
Enzymen, die für
Natrium oder Kalium spezifisch sind. Alternativ kann Kalium auch mit
Hilfe der bekannten Ionenselektionsreaktion gemessen werden, bei
der kaliumselektierende Ionophore verwendet werden. Die Freisetzung
eines Protons wird in Form einer Veränderung der Absorption des
Farbstoffes gemessen. Zum Beispiel besteht das Reagenzkissen aus
7-(N-Decyl)-2-Methyl-4-('5'-Dichlorophen-4'on)-Indonaphthol, 2,3-Naptho-15-Crown-5.
Die Messung von Kalium wird durch eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von ca.
640 nm ermöglicht.
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Auch
Chlorid kann nachgewiesen werden, indem die Chlorid-Hemmung bei
spezifischen Enzymen wie z. B. Salicylathydroxylase gemessen wird. Das
Reaktionskissen enthält
Salicylathydroxylase, Catecholoxidase und MBTH. Eine Lichtquelle
(LED) mit einer Wellenlänge
von ca. 500 nm misst die Chlorid-Konzentration im Blut.
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Ebenso
wird Kohlenstoffdioxid mit Hilfe einer bekannten enzymatischen Reaktion
gemessen. Das Reagenzkissen enthält
Phosphoenolpyruvat, PEP-Carboxylase,
Thiolderivat des NADH, und die Messung der oxidierten Thiolderivate
des NAD erfolgt bei einer Wellenlänge von 360 nm. Die Lichtquelle
(LED) mit einer Wellenlänge
von 360 nm misst die Kohlenstoffdioxid-Konzentration im Blut. Andere Analyten
können
im Rahmen der Erfindung verwendet werden, wie z. B. bei der Bestimmung
von PKU, Galaktosämie,
T4, etc. bei Neugeborenen.
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Durch
die vorangegangene Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen
wird die allgemeine Natur der Erfindung vollständig offen gelegt, so dass
andere Personen durch die Anwendung von gängigen Kenntnissen solche spezifischen
Ausführungsformen
für verschiedene
Anwendungen leicht modifizieren und/oder anpassen können, und
zwar ohne unnötiges
Experimentieren und ohne Abweichungen vom allgemeinen Konzept. Deshalb
sollten und werden solche Adaptionen und Modifikationen dazu vorgesehen,
innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenten der vorgestellten
Ausführungsformen
mit inbegriffen zu werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier
verwendete Phraseologie oder Terminologie dem Zwecke der Beschreibung und
nicht der Einschränkung
dient. Die Mittel, Materialien und Schritte zur Ausführung der
verschiedenen vorgestellten Funktionen können eine Vielzahl von alternativen
Formen annehmen, ohne dass eine Abweichung von der Erfindung erfolgt.