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Die
Erfindung betrifft Testvorrichtungen, die bei der kolorimetrischen
Analytbestimmung verwendbar sind. Insbesondere stellt die Erfindung
eine kolorimetrische Testvorrichtung bereit, in der wenigstens ein
Bereich des Trägers
der Vorrichtung eine Reflektivität
besitzt, die nicht das Fehlererkennungsmittel des Meßinstruments
stört und
somit das Testen von geringen Probenmengen erleichtert.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
kolorimetrische Bestimmung von Analyten, das heißt von chemischen und biochemischen Komponenten,
in Körperfluidproben
ist wohlbekannt. Zum Beispiel geben Personen mit Diabetes Proben ihres
Vollbluts auf Teststreifen, die in Meßgeräte eingeführt werden, die den Glukosegehalt
im Blut anhand von Farbänderungen,
die im Teststreifen durch die Reaktion von Blutglukose und Enzymen
innerhalb der Teststelle des Streifens hervorgerufen werden, bestimmen. 1 zeigt
eine bekannte Testvorrichtung 10 mit einer Apertur 14 in
einem Träger 12, wobei
in die Apertur 14 eine Probe gegeben ist. Die Reagenzfläche 11,
in der Regel ein hydrophiles Material, das ein geeignetes Reagenz
enthält,
liegt zum Testen von Analyten unter der Apertur 14. Auf
der gegenüber
liegenden Seite der Fläche 11,
auf welche die Probe appliziert wird, wird Licht reflektiert und
gemessen.
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Bei
der Durchführung
von kolorimetrischen Messungen müssen
Komponenten wie rote Blutkörperchen
(„RBK"), welche die Messung
stören
können,
herausgefiltert werden. In Vorrichtungen wie zum Beispiel in 1 dargestellt
wird ein Filtermittel verwendet, um sicherzustellen, daß das Fluid,
das die Meßseite
der Reagenzfläche
erreicht, im Wesentlichen frei von RBK ist. Ferner ist es wünschenswert, daß das Vorhandensein
von RBK und die Hintergrundfarbe aufgrund ihres Vorhandenseins gemessen
und korrigiert werden können,
indem eine Messung bei einer Wellenlänge von etwa 700 nm durchgeführt wird.
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Vor
kurzem wurden kolorimetrische Meßgeräte und Testvorrichtungen, die
damit verwendbar sind, entwickelt, die eine kleinere Blutprobe verwenden
als für
das Testen in bereits erhältlichen
Systemen erforderlich ist (siehe
US 5,843,692 A ). Aufgrund der geringeren Probengröße ist es
wünschenswert,
die Apertur an der Testvorrichtung zu verringern. Allerdings hat
man festgestellt, daß ein Teil
des Lichts, das während
der Messung von RBK bei 700 nm zurückreflektiert wird, unter Umständen durch
den Bereich des Trägers der
Testvorrichtung, der die Apertur umgibt, verursacht wird. Dies kam dazu
führen,
daß die
Reflexion bei 700 nm höher
ist als die Reflexion für
RBK, wenn das umgebende Trägermaterial
reflektierender ist als die RBK. Dieses Ergebnis ist nachteilig,
weil es das Fehlererkennungsschema des Meßgeräts negativ beeinflußt. Somit
besteht eine Notwendigkeit für
eine Testvorrichtung, die in Kolorimetern verwendbar ist, die diesen
Nachteil überwindet.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf Figuren einer Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Testvorrichtung nach dem Stand der
Technik;
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2 eine
Ansicht von oben der unteren Oberfläche einer Ausführungsform
der Testvorrichtung nach der Erfindung;
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3 eine
Ansicht von oben der unteren Oberfläche einer alternativen Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung; und
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4 eine
Ansicht von oben einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
der Erfindung.
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Die
Erfindung stellt Testvorrichtungen bereit, die bei kolorimetrischen
Messungen von Analyten verwendbar sind, sowie Verfahren für ihre Verwendung
und Produktion, in denen wenigstens ein Bereich des Trägers der
Vorrichtung eine Reflektivität besitzt,
die nicht das Fehlererkennungsmittel des Meßgeräts stört. Die Erfindung kann besonders zweckmäßig beim
Testen von kleinen Probenmengen oder Proben von weniger als etwa
5 μl sein.
Somit stellt eine Ausführungsform
der Erfindung eine Testvorrichtung bereit, die einen Träger umfaßt oder im
Wesentlichen aus einem Träger
besteht, der umfaßt
oder im Wesentlichen besteht aus einer oberen Oberfläche, einer
unteren Oberfläche
und einer durch die obere Oberfläche
und die untere Oberfläche
gebildete Apertur, wobei wenigstens ein Bereich der unteren Oberfläche, welche
die Apertur umgibt, eine Reflektivität von weniger als etwa 12 Prozent
bei zwischen etwa 600 nm und 730 nm besitzt.
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Die
Testvorrichtung der Erfindung kann in einer Vielzahl von Kolorimetern
verwendbar sein. Die Erfindung kann jedoch besonders zweckmäßig in Meßgeräten sein,
die in den
US-Patenten 4,935,346 ,
5,049,487 ,
5,304,468 ,
5,563,042 und
5,059,394 beschrieben wer den. Die
Erfindung kann ferner besonders zweckmäßig in Kolorimetern in solchen
Meßgeräten sein,
in denen eine Probe von weniger als etwa 5 μl verwendet wird.
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Die
Testvorrichtung der Erfindung kann jede beliebige Form besitzen,
ist jedoch vorzugsweise ein Streifen. In 2 ist eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Wie gezeigt besitzt ein Teststreifen 20 einen
Träger 21 mit
einer oberen Oberfläche
(nicht abgebildet), einer unteren Oberfläche 23 und einer durch
die obere Oberfläche
und die untere Oberfläche 23 gebildeten
Apertur 24 (nicht abgebildet). Die Apertur liegt über einer
Reagenzfläche 25.
Die gesamte untere Oberfläche 23 des
Trägers 21 und
vorzugsweise die Gesamtheit des Trägers 21 besitzt eine
Reflektivität
von weniger als etwa 12 Prozent bei zwischen etwa 600 nm und 730
nm.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung. In 3 ist eine Testvorrichtung 30 dargestellt,
aus der die Reagenzfläche
entfernt wurde. Es ist ein Bereich 35, der eine Apertur 34 umgibt,
dargestellt, wobei der Bereich 35 eine Reflexion von weniger
als etwa 12 Prozent bei zwischen etwa 600 nm und 730 nm besitzt.
Vorzugsweise ist der Bereich 35 so dimensioniert, daß er in
Kombination mit der Apertur 34 dem gesamten optischen Sichtbereich für das Meßgerät, mit dem
die Testvorrichtung verwendet wird, entspricht. In noch einer weiteren,
nicht dargestellten Ausführungsform
wird der Teststreifen aus einem Material gebildet, das durchlässig ist
für Licht
der Wellenlängen,
die von dem Kolorimeter verwendet werden.
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In
Ausführungsformen,
in denen nur ein Bereich des Trägers
die gewünschte
Reflektivität
besitzt, kann das Material, das diesen Bereich des Trägers bildet,
selbst die gewünschte
Reflektivität
besitzen, oder alternativ kann die gewünschte Reflektivität erzielt
werden, indem der Bereich gefärbt
wird, so daß die
gewünschte
Reflektivität
erhalten wird. Das Färben
des Bereichs kann durch jedes geeignete Mittel erreicht werden,
einschließlich – ohne darauf
beschränkt
zu sein – Drucken
einer Tinte mit der passenden Farbe auf den Bereich, Laminieren
eines gefärbten
Abschnitts auf den Bereich oder Färben des Materials, aus dem
der Träger
hergestellt wird. Der Farbstoff kann beispielsweise Polymerperlen
hinzugefügt
und extrudiert werden, um Materialplatten zu bilden, aus denen der
Träger
gebildet werden kann.
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Die
Träger,
die in den Vorrichtungen der Erfindung verwendbar sind, können aus
jedem beliebigen Material hergestellt werden, das in der Lage ist, ein
Reagenzelement zu tragen, und ausreichend steif ist, um in oder
auf eine Meßvorrichtung,
beispielsweise ein Meßgerät, eingeführt zu werden.
Verwendbare Materialen sind unter anderem thermoplastische Werkstoffe.
Vorzugsweise ist das Material ein Polyolefin wie ein Polyethylen
oder Polypropylen, ein Polystyrol, ein Polyester oder eine Kombination davon.
Bevorzugter wird der Träger
aus einem Polystyrol gebildet.
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Der
Träger
kann jedes Maß besitzen,
das geeignet ist für
die Verwendung mit einer Meßvorrichtung.
Im Allgemeinen bewegen sich die Längenmaße von etwa 15 mm bis etwa
60 mm, liegt die Breite zwischen etwa 5 mm und etwa 20 mm und beträgt die Dicke
etwa 0,1 mm bis etwa 2,5 mm. Entweder auf der oberen Oberfläche oder
vorzugsweise auf der unteren Oberfläche des Trägers ist ein Reagenzelement montiert,
das jede geeignete Form besitzen kann, einschließlich – ohne darauf beschränkt zu sein – Membran,
Pad oder ähnlichem.
Normalerweise und bevorzugt ist die Reagenzfläche eine hydrophile, poröse Matrix
mit einem oder mehreren Reagenzien, mit dem bzw. denen ihre Poren
getränkt
sind. Bei den Reagenzien kann es sich um jedes beliebige Reagenz
handeln, das für
die Reaktion mit dem Zielanalyt geeignet ist, um eine Verbindung
zu produzieren, die charakteristischerweise nicht bei einer Wellenlänge absorbierend
ist, bei der das Assay-Medium im Wesentlichen Licht absorbiert.
Das Reagenzelement wird mit Hilfe eines geeigneten Mittels, beispielsweise
mittels Verwendung eines nicht reagierenden Klebemittels, an dem
Träger
befestigt.
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Die
Apertur in dem Träger
liegt über
oder unter dem Reagenzelement. Die Apertur kann jede geeignete Konfiguration
besitzen, einschließlich – ohne darauf
beschränkt
zu sein – kreisförmig, eiförmig, elliptisch,
rechteckig und ähnliche.
Vorzugsweise ist die Apertur „obround"; das heißt sie hat
die Form von zwei Hälften
eines Kreises, die durch einen geraden mittleren Abschnitt auseinander
gezogen sind (siehe 4). Die Apertur von 4 wird
durch einen oberen und einen unteren Halbkreis oder Bögen 44a und 44b sowie
einen mittleren Abschnitt 46 definiert. Die Bögen 44a und 44b werden
jeweils durch eine Basisbreite im Bereich von etwa 3 mm bis etwa
6 mm und eine Bogenhöhe
von etwa 1,5 mm bis etwa 3 mm definiert. Der mittlere Abschnitt 46 besitzt
eine Breite, die der Basisbreite der Bögen 44a und 44b entspricht,
und eine Höhe
entlang der y-Achse 48 im Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa
0,2 mm. Das Gesamtmaß Tangente
zu Tangente der y-Achse für
die Apertur 14 entspricht dem Doppelten des Bogendurchmessers
plus die Länge
des mittleren Abschnitts 46 und beträgt somit etwa 3,1 mm bis 6,2 mm.
Im Allgemeinen beträgt
die Probenmenge, die auf die Apertur appliziert wird, etwa 5 μl bis etwa
50 μl und
in der bevorzugten Ausführungsform
etwa 5 μl oder
weniger.
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Die
Vorrichtung der Erfindung weist vorzugsweise eine Ausricht-Aussparung
an einem Ende auf, um die Vorrichtung in dem Meßinstrument, mit dem sie verwendet
wird, auszurichten. In der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
und wie in 4 dargestellt besitzt eine Aussparung
einander gegenüber
liegende Spiegelbildkanten, die im Wesentlichen parallel zueinander
verlaufen und eine Mittellinie 48 besitzen. In einer bevorzugteren
Ausführung besitzt
die Aussparung 45 drei Paar einander gegenüber liegende
Kanten 45a und 45b, 45a' und 45b' sowie 45a'' und 45b''. Die Kantensegmente 45a und 45b sind
jeweils in einem Winkel α angeordnet,
der vorzugsweise von 30° bis
60° reicht,
und die Segmente besitzen eine Länge
von etwa 0,5 mm bis etwa 2,0 mm. Die distalen Kanten von 45a und
45b erstrecken sich lateral von der Mittellinie 48 über eine
Strecke von vorzugsweise ungefähr
2,0 mm bis ungefähr 3,0
mm. Die distalen Enden erstrecken sich jeweils lateral von der Mittellinie 48 über eine
Strecke von ungefähr
1,0 mm bis ungefähr
2,0 mm.
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Die
Segmente 45a' und 45b' erstrecken
sich nach unten von den proximalen Enden von 45a bzw. 45b und
verlaufen im Wesentlichen parallel zu der Mittellinie 48.
Die Länge
der Segmente 45a' und 45b' bewegt sich
vorzugsweise zwischen etwa 0,5 mm und etwa 2,0 mm. Die Segmente 45a'' und 45b'' erstrecken
sich nach innen von den proximalen Enden 45a' und 45b', wobei jedes einen Winkel β mit der Mittellinie 48 bildet,
der von etwa 30° bis
etwa 60° reicht.
Die proximalen Enden von 45a'' und 45b'' schneiden sich in der Mittellinie 48.
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Die
Testvorrichtung der Erfindung kann mit jedem beliebigen kolorimetrischen
Instrument, beispielsweise einem Meßgerät, verwendet werden, das für das Messen
eines Zielanalyts in einer Fluidprobe, einschließlich – ohne darauf beschränkt zu sein – einer
physiologischen oder biologischen Fluidprobe wie Blut, Interstitialfluid
oder ähnlichem,
angepaßt und
geeignet ist. Das Meßgerät weist
optional, jedoch in der Regel und vorzugsweise einen Testvorrichtungshalter
auf, in den die Vorrichtung eingeführt wird, und einen Ausricht- Stift, der sich entweder
in dem Vorrichtungshalter oder einem Testvorrichtungsaufnahmebereich
befindet. Die Ausricht-Aussparung der Testvorrichtung weist eine
Konfiguration auf, um mit dem Ausricht-Stift wechselzuwirken, um
die korrekte Ausrichtung der Vorrichtung nach der Einführung sicherzustellen.
Darüber
hinaus hält
das Wechselwirken zwischen Aussparung und Stift die Testvorrichtung
in einer im Wesentlichen bewegungslosen Position in Bezug zu dem
Ausricht-Stift, wenn die Vorrichtung zum Betrieb in dem Vorrichtungshalter oder
Meßgerät eingeführt ist.
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Unter
Verwendung der Testvorrichtung der Erfindung können eine Vielzahl von Analyten
erkannt und ihre Konzentrationen bestimmt werden. Beispiele für Analyte
sind unter anderem Glukose, Cholesterin, Laktat, Alkohol und ähnliche.
In einem Verfahren für
den Gebrauch der Testvorrichtung der Erfindung wird die Testvorrichtung
für die
Aufnahme einer Fluidprobe bereitgestellt. Vor oder nach der Einführung der
Vorrichtung in ein geeignetes Meßinstrument, zum Beispiel ein
Meßgerät, wird
mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens, einschließlich – ohne darauf beschränkt zu sein – Deposition,
Injektion, Gazestreifen oder ähnlichem,
eine Menge des Fluids auf die Apertur der Vorrichtung appliziert
oder eingeführt.
Die Probenmenge, die auf die Apertur appliziert wird, beträgt etwa
5 μl bis
etwa 50 μl,
vorzugsweise etwa 5 μl
oder weniger. Man läßt die Probe
mit dem Reagenz des Reagenzelements reagieren, um ein erkennbares Produkt
zu erzeugen, das dann mit Hilfe des Meßinstruments in Beziehung zu
der Analytmenge in der Probe gebracht wird. Automatisierte Meßgeräte zum Erkennen
und Messen des Produkts für
den Einsatz mit kolorimetrischen Assays sind wohlbekannt aus dem
Stand der Technik und werden beispielsweise in dem
US-Patent Nr. 5,059,394 offenbart.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein Kit bereitgestellt, das ein Meßinstrument und wenigstens
eine Testvorrichtung der Erfindung umfaßt. Das Kit kann auch Probenentnahmezubehör aufweisen, einschließlich – ohne darauf
beschränkt
zu sein – eine
Blutentnahmevorrichtung wie eine Lanzette, eine Kontrolllösung und ähnlichem
und Kombinationen davon.
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Die
Erfindung wird unter Berücksichtigung der
folgenden, nicht einschränkenden
Beispiele weiter verdeutlicht.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Der
Bereich der unteren Oberflächen,
welche die Apertur mehrerer Polystyrolteststreifen umgeben, wurde
wie folgt gefärbt:
grauer Teststreifen, schwarz gekennzeichnet, grauer Teststreifen,
blau gekennzeichnet und grauer Teststreifen, rot gekennzeichnet.
Darüber
hinaus wurden transparente weiße und
schwarze Teststreifen gebildet.
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Die
Streifen wurden gebildet, indem eine Polymerplatte mit einem Farbband
auf der Rückseite der
Probenapplikationsöffnung
in eine Karte gestaltet wurde. Auf der Rückseite der Probenapplikationsöffnung wurde
ein Klebeband angebracht, und eine mit Reagenz getränkte Membran,
die zuvor mit dem Standardteststreifendesign aus grauem Polystyrolkunststoff
kalibriert worden war, wurde an dem Klebeband befestigt. Die daraus
resultierende Karte wurde dann zu Testzwecken in Streifen geschnitten. Eine
Probe von 5 μl
aus 25 % Hämatokrit-Blut,
die zu 50 mg/dl Glukose hinzugefügt
wurde, wurde auf die Apertur des Streifens appliziert, und der Fortschritt der
chemischen Reaktion wurde mit Hilfe eines ONE TOUCH®-Blutzuckermeßgeräts überwacht.
Nach etwa 45 s wurde von dem Meßgerät entweder
ein Blutglukosewert, ein Kontrolllösungswert oder eine Fehlermeldung über eine
unzureichende Blutmenge ausgegeben. Die Testergebnisse zeigten,
daß die transparenten
schwarzen und schwarz gekennzeichneten grauen Streifen mit einer
Reflektivität
von weniger als etwa 12 Prozent bei etwa 600 nm bis 730 nm eine
oder weniger Fehlermeldungen produzierten.
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Beispiel 2
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Ein
Thermowachsdrucker ALPS MD1000 wurde verwendet, um ein 0,5 Zoll
breites Farbband auf den Aperturbereich auf der unteren Oberfläche von
grauen Polystyrolteststreifen zu drucken. Es wurden Streifen mit
blauen und schwarzen Farbbändern und
einer Reflektivität
von weniger als 12 Prozent bei etwa 600 nm bis 730 nm produziert
und auf Kontrolllösungsfehler
wie in Beispiel 1 getestet. Kein Streifentyp erzeugte eine Kontrolllösungsfehlermeldung.