DE69523693T2

DE69523693T2 - Analysevorrichtung und Verfahren zur Analyse von biologischer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69523693T2
Application number: DE69523693T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fujioka; Koichi Machida; Hajime Nakano; Takayuki Taguchi; Tadao Yamaguchi
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: EP0698413A3; AU689614B2; DE69523693D1; JPH08114539A; EP0698413A2; JP3480876B2; CA2156226A1; EP0698413B1; AU3025495A; KR960006887A; US5681529A; CA2156226C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wegwerf- Analysevorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung einer solchen Vorrichtung zur einfachen Analyse der Komponenten biologischer Flüssigkeiten wie z. B. Glucose, Triglycerid, Harnsäure, Cholesterin oder HbAlc.

Stand der Technik

Eine Wegwerf-Trockenanalysevorrichtung, mit der Messungen auf einfache Weise durchgeführt werden können, hat in der Analyse der Komponenten biologischer Flüssigkeiten, insbesondere von Menschen, breite Verwendung gefunden.
Ein früher Typ der einfachen Analysevorrichtung ist das, was im allgemeinen als "Testpapier" bezeichnet wird; dieses wird hergestellt, indem ein Filterpapier mit einem Reaktionsreagenz imprägniert wird und das imprägnierte Filterpapier dann getrocknet wird. Zur Analyse wird das Testpapier in eine Probe eingetaucht und nach einer vorbestimmtem Zeit die Farbe der Filterpapieroberfläche optisch kontrolliert. Dieses Verfahren weist eine durch die dem Filterpapier eigene Ungleichmäßigkeit diktierte Grenze der Präzision auf, und es wurde deshalb hauptsächlich zum Nachweis der Komponenten (Halbquantitativer Assay) von Urin angewendet.
Es sind auch Versuche unternommen worden, das Testpapier zur Analyse von Komponenten von Blut zu verwenden. Weil die Blutanalyse zusätzliche Vorgänge wie z. B. Waschen und/oder Abtupfen zur Entfernung von Blutzellen erfordert und weil das durch die dem Filterpapier eigene Ungleichmäßigkeit verursachte Genauigkeitsproblem nicht überwunden werden kann, ist die erreichte Präzision trotz der Verwendung einer dedizierten Apparatur unzureichend.
Zur Analyse von Blutkomponenten, die ein hohes Präzisionsniveau erfordert, ist ein "Testfilm" offenbart worden (japanisches Patent Nr. 49-33800), der zur vereinfachten Messung von Blutzucker verwendet wird. Der "Testfilm" wird hergestellt, indem ein Reaktionsreagenz zusammen mit einem Reagenzträger, der als Binder bezeichnet wird, auf einen Kunststoff-Film aufgebracht wird und diese getrocknet werden. Obwohl er die Ungleichmäßigkeit des Filterpapiers überwindet, erfordert ein früher Typ des Testfilms einen Schritt des Abwischens von auf dem Testfilm verbleibenden Blutzellen. Dies führt zum Problem von Variationen unter den Personen, die Messungen durchführen. Infolgedessen wurde mit dem Testfilm eine ausreichend hohes Genauigkeitsniveau nicht erreicht.
Bei einem Mehrschicht-Testfilm, bei dem eine Laminiertechnik wie z. B. die Photographischer-Film-Technik angewendet wird, wird, wenn auf den Film Vollblut aufgebracht wird, der Blutkörperchenanteil durch eine Blutkörperchen-entfernende Schicht entfernt, so daß sich nur der Plasma-Anteil des Bluts in eine Reagenzschicht bewegt, wo er mit dem Reagenz reagiert und einen Farbstoff erzeugt. Als nächstes wird von der gegenüberliegenden Seite des Probenaufbringungsabschnitts ein Licht auf die Probe projiziert, und die Intensität des Lichts, das von einer zwischen der Reagenzschicht und der Blutkörperchen-entfernenden Schicht vorgesehenen Lichtreflexionsschicht reflektiert wird, wird gemessen. Obwohl er ein Genauigkeitsniveau erreicht hat, das mit der herkömmlichen Trockenanalysevorrichtung nicht realisiert werden konnte, hat dieser Testfilm den Nachteil, daß, weil der Abschnitt zum Bestrahlen durch einen Meßstrahl einen abgetrennten Bereich überlappt, wo Blutkörperchen vorhanden sind, die Analysepräzision nicht frei ist von optischen Einflüssen der sich überlappenden Abschnitte sowie von Einflüssen physikalischer Eigenschaften, wie z. B. der Viskosität, (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-273207, 2-208565 und japanisches Patent Nr. 53-21677).
Die Struktur und die Präzision von Testbauschen haben in den letzten Jahren bemerkenswerte Verbesserungen erfahren, dies allerdings nicht in einem Maße, das die Anforderungen klinischer Untersuchungen erfüllt. Ein Grund dafür besteht darin, daß der in der Trockenanalysevorrichtung verwendete Reagenzträger eine Matrixstruktur aufweist. Das heißt, wenn sich eine Flüssigkeitsprobe in die Matrix ausbreitet, können unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Flüssigkeitsprobe, wie z. B. die Viskosität, in Variationen der Geschwindigkeit und des Ausmaßes der Infiltration in die Matrix resultieren. Dies kann die Menge der Probe pro Einheitsfläche sowie den Grad des Aufquellens der Trägermatrix verändern, was wiederum die Dicke der Schicht verändert, wodurch Variationen des optischen Signals zur Zeit der Messung verursacht werden und dadurch die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt wird.
Um eine Beeinträchtigung der Präzision auf Grund von Variationen der Menge der Probe und der Dicke der Testbausche, die durch unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Flüssigkeitsprobe verursacht werden, zu verhindern, ist eine Testkassette offenbart worden, bei der ein Reagenz in einen Kunststoffbehälter gebracht wird (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 60-238761). In dieser Testkassette wird die Probe durch Fliehkraft der Reihe nach in kleine Kammern in der Kassette transportiert, denen Funktionen zugeordnet sind, die den verschiedenen Schichten des Mehrschicht-Testfilms entsprechen. Die Messung erfolgt mit einer optischen Meßzelle. Weil die Zelle eine vorbestimmte Dicke aufweist, können Messungen mit einer hohen Präzision durchgeführt werden. Die Testkassette hat jedoch den Nachteil daß, weil ein Zentrifugationsvorgang erforderlich ist, die Apparatur zum Messen der Testkassetten groß ist und Lärm verursacht und die Herstellung der Kassetten mit mehreren kleinen Kammern kostenträchtig ist.
Eine Analysevorrichtung, die die Kapillarwirkung anwendet, wodurch eine Flüssigkeit absorbiert wird, wird japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-129759 (EP-A- 0212314) offenbart. Diese Vorrichtung verwendet Kapillarkräfte, um die Flüssigkeit in mehrere Kammern zu bewegen. Obwohl es die Möglichkeit bietet, die Menge der Flüssigkeit durch die Kapazität der in dem Kapillarströmungsweg vorgesehenen Kammer zu bestimmen, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß, weil die Geschwindigkeit des Transports von der Viskosität und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit abhängt, die Verarbeitungszeit nicht genau gesteuert werden kann. Zudem ist es so, daß, während eine Filtration zur Entfernung von roten Blutzellen erwähnt wird, weder der Typ des Filters noch seiner Position noch die Art, wie er fixiert wird, spezifiziert wird.
Wenn bei diesen Trockenanalysevorrichtungen eine biologische Flüssigkeit als Probe verwendet wird, ohne verdünnt zu werden, ist nicht auszuschließen, daß wegen eines Mangels an in der Probe gelöstem Sauerstoff Glucose, Cholesterin und Triglycerid in der Probe von den oxidierenden Enzymen nicht vollständig oxidiert werden, wodurch die Reaktion beendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter den oben erwähnten Umständen ist es das Ziel dieser Erfindung, eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung vorzusehen, das bei der Analyse einer Flüssigkeitsprobe durch eine Reihe von Reaktions- und Meßschritten ein hohes Präzisionsniveau erreichen kann, ohne durch physikalische Eigenschaften der Probe beeinflußt zu werden, und das es erlaubt, Messungen auf einfache Weise durchzuführen.
Um das obige Ziel zu erreichen, wurde die vorliegende Erfindung durch energische Forschung realisiert. Ein erster Aspekt dieser Erfindung ist durch eine biologische Flüssigkeits- Analysevorrichtung zur Durchführung einer Biologische- Flüssigkeits-Analyse durch Messen von optischen Charakteristika einer behandelten Probe sowie durch ein Biologische- Flüssigkeits-Analyseverfahren unter Verwendung einer solchen Vorrichtung gekennzeichnet. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfaßt eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung zur Analyse von biologischen Flüssigkeiten durch Messen von optischen Charakteristika einer Probe davon folgendes:
- eine Probenaufnahme-Öffnung, um eine Probe aufzunehmen;
- eine Pumpenanschluß-Öffnung, die so gestaltet ist, daß eine Pumpe daran angeschlossen werden kann;
- und zwischen der Probenaufnahme-Öffnung und der Pumpenanschluß- Öffnung angeordnet mindestens eine Probenbehandlungs- und optische Meßkammer, worin eine Probe behandelt werden kann und die optischen Eigenschaften der Inhalte der Kammer gemessen werden können, oder mindestens eine Probenbehandlungskammer, worin eine Probe behandelt werden kann, und mindestens eine optische Meßkammer, in der die optischen Eigenschaften der Inhalte der Kammer gemessen werden können;
- und ein Flüssigkeitsweg, der die Öffnungen und Kammern verbindet;
- wobei die Probenbehandlungskammern ein Reagenz zur Behandlung der zu behandelnden Probe enthalten, und wobei mindestens ein Teil der Wände der optischen Meßkammer aus lichtdurchlässigem Material ausgebildet ist, und ein Blutkörperchen- Abtrennungsteil bereitgestellt ist, der aus einem Filter besteht, durch welchen Blutkörperchen nicht hindurchtreten können, wobei der Filter unter der Probenaufnahme-Öffnung angebracht ist und an seinem äußeren Rand durch einen Befestigungsteil sicher gehalten wird.
Vorzugsweise gibt es zwischen der Probenaufnahme-Öffnung und der Pumpenanschluß-Öffnung ebenfalls mindestens eine Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer.
Vorzugsweise ist mindestens eine der Probenbehandlungskammern zwischen der optischen Meßkammer und der Pumpenanschluß-Öffnung bereitgestellt.
Bevorzugte Kombinationen enthalten mindestens eine Probenbehandlungskammer, z. B. drei Kammern, und mindestens eine optische Meßkammer, z. B. zwei Kammern, oder eine Kombination aus mindestens einer Probenbehandlungskammer, mindestens einer optischen Meßkammer und mindestens einer Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer und einen Weg, der all diese Kammern verbindet. Das Biologische-Flüssigkeits-Analyseverfahren unter Verwendung einer solchen Vorrichtung umfaßt folgende Schritte: Aufbringen einer Probe auf die Probenaufnahme-Öffnung; bewegen der Probe in einer vorbestimmten Reihenfolge über den Filter durch Saugen oder Druck von einer Pumpe, die an die Pumpenanschluß-Öffnung angeschlossen ist; behandeln der Probe mit Reagenzien, die in die Probenbehandlungskammer eingebracht werden; bewegen der behandelten Probe zu der optischen Meßkammer, die nahe der Probenbehandlungskammer angeordnet ist; und Messen von optischen Charakteristika der behandelten Probe.
Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung besteht darin, daß die obenerwähnte biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung ferner einen gasdurchlässigen Film und eine Luftschicht, die durch den gasdurchlässigen Film abgegrenzt ist, enthält, wobei beide in mindestens einer Probenbehandlungskammer, z. B. drei Kammern, bereitgestellt sind.
Die vorliegende Erfindung ist somit durch ein Blutkörperchen-Abtrennungsverfahren gekennzeichnet. Das Blutkörperchen-Abtrennungsverfahren verwendet die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung, die einen Blutkörperchen- Abtrennungsteil enthält, der folgendes umfaßt: einen Filter, durch welchen Blutkörperchen nicht hindurchtreten können, und vorzugsweise ein Luftloch, das nach Bedarf in dem Weg an einem Punkt nach dem Filter ausgebildet ist, wobei der Filter unter der Probenaufnahme-Öffnung installiert ist, wobei sein äußerer Rand durch einen stufenförmigen Befestigungsteil gehalten wird. Unter Verwendung dieser Analysevorrichtung werden beim Blutkörperchen-Abtrennungsverfahren folgende Schritte ausgeführt: Aufbringen des Vollbluts auf die Probenaufnahme- Öffnung, Einziehen der Probe durch Saugen durch die Pumpenanschluß-Öffnung und Abtrennen der Blutkörperchen durch den Blutkörperchen-Abtrennungsteil.
Mit dieser Konstruktion wird die Probe, indem sie von einer Kammer in eine andere transportiert wird, einer Reihe von vorbestimmten Verfahren unterzogen, zu denen folgende gehören: die Vorverarbeitung, nämlich Blutkörperchen-Abtrennung, der Reaktionsvorgang, der Reaktionsbeendungsvorgang und der optische Meßvorgang, um Daten über das gemessene Licht, die die optischen Eigenschaften der Probe repräsentieren, zu erstellen. Weil die Flüssigkeitsprobe durch ein mechanisches Mittel, wie z. B. eine Pumpe, transportiert wird, ist nicht nur die Analyse frei vor. Einflüssen der physikalischen Eigenschaften der Probe, wie z. B. der Viskosität, sondern auch die Strömung der Flüssigkeit kann präzise gesteuert werden. Diese Konstruktion erlaubt ferner, daß die Probe auf einfache Weise in die Rückwärtsrichtung bewegt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in mindestens einer der Probenbehandlungskammern ein gasdurchlässiger Film und eine Luftschicht, die durch den gasdurchlässigen Film begrenzt ist, bereitgestellt. Der gasdurchlässige Film und die Luftschicht liefern Sauerstoff, um das oxidierende Enzym zu unterstützen. Weil die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung als Wegwerfvorrichtung verwendet wird, die nach dem Gebrauch weggeworfen werden kann, ist sie überdies hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit und Sauberkeit vorteilhaft.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es werden Ausführungsformen der biologischen Flüssigkeits- Analysevorrichtung dieser Erfindung beschrieben.
Die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung weist folgendes auf: eine Probenaufnahme-Öffnung, eine Pumpenanschluß- Öffnung und zwischen diesen Öffnungen eine Kombination aus mindestens einer Probenbehandlungskammer, z. B. einer ersten, einer zweiten und einer dritten Kammer, und mindestens einer optischen Meßkammer, z. B. einer ersten und einer zweiten Kammer, oder eine Kombination aus mindestens einer Probenbehandlungskammer, mindestens einer optischen Meßkammer und mindestens einem Abfallflüssigkeitsbehälter und auch einen Weg, der wahlweise kapillar sein kann, der all diese verbindet. Die Zahl der Probenbehandlungskammern und der optischen Meßkammern kann nach Bedarf erhöht oder reduziert werden. Die Probenbehandlungskammern können modifiziert werden, um auch als optische Meßkammern zu funktionieren. Ein Abfallflüssigkeitsbehälter kann nach Bedarf in Abhängigkeit von den zu messenden Stoffen hinzugefügt werden. Alternativ wird der Weg direkt an die Pumpenanschluß-Öffnung angeschlossen, ohne daß ein Abfallflüssigkeitsbehälter vorgesehen wird.
Die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung dieser Erfindung enthält eine obere Platte und eine untere Platte. Die obere Platte ist mit der Probenaufnahme-Öffnung und der Pumpenanschluß-Öffnung ausgebildet. Die Probenbehandlungskammer und die optische Meßkammer - oder die Probenbehandlungskammer, die optische Meßkammer und der Abfallflüssigkeitsbehälter - und der Weg, der diese verbindet, können entweder in der oberen Platte oder in der unteren Platte vorgesehen sein, vorausgesetzt, sie werden gebildet, wenn die obere und die untere Platte kombiniert werden, um die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung zu ergeben. In einer Ausführungsform weist die biologische Flüssigkeits- Analysevorrichtung eine untere Platte auf, die die Probenbehandlungskammer, die optische Meßkammer und den Abfallflüssigkeitsbehälter aufweist.
Die Größe, die Form und das Material der biologischen Flüssigkeits-Analysevorrichtung unterliegen keinen Einschränkungen, und die einzige Anforderung besteht darin, daß die Vorrichtung so dimensioniert ist, daß sie in weit verbreiteten, einfach bedienbaren klinischen Testapparaturen untergebracht werden kann. Zu den bevorzugten Materialien gehören Kunststoffe wie Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid und ABS. Gewünschte Formen der Vorrichtung können auf einfache Weise erzielt werden, wenn diese Materialien verwendet werden. Die Verwendung eines lichtdurchlässigen Materials erlaubt es, die Messung des Lichts auf einfache Weise durchzuführen.
Die Vorrichtung braucht nur ausreichende Kapazität zu haben, um 10-50 ul einer biologischen Flüssigkeit, wie z. B. Vollblut, als Probe aufzunehmen und um die Injektion eines Probenbehandlungsreagenzes in jede Probenbehandlungskammer zu erlauben. Der Abfallflüssigkeitsbehälter weist vorzugsweise ein größeres Volumen auf als die aufgenommene Probe, damit die biologische Flüssigkeit, nachdem sie der Messung unterzogen wurde, nicht in die Pumpe gesaugt wird. Der Weg, der diese Kammern und den Behälter verbindet, sollte so klein wie möglich sein, allerdings dürfen Bewegungen wie das Einziehen oder Komprimieren durch eine Pumpe nicht behindert werden. Die Pumpe bewegt die Probe, indem sie in der Vorrichtung befindliche Luft herauszieht oder komprimiert, und kann eine Mikrospritze verwenden.
Die Messung der optischen Charakteristika kann erfolgen, indem die Probe mit Licht einer bestimmtem Wellenlänge, wie z. B. 300-800 nm, bestrahlt wird, z. B. unter Verwendung einer Leuchtdiode, Wolframlampe, Xenonblitzlampe oder Quecksilberlampe. Die Probe kann entweder mit Durchlicht oder mit reflektiertem Licht bestrahlt werden. Wenn Durchlicht gemessen wird, besteht die optische Meßkammer aus einem optisch durchlässigen Material; und wenn reflektiertes Licht verwendet wird, besteht entweder die obere oder die untere Oberfläche der optischen Meßkammer aus einem lichtreflektierenden Material, wobei der Rest aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet ist. Das lichtreflektierende Material ist z. B. ein Kunststoff- Film, der mit einem weißen Farbstoff, wie z. B. Titandioxid, gemischt wurde. Konkreter ausgedrückt, kann bei der biologischen Flüssigkeits-Analysevorrichtung mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, aus einem lichtreflektierenden Material ausgebildet sein und mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein; bei einer anderen Vorrichtung kann mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein und mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, aus einem lichtreflektierenden Material ausgebildet sein; bei noch einer anderen Vorrichtung können mindestens Teile der oberen und der unteren Platte, die der optischen Meßkammer entsprechen, aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein.
Eine erste Ausführungsform der biologischen Flüssigkeits- Analysevorrichtungen wird nun erläutert.
Die Probe wird auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgegeben und dann durch den Filter ins Innere der Vorrichtung gezogen, indem die Luft von einer Pumpe, die an die Pumpenanschluß-Öffnung angeschlossen ist, aus der Vorrichtung herausgezogen wird. In einer ersten Probenbehandlungskammer werden Substanzen, die die Reaktion mit einer Objektsubstanz hindern oder Meßfehler verursachen könnten, aus der Probe entfernt. Die Entfernung von für jeden Meßstoff störenden Substanzen sowie von intrinsischen Substanzen kann nach auf diesem Gebiet bekannten Verfahren erreicht werden. Zum Beispiel kann Ascorbinsäure, eine typische für biochemische Stoffe störende Substanz, entfernt werden, indem eine der Probenbehandlungskammern als Störende-Substanz- Entfernungsbereich präpariert wird, z. B. indem vorher eine Flüssigkeit, die Ascorbatoxidase enthält, aufgebracht und getrocknet wird. Es ist hier auch möglich, eventuell vorhandenes intrinsisches Ammoniak, das bei der Messung von Blutharnstoffstickstoff (BUN) und Kreatinin eine Untergrundstörung verursachen könnte, zu entfernen. Dann wird in einer ersten optischen Meßkammer der Blindwert des optischen Charakteristikums der Probe gemessen; in einer zweiten Probenbehandlungskammer wird die Probe mit einem Reagenz, das schon in diese Kammer eingebracht wurde, zur Reaktion gebracht; danach werden die optischen Charakteristika in einer zweiten optischen Meßkammer gemessen. Die Messung der optischen Charakteristika in den optischen Meßkammern erfolgt, entweder indem das Durchlicht mit der optischen Meßkammer, die zwischen der Lichtquelle und dem Licht-empfangenden Abschnitt angeordnet ist, gemessen wird oder indem die obere oder die untere Oberfläche des Meßabschnitts lichtreflektierend ausgebildet wird, diese als Reflektor verwendet wird und das reflektierte Licht von der gegenüberliegenden Seite wie mit einer Ulbrichtschen Kugel gemessen wird.
Eine Probenbehandlungskammer kann auch als Reaktionsbeendungszelle verwendet werden. Weil Enzyme als Katalysatoren wirken, reagiert das Enzym unter geeigneten Bedingungen weiter mit dem Substrat in der Probe, solange Substrat vorhanden ist. Die Beendung der Reaktion nach Ablauf einer geeigneten Zeitdauer ist deshalb vorteilhaft, nicht nur um die Zeit zu verkürzen, sondern auch um die Menge der Substrate, die bei der Reaktion verbraucht werden, zu reduzieren. Wenn diese Erfindung bei einer Apparatur angewendet wird, die zu einer gegebenen Zeit Messungen bei mehreren Analysevorrichtungen durchführen kann, können sich die Meßzeiten in Abhängigkeit von der Kombination der Vorrichtungen überlappen. In einem solchen Fall kann eine Messung zu einer beliebigen Zeit durchgeführt werden, indem die Reaktion mit dieser Reaktionsbeendungszelle beendet wird. Jede der Probenbehandlungskammern kann zu einer Reaktionsbeendungszelle gemacht werden, indem ein Enzym- Reaktionshemmer in die Probenbehandlungskammer gegeben wird, um zu verhindern, daß sich die Reaktion in einer Reaktionsflüssigkeit endlos fortsetzt, oder indem eine Säure, ein Alkali oder eine Pufferlösung in die Probenbehandlungskammer gegeben wird, um den pH-Wert der Reaktionsflüssigkeit auf einen nicht-reaktiven pH-Bereich einzustellen.
Eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung wird nun beschrieben. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, daß nur eine optische Meßkammer vorgesehen ist. In dieser Analysevorrichtung wird der Blindwert des optischen Charakteristikums der noch nicht zur Reaktion gebrachten Probe in der ersten optischen Meßkammer gemessen. Die Probe wird dann in die zweite Probenbehandlungskammer bewegt, wo sie mit einem Reagenz zur Reaktion gebracht wird, um eine Farbe zu erzeugen. Die Gefärbte-Probe-Flüssigkeit wird von der Pumpe wieder zu der ersten optischen Meßkammer zurücktransportiert, wo das optische Charakteristikum noch einmal gemessen wird. Dieses Verfahren verwendet nur eine optische Meßkammer und kann deshalb Fehler zwischen unterschiedlichen optischen Meßvorrichtungen eliminieren.
Eine dritte Ausführungsform wird nun beschrieben. Beim Zusammenbau dieser dritten Ausführungsform wird ein Zwischenstück verwendet. Ein aus einem Kunststoff-Film bestehendes Zwischenstück, das Probenbehandlungskammern und optische Meßkammern in Form von durchgehenden Löchern aufweist, wird zwischen einer oberen Platte und einer unteren Platte gehalten. Der Kunststoff-Film kann flexibel sein und kann aus Polyester bestehen. Das heißt, in dem zwischen der oberen Platte und der unteren Platte festgeklemmten Zwischenstück sind zwischen der Probenaufnahme-Öffnung und der Pumpenanschluß- Öffnung als durchgehende Löcher ausgebildet eine Kombination aus mindestens einer Probenbehandlungskammer, nämlich drei, und einer optischen Meßkammer (oder eine Kombination aus mindestens einer Probenbehandlungskammer, optischen Meßkammer) und einem Abfallflüssigkeitsbehälter und außerdem ein Weg, der all diese verbindet. Die Probenaufnahme-Öffnung und die Pumpenanschluß- Öffnung können entweder in der oberen Platte oder in der unteren Platte ausgebildet sein, oder sie können in dem Zwischenstückteil an der Seitenfläche oder am Rand der Vorrichtung ausgebildet sein. Ein optisches Meßfenster kann gebildet werden, indem sowohl die obere als auch die untere Platte lichtdurchlässig ausgebildet werden oder indem eine davon lichtreflektierend ausgebildet wird, so daß durchgelassenes oder reflektiertes Licht gemessen werden kann. Die Abtrennfähigkeit wird erreicht, indem ein Filter unter der Probenaufnahme-Öffnung vorgesehen wird. Das heißt, die biologische Flüssigkeits- Analysevorrichtung weist unter der Probenaufnahme-Öffnung einen Blutkörperchen-Abtrennungsbereich auf, der aus einem Filter besteht, der den Durchtritt von Blutzellen blockiert und der an seinem äußeren Rand durch ein Befestigungsteil, das z. B. eine Stufe aufweist, gehalten wird. Obwohl die Porengröße des Filters keiner Einschränkung unterliegt, sollte die Filterporengröße vorzugsweise so sein, daß Plasma hindurchtreten kann, Blutzellen aber nicht. Unter den bevorzugten Filtern sind ein Membranfilter und ein Glasfilter, die ein Kunstharz verwenden, wie z. B. ein Celluloseacetatfilter und ein Polyfluorethylenfilter. Es ist wünschenswerter, einen Membranfilter zu verwenden, der geneigte Poren aufweist, wobei sich die Porengrößen zwischen der oberen und der unteren Oberfläche unterscheiden.
Das Blutkörperchen-Abtrennungsteil der Analysevorrichtung besteht aus einem Filter mit einer Blutkörperchen- Abtrennungsfunktion, der unter der Probenaufnahme-Öffnung installiert ist, und vorzugsweise einem Luftloch, das in dem Weg an einem Punkt nach dem Filter ausgebildet ist.
Zur Abtrennung von Blutkörperchen wird das Vollblut auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgebracht und man läßt es in den Filter eindringen. Luft wird aus der Pumpenanschluß-Öffnung herausgezogen, was bewirkt, daß das Plasma durch den äußeren Rand des Filters hindurchsickert und in den Weg fließt. Das Plasma kann dann einer Reihe von Messungen unterzogen werden. Wenn ein Reagenz, das mit einer Objektkomponente im Plasma reagiert, wodurch eine Farbe erzeugt wird, vorher in den Weg eingespeist und dann getrocknet wird, ist es möglich, die Konzentration einer Objektsubstanz zu bestimmen, während das Plasma hineingezogen wird.
Nach dem Aufbringen auf die Probenaufnahme-Öffnung wird die Probe, wie z. B. Vollblut, über den Filter in die Analysevorrichtung geführt, indem eine Pumpe, die an die Pumpenanschluß-Öffnung angeschlossen ist, Luft aus der Vorrichtung herauszieht. Die Plasma-(Blutserum-)Komponente wird in eine Probenbehandlungskammer transportiert, die ein Störende- Substanz-Eliminierungsbereich ist.
Ist ein Filter, der die Fähigkeit besitzt, Blutkörperchen abzutrennen, unter der Probenaufnahme-Öffnung vorgesehen, besteht eine der empfohlenen Praktiken darin, ein Luftloch in dem Weg an einem Punkt nach dem Filter zu bilden. Wenn Blutkörperchen abgetrennt werden sollen, wird dieses Luftloch geschlossen, um zu ermöglichen, daß das Plasma von der Pumpe eingezogen wird. Wenn die Probe danach bewegt wird, wird das Luftloch geöffnet, um eine gleichmäßige Strömung des Plasmas zu ergeben.
Der Befestigungsteil hält den äußeren Rand des Filters und ist dazu ausgelegt, nicht nur den Filter zwischen der oberen und der unteren Platte festzuklemmen, sondern auch die Poren im festgeklemmten Teil des Filters klein zu machen und dadurch ein Auslaufen von Blutzellen zu verhindern, wodurch die Wirksamkeit der Abtrennung zwischen Blutzellen und Plasma verbessert wird. Das Befestigungsteil weist zwei Stufen auf, die zum festen Halten des äußeren Rands des Filters beitragen. Die Höhe des Teils, wo der Filter installiert ist, und die Höhe des Teils, der den Filter hält, können entsprechend dem verwendeten Filter eingestellt werden.
Der Filterinstallationsteil kann jede gewünschte Form haben, aber im Hinblick auf einen ungehinderten Fluß der Probe in den Weg, einer einfachen Montage des Filters sowie einer einfachen Bearbeitung wird ein Kreis oder ein Quadrat bevorzugt. Was die Form der Probenaufnahme-Öffnung betrifft, auf die das Vollblut aufgebracht wird, ist mit Rücksicht auf eine einfache Bedienung und Bearbeitung eine kreisförmige oder quadratische vorzuziehen.
In der dritten Ausführungsform funktioniert die Probenbehandlungskammer, in die das Plasma transportiert wurde, als Störende-Substanz-Entfernungsbereich, der Substanzen eliminiert, die die Reaktion mit der Objektsubstanz stören oder Meßfehler verursachen können. Die Entfernung von für jeder Meßstoff störenden Substanzen sowie von intrinsischen Substanzen kann nach auf diesem Gebiet bekannten Verfahren erreicht werden. Zum Beispiel kann Ascorbinsäure, eine typische für biochemische Stoffe störende Substanz, entfernt werden, indem eine Matrix, die Ascorbatoxidase enthält, im Störende-Substanz- Entfernungsbereich installiert wird oder indem eine Flüssigkeit, die Ascorbatoxidase enthält, in den Störende-Substanz- Entfernungsbereich eingebracht und getrocknet wird.
Es ist in dieser Kammer auch möglich, eventuell vorhandenes intrinsisches Ammoniak, das bei der Messung von Blutharnstoffstickstoff und Kreatinin eine Untergrundstörung verursachen könnte, zu entfernen. Dann wird in der ersten optischen Meßkammer der Blindwert der Probe gemessen. In einer weiteren Probenbehandlungskammer wird die Flüssigkeitsprobe zur Reaktion gebracht und dann in die erste optische Meßkammer zurücktransportiert, wo das optische Charakteristikum nach der Reaktion gemessen wird. Die Messung der optischen Charakteristika in der ersten optischen Meßkammer erfolgt, entweder indem das Durchlicht mit der ersten und dem Lichtempfangenden Abschnitt gemessen wird oder indem die obere Platte lichtreflektierend ausgebildet wird, diese als Reflektor verwendet wird und von der Seite der unteren Platte die Reflexionsfähigkeit wie mit einer Ulbrichtschen Kugel gemessen wird.
Weil die Dicke der ersten optischen Meßkammer der des Zwischenstücks gleich ist, ist es bei dieser Ausführungsform, die das Zwischenstück verwendet, möglich, die Lichtpfadlänge in der optischen Meßkammer einzustellen, indem das optische Charakteristikum des Zwischenstücks durch eine Optisches- Charakteristikum-Meßkammer gemessen wird, um die Dicke des Zwischenstücks zu bestimmen, und indem beim Einstellen der optischen Pfadlänge die Dicke des Zwischenstücks als die Dicke der optischen Meßkammer übernommen wird. Das Referenzfenster zum Korrigieren des optischen Charakteristikums muß nicht als Fenster ausgebildet sein, sondern es muß nur als ein Bereich festgelegt sein, in dem die optischen Charakteristika des Zwischenstücks gemessen werden, allerdings muß es sich nahe der optischen Meßkammer befinden. Indem erlaubt wird, daß die Dicke der optischen Meßkammer auf diese Weise korrigiert wird, kann die Analysevorrichtung auf einfache Weise einzelnen Proben angepaßt werden.
Ferner kann es in Abhängigkeit von den Meßstoffen erforderlich sein, die Dicke der optischen Meßkammer zu reduzieren, weil die Konzentration einer Objektsubstanz in der Probe zu hoch sein kann und die Lichtabsorptionsfähigkeit der gefärbten Flüssigkeit somit zu hoch sein kann. In einem solchen Fall kann ein Justierer vorgesehen werden, der die Dicke nur der optischen Meßkammer reduzieren kann. Der Justierer kann flexibel sein und kann aus Polyester bestehen. In einer solchen vierten Ausführungsform der Erfindung weist die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung ein Zwischenstück und einen Justierer unter dem Zwischenstück auf, wobei beide zwischen der oberen Platte und der unteren Platte festgeklemmt sind. Im Zwischenstück sind als durchgehende Löcher ausgebildet eine Kombination aus Probenbehandlungskammer und optischer Meßkammer oder eine Kombination aus Probenbehandlungskammer, optischer Meßkammer und Abfallflüssigkeitsbehälter und ein Weg, der all diese verbindet. In dem unter dem Zwischenstück angeordneten Justierer sind als durchgehende Löcher ausgebildet eine Kombination aus Probenbehandlungskammer und optischer Meßkammer oder eine Kombination aus Probenbehandlungskammer, optischer Meßkammer und Abfallflüssigkeitsbehälter und ein Weg, der all diese verbindet, wobei die optische Meßkammer größer ausgebildet ist als die des Zwischenstücks. Die biologische Flüssigkeits- Analysevorrichtung kann ferner einen Bereich für die Korrektur der optischen Charakteristika enthalten.
Außer bei der ersten optischen Meßkammer und dem Referenzfenster für die Korrektur der optischen Charakteristika weist der Justierer die gleiche Form auf wie das Zwischenstück. Die optische Meßkammer im Justierer ist größer als die des Zwischenstücks. Wenn die optische Meßkammer des Justierers von der Seite der unteren Platte her durch eine Lichtquelle oder den Licht-empfangenden Teil gedrückt wird, kommt die untere Platte mit dem Zwischenstück in Kontakt, so daß die Lichtpfadlänge zur Zeit der Messung gleich der Dicke des Zwischenstücks wird. Ferner kann der Justierer von dem Referenzbereich aus nicht gesehen werden, weil der Teil des Justierers, der dem Referenzfenster entspricht, ein durchgehendes Loch ist. Deshalb beeinflußt der Justierer die Messung der Zwischenstück-Dicke nicht.
Eine Vorrichtung mit einem Sauerstoffzufuhrteil wird nun beschrieben. Diese Analysevorrichtung besteht aus einer oberen Platte und einer unteren Platte. Die obere Platte ist mit einem Weg und die untere Platte mit einem gasdurchlässigen Film und einer Luftschicht ausgebildet. Der gasdurchlässige Film und die Luftschicht können in der oberen Platte oder in sowohl der oberen als auch in der unteren Platte vorgesehen sein, wobei der Weg dazwischen angeordnet ist.
Der gasdurchlässige Film ist vorzugsweise porös und wasserabstoßend und kann zum Beispiel ein Faservlies-Membran- Filter verwenden, der aus Polytetrafluorethylen (PFTE), mit Cellulose gemischtem Polyethylen, Polyfluorvinyliden und Polycarbonat ausgebildet ist.
Beispielmessungen unter Verwendung der Analysevorrichtung dieser Erfindung werden im folgenden präsentiert.

(Beispiel 1) Messung von Harnsäure

Harnsäure wurde unter Verwendung der Analysevorrichtung der ersten Ausführungsform dieser Erfindung gemessen. Die Messung des optischen Charakteristikums wurde mit einer Apparatur vorgenommen, die eine Wolframlampe als Lichtquelle verwendet und bei der eine Linse, eine Schlitzvorrichtung und ein Interferenzfilter zwischen der Lichtquelle und einem Lichtdetektor installiert sind. Die Apparatur kann das Ausgangssignal des Detektors in die optischen Dichte umrechnen. Diese Apparatur erlaubt außerdem das Anzeigen der Konzentration gemäß einer separat definierten Kalibrierungskurve. Auch in den nachfolgenden Beispielen wurden die optischen Charakteristika mit dieser Apparatur gemessen.
- Größen von Bereichen in der Analysevorrichtung und verwendete Reagenzien:
Höhe des Wegs und des Kammerbereichs: 200 um
Volumen der ersten Probenbehandlungskammer: 30 ul
30 ul einer Lösung mit der folgenden Zusammensetzung wird in die erste Probenbehandlungskammer eingebracht und getrocknet.
Ascorbinsäure-oxidierendes Enzym: 5 KU/ml
Natriumalginat: 0,2 Gew.-%
o-Phenylendiamin: 15 mM
0,1 M Phosphatpufferlösung: pH 7
Volumen der ersten optischen Meßkammer: 10 ul
Volumen der zweiten Probenbehandlungskammer: 20 ul
20 ul einer Lösung mit der folgenden Zusammensetzung wird in die zweite Probenbehandlungskammer eingebracht und getrocknet.
Uricase: 100 U/ml
POD (Peroxidase): 100 U/ml
Natriumalginat: 0,2 Gew.-%
0,1 M Phosphatpufferlösung: pH 7
Volumen der zweiten optischen Meßkammer: 10 ul

- Meßmethode:

50 ul einer wässerigen Harnsäurelösung wurde auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgebracht, in die Analysevorrichtung eingezogen und gemäß der folgenden Reihenfolge behandelt. Die Wellenlänge des zu messenden Lichtstrahls war 440 nm. - Flüssigkeitszuführreihenfolge:
HINWEIS: A1: Probe wird in die erste Probenbehandlungskammer eingeführt.
B1: Ascorbinsäure wird 30 Sekunden lang zersetzt.
C1: Probe wird in die erste optische Meßkammer und die zweite Probenbehandlungskammer eingeführt.
D1: Probenblindwert wird in der ersten optischen Meßkammer bestimmt, und dann wird in der zweiten Probenbehandlungskammer die Farbbildungsreaktion durchgeführt.
E1: Reaktionsflüssigkeit wird in die zweite optische Meßkammer eingeführt.
F1: Optische Dichte der behandelten Flüssigkeit wird gemessen. - Meßergebnisse:
HINWEIS: OD: Optische Dichte
Mittelwert der Differenz (OD3b - OD3a) zwischen dem Probenblindwert (OD3a) in der ersten optischen Meßkammer und dem mit Licht gemessenem Wert (OD3b) in der zweiten optischen Meßkammer.

Schlußfolgerung:

Unter Verwendung der biologischen Flüssigkeits- Analysevorrichtung dieser Erfindung wurden zuverlässige Ergebnisse mit einer niedrigen Standardabweichung und einem niedrigen Variationskoeffizienten erzielt.

(Beispiel 2) Messung von Glucose in Blut

Unter Verwendung der Analysevorrichtung der zweiten Ausführungsform wurde eine Messung von Glucose im Blut durchgeführt.
- Größen von Bereichen in der Analysevorrichtung und verwendete Reagenzien:
Höhe des Wegs und des Kammerbereichs: 100 um
Volumen der ersten Probenbehandlungskammer: 30 ul
30 ul einer Lösung mit der folgenden Zusammensetzung wird in die erste Probenbehandlungskammer eingebracht und getrocknet.
Ascorbinsäure-Oxidationssystem: 5 KU/ml
NAD: 7, 2 Gew. - %
WST-3 (von Dojindo Laboratories produziert): 10,5 Gew.-%
[2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl) -5-(2, 4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium]
polyvinylpyrrolidon: 0,2 Gew.-%
0,1 M Phosphatpufferlösung: pH 7,5
Volumen der zweiten Probenbehandlungskammer: 20 ul
Eine Lösung (20 ul) mit der folgenden Zusammensetzung wurde in die zweite Probenbehandlungskammer eingebracht und getrocknet.
Glucosedehydrogenase: 4 KU/ml
Diaphorase: 2 KU/ml
Polyvinylpyrrolidon: 0,2 Gew.-%
0,1 M Phosphatpufferlösung: pH 7,5

- Meßmethode:

Die Glucosekonzentration in Plasma wurde nach dem Hexokinase-Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Ultraviolett- Verfahren gemessen.
50 ul Plasma, das durch das Zentrifugieren von Vollblut extrahiert wurde, wurde auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgebracht, in die Analysevorrichtung eingezogen und gemäß der folgenden Reihenfolge behandelt. Die Wellenlänge des zu messenden Lichtstrahls war 560 nm. - Flüssigkeitszuführreihenfolge:
HINWEIS: Eine negative Zahl bei der Sauggeschwindigkeit stellte eine Rückwärts-Zufuhr der Probe dar.
A2: Probe wird in die erste Probenbehandlungskammer eingeführt.
B2: Ascorbinsäure in der Probe wird zersetzt.
C2: Probe wird in die erste optische Meßkammer und die zweite Probenbehandlungskammer eingeführt.
D2: Probenblindwert wird in der ersten optischen Meßkammer gemessen, und zur gleichen Zeit wird in der zweiten Probenbehandlungskammer die Probe behandelt.
E2: Ein Teil der Reaktionsflüssigkeit in der zweiten Probenbehandlungskammer wird unter Druck in die erste optische Meßkammer zurückgeführt.
F2: Optische Dichte der behandelten Flüssigkeit wird gemessen. - Meßergebnisse:
HINWEIS: OD: Optische Dichte
Mittelwert der Differenz zwischen dem Probenblindwert in der ersten optischen Meßkammer und dem gemessenem Wert der behandelten Lösung.

Schlußfolgerung:

(Beispiel 3) Messung einer hämolysierten Probe

Beim Messen von Glucose im Blut unter Verwendung der Analysevorrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung wurde der Einfluß, die eine Korrektur auf der Basis der Blindprobe in der ersten optischen Meßkammer auf die Messung einer hämolysierten Probe hat, geprüft. Die verwendete Probe war ein Plasma, das Hämoglobin enthält (von International Reagents Cooperation produziert, "interference check"). Die Messung wurde bei einer Wellenlänge von 560 nm durchgeführt. Es wurden drei Messungen durchgeführt und der Mittelwert gebildet. - Meßergebnisse:

(Referenz 1) Beziehung zwischen der Dicke des Polyesterfilms und der optischen Dichte

Die Beziehung zwischen der Dicke des roten Polyesterfilms (Y), 50 um, 100 um, 188 um, und der optischen Dichte (X) ist wie folgt. Die Wellenlänge zur Messung der optischen Dichte ist 540 nm.
Y50 (50 um-dicker Polyesterfilm) = 115,022 · 50 + 1,999γ = 0,9882
Y100 (100-um-dicker Polyesterfilm) = 115,070 · 100 + 8,483γ = 0,9880
Y188 (188-um-dicker Polyesterfilm) = 116,532 · 188 - 1,515γ = 0, 9770

Meßinstrument:

Für die Dicke: elektronisches Mikrometer "Hakattaro", von Seiko EM produziert.
Für die optische Dichte: U3210-Spektrophotometer , produziert von Hitachi Ltd.

(Beispiel 4) Messung von Harnsäure in Blut

Das Ergebnis der Messung von Harnsäure in Blut unter Verwendung der Analysevorrichtung der dritten Ausführungsform ist unten gezeigt. Das verwendete Zwischenstück war ein roter Polyesterfilm (188 um dick)
Es wurde ermittelt, daß der Variationskoeffizient der Dicke des roten Polyesterfilms 0,3% betrug.

(Beispiel 5) Messung von Glucose im Blut

Das Ergebnis der Messung von Glucose im Blut unter Verwendung der Analysevorrichtung der vierten Ausführungsform mit einem 150-um-dicken transparenten Polyesterfilm als Justierer und einem 50-um-dicken roten Polyesterfilm als Zwischenstuck ist unten gezeigt. Die Meßwellenlänge war 560 nm.
Der Lochdurchmesser des optischen Meßteils im Justierer war 6 mm, und der der ersten optischen Meßkammer des Zwischenstücks war 4 mm.
Es wurde ermittelt, daß der Variationskoeffizient der Dicke des roten Polyesterfilms, der als Zwischenstück verwendet wurde, 0,7% betrug.

(Beispiel 6) Einfluß der Sauerstoffzufuhr

Die folgenden Reagenzien wurden in eine Probenbehandlungskammer der Analysevorrichtung eingebracht und getrocknet. Ein Plasma, dessen Glucosekonzentration bekannt war, wurde als Probe auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgebracht und in die Probenbehandlungskammer transportiert, wo es mit den Reagenzien gemischt wurde. Die Probe wurde ferner in eine Probenbehandlungskammer bewegt, die eine Sauerstoffzuführfähigkeit aufwies, und dort eine Minute lang zur Reaktion gebracht. Danach wurde die Probe dem optischen Meßabschnitt zugeführt, wo ihre optische Dichte gemessen wurde. Zum Vergleich wurde in der Probenbehandlungskammer das Plasma mit der gleichen Glucosekonzentration mit Reagenzien gemischt, dann ließ man es eine Minute stehen, anstatt es in die Probenbehandlungskammer für die Sauerstoffzufuhr zu transportieren. Die Probe wurde dann in den optischen Meßabschnitt bewegt, wo ihre optische Dichte gemessen wurde. Dieser Versuch verwendet als gasdurchlässigen Film einen PTFE- Filter T-100A (von Toyo Roshi produziert). Als Ergebnis dieses Tests wurde festgestellt, daß, wenn die Sauerstoffzufuhr- Behandlungskammer nicht verwendet wird, es zu einem Sauerstoffmangel kommt, und die Reaktion dabei zum Stillstand kommt.

Vorgeschriebene Reagenzien:

Glucoseoxidase: 1800 U
Peroxidase: 1000 U
Aminoantipyrin: 20 mg
Natrium-1-naphthol-3,6-disulfonat: 30 mg
0,1 M Phosphatpufferlösung: 1,0 ml - Ergebnisse der Messungen

(Beispiel 7) Vergleich zwischen Plasma, das durch die Analysevorrichtung dieser Erfindung extrahiert wurde, und Plasma, das durch Zentrifugation gewonnen wurde.

In der Analysevorrichtung dieser Erfindung, die ein Filter mit Blutkörperchen-Abtrennung aufweist, wurde Triglyceridreagenz in die Kammer eingebracht und getrocknet. Die Triglyceridkonzentration wurde in einer optischen Meßkammer gemessen. Ein aus Polysulfonsäureether hergestellter Membranfilter mit geneigten Poren wurde verwendet. Zum Vergleich wurde ein Plasma, das durch das Zentrifugieren der gleichen Menge an Vollblut gewonnen wurde, direkt auf die Probenaufnahme- Öffnung aufgebracht, die nicht mit einem Filter versehen war.
5 ul der unten vorgeschriebenen Reagenzien wurde als Triglyceridmeßreagenz in die Probenbehandlungskammer eingebracht und 30 Minuten lang bei 40ºC getrocknet.
Glyceroldehydrogenase: 1000 U
Lipoproteinlipase: 500 U
β-NAD (Nicotinamid-adenin-dinucleotid): 40 mg
WST-3 (von Dojindo Laboratories produziert) 30 mg
0,1 M HEPES-Pufferlösung (pH 8,0): 1 ml
Die Ergebnisse der Messungen der optischen Dichte sind unten in tabellarischer Form angegeben. Es wurden fünf Messungen durchgeführt und der Mittelwert gebildet.
Wie oben beschrieben, zeigte das durch diese Analysevorrichtung extrahierte Plasma eine ähnliche Farbe wie die des Plasmas, das durch Zentrifugation extrahiert wurde.
Mit dieser Erfindung ist es möglich, ein hohes Präzisionsniveau bei der Analyse einer Flüssigkeitsprobe durch eine Reihe von Reaktions- und Meßschritten zu erzielen, ohne daß die physikalischen Eigenschaften der Probe einen Einfluß ausüben. Es ist auch möglich, eine biologische Flüssigkeits- Analysevorrichtung, die es erlaubt, Messungen auf einfache Weise durchzuführen, und ein Analyseverfahren, das eine solche Vorrichtung verwendet, vorzusehen.
Die biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise mindestens zwei Platten, wobei ein Flüssigkeitsweg in einer der Platten oder zum Teil in jeder der Platten oder zwischen angrenzenden Platten bereitgestellt ist, wobei der Weg von einer ersten Öffnung zu einer zweiten Öffnung führt, wobei sich der Weg entlang seiner Länge über mindestens zwei Kammern erstreckt, wobei mindestens eine der Kammern mit mindestens einem Lichtdurchtrittsmittel, z. B. einer transparenten Wand, versehen ist, wodurch eine Änderung in den optischen Eigenschaften des Materials, das sich in der Kammer befindet, von außerhalb der Vorrichtung detektiert oder gemessen werden kann.
Die Kammer, die keine Lichtdurchtrittsmittel besitzt, die die Behandlungskammer genannt werden soll, enthält vorzugsweise ein Reagenz zur Behandlung der zu testenden Probe.
Das Reagenz befindet sich vorzugsweise innerhalb der Behandlungskammer, zum Beispiel indem es auf eine Wand derselben niedergeschlagen wird.
Ein Filtermittel ist in dem Weg unter der Einlaßöffnung angebracht.
Die Wand von mindestens einem Teil des Weges oder der Kammern ist vorzugsweise mit einer gasdurchlässigen, flüssigkeitsundurchlässigen Membran versehen, die mit einer Luftschicht in Kontakt steht, wodurch Sauerstoff durch die Membran in den Weg oder die Kammer hindurchtreten kann.

Claims

1. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung zur Analyse von biologischen Flüssigkeiten durch Messen von optischen Charakteristika einer Probe davon, die folgendes umfaßt:

eine Probenaufnahme-Öffnung, um eine Probe aufzunehmen;

eine Pumpenanschluß-Öffnung, die so gestaltet ist, daß eine Pumpe daran angeschlossen werden kann;

und zwischen der Probenaufnahme-Offnung und der Pumpenanschluß- Öffnung angeordnet mindestens eine Probenbehandlungs- und optische Meßkammer, worin eine Probe behandelt werden kann und die optischen Eigenschaften der Inhalte der Kammer gemessen werden können, oder mindestens eine Probenbehandlungskammer, worin eine Probe behandelt werden kann, und mindestens eine optische Meßkammer, in der die optischen Eigenschaften der Inhalte der Kammer gemessen werden können;

und ein Flüssigkeitsweg, der die genannten Öffnungen und Kammern verbindet;

wobei die Probenbehandlungskammern ein Reagenz zur Behandlung der zu behandelnden Probe enthalten, und wobei mindestens ein Teil der Wände der optischen Meßkammer aus lichtdurchlässigem Material ausgebildet ist, und ein Blutkörperchen-Abtrennungsteil bereitgestellt ist, der aus einem Filter besteht, durch welchen Blutkörperchen nicht hindurchtreten können, wobei der Filter unter der Probenaufnahme-Öffnung angebracht ist und an seinem äußeren Rand durch einen Befestigungsteil sicher gehalten wird.

2. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter eine Membran mit geneigten Poren ist, wobei sich die Porengrößen zwischen der oberen Oberfläche der Membran und der unteren Oberfläche der Membran unterscheiden.

3. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der Weg mit einem Luftloch an einem Punkt nach dem Filter ausgebildet ist.

4. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen der Probenaufnahme-Öffnung und der Pumpenanschluß-Öffnung ebenfalls mindestens eine Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer gibt.

5. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der optischen Meßkammer und der Pumpenanschluß-Öffnung mindestens eine der Probenbehandlungskammern angebracht ist.

6. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere Platte und eine untere Platte umfaßt, wobei die obere Platte mit einer Probenaufnahme-Öffnung und einer Pumpenanschluß-Öffnung ausgestattet ist, und entweder die obere oder die untere Platte versehen ist mit a) mindestens einer Probenbehandlungskammer und optischer Meßkammer und wahlweise einer Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer, oder b) mindestens einer Probenbehandlungskammer und mindestens einer optischen Meßkammer und wahlweise einer Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer, und einem Flüssigkeitsweg, der die Kammern verbindet.

7. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, lichtreflektierend ist, und daß mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, lichtdurchlässig ist.

8. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, lichtdurchlässig ist, und daß mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, lichtreflektierend ist.

9. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Teile der oberen Platte und der unteren Platte, die der optischen Meßkammer entsprechen, lichtdurchlässig sind.

10. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zwischenstück, eine obere Platte und eine untere Platte umfaßt, wobei in dem Zwischenstück als durchgehende Löcher ausgebildet sind a) eine Kombination aus einer Probenbehandlungskammer und einer optischen Meßkammer oder b) eine Probenbehandlungs- und optische Meßkammer, mit oder ohne eine Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer, und ein Weg, der diese Kammern verbindet, wobei die Probenaufnahme-Öffnung und die Pumpenanschluß-Öffnung in entweder der oberen oder der unteren Platte angeordnet sind.

11. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere Platte, ein Zwischenstück, einen Justierer und eine untere Platte umfaßt, wobei zwischen dem Zwischenstück und der unteren Platte der Justierer befestigt ist, der darin als durchgehende Löcher ausgebildet hat entweder a) eine Kombination aus einer Probenbehandlungskammer und einer optischen Meßkammer oder b) eine Probenbehandlungs- und optische Meßkammer, mit oder ohne eine Abfallflüssigkeitsbehälter-Kammer, und ein Weg, der diese Kammern verbindet, und wobei deren optische Meßkammer größer ist als die optische Meßkammer des Zwischenstücks.

12. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika umfaßt.

13. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, und/oder der Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika lichtreflektierend ist, und daß mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, und/oder der optisch charakteristische Korrekturreferenz- Abschnitt lichtdurchlässig ist.

14. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der oberen Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, und/oder der Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika lichtdurchlässig ist, und daß mindestens ein Teil der unteren Platte, der der optischen Meßkammer entspricht, und/oder der Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika lichtreflektierend ist.

15. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Teile der oberen Platte und der unteren Platte, die der optischen Meßkammer entsprechen, und/oder der Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika lichtdurchlässig sind.

16. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Probenbehandlungskammern ein gasdurchlässiger Film und eine Luftschicht, die durch den gasdurchlässigen Film begrenzt ist, bereitgestellt ist.

17. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, worin der Weg kapillar ist.

18. Eine biologische Flüssigkeits-Analysevorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, die mindestens zwei Platten umfaßt, wobei ein Flüssigkeitsweg in einer der Platten oder zum Teil in jeder der Platten oder zwischen angrenzenden Platten bereitgestellt ist, wobei der Weg von einer ersten Öffnung zu einer zweiten Öffnung führt, wobei sich der Weg mindestens über zwei Kammern erstreckt, wobei mindestens eine der Kammern mit mindestens einem Lichtdurchtrittsmittel, z. B. einer transparenten Wand, versehen ist, wodurch eine Änderung in den optischen Eigenschaften des Materials, das sich in der Kammer befindet, von außerhalb der Vorrichtung detektiert oder gemessen werden kann.

19. Eine Vorrichtung wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, die keine Lichtdurchtrittsmittel besitzt, die Behandlungskammer, ein Reagenz zur Behandlung der zu testenden Probe enthält.

20. Eine Vorrichtung wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Reagenz innerhalb der Behandlungskammer befindet.

21. Eine Vorrichtung wie in Anspruch 18, 19 oder 20 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel in dem Weg angrenzend an eine der Öffnungen angebracht ist.

22. Eine Vorrichtung wie in irgendeinem der Ansprüche 18 bis 21 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand von mindestens einem Teil des Weges oder der Kammern mit einer gasdurchlässigen, flüssigkeitsundurchlässigen Membran versehen ist, die mit einer Luftschicht in Kontakt steht, wobei Sauerstoff durch die Membran in den Weg oder die Kammer hindurchtreten kann.

23. Ein biologisches Flüssigkeits-Analyseverfahren unter Verwendung der Flüssigkeits-Analysevorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:

Aufbringen einer Probe auf die Probenaufnahme-Öffnung;

Bewegen der Probe in einer vorbestimmten Reihenfolge über den Filter durch Saugen, oder Druck von einer Pumpe, die an die Pumpenanschluß-Öffnung angeschlossen ist;

Behandeln der Probe mit Reagenzien, die in die Probenbehandlungskammer eingebracht sind;

Bewegen der behandelten Probe zu der optischen Meßkammer, die nahe der Probenbehandlungskammer angeordnet ist; und Messen von optischen Charakteristika der behandelten Probe.

24. Ein biologisches Flüssigkeits-Analyseverfahren gemäß Anspruch 23 unter Verwendung der Flüssigkeits-Analysevorrichtung nach Anspruch 12, welches den Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der optischen Charakteristika der Probe weiterhin folgende Schritte umfaßt:

Messen der optischen Charakteristika des Zwischenstücks durch den Referenzbereich für die Korrektur der optischen Charakteristika;

Bestimmen der Dicke des Zwischenstücks;

Übernehmen der Dicke des Zwischenstücks als die Dicke der optischen Meßkammer; und

Korrigieren der Lichtpfadlänge in der optischen Meßkammer.

25. Ein biologisches Flüssigkeits-Analyseverfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 verwendet wird und daß Vollblut, nachdem es auf die Probenaufnahme-Öffnung aufgebracht wurde, durch Saugen von der Pumpenanschluß-Öffnung über den Filter hineingezogen wird.

26. Ein biologisches Flüssigkeits-Analyseverfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der optischen Charakteristika, die in der optischen Meßkammer gemacht werden soll, derart durchgeführt wird, daß nachdem die Messung an einer Probe vor der Farbbildungsreaktion durchgeführt wurde, die farbige Probe gemessen wird.