EP1036330A1 - Analytic test element with a tapered capillary canal - Google Patents

Analytic test element with a tapered capillary canal

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Publication number
EP1036330A1
EP1036330A1 EP98965747A EP98965747A EP1036330A1 EP 1036330 A1 EP1036330 A1 EP 1036330A1 EP 98965747 A EP98965747 A EP 98965747A EP 98965747 A EP98965747 A EP 98965747A EP 1036330 A1 EP1036330 A1 EP 1036330A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
test element
channel
capillary
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98965747A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Zimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roche Diagnostics GmbH
Original Assignee
Roche Diagnostics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Roche Diagnostics GmbH filed Critical Roche Diagnostics GmbH
Publication of EP1036330A1 publication Critical patent/EP1036330A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52—Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • G01N33/525—Multi-layer analytical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing

Definitions

  • the invention relates to an analytical test element for determining an analyte in a liquid, comprising a detection element and a channel capable of capillary liquid transport, which has a sample application opening at one end of the channel capable of capillary liquid transport.
  • the invention also relates to the use of said analytical test element for determining an analyte in a liquid and to a method for determining an analyte in a liquid sample with the aid of said analytical test element.
  • So-called carrier-bound tests are often used for the qualitative or quantitative analytical determination of constituents of body fluids, in particular blood.
  • These contain reagents in or on corresponding layers of a solid support which is brought into contact with the sample.
  • the reaction of the liquid sample and reagents leads to a detectable signal, in particular a color change, which can be evaluated visually or with the aid of a device, usually by reflection photometry.
  • Test elements or test carriers are often designed as test strips, which essentially consist of an elongated base layer made of plastic material and detection layers attached thereon as test fields.
  • test carriers are also known which are designed as square or rectangular plates.
  • Test elements for clinical diagnostics to be evaluated visually or by reflection photometry are often constructed in such a way that the sample application zone and the detection zone lie one above the other in a vertical axis.
  • This construction method has a number of problems. If the sample-loaded test strip has to be inserted into a device, for example a reflection photometer, for measurement, potentially infectious sample material can be used come into contact with device parts and contaminate them if necessary. Furthermore, especially in cases in which the test strips are used by untrained persons, for example in the self-monitoring of blood sugar by diabetics, volume metering is difficult to achieve.
  • conventional test elements often require relatively large sample volumes due to their structure in order to enable reliable measurements. The more sample volume required, the more painful this can be for the patient whose blood is to be examined. It is therefore generally sought to provide test strips that use as little sample material as possible.
  • a device for analyzing biological fluids which has a carrier with a self-filling measuring channel and a laminate arrangement with a filter layer and a reagent material layer.
  • the sample liquid is transported into the measuring channel by capillary forces and from there penetrates into the overlying laminate, where a detection reaction of the target analyte takes place after the analytical device has been heated.
  • the disadvantage of this is that the analytical device with the sample contained therein must be heated in order to achieve a measurement result. This essentially limits the use of the analytical device to laboratories.
  • DE-A 195 23 049 describes a multi-layer analysis element which contains a sample application zone and a detection zone arranged side by side.
  • the multilayer analysis element essentially consists of a stack-like composite of a fleece and a porous membrane, which are in a flat liquid transfer enabling contact, the membrane being treated in the sample application zone in such a way that it does not absorb or transport any liquid there.
  • the multilayer analysis element from DE-A 195 23 049 can be used in a test strip which contains a capillary gap through which sample liquid can be contacted with the sample application zone.
  • the object of the present invention was to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • an easy-to-use, reliably independent volume-dosing test element should be made available with the use of minimal sample volumes, a spatial separation of the detection zone and sample application point is possible.
  • the sample transport from the sample application to the detection area should be so fast that the analysis of a sample is not limited in time.
  • a simple construction of the test element should enable cost-effective production that is easy to implement in terms of production technology.
  • the invention relates to an analytical test element for determining an analyte in a liquid, comprising a detection element and a channel capable of capillary liquid transport, which has a sample application opening at one end of the channel capable of capillary liquid transport, characterized in that the are capable of capillary liquid transport Channel tapers continuously from the sample feed opening in the direction of the capillary transport at least to the start of the detection element.
  • the tapering of the capillary-active channel serves to ensure that the sample volume, which is located in the capillary channel, can be sucked up reliably and without tearing off the sample liquid column from the detection element. If the channel does not taper, there is a risk that the liquid column will tear off when the sample liquid is transferred from the inside of the channel to the detection element, only part of the liquid that is in the capillary-active channel will reach the detection element and thus result in an underdosing of the detection field. This is counteracted by the tapering according to the invention.
  • the tapering of the channel capable of capillary liquid transport preferably relates to the dimension of the channel which causes its capillarity. For capillaries with a rectangular cross-section, this is usually the height of the channel.
  • the height of the channel is the dimension that forms a right angle with the direction of transport of the liquid in the channel and is also essentially perpendicular to the plane of the detection element that is open for observation or measurement. In contrast to the height, the width of the channel is essentially parallel to said level of the detection element. Due to the constant tapering of the channel towards the detection element, the capillarity is also increased continuously. If sample liquid now passes from the channel into the detection element, the higher capillarity in the channel on the detection element side causes sample liquid to move up from the areas of lower capillarity. In this way, a complete filling of the detection element is achieved, which is accompanied by - ideally complete - emptying of the channel. It is therefore not necessary to take more sample into the channel than is required for the detection element.
  • the tapering of the channel capable of capillary liquid transport takes place linearly from the sample application opening to the detection element.
  • other forms of tapering for example a slightly curved variant, are also conceivable.
  • the cross-section of the capillary-active channel at the sample application opening is larger than at the opposite end of the channel, which is located under the detection element.
  • the channel capable of capillary liquid transport be terminated at the end opposite the sample application opening by an abrupt widening of the dimension of the channel which causes its capillarity. Such an abrupt expansion can also be called an altitude level.
  • the channel capable of capillary liquid transport preferably extends in the direction of the capillary transport from the sample application opening at most to the limit of the detection zone of the detection element facing the sample application opening.
  • the dimensions of the capillary channel are matched to the detection element so that the maximum sample volume that the capillary channel can hold corresponds approximately to the amount of sample that can be sucked up by the detection element and is necessary for a reliable analysis.
  • both volumes are the same size and the sample is completely transferred from the channel to the detection element. This avoids, on the one hand, that excess sample reaches the detection element and, on the other hand, that too little sample is used for the detection reaction is available. Since the detection reaction and the signals resulting from it are volume-dependent from certain, system-related limits, underdosing or overdosing lead to incorrect measurement results. These are avoided in the manner according to the invention.
  • the capillary channel is thus used for volume metering by the test element with the aim of avoiding underdosing or overdosing of the detection element and thus unreliable or even incorrect measurement results.
  • the volume of the capillary channel can be selected by a suitable choice of the two other dimensions, for example Length and width.
  • the height of the capillary is of the order of 10 to 500 ⁇ m, preferably between 20 and 300 ⁇ m, since otherwise no capillary activity can be observed. This applies to the tapered channel for both the height on the sample application side and on the opposite side, which faces the detection element.
  • the width can then be several mm, preferably 1 to 10 mm, and the length up to a few cm, preferably 0.5 to 5 cm.
  • At least one, but better two, very particularly preferably two opposite surfaces of the surfaces forming the inner surface of the channel capable of capillary liquid transport is hydrophilized.
  • hydrophilic surfaces are water-attracting surfaces. Aqueous samples, including blood, spread well on such surfaces. Such surfaces are characterized, inter alia, in that a water drop forms an acute edge or contact angle on them at the interface. In contrast, an obtuse contact angle is formed on hydrophobic, i.e. water-repellent, surfaces at the interface between water drops and surface.
  • the contact angle as a result of the surface tensions of the test liquid and the surface to be examined is suitable as a measure of the hydrophilicity of a surface.
  • water has a surface tension of 72 mN / m. Is the value of the Surface tension of the surface under consideration, ie more than 20 mN / M, below this value, the wetting is poor and the resulting contact angle is obtuse. Such an area is called hydrophobic. If the surface tension approaches the value found for water, the wetting is good and the contact angle becomes acute. If, on the other hand, the surface tension is equal to or greater than the value found for water, the drop dissolves and the liquid is spread completely. A contact angle can then no longer be measured. Areas that form an acute contact angle with water drops or where total spreading of a water drop is observed are called hydrophilic.
  • a capillary The readiness of a capillary to absorb a liquid is associated with the wettability of the channel surface with the liquid. For aqueous samples, this means that a capillary should be made from a material whose surface tension is close to 72 mN / m or exceeds this value.
  • Capillaries made of hydrophobic plastics such as polystyrene (PS), polypropylene (PP) or polyethylene (PE) essentially do not suck aqueous samples.
  • PS polystyrene
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • at least one, but better two, very particularly preferably two opposite surfaces of the surfaces forming the inner surface of the channel capable of capillary liquid transport are hydrophilized. If more than one surface is hydrophilized, the surfaces can be made hydrophilic either with the same or with different methods.
  • the hydrophilization is necessary above all if the materials which form the capillary-active channel, in particular the support, are themselves hydrophobic or only very slightly hydrophilic, for example because they consist of nonpolar plastics.
  • Non-polar plastics such as polystyrene (PS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) or polyvinyl chloride (PVC), are advantageous as carrier materials because they do not absorb the liquids to be examined and thus the sample volume is effectively used by the detection layer can.
  • PS polystyrene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • the hydrophilization of the surface of the capillary channel ensures that a polar, preferably aqueous sample liquid readily enters the capillary channel and is quickly transported there to the detection element or to the location of the detection element at which the detection takes place.
  • the hydrophilization of the surface of the capillary channel is achieved by using a hydrophilic material for its manufacture, which, however, is unable to absorb the sample liquid itself, or is unable to do so significantly.
  • the hydrophilization of a hydrophobic or only very little hydrophilic surface can be achieved by suitable coating with a stable, hydrophilic layer that is inert to the sample material, for example by covalent bonding of photoreactive hydrophilic polymers to a plastic surface by application layers containing wetting agents or by coating surfaces with nanocomposites using sol-gel technology.
  • the hydrophilization is very particularly preferably achieved by using thin layers of oxidized aluminum.
  • These layers are either applied directly to the desired components of the test element, for example by vacuum evaporation of the workpieces with metallic aluminum and subsequent oxidation of the metal, or used in the form of metal foils or metal-coated plastic foils for the test carrier structure, which also have to be oxidized to achieve the desired hydrophilicity .
  • Metal layer thicknesses of 1 to 500 nm are sufficient.
  • the metal layer is then oxidized to form the oxidized form, and in addition to the electrochemical, anodic oxidation, oxidation in the presence of steam or by boiling in water has proven to be particularly suitable methods.
  • the oxide layers obtained in this way are between 0.1 and 500 nm, preferably between 10 and 100 nm thick. Larger layer thicknesses of both the metal layer and the oxide layer can in principle be realized in practice, but do not show any further advantageous effects.
  • the detection element of the analytical test element according to the invention contains all the reagents and optionally auxiliary substances necessary for the detection reaction of the target analyte in the sample.
  • reagents and auxiliary substances are well known to those skilled in the art of analytical test elements or diagnostic test carriers.
  • enzymes, enzyme substrates, indicators, buffer salts, inert fillers and the like can be contained in the detection element.
  • the detection element of the test element according to the invention is preferably made up of several layers and can optionally contain an inert support, preferably on the side of the detection element that is not brought into contact with the sample.
  • an observable color change which in this context means either the change of a color, the emergence of a color or the disappearance of color ensure that the wearer, through appropriate measures, allows visual or visual observation of the detection reaction.
  • the carrier material of the detection element itself can be transparent, for example a transparent plastic film, such as polycarbonate film, or have a transparent recess on the detection side.
  • the person skilled in the art is also familiar with other detection principles that can be implemented with the test element described, for example electrochemical sensors
  • absorbent materials such as nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics or porous plastics materials, which can be used as layer materials.
  • absorbent materials such as nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics or porous plastics materials, which can be used as layer materials.
  • the materials in question must be able to carry the reagents required for the detection of the analyte to be determined
  • Preferred materials for the detection element are nonwovens, papers or porous plastic materials, such as membranes.
  • Polyamide, polyvinylidene difluoride, polyether sulfone or polysulfone membranes are very particularly preferred as the porous membrane materials.
  • the reagents for determining the analyte to be detected are generally impregnated into the above mentioned materials have been introduced
  • a detection element is a multi-layer, stack-like material composite comprising a sample application zone and a detection zone arranged next to one another, the detection zone containing a reagent which forms a detectable signal with the analyte to be determined or a substance derived therefrom.
  • the sample application and detection zone are arranged on a stack-like composite of a fleece and a porous membrane in such a way that they are in direct or indirect contact which enables a flat liquid transition.
  • the membrane is selected so that it transports liquid horizontally, that is, in the area, significantly more slowly than the fleece in the area of the sample application zone, which extends up to the detection zone of the multilayer Extends analysis element, the membrane is treated so that it neither absorbs nor transports liquid.
  • detection elements are known from DE-A 195 23 049.
  • the detection elements described there are very particularly preferably used for the test element according to the invention.
  • the detection zone of the detection element can also consist of several discrete zones which are suitable for the detection of different target analytes from a sample liquid.
  • Detection elements as described in DE-A 195 23 049, have constituents which allow disruptive sample components to be excluded from the detection reaction and thus act as a filter, for example for particulate sample constituents such as blood cells.
  • particulate sample constituents such as blood cells.
  • the red blood pigment hemoglobin which is contained in the red blood cells (erythrocytes)
  • erythrocytes is disruptive for visual or optical detection methods.
  • These interfering components are expediently separated from the sample, for example whole blood, before the actual detection reaction. This can be done by sample preparation before applying the sample to the test element, such as by centrifuging whole blood and then collecting serum or plasma. It is more convenient and also easier for the layperson if the test element itself carries out this separation step by means of a suitable construction.
  • Means from the test strip technology are known to the person skilled in the art which guarantee a reliable exclusion of erythrocytes.
  • Examples include the use of semipermeable membranes or glass fiber fleeces, as are known, for example, from EP-B-0 045 476, for the separation of red blood cells.
  • Hygienic handling of the sample material is achieved through the spatial separation of the sample application location and signal detection in connection with the sample volume metering. Especially with optical detection, for example with the help of a reflection photometer, contamination of the device is largely excluded. since the sample can be placed, for example, on a test element protruding from the device, is completely sucked into the capillary channel and is automatically transported to the detection zone of the test element inside the device without further measures. The complete absorption of the sample material through the capillary-active zone in the test element also prevents excess sample from remaining on the outside of the test element, so that this property also contributes to hygiene.
  • the test element according to the invention requires significantly less sample material than conventional test elements. While the latter often require more than 12 ⁇ l of sample liquid, the required minimum sample volume in the test element according to the invention is reduced to significantly below 10 ⁇ l, preferably below 5 ⁇ l, particularly preferably to 3 to 4 ⁇ l of sample. This is achieved by optimizing the sample flow exactly to the destination, and by the fact that the sample volume can be transferred largely quantitatively from the channel into the detection element, which in turn is due to its tapering cross section. In particular, if the sample is blood, the sample to be examined can be easier and, above all, less painful for the person to be examined.
  • Another object of the invention is the use of an analytical test element according to the invention for determining an analyte in a liquid.
  • the invention also relates to a method for determining an analyte in a liquid sample, in particular a body fluid such as blood, plasma, serum, urine, saliva, sweat, etc., using an analytical test element according to the invention.
  • the liquid sample is first contacted with the test element at the sample application opening.
  • the sample liquid is transported up to its complete filling by capillary forces in the channel capable of capillary liquid transport.
  • the sample wets and penetrates the detection element on the surface facing the channel.
  • the sample with the reagents contained in the detection element is analyte-specific visually or apparatus-optically, preferably by reflection photometry observable detection reaction, so that the presence and, if appropriate, the amount of the analyte to be determined can be inferred.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a particularly preferred embodiment of the multilayer detection element.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a particularly preferred embodiment of a test element according to the invention.
  • FIG. 1 shows a multilayer detection element (9) made of fleece (1) and membrane (2) for the parallel detection of three analytes.
  • the sample application zone (3) extends over the area which is defined by the liquid-impermeable area (5) of the membrane (2). Liquid which is applied to the nonwoven in the sample application zone (3) is in any case prevented by the liquid-impermeable area (5) from penetrating into the membrane (2) there. A transfer of liquid from the fleece (1) into the membrane (2) is only possible within the detection zone (4).
  • liquid applied to the fleece (1) in the sample application zone (3) is quickly distributed within the fleece (1) and from there across the direction of propagation in the fleece surface into the detection zone (4) of the membrane (2 ) arrives and enters the reagent-containing areas (6, 7, 8). In the presence of the respective analytes, signal formation takes place there, which can be observed visually or from the membrane side.
  • the test element consists of a base part (11) manufactured by injection molding and a cover (10) which is also injection molded and in which the detection element (9) is integrated.
  • the injection molded parts (10 and 11) can be clipped together, welded or glued.
  • the shape and size of the capillary channel (14) are determined by the components bottom part (11), cover (10) and detection element (9).
  • the base part (11) determines the continuous taper and, with the height step (15), the length of the capillary-active channel (14).
  • the taper can also be determined by the cover (10) or by both.
  • a ventilation opening (13) which allows air to escape when the capillary channel (14) is filled with sample liquid.
  • the capillary zone (14) extends from the sample application opening (12) to the start of the detection zone of the multilayer detection element (9).
  • Sample feed opening (12) and Height level (15) limit the capillary-active area (3) in the direction of the capillary transport.
  • the test element with the sample application opening (12) is brought, for example, to a drop of blood on the fingertip.
  • the drop of blood comes into contact with the capillary channel (14).
  • the latter fills with sample until it is filled from the sample feed opening (12) to the level (15).
  • the test carrier is then removed from the patient's finger, which ensures that only the sample located in the capillary channel (14) is available for the detection element (9). An overdose is excluded.
  • the bottom part (11), into which a recess is made, which is to give the tapering capillary channel, and the cover (10), which contains a recess for the detection element, are produced by injection molding from polymethyl methacrylate (PMMA). Those areas of the injection molded parts that can come into contact with sample liquid are then vaporized in a vacuum evaporator with a layer of aluminum with a layer thickness of approx. 30 nm. The aluminum layers are then oxidized by treatment with hot steam.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • a detection element (9) which has been adapted to the size of the cutout and has been produced in accordance with DE-A 195 23 049 is placed in the correct orientation in the finished coated cover (10). Finally, the cover (10), which contains the detection element (9), and the base part (11) are glued together.
  • test element from Example 1 is placed with the sample application side onto a drop of sample liquid.
  • the capillary of the test element automatically fills with sample within 2 s. If glucose is present in the sample, a color development is visible in the detection film after a few seconds. The end point of the reaction is reached after about 30 to 35 s.
  • the color obtained can be correlated with the glucose concentration of the sample and is evaluated either visually or by reflection photometry.

Abstract

The invention relates to an analytic test element for determining an analyte in a liquid. The element comprises a detection element and a canal which permits capillary liquid transport. The canal has a test sample feeding opening situated on one end of the canal which permits capillary liquid transport. The invention is characterized in that the canal which permits capillary liquid transport steadily tapers from the sample feeding opening in a direction of the capillary transport to at least the beginning of the detection element. The invention also relates to the utilization of said analytic test element for determining an analyte in a liquid and to a method for determining an analyte in a liquid test sample with the assistance of said analytic test element.

Description

Analytisches Testelement mit sich verjüngendem KapillarkanalAnalytical test element with a tapered capillary channel
Die Erfindung betrifft ein analytisches Testelement zur Bestimmung eines Analyten in einer Flüssigkeit, enthaltend ein Nachweiselement und einen zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal, der eine Probenaufgabeoffnung an einem Ende des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals besitzt. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung des besagten analytischen Testelements zur Bestimmung eines Analyten in einer Flüssigkeit sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Analyten in einer flüssigen Probe mit Hilfe des besagten analytischen Testelements.The invention relates to an analytical test element for determining an analyte in a liquid, comprising a detection element and a channel capable of capillary liquid transport, which has a sample application opening at one end of the channel capable of capillary liquid transport. The invention also relates to the use of said analytical test element for determining an analyte in a liquid and to a method for determining an analyte in a liquid sample with the aid of said analytical test element.
Zur qualitativen oder quantitativen analytischen Bestimmung von Bestandteilen von Körperflüssigkeiten, insbesondere von Blut, werden oft sogenannte trägergebundene Tests verwendet. Bei diesen sind Reagenzien in oder auf entsprechenden Schichten eines festen Trägers enthalten, der mit der Probe in Kontakt gebracht wird. Die Reaktion von flüssiger Probe und Reagenzien fuhrt bei Anwesenheit eines Zielanalyten zu einem nachweisbaren Signal, insbesondere einem Farbumschlag, welcher visuell oder mit Hilfe eines Geräts, meist reflexionsphotometrisch, ausgewertet werden kann.So-called carrier-bound tests are often used for the qualitative or quantitative analytical determination of constituents of body fluids, in particular blood. These contain reagents in or on corresponding layers of a solid support which is brought into contact with the sample. In the presence of a target analyte, the reaction of the liquid sample and reagents leads to a detectable signal, in particular a color change, which can be evaluated visually or with the aid of a device, usually by reflection photometry.
Testelemente oder Testträger sind häufig als Teststreifen ausgebildet, die im wesentlichen aus einer länglichen Tragschicht aus Kunststoffmaterial und darauf angebrachten Nachweisschichten als Testfeldern bestehen. Es sind jedoch auch Testträger bekannt, die als quadratische oder rechteckige Plättchen gestaltet sind.Test elements or test carriers are often designed as test strips, which essentially consist of an elongated base layer made of plastic material and detection layers attached thereon as test fields. However, test carriers are also known which are designed as square or rectangular plates.
Visuell oder reflexionsphotometrisch auszuwertende Testelemente für die klinische Diagnostik sind häufig so aufgebaut, daß die Probenauftragszone und die Detektionszone in einer vertikalen Achse übereinander angeordnet liegen. Diese Konstruktionsweise birgt eine Reihe von Problemen. Wenn der probenbeladene Teststreifen zur Vermessung in ein Gerät, beispielsweise ein Reflexionsphotometer, eingebracht werden muß, kann potentiell infektiöses Probenmaterial mit Geräteteilen in Berührung kommen und diese gegebenenfalls kontaminieren. Desweiteren ist, vor allem in den Fällen, in denen die Teststreifen von ungeschulten Personen benutzt werden, beispielsweise bei der Blutzuckerselbstkontrolle von Diabetikern, eine Volumendosierung nur schwer zu realisieren. Zudem benötigen herkömmliche Testelemente aufgrund ihres Aufbaus oftmals verhältnismäßig große Probenvolumina, um zuverlässige Messungen zu ermöglichen. Je mehr Probenvolumen benötigt wird, um so schmerzhafter kann dies für den Patienten, dessen Blut untersucht werden soll, sein. Es wird deshalb generell angestrebt, Teststreifen zur Verfugung zu stellen, die mit möglichst wenig Probenmaterial auskommen.Test elements for clinical diagnostics to be evaluated visually or by reflection photometry are often constructed in such a way that the sample application zone and the detection zone lie one above the other in a vertical axis. This construction method has a number of problems. If the sample-loaded test strip has to be inserted into a device, for example a reflection photometer, for measurement, potentially infectious sample material can be used come into contact with device parts and contaminate them if necessary. Furthermore, especially in cases in which the test strips are used by untrained persons, for example in the self-monitoring of blood sugar by diabetics, volume metering is difficult to achieve. In addition, conventional test elements often require relatively large sample volumes due to their structure in order to enable reliable measurements. The more sample volume required, the more painful this can be for the patient whose blood is to be examined. It is therefore generally sought to provide test strips that use as little sample material as possible.
Aus DE-A 31 51 291 ist ein Gerät zur Analyse von biologischen Fluiden bekannt, das einen Träger mit einem selbstfüllbaren Meßkanal sowie eine Laminatanordnung mit einer Filterschicht und einer Reagenzmaterialschicht aufweist. Die Probenflüssigkeit wird bei diesem Testträger durch Kapillarkräfte in den Meßkanal transportiert und dringt von diesem in das da- rüberliegende Laminat ein, wo nach Erwärmen des analytischen Geräts eine Nachweisreaktion des Zielanalyten stattfindet. Nachteilig daran ist, daß zum Erzielen eines Meßergebnisses das analytische Gerät mit der darin enthaltenen Probe erwärmt werden muß. Dadurch ist die Benutzung des analytischen Gerätes im wesentlichen auf Labors beschränkt.From DE-A 31 51 291 a device for analyzing biological fluids is known which has a carrier with a self-filling measuring channel and a laminate arrangement with a filter layer and a reagent material layer. With this test carrier, the sample liquid is transported into the measuring channel by capillary forces and from there penetrates into the overlying laminate, where a detection reaction of the target analyte takes place after the analytical device has been heated. The disadvantage of this is that the analytical device with the sample contained therein must be heated in order to achieve a measurement result. This essentially limits the use of the analytical device to laboratories.
In DE-A 195 23 049 wird ein mehrschichtiges Analysenelement beschrieben, bei dem nebeneinander angeordnet eine Probenauftragszone und eine Detektionszone enthalten sind. Das mehrschichtige Analysenelement besteht im wesentlichen aus einem stapelartigen Verbund aus einem Vlies und einer porösen Membran, die sich in einem flächigen Flüssigkeitsüberg.ang ermöglichendem Kontakt befinden, wobei die Membran in der Probenauftragszone so behandelt ist, daß sie dort keine Flüssigkeit aufnimmt oder transportiert. Das mehrschichtige Analysenelement aus DE-A 195 23 049 kann in einem Teststreifen Verwendung finden, der einen Kapillarspalt enthält, durch den Probenflüssigkeit mit der Probenauftragszone kontaktiert werden kann.DE-A 195 23 049 describes a multi-layer analysis element which contains a sample application zone and a detection zone arranged side by side. The multilayer analysis element essentially consists of a stack-like composite of a fleece and a porous membrane, which are in a flat liquid transfer enabling contact, the membrane being treated in the sample application zone in such a way that it does not absorb or transport any liquid there. The multilayer analysis element from DE-A 195 23 049 can be used in a test strip which contains a capillary gap through which sample liquid can be contacted with the sample application zone.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere sollte ein einfach zu handhabendes, zuverlässig selbständig volumendosierendes Testelement zu Verfügung gestellt werden, mit dem unter Verwendung minimaler Probenvolumina eine räumliche Trennung von Detektionszone und Probenaufgabestelle möglich ist. Zusätzlich sollte der Probentransport von der Probenaufgabe zum Detektionsbereich so schnell sein, daß die Analyse einer Probe zeitlich dadurch nicht limitiert wird. Desweiteren sollte durch einen einfachen Aufbau des Testelements eine kostengünstige, produktionstechnisch einfach zu realisierende Fertigung ermöglicht werden.The object of the present invention was to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, an easy-to-use, reliably independent volume-dosing test element should be made available with the use of minimal sample volumes, a spatial separation of the detection zone and sample application point is possible. In addition, the sample transport from the sample application to the detection area should be so fast that the analysis of a sample is not limited in time. Furthermore, a simple construction of the test element should enable cost-effective production that is easy to implement in terms of production technology.
Dies wird durch den Gegenstand der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen charakterisiert ist, erreicht.This is achieved by the subject matter of the invention as characterized in the claims.
Gegenstand der Erfindung ist ein analytisches Testelement zur Bestimmung eines Analyten in einer Flüssigkeit, enthaltend ein Nachweiselement und einen zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal, der eine Probenaufgabeoffnung an einem Ende des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal von der Probenaufgabeoffnung in Richtung des kapillaren Transports zumindest bis zum Beginn des Nachweiselements stetig verjüngt.The invention relates to an analytical test element for determining an analyte in a liquid, comprising a detection element and a channel capable of capillary liquid transport, which has a sample application opening at one end of the channel capable of capillary liquid transport, characterized in that the are capable of capillary liquid transport Channel tapers continuously from the sample feed opening in the direction of the capillary transport at least to the start of the detection element.
Die Verjüngung des kapillaraktive Kanals dient dazu, sicherzustellen, daß das Probenvolumen, das sich im kapillaren Kanal befindet, zuverlässig und ohne Abreißen der Probenflüssigkeitssäule vom Nachweiselement aufgesaugt werden kann. Bei einem nicht sich verjüngenden Kanal ist die Gefahr gegeben, daß die Flüssigkeitssäule beim Überführen der Probenflüssigkeit vom Kanalinneren auf das Nachweiselement abreißt, nur ein Teil der Flüssigkeit, die sich im kapillaraktiven Kanal befindet, zum Nachweiselement gelangt und somit eine Unterdosierung des Nachweisfeldes resultiert. Dem wird durch die erfindungsgemäße Verjüngung entgegengewirkt. Bevorzugt betrifft die Verjüngung des zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanals diejenige Dimension des Kanals, die dessen Kapillarität bewirkt. Für Kapillaren mit rechteckigem Querschnitt ist dies in aller Regel die Höhe des Kanals. Die Höhe des Kanals ist dabei diejenige Dimension, die mit der Transportrichtung der Flüssigkeit im Kanal einen rechten Winkel bildet und zudem im wesentlichen senkrecht auf der Ebene des Nachweiselements steht, die zum Beobachten oder Vermessen offenliegt. Die Breite des Kanals liegt im Gegensatz zur Höhe im wesentlichen parallel zu besagter Ebene des Nachweiselements. Durch die stetige Verjüngung des Kanals hin zum Nachweiselement wird die Kapillarität ebenfalls stetig erhöht. Tritt nun Probenflüssigkeit vom Kanal in das Nachweiselement über, so bewirkt die höhere Kapillarität im Kanal an der Nachweiselementseite, daß Probenflüssigkeit aus den Bereichen geringerer Kapillarität nachrückt. Auf diese Weise wird ein vollständiges Füllen des Nachweiselements erreicht, was mit einem - im Idealfall vollständigen - Leeren des Kanals einhergeht. In den Kanal muß daher nicht mehr Probe aufgenommen werden, als für das Nachweiselement erforderlich ist.The tapering of the capillary-active channel serves to ensure that the sample volume, which is located in the capillary channel, can be sucked up reliably and without tearing off the sample liquid column from the detection element. If the channel does not taper, there is a risk that the liquid column will tear off when the sample liquid is transferred from the inside of the channel to the detection element, only part of the liquid that is in the capillary-active channel will reach the detection element and thus result in an underdosing of the detection field. This is counteracted by the tapering according to the invention. The tapering of the channel capable of capillary liquid transport preferably relates to the dimension of the channel which causes its capillarity. For capillaries with a rectangular cross-section, this is usually the height of the channel. The height of the channel is the dimension that forms a right angle with the direction of transport of the liquid in the channel and is also essentially perpendicular to the plane of the detection element that is open for observation or measurement. In contrast to the height, the width of the channel is essentially parallel to said level of the detection element. Due to the constant tapering of the channel towards the detection element, the capillarity is also increased continuously. If sample liquid now passes from the channel into the detection element, the higher capillarity in the channel on the detection element side causes sample liquid to move up from the areas of lower capillarity. In this way, a complete filling of the detection element is achieved, which is accompanied by - ideally complete - emptying of the channel. It is therefore not necessary to take more sample into the channel than is required for the detection element.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verjüngung des zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanals linear von der Probenaufgabeoffnung zum Nachweiselement. Jedoch sind auch andere Formen der Verjüngung, beispielsweise eine leicht gekrümmte Variante, denkbar. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Querschnitt des kapillaraktiven Kanals an der Probenaufgabeoffnung größer ist als am entgegengesetzten Ende des Kanals, das sich unter dem Nachweiselement befindet.In a preferred embodiment, the tapering of the channel capable of capillary liquid transport takes place linearly from the sample application opening to the detection element. However, other forms of tapering, for example a slightly curved variant, are also conceivable. In other words, the cross-section of the capillary-active channel at the sample application opening is larger than at the opposite end of the channel, which is located under the detection element.
Es ist besonders bevorzugt, daß der zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigte Kanal an dem Ende, das der Probenaufgabeoffnung gegenüberliegt, dadurch beendet ist, daß eine abrupte Erweiterung derjenigen Dimension des Kanals stattfindet, die dessen Kapillarität bewirkt. Eine solche abrupte Erweiterung kann auch als Höhenstufe bezeichnet werden.It is particularly preferred that the channel capable of capillary liquid transport be terminated at the end opposite the sample application opening by an abrupt widening of the dimension of the channel which causes its capillarity. Such an abrupt expansion can also be called an altitude level.
Vorzugsweise reicht der zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigte Kanal in Richtung des kapillaren Transports von der Probenaufgabeoffnung höchstens bis zu der der Probenaufgabeoffnung zugewandten Grenze der Detektionszone des Nachweiselements.The channel capable of capillary liquid transport preferably extends in the direction of the capillary transport from the sample application opening at most to the limit of the detection zone of the detection element facing the sample application opening.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Dimensionen des kapillaren Kanals so auf das Nachweiselement abgestimmt, daß das maximale Probenvolumen, das der kapillare Kanal aufnehmen kann, etwa der Probenmenge entspricht, die durch das Nachweiselement aufgesaugt werden kann und für eine zuverlässige Analyse notwendig ist. Im Idealfall sind beide Volumina gleich groß und die Probe wird vollständig aus dem Kanal in das Nachweiselement überführt. Dadurch wird zum einen vermieden, daß überschüssige Probe das Nachweiselement erreicht, und zum anderen, daß zu wenig Probe für die Nachweisreaktion vorhanden ist. Da die Nachweisreaktion und die aus ihr resultierenden Signale ab bestimmten, systembedingten Grenzen volumenabhängig sind, führen Unter- oder Überdosierungen zu fehlerhaften Meßergebnissen. Diese werden auf die erfindungsgemäße Weise vermieden. Der kapillare Kanal dient somit einer Volumendosierung durch das Testelement mit dem Ziel, Unter- beziehungsweise Überdosierung des Nachweiselements und damit unzuverlässige oder gar falsche Meßergebnisse zu vermeiden.In a particularly preferred embodiment, the dimensions of the capillary channel are matched to the detection element so that the maximum sample volume that the capillary channel can hold corresponds approximately to the amount of sample that can be sucked up by the detection element and is necessary for a reliable analysis. Ideally, both volumes are the same size and the sample is completely transferred from the channel to the detection element. This avoids, on the one hand, that excess sample reaches the detection element and, on the other hand, that too little sample is used for the detection reaction is available. Since the detection reaction and the signals resulting from it are volume-dependent from certain, system-related limits, underdosing or overdosing lead to incorrect measurement results. These are avoided in the manner according to the invention. The capillary channel is thus used for volume metering by the test element with the aim of avoiding underdosing or overdosing of the detection element and thus unreliable or even incorrect measurement results.
Da für den bevorzugten Fall, daß der Kanal einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, eine Dimension, beispielsweise die Höhe des Kanals, durch die physikalischen Grenzen der Kapillaraktivität vorgegeben ist, läßt sich das Volumen des kapillaren Kanals durch geeignete Wahl der beiden übrigen Dimensionen, beispielsweise Länge und Breite, einstellen. Die Höhe der Kapillare liegt beispielsweise für Blut in der Größenordnung von 10 bis 500 μm, bevorzugt zwischen 20 und 300 μm, da sonst keine Kapillaraktivität zu beobachten ist. Dies gilt für den sich verjüngenden Kanal sowohl für die Höhe auf der Probenaufgabeseite als auch auf der entgegengesetzten Seite, die dem Nachweiselement zugewandt ist. Je nach gewünschtem Volumen kann die Breite dann mehrere mm, bevorzugt 1 bis 10 mm, und die Länge bis zu einigen cm, bevorzugt 0,5 bis 5 cm, betragen.Since in the preferred case that the channel has a substantially rectangular cross section, one dimension, for example the height of the channel, is predetermined by the physical limits of the capillary activity, the volume of the capillary channel can be selected by a suitable choice of the two other dimensions, for example Length and width. For blood, for example, the height of the capillary is of the order of 10 to 500 μm, preferably between 20 and 300 μm, since otherwise no capillary activity can be observed. This applies to the tapered channel for both the height on the sample application side and on the opposite side, which faces the detection element. Depending on the desired volume, the width can then be several mm, preferably 1 to 10 mm, and the length up to a few cm, preferably 0.5 to 5 cm.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analytischen Testelements ist zumindest eine, besser jedoch zwei, ganz besonders bevorzugt zwei sich gegenüberliegende Flächen der die innere Oberfläche des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals bildenden Flächen, hydrophiliert. Hydrophile Oberflächen sind in diesem Zusammenhang wasseranziehende Flächen. Wäßrige Proben, darunter auch Blut, spreiten auf solchen Oberflächen gut. Solche Flächen sind unter anderem dadurch charakterisiert, daß an der Grenzfläche ein Wassertropfen auf ihnen einen spitzen Rand- oder Kontaktwinkel ausbildet. Im Gegensatz dazu wird auf hydrophoben, das heißt wasserabweisenden Oberflächen, an der Grenzfläche zwischen Wassertropfen und Oberfläche ein stumpfer Randwinkel ausgebildet.In a preferred embodiment of the analytical test element according to the invention, at least one, but better two, very particularly preferably two opposite surfaces of the surfaces forming the inner surface of the channel capable of capillary liquid transport is hydrophilized. In this context, hydrophilic surfaces are water-attracting surfaces. Aqueous samples, including blood, spread well on such surfaces. Such surfaces are characterized, inter alia, in that a water drop forms an acute edge or contact angle on them at the interface. In contrast, an obtuse contact angle is formed on hydrophobic, i.e. water-repellent, surfaces at the interface between water drops and surface.
Der Randwinkel als Resultat der Oberflächenspannungen der Prüfflüsigkeit und der zu untersuchenden Oberfläche ist als Maß für die Hydrophilie einer Oberfläche geeignet. Wasser hat beispielsweise eine Oberflächenspannung von 72 mN/m. Liegt der Wert der Oberflächenspannung der betrachteten Fläche weit, d. h. mehr als 20 mN/M, unter diesem Wert, so ist die Benetzung schlecht und der resultierende Randwinkel ist stumpf. Eine solche Fläche wird als hydrophob bezeichnet. Nähert sich die Oberflächenspannung dem Wert, der für Wasser gefunden wird, so ist die Benetzung gut und der Randwinkel wird spitz. Wird die Oberflächenspannung dagegen gleich oder größer dem für Wasser gefundenen Wert, so zerläuft der Tropfen und es findet Totalspreitung der Flüssigkeit statt. Ein Randwinkel ist dann nicht mehr zu messen. Flächen, die mit Wassertropfen einen spitzen Randwinkel bilden oder bei denen Totalspreitung eines Wassertropfens beobachtet wird, werden als hydrophil bezeichnet.The contact angle as a result of the surface tensions of the test liquid and the surface to be examined is suitable as a measure of the hydrophilicity of a surface. For example, water has a surface tension of 72 mN / m. Is the value of the Surface tension of the surface under consideration, ie more than 20 mN / M, below this value, the wetting is poor and the resulting contact angle is obtuse. Such an area is called hydrophobic. If the surface tension approaches the value found for water, the wetting is good and the contact angle becomes acute. If, on the other hand, the surface tension is equal to or greater than the value found for water, the drop dissolves and the liquid is spread completely. A contact angle can then no longer be measured. Areas that form an acute contact angle with water drops or where total spreading of a water drop is observed are called hydrophilic.
Die Bereitschaft einer Kapillare, eine Flüssigkeit aufzusaugen, geht mit der Benetzbarkeit der Kanaloberfläche mit der Flüssigkeit einher. Für wäßrige Proben bedeutet dies, daß eine Kapillare aus einem Material gefertigt werden sollte, dessen Oberflächenspannung nahe an 72 mN/m heranreicht oder diesen Wert übertrifft.The readiness of a capillary to absorb a liquid is associated with the wettability of the channel surface with the liquid. For aqueous samples, this means that a capillary should be made from a material whose surface tension is close to 72 mN / m or exceeds this value.
Ausreichend hydrophile Materialien zum Aufbau einer Kapillare, die schnell wäßrige Proben aufsaugt, sind beispielsweise Glas, Metall oder Keramik. Für den Einsatz in Testträgern sind diese Materialien jedoch ungeeignet, da sie einige gravierende Nachteile aufweisen, beispielsweise Bruchgefahr bei Glas oder Keramik, oder Veränderung der Oberflächeneigenschaften mit der Zeit bei zahlreichen Metallen. Üblicherweise werden deshalb zur Fertigung von Testelementen Kunstoffblien oder -formteile eingesetzt. Die verwendeten Kunststoffe übertreffen dabei in der Regel kaum eine Oberflächenspannung von 45 mN/m. Selbst mit den, relativ betrachtet, hydrophilsten Kunststoffen wie beipielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyamid (PA) lassen sich - wenn überhaupt - nur sehr langsam saugende Kapillaren aufbauen. Kapillaren aus hydrophoben Kunststoffen wie beispielsweise Polystyrol (PS), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) saugen im wesentlichen keine wäßrigen Proben. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, Kunststoffe für die Verwendung als Konstruktionsmaterial für Testelemente mit kapillaraktiven Kanälen hydrophil auszustatten, das heißt zu hydrophilieren. Wie bereits oben erwähnt sind in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analytischen Testelements zumindest eine, besser jedoch zwei, ganz besonders bevorzugt zwei sich gegenüberliegende Flächen der die innere Oberfläche des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals bildenden Flächen hydrophiliert. Wird mehr als eine Fläche hydrophiliert, so können die Flächen entweder mit der gleichen oder mit unterschiedlichen Methoden hydrophil gemacht werden. Die Hydrophiiierung ist vor allem dann notwendig, wenn die Materialien, die den kapillaraktiven Kanal bilden, insbesondere der Träger, selbst hydrophob oder nur sehr wenig hydrophil sind, beispielsweise weil sie aus unpolaren Kunststoffen bestehen. Unpolare Kunststoffe, wie zum Beispiel Polystyrol (PS), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyvinylchlorid (PVC), sind von Vorteil als Trägermaterialien, weil sie die zu untersuchenden Flüssigkeiten nicht absorbieren und damit das Probenvolumen effektiv von der Nachweisschicht genutzt werden kann. Durch die Hydrophiiierung der Oberfläche des Kapillarkanals wird erreicht, daß eine polare, bevorzugt wäßrige Probenflüssigkeit bereitwillig in den kapillaren Kanal eintritt und dort rasch zum Nachweiselement bzw. zu der Stelle des Nachweiselements, an der die Detektion stattfindet, transportiert wird.Sufficiently hydrophilic materials for building up a capillary that quickly absorbs aqueous samples are, for example, glass, metal or ceramic. However, these materials are unsuitable for use in test carriers because they have some serious disadvantages, for example risk of breakage in the case of glass or ceramics, or changes in the surface properties over time for numerous metals. Plastic blanks or molded parts are therefore usually used to manufacture test elements. The plastics used generally hardly exceed a surface tension of 45 mN / m. Even with the, from a relative perspective, the most hydrophilic plastics such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polyamide (PA), capillaries can be built up very slowly, if at all. Capillaries made of hydrophobic plastics such as polystyrene (PS), polypropylene (PP) or polyethylene (PE) essentially do not suck aqueous samples. This results in the need to provide plastics for use as construction material for test elements with capillary-active channels in a hydrophilic manner, that is, to hydrophilize them. As already mentioned above, in a preferred embodiment of the analytical test element according to the invention, at least one, but better two, very particularly preferably two opposite surfaces of the surfaces forming the inner surface of the channel capable of capillary liquid transport are hydrophilized. If more than one surface is hydrophilized, the surfaces can be made hydrophilic either with the same or with different methods. The hydrophilization is necessary above all if the materials which form the capillary-active channel, in particular the support, are themselves hydrophobic or only very slightly hydrophilic, for example because they consist of nonpolar plastics. Non-polar plastics, such as polystyrene (PS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) or polyvinyl chloride (PVC), are advantageous as carrier materials because they do not absorb the liquids to be examined and thus the sample volume is effectively used by the detection layer can. The hydrophilization of the surface of the capillary channel ensures that a polar, preferably aqueous sample liquid readily enters the capillary channel and is quickly transported there to the detection element or to the location of the detection element at which the detection takes place.
Idealerweise wird die Hydrophiiierung der Oberfläche des kapillaren Kanals dadurch erreicht, daß zu seiner Fertigung ein hydrophiles Material eingesetzt wird, das jedoch die Probenflüssigkeit selbst nicht oder nicht wesentlich aufzusaugen vermag. Wo dies nicht möglich ist, kann die Hydrophiiierung einer hydrophoben oder nur sehr wenig hydrophilen Oberfläche durch geeignete Beschichtung mit einer stabilen, gegenüber dem Probenmaterial inerten, hydrophilen Schicht erreicht werden, beispielsweise durch kovalente Bindung von photoreaktiv ausgerüsteten, hydrophilen Polymeren auf eine Kunststoffoberfläche, durch Aufbringen netzmittelhaltiger Schichten oder durch Beschichtung von Oberflächen mit Nanokompositen mittels Sol-Gel-Technologie. Darüberhinaus ist es möglich, durch thermische, physikalische oder chemische Behandlung der Oberfläche eine gesteigerte Hydrophilie zu erzielen. Ganz besonders bevorzugt wird die Hydrophiiierung durch die Verwendung von dünnen Schichten oxidierten Aluminiums erreicht. Diese Schichten werden entweder direkt auf die gewünschten Bauteile des Testelements aufgebracht, beispielsweise durch Vakuumbedampfen der Werkstücke mit metallischem Aluminium und anschließende Oxidation des Metalls, oder in Form von Metallfolien oder metallbeschichteten Kunststoffolien für den Testträgeraufbau verwendet, die ebenfalls zur Erzielung der erwünscheten Hydrophilie oxidiert werden müssen. Metallschichtdicken von 1 bis 500 nm sind dabei ausreichend. Die Metallschicht wird anschließend zu Bildung der oxidierten Form oxidiert, wobei sich neben der elektrochemischen, anodischen Oxidation vor allem die Oxidation in Gegenwart von Wasserdampf oder durch Kochen in Wasser als besonders geeignete Methoden herausgestellt haben. Die so erzielten Oxidschichten sind je nach Methode zwischen 0, 1 und 500 nra, bevorzugt zwischen 10 und 100 nm dick. Größere Schichtdicken sowohl der Metallschicht als auch der Oxidschicht sind zwar prinzipiell praktisch realisierbar, zeigen aber keine weiteren vorteilhaften Wirkungen.Ideally, the hydrophilization of the surface of the capillary channel is achieved by using a hydrophilic material for its manufacture, which, however, is unable to absorb the sample liquid itself, or is unable to do so significantly. Where this is not possible, the hydrophilization of a hydrophobic or only very little hydrophilic surface can be achieved by suitable coating with a stable, hydrophilic layer that is inert to the sample material, for example by covalent bonding of photoreactive hydrophilic polymers to a plastic surface by application layers containing wetting agents or by coating surfaces with nanocomposites using sol-gel technology. In addition, it is possible to achieve increased hydrophilicity by thermal, physical or chemical treatment of the surface. The hydrophilization is very particularly preferably achieved by using thin layers of oxidized aluminum. These layers are either applied directly to the desired components of the test element, for example by vacuum evaporation of the workpieces with metallic aluminum and subsequent oxidation of the metal, or used in the form of metal foils or metal-coated plastic foils for the test carrier structure, which also have to be oxidized to achieve the desired hydrophilicity . Metal layer thicknesses of 1 to 500 nm are sufficient. The metal layer is then oxidized to form the oxidized form, and in addition to the electrochemical, anodic oxidation, oxidation in the presence of steam or by boiling in water has proven to be particularly suitable methods. Depending on the method, the oxide layers obtained in this way are between 0.1 and 500 nm, preferably between 10 and 100 nm thick. Larger layer thicknesses of both the metal layer and the oxide layer can in principle be realized in practice, but do not show any further advantageous effects.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Nachweiselement des erfindungsgemäßen analytischen Testelements alle für die Nachweisreaktion des Zielananlyten in der Probe notwendigen Reagenzien und gegebenenfalls Hilfsstoffe. Es können jedoch auch nur Teile der benötigten Reagenzien und Hilfsstoffe enthalten sein. Dem mit der Technik von analytischen Testelementen oder diagnostischen Testträgern vertrauten Fachmann sind solche Reagenzien und Hilfsmittel bestens bekannt. Für Analyten, die enzymatisch nachzuweisen sind, können beispielsweise Enzyme, Enzymsubstrate, Indikatoren, Puffersalze, inerte Füllstoffe und dergleichen mehr im Nachweiselement enthalten sein.In a preferred embodiment, the detection element of the analytical test element according to the invention contains all the reagents and optionally auxiliary substances necessary for the detection reaction of the target analyte in the sample. However, only parts of the required reagents and auxiliary substances can also be contained. Such reagents and auxiliary agents are well known to those skilled in the art of analytical test elements or diagnostic test carriers. For analytes that can be detected enzymatically, for example, enzymes, enzyme substrates, indicators, buffer salts, inert fillers and the like can be contained in the detection element.
Das Nachweiselement des erfindungsgemäßen Testelements ist vorzugsweise aus mehreren Schichten aufgebaut und kann gegebenenfalls einen inerten Träger, bevorzugt auf der Seite des Nachweiselements, die nicht mit der Probe in Kontakt gebracht wird, enthalten. Für den besonders bevorzugten Fall, daß die Nachweisreaktion zu einer beobachtbaren Farbveränderung führt, worunter in diesem Zusammenhang entweder die Änderung einer Farbe, das Entstehen einer Farbe oder das Verschwinden von Farbe verstanden werden soll, ist sicherzustellen, daß der Trager durch geeignete Maßnahmen eine visuelle oder optische Beobachtung der Nachweisreaktion zulaßt. Dazu kann das Trägermaterial des Nachweiselements selbst durchsichtig sein, beispielsweise eine durchsichtige Kunststoffolie, wie beispielsweise Polycarbonatfolie, oder auf der Detektionsseite eine durchsichtige Aussparung besitzen. Neben Nachweisreaktionen, die zu Farbveränderungen führen, sind dem Fachmann auch andere Nachweisprinzipien bekannt, die mit dem beschriebenen Testelement realisiert werden können, beispielsweise elektrochemische SensorenThe detection element of the test element according to the invention is preferably made up of several layers and can optionally contain an inert support, preferably on the side of the detection element that is not brought into contact with the sample. For the particularly preferred case that the detection reaction leads to an observable color change, which in this context means either the change of a color, the emergence of a color or the disappearance of color ensure that the wearer, through appropriate measures, allows visual or visual observation of the detection reaction. For this purpose, the carrier material of the detection element itself can be transparent, for example a transparent plastic film, such as polycarbonate film, or have a transparent recess on the detection side. In addition to detection reactions that lead to color changes, the person skilled in the art is also familiar with other detection principles that can be implemented with the test element described, for example electrochemical sensors
Für das Nachweiselement ist es erforderlich, solche Materialien einzusetzen, die in der Lage sind, die zu untersuchende Flüssigkeit mit darin enthaltenen Inhaltsstoffen aufzunehmen. Dies sind sogenannte saugfahige Materialien, wie beispielsweise Vliese, Gewebe, Gewirke oder poröse Kunststofϊmaterialien, die als Schichtmaterialien verwendet werden können. Die dafür in Frage kommenden Materialien müssen Reagenzien tragen können, die für den Nachweis des zu bestimmenden Analyts erforderlich sindFor the detection element, it is necessary to use materials which are able to absorb the liquid to be examined with the ingredients contained therein. These are so-called absorbent materials, such as nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics or porous plastics materials, which can be used as layer materials. The materials in question must be able to carry the reagents required for the detection of the analyte to be determined
Bevorzugte Materialien für das Nachweiselement sind Vliese, Papiere oder poröse Kunststoffmaterialien, wie Membranen Als poröse Membranmaterialien sind Polyamid-, Polyvinyliden- difluorid-, Polyethersulfon- oder Polysulfonmembranen ganz besonders bevorzugt Die Reagenzien zur Bestimmung des nachzuweisenden Analyts sind in der Regel durch Imprägnierung in die vorstehend genannten Materialien eingebracht wordenPreferred materials for the detection element are nonwovens, papers or porous plastic materials, such as membranes. Polyamide, polyvinylidene difluoride, polyether sulfone or polysulfone membranes are very particularly preferred as the porous membrane materials. The reagents for determining the analyte to be detected are generally impregnated into the above mentioned materials have been introduced
Besonders bevorzugt als Nachweiselement ist ein mehrschichtiger, stapelartiger Materialverbund enthaltend nebeneinander angeordnet eine Probenauftragszone und eine Detektionszone, wobei die Detektionszone ein Reagenz enthält, das mit dem zu bestimmenden Analyt oder einer hiervon abgeleiteten Substanz ein detektierbares Signal bildet. Die Probenauftragsund Detektionszone sind auf einem stapelartigen Verbund aus einem Vlies und einer porösen Membran so angeordnet, daß sie sich in einem einen flachigen Flussigkeitsubergang ermöglichenden direkten oder indirekten Kontakt befinden. Die Membran ist so gewählt, daß sie Flüssigkeit horizontal, das heißt in der Flache, deutlich langsamer transportiert als das Vlies Im Bereich der Probenauftragszone, die sich bis zur Detektionszone des mehrschichtigen Analysenelements erstreckt, ist die Membran so behandelt, daß sie Flüssigkeit weder aufnimmt noch transportiert. Dadurch wird gewährleistet, daß zunächst die Probe vollständig von der Probenauftragszone aus das Vlies durchtränken kann und anschließend erst in die Membran eindringt. Solche Nachweiselemente sind aus DE-A 195 23 049 bekannt. Die dort beschriebenen Nachweiselemente werden ganz besonders bevorzugt für das erfindungsgemäße Testelement eingesetzt. Selbstverständlich kann die Detektionszone des Nachweiselements auch aus mehreren diskreten Zonen bestehen, die für den Nachweis unterschiedlicher Zielanalyten aus einer Probenflüssigkeit geeignet sind.Particularly preferred as a detection element is a multi-layer, stack-like material composite comprising a sample application zone and a detection zone arranged next to one another, the detection zone containing a reagent which forms a detectable signal with the analyte to be determined or a substance derived therefrom. The sample application and detection zone are arranged on a stack-like composite of a fleece and a porous membrane in such a way that they are in direct or indirect contact which enables a flat liquid transition. The membrane is selected so that it transports liquid horizontally, that is, in the area, significantly more slowly than the fleece in the area of the sample application zone, which extends up to the detection zone of the multilayer Extends analysis element, the membrane is treated so that it neither absorbs nor transports liquid. This ensures that the sample can completely soak the fleece from the sample application zone and only then penetrates into the membrane. Such detection elements are known from DE-A 195 23 049. The detection elements described there are very particularly preferably used for the test element according to the invention. Of course, the detection zone of the detection element can also consist of several discrete zones which are suitable for the detection of different target analytes from a sample liquid.
Nachweiselemente, wie sie in DE-A 195 23 049 beschrieben sind, verfügen über Bestandteile, die einen Ausschluß störender Probenanteile von der Nachweisreaktion erlauben und somit als Filter, beispeilsweise für partikuläre Probenbestandteile wie Blutzellen, wirken. Für visuelle oder optische Detektionsverfahren ist beispielsweise bei der Analyse von Blutproben der rote Blutfarbstoff Hämoglobin, der in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten) enthalten ist, störend. Zweckmäßigerweise werden diese störenden Komponenten vor der eigentlichen Detektionsreaktion von der Probe, beispielsweise Vollblut, abgetrennt. Dies kann durch Probenaufbereitung vor dem Applizieren der Probe auf das Testelement geschehen, wie zum Beispiel durch Zentrifugieren von Vollblut und anschließender Serum- oder Plasmagewinnung. Bequemer und auch für den Laien einfacher ist es, wenn das Testelement diesen Trennungsschritt durch geeignete Konstruktion selbst durchführt. Dem Fachmann sind Mittel aus der Teststreifentechnologie bekannt, die einen zuverlässigen Ausschluß von Erythrozyten gewährleisten. Beispielsweise seien genannt die Verwendung von semipermeablen Membranen oder Glasfaservliesen, wie sie beispielsweise aus EP-B-0 045 476 bekannt sind, .zur Abtrennung roter Blutkörperchen.Detection elements, as described in DE-A 195 23 049, have constituents which allow disruptive sample components to be excluded from the detection reaction and thus act as a filter, for example for particulate sample constituents such as blood cells. For example, when analyzing blood samples, the red blood pigment hemoglobin, which is contained in the red blood cells (erythrocytes), is disruptive for visual or optical detection methods. These interfering components are expediently separated from the sample, for example whole blood, before the actual detection reaction. This can be done by sample preparation before applying the sample to the test element, such as by centrifuging whole blood and then collecting serum or plasma. It is more convenient and also easier for the layperson if the test element itself carries out this separation step by means of a suitable construction. Means from the test strip technology are known to the person skilled in the art which guarantee a reliable exclusion of erythrocytes. Examples include the use of semipermeable membranes or glass fiber fleeces, as are known, for example, from EP-B-0 045 476, for the separation of red blood cells.
Neben den bereits genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Testelements weist es weitere Vorzüge auf. Durch die räumliche Trennung von Probenaufgabeort und Signaldetektion in Verbindung mit der Probenvolumendosierung wird eine hygienische Handhabung des Probenmaterials erreicht. Vor allem bei optischer Detektion, beispielsweise mit Hilfe eines Reflexionsphotometers, wird eine Kontamination des Gerätes weitestgehend ausgeschlossen, da die Probe beispielsweise auf ein aus dem Gerät herausragendes Testelement aufgegeben werden kann, dabei vollständig in den kapillaren Kanal eingesaugt wird und selbständig ohne weitere Maßnahmen zu der im Geräteinneren gelegenen Detektionszone des Testelements transportiert wird. Das vollständige Aufsaugen des Probenmaterial durch die kapillaraktive Zone im Testelement verhindert zudem, daß überschüssige Probe an der Testelementaußenseite verbleibt, so daß auch diese Eigenschaft zur Hygiene beiträgt.In addition to the advantages of the test element according to the invention already mentioned, it has further advantages. Hygienic handling of the sample material is achieved through the spatial separation of the sample application location and signal detection in connection with the sample volume metering. Especially with optical detection, for example with the help of a reflection photometer, contamination of the device is largely excluded. since the sample can be placed, for example, on a test element protruding from the device, is completely sucked into the capillary channel and is automatically transported to the detection zone of the test element inside the device without further measures. The complete absorption of the sample material through the capillary-active zone in the test element also prevents excess sample from remaining on the outside of the test element, so that this property also contributes to hygiene.
Desweiteren benötigt das erfindungsgemäße Testelement in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform bedeutend weniger Probenmaterial als herkömmliche Testelemente. Während letztere oftmals über 12 μl Probenflüssigkeit benötigen, wird das erforderliche Probenmindestvolumen bei dem erfindungsgemäßen Testelement auf deutlich unter 10 μl, bevorzugt unter 5 μl, besonders bevorzugt auf 3 bis 4 μl Probe gesenkt. Dies wird durch die Optimierung des Probenflusses genau an den Bestimmungsort, sowie durch die Tatsache, daß das Probenvolumen weitgehend quantitativ aus dem Kanal in das Nachweiselement überführt werden kann, was wiederum auf dessen sich verjüngenden Querschnitt zurückzuführen ist, erreicht. Insbesondere für den Fall, daß die Probe Blut ist, kann dadurch für die zu untersuchend Person die Probengewinnung einfacher und vor allem mit weniger Schmerz verbunden sein.Furthermore, in a very particularly preferred embodiment, the test element according to the invention requires significantly less sample material than conventional test elements. While the latter often require more than 12 μl of sample liquid, the required minimum sample volume in the test element according to the invention is reduced to significantly below 10 μl, preferably below 5 μl, particularly preferably to 3 to 4 μl of sample. This is achieved by optimizing the sample flow exactly to the destination, and by the fact that the sample volume can be transferred largely quantitatively from the channel into the detection element, which in turn is due to its tapering cross section. In particular, if the sample is blood, the sample to be examined can be easier and, above all, less painful for the person to be examined.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen analytischen Testelements zur Bestimmung eines Analyten in einer Flüssigkeit.Another object of the invention is the use of an analytical test element according to the invention for determining an analyte in a liquid.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Analyten in einer flüssigen Probe, insbesondere einer Körperflüssigkeit wie Blut, Plasma, Serum, Urin, Speichel, Schweiß etc., mit Hilfe eines erfindungsgemäßen analytischen Testelements. Dabei wird zunächst die flüssige Probe an der Probenaufgabeoffnung mit dem Testelement kontaktiert. Durch Kapillarkräfte in den zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal wird die Probenflüssigkeit bis zu dessen vollständiger Füllung transportiert. Die Probe benetzt dabei das Nachweiselement auf der dem Kanal zugewandten Oberfläche und dringt in dieses ein. Gegebenenfalls geht die Probe mit den im Nachweiselement enthaltenen Reagenzien eine analytspezifische visuell oder apparativ-optisch, bevorzugt reflexionsphotometrisch beobachtbare Nachweisreaktion ein, so daß auf die Anwesenheit und gegebenenfalls die Menge des zu bestimmenden Analyten rückgeschlossen werden kann.The invention also relates to a method for determining an analyte in a liquid sample, in particular a body fluid such as blood, plasma, serum, urine, saliva, sweat, etc., using an analytical test element according to the invention. The liquid sample is first contacted with the test element at the sample application opening. The sample liquid is transported up to its complete filling by capillary forces in the channel capable of capillary liquid transport. The sample wets and penetrates the detection element on the surface facing the channel. If necessary, the sample with the reagents contained in the detection element is analyte-specific visually or apparatus-optically, preferably by reflection photometry observable detection reaction, so that the presence and, if appropriate, the amount of the analyte to be determined can be inferred.
Die Erfindung wird durch die Figuren 1 und 2 und die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by Figures 1 and 2 and the following examples.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform des mehrschichtigen Nachweiselements.Figure 1 shows a longitudinal section through a particularly preferred embodiment of the multilayer detection element.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Testelements.Figure 2 shows a longitudinal section through a particularly preferred embodiment of a test element according to the invention.
Die Ziffern in den Figuren bedeuten:The numbers in the figures mean:
1 Vlies1 fleece
2 Membran2 membrane
3 Probenauftragszone3 sample application zone
4 Detektionszone4 detection zone
5 flüssigkeitsundurchlässiger B ereich5 liquid-impermeable area
6 reagenzienhaltige Zone 16 reagent-containing zone 1
7 reagenzienhaltige Zone 27 reagent-containing zone 2
8 reagenzienhaltige Zone 38 reagent-containing zone 3
9 mehrschichtiges Nachweiselement9 multilayer detection element
10 Abdeckung10 cover
11 Bodenteil11 bottom part
12 Probenaufgabeoffnung12 Sample feed opening
13 Entlüftungsöffnung13 vent
14 kapillaraktiver Bereich14 capillary active area
15 Höhenstufe In Figur 1 ist ein mehrschichtiges Nachweiselement (9) aus Vlies (1) und Membran (2) für den Parallelnachweis von drei Analyten dargestellt. Die Probenauftragszone (3) erstreckt sich über den Bereich, der durch den flüssigkeitsundurchlässigen Bereich (5) der Membran (2) definiert ist. Flüssigkeit, die in der Probenauftragszone (3) auf das Vlies aufgebracht wird, wird so auf jeden Fall durch den flüssigkeitsundurchlässigen Bereich (5) daran gehindert, dort in die Membran (2) einzudringen. Ein Übertritt von Flüssigkeit aus dem Vlies (1) in die Membran (2) ist nur innerhalb der Detekionszone (4) möglich. Durch geschickte Materialauswahl ist zu erreichen, daß sich auf das Vlies (1) in der Probenauftragszone (3) aufgegebene Flüssigkeit schnell innerhalb des Vlieses (1) verteilt und von dort quer zur Ausbreitungsrichtung in der Vliesfläche in die Detektionszone (4) der Membran (2) gelangt und dort in die Reagenzien enthaltenden Bereiche (6, 7, 8) eintritt. Bei Anwesenheit der jeweiligen Analyten findet dort eine Signalbildung statt, die von der Membranseite her visuell oder apparativ beobachtet werden kann.15 level FIG. 1 shows a multilayer detection element (9) made of fleece (1) and membrane (2) for the parallel detection of three analytes. The sample application zone (3) extends over the area which is defined by the liquid-impermeable area (5) of the membrane (2). Liquid which is applied to the nonwoven in the sample application zone (3) is in any case prevented by the liquid-impermeable area (5) from penetrating into the membrane (2) there. A transfer of liquid from the fleece (1) into the membrane (2) is only possible within the detection zone (4). By carefully selecting the material, liquid applied to the fleece (1) in the sample application zone (3) is quickly distributed within the fleece (1) and from there across the direction of propagation in the fleece surface into the detection zone (4) of the membrane (2 ) arrives and enters the reagent-containing areas (6, 7, 8). In the presence of the respective analytes, signal formation takes place there, which can be observed visually or from the membrane side.
In Figur 2 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testelements schematisch dargestellt. Das Testelement besteht aus einem in Spritzgußtechnik gefertigten Bodenteil (11) und einer ebenfalls spritzgegossenen Abdeckung (10), in die das Nachweiselement (9) integriert ist. Die Spritzgußteile (10 und 11) können miteinander verklipst, verschweißt oder verklebt sein. Gestalt und Größe des kapillaren Kanals (14) werden durch die Komponenten Bodenteil (11), Abdeckung (10) und Nachweiselement (9) bestimmt. Insbesondere bestimmt das Bodenteil (11) die stetige Verjüngung und mit der Höhenstufe (15) die Länge des kapillaraktiven Kanals (14). Die Verjüngung kann alternativ aber auch von der Abdeckung (10) oder von beiden bestimmt werden.A particularly preferred embodiment of the test element according to the invention is shown schematically in FIG. The test element consists of a base part (11) manufactured by injection molding and a cover (10) which is also injection molded and in which the detection element (9) is integrated. The injection molded parts (10 and 11) can be clipped together, welded or glued. The shape and size of the capillary channel (14) are determined by the components bottom part (11), cover (10) and detection element (9). In particular, the base part (11) determines the continuous taper and, with the height step (15), the length of the capillary-active channel (14). Alternatively, the taper can also be determined by the cover (10) or by both.
An der der Probenaufgabeoffnung (12) gegenüberliegenden Seite des kapillaren Kanals (14) befindet sich eine Entlüftungsöffnung (13), die das Entweichen von Luft bei der Befüllung des Kapillarkanals (14) mit Probenflüssigkeit erlaubt.On the side of the capillary channel (14) opposite the sample application opening (12) there is a ventilation opening (13) which allows air to escape when the capillary channel (14) is filled with sample liquid.
Die Kapillarzone (14) reicht von der Probenaufgabeoffnung (12) maximal bis zum Beginn der Detektionszone des mehrschichtigen Nachweiselements (9). Probenaufgabeoffnung (12) und Höhenstufe (15) begrenzen den kapillaraktiven Bereich (3) in Richtung des kapillaren Transports.The capillary zone (14) extends from the sample application opening (12) to the start of the detection zone of the multilayer detection element (9). Sample feed opening (12) and Height level (15) limit the capillary-active area (3) in the direction of the capillary transport.
Bei der Verwendung des gezeigten Testelements wird das Testelement mit der Probenaufgabeoffnung (12) beispielsweise an einen sich an der Fingerkuppe befindlichen Blutstropfen gebracht. Dabei kommt der Blutstropfen mit dem kapillaren Kanal (14) in Kontakt. Letzterer füllt sich solange mit Probe, bis er von der Probenaufgabeoffnung (12) bis zur Höhenstufe (15) gefüllt ist. Danach wird der Testträger vom Patientenfinger entfernt, wodurch gewährleistet ist, daß lediglich die sich im Kapillarkanal (14) befindliche Probe für das Nachweiselement (9) verfügbar ist. Eine Überdosierung wird damit ausgeschlossen.When using the test element shown, the test element with the sample application opening (12) is brought, for example, to a drop of blood on the fingertip. The drop of blood comes into contact with the capillary channel (14). The latter fills with sample until it is filled from the sample feed opening (12) to the level (15). The test carrier is then removed from the patient's finger, which ensures that only the sample located in the capillary channel (14) is available for the detection element (9). An overdose is excluded.
Beispiel 1example 1
Herstellung des erfindungsgemäßen analytischen TestelementsProduction of the analytical test element according to the invention
Das Bodenteil (11), in das eine Vertiefung eingearbeitet ist, die den sich verjüngenden kapillaren Kanal ergeben soll, und die Abdeckung (10), die eine Aussparung für das Nachweiselement enthält, werden mittels Spritzgußverfahren aus Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellt. Diejenigen Flächen der Spritzgußteile, die mit Probenlüssigkeit in Berührung kommen können, werden anschließend in einem Vakuumbedampfer mit einer Schicht Aluminium einer Schichtdicke von ca. 30 nm bedampft. Daraufhin werden die Aluminiumschichten durch Behandlung mit heißem Wasserdampf oxidiert.The bottom part (11), into which a recess is made, which is to give the tapering capillary channel, and the cover (10), which contains a recess for the detection element, are produced by injection molding from polymethyl methacrylate (PMMA). Those areas of the injection molded parts that can come into contact with sample liquid are then vaporized in a vacuum evaporator with a layer of aluminum with a layer thickness of approx. 30 nm. The aluminum layers are then oxidized by treatment with hot steam.
In die fertig beschichtete Abdeckung (10) wird ein an die Größe der Aussparung angepaßtes Nachweiselement (9), das gemäß DE-A 195 23 049 hergestellt wurde, in richtiger Orientierung eingelegt. Abschließend werden die Abdeckung (10), die das Nachweiselement (9) enthält, und das Bodenteil (11) zusammengeklebt. Beispiel 2A detection element (9) which has been adapted to the size of the cutout and has been produced in accordance with DE-A 195 23 049 is placed in the correct orientation in the finished coated cover (10). Finally, the cover (10), which contains the detection element (9), and the base part (11) are glued together. Example 2
Messung der Blutglukosekonzentrationmit Hilfe des Testelements aus Beispiel 1Measurement of blood glucose concentration using the test element from Example 1
Das Testelement aus Beispiel 1 wird mit der Probenaufgabeseite auf einen Probenflüssigkeitstropfen aufgesetzt. Die Kapillare des Testelements füllt sich innerhalb von 2 s selbständig mit Probe. Ist Glucose in der Probe vorhanden wird nach wenigen Sekunden eine Farbentwicklung im Nachweisfilm sichtbar. Nach ca. 30 bis 35 s ist der Endpunkt der Reaktion erreicht. Die erhaltene Farbe kann mit der Glucosekonzentration der Probe korreliert werden und wird entweder visuell oder reflexionsfotometrisch ausgewertet. The test element from Example 1 is placed with the sample application side onto a drop of sample liquid. The capillary of the test element automatically fills with sample within 2 s. If glucose is present in the sample, a color development is visible in the detection film after a few seconds. The end point of the reaction is reached after about 30 to 35 s. The color obtained can be correlated with the glucose concentration of the sample and is evaluated either visually or by reflection photometry.

Claims

Patentansprüche claims
1. Analytisches Testelement zur Bestimmung eines An yten in einer Flüssigkeit, enthaltend ein Nachweiselement (9) und einen zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal (14), der eine Probenaufgabeoffnung (12) an einem Ende des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals (14) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigte Kanal (14) von der Probenaufgabeoffnung (12) in Richtung des kapill-aren Transports zumindest bis zum Beginn des Nachweiselements (9) stetig verjüngt.1. analytical test element for determining an analyte in a liquid, comprising a detection element (9) and a channel (14) capable of capillary liquid transport, which has a sample application opening (12) at one end of the channel (14) capable of capillary liquid transport, characterized in that the channel (14) capable of capillary liquid transport tapers continuously from the sample application opening (12) in the direction of the capillary transport at least up to the start of the detection element (9).
2. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanals linear erfolgt.2. Analytical test element according to claim 1, characterized in that the tapering of the channel capable of capillary liquid transport takes place linearly.
3. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanals diejenige Dimension des Kanals betrifft, die dessen Kapillarität bewirkt.3. Analytical test element according to claim 1 or 2, characterized in that the tapering of the channel capable of capillary liquid transport relates to that dimension of the channel which causes its capillarity.
4. Analytisches Testelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigte Kanal an dem Ende, das der Probenaufgabeoffnung gegenüberliegt, dadurch beendet ist, daß eine abrupte Erweiterung derjenigen Dimension des Kanals stattfindet, die dessen Kapillarität bewirkt.4. Analytical test element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the channel capable of capillary liquid transport is terminated at the end opposite the sample application opening in that there is an abrupt expansion of the dimension of the channel which causes its capillarity.
5. Analytisches Testelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der die innere Oberfläche des zum kapillaren Flüssigkeitstransports befähigten Kanals bildenden Flächen hydrophiliert ist.5. Analytical test element according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the surfaces forming the inner surface of the channel capable of capillary liquid transport is hydrophilized.
6. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrophiiierung durch die Verwendung eines hydrophilen Materials oder durch Beschichtung eines wenig hydrophilen Materials mit einer hydrophilen Schicht erreicht wird. 6. Analytical test element according to claim 5, characterized in that the hydrophilization is achieved by using a hydrophilic material or by coating a less hydrophilic material with a hydrophilic layer.
7. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hydrophiiierung eine Schicht aus oxidiertem Aluminium verwendet wird.7. Analytical test element according to claim 6, characterized in that a layer of oxidized aluminum is used for hydrophilization.
8. Analytisches Testelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweiselement (9) ein mehrschichtiges Nachweiselement (9) mit nebeneinander angeordneter Probenauftragszone (3) und Detektionszone (4) ist, wobei das Nachweiselement (9) im Testelement so ausgerichtet ist, daß nur die Probenauftragszone (3) in Flüssigkeitsübertritt ermöglichendem Kontakt mit dem zum dem zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanal (14) steht.8. Analytical test element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the detection element (9) is a multilayer detection element (9) with a sample application zone (3) and detection zone (4) arranged next to one another, the detection element (9) in the test element being so is aligned that only the sample application zone (3) is in liquid-permitting contact with the channel (14) capable of capillary liquid transport.
9. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrschichtige Nachweiselement in einer oder mehreren Schichten alle für die Nachweisreaktion des Zielanalyten in der Probe notwendigen Reagenzien sowie gegebenenfalls Hilfsstoffe enthält.9. Analytical test element according to claim 8, characterized in that the multilayer detection element contains in one or more layers all the reagents necessary for the detection reaction of the target analyte in the sample and optionally auxiliary substances.
10. Analytisches Testelement gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrschichtige Nachweiselement Mittel enthält, die als Filter für partikuläre Probenbestandteile wirken.10. Analytical test element according to one of claims 8 to 9, characterized in that the multilayer detection element contains agents which act as a filter for particulate sample components.
11. Analytisches Testelement gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für das mehrschichtige Nachweiselement ein Vlies und eine direkt oder indirekt damit in Kontakt stehende, poröse Membran, welche Flüssigkeit horizontal deutlich langsamer transportiert als das Vlies, in einem stapelartigen Verbund so angeordnet sind, daß ein flächiger Flüssigkeitsübergωg möglich ist.11. Analytical test element according to one of claims 8 to 10, characterized in that for the multilayer detection element, a fleece and a directly or indirectly in contact with it, porous membrane which transports liquid horizontally much more slowly than the fleece, in a stack-like composite are arranged that a flat liquid transfer is possible.
12. Analytisches Testelement gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran in der Probenauftragszone so behandelt ist, daß sie keine Flüssigkeit aufnimmt.12. Analytical test element according to claim 11, characterized in that the membrane in the sample application zone is treated so that it does not absorb any liquid.
13. Verwendung eines analytischen Testelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bestimmung eines Analyten in einer Flüssigkeit. 13. Use of an analytical test element according to one of claims 1 to 12 for determining an analyte in a liquid.
14. Verfahren zur Bestimmung eines Analyten in einer flüssigen Probe mit Hilfe eines analytischen Testelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die flüssige Probe an der Probenaufgabeoffnung mit dem Testelement kontaktiert wird und durch Kapillarkräfte in den zum kapillaren Flüssigkeitstransport befähigten Kanu transportiert wird, die Probe dabei das Nachweiselement im Bereich der Probenauftragszone auf der dem Kanal zugewandten Oberfläche benetzt und in dieses eindringt und gegebenenfalls mit den im Nachweiselement enthaltenen Reagenzien eine analytspezifische visuell oder apparativ-optisch, bevorzugt reflexionsphotometrisch beobachtbare Nachweisreaktion eingeht, so daß auf die Anwesenheit und gegebenenfalls die Menge des zu bestimmenden Analyten rückgeschlossen werden kann. 14. A method for determining an analyte in a liquid sample with the aid of an analytical test element according to one of claims 1 to 12, wherein the liquid sample is contacted at the sample application opening with the test element and is transported by capillary forces into the canoe capable of capillary liquid transport which Sample wets the detection element in the area of the sample application zone on the surface facing the channel and penetrates into it and, if necessary, with the reagents contained in the detection element an analyte-specific visually or apparatus-optically, preferably reflection-photometrically observable detection reaction, so that the presence and possibly the amount of the analyte to be determined can be inferred.
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