NO150417B - Teststrimmel for bestemmelse av kjemiske bestanddeler i proevefluida - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en teststrimmel for bestemmelse av minst én kjemisk bestanddel i et prøvefluidum og som er innrettet for bruk sammen med en analyseanordning som reagerer på en kodeblokk på strimmelen, idet strimmelen omfatter et bæreelement på hvilket det er anordnet minst én prøvereagens som er i stand til å reagere med en spesiell bestanddel i prøvefluidumet.

Ved klassisk instrumentell, analytisk kjemi har det alltid vært nødvendig at en prøvereagens, som vanligvis omfatter flere separate bestanddeler, må manipuleres fysisk og manuelt bringes i kontakt med det fluidum som prøves. Dette etterfølges vanligvis av at de kjemiske reaktanter presenteres manuelt for et instrument for å oppnå en'kvantitativ avlesning eller vurdering av reaksjonsproduktene . I den senere tid er det imidlertid blitt utviklet fullstenldig automatiske instrumenter som eliminerer behovet for manuell manipulasjon av de kjemiske reaktanter, og som gir programmerte avlesnin-ger. Slike instrumenter er nesten alltid meget kostbare og kompliserte, og vedlikeholdét av slike instrumenter krever høyt faglærte teknikere.

Når det på den annen side gjøres forsøk på å for-enkle automatiske systemer, støter man vanligvis på det pro-blem at halvautomatiske instrumentparametre må innstilles manuelt. I slike instrumenter er det alltid fare for at instrumentet kan bli feilaktig programmert av teknikeren.

Det må således finnes en riktig balanse mellom komplekse, automatiske instrumenter som krever høyt faglært vedlike-holdspersonale, og halvautomatiske eller manuelle instrumenter som krever programmering og/eller manipulering av disse ved hjelp av forholdsvis ufaglærte, tekniske operatører.

En annen ulempe som er knyttet til automatiske og halvautomatiske instrument-analysesystemer, er at når en feilaktig funksjon opptrer i instrumentet, innstilles all analytisk aktivitet og man må gripe til alternative metoder som teknikeren ikke er fortrolig med.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en teststrimmel for halvautomatisk bestemmelse av utvalgte av

et antall bestanddeler i et prøvefluidum, hvor teststrimmelen

har en konstruktiv utforming som resulterer i et forenklet og samtidig bekvemt og rasjonelt prøvesystem.

Ovennevnte formål oppnås med en teststrimmel av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetégnet ved at kodeblokken er beliggende på bæreelementet i adskilt forhold til både a) prøvereagenseri eller prøve-reagensene og b) en ende av bæreelementet, slik at kodeblokkens beliggenhet identifiserer prøvereagensen eller prøve-reagensene som er knyttet til bæreelementet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et grunnriss som viser femten forskjellige teststrimler ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et blokkdiagram som viser en utførelse av et analyseinstrument som benyttes for avlesning av responsen for teststrimlene på fig. 1, og fig. 3a - 3f er skjematiske sideriss som viser en del av instrumentet på fig. 2 sammen med en teststrimmel ifølge oppfinnelsen.

Teststrimmelen ifølge oppfinnelsen består av tre komponenter, nemlig (1) én eller flere prøvereagenser som reagerer med den eller de spesielle substanser som skal detekteres i prøvefluidumet, (2) et bæreelement for prøve-reagensen eller -reagensene, og (3) en til teststrimmelen knyttet kodeblokk som identifiserer den spesielle teststrimmel som presenteres for det benyttede analyseinstrument.

Hver av prøvereagensene som er knyttet til teststrimmelen ifølge oppfinnelsen, omfatter vanligvis én eller flere kjemiske bestanddeler som spesielt reagerer med sub-stansen i prøvefluidumet for å gi en detekterbar kjemisk respons som står i forhold til mengden av bestanddelen i prøvefluidumet, hvilken respons kan måles ved hjelp av instrumenter. Denne respons kan være spektral, som f.eks. ved selektiv refleksjon av visuell, ultrafiolett eller infrarød strålingsenergi, eller den kan være hvilken som helst annen fysisk eller kjemisk effekt av en vilkårlig spesifikk reak-sjon mellom prøvereagensen og den bestanddel som detekteres, idet effekten er målbar ved benyttelse av instrumentelle reaksjonsdetektorer. Prøvereagensen er fortrinnsvis i tørr eller hovedsakelig tørr form og er inkorporert i et bære-

element som skal beskrives nærmere senere.

Spesielle prøvereagenser skal beskrives i detalj

i eksemplene på slutten av beskrivelsen. Det skal imidlertid her bemerkes at foretrukne prøvereagenssystemer omfatter ett eller flere kjemikalier som kan kombineres før bruk og bibeholde sin reaksjonsevne i lange tidsperioder. Et annet fordelaktig trekk ved slike prøvereagenser er deres evne til å detektere nivået for den spesielle bestanddel som prøves,

i det konsentrasjonsområde som vanligvis påtreffes i prøve-fluidumet.

Den andre komponent i teststrimmelen er bæreelementet. Denne komponent omfatter en anordning for å fastholde prøvereagensen, og fortrinnsvis for å tillate lettvint kontakt mellom prøvereagensen og prøvefluidumet. Selv om en enkel beholder kan gjøre tjeneste som et slikt bæreelement, har det vist seg at en væskeoppsugende matrise eller grunn-masse, såsom papir, er ideelt egnet for inkorporering av prøvereagensen i tørr eller hovedsakelig tørr form. Slik som nærmere forklart ved beskrivelsen av fig. 1 og senere i forbindelse med instrumentavlesningen av teststrimmelen, er det å foretrekke å benytte en strimmel av gjennomsiktig plastfilm for å fastholde separate papirmatriser, i eller på hvilke prøvereagensene er impregnert. I en slik utførelse danner papirmatrisen og den gjennomsiktige plastfilm til sammen bæreelementet, og den del av teststrimmelen som omfatter den i matrisen inkorporerte prøvereagens, kalles reagensblokken.

Alternativt kan bæreelementet ganske enkelt bestå, av en strimmel av gjennomsiktig plastfilm på hvilken prøve-reagensene er festet ved hjelp av hvilken som helst passende anordning, som f.eks. véd hjelp av et polymerisk materiale. I dette tilfelle er prøvereagensen oppløst eller dispergert

i en organisk oppløsende oppløsning av en polymer, såsom celluloseacetat, og oppløsningen eller dispersjonen støpes eller anbringes på annen måte på den gjennomsiktige film og tørkes.

Bæreelementene kan være i form av separate strimler på hvilke det festes én eller flere papirmatriser, eller de kan være i form av kontinuerlige ruller av plastfilm som omfatter enheter av individuelle teststrimler som kan avrives, bringes i kontakt med prøveoppløsningen og presenteres for analyseinstrumentet.

Den tredje komponent i teststrimmelen er kodeblokken. Denne gjør det mulig, for et analyseinstrument å be-stemme hvilken av flere teststrimler, til hvilke det er knyttet én eller flere forskjellige prøvereagenser, som presenteres, slik at instrumentet er programmert for å avlese denne spesielle teststrimmel. Kodeblokken er fortrinnsvis et karakteristisk kjennetegn eller anbringelsen av et sådant i til-knytning til bæreelementet, idet kodeblokken er spesiell for en spesiell teststrimmel og kan gjenkjennes av instrumentet. Kodeblokken kan være en rekke tegn eller merker som hvert er særegent for en spesiell teststrimmel i en serie av strimler. Kodeblokken kan også være en spesiell farge som kodedetekto-r-ren i instrumentet kan gjenkjenne, slik som senere nærmere forklart. Kodeblokken kan også ganske enkelt bestå av et ugjennomtrengelig eller ugjennomsiktig område hvis anbringel-se er karakteristisk for hver teststrimmel. Andre kodeblok-ker og formater vil være åpenbare ut fra den foregående og den etterfølgende beskrivelse.

Eksempler på de forskjellige typer av kjennetegn som kan tjene som kodeblokk for teststrimmélen ifølge oppfinnelsen, er slike symboler som ruter, firkanter, sirkler osv.; flere merker av samme type, såsom rekker av parallelle stre-ker eller staver; navn, såsom navnet på den spesielle prøve, dvs. glukose, protein osv.; eller farger, tall, slisser, hull osv. Den eneste begrensende faktor ved valg av kjennetegn for kodeblokken er at instrumentets kodedetektor må være i stand til å gjenkjenne kjennetegnene og skjelne det ene fra det andre, og dessuten korrelere de spesielle kjennetegn til tes ts trimmelen.

En foretrukken kodeblokk er vist på fig. 1 og skal beskrives nærmere senere. I prinsipp omfatter imidlertid denne foretrukne kodeblokk et opakt område som er anbrakt på en gjennomsiktig strimmel eller bærer i adskilt forhold til både a) ,én eller flere prøvereagensblokker og b) en ende av strimmelen, slik at kodeblokkens beliggenhet identifiserer prøvereagensen eller prøvereagensene som er knyttet til strimmelen. Under bruk blir en teststrimmel som presenteres for instrumentet, fremflyttet til en posisjon som avbryter en lysbane mellom en lyskilde og en lysdetektor, såsom et lysfølsomt element eller en fotocelle, idet de relative posisjoner av kodeblokken og reagensblokken indikerer en spesiell teststrimmel.

Idet det nå henvises til fig. 1, omfatter hver av de viste og fra 1-15 nummererte teststrimler en strimmel av gjennomsiktig plastfilm som danner et underlags- eller bæreelement 16 til hvis ene endeparti det er festet én eller flere firkantede papirmatriser eller papirunderlag 18. Det andre endeparti av elementet 16 tilveiebringer et håndtak for teststrimmelen. Matrisene 18 er innsatt med prøvereagenser som reagerer med forskjellige karakteristika eller bestanddeler i forskjellige prøvefluida, såsom urin. På fig. 1 representerer pH en matrise som er innsatt med en reagens for å danne en reagensblokk for bestemmelse av pH-verdi, mens P, G, K, BI, BL og U representerer reagensblokker som reagerer med henholdsvis protein, glukose, ketoner, bilirubin, skjult blod og urobilinogen. I de viste teststrimler er kodeblokken et ugjennomsiktig område eller trykt område 17, som på fig. 1 er identifisert med ordet "kode".

På fig. 1 er teststrimmelen 1 vist å omfatte syv reagensblokker 18 og en kodeblokk 17 som er anordnet i inn-byrdes avstand på strimmelen 16 med begynnelse ved dennes høyre ende. Posisjonene for kodeblokken og reagensblokkene på strimmelen 1 er angitt ved de ovenfor anbrakte bokstaver Pl - P8. Det fremgår at med strimlene 1-15 anordnet vertikalt på linje med hverandre som vist, har hver av strimlene 2 - 15 én eller flere adskilte reagensblokker, med begynnelse ved disses høyre ende, og én kodeblokk. Hver av reagensblokkene og kodeblokkene ligger vertikalt på linje med én av posisjonene Pl - P8. På teststrimmelen 7 er f.eks. kodeblokken i posisjon P3, og reagensblokkene for henholdsvis pH, glukose og protein er i posisjonene P6, P7 og P8. Posisjonen PO representerer en startposisjon på strimmelens 16 håndtaks-parti, og P9 representerer en stopp-posisjon som ligger uten-for strimmelens høyre ende og hvis betydning vil fremgå av det etterfølgende. Utnyttelsen av de på fig. 1 viste teststrimler skal beskrives nærmere senere og det skal også fremstillingen av en teststrimmel.

Fig. 2 er delvis et blokkdiagram som viser de forskjellige komponenter i et analyseinstrument, og dessuten et perspektivisk bilde av en teststrimmel ifølge fig. 1 og visse tilhørende instrumentkomponenter. Denne figur viser også teststrimmelens forhold til analyseinstrumentet. Den på figu-ren viste teststrimmel er teststrimmelen 10 på fig. 1 som omfatter en kodeblokk 17 bestående av en opak, hvit blokk, og reagensblokker 18a, 18b og 18c som er festet til en strimmel av gjennomsiktig film 16. Reagensblokkene 18a, 18b og 18c er papirmatriser som er impregnert med spesielle prøvereagenser for henholdsvis pH, protein og skjult blod.

For nærmere beskrivelse av oppbygningen av det på fig. 2 viste analyseinstrument og dettes virkemåte i forbindelse med en teststrimmel som skal analyseres,, henvises til norsk patentsøknad nr. 750152.

Idet man betrakter fig. 1, 2 og 3a - 3f, kan logik-ken for koding av teststrimmelen og analyseinstrumentet beskrives på følgende måte: Teststrimmelen starter sin vandring med lysstrålen (fra lyskilden 37 og fiberoptikken 40 på fig.

2) i posisjon PO. Dersom det lysfølsomme element 41 detekterer at lysstrålen avbrytes av et ugjennomsiktig område i posisjon Pl, og dersom det senere detekterer at lysstrålen avbrytes av et ugjennomsiktig område i posisjon P2, tar prøve-sekvensvelgeren 35 den beslutning at teststrimmelen som avleses er teststrimmel nr. 1 på fig. 1. Følgelig er instrumentets elektronikk programmert til å avlese prøvereagens-områder for pH, protein, glukose, keton, bilirubin, skjult blod og urobilinogen i den nevnte rekkefølge, etter hvert som den avleste strimmel beveges suksessivt gjennom posisjonene P2 - P8 for å stanse i posisjonen P9. Dersom på den annen side instrumentet ikke registrerer noe ugjennomsiktig område før strimmelen som avleses når frem til posisjon P6, og ved posisjon P7 registrerer et ytterligere ugjennomsiktig område, identifiserer sekvensvelgeren 35 den avleste teststrimmel som strimmel nr. 14, og instrumentet er programmert for å avlese glukose og protein når strimmelen beveges suksessivt gjennom posisjonene P7 og P8 til stopp-posisjonen P9.

Den ugjennomsiktige kodeblokk 17 kan ha to funk-sjoner: Den ene er å identifisere den spesielle teststrimmel for instrumentet slik som beskrevet foran, og den andre er å kalibrere instrumentet. Kalibreringen utføres av reaksjons-detektoren 38 som betrakter kalibreringsblokken 17 som mottar det reflekterte lys og omformer nivået for dette til elektris-ke signaler som benyttes til å standardisere de elektroniske kretser som for-programmeres for hver av teststrimlene.

Eksempel

Dette eksempel beskriver fremstillingen av teststrimmelen 14 på fig. 1. Slike teststrimler er beregnet for kvantitativ bestemmelse av protein og glukose eller druesuk-ker i biologiske fluida, såsom urin.

F remstilling av protein- prøvereagens

Ark av filterpapir av typen Eatman and Dikeman No. 651 og med en størrelse på ca. 10 cm 2 ble mettet med følgende oppløsning:

De våte ark ble tørket ved 100° C i 15 min., og videre kuttet i firkanter på 0,5 cm x 0,5 cm.

Fremstilling av glukose- prøvereagens

Ark av filterpapir av typen Eatman and Dikeman No. 6„41 ble mettet med følgende oppløsning:

Arkene ble tørket slik som beskrevet ovenfor ved proteinprøvefremstillingen og oppkuttet i firkanter på 0,5 cm x 0,5 cm.

Fremstilling av teststrimler

Gjennomsiktig polystyrenfilm med en tykkelse på ca. 0,254 mm ble skåret i strimler med en lengde på 9,2 cm og en bredde på 0,5 cm..Firkanter av proteinprøvereagenspapir fremstilt som angitt ovenfor, ble festet til den ene ende av hver strimmel. Firkanter av glukose-prøvereagenspapir ble festet til plaststrimlene i en avstand på ca. 2 mm innenfor" protein-prøvef irkantene. Blanke firkanter av hvitt papir med en størrelse på 0,5 cm x 0,5 cm ble deretter festet til strimlene i en avstand av ca. 2 mm innenfor glukoseprøvefirkantene. Alternativt kan hvite, ugjennomsiktige områder trykkes på prøvestrimlene i stedet for de hvite papirfirkanter. Resul-tatet var teststrimmelen 14, som vist på fig. 1.

Bruk av teststrimlene

En teststrimmel som ovenfor fremstilt dyppes et øyeblikk ned i og fjernes fra et urin-prøvefluidum, og det overskytende fluidum fjernes fra strimmelen ved risting. Før teststrimmelen blir brakt i kontakt med prøvefluidumet, har området med protein-prøvereagens gul farge. Når protein bringes i kontakt med fluidumet, endres fargen fra gul (negativ) til blågrønn (over 1000 mg %), avhengig av mengden av protein i fluidumet. Resultatene rapporteres i følgende inkrementer:

negativ, spor, 30 mg % (+), 100 mg % (++)

300 mg % (+++) og over 1000 mg % (+++.+ )

Området med glukose-prøvereagens har rød farge før det bringes i kontakt med prøvefluidumet, og endres til mørk purpur etter at det er brakt i kontakt med fluidumet. Resultatene rapporteres som "negativ, liten, moderat og stor".

Etter fjerning av overskytende fluidum fra teststrimmelen inntrykkes analyseinstrumentets startbryter og teststrimmelen 14 anbringes i operativ stilling på instrumentets bevegelige plate 43. Teststrimmelen 14 beveges sammen med platen 43 gjennom lysstrålen fra posisjon PO mot posisjon P9. Når strimmelen 14 når frem til posisjon P6, avbrytes lysstrålen av kodeblokken 17 og lyset blir deretter reflek-tert fra denne hvite kodeblokk tilbake til detektoren 38,

for å forårsake at instrumentet blir automatisk kalibrert ved hjelp av kalibreringsmodulen 23. Ved fortsatt bevegelse av teststrimmelen 14 blir lysstrålen på nytt avbrutt av glukose-prøveområdet i posisjon P7. Kodedetektor- og lesesignalmodu-len 19 i forbindelse med prøvesekvensvelgeren 35 bestemmer at strimmelen er en glukoseprotein-teststrimmel, og funksjons-generatoren 2 9 informeres tilsvarende. Når lysstrålen sentreres på glukoseprøveområdet, aktiveres leseordren og dekoder- og trykkemodulen 31 gir skriveren 33 beskjed om å rapportere de riktige resultater fra negativ til stor, avhengig av mengden av glukose i urinprøvefluidumet. Prosedyren gjentas for proteinprøvereagensen når lysstrålen sentreres på proteinprøveområdet i posisjon P8. Etter å ha nådd posisjon P9, fører drivanordningen 45 platen 43 tilbake til dens startposisjon, og instrumentet kobler seg automatisk ut.

Claims (1)

1. Teststrimmel for bestemmelse av minst én kjemisk bestanddel i et prøvefluidum og som er innrettet for bruk sammen med en analyseanordning som reagerer på en kodeblokk (17) på strimmelen (10), idet strimmelen omfatter et bæreelement (16) på hvilket det er anordnet minst én prøvereagens (18) som er i stand til å reagere med en spesiell bestanddel i prøvefluidumet, karakterisert ved at kodeblokken (17) er beliggende på bæreelementet (16) i adskilt forhold til både a) prøvereagensen eller prøvereagensene (18) og

   b) en ende av bæreelementet (16), slik at kodeblokkens (17) beliggenhet identifiserer prøvereagensen eller prøvereagen-sene (18) som er knyttet til bæreelementet (16).