NO171083B - Testbaerer for analytisk bestemmelse av bestanddeler av kroppsvaesker - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en testbærer for analytisk bestemmelse av bestanddeler i kroppsvæsker fra en bestemt, maksimal prøvemengde med et bærersjikt og flere derpå anordnede testsjikt, som minst delvis står i kontakt med hverandre slik at en væskeutveksling muliggjøres, hvorved det på bærersjiktet i følgende rekkefølge i det vesentlige ved siden av hverandre er anordnet en avleveringssone for avleve-ring av en prøve av kroppsvæsken, en påvisningssone som inneholder minst ett påvisningssjikt for oppnåelse av et påvisbart signal som er karakteristisk for den analytiske bestemmelse og en sugesone av et sugedyktig materiale.

For kvalitativ eller kvantitativ analytisk bestemmelse av bestanddeler i kroppsvæsker, særlig i blod, er det i den senere tid i tiltagende grad anvendt såkalte bærerbundne tester. I disse er reagenser innleiret i tilsvarende sjikt i en fast testbærer, som bringes i kontakt med prøven. Reak-sjonen mellom prøve og reagenser fører til et påvisbart signal, spesielt et fargeomslag, som kan utnyttes visuelt eller ved hjelp av et apparat, for det meste refleksjonsfotometrisk.

Testbærere er hyppig utformet som teststrimler, som i det vesentlige består av et avlangt bærersjikt av kunststoff-materiale og derpå anbragte testfelter. Det er imidlertid også kjent testbærere, som er utformet som kvadratiske eller rett-vinklede plater.

Bærerbundne tester utmerker seg spesielt ved den enkle håndteringen. Dette har ført til at slike tester i tiltagende grad også tilbys for legmenn eller for anvendelse i lege-praksis, hvor ikke alltid spesialisert laboratoriepersonale er tilgjengelig.

Forsåvidt som det ved de hittil kjente testbærerne arbeides uten prøvedosering, skal det oppnåes en reproduserbar fukting av reaksjonssjiktet i testbærerne, slik at prøven først avleveres i overskudd og dette overskuddet så avtørkes eller avvaskes. Derved vanskeliggjøres håndteringen av testbæreren. Fremfor alt fører imidlertid avtørkingen eller av-vaskingen til brukeravhengige feilkilder, når det ikke gjennom-føres fullstendig etter reglene.

Fra DE patentskrift 34 45 816 er det kjent en strimmel-formig testbærer, på hvilken det på et bærersjikt befinner seg flere på denne måten ved siden av hverandre anordnede, sugedyktige testsjikt, som står i sugedyktig kontakt med hverandre via sine kanter. Denne kjente testbæreren er tenkt for immunologiske tester, ved hvilke det foruten prøven anvendes et elueringsmiddel. Elueringsmidlet tilføres på en ende av den totalt avlange testbæreren og vandrer gjennom testsjiktene i form av en væskestrøm, som stanser på den andre enden av testbæreren. Prøven avleveres enten på samme sted som elueringsmidlet, eller i det midlere område av den på forhånd kjente testbæreren. Problemet med doseringen av prøven i et reaksjonssjikt av testbæreren spiller ingen rolle ved gjen-standen for dette patentskriftet, fordi prøven innføres i presis dosering i elueringsmiddelstrømmen og elueringsmidlet tilføres så lenge, til det fullstendig fyller testbæreren.

Det er en oppgave for foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en testbærer, ved hvilken et reaksjonssjikt på den ene siden fuktes reproduserbart, men hvor på den annen side ingen avtørking eller avvasking er nødvendig. Dette skal være mulig med minst' mulige omkostninger og også med små prøve-mengder, eksempelvis med en bloddråpe som kan oppnåes ved et stikk i fingertuppen.

Oppfinnelsen angår således en testbærer (1) for analytisk bestemmelse av bestanddeler i kroppsvæsker fra en bestemt, maksimal prøvemengde med et bærersjikt (2) og flere derpå anordnede testsjikt, som minst delvis består i en kontakt med hverandre som muliggjør væskeutveksling,

hvorved

det er anordnet en tilførselssone (3) for tilførsel

av en prøve av kroppsvæsken,

en påvisningssone (5) for oppnåelse av et påvisbart signal som er karakteristisk for den analytiske bestemmelsen, som inneholder et reaksjonssjikt (11,12) og

en sugesone (7) med et sugesjikt (13,16) av et sugedyktig materiale,

i nevnte rekkefølge ved siden av hverandre på bærersjiktet (2), hvilken testbærer er kjennetegnet ved at det mellcm tilførsels-

sonen (3) og sugesonen (7) er anordnet en kapillæraktiv transportstrekning (8) på en slik måte at den forbinder til-førselssonen (3) og sugesonen (7) og

reaksjonssjiktet (11,12) er anordnet parallelt med transportstrekningen (8) mellom tilførselssonen (3) og sugesonen (7) , slik at det står i væskekontakt med en væske som transporteres i transportstrekningen (8) hvorved sugekraften i reaksjonssjiktet (11,12) er større enn sugekraften i den kapillæraktive transportstrekningen (8).

Bærersjiktet er foretrukket utformet langstrakt som

ved en vanlig teststrimmel, og består fortrinnsvis av en kunst-stoffolie.

På denne befinner seg ved siden av hverandre tilførsels-sonen, påvisningssonen og sugesonen. Tilførselssonen tjener til å tilføre prøven til testbæreren. Tilførselssonen er for-bundet med sugesonen ved hjelp av en kapillæraktiv transportstrekning.

Uttrykket "kapillæraktiv transportstrekning" skal for-ståes ved at det handler om en strekning som forbinder til-førselssonen og sugesonen, som er egnet for en væsketransport fra prøvetilførselssonen til sugesonen, hvorved væsketran-sporten beror på kapillærvirkningen. Avgjørende f or kapillærvirkningen er overflateegenskapene til de deltagende materialer og avstandene til de faste overflatene i transportsjiktet.

For å oppnå en god transportvirkning velges et materiale som fuktes godt av prøvevæsken, eventuelt ved hjelp av egnede fuktemidler. Videre er det gunstig for en god kapillærvifkning at sjiktet består av en struktur med faste overflater som ligger tett ved hverandre. Konkret kan de eksempelvis bestå

av en fiberformig struktur (f.eks. flor eller vev). Det kan imidlertid også anvendes andre åpne og porøse strukturer, som muliggjør en væsketransport i sjiktets lengderetning. Særlig foretrukket inneholder transportstrekningen én eller flere spalter som løper fra prøvetilførselssonen til sugesonen.

Sugesonen inneholder minst ett sugesjikt av et sugedyktig materiale. Et sugedyktig materiale i denne betydning er ethvert materiale som er i stand til å oppta væske i seg. Dette kan spesielt skje ved hjelp av den kapillærvirkning som er beskrevet i sammenheng med transportstrekningen. Det finnes imidlertid også andre muligheter, eksempelvis vannopptak ved hydratisering, svelling eller volumekspansjon av sugesjiktet.

Påvisningssonen er det område av testbæreren i hvilken det påvisbare signal kan måles etter gjennomføring av analysen. Den inneholder ett eller flere reaksjonssjikt, i hvilke det befinner seg reagenser, hvis reaksjon med prøven til slutt fører til det påvisbare signalet, i praktisk viktigste til-feller også til et visuelt eller fotometrisk utnyttbart fargeomslag.

Et viktig kjennetegn ved oppfinnelsen er å se .deri,

at det innenfor påvisningssonen, parallelt med transportstrekningen er anordnet et reaksjonssjikt på en slik måte at det står i væskekontakt med en væske som transporteres i transportstrekningen. I vanligste utførelsesform av oppfinnelsen er det ikke nødvendig at reaksjonssjiktet er umiddel-bart nabo til transportstrekningen. Det kan også foreligge mellomsjikt, som tillater en væsketransport fra transportstrekningen til reaksjonssjiktet. Reaksjonssjiktet kan være anordnet mellom bærersjiktet og transportstrekningen eller på den side av transportstrekningen som vender bort fra bærersjiktet.

Oppfinnelsen retter seg spesielt mot tester, ved hvilke det er viktig at mengden av væske som opptas av reaksjonssjiktet uavhengig av prøvemengden reproduserbart er mest mulig lik. I denne hensikt er det særlig fordelaktig når sugesonen, transportstrekningen og reaksjonssjiktet når det gjelder deres sugekraft, sugehastighet og sugevolum er tilsvarende avstemt til hverandre. Et mål for disse forholdsreglene er at at væsken i transportsjiket står til disposisjon minst så lenge at reaksjonssjiktet har opptatt en reproduserbar væskemengde. Deretter skal væskeforbindelsen mellom transportstrekningen og reaksjonssjiktet avbrytes. Dette blir forklart nærmere nedenfor.

I det følgende forklares oppfinnelsen nærmere ved hjelp av de utførelseseksemplene som er skjematisk vist i figurene. De viser: Figur 1 en testbærer ifølge oppfinnelsen i lengdesnitt. Figur 2 en annen utførelsesform av en testbærer ifølge oppfinnelsen i lengdesnitt. Figur 3 et bærersjikt ovenfra av en testbærer ifølge figur 2 i en ikke ferdig montert tilstand. Figur 4 er et tverrsnitt gjennom en testbærer ifølge figur 2 langs linjen IV - IV. Figur 5 en funksjonskurve for sammenhengen mellom 0/0 remisjonen av et reaksjonssjikt i en testbærer ifølge oppfinnelsen og glukoseinnholdet i en prøve som skal undersøkes.

Den testbærer 1 som vises i figur 1 består i det vesentlige av et bærersjikt 2 og de derpå anordnede testsjikt. Bærersjiktet 2 er utformet avlangt. Det er foretrukket omtrent 100 mm langt, ca. 5 - 6 mm bredt og 0,3 - 0,4 mm tykt.

Testbæreren kan oppdeles i lengderetningen i en til-førselssone 3, en transportsone 4, en påvisningssone 5 og en sugesone 7.

Ved den utførelsesform som er vist i figur 1, dannes den kapillær aktive, transportstrekning 8 av et transports j ikt 8a av et fiberformig materiale (f.eks. flor eller vev) som strekker seg fra begynnelsen av tilførselssonen 3 til enden av sugesonen 7. Det er tilstrekkelig at transportsjiket 8 forbinder tilførselssonen 3 og sugesonen 7. Polyamid har vist seg som særlig egnet materiale for et transportsjikt som er utformet som et vev eller flor.

Transportsjiktet 8a og beskyttelsesnettet 9 som befinner seg over dette i tilførselssonen, er festet sammen med en smelteklebestrimmel 10 til bærersjiktet 2.

I området for påvisningssonen 5 er reaksjonssjiktene

11 og 12 anbragt parallelt med transportsjiktet 8 og i umiddel-bar nærhet til dette. De kan eksempelvis være festet på' transportsjiktet 8a henholdsvis på bærersjiktet 2. Selv om det her er vist to reaksjonssjikt, kan oppfinnelsen naturligvis også utføres med bare ett reaksjonssjikt eller med mer enn to reaksjonssjikt. Hvert av reaksjonssjiktene kan også på sin side igjen bestå av en flersjiktet oppbygging, som for for-målet med foreliggende oppfinnelse betraktes som en enhet.

I sugesoneområdet 7 befinner seg parallelt med transports jiktet mellom dette og bærers jiktet 2 "et suges jikt 12, som fortrinnsvis består av et materiale som på grunn av sin gode fuktbarhet har en høy sugekraft. Som særlig egnet har det vist seg en flor eller vev av glassfibre.

Ved den testbæreren som er vist i figur 2, er den kapillæraktive transportstrekningen 8 utformet som en kanalformig spalte 8b. Spalten 8b begrenses, som det fremgår av figur 3, av to smale strimler 14 av overføringsklebebånd, som er påklebet i lengderetningen på bærersjiktet 2. Oppover avdekkes den kanalformige spalten med en dekkfolie 15 henholdsvis med reaksjonssjiktene 11 og 12. Sugesonen 7 består i den utførelsesform som er vist i figurene 2 - 4, i det vesentlige av ett eneste, blokkformig sugesjikt 16.

For gjennomføring av en analytisk bestemmelse påføres en liten prøvemengde på tilførselssonen 3. Det er eksempelvis nok med en dråpe blod med et volum på ca. 15 ul, som lett kan oppnåes fra fingertuppen. Prøven kommer gjennom beskyttelsesnettet 9 inn i tilførselssonen 3 og via transportsone 4 på grunn av kapillæraktivitnten i transportstrekningen 8

inn i påvisningssonen 5, og videre inn i sugesonen 7.

For å kunne fastlå om en tilført blodmengde er tilstrekkelig for gjennomføring av den analytiske bestemmelse, kan det mellom påvisningssonen 5 og sugesonen 7 også være anordnet en prøvegjenkjennelsessone, som når den kommer i kontakt med prøvevæsken angir mål- eller gjenkjennbart, at det er påført en tilstrekkelig prøvemengde på testbæreren.

Ved gjennomgang gjennom påvisningssone 5 oppnåes en væskekontakt til reaksjonssjiktene 11 og 12, slik at disse suges fulle. Som nevnt ovenfor er sugekraften, sugehastigheten og sugevolumene til reaksjonssjiktene 11, 12 i transportsjiktet 8 og sugesone 7 (som vesentlig bestemmes av egenskapene til sugesjiktet 13, 16) avstemt til hverandre, slik at væsken i påvisningssonen minst så lenge står til disposisjon, til at reaksjonssjiktene 11 og 12 har opptatt en definert mengde væske, men at den deretter gjennom sugesonen 7 igjen minst oppsuges så langt, at væskekontakten mellom reaksjonssjiktene 11, 12 og transportstrekningen 8 avbrytes.

Transporthastigheten for prøvevæsken i den kapillæraktive transportstrekning 8 er på den ene side bestemt av

kapillærkraf ten og på den annen side av strømningsmotstanden.

Jo trangere kapillærene i transportstrekningen er, jo høyere blir på den ene side kapillærkraften, men desto mer tiltar på den annen side strømningsmotstanden. Ved en testbærer med en kanalformig transportstrekning ifølge figur 2 fylles kanal-spalten eksempelvis ved en kanalbredde på 0,3 mm i løpet av 4 sekunder, ved.en spaltebredde på 0,2 mm i løpet av ca. 6 sekunder, og ved en spaltebredde på ca. 0,1 mm i løpet av 30 sekunder. Ved en spaltevidde på 0,05 mm er kanalens fylltid større enn 30 sekunder. Det fremgår at i dette område domi-nerer innvirkningen av den tiltagende strømningsmotstand over innvirkningen av den tiltagende kapillærkraft og derfor avtar strømningshastigheten med avtagende kapillærstørrelse.

Den sugehastighet med hvilken reaksjonssjiktene 11, 12 fylles, er avhengig av deres egenskaper. Avhengig av anvendel-sen anvendes det for testbærere meget forskjellige reaksjonssjikt. Eksempelvis kan reagensene impregneres på et papir,

vev eller på en matriks av et porøst kunstoffmateriale. Det anvendes også reaksjonssjikt med et bærermateriale som kan svelle, eksempelvis en gel eller et gelatinsjikt. Den sugehastighet, med hvilken reaksjonssjiktene suges fulle, lar seg bestemme empirisk. I oppfinnelsen skal prøvevæsken i den kapillæraktive transportstrekning 8 minst stå så lenge til disposisjon, at reaksjonssjiktene 11, 12 i ønsket grad har oppsuget væsken. Når dette skjer, er fremfor alt avhengig av den hastighet, med hvilken sugesonen opptar prøvevæsken og av prøvemengden. Dersom man går ut fra en bestemt, maksimal prøvemengde, som kan undersøkes med testbærer, så er det hensiktsmessig, at den totale væskemengde som sugesjiktet 13, 16 kan oppta, er større enn den maksimale prøvemengde.

Sugesonen 7 opptar foretrukket væsken betydelig langsommere enn transportstrekningen. På grunn av dette blir væskestrømmen meget langsommere, så snart væskefronten er an-kommet til begynnelsen av sugesonen 7. Den videre strømningen gjennom transportstrekningen 8 bestemmes da av sugehastigheten i sugesonen, dvs. av hvor raskt sugesonen opptar væsken. Denne prosess skal være så langsom at reaksjonssjiktene 11, 12 har tilstrekkelig tid til å fylles med prøvevæske.

Når den prøvemengde som er tilført til tilførselssonen 3 til slutt er forbrukt, men sugesonen ennå ikke har opptatt sitt maksimale sugevolum, begynner sugesonen 7 å suge den kapillæraktive transportstrekningen 8 tom. Til dette er det nødvendig at sugekraften i sugesonen 7 er større enn sugekraften i den kapillæraktive transportstrekningen 8.Dette kan eksempelvis oppnåes ved at det sugesjikt 13, 16 som inneholdes i sugesonen 7, består av et kapillæraktivt materiale med særlig høy fuktbarhet for prøvevæsken, eksempelvis av glassfiber.

Ved tømming av den kapillæraktive transportstrekning

8 skal væskekontakten til reaksjonssjiktene 11, 12 avbrytes uten at disse taper væske i nevneverdig grad (dvs. i et om-fang som begrenser nøyaktigheten). På grunn av dette fore-trekkes det at også reaksjonssjiktene 11, 12 har en høyere sugekraft enn den kapillæraktive transportstrekningen 8.

Tilleggstransportsonen 4 mellom tilførselssonen 3 og påvisningssonen 5 kan være hensiktsmessig når det ønskes en testbærer, med hvilken tilførselssonen 3 og påvisningssonen 5 ikke ligger meget nær hverandre.

Det følgende eksempel tjener til forklaring av oppfinnelsen.

Eksempel

Testbærer for måling av glukose

Testbæreren oppbygges ifølge figurene 2, 3 og 4: Bærersjiktet 2 består av en polyesterfolie (tykkelse 0,5 mm, lengde 77 mm, bredde 6 mm). På dette er det med to parallelt anordnede, sidebundet avsluttende overføringsklebe-bånd 14 (dobbeltsidig klebende klebebånd) (tykkelse 0,1 mm, lengde 43 mm, bredde l,5mm), beskyttelsesnettet 9, en dekkfolie 15 og reaksjonssjiktene 11 og 12 festet.

Beskyttelsesnettet 9 er et polyesternett (PE 280 HC, Schweizer Seidengazefabrik Thai, Sveits), maskevidde 280 um, tykkelse 0,2 mm, lengde 8 mm, bredde 6 mm. Det er på en side festet med en smelteklebestrimmel 10 til polyesterfolien (2). Dekkfolien 15 er en polyesterfolie ("Gel-Fix", Serva, Heidel-berg, DE) (tykkelse 0,18 mm, lengde 10 mm, bredde 6 mm) som på den ene siden har et agarosesjikt, og hvis sjiktede side

er rettet mot bærersjiktet 2.

Reaksjonssjiktene 11 og 12 fremstilles på følgende måte: 198 g acrylsyreester-copolymer-dispersjon ("Acronal 14D"

fra BASF, Ludwigshafen, DE, 55%-ig i vann)

174 g svellet, høyviskøs methylhydroxyethylcellulose

(0,5%-ig i vann)

336 g kiselgur

336 g titandioxyd

0,95 g tetraethylammonium-perfluoroctansulfonat

40 g 0,5 M fosfatbuffer, pH 5,5

23 g methanol

46 g 1-hexanol

69 g aceton

65 g vann

forarbeides til en homogen, føste beskiktningsmasse og be-skiktes og tørkes med 0,18 mm spaltehøyde på en 0,20 mm tykk polyester-filtervev (2 F 777,Schweizer Seidengazefabrik Thai, Sveits).

På den således oppnådde, beskiktede bæreren påføres og tørkes en andre beskitningsmasse bestående av

102 g acrylsyreester-copolymer-dispersjon ("Acronal 14D" fra BASF, Ludwigshafen, DE, 55%-ig i vann) 38 g svellet, høyviskøs methylhydroxyethylcellulose (0,5%-ig i vann)

3 g natriumdodecylbenzensulfonat

36 KU glucoseoxidase

050 KU peroxidase

1,48 g 3,3<1->5,5<1->tetramethylbenzidin

0,53 g 1-fenylsemicarbazid

28 g l-methoxy-2-propanol

40 g 1-hexanol

38 g vann

som ble forarbeidet til en homogen masse, påført med 0,02 mm spaltehøyde og tørket.

De to anvendte reaksjonssjiktene 11 og 12 er hver 6 mm lange og 6 mm brede. De er festet slik ved siden av hverandre, at det ikke blir noen spalte mellom dem.

Sugesjiktet 16 består av en glassfibervev med en flate-vekt på 60 mg/m 2 (tykkelse 0,3 mm, lengde 12 mm, bredde 6 mm).

For måling av glukose tilsettes 20 ul blod til til-førselssone 3 på testbæreren. Etter 2 minutter ved romtempera-tur måles reaksjonssjiktene 11 og 12 refleksjonsfotometrisk ved en bølgelengde på 660 nm.

Det ble oppstilt en funksjonskurve (tegning 5) med prøver med kjent glukosekonsentrasjon, i hvilken måleverdien i % remisjon ble tilordnet en bestemt glukosekonsentrasjon. Ved hjelp av en slik kurve kan det også kvantitativt måles prøver med ukjent glukoseinnhold.

Claims (7)

1. Testbærer (1) for analytisk bestemmelse av bestanddeler i kroppsvæsker fra en bestemt, maksimal prøvemengde med et bærersjikt (2) og flere derpå anordnede testsjikt, som minst delvis består i en kontakt med hverandre som muliggjør væskeutveksling, hvorved det er anordnet en tilførselssone (3) for tilførsel av en prøve av kroppsvæsken, en påvisningssone (5) for oppnåelse av et påvisbart signal som er karakteristisk for den analytiske bestemmelsen, som inneholder et reaksjonssjikt (11,12) og en sugesone (7) med et sugesjikt (13,16) av et sugedyktig materiale, i nevnte rekkefølge ved siden av hverandre på bærersjiktet (2), karakterisert ved at det mellom tilførsels-sonen (3) og sugesonen (7) er anordnet en kapillæraktiv transportstrekning (8) på en slik måte at den forbinder til-førselssonen (3) og sugesonen (7) og reaksjonssjiktet (11,12) er anordnet parallelt med transportstrekningen (8) mellom tilførselssonen (3) og sugesonen (7) , slik at det står i væskekontakt med en væske som transporteres i transportstrekningen (8) hvorved sugekraften i reaksjonssjiktet (11,12) er større enn sugekraften i den kapillæraktive transportstrekningen (8).

2. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at det totale sugevolum i sugesjiktet (13,16) er større enn den maksimale prøvemengde.

3. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at sugehastigheten i reaksjonssjiktet (11,12) er større enn sugehastigheten i sugesonen (7) .

4. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at sugekraften i sugesonen (7) er større enn sugekraften i den kapillæraktive transportstrekningen (8) .

5. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at det mellom tilførsels-sonen (3) og påvisningssonen (5) er anordnet en væsketrans-portsone.

6. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at den kapillæraktive transportstrekningen (8) omfatter et transportsjikt (8a) av et fiberformig materiale.

7. Testbærer ifølge krav 1, karakterisert ved at den kapillæraktive transportstrekningen (8) omfatter en spalte (8b) av minst 0,05 mm bredde, foretrukket 0,15 - 0,20 mm bredde.