DE69407886T2

DE69407886T2 - Verfahren zur Vorbehandlung von diagnostischen Testelementen

Info

Publication number: DE69407886T2
Application number: DE69407886T
Authority: DE
Inventors: Merrit Nylens Jacobs
Original assignee: Johnson and Johnson Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1998-06-10
Anticipated expiration: 2014-07-20
Also published as: EP0635712B1; DE69407886D1; JPH07167855A; EP0635712A3; EP0635712A2; DK0635712T3; ATE162304T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der klinischen Analysengeräte zum Testen von flüssigen Analyten und insbesondere ein Verfahren zur Vorbereitung eines Testelements vor dem Überführen einer Patientenprobe.
Auf dem Gebiet der klinischen Analysengeräte zum Testen von flüssigen Analyten wird eine Patientenprobe zugeführt und zur Wechselwirkung mit einem chemischen Reaktionssystem veranlaßt, um ein Signal zu erzeugen, an dem der Analyt der Wahl zum Nachweis durch eine Sensorvorrichtung beteiligt ist. Eine bevorzugte Technik beinhaltet die sogenannte Trockentesttechnologie, so daß die Patientenprobe auf trockene Testträgerelemente aufgebracht wird, die jeweils mindestens eine trockene Reaktantenschicht aufweisen. Zu Analysengeräten und Testelementen unter Anwendung dieser Technik gehören die Produkte der Fa. Eastman Kodak Company, die jeweils unter dem Warenzeichen "EKTACHEMR" vertrieben werden.
Bei Anwendung dieser Technik kann es zu Problemen kommen. Ein derartiges Problem betrifft die Frage, wie eine Menge einer Patientenprobe auf der Testoberfläche eines Testelements verteilt wird. Typischerweise wird eine vorbestimmte Menge einer Patientenflüssigkeit aus einer Öffnung an der Spitze einer Einweg-Pipettenspitze dosiert, wobei die Spitze in einem kurzen Abstand über dem Testelement angeordnet ist. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Verteilung einer Patientenflüssigkeit unter Verwendung einer Dosierspitze ist in US-A-5 143 849 beschrieben. Da Patientenflüssigkeiten variable Mengen eines teilchenförmigen Materials, wie Lipide und Lipoproteine, enthalten, besteht ein gewisses Ausmaß einer ungleichmäßigen Beschaffenheit in bezug auf die Fähigkeit der Flüssigkeit, sich gleichmäßig zu verteilen, wenn sie mit der Testoberfläche eines Testelements in Kontakt kommt. In typischen Testelementen muß eine von einer punktartigen Quelle abgegebene Probe sowohl horizontal als auch vertikal über das vorbestimmte Testvolumen des Testelements verteilt werden. Die Notwendigkeit der Verteilung in beiden Richtungen bringt die Möglichkeit von Strömungsunregelmäßigkeiten mit sich.
WO-A-92/01919 beschreibt ein Verfahren zur Erzielung einer gleichmäßigen Schicht einer Probe durch Sprühauftrag der Probe aus einer Verteilerspitze.
Ferner wird die Zuverlässigkeit der Testergebnisse durch die Empfindlichkeit, die sich aufgrund der Unterschiede im Aufbau der Proben zwischen verschiedenen Patienten ergibt, beeinträchtigt. Beispielsweise kann ein Patient eine Serum-, Plasma- oder Vollblutprobe liefern, die besonders fetthaltig ist (d. h. die einen höheren prozentualen Anteil an Lipiden und Lipoproteinen als bei einem "normalen" Patienten enthält). Derartige Unterschiede sind jedoch nicht auf nicht-durchschnittliche Patienten beschränkt. Vielmehr können auch Unterschiede der Proben zwischen einzelnen Patienten im sog. Normalbereich die Genauigkeit der Testergebnisse beeinträchtigen. Diese Wirkungen sind im allgemeinen als "Matrixeffekte" bekannt und beruhen auf Unterschieden zwischen flüssigen Proben von Patienten sowie auf einer Probenwechselwirkung mit der Verteilungsschicht des chemischen Bereichs eines Testelements.
Im allgemeinen werden bekannte Testelemente mit einer Verteilungsschicht versehen, die dazu herangezogen wird, eine Patientenprobe in vertikaler und horizontaler Richtung im Testvolumen eines Testelements zu verteilen. Ein Beispiel für eine Verteilungsschicht ist in US-A-3 992 158 beschrieben. Im allgemeinen sind die Verteilungsschichten jedoch kompliziert und teuer in der Herstellung.
Ein weiteres Beispiel für ein Analysenelement vom Trockentyp mit einer Verteilungsschicht findet sich in GB-A-2 095 404. Diese Druckschrift erläutert eine horizontale Verteilung der flüssigen Probe.
Ferner ist es trotz der Verwendung von Verteilungsschichten im allgemeinen notwendig, daß eine größere Menge an Patientenflüssigkeit, als sie erforderlich ist, auf einem Testelement verteilt wird, um zu gewährleisten, daß eine angemessene gleichmäßige Beschaffenheit über die Nachweis-Ablesefläche des chemischen Teils des Testelements hinweg besteht. Eine typische Ablesefläche entspricht einer im wesentlichen kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser von 3 mm. Da zusätzliche Mengen an Patientenflüssigkeit erforderlich sind, besteht dementsprechend die Notwendigkeit, den Chemiebereich des herzustellenden Testelements überdimensioniert zu gestalten und dementsprechend die Ausmaße eines Testelements im Vergleich zum Ausmaß der Ablesefläche, die bei bekannten Analysengeräten erforderlich ist, zu vergrößern.
Ein damit verwandtes Problem betrifft Patientenproben mit einer unnormalen Menge eines zu testenden Analyten. Beispielsweise kann eine Probe mit einer extremen Glucosemenge, die über den Meßbereich des Testinstruments hinausgeht, nicht in richtiger Weise gemessen werden, ohne daß zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Typischerweise beinhalten diese Schritte eine Dämpfung der Wirkung des vorhandenen Analyten durch vorheriges Mischen der Flüssigkeitsprobe mit einem Verdünnungsmittel, z. B. mit Rinderserumalbumin (BSA). Da es sich bei Verdünnungsmitteln um inerte Materialien handelt, reagieren diese nicht mit einer flüssigen Probe, verringern aber die Menge des pro Einheitsvolumen der verteilten Flüssigkeit vorhandenen Analyten, wenn das Gemisch auf ein Testelement aufgebracht wird. Da Testbestimmungen volumetrisch durchgeführt werden, läßt sich ein korrigierter Testwert ableiten, indem man das Volumen des in der verteilten gemischten Flüssigkeit vorhandenen Verdünnungsmittels berücksichtigt. Wenn beispielsweise gleiche Volumina an Verdünnungsmittel und Patientenprobe im Testvolumen eines Testelements aufgesetzt werden, ist ein Multiplikationsfaktor von etwa 2 erforderlich, um eine Korrektur auf das Verdünnungsmittel vorzunehmen. Herkömmlicherweise wird das Verdünnungsmittel einer Patientenprobe zugesetzt, indem man vorher eine Menge der Probe und des gewählten Verdünnungsmittels in einem außerhalb befindlichen Behälter vermischt und anschließend die gemischte Probe auf die Testoberfläche eines Testelements aus einer Pipettenspitze abgibt. Die Notwendigkeit für zusätzlichen Raum sowie für die zusätzliche Verarbeitungszeit, um die Probe und das Verdünnungsmittel vor dem Ansaugen und Verteilen der Probe getrennt voneinander zu vermischen, beschränkt den effektiven Durchsatz, der in Analysenautomaten erzielbar ist. Ferner erfordert das vorherige Vermischen von Verdünnungsmittel und Probe die Verwendung von zusätzlichen Einwegartikeln, wie Pipettenspitzen, was die Kosten von Analysengeräten, die zur Durchführung einer Mehrzahl von Tests pro Patient befähigt sind, oder die hohe Durchsätze zeigen, erheblich erhöht.
DE-A-3 021 190 beschreibt eine Vorrichtung zum Auftragen einer Probe auf einen benetzten Film. Die Überführung von Flüssigkeit auf den Film wird durch Walzen erreicht, die die Flüssigkeit allmählich über den Film hinweg auftragen.
Somit besteht eine Aufgabe darin, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Verdünnungsmittel auf ein Testelement, das im Vergleich zu herkömmlichen Mitteln billiger ist und einen geringeren Platzbedarf aufweist, abgegeben wird.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Vorbehandlung eines Testelements bereitzustellen, das ein Transportmedium zur Verfügung stellt, das die Wanderung einer aufgesetzten Patientenprobe entlang der Testoberfläche eines Testelements ermöglicht, wobei die Notwendigkeit einer Verteilungsschicht mit horizontaler Diffusion entfällt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Vordosierung einer variablen Menge eines Verdünnungsmittels auf ein Testelement in besonders gleichmäßiger Art und Weise bereitgestellt, um die Matrixwirkung zu verringern, indem man das Verhalten sämtlicher Flüssigkeiten näher an die Fluideigenschaften des Verdünnungsmittels heranführt. Diese Technik ermöglicht auch eine wirtschaftlichere Verdünnung der Flüssigkeit, ohne daß sich eine erhebliche Beeinträchtigung des Durchsatzes ergibt.
Dieses Verfahren zur Vordosierung bei einem Testelement ergibt auch ein benetztes Testelement, auf das eine Patientenprobe dosiert werden kann, wodurch man eine Testprobe erhält, die gegenüber den Problemen des Auswaschens und des Transports weniger empfindlich ist, wodurch die Durchführung von Tests an der Testprobe verbessert wird.
Insbesondere wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen einer Patientenprobe auf ein Testelement gemäß der Definition in den Ansprüchen bereitgestellt, wobei das Testelement für das Testen von flüssigen Analyten in der Probe zweckmäßig ist und wobei das Testelement einen Tragrahmen und einen Testflächenbereich umfaßt und das Verfahren vor dem Testen durchgeführt wird und folgende Schritte umfaßt:
a) Aufbringen einer Menge eines flüssigen Verdünnungsmittels auf die Gesamtheit eines Testflächenbereichs eines Testelements, damit eine sofortige Berührung des Verdünnungsmitteis gleichmäßig über dem Oberflächenbereich als eine flächendispergierte Menge insgesamt auf einmal erreicht wird; und
b) Verteilen einer flüssigen Probe auf dem Testflächenbereich, während dieser noch mit dem Verdünnungsmittel benetzt ist.
Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die Tatsache, daß das Testelement zunächst mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Schicht eines Verdünnungsmittels vorbehandelt wird, ein Transportmedium für die Patientenprobe geschaffen wird, durch das die Probe gleichförmiger und gleichmäßiger auf der Testoberfläche eines Testelements verteilt werden kann, wodurch weniger Patientenflüssigkeit erforderlich ist, um eine gleichermaßen wirksame Nachweisfläche für ein klinisches Analysengerät bereitzustellen.
Da weniger Patientenflüssigkeit erforderlich ist, läßt sich eine dementsprechende und erhebliche Verringerung der erforderlichen Größe des Chemiebereichs des Testelements erzielen.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Menge des flüssigen Verdünnungsmittels direkt auf ein Testelement aufgebracht werden kann, ohne daß zunächst ein kostspieliges und aufwendiges gesondertes Vermischen von Verdünnungsmittel und Probe vor dem Verteilen der Probe auf einem Testträger erforderlich ist. Ferner ergibt sich durch die vorherige Ausbreitung einer Verdünnungsmittelschicht von geringer Viskosität eine Maßnahme, um die Patientenprobe in wirksamer Weise über die Reagenzschicht hinweg zu verteilen, wodurch die Notwendigkeit für eine Verteilungsschicht mit horizontaler Diffusionswirkung entfällt.
Ferner verbessert die Zugabe eines Verdünnungsmittels zu einer Patientenprobe auch die Verteilbarkeit einer dosierten Menge einer Probe, vorausgesetzt, daß das Verdünnungsmittel nicht nur die Wirkungen der Feststoffe, die in der Probe vorhanden sein können, maskiert, um die Fließeigenschaften der Probe zu verbessern, sondern auch die Fähigkeit der Probe zur Wanderung in seitlicher Richtung bei der Verteilung auf das Testelernent verbessert.
Außerdem bewirkt die Verwendung eines vorher verteilten flüssigen Verdünnungsrnittels eine Auflösung der löslichen Komponenten im trockenen Chemiesystem und verteilt die Komponenten gleichmäßig über das Chemiesystem ohne Wechselwirkung mit den physikalischen Eigenschaften und der Dosierungswirkung der Probenflüssigkeit
Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erzielen, wird nachstehend nur zu Beispielzwecken auf die beigefügte Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise im Schnitt dargestellten seitlichen Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen Grundriß der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;
Figg. 3A und 3B im Schnitt dargestellte seitliche Aufrisse der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei die Überführung einer Flüssigkeit von einer Quelle auf eine Flüssigkeitsträgeroberfläche der Vorrichtung von Fig. 1 erläutert ist;
Fig. 4 einen im Schnitt dargestellten seitlichen Aufriß der in den Figg. 1, 2, 3A und 3B gezeigten Vorrichtung, wobei die Entfernung von überschüssiger Flüssigkeit vom Überführungselement vor der Überführung einer Flüssigkeit auf ein Testelernent erläutert wird;
Figg. 5A und 5B teilweise im Schnitt dargestellte seitliche Aufrisse der in den Figg. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung, wobei die Verteilung einer Flüssigkeit auf die Testoberfläche eines diagnostischen Testelements erläutert wird;
Fig. 6 einen im Schnitt dargestellten seitlichen Aufriß des in den Figg. 5A und 5B dargestellten Testelernents, wobei die Wanderung einer Patientenprobe durch die Vorbehandlungsverdünnungsschicht und in den Chemiesystembereich des Testelements erläutert wird; und
Fig. 7 eine teilweise Draufsicht des in den Figg. 5A und 5B dargestellten Testelements, nachdem darauf Flüssigkeit aufgesetzt worden ist, wobei die Abmessungen des Chemiesystembereichs gemäß der Erfindung mit denen eines bekannten Testelements verglichen werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben. Ferner eignet sich die Anwendung der Erfindung unabhängig von der verteilten Flüssigkeit, der Art des Analysengeräts oder der Art des Testelernents, das verwendet wird, und unabhängig davon, ob es sich bei der Oberfläche um ein trockenes Testträgerelement oder um eine beliebige Art von Testelement handelt, da die beschriebenen Verfahren und die entsprechende Vorrichtung auch zur Dosierung auf eine beliebige Oberfläche, auf der die zweite aufzubringende Flüssigkeit verdünnt werden muß, geeignet sind.
Die hier verwendeten Ausdrücke "oben", "unten", "darunter", "vertikal", "horizontal" und "Boden" beziehen sich auf die Orientierung der Teile, wenn die beschriebene Vorrichtung sich in der üblichen Anwendungsposition befindet. Der Ausdruck "auf der Oberfläche dispergierte Menge" bedeutet eine Menge, bei der das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen etwa 1:1 cm&supmin;¹ beträgt. Wenn beispielsweise bei einem Volumen von 10 cm³ die Verteilungsfläche 10 cm² und die Dicke 1 cm betragen, so ergibt sich ein Verhältnis von 1:1 cm&supmin;¹. Verhältnisse von 9:10 cm&supmin;¹ oder 11:10 cm&supmin;¹ werden hier umfaßt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Figg. 1 bis 7 dargestellt.
In den Figg. 1 und 2 ist ein Überführungselement 10 vorgesehen, das einen Hauptkörper 2 aufweist, der aus einer oberen Oberfläche 4 und einer unteren Oberfläche 6 besteht. Die untere Oberfläche 6 ist durch einen eine Flüssigkeit tragenden Abschnitt 7 definiert, der ferner durch eine Reihe von im wesentlichen parallelen, V-förmigen Rillen 8 definiert ist, die im wesentlichen auf der Gesamtheit des Trageabschnitts 7 angeordnet sind. Alternative Konfigurationen können zur Definition des eine Flüssigkeit tragenden Abschnitts 7 bereitgestellt werden. Beispielsweise können Rillen 8 in einem diarnantförmigen Muster (nicht abgebildet) anstelle einer parallelen Anordnung konfiguriert sein.
Gemäß Fig. 2 ist die untere Oberfläche 6 ferner durch einen ringartigen Bereich 11 definiert, der in Urnfangsrichtung über im wesentlichen die gesamte äußere Peripherie 5 des eine Flüssigkeit tragenden Bereichs 7 angeordnet ist und einen äußeren Umfangsrand 16 aufweist. Der Ringbereich 11 ist vorzugsweise mit einer glatten Oberfläche versehen, ausgenommen eine variable Anzahl von Entlüftungskanälen 12. Ferner weist die untere Oberfläche 6 einen Durchmesser D1 auf, der vorzugsweise mindestens ebenso groß wie der Testflächenbereich des Testträgerelements ist.
Alternativ kann der die Flüssigkeit tragende Bereich 7 texturiert sein (nicht abgebildet), im Gegensatz zur Bereitstellung von Rillen, vorausgesetzt, daß die Oberfläche dazu befähigt ist, eine ausreichende Menge an Flüssigkeit zu tragen, um in wirksamer Weise die Testfläche eines Testelements zu beschichten. In der in den Figg. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weisen die Rillen 8 eine Tiefe von etwa 200 µm und einen Abstand von etwa 400 µm auf. Die Abmessungen können je nach der Menge der Flüssigkeit, die getragen und auf ein Testelernent überführt werden soll, variieren.
Obgleich der Hauptkörper 2 aus einem fast beliebigen Material gefertigt sein kann, ist es bevorzugt, daß die untere Oberfläche 6 und insbesondere die Rillen 8 aus einem nachgiebigen und flüssigkeitsundurchlässigen Material gefertigt sind. In der dargestellten Ausführungsform ist der Hauptkörper 2 aus einem Kunststoffmaterial mit einer minimalen Proteinhaftung, wie Polypropylen oder Polyethylen, gefertigt. Vorzugsweise sind der Ringbereich 11 und der die Flüssigkeit tragende Bereich 7 aus dem gleichen Material gefertigt.
In den Figg. 1 und 2 sind die Rillen 8 in der Oberfläche 6 zwischen dem Ringbereich 11 ausgebildet, so daß eine Reihe von Rippen 14 entsteht, die vorzugsweise abgerundet sind, um eine möglichst geringe Schädigung eines chemischen Bereichs eines Testelements hervorzurufen, wenn ein Kontakt mit diesem erfolgt. Eine Kontaktoberfläche 9, die durch einen Ringbereich 11 definiert wird, ist bündig mit den Rippen 14 ausgebildet.
Um überschüssige Flüssigkeit am Umfang der Oberfläche 6 zu absorbieren, ist eine Scheibe 17 (Fig. 1), die aus einem flüssigkeitsabsorbierenden Material gefertigt ist, vorzugsweise kontinuierlich um den Hauptkörper 2 in Nachbarschaft zur umlaufenden Kante 16 und im allgemeinen in Kontakt mit dem Ringbereich 11 angeordnet, mit Ausnahme in der Nähe der Entlüftungskanäle 12, wo sie leicht unterschnitten ist, so daß sie nicht vorzeitig Flüssigkeit aus einem Bereich von Rillen 8 (Fig. 2) absaugt. Zusätzlich können Querkanäle (nicht abgebildet) vorgesehen sein, die sich senkrecht zu den Rillen 8 erstrecken.
Die Scheibe 17 ist so ausgebildet, daß sie sich in radialer Richtung nach innen von der Kante 16 erstreckt und an der oberen Oberfläche 4 angebracht ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Scheibe 17 aus einem offenzelligen Urethanschaurn von hoher Dichte gefertigt, obgleich auch andere nicht-reaktive, flüssigkeitsabsorbierende Materialien, wie Fließpapier, vorgesehen sein können.
Das Überführungselement 10 ist ferner vorzugsweise drehbar und vertikal bewegbar ausgebildet. Gemäß Fig. 1 sitzt eine Kugel 20 innerhalb einer zentral angeordneten Ausnehmung 18, die in der oberen Oberfläche 4 des Überführungselements 10 definiert ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Ausnehmung 18 um eine definierte Öffnung mit einer im wesentlichen rechteckigen Konfiguration, wobei die Öffnung ferner durch eine Bodenfläche 15 und Seitensitzflächen 21 definiert ist.
Ein Ende 23 eines Befestigungsarms 22, der sich in der dargestellten Ausführungsform in vertikaler Richtung erstreckt, ist in eine Bohrung 25, die in der Kugel 20 definiert ist, gegenüber der Ausnehmung 18 eingeschraubt. Das andere Ende 27 des Befestigungsarms 22 erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform nach oben und ist in das untere Ende 29 eines zylindrischen Tragelernents 26 eingeschraubt. Das andere Ende 31 des Tragelements 26 ist in ein Kraftanwendungselernent 32 eingesetzt, das eine zentral angeordnete Buchse 30 aufweist. Das Tragelernent 26 ist so geformt, daß es verschiebbar in der Buchse 30 eingreift. Eine spiralförmige Feder 24 mit der Länge L1 ist zwischen der oberen Oberfläche 4 des Hauptkörpers 2 und der unteren Oberfläche 33 des Kraftanwendungselements 32 angeordnet und verläuft in Umfangrichtung um das Tragelement 26. Das Kraftanwendungselement 32 ist mechanisch mit dem restlichen Teil eines Analysengeräts (nicht dargestellt) verbunden. Die Kugel 20, der Befestigungsarm 22, die Feder 24, das Tragelement 26 und das Kraftanwendungselement 32 können Teil des Analysengeräts oder Teil eines Überführungselements 10 gemäß der Beschreibung sein.
Es ist jedoch ersichtlich, daß auch alternative Maßnahmen, die es ermöglichen, das Überführungselement drehbar anzuordnen, akzeptabel sind. Beispielsweise kann das Element 26 als ein flexibler Stutzen (nicht abgebildet) vorgesehen sein, der direkt mit dem Überführungselement 10 verbunden ist und es ermöglicht, das Element 10 im Fall von Kontaktunregelmäßigkeiten mit einem Gleitelement aus einer neutralen Position zu verbiegen.
Im Betrieb (vgl. die Figg. 3A und 3B) wird das Überführungselement 10 zunächst gemäß der Darstellung in Fig. 3A in den Behälter 34 gesenkt, wobei die untere Oberfläche 6 auf ein Niveau eintaucht, bei dem die Rillen 8 die enthaltende Flüssigkeit 36, z. B. ein Verdünnungsmittel, aufnehmen können. Der Großteil der innerhalb der Rillen 8 enthaltenen Luft wird vom Überführungselement 10 durch definierte Entlüftungskanäle 12 nach außen entlüftet (vgl. Fig. 2). Das Überführungselement 10 wird sodann aus dem Behälter 34 entnommen. Wie in Fig. 3B dargestellt, wird bei der Entnahme des Überführungselements 10 aus dem Behälter 34 eine Menge 44 an Flüssigkeit an der Oberfläche 6, beispielsweise innerhalb der Rillen 8, aufgrund der Haftung der Flüssigkeit an den Rippen 14 zurückgehalten.
Bei der Entnahme des Überführungselements 10 aus dem Behälter 34 bildet sich an der unteren Oberfläche 6 aufgrund der Oberflächenspannung des Verdünnungsrnittels ein Meniskus 41, der einen Überschuß an Verdünnungsmittel zusätzlich zu der Menge 44, die zur Füllung der Ritten 8 erforderlich ist, enthält. Es ist bevorzugt, daß der Meniskus 41 vor der Abgabe des Verdünnungsrnittels aus dem Überführungselernent 10 auf ein Minimum beschränkt wird, um eine mögliche Flutung des Testelements 50 zu vermeiden (Figg. 5A und 5B) und um insbesondere in angemessener Weise das aufzubringende Flüssigkeitsvolumen zu steuern.
Der Behälter 34 stellt vorzugsweise Mittel zum Schaben an der unteren Oberfläche 6 bereit. Insbesondere (vgl. Fig. 4) ist eine Behälterkante 38 mit einer Messerkante 35 versehen. Beginnend an einer Seite der unteren Oberfläche 6 kann das Überführungselement 10 in Pfeilrichtung 42 über die Messerkante 35 gezogen werden, um den Meniskus 41 zu entfernen, wobei eine im wesentlichen gleichmäßige Schicht der Patientenflüssigkeit 44 innerhalb der Rillen 8 verbleibt. Während die untere Oberfläche 6 über die Messerkante 35 gezogen wird, wird überschüssige Flüssigkeit, die den Meniskus 41 bildet, von einer Seite der unteren Oberfläche 6 zu der anderen Seite gepreßt, während eine Menge an Flüssigkeit 44 innerhalb der Ritten 8 verbleibt. Ferner dient die von außen den Ritten 8 zugeführte Energie, indem man mit der Messerkante 35 die Oberfläche 6 abschabt, dazu, etwaige innerhalb der Ritten 8 gebildete restliche Lufttaschen zu evakuieren, wodurch die Füllung der Ritten mit Flüssigkeit 44 ermöglicht wird.
Ein etwaiger kleiner Bereich des Meniskus 41, der entlang der äußeren Umfangskante 16 verbleibt, nachdem die untere Oberfläche 6 über die Messerkante 35 gezogen worden ist, kann von einer in Umfangsrichtung angeordneten absorbierenden Scheibe 17, die in Nachbarschaft dazu angebracht ist, aufgesaugt werden.
Gemäß Figg. 5A und 5B wird sodann ein Überführungselement 10 direkt über einem Testelement 50 angeordnet. Das Testelement 50 umfaßt einen Kunststofftragrahmen 52 und einen zentral angeordneten Chemiebereich 58, der vorzugsweise eine kreisförmige Konfiguration aufweist, wobei ein Testvolumen V einem Testflächenbereich mit einem Durchmesser D3 gegenüberliegt und wobei über zwei Schichten 60, 61 auf einem Träger 54 verteilte Trockenreagenzien vorgesehen sind. In der dargestellten Ausführungsform beträgt D3 etwa 4 mm. Das Überführungselement 10 wird sodann abgesenkt, bis die Rippen 14 in Kontakt mit dem Chemiebereich 58 kommen. Wie vorstehend erwähnt, weist die untere Oberfläche 6 einen Durchmesser D1 auf, der vorzugsweise dem Durchmesser D3 des Bereichs 5 entspricht. Bei der oberen Schicht 60 kann es sich um eine Reagenzschicht ohne eine Verteilungsschicht oder um eine Verteilungsschicht gemäß US-A-3 992 158 handeln.
Sodann wird ein nach unten gerichteter Druck mit dem Betrag der Kraft F durch das Kraftanwendungselement 32 ausgeübt, wie durch den Pfeil 66 dargestellt ist, und zwar im wesentlichen entlang einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden Mittellinie 74. Beim Anlegen der Kraft F greift das Tragelement 26 ferner in die Buchse 30 ein, und der Abstand zwischen der Oberfläche 33 und der oberen Oberfläche 4 nimmt auf L2 ab, wobei eine Spiralfeder 24 in Druckkontakt mit der oberen Oberfläche 4 kommt und die angelegte Druckkraft F zentral auf das Überführungselement 10 verteilt. Die Wirkung der Bereitstellung der Druckkraft F besteht darin, daß der die Flüssigkeit tragende Bereich 7 und der Chemiebereich 58 miteinander in Druckkontakt gebracht werden.
Gemäß Fig. 5A wird sodann unter Einwirkung der Kraft F Flüssigkeit 44, die jeweils in den Ritten 8 enthalten ist, gleichmäßig über die Gesamtheit des Testoberflächenbereichs 5 des Testvolumens V verteilt, wobei in wirksamer Weise das flüssige Material 44 beim Entfernen des Überführungselements 10 insgesamt auf einmal auf die Gesamtheit des Bereichs 5 aufgesetzt wird (vgl. Fig. 5B). Flüssigkeit 44 wird sodann durch poröse Reaktantenschichten 60, 61 rasch absorbiert (oder vertikal verteilt). Ferner bewirkt die Scheibe 17 die Absorption von überschüssiger Flüssigkeit von der äußeren Umfangskante 16, wenn die einzelnen Oberflächen miteinander in Druckkontakt gebracht werden, so daß das Testelernent 50 nicht überflutet wird. Der Ringbereich 11 mit einer Oberfläche 9, die bündig mit den Kanten 14 verläuft, stellt jedoch eine Sperre dar, so daß nur überschüssige Flüssigkeit beim Kontakt durch die Scheibe 17 aufgesaugt wird.
In der dargestellten Ausführungsform reicht eine Druckkraft von etwa 0,14 N (0,5 ozf) aus, um eine Patientenflüssigkeit auf einen Chemiebereich 58 zu überführen, ohne diesen zu schädigen. Der Betrag der erforderlichen zulässigen Kraft kann jedoch je nach den Materialeigenschaften und der Brüchigkeit des bereitgestellten Chemiebereichs variiert werden. Das Überführungselement 10 wird sodann vorn Testelement 50 entfernt, wie in Fig. 5B durch den Pfeil 69 dargestellt ist.
Gemäß Fig. 7 werden mögliche Einsparungen bei der sofortigen Verteilung einer Flüssigkeit auf dem Testflächenbereich eines Testelements realisiert. Ein typisches Testelement so ist zu Erläuterungszwecken dargestellt. Es weist einen Chemiebereich 58' auf. Wenn Flüssigkeit, z. B. eine Probe, auf das Element 50 unter Verwendung einer spitzen Quelle (z. B. einer Pipettenspitze) aufgebracht wird, muß der Chemiebereich 58' mit einem Durchmesser D 4 bereitgestellt werden, der aufgrund der Fließeigenschaften der Flüssigkeit typischerweise mindestens 11 mm beträgt, um eine Nachweis- oder Ablesefläche 59 mit einem Durchmesser D2 von etwa 3 mm bereitzustellen. Unter Verwendung eines Überführungselements 10 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungen wird jedoch die Menge der Flüssigkeit, die erforderlich ist, um einen gleichwertigen Ablesebereich bereitzustellen, durch sofortiges Abgeben der gesamten Flüssigkeit als eine flächendispergierte Menge minimiert, so daß ein Chemiebereich 58 mit einem Durchmesser D3, der etwa dem Durchmesser D2 entspricht, bereitgestellt werden kann. In der dargestellten Ausführungsforrn beträgt D3 aus Toleranz- und Zielgründen etwa 4 mm.
Eine bevorzugte Anwendung der vorstehenden Anordnung besteht im Aufbringen eines Verdünnungsmittels als Flüssigkeit 44. Wie jedoch ersichtlich ist, kann die gleiche Vorrichtung in ähnlicher Weise zum Aufbringen einer Patientenprobe verwendet werden.
Eine gewisse Menge an Restflüssigkeit 47 kann innerhalb der Rillen 8 verbleiben, nachdem die Flüssigkeit überführt worden ist. Die untere Oberfläche 6 wird sodann vorzugsweise gewaschen, beispielsweise durch Eintauchen des Überführungselements 10 in einen Behälter mit Waschflüssigkeit.
Alternativ kann die Tragfläche 6 durch eine Düse besprüht werden (nicht abgebildet), oder es können andere Maßnahmen angewandt werden, durch die restliches Verdünnungsmittel, das innerhalb der Ritten 8 verbleibt, entfernt wird. Die untere Oberfläche 6 kann sodann trocken gemacht werden, beispielsweise indem man die Ritten 8 in direkten Kontakt mit einer weiteren Oberfläche bringt oder indem man die Oberfläche 6 erwärmt (nicht abgebildet), um restliche Feuchtigkeit abzudampfen.
Während die Oberfläche des Testelements 50 noch mit einer gewissen Flüssigkeitsmenge 44 benetzt ist, wird das Überführungselement 10 in einen Behälter, der eine Patientenflüssigkeit enthält, auf die gleiche Weise wie es in Fig. 3A dargestellt ist, gesenkt. Flüssigkeit wird sodann aufgenommen, wie es vorher in Fig. 3B dargestellt wurde. Sodann kann die untere Oberfläche 6 gemäß der Darstellung in Fig. 4 abgeschabt werden und so angeordnet werden, daß sie in Kontakt mit dem Testelement 50 kommt, wie vorher in den Figg. 5A und 5B dargestellt wurde.
Gemäß Fig. 6 wird die Menge der auf den Bereich 5 aufgesetzten Probe 84 mit dem Verdünnungsmittel 44, das typischerweise eine wesentlich geringere Viskosität aufweist, vermischt. Die Probe 84, die durch Vermischen mit dem Verdünnungsmittel 44 bereits in die Reaktantenschichten 60, 61 eingedrungen ist, wird dazu veranlaßt, darin in vertikaler Richtung zu diffundieren. Da die Größe der Ritten 8 bekannt ist, wird eine vorbestimmte Menge an flüssiger Probe auf einmal dem Bereich S zugesetzt.
Nachdem die Flüssigkeit 84 verteilt worden ist, kann das Überführungselernent 10 zur Wiederverwendung vorbereitet werden, indem man etwaige geringe restliche Flüssigkeitsrnengen 87, die in den Ritten 8 verbleiben, auswäscht (nicht dargestellt).
Wie vorstehend erwähnt, ist es bei Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens nicht mehr erforderlich, eine Verteilungsschicht zur Diffusion der Patientenflüssigkeit über den Chemiebereich 58 eines Testelements 50 vorzusehen. Die im wesentlichen gleichmäßige Verdünnungsmittelschicht, die auf die Testoberfläche des Testelements aufgebracht wird, bietet eine angemessene Transporteinrichtung zur Verteilung der Patientenflüssigkeit unter Verwendung jedweder Vorrichtung. Die Tatsache, daß die Notwendigkeit für eine Verteilungsschicht entfällt, kann in erheblichem Maße Kosten verringern und die Herstellung für ein trockenchemisches Testelement vereinfachen.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen einer Patientenprobe auf ein Testelement (50; 50A), das für das Testen von flüssigen Analyten in der Probe zweckmäßig ist, wobei das Testelement (50; 50A) einen Tragrahmen (52; 52A) und einen Testflächenbereich (5) umfaßt und das Verfahren vor dem Testen durchgeführt wird und die Schritte umfaßt:

a) Aufbringen einer Menge eines flüssigen Verdünnungsmittels auf den Testflächenbereich (S), der über einem Testvolumen (V) des Testelementes (50; 50A) liegt, damit eine gleichzeitige Berührung des Verdünnungsmittels gleichmäßig über die Gesamtheit des Oberflächenbereichs (5) insgesamt sofort erreicht wird, so daß unmittelbar nach dem Aufbringen das Verhältnis des benetzten Oberflächenbereichs (5) zu dem Volumen (V) derart ist, daß kein extensives, horizontales Fliessen über den Oberflächenbereich (S) stattfindet; und

b) Verteilen einer flüssigen Probe auf dem Testflächenbereich (S), während er noch mit dem Verdünnungsmittel benetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) den Schritt des Versprühens einer dünnen Schicht eines flüssigen Verdünnungsmittels auf den Testflächenbereich (S) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt b) die Abgabe einer flüssigen Probe aus einer Öffnung (71) in einer Abgabespitze (70; 74) umfaßt.

4. Verfahren zum Abgeben einer flüssigen Patientenprobe auf ein Testelement (50; 50A), wobei das Testelement (50; 50A) einen Tragrahmen (52; 52A) und mindestens eine getrocknete Reagenzschicht (60, 61; 60A; 61A) aufweist, die in der Mitte auf dem Tragrahmen (52; 52A) angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Aufbringen einer Menge eines flüssigen Verdünnungsmittels auf ein Überführungselement (10) als eine flächendispergierte Menge, wobei das Überführungselement (10) eine flüssigkeitsundurchlässige Tragfläche (7) zum Aufnehmen des flüssigen Verdünnungsmittels aufweist;

b) Plazieren der Tragfläche (7) des Überführungselementes (10) in einem gleichzeitigen Kontakt gleichmäßig über einem Testflächenbereich (S) des Testelementes (50; 50A), das die mindestens eine Reagenzschicht (60, 61; 60A; 61A) aufweist, um das Verdünnungsmittel als eine flächendispergierte Menge insgesamt sofort auf das Testelement (50; 50A) zu übertragen, so daß unmittelbar nach dem Aufbringen das Verhältnis des benetzten Oberflächenbereichs (S) zu dem Volumen (V) derart ist, daß kein extensives, horizontales Fließen über den Oberflächenbereich stattfindet;

c) Waschen der Tragfläche (7) des Überführungselementes (10) zum Entfernen des darauf befindlichen Verdünnungsmittels ;

d) Aufbringen einer Menge einer flüssigen Probe auf die Tragfläche (7) des Überführungselementes (10); und

e) Inberührungbringen der Tragfläche (7) des Überführungselementes (10) mit dem Testelement (50; 50A) während das Testelement noch mit dem Verdünnungsmittel benetzt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend den Schritt des Entfernens übermäßigen, flüssigen Materials von dem Überführungselement (10) vor dem Aufbringen des Verdünnungsmittels auf das Testelement (50; 50A).

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Überführungselement (10) ferner Mittel (17) umfaßt, die um seinen Umfang herum zum Absorbieren überschüssiger Flüssigkeit angeordnet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei Schritt e) den Schritt des Aufbringens der flüssigen Probe auf die Gesamtheit des Testflächenbereichs (S) umfaßt, damit ein sofortiger Kontakt des Verdünnungsmittels gleichmäßig über den Oberflächenbereich (S) als eine flächendispergierte Menge erreicht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Tragfläche (7) des Überführungselementes (10) einen Bereich (D1) zur Aufnahme einer Flüssigkeit auf einen Bereich hat, der annähernd gleich dem Bereich (D3) der Testfläche (S) des Testelementes (50; 50A) ist und Mittel (17) zum Absorbieren überschüssiger Flüssigkeit von der Tragfläche (7) vor dem Abgeben von derselben aufweist.