EP1221340A1

EP1221340A1 - Method and modular device for detection or quantitative analysis of molecules and structures

Info

Publication number: EP1221340A1
Application number: EP01100287A
Authority: EP
Inventors: Heiko Dr. Schwertner
Original assignee: Individual
Current assignee: Schwertner Heiko Dr
Priority date: 2001-01-04
Filing date: 2001-01-04
Publication date: 2002-07-10

Abstract

Method and apparatus for processing, separating and analyzing molecules (A) of all sizes and functions uses a modular, self-compatible system that can be adapted to existing analytical processes, is new. Method and apparatus for processing, separating and analyzing molecules (A) of all sizes and functions uses a modular, self-compatible system that can be adapted to existing analytical processes, where the system comprises at least one module, e.g. carrier tube, flow layer, internal or external sample processing, syringe for sample withdrawal and/or assemblies, and can be applied to molecules, or groups of molecules, optionally without electronic or spectroscopic detection and positive and/or negative controls can be analyzed as well as one or more parameters.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die schnelle Bestimmung bzw. Analyse von Molekülen oder Strukturen ist in vielen Bereichen wie der Medizin, Biotechnologie, Lebensmittelindustrie oder der Forensik ein wichtiger Bestandteil der Kontrolle, Qualitätssicherung oder der Behandlung von Mensch und Tier.The rapid determination or analysis of molecules or structures is many Areas such as medicine, biotechnology, food industry or forensics an important part of the control, quality assurance or treatment of Human and animal.

Die Vielzahl der verschiedenen Parameter und der Bestimmungsmethoden oder - verfahren macht es notwendig, Spezialisten mit teuerer und komplizierter Ausrüstung für diesen Bereich einzusetzen. Diese Fachpersonen sind sowohl für die Durchführung der Bestimmungen als auch für die Interpretation der Resultate oder Messergebnisse verantwortlich.The multitude of different parameters and the determination methods or - procedure makes it necessary to have specialists with expensive and complicated equipment for this area. These specialists are both responsible for the implementation the provisions as well as for the interpretation of the results or measurement results responsible.

Solche Spezialisten sind jedoch für die große Anzahl von notwendigen Bestimmungen, für die Kontrolle, Qualitätssicherung oder bei Behandlung von Menschen etc. in zu geringer Zahl vorhanden. Hochproblematisch wird diese Situation in der Notfallanalytik, bei der Kontrolle unter schwierigen Bedingungen, bei der Bestimmung einer großen Anzahl von Proben (z.B. im Falle BSE) oder in der vor Ort Überprüfung von Materialien wie Lebensmitteln, Zellkulturen, Blut, Urin etc..However, such specialists are for the large number of necessary provisions, for control, quality assurance or when treating people etc. in insufficient number available. This situation becomes highly problematic in emergency analysis, when checking under difficult conditions, when determining a large number of samples (e.g. in the case of BSE) or in the on-site inspection of Materials such as food, cell cultures, blood, urine etc.

Daher ist es wünschenswert, die Zahl der Untersuchungen auf ein Minimum von kritischen Proben herabzusetzen. Dies kann nur mit einem universellen Testsystem gelingen, welches vom Laien oder dem Spezialisten Vorort, ohne dass dieser die technischen Hilfsmittel eines Labors zur Verfügung hat, durchgeführt werden kann.Therefore, it is desirable to keep the number of examinations to a minimum of critical To reduce samples. This can only be achieved with a universal test system, which by the layperson or the specialist on site without the technical Tools of a laboratory are available, can be carried out.

Gegenstand dieser Patentbeschreibung ist die Darstellung eines derartigen universellen Testsystems, das in der Lage ist, Nachweise und/oder Quantifizierungen von Molekülen oder Strukturen zu erbringen. The subject of this patent description is the representation of such a universal Test system that is able to detect and / or quantify molecules or to provide structures.

Stand der TechnikState of the art

Es ist eine Vielzahl verschiedener chromatographischer Verfahren bekannt, wie z.B. DC, HPLC, FPLC, GC, CE oder Säulenchromatographie. Diese werden durch Immunologische (z.B. ELISA, EIA, FIA, RIA etc.) oder molekularbiologische Verfahren (z.B. PCR, Primer Hybridisierung) ergänzt. Die Detektion eines Moleküls erfolgt mittels Farbstoffreaktion oder dessen physikalischen Eigenschaften, wie Lichtabsorbtionseigenschaften, magnetischen - oder elektrochemischen Eigenschaften.A variety of different chromatographic methods are known, e.g. TLC, HPLC, FPLC, GC, CE or column chromatography. These are through immunological (e.g. ELISA, EIA, FIA, RIA etc.) or molecular biological methods (e.g. PCR, primer hybridization) added. A molecule is detected by means of Dye reaction or its physical properties, such as light absorption properties, magnetic or electrochemical properties.

Alle diese Techniken benötigen komplizierte und meist auch teure Ausrüstung, die zudem nur durch Spezialisten bedienbar ist. Hinzu kommt häufig die Notwendigkeit von besonders ausgestatten Räumlichkeiten.All of these techniques require complicated and usually expensive equipment that can only be operated by specialists. In addition, there is often the need of specially equipped premises.

Die sogenannten OTC-Tests (z.B. Schwangerschaftstests, Drogentests) oder auch die Streifentests (z.B. pH-Wert- oder Nickelbestimmung) machen hier eine Ausnahme. Sie sind extrem einfach in der Anwendung und benötigen kein Messgerät zur Auswertung. Der Laie als auch der Fachmann, kann mit Hilfe dieser Tests verwertbare Ergebnisse erzielen und so vor Ort eine Kontrolle bzw. Analyse und damit eineThe so-called OTC tests (e.g. pregnancy tests, drug tests) or also the strip tests (e.g. pH or nickel determination) make an exception here. They are extremely easy to use and do not require a measuring device Evaluation. The layperson, as well as the expert, can be used with the help of these tests Achieve results and thus an on-site inspection or analysis and thus an

Entscheidung herbeiführen.Make decision.

Alle diese Testformen stellen jedoch kein universelles Testsystem dar, obwohl einzelne Eigenschaften, wie z.B. die einfache Durchführung, kein oder wenig Bedarf an technischer Ausrüstung, eindeutige Bestimmbarkeit des Parameters oder sogar Quantifizierbarkeit erfüllt werden.However, all of these test forms are not a universal test system, although some are Properties such as the simple implementation, little or no need technical equipment, clear determinability of the parameter or even Quantifiability can be met.

Allerdings sind diese Testformen nur für jeweils einen Parameter oder eine Probenart zu verwenden. So kann der Schwangerschaftstest nur mit Urin betrieben werden; Drogenschnelltests können zwar mehrere Parameter bestimmten, diese jedoch nur aus Urin, nicht aber aus Blut. Streifentests zur Nickelbestimmung können nicht den Nickelgehalt aus Lebensmitteln oder gar Blut bestimmen. Auch eine parallele Bestimmung von verschiedenen Metallionen ist nicht möglich. However, these test forms are only for one parameter or one type of sample to use. So the pregnancy test can only be operated with urine; Rapid drug tests can determine several parameters, but only these from urine, but not from blood. Strip tests for nickel determination cannot Determine the nickel content from food or even blood. Also a parallel determination of different metal ions is not possible.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das universelle Testsystem hat nach der erfindungsgemäßen Nutzung eine Vielzahl von Vorteilen:

Es können verschiedene Probenmaterialien verwendet werden wie Urin, Vollblut, Serum, Liquor, Zellsuspensionen, Gewebebioptate oder Bodenproben.
Es können einzelne oder eine Vielzahl von Molekülen (Parametern) oder Strukturen bestimmt werden.
Komplexe Gemische können aufgetrennt werden.
Proben können aufsteigend, absteigend, horizontal oder in einem beliebigen Winkel betrieben werden.
Eine Bestimmung kann quantitativ, semiquantitativ oder binär (ja/nein Antwort) durchgeführt werden.
Die Abarbeitung eines Tests kann unter hygienischen Bedingungen durchgeführt werden.
Die Entsorgung nach der Abarbeitung, sowohl der Probe und des Testsystems, kann ohne Gefährdung für andere nach den allgemeinen Vorschriften erfolgen.
Eine Probenvorbereitung kann integriert oder vorgeschaltet werden.

The universal test system has a number of advantages after being used according to the invention:

Various sample materials can be used, such as urine, whole blood, serum, cerebrospinal fluid, cell suspensions, tissue biopsies or soil samples.
Individual or a large number of molecules (parameters) or structures can be determined.
Complex mixtures can be separated.
Samples can be run ascending, descending, horizontal or at any angle.
A determination can be carried out quantitatively, semi-quantitatively or binary (yes / no answer).
A test can be carried out under hygienic conditions.
Disposal after processing, both of the sample and the test system, can be carried out according to the general regulations without endangering others.
Sample preparation can be integrated or upstream.

Durch die oben aufgeführten Vorteile ist es möglich, bestehende Testsysteme wie ELISA-Tests, FIA etc. auf dieses System ohne große Probleme zu adaptieren. Auch eine nachträgliche Steigerung der Sensitivität durch optische Detektion mittels Fluoressenz, UV oder Chemilummessenz ist möglich. The advantages listed above make it possible to test existing systems such as Adapt ELISA tests, FIA etc. to this system without major problems. Also a subsequent increase in sensitivity through optical detection using fluorine essence, UV or chemical essence is possible.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Ziel der in dieser Patentschrift vorgestellten Erfindung eines universellen Schnelltestsystems ist es, die bestehenden Nachteile der zur Zeit vorherrschenden Verfahren zu vermeiden.Aim of the invention of a universal rapid test system presented in this patent is to address the existing disadvantages of currently prevailing processes avoid.

Keiner der derzeit auf dem Markt verfügbaren Schnelltests besitzt eine derart vielfältige Anwendungsmöglichkeit und erlaubt so eine faktisch unbeschränkte Anwendbarkeit auf verschiedene analytische Situationen. Außerdem sind die derzeitigen Tests keine universellen Testsysteme, sondern Einzelentwicklungen für die jeweilige Situation und abgestimmt auf den speziellen Parameter. Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist es, mit einem modularen und universellen Schnelltestsystem in kurzer Zeit Tests für diverse Parameter zu entwickeln, oder auf bestehende ELISA-Tests und andere Tests adaptieren zu können.None of the rapid tests currently available on the market has such a diverse range Possible application and thus allows a practically unlimited applicability to different analytical situations. Also the current tests no universal test systems, but individual developments for the respective situation and tailored to the special parameter. An essential aim of the invention is with a modular and universal quick test system in a short time Develop tests for various parameters, or on existing ELISA tests and to be able to adapt other tests.

Die diesem Patent zugrunde liegende Erfindung des universellen modularen Schnelltestverfahrens, muss deshalb für eine Vielzahl von verschiedenen Parametern adaptierbar sein, mit einer großen Anzahl von Probenmaterial betrieben werden können und ohne bzw. mit geringer technischer Ausrüstung zum Ergebnis führen. Zusätzlich sollte das Schnelltestverfahren einheitlich gestaltet sein, damit der Laie das System nur einmal erlernen muss und anschließend sicher anwenden kann. Der Fachmann sollte über die vielfältige Adaptierbarkeit des Systems informiert sein und dieses auf eine Vielzahl von diagnostischen Parametern anwenden können, so dass er in Notfällen oder schwierigen Lagen das System nutzen kann oder als vorgeschaltetes Testsystem zur Durchmusterung bzw. Screening zur Anwendung bringt.The invention of the universal modular rapid test method on which this patent is based, must therefore be adaptable to a variety of different parameters be operated with a large number of sample material and lead to the result without or with little technical equipment. additionally The rapid test procedure should be designed uniformly so that the layperson can use the system only has to learn once and can then use it safely. The expert should be informed about the diverse adaptability of the system and this on can apply a variety of diagnostic parameters so that it can be used in emergencies or difficult situations the system can use or as an upstream test system for screening or screening.

Ferner soll das Testsystem für die verschiedensten Bereiche, in denen eine schnelle auf Hilfsmittel verzichtende Analytik notwendig ist, einsetzbar sein; beispielsweise bei Lebensmitteln, in der Humanmedizin, Biotechnologie, in der forensischen Analytik in der Veterinärmedizin oder bei mikrobiologischen Verfahren. Furthermore, the test system is intended for a wide variety of areas in which a fast analytics that do not require tools can be used; for example at Food, in human medicine, biotechnology, in forensic analysis in in veterinary medicine or in microbiological processes.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, die prinzipiell aus verschiedenen untereinander kompatiblen Modulen gelöst.According to the invention, the object is achieved by a device which in principle consists of different devices mutually compatible modules solved.

Das Basismodul ist eine Röhre mit einer innenliegenden Fließschicht, die auch separat genutzt werden kann und welche in mindestens zwei von einander verschiednen Zonen bzw. Bereichen unterteilt ist. Die Röhre ist in mindestens einem oder mehreren Bereiche aufgeteilt, welche voneinander unabhängige Aufgaben erfüllen sollen. Sie kann aus den verschiedensten Materialien bestehen, z.B. aus Glas, Metall, Kunststoff, Keramik oder Biopolymeren sowie aus Kombinationen aus den genannten Materialien. Die Wahl ist abhängig von der vorgesehenen Nutzung. Standardmäßig wird eine lichtdurchlässige Kunststoffröhre verwendet.The basic module is a tube with an internal flow layer that is also separate can be used and which differ in at least two of each other Zones or areas is divided. The tube is in at least one or more Divide areas that should perform independent tasks. she can consist of different materials, e.g. made of glass, metal, plastic, Ceramics or biopolymers as well as combinations of the materials mentioned. The choice depends on the intended use. By default used a translucent plastic tube.

In der Fig. 001 ist der Aufbau einer Testsystemröhre dargestellt. Diese dient als Träger zur Aufnahme von verschieden Bereichen, die für die den Nachweis des gewünschten Parameters benötigt werden:

1. Röhre

2. oberer Innenraum

3. Verschluss

4. Verengung

5. Abstandshalter

6. Filter

7. Filter

8. Öffnung

9. Schraubdeckel

10. Probenvorraum

The structure of a test system tube is shown in FIG. 001. This serves as a carrier for recording different areas that are required for the detection of the desired parameter:

1st tube

2. Upper interior

3. Lock

4. Narrowing

5. Spacers

6. Filters

7. Filter

8. Opening

9. Screw cap

10. Sample vestibule

Die Trägerröhre kann in verschiedenen Querschnittsformen und -größen ausgeführt werden. Besonders bewährt haben sich runde, sechseckige und dreieckige Querschnittstypen. Das Trägerröhrenmaterial kann aus verschiedenen Stoffen wie Kunststoff, Glas, Quarz, Metall oder Polymeren hergestellt werden. Besonders bewährt haben sich hier klare und durchsichtige Materialien; beispielsweise Kunststoffe, Glas und Quarz, da hier eine Auswertung des Tests mit Hilfe des menschlichen Auges möglich ist. Auch eine Ausführung mit Verbundwerkstoffen ist ohne weiteres möglich. Ferner kann eine Steigerung der Sensitivität durch optische Detektion mittels Fluoressenz, UV oder Chemilummessenz erzielt werden.The carrier tube can be designed in various cross-sectional shapes and sizes become. Round, hexagonal and triangular cross-section types have proven particularly useful. The carrier tube material can be made of various materials such as plastic, Glass, quartz, metal or polymers can be produced. Tried and tested have clear and transparent materials here; for example plastics, glass and quartz, since here an evaluation of the test with the help of the human eye is possible. Execution with composite materials is also possible without further ado. Furthermore, an increase in sensitivity by optical detection using fluorine essence, UV or chemical essence can be achieved.

Durch die Verengung an einem Ende der Teströhre, kann ein definiertes Flüssigkeitsvolumen als Folge der Kapillarkräfte, welche u.a. abhängig vom Radius und dem Teströhrenmaterial sind, durch einfaches Eintauchen in die zu testende Probe aufgenommen werden. Damit erhält der Analytiker ein definiertes Ausgangvolumen, auf das er sich bei späteren Berechnungen beziehen kann. Der Probenvorraum dient zur Aufnahme durch einfaches Eintauchen oder Einstecken in das Probenausgangmaterial. By constricting one end of the test tube, a defined volume of fluid can be created as a result of the capillary forces, which depending on the radius and the Test tube material is taken up by simply immersing it in the sample to be tested become. This gives the analyst a defined starting volume that he can refer to in later calculations. The sample ante serves for Recording by simply immersing or inserting it into the sample starting material.

Die Filter dienen als Reinigungsstufe, können aber auch durch Beschichtung mit chemisch aktiven Substanzen oder Biomolekülen als eine analytisch aktive Zone ausgestaltet werden, beispielsweise können durch Kopplung von Antikörpern störende Substanzen entfernt werden. Die Filter können in Querschnitt, Form, Material und Schicht variabel ausgestaltet werden.The filters serve as a cleaning stage, but can also be coated with chemically active substances or biomolecules as an analytically active zone can be designed, for example, by coupling antibodies to disruptive Substances are removed. The filters can be in cross section, shape, material and Layer can be designed variable.

Der Raum zwischen den Filtern kann mit verschiedenen Materialien gefüllt werden, z.B. C18-Material, Gel oder Aktivkohle. Diese können wie Aktivkohle oder C18-Materialien ganze Stoffgruppen absorbieren, um unerwünschte chemische Stoffgruppen aus der flüssigen Probe zu entfernen.The space between the filters can be filled with different materials, e.g. C18 material, gel or activated carbon. These can be like activated carbon or C18 materials absorb whole groups of substances to undesirable chemical groups to remove from the liquid sample.

Im oberen Innenraum befindet sich der sogenannte Teststreifen, der in folgende Abschnitten aufgeteilt ist (Fig.002):

1. Teststreifenbasis

2. Funktionsflächen

3. Vorlauffläche

4. Startpunkt und/oder Derivatisierungspunkt

5. Abstandshalter oder Aufnehmer

In the upper interior there is the so-called test strip, which is divided into the following sections (Fig. 002):

1. Test strip base

2. Functional areas

3. Lead area

4. Starting point and / or derivatization point

5. Spacers or transducers

Die Teststreifenbasis dient als Träger der Funktionsflächen und des Startpunktes bzw. Derivatisierungspunktes. Die Form ist der Testsystemröhre angepasst kann jedoch planar, gebogen oder geknickt ausgeführt werden. Die Teststreifenbasis kann in verschieden Materialien ausgeführt werden, wie Kunststoff, Glas, Quarz, Metall oder Polymeren. Besonders bewährt haben sich klare und durchsichtige Materialien wie Kunststoff, Glas und Quarz, da hier eine Auswertung des Tests mit Hilfe des menschlichen Auges möglich ist. Auch eine Ausführung mit Verbundwerkstoffen ist ohne weiteres möglich.The test strip base serves as a support for the functional areas and the starting point or derivatization point. The shape is adapted to the test system tube, however planar, curved or kinked. The test strip base can be in different materials, such as plastic, glass, quartz, metal or Polymers. Clear and transparent materials such as Plastic, glass and quartz, since here an evaluation of the test with the help of human Eye is possible. A version with composite materials is also straightforward possible.

Die Funktionsflächen dienen zur Aufnahme von Substanzen oder Molekülen die zur Analyse benötigt werden, wie z.B. Fang-Antikörper oder kleine Moleküle wie beispielsweise Biotin und Avidin. Die Funktionsflächen können auch auf Aussparungen in der Testträgerbasis befestigt werden. Die Funktionsflächen können in verschieden Materialien ausgeführt werden, wie Kunststoff, Glas, Quarz, Metall oder Polymeren. Besonders bewährt haben sich klare und durchsichtige Materialien wie Kunststoffe, Glas und Quarz. Eine Ausführung mit Verbundwerkstoffen ist ebenfalls ohne weiteres möglich. Mittels dieser Ausführungsvariante ist eine Detektion durch spektroskopische Methoden wie UV, IR, Laser, sichtbares Licht, Fluoreszenz oder andere Verfahren möglich. In allen Ausführungsvarianten ist die Teststreifenbasis auch ohne die Trägerröhre verwendbar. Die Teststreifenbasis kann zu Dokumentationszwecken oder zur weiteren Überprüfung des Ergebnisses dienen, als auch bei weitern Untersuchungen verwendet werden.The functional surfaces are used to hold substances or molecules that are used for Analysis, such as Capture antibodies or small molecules such as Biotin and avidin. The functional surfaces can also be cut out attached to the test carrier base. The functional areas can be in different Materials are made, such as plastic, glass, quartz, metal or polymers. Clear and transparent materials such as plastics, Glass and quartz. A design with composite materials is also straightforward possible. This embodiment variant enables detection by spectroscopic Methods such as UV, IR, laser, visible light, fluorescence or other processes possible. In all versions, the test strip base is also without the Carrier tube can be used. The test strip base can be used for documentation purposes or serve to further check the result, as well as in further investigations be used.

Das Modul (Fig.003) Umhüllungsröhre dient der Aufnahme der Trägerröhre samt Teststreifenbasis oder der separaten Teststreifenbasis. Es besteht aus folgenden grundlegenden Elementen:

1. Umhüllungsröhre

2. Trägerbecher

3. Verschluss

4. Innenraum

The module (Fig. 003) sheathing tube is used to hold the carrier tube together with the test strip base or the separate test strip base. It consists of the following basic elements:

1. Cladding tube

2. Carrier cup

3. Lock

4. Interior

Die Trägerröhre kann in verschiedenen Querschnittsformen und -größen ausgeführt werden. Besonders bewährt haben sich runde, sechseckige und dreieckige Querschnittstypen. Das Trägerröhrenmaterial kann aus verschiedenen Stoffen hergestellt werden, wie Kunststoff, Glas, Quarz, Metalle oder Polymeren. Besonders bewährt haben sich klare und durchsichtige Materialien wie Kunststoffe, Glas und Quarz, da hier eine Auswertung des Tests mit Hilfe des menschlichen Auges möglich ist. Auch eine Ausführung mit Verbundwerkstoffen ist ohne weiteres möglich. Der Trägerbecher ist so ausgestaltet, dass er in der Lage ist, die Testsystemröhre in verschiedenen Positionen festzuhalten.The carrier tube can be designed in various cross-sectional shapes and sizes become. Round, hexagonal and triangular cross-section types have proven particularly useful. The carrier tube material can be made from various materials such as plastic, glass, quartz, metals or polymers. Tried and tested have clear and translucent materials such as plastics, glass and quartz, because here an evaluation of the test with the help of the human eye is possible. Also execution with composite materials is easily possible. The carrier cup is designed so that it is able to test the test system tube in different Hold positions.

Die Umhüllungsröhre erfüllt mehrere Funktionen:

Halterung der Testsystemröhre in verschiedenen Positionen (horizontal, vertikal oder in verschiedenen Winkeln)
Hygienische Umhüllung zum Schutz der Anwender
Aufbewahrungsbehälter (vor und/oder nach Gebrauch des Testsystems)
Behältnis zum Entsorgen

The envelope tube fulfills several functions:

Hold the test system tube in different positions (horizontal, vertical or at different angles)
Hygienic cover to protect users
Storage containers (before and / or after using the test system)
Disposal container

Das Modul interne oder externe Probenvorbereitung (Fig.004) ist aus folgenden grundlegenden Elementen aufgebaut:

1. Verschluss

2. Behältnisse oder Gele

3. Röhre

4. Innenraum

The module internal or external sample preparation (Fig. 004) consists of the following basic elements:

1. Closure

2. Containers or gels

3rd tube

4. Interior

Der Verschluss ist im Normalfall als Dreh- oder Klippverschluss ausgeführt und ist kompatibel zum Verschluss der Testsystemröhre und/oder der Umhüllungsröhre. Damit kann die Probenvorbereitung intern und extern durchgeführt werden. Die im Innenraum liegenden Behältnisse können aus zerbrechlichem Material wie Glas, Kunststoff oder Schwämmen ausgeführt sein. Statt der Behältnisse können auch Gele verwendet werden, welche unter Druck, Reibung, Erwärmung, Licht oder elektrischem Strom ihre Inhaltsstoffe freigeben oder sich verflüssigen. Zusätzliche zerbrechliche Behälter und/oder Gele erlauben es, schrittweise die Inhaltsstoffe freizugeben. The closure is usually designed as a twist or clip closure and is Compatible with the closure of the test system tube and / or the encasing tube. This means that sample preparation can be carried out internally and externally. The in Containers inside can be made of fragile material such as glass, Plastic or sponges. Instead of the containers, gels can also be used used under pressure, friction, heating, light or electrical Electricity release their ingredients or liquefy. additional fragile containers and / or gels allow the ingredients to be gradually released.

Die interne oder externe Probenvorbereitung erfüllt mehrere Funktionen:

Probenvorbereitung wie z.B. Sterilisierung, Zerkleinerung, Extraktion, Verdauung, Derivatisierung, Markierung
Sicherung von zusätzlichem Probenmaterial
Hygieneschutz der Anwender
Verlängerung der Haltbarkeit

The internal or external sample preparation fulfills several functions:

Sample preparation such as sterilization, crushing, extraction, digestion, derivatization, labeling
Securing additional sample material
Hygiene protection for users
Extension of shelf life

Fig.005 zeigt das Modul Spritzenentnahme, welches aus folgenden grundlegenden Elementen besteht:

1. Stempel

2. Röhre

3. Dreh- oder Klickverbindung

4. Stempeldichtung

5. Trägerröhre für die Aufnahme der Teststreifenbasis

6. Dreh- oder Klickspitze

7. Spitzen verschiedener Durchmesser

8. Dreh- oder Klickverbindung

9. Vorraum

10. Ventile

11.Abflusskanal

Fig. 005 shows the syringe removal module, which consists of the following basic elements:

1st stamp

2nd tube

3. Rotary or click connection

4. Stamp seal

5. Carrier tube for holding the test strip base

6. Turn or click tip

7. Tips of different diameters

8. Rotary or click connection

9. Anteroom

10. Valves

11.Abflusskanal

Das Modul Spritzenentnahme hat mehrere Funktionen; die wesentliche besteht in der Aufnahme und/oder Entnahme von flüssigem Probenmaterial wie Serum, Urin, Blut, Liquor, toxikologisch bedenklichen und/oder infektiösen Proben. Weitere Funktionen sind:

Probenvorbereitung
Probenaliquotierung (über Ventilabnahme) zur Lagerung oder getrennter Weiterverarbeitung
Sterile Aufnahme und Abgabe von flüssigem Material

The syringe removal module has several functions; the essential consists in the absorption and / or removal of liquid sample material such as serum, urine, blood, CSF, toxicologically questionable and / or infectious samples. Other functions are:

sample preparation
Sample allocation (via valve acceptance) for storage or separate further processing
Sterile intake and delivery of liquid material

Eine Quantifizierung durch optische oder spektroskopische Messung ist in der Figur 006 am Beispiel von Laserdioden dargestellt. Hier wird die Teststreifenbasis mittels einer Laserdiode durchstrahlt und die optische Veränderung eines auf der Gegenseite liegenden Sensors ermittelt. Daraus lässt sich mit einfachen mathematischen Berechnungen eine Konzentration ermitteln, sofern die Basisparameter bekannt sind. Die Funktionsflächen sind, wie schon zuvor erläutert, aus optisch durchleuchtbarem Material gefertigt, so dass eine Messung möglich ist. Diese Materialien können gefertigt werden. aus farblosen oder gefärbten Polymeren, Glas, Quarz, Gelen oder einer Vielzahl anderer Stoffe. Damit können die optischen Eigenschaften optimal an das analytische Problem angepasst werden. In der Fig. 006 ist ein grundlegender Aufbau dargestellt, der aus folgenden Elementen zusammengesetzt ist:

1. Schwamm

2. Laserdiode

3. Leiternetzwerk

4. Laserdiodenset

5. Fangschicht

6. Optischer Sensor

7. Leiternetzwerk

8. Analysenröhre

A quantification by optical or spectroscopic measurement is shown in FIG. 006 using the example of laser diodes. Here, the test strip base is irradiated by means of a laser diode and the optical change of a sensor lying on the opposite side is determined. A concentration can be determined from this with simple mathematical calculations, provided the basic parameters are known. As already explained, the functional surfaces are made of optically translucent material, so that a measurement is possible. These materials can be made. made of colorless or colored polymers, glass, quartz, gels or a variety of other substances. This allows the optical properties to be optimally adapted to the analytical problem. A basic structure is shown in FIG. 006, which is composed of the following elements:

1st sponge

2. Laser diode

3. Ladder network

4. Laser diode set

5. Capture layer

6. Optical sensor

7. Ladder network

8. Analysis tube

Der Schwamm dient zum Auffangen von überschüssigem Flüssigkeitsmaterial, während die Laserdiode, der optische Sensor, die Leiterbahnen etc. das Messsystem bilden.The sponge is used to catch excess liquid material while the laser diode, the optical sensor, the conductor tracks etc. form the measuring system.

Alle Module oder deren Zusammenstellungen erlauben verschiedene Laufrichtungen, welche in der Fig.007 dargestellt sind. Diese Möglichkeiten sind sehr wichtig für die universelle Anpassungsfähigkeit und Adaptierbarkeit, da insbesondere auf die unterschiedlichen Viskositäten von Flüssigkeiten Rücksicht genommen werden muss und Verweilzeiten über die Laufrichtung beeinflusst werden können. Im folgenden werden die wichtigsten Laufrichtungen tabellarisch (Tab.001) erläutert:

All modules or their combinations allow different running directions, which are shown in Fig. 007. These possibilities are very important for the universal adaptability and adaptability, because in particular the different viscosities of liquids have to be taken into account and residence times can be influenced by the direction of rotation. The most important running directions are explained in the table below (Tab. 001):

Eine Zusammenstellung eines Gesamttestsystem am Beispiel einer einfachen Anwendung ist in Fig. 008 dargestellt. Dies besteht aus den zuvor beschrieben Grundelementen bzw. Teilen von diesen. Eine kurze Beschreibung ist in der folgenden Tabelle (Tab.002) aufgeführt:

A compilation of an overall test system using the example of a simple application is shown in FIG. 008. This consists of the basic elements or parts of these described above. A brief description is given in the following table (Tab.002):

Für ein solches Gesamtsystem wie es in Fig. 008 dargestellt ist, sind eine Reihe von Validierungen notwendig:

Probenvorbereitung (Verdünnungen, Inhaltsstoffe etc.)
Laufstreckenmaterial (Wechselwirkungen zwischen Probe / Material und daraus resultierende Fließeigenschaften)
Filterschicht (insbesondere deren Durchlässigkeit und Absorbtionseigenschaften)
Methode der kovalenten Bindung von Substanzen auf den Fangschichten
Aufbau des Funktionsbereiches (Zusatz von Reaktionsstoffen wie Enzymen, Farbstoffen, chemischen Reagenzien oder Partikeln)
Haltbarkeiten der Einzelkomponenten und des Gesamtsystems (Lichtabschluss, Lagerungstemperaturen etc.)
Reaktionszeiten und -temperaturen
Weitere allgemeine Parameter wie Antikörperverhalten, Bindungsfähigkeiten etc.

A number of validations are necessary for such an overall system as shown in FIG. 008:

Sample preparation (dilutions, ingredients, etc.)
Track material (interactions between sample / material and resulting flow properties)
Filter layer (in particular its permeability and absorption properties)
Method of covalently binding substances on the trapping layers
Structure of the functional area (addition of reaction substances such as enzymes, dyes, chemical reagents or particles)
Shelf lives of the individual components and the overall system (light exclusion, storage temperatures etc.)
Response times and temperatures
Other general parameters such as antibody behavior, binding capabilities etc.

Examples of an essay principle with only one antibody:

Steht z.B. nur ein Antikörper (AK) zum Nachweis einer Substanz zur Verfügung, wird ein kompetitiver Immuno Essay bevorzugt. Da kein gemischtes Verfahren zwischen den verschiedenen Parametern verwendet werden kann, muss auch für die weiteren zu bestimmenden Komponenten ein kompetitiver Test angewandt werden.E.g. only one antibody (AK) is available for the detection of a substance preferred a competitive immuno essay. Since there is no mixed procedure between The various parameters that can be used must also be used for the others a competitive test is used for the components to be determined.

a) Competitive essay with directly proportional measurement result.

Der sogenannte Startbereich (Stb), auf dem die nachzuweisende Substanz kovalent gebunden wurde, wird mit dem Nachweisantikörper (NAK) versetzt, so dass eine Absättigung der Substanz stattfindet. An dem NAK sind Partikel (z.B. Gold) oder Farbstoffe (z.B. Fluorescein) ebenfalls kovalent gebunden. Wird eine substanzhaltige Probe auf diese so vorbehandelte Festphase gegeben, so bindet die freie Substanz der Probe kompetitiv an den Nachweisantikörper. Dieser geht nun in die lösliche Phase über und wird mittels Kapillarkräften oder Fließkräften (1xg) abtransportiert. Die nun Substanz-NAK-haltige Lösung wird mittels ebendiesen Kapillarkräften oder Fließkräften über eine Fangschicht (capture area = ca) geleitet. Auf der "ca" befinden sich kovalent gebundene Antikörper, die eine Affinität gegen den Fc-Teil des NAK besitzen. Der freie NAK reichert sich somit auf der "ca" an und kann mittels visueller Bestimmung oder Farbstoffintensitätsmessung quantifiziert werden. Die Quantifizierung erfolgt positiv (d.h. je mehr Färbung, je höher die Konzentration) und nicht wie im üblichen kompetitiven Immuno-Essay umgekehrt proportional.The so-called start area (Stb) on which the substance to be detected is covalent has been bound, the detection antibody (NAK) is added, so that saturation the substance takes place. There are particles (e.g. gold) or dyes on the NAK (e.g. fluorescein) also covalently bound. Will be a substantial one Given the sample on this pretreated solid phase, the free substance binds the sample competitively to the detection antibody. This now goes into the soluble one Phase over and is removed by means of capillary forces or flow forces (1xg). The solution, which now contains substance-NAK, is generated by means of these capillary forces or Flow forces passed over a capture area (ca). Located on the "ca" covalently bound antibodies that have an affinity for the Fc part of the NAK have. The free NAK thus accumulates on the "ca" and can be visualized Determination or dye intensity measurement can be quantified. The quantification is positive (i.e. the more coloring, the higher the concentration) and not how inversely proportional in the usual competitive immunoassay.

Als Positivkontrolle wird nach Absättigung der Substanz ein Antikörper (KAK) einer vom NAK abweichenden Spezies gegeben. Dieser wandert mit der Probenflüssigkeit ebenso wie freie Okadaic acid der Probe auf eine Kontrollschicht (KS), auf der sich ebenfalls kovalent gebundene Antikörper befinden, die eine Affinität gegen den Fc-Teil des KAK besitzen.After saturation of the substance, an antibody (KAK) is used as a positive control given species deviating from the NAK. This migrates with the sample liquid as well as free okadaic acid of the sample on a control layer (KS), on which there is are also covalently bound antibodies that have an affinity for the Fc part own the KAK.

Aus diesem Zwei-Parametersystem kann ein Mehrfach-Parametersystem entwickelt werden, indem die verschiedenen NAK zusätzlich zum Farbstoff oder Partikel eine weitere definierte Bindungsstelle für einen spezifischen Fangantikörper (sFAK) besitzen. Diese würden auf räumlich getrennte Bereiche gebunden werden und erlauben so die Bestimmung von mehreren Parametern in der Probe.A multiple parameter system can be developed from this two-parameter system by adding the different NAK to the dye or particle have a further defined binding site for a specific capture antibody (sFAK). These would be bound to separate areas and allow so the determination of several parameters in the sample.

b) Competitive essay with indirectly proportional measurement result

Im indirekt proportionalen Essay gibt es keinen Startbereich. Substanz und weitere Parameter sind auf räumlich getrennten Bereichen kovalent gebunden. Diese Bereiche werden mit den jeweiligen NAK's abgesättigt. Wird eine flüssige Probe über diese Bereiche geführt, welche die nachzuweisenden Parameter enthalten, kommt es zu einer Entfärbung der Bereiche. Die Quantifizierung erfolgt umgekehrt proportional, visuell oder durch Messung der reduzierten Farbintensität.There is no start area in the indirectly proportional essay. Substance and others Parameters are covalently bound in spatially separated areas. These areas are saturated with the respective NAK's. Will a liquid sample over this There are areas that contain the parameters to be verified discoloration of the areas. The quantification is inversely proportional, visually or by measuring the reduced color intensity.

Claims

Method and device for the preparation, separation and analysis of molecules of all sizes and functions, characterized in that a modular, compatible system is used, which consists of at least one module such as test carrier tube, flow layer, internal or external sample preparation, syringe removal and / or stand is. Another characteristic of this modular analysis system is that it can, but does not have to, operate without electronic or spectroscopic detection, molecules or classes of molecules. Furthermore, that both positive and / or negative controls can be analyzed in addition to one or more parameters to be determined. Furthermore, the method and the device are characterized in that existing analytical test methods can be adapted.

Device according to claim 1, characterized in that a tube of whatever cross-sectional shape, radius, length and material is used as the test carrier tube, which contains at least one filter layer, constriction, secondary chamber, or closure and can thus be divided into different functional areas. Glass, quartz, artificial or natural polymers, metals, composite materials or combinations thereof can be used as the material. In addition, a defined volume of a liquid sample can be taken up by capillary forces.

Device according to claim 1 to 2, characterized in that a flow layer of whatever cross-sectional shape, radius, length and material is used as a test carrier base, which serves to accommodate functional areas such as starting area, capture areas, these functional areas can be treated directly by chemical or physical methods or by applying at least one further layer. These flow layers can contain recesses of any cross-sectional shape, radius and length in which solid phases can be fitted, whereby the solid phases and flow layer do not have to be made of the same material.

Method according to claim 3, characterized in that molecules or groups of molecules on the functional surfaces or solid phases by means of chemical or physical methods; Ions and / or radicals applied or bound.

Device according to claims 1 to 3, characterized in that a positioning aid and / or protective cover in the form of a tube of whatever cross-sectional shape, radius, length and material is used for the test carrier tube.

Device according to claims 1 to 5, characterized in that a sample preparation vessel in the form of a tube of whatever cross-sectional shape, radius, length and material is used, which receives the sample to be examined, which contains at least one inner container and / or a gel, which releases mechanical, physical or chemical influences to release at least one substance, liquid or gas that can be used for the preparation of the raw sample. Furthermore, characterized in that several such internal containers or gels release at least one substance, liquid or gas separately from one another by direct mechanical, physical or chemical influencing.

Apparatus according to claims 1 to 6, characterized in that a removal aid of whatever cross-sectional shape, radius, length and material, which is designed as a syringe and is used, can be placed on the test carrier tube or as a replacement for the closure on the lower part and its piston the upper part of the test carrier tube can be screwed on or fastened with a clip. Furthermore, the removal aid can be provided with at least one valve which enables sample material to be taken off without it passing through the test system.

Device according to claims 1 to 7, is characterized in that the functional areas such as capture areas, start areas of the flow layer are examined by means of spectroscopic methods such as UV, IR, MNR, visible light or MS, by guiding respective electromagnetic waves or particle beams over or through the functional areas and evaluated by sensors, or that changes in the functional areas before, during or after the analysis are used electronically or electrochemically for the analysis.

Apparatus according to claims 1 to 8, characterized in that the test carrier tube with the flow layer or the flow layer isolated can be used vertically, horizontally or at any angle after taking up the sample to be examined, the sample receiving area being located above or below the flow layer can, so that an ascending, descending or horizontal use is possible at any angle.

Method according to Claims 1 to 9, is characterized in that the evaluation can be determined in binary form as a YES / NO answer, semi-quantitative or quantitative, both by means of visual determination by the human eye and by means of electronic, electrochemical or spectroscopic measurement methods.