DE29924971U1

DE29924971U1 - System zur Bestimmung eines Analyt

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Publication number: DE29924971U1
Application number: DE29924971U
Authority: DE
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2009-06-04
Also published as: DE69903954T2; AU766762B2; ATE227848T1; EP1102991B1; DE69903954D1; AU4414599A; ITMI20070307U1; CA2334269C; JP2003534526A; US6077660A; ES2187165T3; WO1999064620A3; CA2334269A1; WO1999064620A2; EP1102991A2

Abstract

Ein Artikel, der geeignet ist zur Verwendung bei der Bestimmung der Anwesenheit oder Menge eines Analyten in einer biologischen Probe mittels optischer Ablesung, wobei der Artikel ein Viel-Schicht-Element umfasst, das folgendes umfaßt:
(a) eine Basisschicht, welche zwei Hauptoberflächen hat, wobei diese Basisschicht weiterhin eine Öffnung als Probenauftragungsstelle hat,
einen Strömungskanal und eine optische Ablesekammer, wobei ein Ende des Strömungskanals mit der Öffnung in der Basisschicht verbunden ist und das andere Ende des Strömungskanals mit der optischen Ablesekammer verbunden ist, wobei die Öffnung mit der äußeren Umgebung des Viel-Schicht-Elements an einer seitlichen Randoberfläche der Basisschicht in Verbindung steht; und
(b) eine Deckschicht in direktem Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basisschicht, die die Öffnung enthält, wobei die Deckschicht darin eine Öffnung hat, um das Element zu lüften, wobei in der Basisschicht ein Lüftungskanal bereitgestellt ist, mit einem ersten Ende, das mit der optischen Ablesekammer verbunden ist, und einem zweiten...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Überwachung der Menge an Analyt, z. B. Glukose oder Cholesterol, in Körperflüssigkeit. Ausdrücklicher stellt diese Erfindung einen Artikel bereit, welcher die Menge an Analyt in Körperflüssigkeit überwacht mittels eines Tests, der nur ein kleines Volumen biologischer Flüssigkeit verwendet.
2. Diskussion des Fachgebietes
Die Prävalenz von Diabetes hat auf der Welt deutlich zugenommen. Derzeit repräsentieren diagnostizierte Diabetiker ungefähr 3% der Bevölkerung der Vereinigten Staaten. Es wird angenommen, dass die tatsächliche Gesamtzahl von Diabetikern in den Vereinigten Staaten über 16.000.000 liegt. Diabetes kann zu zahlreichen Komplikationen wie zum Beispiel Retinopathie, Nephropathie und Neuropathie führen.
Der wichtigste Faktor zur Reduktion der mit Diabetes verbundenen Komplikationen ist die Erhaltung eines angemessenen Spiegels von Glukose im Blutstrom. Die Erhaltung des angemessenen Spiegels von Glukose im Blutstrom kann viele der Auswirkungen von Diabetes verhindern und sogar umkehren.
Glukoseüberwachungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik arbeiten nach dem Prinzip der Entnahme von Blut von einer Person durch eine Vielfalt von Verfahren, wie durch Nadel oder Lanzette. Eine Person beschichtet dann einen Papierstreifen, welcher Chemikalien trägt, mit dem Blut, und taucht schließlich den blutbeschichteten Streifen in ein Blutglukosemessgerät zur Messung der Glukosekonzentration durch Bestimmung der Änderung des Reflexionsgrades.
Zurzeit sind zahlreiche Vorrichtungen erhältlich für Diabetiker, um den Spiegel von Blutglukose zu überwachen. Die beste dieser Vorrichtungen erfordert, dass der Diabetiker sich in einen Finger sticht und einen Tropfen Blut sammelt zum Aufbringen auf einen Streifen, welcher in einen Monitor eingesteckt wird, der den Glukosespiegel im Blut bestimmt. Sich-in-den-Finger-stechen neigt dazu, schmerzhaft zu sein. Darüber hinaus wird eine relativ große Wunde durch das Stechgerät, typischerweise eine Lanzette oder eine Nadel, gebildet. Es ist bekannt, dass der Schmerz, der von dem Sich-in-den-Fingerstechen herrührt, Diabetiker von der Befolgung des Überwachungsschemas abschreckt. Ein Mangel an Befolgung erhöht das Risiko von Komplikationen infolge Diabetes. Daher gibt es einen Bedarf an einem weniger schmerzhaften und weniger traumatischen Mittel zum Sammeln biologischer Proben zur Überwachung des Spiegels von Glukose in Blut.
Mehrere Patente haben vorgeschlagen, dass der Spiegel von Glukose in Blut durch Messung des Spiegels von Glukose in Interstitialflüssigkeit überwacht werden kann. Um Proben von Interstitialflüssigkeit zu erhalten, muss die Sperrfunktion des Stratum corneum überwunden werden. Jacques, US-Patent Nr. 4.775.361, offenbart ein Verfahren zur Abtragung des Stratum corneum von einem Bereich der Haut eines Patienten unter Verwendung von pulsiertem Laserlicht einer Wellenlänge, Impulslänge, Impulsenergie, Impulszahl und Impulswiederholungsrate, die ausreichend sind, um das Stratum corneum ohne signifikante Beschädigung der darunter liegenden Epidermis abzutragen. Dieses Patent offenbart die Verwendung von Laserlicht mit einer Wellenlänge von 193 nm oder 2940 nm. Laserlicht mit Wellenlängen von 193 nm oder 2940 nm kann bereitgestellt werden durch einen Excimer bzw. eine Er:YAG-Lichtquelle, welche beide außerordentlich teuer sind.
Tankovich, US-Patent Nr. 5.423.803, offenbart ein Verfahren für die Entfernung oberflächlicher epidermaler Hautzellen in der menschlichen Haut. Ein Kontaminant mit einer hohen Absorption bei mindestens einer Wellenlänge von Licht wird topisch auf die Oberfläche der Haut aufgebracht. Etwas von dem Kontaminant wird gezwungen, in Zwischenräume zwischen oberflächliche epidermalen Zellen zu infiltrieren. Der Hautabschnitt wird mit kurzen Laserimpulsen beleuchtet, wobei mindestens einer der Impulse genügend Energie besitzt, um einige der Partikel zu veranlassen, zu explodieren und dabei die oberflächlichen epidermalen Zellen wegzureißen.
Zahrov, WO 94/09713, offenbart ein Verfahren zur Durchlöcherung der Haut, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Fokussieren eines Laserstrahls in der Form einer Ellipse auf der Oberfläche der Haut mit ausreichend Energiedichte, um ein Loch mindestens so tief wie die Keratinschicht und höchstens so tief wie die Kapillarschicht zu erzeugen; und (b) Erzeugen von mindestens einem Loch, wobei jedes Loch eine Breite zwischen 0,05 und 0,5 mm und eine Länge kleiner oder gleich 2,5 mm hat.
Es sollte beachtet werden, dass es erwünscht ist, dass ein Diagnosegerät zur Überwachung von Glukose ein Ergebnis schnell bereitstellt. Die meisten kommerziell erhältlichen Geräte liefern ein Ergebnis in weniger als einer Minute. Dieser Ein-Minuten-Zeitraum läuft von dem Moment des Stechens in den Finger an bis zur Anzeige des Ergebnisses auf einem Messgerät. Wenn Interstitialflüssigkeit als die Probe verwendet wird, ist das Ziel eines Ein-Minuten-Testzeitraums schwierig zu befriedigen, da die Verfahren zum Erhalten von Interstitialflüssigkeit typischerweise Proben von weniger als 1 μl pro Minute bereitstellen. Um die Menge von Glukose in einer Probe von Interstitialflüssigkeit zu bestimmen, müssen empfindliche Detektionsverfahren eingesetzt werden. Es ist gut bekannt, dass ein gängiges Verfahren zur Erhöhung der Assaysensitivität darin besteht, die Größe der biologischen Probe zu erhöhen. Es ist jedoch herausgefunden worden, dass es schwierig ist, die Größe einer Probe von einigen biologischen Flüssigkeiten wie Interstitialflüssigkeit zu erhöhen.
Die US-Patente Nr. 5.161.532; 5.508.200; 5.202.261 offenbaren die Verwendung biologischer Flüssigkeiten, um die Konzentration von Glukose im Blut zu bestimmen. US-Patent Nr. 5.161.532 offenbart einen Interstitialflüssigkeitssensor. Der Sensor wird auf der Haut einer Person oder eines Tieres angebracht, um die chemischen Komponenten der Interstitialflüssigkeit zu detektieren. Der Sensor umfasst ein Substrat aus porösem Material, welches den Durchgang der Interstitialflüssigkeit dadurch erlaubt. Es werden mindestens zwei Elektroden bereitgestellt. Eine der Elektroden hat zwei Seiten, wobei eine Seite auf dem Substrat befestigt ist. Die eine Elektrode ist ebenfalls aus einem porösen Material für den Durchgang der Interstitialflüssigkeit von der einen Seite in Kontakt mit dem Substrat hindurch zu der zweiten Seite, welche im Allgemeinen gegenüber der einen Seite ist. Eine Chemikalienschicht befindet auf der zweiten Seite. Die Schicht umfasst eine Chemikalie zur Reaktion mit einer Komponente der Interstitialflüssigkeit. Die Chemikalie ist in einem vermittelnden Mittel gemischt. Die Elektroden produzieren eine Antwort auf die Reaktion von einer Komponente der Interstitialflüssigkeit mit der Chemikalie. Ein Detektor empfängt das elektrische Signal, welches durch die Elektroden erzeugt wurde, und erzeugt eine Anzeige, die ein Hinweis auf die Menge der einen Komponente in der Interstitialflüssigkeit ist. Gemäß dieses Patentes können bei einer Probenahmegeschwindigkeit von ungefähr 0,4 Mikroliter/min./cm² die vollständigen Elektroden in weniger als 2 Sekunden benetzt werden.
US-Patent Nr. 5.508.200 offenbart ein System zur automatisierten Hochleistungschemikalienanalyse einschließlich eines Videokameraphotometers mit einem computergesteuerten Interferenzfilterrad. Ein Fluidiksystem gibt Ultramikroproben- und Reagenzvolumina im 0,05- bis 5,0-Mikroliterbereich an ein analytisches Trägermedium ab. Das Medium wird bezüglich des Photometers genau positioniert durch einen x-y-Achsen-Reaktionsmediumshalter, der zur genauen und präzisen Position der Ultramikroreaktionsflecken in der Lage ist. Das Reaktionsmedium kann aus absorbierenden Cellulose-Probe/Reaktionsstreifen oder mikroskopisch bemessenen Vielfachvertiefungen bestehen. Ein Daten- und Reduktionssystem überwacht vielfache simultane Reaktionen innerhalb eines gemeinsamen Testbereichs des analytischen Mediums, um quantitative Endberichte bereitzustellen. Das Verfahren zur Durchführung vielfacher chemischer Assays umfasst das Platzieren kleiner Volumina von Proben/Reagenz-Kombinationen an einzelnen Stellen über einem gemeinsamen Testbereich auf dem analytischen Medium und gleichzeitiges Messen von resultierenden optischen Änderungen an jeder einzelnen Stelle.
US-Patent Nr. 5.202.261 offenbart eine Diagnosevorrichtung einschließlich eines leitfähigen Analytsensors, der eine Reaktionszone und eine Detektionszone umfasst, worin die Detektionszone ein leitfähiges Polymer und eine Mikroelektrodenbaugruppe einschließt. Der leitfähige Sensor erlaubt die Detektion und die Messung eines vorherbestimmten Analyten in einer flüssigen Testprobe, worin der vorherbestimmte Analyt durch eine Oxidasewechselwirkung untersucht wird. Eine Wechselwirkung zwischen dem vorherbestimmten Analyten und einem Oxidaseenzym tritt ein in der Reaktionszone des leitfähigen Sensors, um entweder direkt oder indirekt eine Dotierungsverbindung zu produzieren, die zu der Detektionszone des Sensors wandert. Die Detektionszone der Vorrichtung ist im laminaren Kontakt mit der Reaktionszone und schließt eine Schicht oder einem Film aus leitfähigem Polymer ein, die durch die Dotierungsverbindung oxidiert wird. Deshalb wird die Leitfähigkeit der leitfähigen Polymerschicht geändert, und die Änderung der Leitfähigkeit der leitfähigen Polymerschicht wird durch die Mikroelektrodenbaugruppe detektiert und gemessen, und wird mit der Konzentration des vorherbestimmten Analyten in der Probe korreliert. Die Vorrichtung kann eine Testprobe verwenden mit einem Volumen von ungefähr 0,1 μl bis ungefähr 5 μl, und normalerweise von weniger als 1 μl Vollblut.
EP-A-0 422 708 offenbart eine Testvorrichtung zur optischen Untersuchung eines Analyten, welche einen Probenhohlraum umfasst, der durch Kapillarität gefüllt wird. Die Vorrichtung wird gebaut, indem zwei transparente Platten (wobei mindestens eine davon als ein lichtdurchlässiger Wellenleiter agiert) parallel zueinander und mit einem räumlichen Abstand aneinander befestigt werden unter Verwendung von Bindungsspuren, die aus einem klebrigen Harz gebildet sind. Diese Bindungsspuren haben zwei Öffnungen, eine zum Einbringen der Probe in den Hohlraum, und die andere, um den Austritt von Luft zu ermöglichen, wenn die Probe in die Zelle geladen wird.
Es wäre wünschenswert, ein Mittel bereitzustellen zur Detektion der Konzentration von Glukose in kleinen Volumina von Interstitialflüssigkeit, vorzugsweise mit einem optischen Ablesesystem, da ein solches System empfindlicher ist als ein elektrochemisches Ablesesystem.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung stellt einen Artikel bereit zur Überwachung der Konzentration von Glukose in Blut. Unter einem Gesichtspunkt schließt die Erfindung einen Artikel ein, der ein Viel-Schicht-Element umfasst, das Reagenzien nutzt, die in der Lage sind, mit dem interessierenden Analyten zu reagieren. In einer Ausführungsform umfasst das Element:

(a) eine Basisschicht, welche zwei Hauptoberflächen hat, wobei diese Basisschicht weiterhin eine Öffnung hat, einen Strömungskanal und eine optische Ablesekammer, wobei ein Ende des Strömungskanals mit der Öffnung in der Basisschicht verbunden ist und das andere Ende des Strömungskanals mit der optischen Ablesekammer verbunden ist; und
(b) eine Deckschicht in direktem Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basisschicht, die die Öffnung enthält, wobei die Deckschicht darin eine Öffnung hat, um das Element zu lüften.

In dieser Ausführungsform erstreckt sich die optische Ablesekammer nicht vollständig durch die Basisschicht. Die Probe wird in die Öffnung in der Basisschicht eingebracht und fließt dann durch den Strömungskanal in die optischen Ablesekammer. Die Reagenzien, mit welchen der Analyt in der Probe reagiert, um ein optisch nachweisbares Reaktionsprodukt zu bilden, können in der optischen Ablesekammer angeordnet sein, oder sie können zu der Probe hinzugegeben werden, bevor die Probe in die optische Ablesekammer eintritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Element:

(a) eine Kernschicht, welche zwei Hauptoberflächen hat, wobei diese Kernschicht weiterhin eine Öffnung hat, einen Strömungskanal und eine optische Ablesekammer, wobei ein Ende des Strömungskanals mit der Öffnung in der Kernschicht verbunden ist und das andere Ende des Strömungskanals mit der optischen Ablesekammer verbunden ist; und
(b) eine Basisschicht in direktem Kontakt mit der Hauptoberfläche der Kernschicht; und
(c) eine Deckschicht in direktem Kontakt mit der anderen Hauptoberfläche der Kernschicht, wobei die Deckschicht darin eine Öffnung hat, um das Element zu lüften.

In dieser Ausführungsform erstreckt sich die optische Ablesekammer vollständig durch die Kernschicht. Die Probe wird in die Öffnung in der Kernschicht eingebracht und fließt dann durch den Strömungskanal in die optische Ablesekammer. Die Reagenzien, mit welchen der Analyt in der Probe reagiert, um ein optisch nachweisbares Reaktionsprodukt zu bilden, können in der optischen Ablesekammer angeordnet sein, oder sie können zu der Probe hinzugegeben werden, bevor die Probe in die optische Ablesekammer eintritt.
Die Reagenzien können hergestellt werden, um mit der Probe auf eine von mehreren Arten zu reagieren. Es wird bevorzugt, dass die Reagenzien in der optischen Ablesekammer des Viel-Schicht-Elementes angeordnet sind. Alternativ können die Reagenzien mit der Probe gemischt werden, und das resultierende Reaktionsgemisch kann in das Viel-Schicht-Element eingebracht werden. Als eine andere Alternative kann ein flüssiges Reagenz in das Viel-Schicht-Element eingebracht werden, und dann kann die Probe in das Viel-Schicht-Element eingebracht werden.
Der Artikel dieser Erfindung ermöglicht die Verwendung von Proben mit äußerst geringem Volumen, um höchstempfindliche Assayergebnisse bereitzustellen. Der Artikel dieser Erfindung erfordert nicht die Verwendung von komplizierten Abgabevorrichtungen, z. B. Präzisionspipetten. Der Artikel dieser Erfindung ist eigenständig und kann mit einer genauen Menge an Probe gefüllt werden.
Für den Artikel ist gezeigt worden, dass er genaue und reproduzierbare Ergebnisse bei Proben mit einem so kleinen Volumen wie ungefähr 0,25 μl bereitstellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Artikels, der für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, wobei die Schichten auseinandergeblättert gezeigt sind.
3 ist eine perspektivische Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Artikels, der für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
4 ist eine perspektivische Teilansicht der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, wobei die Schichten auseinandergeblättert sind. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
5 ist eine perspektivische Draufsicht des Artikels, der in 3 und 4 gezeigt ist. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
6 ist eine Teilansicht von unten des Artikels der in 3 und 4 gezeigt ist. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
7 ist eine Teilquerschnittsansicht des Artikels, der in 3 gezeigt ist. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
8 ist eine perspektivische Teilansicht einer anderen Ausführungsform eines Artikels, der für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist, wobei die Schichten auseinandergeblättert sind. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
9. ist eine Teilquerschnittsansicht des Artikels, der in 8 gezeigt ist. Die Ansicht veranschaulicht den funktionellen Abschnitt des Artikels.
10 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 515 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 640 nm als eine Funktion der Zeit veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 640 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 640 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 640 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration veranschaulicht.
15 ist ein Diagramm, das die Extinktion einer Glukoselösung bei 640 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration veranschaulicht.
16 ist eine schematische Darstellung eines Instrumentes, das zum Ablesen optischer Eigenschaften des Artikels dieser Erfindung geeignet ist.
Ausführliche Beschreibung
Diese Erfindung stellt einen Artikel bereit zur Überwachung der Konzentration eines Analyten, z. B. Glukose, in Blut. Unter einem Gesichtspunkt schließt die Erfindung einen Artikel ein, der ein Viel-Schicht-Element umfasst, das Reagenzien nutzt, die in der Lage sind, mit einem interessierenden Analyten zu reagieren.
Bezugnehmend jetzt auf 1 und 2 umfasst der Artikel 10 eine Basisschicht 12, eine Kernschicht 14, die die Basisschicht 12 überlagert, und eine Deckschicht 16, die die Kernschicht 14 überlagert. Die Kernschicht 14 hat eine erste Hauptoberfläche 17 und eine zweite Hauptoberfläche 18. Die Kernschicht 14 umfasst eine Auftragungsstelle 20, die mit einem ersten Ende 22 eines Strömungskanals 24 verbunden ist. Der Strömungskanal 24 hat ein zweites Ende 26, welches mit einer optischen Ablesekammer 28 verbunden ist. Die Deckschicht 16 hat eine Öffnung 30, welche als eine Lüftung dient. Diese Ausführungsform benötigt eine Basisschicht 12 unter der Kernschicht 14, da sich die optische Ablesekammer 28 über den ganzen Weg durch die Kernschicht 14 erstreckt. Eine erste Hauptoberfläche 38 der Deckschicht 16 ist in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 17 der Kernschicht 14. Eine erste Hauptoberfläche 40 der Basisschicht 12 ist in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 18 der Kernschicht 14.
Bezugnehmend jetzt auf 3, 4, 5, 6 und 7 umfasst der Artikel 100 eine Basisschicht 102, eine Kernschicht 112, die die Basisschicht 102 überlagert, und eine Deckschicht 114, die die Kernschicht 112 überlagert. Die Kernschicht 112 hat eine erste Hauptoberfläche 116 und eine zweite Hauptoberfläche 118. Die Kernschicht 112 umfasst eine Auftragungsstelle 120, die mit einem ersten Ende 122 eines Strömungskanals 124 verbunden ist. Der Strömungskanal 124 hat ein zweites Ende 126, welches mit einer optischen Ablesekammer 128 verbunden ist. Die Deckschicht 114 hat eine Öffnung 130, welche als eine Lüftung dient. Ein Lüftungskanal 132 mit einem ersten Ende 134, das mit der optischen Ablesekammer 128 verbunden ist, und einem zweiten Ende 136, das mit der Öffnung 130 verbunden ist, wird in der Kernschicht 112 bereitgestellt. Diese Ausführungsform benötigt eine Basisschicht 102 unter der Kernschicht 112, da sich die optische Ablesekammer 128 über den ganzen Weg durch die Kernschicht 112 erstreckt. Eine erste Hauptoberfläche 138 der Deckschicht 114 ist in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 116 der Kernschicht 112. Eine erste Hauptoberfläche 140 der Basisschicht 102 ist in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 118 der Kernschicht 112.
Bezugnehmend jetzt auf 8 und 9 umfasst der Artikel 210 eine Basisschicht 212 mit einer ersten Hauptoberfläche 214 und einer zweiten Hauptoberfläche 216. Die Basisschicht 212 überlagernd und in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 214 befindet sich eine Deckschicht 218. Die Basisschicht 212 umfasst eine Auftragungsstelle 220, die mit einem ersten Ende 222 eines Strömungskanals 224 verbunden ist.
Der Strömungskanal 224 hat ein zweites Ende 226, welches mit einer optischen Ablesekammer 228 verbunden ist. Die Deckschicht 218 hat eine Öffnung 230, welche als eine Lüftung dient. Ein Lüftungskanal 232 mit einem ersten Ende 234, das mit der optischen Ablesekammer 228 verbunden ist, und einem zweiten Ende 236, das mit der Öffnung 230 verbunden ist, wird in der Basisschicht 212 bereitgestellt. Diese Ausführungsform benötigt keine dritte Schicht in direktem Kontakt mit Hauptoberfläche 216 der Basisschicht 212, da die Auftragungsstelle 220, der Strömungskanal 224 und die optische Ablesekammer 228 aus der Hauptoberfläche 16 der Basisschicht 212 heraus erhöht sind. Die Ausführungsform, die in 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigt ist, wird bevorzugt, da sie leichter in großem Mengen herzustellen ist.
Egal welche Ausführungsform verwendet wird, die Flächenabmessungen von jeder Schicht sind nicht entscheidend, außer in dem Maß, dass die Abmessungen so gewählt sein müssen, dass der Artikel richtig in eine optische Messvorrichtung passen wird. Ein Beispiel von Flächenabmessungen, die für einen Artikel dieser Erfindung geeignet sind, mit einer rechteckigen Fläche, sind eine Länge von 30 mm und eine Breite von 20 mm. Bezüglich der bevorzugten Ausführungsform ist ein Beispiel für die Dicke des Artikels 0,3 mm. Ein Beispiel für die Dicke der Basisschicht 102 ist 0,1 mm. Ein Beispiel für die Dicke der Deckschicht 114 ist 0,1 mm. Ein Beispiel für die Dicke der Kernschicht 112 ist 0,3 mm.
Der Abschnitt der Deckschicht und der Abschnitt der Basisschicht in Ausrichtung mit der Oberseite und der Unterseite der optischen Ablesekammer sollten in der Lage sein, Licht hindurchzulassen, so dass Licht, welches durch den Artikel hindurchgelassen wird, nicht von dem Reaktionsprodukt (Viel-Schicht-Element?) behindert wird. In der Ausführungsform, welche eine Kernschicht verwendet, braucht die Kernschicht nicht in der Lage zu sein, Licht hindurchzulassen.
Mindestens eine der Schichten von Basisschicht und Deckschicht muss hydrophil sein. Die Kernschicht braucht nicht in der Lage zu sein, Flüssigkeit zu absorbieren. Materialien, die zur Herstellung der Kernschicht geeignet sind, schließen Glas und Polymermaterialien ein.
Es sollte beachtet werden, dass jede der genannten Schichten, d.h. die Basisschicht, die Kernschicht und die Deckschicht, eine Einzelschicht eines Materials umfassen kann, oder, als Alternative, zwei oder mehr Materialschichten, die miteinander verbunden sind, wie durch Klebstoff, Heißsiegeln, oder einige andere Mittel zum Laminieren. Es wird jedoch bevorzugt, dass jede der Schichten aufgrund von Kostenüberlegungen eine einzige Materialschicht umfasst, es sei denn, eine zusammengesetzte Schicht würde verbesserte Leistung bezüglich irgendeines Parameters bereitstellen.
Die optische Ablesekammer ist in der Lage, drei Funktionen zu erfüllen: Probendosierung, Reagenzlagerung und optische Messung. Das Volumen der optischen Ablesekammer sollte groß genug sein, so dass eine genaue optische Messung der Konzentration von Analyt vorgenommen werden kann. Das Volumen der optischen Ablesekammer sollte klein genug sein, so dass das für die Messung benötigte Probenvolumen besonders gering sein kann. Es wird vorgezogen, dass das Volumen der optischen Ablesekammer kleiner als ungefähr 1,0 μl ist, so dass ein kleines Volumen von Probe ausreichend sein wird. Die Form der optischen Ablesekammer ist nicht kritisch. Jedoch wird bevorzugt, dass die optische Ablesekammer in der Form zylindrisch ist, um verbesserte Strömungseigenschaften und Reduktion der benötigten Probemenge mit sich zu bringen. Andere Formen der optischen Ablesekammer, z. B. rechteckig, können verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass die Ablesefläche der optischen Ablesekammer von einer Form ähnlich der Fläche der Lichtquelle ist. Wenn zum Beispiel die Lichtquelle kreisförmig ist, wird bevorzugt, dass die optische Ablesekammer in der Form zylindrisch ist. Es wird bevorzugt, dass die Tiefe der optischen Ablesekammer so gewählt ist, dass die Menge an benötigter Probe minimiert werden kann.
Der Strömungskanal hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt, in erster Linie wegen der Einfachheit der Herstellung. Der Querschnitt des Strömungskanals sollte von einer ausreichenden Größe sein, so dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit mit einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit fließen kann, selbst wenn zufällige Herstellungsfehler in dem Strömungskanal vorhanden sind. Es wird bevorzugt, dass die Abmessungen des Querschnitts des Strömungskanals so gewählt werden, dass die Tiefe des Strömungskanals im Wesentlichen gleich der Tiefe der optischen Ablesekammer ist. Falls die Tiefe des Strömungskanals wesentlich größer ist als die Tiefe der optischen Ablesekammer, wird möglicherweise ein größeres Volumen von Probe benötigt, um einen Assay auszuführen. Falls die Tiefe des Strömungskanals wesentlich kleiner als die Tiefe der optischen Ablesekammer ist, sollten Herstellungsfehler die Strömungsgeschwindigkeit der Probe signifikant verringern. Die Breite des Strömungskanals wird so gewählt, dass die Menge an benötigter Probe minimiert werden kann. Die Länge des Strömungskanals wird so gewählt, dass die Menge an benötigter Probe minimiert werden kann. Andere Faktoren, die bei der Auswahl der Dimensionen des Strömungskanals zu betrachten sind, schließen Herstellungsprobleme und die Wahrscheinlichkeit der Verdampfung von Probe ein.
Der Lüftungskanal hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt, in erster Linie wegen der Einfachheit der Herstellung. Der Lüftungskanal sollte von ausreichender Länge sein, dass Verdampfung der Probe in dem Lüftungskanal die optische Ablesekammer nicht gegenteilig beeinträchtigt. Ein Beispiel für einen derartigen gegenteiligen Effekt ist die Anwesenheit einer Luftblase in der optischen Ablesekammer, welche zu fehlerhaften Extinktionsablesungen führen wird. Das Volumen des Lüftungskanals wird vorzugsweise so klein wie möglich gemacht, um das Volumen der Probe zu verringern. Das Volumen des Lüftungskanals sollte groß genug sein, damit keine Luftblasen in der optischen Ablesekammer gebildet werden. Die Tiefe des Lüftungskanals und die Breite des Lüftungskanals werden so gewählt, dass Luftblasen nicht in der optischen Ablesekammer gebildet werden.
Repräsentative Beispiele für Abmessungen anderer Merkmale des Artikels von der bevorzugten Ausführungsform (3, 4, 5, 6 und 7) sind folgendermaßen:
Die Detektion von Analyt wird ausgeführt durch Messen der Änderung einer optischen Eigenschaft des Materials in der optischen Ablesekammer, die aus einer oder mehreren Reaktionen resultiert, welche den Analyten mit einem oder mehreren Reagenzien einschließen, wodurch Änderungen der Extinktion durch ein optisches Instrument beobachtet werden können. Für den Fall der Bestimmung von Glukose schließen die Reagenzien typischerweise mindestens ein Enzym und mindestens einen Farbstoff ein.
In einem Assaysystem zur Bestimmung der Konzentration von Glukose wird Glukose in der Probe oxidiert durch Glukoseoxidase, um Gluconsäure und H₂O₂ zu bilden. Die Menge an gebildetem H₂O₂ wird dann quantitativ gemessen durch Reaktion (1) oder Reaktion (2).
Reaktion (1)
Reaktion (2)

H₂O₂ + Fe²⁺ → Fe³⁺ + H₂O
Fe³⁺ + Farbstoff → Fe³⁺-Farbstoffkomplex

In Reaktion (1) katalysiert das Enzym Peroxidase (z. B. Meerrettichperoxidase, Mikroperoxidase) die Oxidation des Farbstoffes oder wandelt H₂O₂ in H₂O um. Die Farbintensität ist direkt proportional zu der Konzentration von Glukose in der Probe. Repräsentative Beispiele für Farbstoffe, die verwendet wurden, schließen o-Dianisidin, 4-Aminoantipyrin und 3,5-Dichlor-2-hydroxybenzensulfonat ein.
In Reaktion (2) oxidiert H₂O₂ das Fe²⁺ in Fe³⁺. Fe³⁺ bildet dann mit dem Farbstoff ein Chelat, um einen spezifischen Absorptionspeak zu produzieren. Repräsentative Beispiele für das Eisen(II)-Salz schließen Eisen(II)-sulfat und Kaliumhexacyanoferrat ein. Repräsenative Beispiele für den Farbstoff schließen Xylenolorange ein. Die Menge an Fe³⁺-Farbstoffkomplex, die gebildet wird, ist proportional zu der Menge von Glukose in der Probe.
In einem anderen Assaysystem zur Bestimmung der Konzentration von Glukose, welches für diese Erfindung bevorzugt wird, reagiert Glukosedehydrogenaseenzym spezifisch mit Glukose in der Probe in der Anwesenheit von Coenzym b-Nicotinamidadenindinucleotid (b-NAD), um NADH zu bilden, die reduzierte Form von b-NAD. Das NADH reagiert mit einem elektronenaufnehmenden Farbstoff, z. B. 3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT), katalysiert durch das Enzym Diaphorase, um eine dunkelpurpur-rötliche Farbe zu bilden. Die Farbintensität, die bei 640 nm gemessen wird, ist direkt proportional zu der Konzentration von Glukose in der Probe.
In beiden Systemen wird die Detektion durch optische Messung ausgeführt. Es kann die Extinktion, das Reflexionsvermögen oder die Durchlässigkeit gemessen werden. Es wird bevorzugt, dass die Extinktion eingesetzt wird. Die Proben, die für den Artikel geeignet sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Blut, Plasma, Serum, Interstitialflüssigkeit, Urin.
Arbeitsweise
Proben von Interstitialflüssigkeit können von einem Patienten erhalten werden durch jedes beliebige aus einer Vielfalt von Verfahren, welche dem Durchschnittsfachmann gut bekannt sind. Solche Verfahren umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, solche Verfahren, die in US-Patent Nr. 4775.361; 5.423.803; WO 94/09713 und WO 97/07734 beschrieben sind.
Das Viel-Schicht-Element enthält vorzugsweise ein getrocknetes Reagenz in der optischen Ablesekammer 128. Die Probe, die von einem Patienten erhalten wurde, wird in das Viel-Schicht-Element an der Auftragungsstelle 120 eingebracht. Nach Einbringung in das Element strömt die flüssige Probe durch den Strömungskanal 124 in die optische Ablesekammer 128 und von der optischen Ablesekammer 128 zum Ende des Lüftungskanals 132. Die Flüssigkeit hört auf zu strömen, wenn sie die Öffnung 130 erreicht. Die flüssige Probe weicht das getrocknete Reagenz in der optischen Ablesekammer wieder ein, welches dann mit dem interessierenden Analyten reagiert. Die Reaktion findet in der optischen Ablesekammer statt. Die Strömung durch Strömungskanal 124 kann gekennzeichnet werden als Kapillarströmung, d.h. die Strömung wird angetrieben durch Kapillarwirkung, welche definiert werden kann als die Kraft, die aus einer größerer Adhäsion einer Flüssigkeit gegenüber einer festen Oberfläche als der inneren Kohäsion der Flüssigkeit selbst resultiert. Alternativ kann, falls das Viel-Schicht-Element kein getrocknetes Reagenz in der optischen Ablesekammer enthält, die von dem Patienten erhaltene Probe mit dem Reagenz gemischt werden, und die resultierende Mischung wird in das Viel-Schicht-Element an der Auftragungsstelle 120 eingebracht. Nach Einbringung in das Element strömt das Reaktionsgemisch durch den Strömungskanal 124, mittels Kapillarströmung, in die optische Ablesekammer 128, und von der optischen Ablesekammer 128 zu dem Ende des Lüftungskanals 132. Das Reaktionsgemisch hört auf zu strömen, wenn es die Öffnung 130 erreicht. Die Reaktion findet vor dem Eintreten des Reaktionsgemischs in die optische Ablesekammer statt.
Unabhängig davon, wie die Probe und die Reagenzien in den Artikel eingebracht werden, werden die optischen Ablesungen vorgenommen, wenn das Reaktionsprodukt, d.h. das Produkt der Reaktion zwischen dem Reagenz und dem Analyten, sich schließlich in der optischen Ablesekammer befindet. Die optische Ablesung ist typischerweise eine Extinktionsablesung. 16 zeigt einen Apparat, der zum Messen der Extinktion geeignet ist. Der Apparat 300 umfasst eine Lichtquelle 302 und einen Detektor 304. Das Viel-Schicht-Element 306 wird zwischen der Lichtquelle 302 und dem Detektor 304 angeordnet. Die optische Ablesekammer 308 des Viel-Schicht-Elementes 304 ist mit dem Licht von der Lichtquelle 302 und dem Detektor 304 ausgerichtet, so dass das Licht von der Lichtquelle 302 durch die optische Ablesekammer 308 hindurchgeleitet wird und durch den Detektor 304 detektiert wird. Die Lichtquelle 302 hat vorzugsweise eine Wellenlänge von ungefähr 500 nm bis ungefähr 700 nm. Eine bevorzugte Lichtquelle ist eine lichtemittierende Diode. Der Detektor 304 ist vorzugsweise ein Photodetektor, und die Ablesungen werden normalerweise in Volt ausgegeben.
Das Element der vorliegenden Erfindung liefert mehrere signifikante Vorteile. Erstens wird nur ein sehr kleines Volumen von Probe zur Ausführung des Assays benötigt. Zweitens erfordert der Flüssigkeitstransfer keine Präzisionspipettierung. Zusätzlich können die Ergebnisse des Assays optisch abgelesen werden. Optisches Ablesen kann genauere Ergebnisse bereitstellen als solche, die elektronisch abgelesen werden können. Des weiteren kann der Artikel so konstruiert werden, dass eine Verdampfung der Probe minimiert werden kann. Die einzelnen Reagenzien, die in dem Artikel dieser Erfindung verwendet werden, sind in der Lage, unter niedrigen Sauerstoffbedingungen zu reagieren, mit dem Resultat, dass die Ergebnisse genau, sensitiv und reproduzierbar sind.
Die Verwendung von Kapillarströmung zum Füllen der optischen Ablesekammer ermöglicht die Beseitigung der Notwendigkeit für eine externe Kraft, um die optische Ablesekammer zu füllen, wodurch die Notwendigkeit für Pumpen, Motoren, Verrohrungen und dergleichen beseitigt wird.
Der Artikel dieser Erfindung können angepasst werden zum Messen der Konzentration von anderen Analyten als Glukose. Solche Analyte umfassen zum Beispiel Cholesterol, Hanrsäure, BUN (blood urea nitrogen = Blut-Harnstoff-Stickstoff) und Kreatinin.
Die folgenden nicht begrenzenden Beispiele sind beabsichtigt, die Erfindung weiter zu veranschaulichen.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel zeigt die Durchführbarkeit eines Glukoseassays, worin die Probengröße kleiner als 25 μl ist.
Die folgenden Materialien wurden von Sigma Chemical Company gekauft:
Glukoseoxidase
Merrettichperoxidase
4-Aminoantipyridin
3,5-Dichlor-2-hydroxy-benzensulfonsäure
Natriumphosphat
Glukose wurde von EM Sciences gekauft.
Die Extinktion des Reaktionsproduktes wurde abgelesen bei 515 nm in einem Hewlett Packard Dioden-Array-Spektrophotometer (Modell 8452A). Die Viel-Schicht-Elemente 400, die in diesem Beispiel verwendet wurden, waren von dem Typ, der in 1 und 2 bildlich dargestellt ist. Das Element, das in 1 und 2 gezeigt ist, ist im Wesentlichen ähnlich zu dem, das in 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigt ist, mit den Ausnahmen, dass die optische Ablesekammer eine unterschiedliche Größe und eine unterschiedliche geometrische Form hat. Die Kernschicht 14 des Viel-Schicht-Elementes 10 war 0,33 mm dick. Die Deckschicht 16 und die Basisschicht 12 des Viel-Schicht-Elementes 400 waren 0,11 mm dick. Die Deckschicht 16 und die Basisschicht 12 wurden auf gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Kernschicht 14 mittels Klebstoff geklebt. Die Deckschicht 16 und die Basisschicht 12 des Viel-Schicht-Elementes 10 waren aus Polycarbonat gefertigt. Die Kernschicht 14 des Viel-Schicht-Elementes 10 war aus Polyester. Die Abmessungen der Oberfläche des Elementes waren 10 mm Breite auf 30 mm Länge. Die Abmessungen der optischen Ablesekammer 28 waren 7,7 mm × 9,6 mm × 0,33 mm. Das Volumen der optischen Ablesekammer 28 war ungefähr 24,4 μl.

Die Reagenzien, die in dem Assays verwendet wurden, wurden folgendermaßen hergestellt:

Puffer:	50 mM Phosphat, pH 7,0
Enzymlösung:	Meerrettichperoxidase (2 Einheiten/μl) und Glukoseoxidase (2 Einheiten/μl) wurden in 50 mM Phosphat, pH 7,0 gelöst (Vorratslösung)
Farbstofflösung:	eine Mischung von 0,5 M 4-Aminoantipyrin und 0,5 M 3,5-Dichlor-2-hydroxy-benzensulfonat in 50 mM Phosphatpuffer, pH 7,0 (Vorratslösung)
Glukoselösung:	Glukoselösungen enthielten 0, 31,1, 62,2, 125, 250 mg/dl, hergestellt in 50 mM Phosphatpuffer, pH 7,0

Zu der Glukoselösung (1,0 ml) wurde Enzymlösung (20 μl) und Farbstofflösung (50 μl) hinzugegeben. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur zwei Minuten lang ausgeführt. Das Reaktionsgemisch wurde dann durch Kapillarität in die optische Ablesekammer gezogen und die Extinktion des Reaktionsgemischs wurde bei 515 nm abgelesen. Die folgende Tabelle zeigt die Extinktion des Reaktionsgemischs bei verschiedenen Konzentrationen von Glukose.
TABELLE 1
10 veranschaulicht die Dosis-Antwort-Kurve für dieses Beispiel. Aus den Daten in Tabelle 1 und der Dosis-Wirkungs-Kurve kann gesehen werden, dass der Artikel von diesem Beispiel eine lineare Reaktion bereitstellt. Eine lineare Dosiswirkung wird bevorzugt, da eine solche Reaktion die Berechnung der Konzentration von Analyt vereinfacht.
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel zeigt die Durchführbarkeit eines Glukoseassays unter Verwendung eines kleinen Volumens von Probe.
Die folgenden Materialien wurden von Sigma Chemical Company gekauft:
Tris(hydroxymethyl)-aminomethanpuffer (nachfolgend "Tris-Puffer)
MgCl₂·6 H₂O
Adenosin-5'-triphosphat (ATP)
b-Nicotinamidadenindinucleotid (b-NAD)
3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT)
Hexokinase
Glukose-6-phosphatdehydrogenase (G-6-PDH)
Diaphorase
Glukose wurde von EM Sciences gekauft.
Die folgenden Verbindungen wurden abgewogen und in 1,3 ml 0,2 M Tris-Puffer, pH 7,0, gelöst:

MgCl₂·6 H₂O 0,0276 g

ATP 0,0165 g

β-NAD 0,0189 g

MTT 0,030 g

Hexokinase 75 Einheiten

G-6-PDH 75 Einheiten

Diaphorase 75 Einheiten
Das Reagenz wurde auf die folgende Weise hergestellt. Das MTT wurde zuerst in dem Tris-Puffer gelöst. b-NAD und ATP wurden dann zu der Lösung hinzugegeben und gelöst. Der pH der resultierenden Lösung wurde dann wieder auf 7,0 durch eine 1,0-M-Tris-Lösung eingestellt. Die übrigen Verbindungen wurden dann hinzugegeben und die resultierende Mischung wurde gemischt.
Das Viel-Schicht-Element, das in diesem Beispiel verwendet wurde, war von dem Typ, der in 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigt ist. Die Merkmale des Viel-Schicht-Elementes hatten die folgenden Abmessungen: TABELLE 2
Das Reagenz (0,3 μl) wurde in das Viel-Schicht-Element an der Auftragungsstelle mittels Kapillarität eingebracht. Glukoselösung (0,3 μl, 250 mg/dl) wurde dann in das Viel- Schicht-Element an der Auftragungsstelle mittels Kapillarität eingebracht. Das Reaktionsendvolumen war 0,582 μl. Die Geschwindigkeit der Reaktion wurde überwacht in einem Hewlett Packard Dioden-Array-Spektrophotometer (Modell 8452A) bei 640 nm. Die Reaktion war in ungefähr zwei Minuten bei Raumtemperatur abgeschlossen. 11 veranschaulicht die Extinktion als eine Funktion der Zeit. Es kann gesehen werden, dass die Geschwindigkeit der Änderung der Extinktion als eine Funktion der Zeit nach ungefähr 15 Sekunden abnimmt.
BEISPIEL 3
Dieses Beispiel zeigt die Natur der Dosiswirkung von einem Glukoseassay unter Verwendung eines Viel-Schicht-Elementes, das die gleichen Abmessungen besitzt wie das Element, das in Beispiel 2 beschrieben wurde. Das eingesetzte Reagenz war das gleich wie dasjenige, das in Beispiel 2 beschrieben wurde.
Das Ergebnis von jeder Reaktion wurde nach zwei Minuten abgelesen. Standardglukoselösungen wurden verwendet. Eine lineare Glukose-Wirkungs-Kurve wurde erhalten.
12 veranschaulicht die Extinktion bei 640 nm als eine Funktion der Glukosekonzentration. Aus 12 kann gesehen werden, dass der Artikel von diesem Beispiel eine lineare Dosiswirkung bereitstellt.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiel zeigt einen Glukoseassay unter Verwendung eines kleinen Volumens von Probe und eines Volumens der optischen Ablesekammer von 0,251 μl.
Die Materialien und das Viel-Schicht-Element von dem Typ, die in Beispiel 2 beschrieben wurden, wurden eingesetzt. Die Abmessungen der optischen Ablesekammer waren 1,5 mm Durchmesser, 0,10 mm Tiefe. Der Strömungskanal und der Lüftungskanal waren 0,5 mm in der Breite, 0,5 mm in der Länge und 0,1 mm in der Tiefe.
Das Reagenz (10 μl) (aus Beispiel 2) wurde mit Glukoselösung (10 μl) gemischt. Die resultierende Mischung wurde in das Element an der Probenauftragungsstelle mittels Kapillarität eingebracht. Extinktionsablesungen bei 640 nm wurden nach zwei Minuten vorgenommen. Es wurden genügend Läufe ausgeführt, um eine Dosis-Wirkungs-Kurve anzufertigen.
Eine lineare Dosis-Antwort-Kurve wurde erhalten. Die Kurve wird beschrieben durch die Formel y = 3,003x + 179,24; r² = 0,9887. Das Hexokinase/G-6-PDH/Diaphorase/MTT-System ergab eine Detektionssensitivität von ungefähr 3 mA/mg/dl Glukose. Die Reproduzierbarkeit des Viel-Schicht-Elementes wurde getestet durch Ablesen der Extinktion des Reaktionsgemischs der gleichen Glukoselösung in sechs unterschiedlichen Elementen. Wie aus Tabelle 3 gesehen werden kann, wurde der CV von 7,02 erhalten bei ungefähr 173 mg/dl Glukose. TABELLE 3

Mittelwert = 173
Standardabweichung = 12,14
CV in % = 7,02

13 veranschaulicht, dass eine lineare Dosiswirkung erhalten wurde. Aus den Daten dieses Beispiels kann gesehen werden, dass es eine geringe Schwankung von Probe zu Probe gab.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel zeigt einen Glukoseassay unter Verwendung eines kleinen Volumens von Probe und von Viel-Schicht-Elementen, die Reagenz in einem getrockneten Stadium enthielten. Elemente von dem Typ, der in Beispiel 2 beschrieben wurde, wurden verwendet. In jedem Element wurde jedoch nur die Basisschicht auf eine Hauptoberfläche der Kernschicht laminiert. Die andere Hauptoberfläche der Kernschicht wurde unbedeckt gelassen, so dass Reagenz in der optischen Ablesekammer angeordnet werden konnte.
Das Reagenz wurde hergestellt, wie in Beispiel 2 beschrieben. Reagenz (0,5 μl) wurde durch eine Pipette in die optische Ablesekammer von jedem Viel-Schicht-Element überführt. Das Reagenz wurde bei Raumtemperatur trocknen gelassen. Die verbleibende Hauptoberfläche der Kernschicht wurde dann auf eine Hauptoberfläche der Deckschicht laminiert. Die Deckschicht enthielt eine kleine Öffnung zur Lüftung. Die so gebildeten Viel-Schicht-Elemente wurden dann in einem Behälter gelagert, der Kieselerde enthielt.
Um den Assay durchzuführen, wurde die Glukoselösung in das Viel-Schicht-Element an der Auftragungsstelle mittels Kapillarität eingebracht. Das Volumen von jeder Probe war 0,25 μl. Als die Flüssigkeit die Lüftungsöffnung erreichte, hörte die Strömung der Flüssigkeit auf. Die Ergebnisse der Reaktion wurden bei 640 nm bei Raumtemperatur nach einer Minute abgelesen. Es wurden genügend Läufe ausgeführt, um eine Dosis-Wirkungs-Kurve anzufertigen.
14 veranschaulicht den Strom (das Extinktionssignal) als eine Funktion der Glukosekonzentration. Die Daten in 14 zeigen, dass der Artikel von diesem Beispiel eine lineare Dosiswirkung bereitstellt.
BEISPIEL 6
Dieses Beispiel zeigt die Durchführbarkeit eines Glukoseassays unter Verwendung eines kleinen Volumens von Probe mit einem Enzymsystem, das Glukosedehydrogenase und Diaphorase umfasste.
Die folgenden Materialien wurden von Sigma Chemical Company gekauft:
Tris-Puffer
MgCl₂·6H₂O
β-Nicotinamidadenindinucleotid (b-NAD)
3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT)
Glukosedehydrogenase
Diaphorase
Glukose wurde von EM Sciences gekauft.
Das Enzymsystem wurde auf die folgende Weise hergestellt. MTT (3 mg) wurde in 100 mM Tris-Puffer (200 μl), pH 7,0, gelöst. b-NAD (12 mg) wurde dann zu der Lösung hinzugegeben und sich lösen gelassen. Zu dieser Mischung wurde 1,0 M MgCl₂·6H₂O (2 μl) hinzugegeben. Der pH der Lösung wurde auf 7,0 mittels 1,0-M-Tris-Puffer eingestellt. Zu dieser Mischung wurden dann Glukosedehydrogenase (5 mg, 75 Einheiten/mg) und 15 Einheiten Diaphorase hinzugegeben.
Das Reagenz (3 μl), gemischt mit Glukoselösung (3 μl), wurde mittels Kapillarität in das Element von dem in Beispiel 2 beschriebenen Typ eingebracht. Die Extinktion des Reaktionsproduktes wurde bei 650 nm unter Verwendung des Instrumentes, das in 16 gezeigt ist, gemessen. Es wurden genügend Läufe ausgeführt, um eine Dosis-Wirkungs-Kurve anzufertigen. 15 zeigt eine lineare Glukosedosiswirkung bis zu 500 mg/dl mit einer Detektionssensitivität von 35 mg/dl.

Claims

Ein Artikel, der geeignet ist zur Verwendung bei der Bestimmung der Anwesenheit oder Menge eines Analyten in einer biologischen Probe mittels optischer Ablesung, wobei der Artikel ein Viel-Schicht-Element umfasst, das folgendes umfaßt: (a) eine Basisschicht, welche zwei Hauptoberflächen hat, wobei diese Basisschicht weiterhin eine Öffnung als Probenauftragungsstelle hat, einen Strömungskanal und eine optische Ablesekammer, wobei ein Ende des Strömungskanals mit der Öffnung in der Basisschicht verbunden ist und das andere Ende des Strömungskanals mit der optischen Ablesekammer verbunden ist, wobei die Öffnung mit der äußeren Umgebung des Viel-Schicht-Elements an einer seitlichen Randoberfläche der Basisschicht in Verbindung steht; und (b) eine Deckschicht in direktem Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basisschicht, die die Öffnung enthält, wobei die Deckschicht darin eine Öffnung hat, um das Element zu lüften, wobei in der Basisschicht ein Lüftungskanal bereitgestellt ist, mit einem ersten Ende, das mit der optischen Ablesekammer verbunden ist, und einem zweiten Ende, das mit der Öffnung in der Deckschicht verbunden ist, um das Element zu lüften, wobei die Lüftungsöffnung in der Deckschicht nicht direkt über der optischen Ablesekammer ist, wobei die biologische Probe in das Element eingebracht wird und durch den Strömungskanal mittels Kapillarströmung in die optische Ablesekammer fließt.
Der Artikel von Anspruch 1, worin sich die optische Ablesekammer nicht vollständig durch die Basisschicht erstreckt.
Der Artikel von Anspruch 1, worin mindestens ein Reagenz, mit welchem der Analyt in der Probe reagiert, um ein optisch nachweisbares Reaktionsprodukt zu bilden, in der optischen Ablesekammer angeordnet ist.
Der Artikel von Anspruch 3, worin das mindestens eine Reagenz Hexokinase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 3, worin das mindestens eine Reagenz Glukosedehydrogenase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 3, worin das mindestens eine Reagenz Diaphorase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 1, worin die optische Ablesekammer in der Form zylindrisch ist.
Der Artikel von Anspruch 1, worin die optische Ablesekammer ein Volumen hat, das nicht größer ist als ungefähr 1 μl.
Der Artikel von Anspruch 1, worin die Deckschicht einen Abschnitt besitzt, der in der Lage ist, in Ausrichtung mit der optischen Ablesekammer Licht hindurchzulassen.
Der Artikel von Anspruch 1, worin die Basisschicht einen Abschnitt besitzt, der in der Lage ist, in Ausrichtung mit der optischen Ablesekammer Licht hindurchzulassen.
Ein Artikel, der geeignet ist zur Verwendung bei der Bestimmung der Anwesenheit oder Menge eines Analyten in einer biologischen Probe mittels optischer Ablesung, wobei der Artikel ein Viel-Schicht-Element umfasst, das folgendes umfaßt: (a) eine Kernschicht, welche zwei Hauptoberflächen hat, wobei diese Kernschicht weiterhin eine Öffnung als Probenauftragungsstelle hat, einen Strömungskanal und eine optische Ablesekammer, wobei ein Ende des Strömungskanals mit der Öffnung in der Kernschicht verbunden ist und das andere Ende des Strömungskanals mit der optischen Ablesekammer verbunden ist; wobei die Öffnung mit der äußeren Umgebung des Viel-Schicht-Elements an einer seitlichen Randoberfläche der Kernschicht in Verbindung steht; und (b) eine Basisschicht in direktem Kontakt mit einer Hauptoberfläche der Kernschicht; und (c) eine Deckschicht in direktem Kontakt mit der anderen Hauptoberfläche der Kernschicht, wobei die Deckschicht eine Öffnung darin hat, um das Element zu lüften, wobei in der Kernschicht ein Lüftungskanal bereitgestellt ist, mit einem ersten Ende, das mit der optischen Ablesekammer verbunden ist, und einem zweiten Ende, das mit der Öffnung in der Deckschicht verbunden ist, um das Element zu lüften, wobei die zweite Öffnung nicht direkt über der optischen Ablesekammer ist, wobei die biologische Probe in das Element eingebracht wird und durch den Strömungskanal mittels Kapillarströmung in die optische Ablesekammer fließt.
Der Artikel von Anspruch 11, worin sich die optische Ablesekammer vollständig durch die Kernschicht erstreckt.
Der Artikel von Anspruch 11, worin mindestens ein Reagenz, mit welchem der Analyt in der Probe reagiert, um ein optisch nachweisbares Reaktionsprodukt zu bilden, in der optischen Ablesekammer angeordnet ist.
Der Artikel von Anspruch 13, worin das mindestens eine Reagenz Hexokinase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 13, worin das mindestens eine Reagenz Glukosedehydrogenase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 13, worin das mindestens eine Reagenz Diaphorase umfaßt.
Der Artikel von Anspruch 11, worin die optische Ablesekammer in der Form zylindrisch ist.
Der Artikel von Anspruch 11, worin die optische Ablesekammer ein Volumen hat, das nicht größer ist als ungefähr 1 μl.
Der Artikel von Anspruch 11, worin die Deckschicht einen Abschnitt besitzt, der in der Lage ist, in Ausrichtung mit der optischen Ablesekammer Licht hindurchzulassen, ist transparent.
Der Artikel von Anspruch 11, worin die Basisschicht einen Abschnitt besitzt, der in der Lage ist, in Ausrichtung mit der optischen Ablesekammer Licht hindurchzulassen.