DE3739046C2 - Agglutinationskammer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Agglutinationskammer für eine immun-chemische Reaktion einer flüssigen Testprobe mit einem Agglutinations-Reaktionsmittel, mit einer ersten Platte vorgegebener Länge und einer zweiten Platte vorgegebener Länge, die zur Bildung einer Kammer einen vorgegebenen Abstand von der ersten Platte besitzt und im wesentlichen gleichlaufend mit dieser angeordnet ist.

In der US 4,596,695 ist eine Agglutinationskammer bekannt, die aus zwei in geringem Abstand zueinander angeordneten im wesentlichen transparenten Platten gebildet ist. Auf einen verlängerten Abschnitt von einer der Platten wird ein Agglutinations- Reaktionsmittel und eine flüssige Testprobe aufgebracht und aufgrund der Kapillarwirkung bewegen sich diese zusammen durch den zwischen den Platten gebildeten Zwischenraum. Dabei tritt die gewünschte Agglutinationsreaktion auf und ist aufgrund der Transparenz der beiden Platten sichtbar. Bei dieser bekannten Agglutinationskammer sind jedoch keine definierten Reaktionsbereiche vorgesehen, in welchen die Reaktion auftreten soll. Auch ist die durch Kapillarwirkung vorgesehene Vorwärtsbewegung der Flüssigkeiten in dem zwischen den Platten geschaffenen Zwischenraum auf die Länge der Platten beschränkt, so daß beispielsweise langsam auftretende Reaktionen ggf. nicht beobachtet werden können.

Aus der EP 0 107 631 A1 ist eine Vorrichtung zum Abmessen geringer Flüssigkeitsmengen bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist in einem Materialblock ein gewundener Flüssigkeitsgang vorbestimmter Länge gebildet, in welchem dann die gewünschte Flüssigkeitsmenge abgemessen werden kann. Aufgrund der gewundenen Ausgestaltung des Flüssigkeitsgangs kann dessen Länge größer sein als die Länge des Materialblocks.

Aus der US 4,426,451 ist ein Reaktionsgefäß bekannt, das aus zwei gegenüberliegend angeordneten Platten gebildet ist, zwischen welchen ein kanalartiger Zwischenraum vorgesehen ist. Der Zwischenraum ist in mehrere Bereiche abgestufter Höhe aufgeteilt und bei der Bewegung der durch eine Öffnung eingeleiteten Flüssigkeiten tritt die vorgesehene Reaktion auf.

Aus der US 4,088,448 ist eine Vorrichtung zum Mischen einer Testprobe mit einem Reaktionsmittel und zur optischen Analyse von dabei auftretenden Reaktionen bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist wiederum ein Reaktionskanal vorgesehen, der in einem ersten Kanalabschnitt eine geringere Querschnittsabmessung aufweist, als in einem zweiten Kanalabschnitt.

Die US 4,136,036 offenbart eine Vorrichtung zum Sammeln und Abgeben kleiner Flüssigkeitsmengen. Bei dieser bekannten Vorrichtung bewegt sich die abzugebende Flüssigkeit zunächst durch einen Kapillarkanal und wird in einer Flüssigkeitssammelkammer gesammelt. Durch Betätigen eines Betätigungsorgans wird die in der Sammelkammer angesammelte Flüssigkeit unter Druck gesetzt und aus dieser abgegeben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Agglutinationskammer vorzusehen, welche bei einfacher Herstellbarkeit eine genaue Erkennung der auftretenden Agglutinations-Reaktion ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Agglutinationskammern gelöst.

Es ist somit eine Agglutinations­ kammer vorgesehen, durch welche die visuelle Wahrnehmung einer darin ablaufenden immun-chemischen Reaktion ver­ bessert wird. Das Verfahren, bei dem eine stabile visu­ elle Wahrnehmung mit hohem Kontrast einer immun-chemi­ schen Partikel-Agglutinationsreaktion realisiert wird, ohne daß dabei ein Schütteln, Pendeln oder eine anders­ artige Zufuhr von externer kinetischer Energie notwendig ist, wird im folgenden als "Agglutinations-Reaktion" bezeichnet.

Die Agglutinations-Test­ kammer besitzt den Vorteil, daß Agglutinationen besser und leichter wahrnehmbar sind.

Weiterhin ist die Kammer, deren Länge größer als die Länge der sie definierenden Platten ist, einfach herzu­ stellen.

Auch ist dabei eine Reaktion von einer Nichtreaktion leicht zu unterscheiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figu­ ren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine ebene Aufsicht einer Ausführungsform einer Agglutinations­ kammer für den Fall auftretender Agglu­ tinationen;

Fig. 1A eine ebene Teilaufsicht einer Sichtkammer der in Fig. 1 dargestellten Kammer, wenn durch die Reaktion keine Agglutinationen auftreten;

Fig. 2 einen Teilschnitt in einer Ebene 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt in einer Ebene 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilschnitt in einer Ebene 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 einen Teilschnitt in einer Ebene 5-5 in Fig. 1; und

Fig. 6 einen Teilschnitt in einer Ebene 6-6 in Fig. 5.

In den Figuren ist mit 10 generell eine Agglutinationskammer, im folgenden genannt Agglutinations-Reaktionskammer, bezeichnet. Diese Kammer 10 wird durch eine obere Platte 12 sowie eine durch einen schmalen Spalt D-D von dieser beabstan­ dete untere Platte 14 gebildet. Entweder die Platte 12 oder die Platte 14 oder beide Platten können aus einem benetzbaren Material wie beispielsweise Glas oder be­ schichteten Materialien hergestellt werden. Die Platten können jedoch zur Erleichterung ihres Zusammenbaus durch einen Acrylharz-Spritzguß hergestellt werden. Wie insbe­ sondere aus Fig. 6 hervorgeht, ist die obere Platte 12 so gegossen, daß sie mehrere einstückig geformte, mit 15 bezeichnete Abstandsstücke definiert, welche einen Kanal 16 definieren.

Die Kammer 10 weist ein generell mit 18 bezeichnetes Eintrittsende und ein generell mit 20 bezeichnetes Sichtende auf. Am Ein­ trittsende 18 wird durch eine von der Platte 12 ausgehende zylindrische Wand 21 eine Eintrittsöffnung 22 definiert. Diese Öffnung 22 ist zum Kanal 16 hin offen. Die Ab­ standsstücke 15 dienen sowohl zur Trennung der Platte 12 von der Platte 14 sowie zur Bildung des Kanals 16. Der Kanal 16 ist kontinuierlich, jedoch nicht linear ausgebildet und durch drei Kanalabschnitte 32, 34 und 36 charakterisiert. Der Kanalabschnitt 32 arbeitet mit der Eintrittsöffnung 22 am einen Ende und mit dem Kanalabschnitt 34 am anderen Ende zusammen. Der Kanal­ abschnitt 34 arbeitet mit dem Kanalabschnitt 32 an einem Ende und dem Kanalabschnitt 36 am anderen Ende zusammen, während der Kanalabschnitt 36 mit dem Kanal­ abschnitt 34 an einem Ende und einer Sichtkammer 40 am anderen Ende zusammenarbeitet, so daß durch die Ein­ trittsöffnung 22, den ersten Kanalabschnitt 32, den Kanalabschnitt 34, den Kanalabschnitt 36 und die Sicht­ kammer 40 ein kontinuierlicher Kanal definiert wird.

Immun-chemische Agglutinations-Reaktionsmittel in einer Flüs­ sigkeit werden durch die Öffnung 22 in den Kanal 16 eingeführt. Speziell wird ein bestimmtes Volumen einer zu testenden flüssigen Probe in die Öffnung 22 einge­ führt und durch Kapillarwirkung in den Kanal 16 gezogen, was dazu führt, daß die Testprobe durch die gesamte Länge des Kanals 16 gezogen und schließlich in die Sichtkammer 40 eingeführt wird. Tritt eine Agglutinations- Reaktion auf, so sind die Agglutinationen am Sichtende 20 sichtbar. Die Art und Weise, in der die Platten zur Realisierung einer Kapillarwirkung und zum Durchziehen einer flüssigen Agglutinations-Reaktions-Testprobe durch die Reaktionskammer beabstandet sind, ist in der US 4,596,695 beschrieben.

Die Breite des Kanalabschnittes 36 ist größer als die Breite des Kanalabschnittes 32 oder 34. Damit können abgestufte Strömungsgeschwindigkeiten beim Durchtreten der Testprobe durch den Kanal 16 realisiert werden. Speziell fließt eine flüssige Testprobe schneller durch die Kanalabschnitte 32 und 34, wodurch eine bessere Diffusion der Reaktionsmittel bewirkt wird. Die Strömungs­ geschwindigkeit der Proben/Reaktionsmittel-Mischung ist im Kanalabschnitt 36 kleiner, wodurch die Erzeugung größerer Agglutinationen unterstützt wird, wenn die Test/Reaktionsmittel-Mischung in die Sichtkammer 40 eingeführt wird. Durch die dargestellte Konfiguration werden zwei getrennte Eigen­ schaften des Kanals 16 realisiert. Die erste Eigenschaft besteht darin, daß die Kanalabschnitte 32, 34 und 36 einen kontinuierlichen Kanal bilden, dessen Länge die Länge der Platten übersteigt. Die zweite Eigenschaft besteht in abgestuften Strömungsgeschwindigkeiten, die durch die unterschiedliche Geometrie der Kanalabschnitte hervorgerufen werden. Speziell führen die Kanalabschnit­ te zusammen mit der angegebenen Länge zu einer nichtli­ nearen Strömungsgeschwindigkeit. Diese nichtlineare Strömungsgeschwindigkeit dient ihrerseits zur Realisie­ rung der größtmöglichen Agglutinationen. Speziell ist die Strömungsgeschwindigkeit in den Kanalabschnitten, welche der Sichtkammer näher sind, kleiner, was zu größeren Agglutinationen führt, die sich sonst nicht bilden oder durch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aufgebrochen werden. Darüberhinaus ist jedoch der Kanalabschnitt 36 breiter als die Abschnitte 34 und 32, um höhere Diffusionen der Testproben und der Reaktions­ mittel zu realisieren und die Größe der im Bereich des Sichtfensters gebildeten Agglutinationen zu optimieren, wodurch die Beobachtbarkeit solcher Agglutinationen verbessert wird. Damit kann in der Kammer 10 sowohl der Raum besser ausgenutzt als auch die Zeit der Aggluti­ nations-Reaktion verlängert werden. Durch Verlängerung der Reaktionszeit wird die sichtbare Wahrnehmung der im Kanal 16 stattfindenden Reaktion verbessert, speziell wenn hochempfindliche Agglutinations-Reaktionsmittel verwendet werden.

Um eine unzweideutige Beobachtung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Reaktion zu ermöglichen, ist ein wesentlicher Teil eines Oberflächenbereiches 41 der oberen Platte 12 und wenigstens ein Teil der unteren Platte 14 undurchsichtig, was durch Ätzen oder Aufrauhen der Oberfläche der Kammer oder durch Aufbringen einer undurchsichtigen Schicht, beispielsweise aus Band oder Farbe, realisiert werden kann. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die einzige Oberfläche, die durch­ sichtig bleibt, ein Bereich 43 in der oberen Platte, der sich mit der Sichtkammer 40 deckt. Wie bereits aus­ geführt, steht die Sichtkammer 40 mit dem Kanalabschnitt 36 in Verbindung, so daß die Mischung aus Testprobe und Agglutinations-Reaktionsmittel in die Kammer 40 fließt.

Am Sichtende sind Abstandsstücke 44 und 46 vorgesehen, die zur Bildung von in der Sichtkammer 40 befindlichen Belüftungslöchern 52, 54, 56 einen Abstand voneinander sowie von den Abstandsstücken 15 besitzen. Diese Be­ lüftungslöcher 52, 54 und 56 verhindern ein Blockieren der Strömung der Reaktionsmittel-Mischung aufgrund von in der Agglutinationskammer 10 eingefangener Luft, da sie ein Austre­ ten der durch die Reaktionsmischung vorangeschobenen Luft ermöglichen. Die Belüftungslöcher 52, 54 und 56 dienen auch zur Reduzierung einer willkürlichen Ver­ dampfung, welche bei vollständig offenem Sichtende 20 auftreten kann. Sie ermöglichen daher eine systematische Beeinflussung des Endpunktes der Reaktion. Durch Vor­ sehen von Luftlöchern in der Sichtkammer anstelle eines offenen Sichtbereiches wird auch die Wahrscheinlichkeit des Auslaufens der Testprobe aus einer großen Öffnung bei der Handhabung der Agglutinationskammer verringert.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist die Agglutinationskammer 10 folgendermaßen ausgebildet: Die obere und untere Platte 12 und 14 sind aus Acryl hergestellt und besitzen eine Abmessung von 7,62×1,3335 cm. Die Sichtkammer 40 besitzt eine Abmessung von 1,27×1,3335 cm, wobei die Belüftungs­ löcher eine Breite in der Größenordnung von 0,0635 cm besitzen. Die Kanalabschnitte 32 und 34 besitzen eine Breite von 2,54 cm und eine Länge von etwa 5,1308 cm. Der Kanalabschnitt 36 besitzt eine Breite von 0,3175 cm und eine Länge von etwa 5,1308 cm. Die Abstandsstücke besitzen eine Höhe von 0,01651 cm und eine Breite von 0,127 cm. Die Eintrittsöffnung 22 besitzt einen Durch­ messer von 0,762 cm.

Wie bereits ausgeführt, bilden die Abstandsstücke 15 einen Spalt zwischen den Platten 12 und 14 von 0,01651 cm. Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorstehend im einzelnen angegebenen Abmessungen einschließlich diejenige des Spaltes ledig­ lich Beispiele darstellen. Ist der Spalt jedoch schma­ ler, so nehmen die Kapillarkraft der Kammer und der Strömungswiderstand jedoch zu. Wird der Spalt breiter, so werden die Kapillarströmung der Kammer und der Strömungswiderstand reduziert. Durch Änderung des Spal­ tes zwischen der ersten und zweiten Platte kann also zur Beeinflussung der Reaktion die Strömungsgeschwindig­ keit der Flüssigkeit variiert werden. Ein Spalt in der Größenordnung von 0,00254 bis 0,0508 cm ist zweckmäßig verwendbar, wenn Platten aus Acrylharz verwendet werden.

In der Sichtkammer 40 ist diagonal ein flüssigkeitsdurch­ lässiges Agglutinations-Filter 60 vorgesehen. Dieses Agglutinations-Filter 60 ermöglicht den Durchtritt der Lösung, welche Agglutinationen und ein nichtagglutinier­ tes monokoisches Latex-Reaktionsmittel enthält, während es Agglutinationen verhindert. Damit können Benutzer, welche an sich nicht mit Agglutinationen vertraut sind, die Ergebnisse von Tests leicht ablesen, da visuell unterscheidbare Hälften 62, 64 in der Kammer 40 ent­ stehen, wenn große Agglutinationen erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filter 60 durch ein Polyester-Wattefilter gebildet. Die Agglutinationskammer ermöglicht jedoch auch die einfache Feststellung von Agglutinations-Reaktionen sowohl mit dem als auch ohne das Filter 60. Durch das Filter 60 wird jedoch die Sichtbeurteilung in der Sichtkammer 40 weiter vereinfacht.

Durch Einführen einer HCG und ein Agglutinations-Reak­ tionsmittel enthaltenden Urinprobe in die Testkammer kann ein direkter Test durchgeführt werden. Aggluti­ nationen von Latex treten auf, wenn ein bestimmtes HCG in der Urinprobe vorhanden ist. Ist jedoch kein HCG in der Probe vorhanden, so tritt auch keine Agglutination auf. Die Agglutinationskammer 10 kann auch für einen indirekten Test verwendet werden, bei dem die Latex-Reaktionsmittel die zu testenden Hormone sowie eine Antikörperlösung und eine Urinprobe enthalten. Enthält in einem solchen Fall die Probe ein Hormon, so tritt keine Reaktion auf; treten Agglutinationen auf, so ist der Test negativ.

Die Testproben und die Reaktionsmittel können auf ver­ schiedene Weise in die Testkammer eingeführt werden. In einer Ausführungsform werden die Reaktions­ mittel im Kanalabschnitt 32 an der Eintrittsöffnung 22 getrocknet. Sodann wird eine Testprobe mittels einer Pipette in die Eintrittsöffnung 22 eingebracht. Das Vorhandensein der flüssigen Probe bewirkt eine sofortige Lösung der getrockneten Reaktionsmittel. Sodann tritt die flüssige Lösung aufgrund der Kapillarwirkung durch den Kanalabschnitt 32 und beginnt mit den Reaktionsmit­ teln zu diffundieren. Die Art der Trocknung ist an sich beliebig; eine Gefriertrocknung ist jedoch bevorzugt. Bei einer anderen Ausführungsform können Reaktionsmit­ tel außerhalb der Testkammer 10 gefriergetrocknet und in die Öffnung eingebracht werden, so daß die Probe bei ihrer Einführung in die Kammer 10 das Reaktionsmittel verflüssigt. Diese Komponenten strömen dann durch die Kammer. Das Reaktionsmittel und die Testprobe können jedoch auch außerhalb der Kammer in flüssiger Form kom­ biniert werden und sodann mittels einer Pipette in die Eintrittsöffnung 22 eingebracht werden.

Die Kapillarwirkung ist eine Funktion von Oberflächen­ spannung, so daß die Länge der Zeit für das Auftreten der Agglutinationen im Kanal 16 durch Behandlung der Oberfläche der Kammer 10 verlängert oder verkürzt werden kann. Beispielsweise kann die Zeitperiode des Flüssigkeitsstroms in der Acrylkammer dadurch reduziert werden, daß die Acryl-Oberflächen mit einwertigem Alko­ hol, wie beispielsweise Isopropylalkohol behandelt werden.

Durch eine Agglutinationskammer mit einem Kanal mit unterschiedlich geformten Kanalabschnitten wird es möglich, sowohl die Agglutinationsrate als auch den Ort von deren Auftreten zu beeinflussen. Durch die Belüftungs­ löcher kann die Verdampfung der Probe reduziert werden. Durch ein flüssigkeitsdurchlässiges Filter kann die Feststellung von Agglutinationen durch den Benutzer wesentlich erleichtert werden.

Claims (7)

1. Agglutinationskammer (10) für eine immun-chemische Reaktion einer flüssigen Testprobe mit einem Agglutinations- Reaktionsmittel, mit einer ersten Platte (12) vorgegebener Länge und einer zweiten Platte (14) vorgegebener Länge, die zur Bildung einer Kammer (32, 34, 36) einen vorgegebenen Abstand von der ersten Platte (12) besitzt und im wesentlichen gleichlaufend mit dieser angeordnet ist, mit einer in wenigstens einer Platte (12) angeordneten Eintrittsöffnung (22), mit einer durch die erste und zweite Platte (12, 14) definierten Sichtkammer (40), wobei die Kammer (32, 34, 36) einen zwischen der ersten und zweiten Platte (12, 14) befindlichen und von der Eintrittsöffnung (22) zur Sichtkammer (40) verlaufenden Kanal (16), bildet, wobei wenigstens zwei definierte Kanalabschnitte (32, 36) des Kanals (16) vorhanden sind, die so geformt sind, daß die Flüssigkeit vom ersten Kanalabschnitt (32) zum zweiten Kanalabschnitt (36) fließen kann, wobei die Breite des zweiten Kanalabschnitts (36) größer als die Breite des ersten Kanalabschnitts (32) ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal (16) variiert wird, und wobei die Länge des Kanals (16) größer ist als die vorgegebene Länge der ersten und zweiten Platte (12, 14).

2. Agglutinationskammer (10) für eine immun-chemische Reaktion einer flüssigen Testprobe mit einem Agglutinations- Reaktionsmittel, mit einer ersten Platte (12) vorgegebener Länge und einer zweiten Platte (14) vorgegebener Länge, die zur Bildung einer Kammer (32, 34, 36) einen vorgegebenen Abstand von der ersten Platte (12) besitzt und im wesentlichen gleichlaufend mit dieser angeordnet ist, mit einer in wenigstens einer Platte (12) angeordneten Eintrittsöffnung (22), mit einer durch die erste und die zweite Platte (12, 14) definierten Sichtkammer (40), wobei die Kammer (32, 34, 36) einen zwischen der ersten und zweiten Platte (12, 14) befindlichen und von der Eintrittsöffnung (22) zur Sichtkammer (40) verlaufenden Kanal (16), bildet, wobei wenigstens zwei definierte Kanalabschnitte (32, 36) des Kanals (16) vorhanden sind, die so geformt sind, daß die Flüssigkeit vom ersten Kanalabschnitt (32) zum zweiten Kanalabschnitt (36) fließen kann, wobei die Breite des zweiten Kanalabschnitts (36) größer als die Breite des ersten Kanalabschnitts (32) ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal (16) variiert wird, und wobei das Agglutinations-Reaktionsmittel im Kanal (16) im Bereich der Eintrittsöffnung (22) angebracht ist.

3. Agglutinationskammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine in der Sichtkammer (40) befindliche Belüftungseinrichtung (52, 54, 56) vorhanden ist, durch die beim Fließen von Flüssigkeit zur Sichtkammer (40) Luft austreten kann.

4. Agglutinationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Sichtkammer (40) ein Agglutinations- Filter angeordnet ist.

5. Agglutinationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal (16) auf wenigstens eine der Platten (12, 14) eine Beschichtung aufgebracht ist.

6. Agglutinationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Platte (12) in ihrem über der Sichtkammer (40) liegenden Teil durchsichtig ist.

7. Agglutinationskammer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Länge des Kanals (16) größer ist als die vorgegebene Länge der ersten und der zweiten Platte (12, 14).