-
Die
Erfindung betrifft eine fluidische medizinische Diagnostiziervorrichtung
zur Messung der Analytkonzentration in oder einer Eigenschaft von
Blutproben; insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Initiierung
einer derartigen Messung, wenn die Blutprobe bestimmte Merkmale
aufweist.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Eine
Vielzahl von medizinischen Diagnostizierverfahren betreffen Tests
an biologischen Flüssigkeiten
wie Blut, Urin oder Speichel und basieren auf einer Veränderung
der physikalischen Eigenschaften einer solchen Flüssigkeit
oder eines Elementes dieser Flüssigkeit,
wie zum Beispiel Blutserum. Die Eigenschaft kann eine elektrische,
magnetische, flüssige
oder optische Eigenschaft sein. Wenn eine optische Eigenschaft beobachtet
wird, nutzen diese Verfahren eine transparente oder transluzente Vorrichtung,
um die biologische Flüssigkeit
und ein Reagenz zu enthalten. Eine Veränderung der Lichtabsorption
der Flüssigkeit
kann mit einer Analytkonzentration in oder einer Eigenschaft der
Flüssigkeit verbunden
sein. Typischerweise ist die Lichtquelle neben einer der Oberflächen der
Vorrichtung und ein Detektor ist neben der gegenüberliegenden Oberfläche angebracht.
Der Detektor mißt
Licht, welches durch eine flüssige
Probe geschickt wird. Alternativ können die Lichtquelle und der
Detektor auf der gleichen Seite der Vorrichtung angebracht sein;
in diesem Fall mißt
der Detektor durch die Probe gestreutes und/oder reflektiertes Licht.
Schließlich
kann ein Reflektor an oder neben der gegenüberliegenden Oberfläche positioniert
sein. Eine Vorrichtung von dieser letzten Art, in welcher Licht
zunächst
durch das Probengebiet geschickt wird und dann ein zweites Mal dort
hindurch reflektiert wird, wird eine "Transflektionsvorrichtung" genannt. Wird in
dieser Patentanmeldung und den angehängten Ansprüchen Bezug auf "Licht" genommen, schließt dies
den Infrarot- und Ultraviolettbereich wie auch das sichtbare Licht
mit ein. Der Begriff "Absorption" soll sich auf die Verminderung
der Intensität
beziehen, wenn ein Lichtstrahl ein Medium passiert; daher umfaßt dieser Begriff
sowohl "echte" Absorption wie auch
Streuung.
-
Ein
Beispiel für
eine transparente Testvorrichtung wird von Wells et al. in WO 94/02850
beschrieben, veröffentlicht
am 03.02.1994. Ihre Vorrichtung umfaßt ein versiegeltes Gehäuse, welches transparent
oder transluzent, dicht und steif oder halbsteif ist. Innerhalb
des Gehäuses ist
ein Assaymaterial zusammen mit einem oder mehreren Assayreagenzien
an vorbestimmten Stellen enthalten. Das Gehäuse wird kurz vor der Ausführung des
Assays geöffnet
und die Probe eingebracht. Die Kombination von Assayreagenzien und
Analyt in der Probe resultiert in einer Veränderung der optischen Eigenschaften
wie der Farbe, von ausgewählten
Reagenzien am Ende des Assays. Die Ergebnisse können visuell oder mit einem
optischen Instrument ausgelesen werden.
-
Das
U.S.-Patent 3,620,676, erteilt am 16.11.1971 an Davis, beschreibt
einen kolorimetrischen Indikator für Flüssigkeiten. Dieser Indikator umfaßt eine "halbkolbenförmige Höhlung", welche komprimierbar
ist. Der Kolben wird komprimiert und entspannt, um einen Sog zu
bilden, welcher Flüssigkeit
aus einer Quelle durch eine halbröhrenförmige Höhlung zieht, welche auf ihrer
Wandung einen Indikator aufgedruckt hat. Die einzigen Kontrollen
für den Flüssigkeitsstrom
in den Indikator sind, wie stark der Kolben komprimiert wird und
wie lange der Indikatoreinlass in die Quelle eingetaucht wird, wenn
der Kolben entspannt wird.
-
Das
U.S.-Patent 3,640,267, erteilt am 08.02.1972 an Hurtig et al., beschreibt
einen Behälter für die Probensammlung
von Körperflüssigkeit,
welcher eine Kammer mit elastischen, klappbaren Wänden umfaßt. Die
Wände werden
zusammengedrückt, bevor
der Behältereinlass
in der zu sammelnden Flüssigkeit
platziert wird. Beim Loslassen gelangen die Wände wieder in ihren ungeklappten
Zustand und ziehen dabei Flüssigkeit
in und durch den Einlaß.
Wie auch bei der oben diskutierten Vorrichtung von Davis ist die
Kontrolle des Flüssigkeitsstroms
in den Indikator sehr begrenzt.
-
Das
U.S.-Patent 4,088,448, erteilt am 09.05.1978 an Lilja et al., beschreibt
eine Küvette, welche
eine optische Analyse einer mit einem Reagenz vermischten Probe
ermöglicht.
Das Reagenz ist an den Wänden
einer Höhlung
aufgebracht, welche anschließend
mit der flüssigen
Probe gefüllt
wird. Die Probe vermischt sich mit dem Reagenz, was eine optisch
detektierbare Veränderung
hervorruft.
-
Eine
Vielzahl von Patenten, die im Folgenden diskutiert werden, beschreiben
Vorrichtungen zum Verdünnen
und/oder Analysieren von biologischen Flüssigkeitsproben. Diese Vorrichtungen
umfassen Ventil-ähnliche
Entwürfe,
um den Fluß der Probe
zu steuern.
-
Das
U.S.-Patent 4,426,451, erteilt am 17.01.1984 an Columbus, beschreibt
eine fluidische Multizonenvorrichtung, welche ein durch Druck auslösbares Mittel
zur Steuerung des Flusses einer Flüssigkeit zwischen den Zonen
aufweist. Seine Vorrichtung nutzt das Druckgleichgewicht an einem
Flüssigkeitsmeniskus
an der Grenzschicht zwischen einer ersten Zone und einer zweiten
Zone, welche einen anderen Querschnitt aufweist. Wenn sich sowohl
die erste als auch die zweite Zone bei Atmosphärendruck befinden, erzeugt
die Oberflächenspannung
einen Rückdruck,
welcher den Flüssigkeitsmeniskus davon
abhält,
von der ersten in die zweite Zone vorzudringen. Die Konfiguration
dieser Grenzfläche
oder dieses "Stopknotenpunkts" ist dergestalt,
daß die Flüssigkeit
nur in die zweite Zone fließen
kann, wenn ein von außen
erzeugter Druck auf die Flüssigkeit
in der ersten Zone ausgeübt
wird, der ausreicht, um den Meniskus in die zweite Zone zu drücken.
-
Das
U.S.-Patent 4,868,129, erteilt am 19.09.1989 an Gibbons et al.,
beschreibt, daß der Rückdruck
an einem Stopknotenpunkt durch einen hydrostatischen Druck auf die
Flüssigkeit
der ersten Zone überwunden
werden kann, zum Beispiel indem eine Säule aus Flüssigkeit in der ersten Zone
vorliegt.
-
Das
U.S.-Patent 5,230,866, erteilt am 27.07.1993 an Shartle et al.,
beschreibt fluidische Vorrichtungen mit einer Vielzahl an Stopknotenpunkten,
in welchen der durch Oberflächenspannung
induzierte Rückdruck
am Stopknotenpunkt erhöht
wird, zum Beispiel, durch Einfangen und Komprimieren von Gas in
der zweiten Zone. Das komprimierte Gas kann abgelassen werden, bevor
zusätzlicher
hydrostatischer Druck auf die erste Zone ausgeübt wird, um die Flüssigkeit
zu veranlassen, in die zweite Zone zu fließen. Durch Variation des Rückdrucks
der Vielzahl von parallel angeordneten Stopknotenpunkten können "Rißknotenpunkte" gebildet werden,
die einen geringeren maximalen Rückdruck
aufweisen.
-
Das
U.S.-Patent 5,472,603, erteilt am 05.12.1995 an Schembri (siehe
auch U.S.-Patent 5 627 041), beschreibt die Verwendung von Zentrifugalkraft,
um den Rückdruck
in einem Stopknotenpunkt zu überwinden.
Wenn der Fluß stoppt,
ist die erste Zone bei atmosphärischem
Druck zuzüglich
einem zentrifugal erzeugten Druck, welcher geringer ist als der
Druck, der zur Überwindung
des Rückdrucks
benötigt
wird. Die zweite Zone befindet sich bei Atmosphärendruck. Um den Fluß wieder
aufzunehmen, wird an der ersten Zone ein zentrifugaler Druck angelegt,
der den Rückdruck
des Meniskus überwindet.
Die zweite Zone bleibt bei Atmosphärendruck.
-
Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0 803 288 ,
von Naka et al., veröffentlicht
am 29.10.1997, beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse
einer Probe, welche das Ziehen der Probe in die Vorrichtung durch
einen Sog sowie die anschließende
Reaktion der Probe mit einem Reagenz in einer analytischen Sektion
umfaßt.
Die Analyse wird mittels optischer und elektrochemischer Mittel
ausgeführt.
In alternativen Ausführungsformen
gibt es eine Vielzahl von analytischen Sektionen und/oder Umgehungskanälen. Der
Fluß unter
diesen Sektionen wird ohne die Verwendung von Stopknotenpunkten
ausgeglichen.
-
Das
U.S.-Patent 5,700,695, erteilt am 23.12.1997 an Yassinzadeh et al.,
beschreibt eine Apparatur zum Sammeln und Handhaben einer biologischen
Flüssigkeit,
welche eine "thermale
Druckkammer" verwendet,
um eine treibende Kraft zu liefern, um die Probe durch die Apparatur
zu bewegen.
-
Das
U.S.-Patent 5,736,404, erteilt am 07.04.1998, an Yassinzadeh et
al., beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gerinnungszeit
einer Blutprobe, welches umfaßt,
ein Ende der Probe dazu zu veranlassen, innerhalb eines Durchgangs
zu oszillieren. Diese Oszillationsbewegung wird durch alternatives
Erhöhen
und Senken des Drucks an der Probe erzeugt.
-
EP 0 922 954 A2 beschreibt
ein Verfahren, um die Gegenwart einer Probenflüssigkeit auf einem Teststreifen
zu erkennen, indem die ersten und zweiten Ableitungen eines Parameters,
wie das Reflexionsvermögen
einer Mischung aus der Flüssigkeit und
einem Reagenz, überwacht
werden.
-
Das
US-Patent 5,508,521 beschreibt ein Verfahren gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs für die Detektion
der Anwendung einer Flüssigkeit
auf einer optisch reflektierenden Oberfläche in Gegenwart von Umgebungslicht
und vorübergehender
Bewegung der Kammer. Die Reaktionskammer kann so sein wie in
US 4,849,340 beschrieben.
-
US 4,849,340 beschreibt
eine Vorrichtung für flüssige Assays.
Die Vorrichtung verwendet Kapillarwirkung, um ein vorbestimmtes
Volumen einer flüssigen
Probe in eine mit dem Reagenz beladenen Reaktionskammer zu ziehen,
in welcher jegliche Reaktion zwischen flüssiger Probe und Reagenz überwacht
wird.
-
EP-A-0
974 840, welches nach Artikel 54(3) EPÜ einen Stand der Technik darstellt,
der nur für
die Neuheit relevant ist, beschreibt eine Diagnostiziervorrichtung
für Flüssigkeiten
zum Messen einer Analytkonzentration oder Eigenschaft einer biologischen Flüssigkeit.
Die Vorrichtung umfaßt
eine erste Schicht und eine zweite Schicht, von der mindestens eine
ein elastisches Gebiet über
mindestens einem Teil seiner Fläche
aufweist, die durch eine Zwischenschicht getrennt sind, in welcher
Ausschnitte in der Zwischenschicht, mit der ersten und zweiten Schicht, bilden:
- a) eine Probenöffnung zur Einführung einer
Probe einer biologischen Flüssigkeit
in die Vorrichtung;
- b) eine erste Meßfläche, in
welcher ein physikalischer Parameter der Probe gemessen und mit
der Analytkonzentration oder einer Eigenschaft der Flüssigkeit
in Bezug gebracht wird.
- c) einem ersten Kanal mit einem ersten Ende und einem zweiten
Ende, um einen fluidischen Pfad von der Probenöffnung am ersten Ende durch
die erste Meßfläche bereitzustellen;
- d) eine erste Blase am zweiten Ende des ersten Kanals, umfassend
mindestens einen Teil des elastischen Gebiets in mindestens der
ersten oder zweiten Schicht und mit einem Volumen, das mindestens
gleich groß ist,
wie die vereinigten Volumina der ersten Meßfläche und des ersten Kanals;
und
- e) einen ersten Stopknotenpunkt im ersten Kanal zwischen der
ersten Meßfläche und
der ersten Blase, welcher ein damit in einer Reihe liegendes durchgehendes
Loch in mindestens der ersten oder zweiten Schicht umfaßt, wobei
der Durchbruch mit einer dritten Schicht überlagert wird.
-
EP-A-0
974 840 beschreibt in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung,
welche eine erste Schicht umfaßt,
die ein elastisches Gebiet über
mindestens einem Teil ihrer Fläche
aufweist, und eine zweite Schicht, die durch eine Zwischenschicht
getrennt werden, in welcher Vertiefungen in einer ersten Oberfläche der
Zwischenschicht, mit der ersten Schicht, bilden:
- a)
eine Probenöffnung
zur Einführung
einer Probe einer biologischen Flüssigkeit in die Vorrichtung;
- b) eine Meßfläche, in
welchem die Probe eine Veränderung
in einem physikalischen Parameter erfährt, welcher gemessen und mit
der Analytkonzentration oder einer Eigenschaft der Flüssigkeit in
Bezug gebracht wird;
- c) einen Kanal mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende,
um einen fluidischen Pfad von der Probenöffnung am ersten Ende durch
die erste Meßfläche bereitzustellen;
- d) eine Blase am zweiten Ende des Kanals,
umfassend,
mindestens einen Teil eines elastischen Gebiets in einer ersten
Schicht und mit einem Volumen, welches mindestens etwa gleich den
vereinigten Volumina der Meßfläche und
des Kanals ist; und
einem Stopknotenpunkt in dem Kanal zwischen
der Meßfläche und
der Blase, welche zwei Durchgänge umfaßt, die
im Wesentlichen senkrecht zur ersten Oberfläche der Zwischenschicht sind,
wobei jeder Durchgang ein erstes Ende in fließfähiger Verbindung mit dem Kanal
und ein zweites Ende in fließfähiger Verbindung
mit einer Vertiefung in einer zweiten Oberfläche der Zwischenschicht aufweist,
wobei diese Vertiefung eine fließfähige Verbindung zwischen den
zweiten Enden der Durchgänge
bereitstellt.
-
Die Erfindung
-
Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Initiierung der Messung einer
Analytkonzentration oder Eigenschaft einer Blutprobe bereit, welche
eine "Rouleaux"-Ausrichtung zeigt. "Rouleaux-Formation" ("Geldrollenbildung") betrifft die Stapelung
von roten Blutzellen, welche eine charakteristische optische Signatur
für eine
solche Probe, typischerweise Vollblut, ermöglicht.
-
Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Initiierung einer Messung einer
Analytkonzentration oder einer physikalischen Eigenschaft einer
Blutprobe bereit, umfassend
- (a) zur Verfügung stellen
eines Meßgeräts, welches
die Analytkonzentration oder die physikalische Eigenschaft einer
Blutprobe auf einer fluidischen Diagnostiziervorrichtung (10)
mißt;
- (b) Einführen
des Meßgerätes in die
Vorrichtung (10), umfassend:
- (i) eine Probenöffnung
(12) zum Einfuhren einer Probe des Blutes in die Vorrichtung
(10),
- (ii) eine Meßfläche (18),
auf welcher die Analytkonzentration oder die physikalische Eigenschaft gemessen
wird;
- (iii) einen Kanal (16) mit einem ersten Ende und einem
zweiten Ende, um einen fluidischen Pfad von der Probe am ersten
Ende zur Meßfläche zur Verfügung zu
stellen;
- (c) Zuführen
der Blutprobe zur Probenöffnung (12);
wobei das Verfahren weiterhin umfaßt:
- (d) Beleuchten der Probenöffnung
(12) und Beobachten des Lichts über eine vorbestimmte Zeitspanne;
und
- (e) Messen der Analytkonzentration oder der physikalischen Eigenschaft;
wobei
die
Probenöffnung
(12) transparent ist und das über eine vorbestimmte Zeitspanne
durch die Probe übertragene
Licht beobachtet wird und die Messung im Schritt (e) nur vorgenommen wird,
wenn während
der vorbestimmten Zeitspanne das Licht zuerst schlagartig abnimmt
und dann zunimmt, wobei das Meßgerät die Messung
nur durchführt,
wenn die Blutprobe Vollblut ist.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat eine breite Anwendung bei verschiedenen Vorrichtungen für die Messung
von Analytkonzentrationen und Eigenschaften von Blut, aber es ist
besonders gut angepaßt
an die Messung der Prothrombin-Zeit (PT-Zeit) von Vollblut. In diesem
Fall, hat die Meßfläche eine
Zusammensetzung, welche die Blutgerinnungskaskade katalysiert.
-
Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf Figuren einer Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei zeigen:
-
1 eine
Draufsicht einer Vorrichtung, die für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung geeignet ist;
-
2 eine
Explosionsdarstellung der Vorrichtung aus 1;
-
3 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1;
-
4 eine
schematische Darstellung eines Meßgeräts;
-
4A ein
Element des Meßgeräts von 4 dar
und illustriert das erfindungsgemäße Verfahren;
-
5 einen
Graph von Kurven, die eine Flüssigkeit
identifizieren, die Vollblut sein kann oder auch nicht;
-
6 ein
Graph von Daten, welcher zur Bestimmung der PT-Zeit, unter Verwendung
des Meßgeräts aus 4 verwendet
wird;
-
7 eine
Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung
aus 1;
-
7A, 7B und 7C eine
Zeitsequenz, während
der eine Probe in die Vorrichtung aus 7 eingelassen
wird; und
-
8 eine
schematische Zeichnung einer Vorrichtung, die mehrere Meßflächen und
einen Umgehungskanal umfaßt.
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Initiierung einer Messung in
einer fluidischen Vorrichtung zur Analyse von Vollblut. Die Vorrichtung
ist im Wesentlichen von einer Art, daß sie zusammen mit einem geeigneten
Meßgerät einen
physikalischen Blutparameter oder einen Bestandteil des Bluts mit
einer Analytkonzentration in dem Blut oder mit einer Eigenschaft
des Bluts in Bezug bringt. Optische Parameter bilden die Basis für die Messung.
Das Verfahren kann an eine Vielzahl von Vorrichtungsentwürfen angepaßt werden,
einschließlich
Vorrichtungen, die ein kapillares Füllen einschließen; wir
stellen jedoch Details für
eine besonders geeignete Vorrichtung bereit, welche eine Probenaufbringungsfläche, eine
Blase, die eine Saugkraft erzeugt, um die Blutprobe in die Vorrichtung
zu ziehen, eine Meßfläche, in
welcher die Probe eine Veränderung
in einem optischen Parameter erfahren kann, wie Lichtstreuung, und
einen Stopknotenpunkt, um den Fluß genau nach dem Auffüllen der
Meßfläche zu stoppen,
umfassen. (Die Anpassung des vorliegenden Verfahrens an andere Vorrichtungen
oder für
andere Messungen schließt
nur Routineexperimente ein.)
-
Vorzugsweise
ist die Vorrichtung über
der Meßfläche im Wesentlichen
transparent, so daß die Fläche durch
eine Lichtquelle an einer Seite beleuchtet werden und das übertragene
Licht an der entgegengesetzten Seite gemessen werden kann. Die Messung
an der Probe kann an einem Parameter stattfinden, der sich nicht ändert, aber
typischerweise erfährt
die Probe in der Meßfläche eine
Veränderung und
die Veränderung
in übertragenem
Licht ist ein Maß für den untersuchten
Analyten oder die untersuchte fluide Eigenschaft. Alternativ kann
Licht, das von einer flüssigen
Probe gestreut wird, oder Licht, das die Probe passiert und ein
zweites Mal durch sie zurückreflektiert
wird (durch einen Reflektor am entgegengesetzten Ende), von einem
Detektor an der gleichen Seite wie die Lichtquelle detektiert werden.
-
Diese
Art von Vorrichtung ist für
eine Vielzahl von analytischen Tests an Blut geeignet, wie der Bestimmung
von biochemischen oder hämatologischen Eigenschaften
oder der Messung der Konzentration von Proteinen, Hormonen, Kohlenhydraten,
Lipiden, Drogen, Toxinen, Gasen, Elektrolyten usw. Die Verfahren
für die
Durchführung
dieser Tests wurden in der Literatur beschrieben. Unter den Tests,
und wo sie beschrieben werden, sind die folgenden:
- (1) Chromogener Faktor XIIa Assay (und auch andere Gerinnungsfaktoren):
Rand, M. D. et al., Blood, 88, 3432 (1996).
- (2) Faktor X Assay: Bick, R. L. Disorders of Thrombosis and
Hemostasis: Clinical and Laboratory Practice. Chicago, ASCP Press,
1992.
- (3) DRVVT (Dilute Russells Viper Venom Test): Exner, T. et al.,
Blood Coag. Fibrinol., 1, 259 (1990).
- (4) Nephelometrischer und turbidimetrischer Immunassays für Proteine:
Whicher, J. T., CRC Crit. Rev. Clin Lab Sci. 18: 213 (1983).
- (5) TPA-Assay: Mann, K. G., et al., Blood, 76, 755, (1990);
und Hartshorn, J. N. et al., Blood, 78, 833 (1991).
- (6) APTT (Activated Partial Thromboplastin Time Assay): Proctor,
R. R. und Rapaport, S. I. Amer. J. Clin. Path, 36, 212 (1961); Brandt,
J. T. und Triplett, D. A. Amer. J. Clin. Path., 76, 530 (1981);
und Kelsey, P. R. Thromb. Haemost. 52, 172 (1984).
- (7) HbA1c Assay (Glykosyliertes Hämoglobin Assay): Nicol, D.
J. et al., Clin. Chem. 29, 1694 (1983).
- (8) Gesamthämoglobin:
Schneck et al., Clinical Chem., 32/33, 526 (1986); und Patent U.S. 4,088,448.
- (9) Faktor Xa: Vinazzer, H., Proc. Symp. Dtsch. Ges. Klin. Chem.,
203 (1977), ed. By Witt, I.
- (10) Kolorimetrisches Assay für Stickoxid: Schmidt, H. H.,
et al., Biochemica, 2, 22 (1995).
-
Das
Verfahren ist besonders gut geeignet für die Verwendung in einer Vorrichtung
zur Messung der Blutgerinnungszeit – "Prothrombin-Zeit" oder "PT-Zeit"- und Details bezüglich einer derartigen Vorrichtung
folgen unten. Die notwendigen Modifikationen zur Anpassung des Verfahrens
und der Vorrichtung für
Anwendungen wie die oben aufgeführten
erfordern nur routinemäßige Experimente.
-
1 zeigt
eine Draufsicht einer Vorrichtung 10, die für die Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignet ist. 2 ist eine
Explosionsdarstellung und 3 eine perspektivische
Ansicht der Vorrichtung. Die Probe wird in die Probenöffnung 12 eingeführt, nachdem
die Blase 14 komprimiert wurde. Offensichtlich muß das Gebiet
der Schicht 26 und/oder der Schicht 28, welche
dem Ausschnitt für die
Blase 14 benachbart ist, elastisch sein, um der Blase 14 zu
ermöglichen,
komprimierbar zu sein. Polyester mit einer Dicke von etwa 0,1 nm
haben eine geeignete Elastizität
und Sprungkraft. Vorzugsweise hat die obere Schicht 26 eine
Dicke von etwa 0,125 mm, und die untere Schicht 28 von
etwa 0,100 mm. Wenn die Blase freigegeben wird, zieht ein Sog die Probe
durch den Kanal 16 zu der Meßfläche 18, welche vorzugsweise
ein Reagenz 20 enthält.
Um sicherzustellen, daß die
Meßfläche 18 mit
Probe gefüllt werden
kann, ist das Volumen der Blase 14 vorzugsweise mindestens
gleich den vereinigten Volumina des Kanals 16 und der Meßfläche 18.
Soll die Meßfläche 18 von
unten beleuchtet werden, muß die Schicht 28,
wo sie an die Meßfläche 18 angrenzt, transparent
sein. Für
einen PT-Test enthält
Reagenz 20 Thromboplastin, welches frei von gerinnungsfördernden
Reagenzien ist, die normalerweise in lyophylilisierten Reagenzien
gefunden werden.
-
Wie
in den 1, 2 und 3 gezeigt, grenzt
der Stopknotenpunkt 22 an die Blase 14 und an
die Meßfläche 18 an;
es kann sich jedoch auf einer oder auf beiden Seiten des Stopknotenpunktes 22 eine
Fortsetzung des Kanals 16 befinden, welche den Stopknotenpunkt
von der Meßfläche 18 und/oder der
Blase 14 trennt. Wenn die Probe den Stopknotenpunkt 22 erreicht,
stoppt der Probenfluß.
Für PT-Messungen
ist es wichtig, den Probenfluß beim
Erreichen dieses Punktes zu stoppen, um eine reproduzierbare Rouleaux-Bildung
zu ermöglichen,
was einen wichtigen Schritt bei der Beobachtung der Blutgerinnung unter
Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens darstellt. Es ist zu
beachten, daß die
Rouleaux-Bildung reversibel ist und die früher in der Probenöffnung gebildeten
Rouleaux beseitigt werden, wenn das Blut durch Kanal 16 strömt. Das
Prinzip der Arbeitsweise des Stopknotenpunkts wird im U.S. Patent
5 230 866 beschrieben, welches hiermit durch Nennung eingeschlossen
ist.
-
Wie
in 2 gezeigt, werden alle oben genannten Elemente
durch Ausschnitte in der Zwischenschicht 24 geformt, welche
zwischen der oberen Schicht 26 und der unteren Schicht 28 angeordnet
ist. Vorzugsweise ist Schicht 24 ein doppelseitiges Klebeband.
Der Stopknotenpunkt 22 wird durch einen zusätzlichen
Ausschnitt in Schicht 26 und/oder 28 gebildet,
ist in einer Linie mit dem Ausschnitt von Schicht 24 angeordnet
und mit einer Dichtungsschicht 30 und/oder 32 abgedichtet.
Vorzugsweise umfaßt
der Stopknotenpunkt, wie gezeigt, Ausschnitte in beiden Schichten 26 und 28 mit
Dichtungsschichten 30 und 32. Jeder Ausschnitt
für den
Stopknotenpunkt 22 ist mindestens so breit wie Kanal 16. Ebenfalls
in 2 gezeigt, ist ein optionaler Filter 12A,
der die Probenöffnung 12 bedeckt.
Der Filter kann rote Blutkörperchen
aus der Vollblutprobe abtrennen und/oder kann ein Reagenz enthalten,
welches mit dem Blut wechselwirkt, um zusätzliche Informationen zu liefern.
Aus Gründen,
die im Folgenden deutlich werden, müssen rote Blutkörperchen
von "unten" sichtbar sein, so
daß die
Membran transparent sein muss, wenn sie rote Blutkörperchen
ausfiltert. Ein optionaler Reflektor 18A kann sich auf
einer Oberfläche
der Schicht 26 befinden oder an sie angrenzen, und über der
Meßfläche 18 positioniert
sein. Ist der Reflektor anwesend, wird die Vorrichtung eine transflektierende
Vorrichtung.
-
Das
Verfahren unter Verwendung der Streifen aus den 1, 2 und 3 kann
in Bezug auf eine schematische Zeichnung der Elemente eines in 4 gezeigten
Meßgeräts verstanden
werden. Der erste vom Verwender ausgeführte Schritt ist das Einschalten
des Meßgeräts, wodurch
der Streifendetektor 40, der Probendetektor 42,
das Meßsystem 44 und
das optionale Heizgerät 46 mit
Energie versorgt werden. Der zweite Schritt ist die Einführung des
Streifens. Vorzugsweise ist der Streifen über mindestens einem Teil seiner
Fläche
nicht transparent, so daß ein
eingeführter
Streifen die Beleuchtung des Detektors 40b durch die LED 40a blockiert. (Mehr
bevorzugt wird die Zwischenschicht aus einem undurchlässigen Material
geformt, so daß Hin tergrundlicht
nicht in das Meßsystem 44 eindringt.)
Der Detektor 40b erfaßt
dadurch, daß ein
Streifen eingeführt
wurde und aktiviert die Blase 48, um die Blase 14 zu
komprimieren. Ein Meßgerätedisplay 50 veranlaßt den Anwender
dann, die Probe in die Probenöffnung 12 einzuführen; und
dies ist der dritte und letzte Schritt, den der Anwender in der
Meßsequenz
ausführen
muß.
-
Es
ist für
ein korrektes Arbeiten der Vorrichtung wichtig, daß eine "geeignete" Probe (d.h., Vollblut)
aufgebracht wurde. So darf das Meßgerät keine Messung melden, wenn
etwas anderes als Vollblut eine Veränderung beim vom Detektor 42b detektierten
Licht verursacht. Solch eine Veränderung
könnte daher
kommen, daß der
Streifen entfernt wurde, etwas (z.B. ein Finger) in die Nähe der Probenöffnung gebracht
wurde, oder sogar, wenn Blutserum in die Probenöffnung eingeführt wird.
Jedes dieser Ereignisse könnte
ein fehlerhaftes Ergebnis verursachen. Um diese Art von Fehler zu
vermeiden, kann die Probenöffnung 12 mit 42a erleuchtet
werden und diffus reflektiertes (d.h. "gestreutes") Licht wird mit dem Detektor 42b,
der senkrecht zur Ebene des Streifens 10 angebracht ist,
gemessen. Wenn eine Vollblutprobe in die Probenöffnung 12 eingeführt wurde,
nimmt das von 42b detektierte Signal, aufgrund von Streuung
in der Blutprobe, schlagartig zu und nimmt dann ab, da die roten
Zellen sich wie Geldstücke
zu stapeln beginnen (Rouleaux-Bildung). Diese Alternative wird nur
als erklärender
Hintergrund gegeben und ist kein Bestandteil der Erfindung.
-
5 stellt
diese schlagartige Zunahme an gestreuter Lichtintensität (I) gefolgt
von einer Abnahme als Funktion der Zeit (t) dar, was eine Blutprobe kennzeichnet – Kurve
A. Ebenfalls gezeigt – Kurve
B – ist
eine unterschiedliche Kurve, die eine Probe kennzeichnet, die nicht
Vollblut ist.
-
In
der Erfindung, gezeigt in 4A, wird
anstelle von gestreutem Licht, übertragenes
Licht gemessen. Das Phänomen
der Rouleaux-Bildung verursacht beim detektierten Signal eine schlagartige Abnahme
und dann eine Zunahme (d.h. das Gegenstück zu Kurve A.)
-
Das
Detektorsystem 42 ist programmiert, zunächst die Art von Signal zu
benötigen,
die in 5 für
Vollblut gezeigt ist (Kurve A oder ihr Gegenstück, je nach Fall), und dann
den Aktuator 48 zu veranlassen, die Blase 14 freizugeben,
um die Probe in den Kanal 16 einzulassen. Dies erfordert,
selbstverständlich,
eine Verzögerung
(vorzugsweise von mindestens fünf
Sekunden) im Vergleich zu einem einfachen Zulassen der Probe, ohne
zunächst
zu bestimmen, ob es sich um Vollblut handelt. Die Verzögerung bei der
Freigabe der Blase 14 beeinträchtigt jedoch die unten beschriebenen
Anzeigen nicht wesentlich. Die Freigabe der Blase 14 verursacht
in Kanal 16 einen Sog, welcher die Probe durch die Meßfläche 18 zum Stopknotenpunkt 22 zieht.
Licht von LED 44a passiert die Meßfläche 18, und Detektor 44b beobachtet das
Licht, das durch die Probe bei der Gerinnung übertragen wird. Gibt es mehrere
Meßflächen, umfaßt das Meßsystem 44 ein
LED/Detektor-Paar (wie 44a und 44b) für jede Meßfläche. Die
Analyse des übertragenen
Lichts als Funktion der Zeit (wie unten beschreiben) ermöglicht eine
Berechnung der PT-Zeit, welche auf dem Meßgerätdisplay 50 angezeigt
wird. Vorzugsweise wird die Probentemperatur durch ein Heizgerät 46 auf
etwa 37°C
gehalten.
-
6 stellt
eine typische "Gerinnungssignatur"-Kurve da, in welcher
der Strom von Detektor 44b als Funktion der Zeit aufgetragen
wird. Blut wird zuerst in der Meßfläche von 44b zur Zeit
1 detektiert. Im Zeitintervall A, zwischen den Punkten 1 und 2,
füllt das
Blut die Meßfläche. Die
Verminderung beim Strom während
dieses Zeitintervalls beruht auf von roten Blutkörperchen gestreutem Licht und
ist so ein ungefähres
Maß des
Hämatokritwerts.
Am Punkt 2 hat die Probe die Meßfläche gefüllt und
ruht, da ihre Bewegung vom Stopknotenpunkt gestoppt wurde. Die Rouleaux-Bildung
ermöglicht
dann eine erhöhte Lichtübertragung
durch die Probe (und weniger Streuung) im Zeitintervall zwischen
den Punkten 2 und 3. Am Punkt 3 beendet die Blutgerinnung die Rouleaux-Bildung
und die Übertragung
durch die Probe erreicht ein Maximum. Die PT-Zeit kann aus dem Interval
B zwischen den Punkten 1 und 3 oder zwischen 2 und 3 berechnet werden.
Danach geht Blut von einem flüssigen
Zustand in ein halbfestes Gel über,
mit einer korrespondierenden Verminderung der Lichtübertragung.
Die Verminderung im Strom C zwischen dem Maximum 3 und dem Endpunkt
4 korreliert mit dem Fibrinogen in der Probe.
-
Die
in 2 dargestellte und oben beschriebene Vorrichtung
wird vorzugsweise gebildet, indem thermoplastische Folien 26 und 28 an
eine thermoplastische Zwischenschicht 24 laminiert werden,
welche auf beiden Oberflächen
einen Klebstoff aufweist. Die Ausschnitte, welche die in 1 gezeigten
Elemente bilden, können,
zum Beispiel, durch Laserstahlschneiden oder Ausstanzen aus den
Schichten 24, 26 und 28 geformt werden.
Alternativ kann die Vorrichtung aus geformtem Kunststoff gebildet
werden. Vorzugsweise ist die Oberfläche von Folie 28 hydrophil.
(Film 9962, erhältlich
von 3M, St. Paul, MN.) Die Oberflächen müssen jedoch nicht hydrophil sein,
da die Probenflüssigkeit
die Vorrichtung ohne Kapillarkräfte
füllt.
So können
die Folien 26 und 28 unbehandelte Polyester oder
andere thermoplastische Folien sein, die auf diesem Fachgebiet wohlbekannt
sind. Gleichfalls kann die Vorrichtung, da Schwerkraft beim Füllen nicht
beteiligt ist, in jeder Orientierung verwendet werden. Anders als
Vorrichtungen mit Kapillarfüllung,
welche Belüftungslöcher haben,
durch die Probe austreten könnte,
wird die Vorrichtung durch die Probenöffnung belüftet, bevor die Probe aufgebracht
wird, was bedeutet, daß der Teil
des Streifens, der zuerst in das Meßgerät eingeführt wird, ohne eine Öffnung ist,
was das Risiko einer Kontamination vermindert.
-
7 zeigt
eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung,
die für
eine Verwendung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet
ist, in welcher die Vorrichtung einen Umgehungskanal 52 umfaßt, der
Kanal 16 mit der Blase 14 verbindet. Die Funktions-
und Arbeitsweise des Umgehungskanals kann mit Bezug auf die 7A, 7B und 7C verstanden
werden, welche eine Zeitsequenz darstellen, während der eine Probe zur Messung
in die Vorrichtung 10 gezogen wird.
-
7A stellt
die Situation dar, nachdem der Anwender eine Probe auf den Streifen
aufgebracht hat, während
die Blase 14 komprimiert war. Dies kann durch Aufbringen
von einem oder mehreren Tropfen Blut erreicht werden. Die Probe
verbleibt dort, während
das Meßgerät bestimmt,
ob die Probe Vollblut enthält.
Ist das der Fall, wird die Blase entspannt.
-
7B stellt
die Situation dar, nachdem die Blase entspannt wurde. Der resultierende
verminderte Druck im Einlaßkanal 16 zieht
die Probe anfangs in die Meßfläche 18.
Wenn die Probe den Stopknotenpunkt 22 erreicht, trifft
die Probe auf einen Rückdruck,
welcher veranlaßt,
daß die
Probe stoppt und eine zusätzliche
Probe in den Umgehungskanal gezogen wird.
-
7C stellt
die Situation dar, wenn abgelesen wird. Die Probe ist in der Meßfläche 18 zur
Ruhe gekommen. Die Probe füllt
auch etwas oder (wie gezeigt) den gesamten Kanal 16.
-
8 stellt
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Vorrichtung dar, die für
die Verwendung mit dem Verfahren geeignet ist. Es handelt sich um eine
Multikanalvorrichtung, die einen Umgehungskanal 152 einschließt. Der
Umgehungskanal 152 dient in dieser Vorrichtung einem Zweck,
der analog zu dem ist, dem der Umgehungskanal 52 in der
Vorrichtung aus 7 dient, die weiter oben beschrieben wurde.
Meßfläche 118 enthält Thromboplastin.
Vorzugsweise enthalten die Meßflächen 218 und 318 Kontrollen,
mehr bevorzugt die unten beschriebenen Kontrollen. Fläche 218 enthält Thromboplastin,
bovines Eluat („bovine
eluate") und rekombinanten
Faktor VIIa. Die Zusammensetzung ist ausgewählt, um die Gerinnungszeit
einer Blutprobe zu normalisieren, indem der Wirkung eines gerinnungshemmenden Mittels
wie Warfarin entgegengewirkt wird. Meßfläche 318 enthält Thromboplastin
und bovines Eluat allein, um die Wirkung eines gerinnungshemmenden Mittels
teilweise zu überwinden.
So werden auf einem Streifen drei Messungen durchgeführt. Die PT-Zeit
der Probe, die Messung, die vom größten Interesse ist, wird in
der Fläche 118 gemessen.
Die Messung wird jedoch nur bestätigt,
wenn Messungen in den Flächen 218 und 318 Ergebnisse
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ergeben. Befindet sich eine
oder beide Kontrollmessungen außerhalb
dieses Bereichs, wird ein Wiederholungstest angezeigt. Der ausgedehnte
Stopknotenpunkt 122 stoppt den Fluss in allen drei Meßflächen.
-
Die
folgenden Beispiele zeigen Vorrichtungen, die für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren
geeignet sind, sollen aber in keinerlei Weise einschränken.
-
Beispiel 1
-
Ein
für die
Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren
geeigneter Streifen wird hergestellt, indem zunächst ein doppelseitiges Klebeband (RX
675SLT, erhältlich
von Scapa Tapes, Windsor, CT) zwischen zwei Trägermaterialien in einem Laminier-
und Rotationsstanz-Konvertierungssystem angeordnet wird. Das in 7 gezeigte
Muster, mit Ausnahme des Stopknotenpunkts, wird durch das obere
Trägermaterial
und das Klebeband, aber nicht durch das untere Trägermaterial
geschnitten, welches dann als Abfall zusammen mit den Ausschnitten vom
Band entfernt wird. Ein Polyesterfilm, der behandelt wurde, um hydrophil
zu sein, (3M9962, erhältlich von
3M, St. Paul, MN) wird auf die exponierte untere Seite des Klebebands
laminiert. Dann wird Reagenz (Thromboplastin, erhältlich von
Ortho Clinical Diagnostics, Raritan, NJ) auf die Reagenzfläche (18)
des Polyesterfilms mittels Dampfblasenstrahlens, unter Verwendung
von Druckköpfen
51612A, von Hewlett Packard, Corvallis, OR, aufgedruckt. Eine Probenöffnung wird
dann in unbehandelten Polyesterfilm (AR1235, erhältlich von Adhesives Research,
Glen Rock, PA) geschnitten und dann, zur Deckung gebracht, oben
auf das doppelseitige Klebeband laminiert (nach Entfernen des Trägermaterials).
Eine Stanze schneidet dann den Stopknotenpunkt durch die drei Schichten
des "Sandwichs". Schließlich werden
Streifen aus einseitigem Klebeband (MSX4841, erhältlich von 3M, St. Paul, MN)
auf der Außenseite der
Polyesterschichten angebracht, um die Stopknotenpunkte abzudichten.
-
Beispiel 2
-
Ein
gleichartiges Verfahren, wie das in Beispiel 1 beschriebene, wird
durchgeführt,
um einen Streifen von der in 8 gezeigten
Art herzustellen. Die Reagenzien, die auf die Flächen 118P, 218P und 318P dampfblasengestrahlt
werden, sind jeweils Thromboplastin; Thromboplastin, bovines Eluat
und rekombinanter Faktor VIIa; und Thromboplastin und bovines Eluat
allein. Das bovine Eluat (bovines Plasma-Bariumcitrat-Eluat) ist
erhältlich
von Haemotologic Technologies, Burlington, VT; und der rekombinante
Faktor VIIa von American Diagnostica, Greenwich, Ct.
-
Messungen,
die an Vollblutproben unter Verwendung des Streifens aus diesem
Beispiel gemacht wurden, ergaben eine Kurve von der in 6 gezeigten
Art für
jede der Meßflächen. Die
Daten aus den Kurven für
die Kontrollen (Meßflächen 218P und 318P)
werden zur Qualifizierung der Daten aus der Kurve für die Meßfläche 118P verwendet.
Als Ergebnis kann die PT-Zeit verläßlicher bestimmt werden, als
dies mit einem Streifen gemacht werden kann, der nur eine einzige
Meßfläche hat.