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Die Erfindung betrifft Immunoassay-Vorrichtungen
und Verfahren zum Sammeln und Testen von biologischen Flüssigkeiten,
insbesondere von Urin. Die Erfindung betrifft ferner Mittel zur
Steuerung des Fluidstroms durch eine Membran mit Dochtwirkung.
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Angesichts der zunehmenden Verfügbarkeit und
Verwendung von Arzneistoffen in der Bevölkerung wenden Arbeitgeber,
wie Regierungsbehörden, Sportverbände und
Betriebe des Transportgewerbes, Arzneistoff-Screeninguntersuchungen
im Hinblick auf Anstellungsbedingungen und Aufrechterhaltung der
Sicherheit am Arbeitsplatz an. Wenn zur Durchführung der Arzneistoff-Screeninguntersuchungen am
Arbeitsplatz ein Arzt anwesend sein muß, ist dies für einen
Arbeitgeber teuer und unzweckmäßig. Demzufolge
wurden andere Verfahren zur Durchführung von Arzneistoff-Screeninguntersuchungen
entwickelt.
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Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren
ist in US-A-5 403 551 mit der Bezeichnung "Testvorrichtung und Behälter für Feld-Analysen
einer Probe und den späteren
Versand der unverfälschten
Probe" beschrieben.
Diese Vorrichtung ist in ihrer Herstellung relativ teuer, da sie
spezielle Komponenten (insbesondere einen speziellen Flüssigkeitssammelbecher) benötigt. Ferner
ist sie für
den Laien relativ kompliziert zu bedienen und unterliegt leicht
Leckagen und einer Verunreinigung.
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US-A-5 656 502 beschreibt Teststreifen
für einen
Eintauchtest. Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Sammeln
und Bestimmen einer Probe einer biologischen Flüssigkeit bereitgestellt, wobei
die Vorrichtung folgendes umfaßt:
(a) einen Testproben-Flüssigkeitssammelbehälter mit
einer Unterseite, einer Öffnung
und Wänden,
die die Unterseite mit der Öffnung verbinden;
(b) einen Strömungskontrollkanal,
der in den Behälter
eingesetzt ist und von einer flüssigkeitsdurchlässigen Öffnung und
einem flüssigkeitsundurchlässigen,
geschlossenen Ende sowie flüssigkeitsundurchlässigen Seitenwänden begrenzt
ist, wobei die Innenabmessungen des Strömungskontrollkanals ausreichend
sind, um das Einsetzen eines Teststreifens zu ermöglichen; (c)
einen Teststreifen, der eine saugfähige Membran umfasst und innerhalb des
Strömungskontrollkanals
angeordnet ist, wobei der Teststreifen eine Probenaufsetzzone in
Fluidverbindung mit einer Testzone aufweist, wobei die Testzone
Markierungen und Reagenzien umfasst, die dazu in der Lage sind,
ein beobachtbares Signal bereitzustellen, das die Anwesenheit oder
Abwesenheit eines Analyten in einer Testprobenflüssigkeit anzeigt, und wobei
der Teststreifen so im Strömungskontrollkanal
angeordnet ist, dass die flüssigkeitsdurchlässige Öffnung und
die Seitenwände
unter Einhaltung eines Spielraums um den Teststreifen herum angeordnet
sind und die Probenaufsetzzone bündig
mit der flüssigkeitsdurchlässigen Öffnung des
Strömungskontrollkanals
verläuft
oder von diesem vorsteht, wobei die Tiefe des Behälters so
beschaffen ist, dass der Druck im Strömungskontrollkanal (auf einem
Niveau gehalten wird, der im wesentlichen dem Umgebungsdruck außerhalb
des Strömungskontrollkanals entspricht,
um das Hineinströmen
von Flüssigkeit
zu erschweren; und wobei die Vorrichtung so konstruiert und angeordnet
ist, dass Testprobenflüssigkeit,
die in den Behälter
gegeben wird, direkt durch die flüssigkeitsdurchlässige Öffnung des
Strömungskontrollkanals
auf die Probenaufsetzzone des Teststreifens abgegeben werden kann,
so dass sie nur aufgrund der Dochtwirkung durch den Teststreifen
durch den Strömungskontrollkanal
zur Testzone wandert.
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Eine Kontrolle des Flüssigkeitsstroms
wird erreicht, indem man den Teststreifen innerhalb eines Strömungskontrollkanals
plaziert, wobei der Druck innerhalb des Strömungskontrollkanals im wesentlichen
im Gleichgewicht mit dem Umgebungsdruck außerhalb des Strömungskontrollkanals
gehalten wird.
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Durch Vermeidung der Bildung eines
Druckgradienten innerhalb des Strömungskontrollkanals, was ein
Fließen
der Testprobe in den Strömungskontrollkanal
begünstigen
würde,
ist der Flüssigkeitsstrom
aus der Probenquelle, in die der Eintauchteststreifen getaucht wird,
im wesentlich auf die Wanderung aufgrund einer Dochtwirkung durch
den Teststreifen begrenzt. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Übersättigung
des Teststreifens bei Einführung in
eine Testprobenflüssigkeit
auf ein Minimum begrenzt werden. Somit wird die Notwendigkeit anderer Maßnahmen
zur Einschränkung
der Geschwindigkeit oder des Volumens des Durchflusses durch einen Eintauchteststreifen,
z. B. ein Gehäuse
mit einer Probenauftrageöffnung
mit begrenzten Volumen oder Stufen zur indirekten Zufuhr der Probe
auf den Teststreifen, ebenfalls vermieden, was eine Verringerung der
Herstellungskosten und eine Erhöhung
der Geschwindigkeit der Testdurchführung ergibt.
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Nachstehend werden Ausführungsformen
einer Kombination aus einer Testvorrichtung und einer Sammelkammer,
die zum leichten Sammeln und Testen einer biologischen Flüssigkeitsprobe,
wie Urin, befähigt
sind, beschrieben und erläutert,
wobei die Probe in einem unverfälschtem
und sicheren Zustand verbleibt. Insbesondere wird gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ein Teststreifen mit kontrollierter Flüssigkeitsströmung in
einer Kammer an einen festen Träger,
der in eine Flüssigkeitssammelkammer,
z. B. einen Urinbecher, eingeführt
ist, bereitgestellt.
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Die vorerwähnten Merkmale der Erfindung werden
nachstehend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert, wobei
gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Elemente bezeichnen.
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1 stellt
eine Seitenansicht einer herkömmlichen
Sammelbecher/Eintauchteststreifen-Vorrichtung dar, die erfindungsgemäß verbessert wird.
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2 stellt
einen Ausschnitt der Eintauch-Testvorrichtung von
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1 dar.
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3 ist
eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Eintauch-Testvorrichtung mit
Strömungskontrolle.
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4 ist
eine Querschnittsansicht von 3 entlang
der Linie 4-4 von 3.
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5 ist
eine Vorderansicht einer Haltevorrichtung für die Eintauch-Teststreifenvorrichtung
der 3 und 4.
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6 ist
eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Sammelvorrichtung für eine Testprobenflüssigkeit,
in die die Eintauch-Teststreifenvorrichtung
der 3 und 4 sowie der Halter von 5 eingesetzt sind.
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7 ist
eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sammelvorrichtung
für eine
Testprobenflüssigkeit
in Kombination mit der Eintauch-Teststreifenvorrichtung der 3 und 4 sowie mit der Haltevorrichtung von 5.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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A. Definitionen
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Zum leichteren Verständnis gelten
die folgenden Definitionen in der gesamten Beschreibung. Dabei soll
jedoch keine Definition eine in der Fachwelt anerkannte Bedeutung
der aufgeführten
Ausdrücke
außer
Kraft setzen.
- 1. Der hier verwendete Ausdruck "Analyt" bezieht sich auf
beliebige Substanzen, die zur Bindung an Antikörper oder Antigene befähigt sind.
Antigene können
(ohne Beschränkung
hierauf) chemische Verbindungen, Polypeptide, Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Lipide
und dgl., einschließlich
Virusteilchen, Virusuntereinheiten, bakterielle und parasitäre Oberflächenantigene
und Wirtsproteine, umfassen, die für den Zustand einer Person
von diagnostischer Aussagekraft sind.
- 2. Der Ausdruck "Testzone" bezieht sich auf
einen Bereich, in dem ein Bindemittel (Ligand) oder Analyt in beweglicher
oder unbeweglicher Weise an den Teststreifenbereich einer Testvorrichtung angebracht
ist.
- 3. Der Ausdruck "Probenaufsetzzone" bezieht sich auf
einen Bereich eines Teststreifens, auf den eine flüssige Analytprobe
mit dem Ziel einer Wanderung zur Testzone aufgetragen wird.
- 4. Ein erfindungsgemäßer "Teststreifen" besteht zusammengenommen
aus Membranen, die die Testzone und die Probenaufsetzzone tragen,
sowie aus etwaigen Filtern, die in der erfindungsgemäßen Eintauch-Teststreifenvorrichtung
vorhanden sind.
- 5. Bei einer "Testprobenflüssigkeit" kann es sich um
eine beliebige Flüssigkeit
handeln, bei der ein Verdacht besteht, daß sie einen Analyten von Interesse
enthält,
für den
ein spezieller Test spezifisch ist. Bei der Testprobe kann es sich
um beliebige Körperflüssigkeiten
handeln, einschließlich Urin,
Blut, Schweiß,
Lymphe, Intraperitonealflüssigkeit,
rohe Gewebeextrakte oder Homogenisate, abgeleitet von Föten, Neugeborenen,
jugendlichen oder erwachsenen Personen. Ferner kann es sich um nicht-biologische
Flüssigkeiten,
wie Wasser aus bestimmten ökologischen
Bereichen, z. B. Flüssen
oder Seen, oder um in einem Laboratorium verwendete Lösungen handeln.
- 6. Der Ausdruck "Markierung" bedeutet ein Molekül oder eine
Verbindung, die direkt oder indirekt die Erzeugung eines Signals
(z. B. eine Farbänderung)
vermitteln, die beim Test zur Anzeige des Vorliegens, des Fehlens
oder des Konzentrationsbereiches eines Analyten von Interesse in
einer Testprobe verwendet werden.
Markierungen können Enzyme,
fluoreszierende Bestandteile, Liposomen, Erythrozyten-Hüllen ("erythrocyte ghosts"), polymere Mikrokapseln, farbige
Polymerteilchen (Latex) und vorzugsweise Sole von metallhaltigen Verbindungen
umfassen. Eine Vielzahl von Patenten und Patentanmeldungen beschreiben
ausführlich
verschiedene Techniken zur Herstellung von nachweisbaren Signalen
in Immunoassays. Die folgende Aufstellung von US-Patenten stellt lediglich eine Erläuterung
für Markierungstypen
dar, die erfindungsgemäß Anwendung
finden können:
US-A-3 646 346 beschreibt radioaktive Markierungen; US-A-3 654 090,
US-A-3 791 932 und US-A-3
817 838 beschreiben Enzymmarkierungen; US-A-3 996 345 beschreibt
Fluoreszenz-Auslösch-Markierungen; US-A-4
062 733 beschreibt radioaktive Markierungen; US-A-4 067 959 beschreibt
Fluoreszenz- oder Enzym-Markierungen;
US-A-4 104 099 beschreibt chemilumineszierende Markierungen; und
US-A-4 160 645 beschreibt nicht-enzymatische Katalysatormarkierungen;
US-A-3 966 879 beschreibt eine elektrophoretische Technik unter Anwendung
einer Antikörperzone
und US-A-4 120 945
beschreibt einen Radioimmunoassay (RIA), wobei ein markierter Analyt
zunächst über einen
Antikörper
an einen festen Träger
gebunden wird; US-A-4 233 402 beschreibt Enzympaarmarkierungen;
US-A-4 720 450 beschreibt chemisch induzierte, fluoreszierende Markierungen; und
US-A-4 287 300 beschreibt
Enzymmarkierungen mit anionischer Ladung.
Bei Markierungen
kann es sich auch um metallhaltige Sole handeln, d. h. Metalle oder
Metallverbindungen, wie Metalloxide, Metallhydroxide, Metallsalze,
Metalle oder metallhaltige Verbindungen im Gemisch mit Polymeren
oder in Schichtform auf polymeren Kernen. Diese Metallmarkierungen können trockene
Formen von beliebigen der vorerwähnten
Metall- oder Metallverbindung-Sole umfassen und vorzugsweise kolloidales
Gold in trockener Form.
- 7. "Fluidkommunikation" bezieht sich auf
Strukturen, die miteinander in Kontakt stehen, jedoch nicht notwendigerweise
aneinander fest angebracht sind.
- 8. "Test" bezieht sich auf
mehrere verschiedene Typen von Testformaten, bei denen ein Analyt
von Interesse unter Verwendung eines Teststreifens nachgewiesen
werden kann. Beispielsweise binden in einem Immunoassay vom Sandwich-Typ Analyten
von Interesse in der Analytprobe (falls vorhanden) einen markierten
Tracer, der beweglich dem Teststreifen (bestehend aus einer porösen Membran)
an der Tracerzone einverleibt ist, wodurch ein erster Komplex gebildet
wird. Beim Tracer handelt es sich um ein Molekül, das den Analyten von Interesse
bindet und mit einer Markierung, vorzugsweise einer Metallmarkierung und
insbesondere mit kolloidalem Gold konjugiert ist.
- Ein zweiter immobilisierter Ligand, der dem Analyt von Interesse
entspricht, ist in der Testzone an den Teststreifen gekuppelt. Der
erste Komplex und der markierte, nicht-gebundene Ligand vermischen
sich mit der Testprobe und werden zusammen aufgrund der Kapillarwirkung
(Dochtwirkung) durch die Testzone transportiert. Die Analytprobe durchläuft den
Teststreifen, wobei die ersten Komplexe (falls vorhanden) in Kontakt
mit dem unmarkierten Liganden, der in der Testzone immobilisiert
ist, gebracht werden, wodurch ein zweiter Komplex aus markierten
Liganden/Analyten/immobilisierten Liganden gebildet wird. Der erste
immobilisierte Ligand wird in der Testzone durch bekannte Maßnahmen
immobilisiert, wozu eine kovalente Bindung oder Haftung an einer
mit einem unlöslichen
Protein beschichteten Oberfläche
gehören
(vgl. z. B. US-A-4
200 690 und US-A-5 075 078). Wenn der zweite Komplex gebildet worden ist,
erscheint in der Testzone ein sichtbares Farbmuster. Markierter
Ligand, der nicht an den Analyten in der Testprobe gebunden ist,
setzt seine Wanderung aufgrund der Dochtwirkung in die Kontrollzone
fort, wobei er in Kontakt mit dem dort immobilisierten Liganden
kommt. Der markierte Ligand kann den immobilisierten Liganden in
der Kontrollzone unter Bildung eines dritten Komplexes binden und
wird auf diese Weise in der Kontrollzone festgehalten.
- 9. Der Ausdruck "Probenintegritäts-Überwachungssystem" bezieht sich auf
einen oder mehrere Streifen, auf denen eine Determinante, die Aussagen über den
Zustand in einer Flüssigkeitsprobe
zuläßt, bereitgestellt
wird.
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B. Repräsentative
Testvorrichtung zur Anwendung im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen
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1 und 2 erläutern Merkmale eines herkömmlichen
Eintauch-Teststreifens
und einer Urin-Sammelbechervorrichtung. Diese Vorrichtung läßt sich
durch Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale verbessern. In
dieser Vorrichtung sind einer oder mehrere Teststreifen 12 an
einer Seite einer zweiseitigen festen Trägerunterlage 8 vorgesehen. Der
Teststreifen 12 ist in herkömmlicher Weise konzipiert und
umfaßt
eine Probenaufsetzzone 20 in Fluidverbindung mit einer
Testzone 23, der Markierungen und Reagenzien einverleibt
sind, die die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Analyten in der
Testprobenflüssigkeit
anzeigen. Ein gedrucktes Etikett 21, das die Identität des Materials,
für die
der Test spezifisch ist, anzeigt, kann gegebenenfalls am Teststreifen 12 distal
zur Probenaufsetzzone 20 vorgesehen sein.
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Die gegenüberliegende Seite des Trägers 8 ist
mit Material 10 mit Dochtwirkung bedeckt. Das Dochtmaterial 10 wird
in Kontakt mit dem Teststreifen 12 gebracht, indem es entweder
an einem Ende über den
Teststreifen 12 gefaltet wird (1) oder indem es an einem Ende mit dem
Teststreifen 12 bedeckt wird (2). Bei der letztgenannten Ausführungsform
wird die Probenaufsetzzone 20 des Teststreifens 12 über die
Oberkante 15 des Trägers 8 gefaltet und
schichtförmig
auf das Dochtmaterial 10 gelegt.
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Gemäß 1 ist der Träger 8 so geformt, daß er in
den Innendurchmesser eines durchsichtigen Urinsammelbechers 2,
der eine Öffnung 3 und eine
Unterseite 1 aufweist, paßt und diesem sich in der Form
anschließt.
Bei der Verwendung wird der Träger 8 in
den Becher 2 so eingeführt,
daß die
Probenaufsetzzone 20 des Eintauchstreifens 12 bündig mit
der Öffnung 3 des
Bechers 2 verläuft.
Urin wird im Becher 2 gesammelt. Anschließend wird
die Flüssigkeit
durch die Dochtwirkung des Dochtmaterials 10 nach oben
transportiert und gelangt in Kontakt mit der Probenaufsetzzone 20 des
Teststreifens 12. Der Becher 2 kann sodann mit
einer Kappe 4 verschlossen werden. Schließlich wandert
die Flüssigkeit durch
den Teststreifen 12 und gelangt in Kontakt mit den darin
enthaltenen Testreagenzien. Die Testergebnisse werden durch die
durchsichtigen Seiten des Urinbechers betrachtet.
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Obgleich die repräsentative Vorrichtung der 1 und 2 eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen
Testvorrichtungen darstellt, ist sie mit einigen Beschränkungen
behaftet. Erstens liefert die Vorrichtung nur relativ langsam Testergebnisse,
verglichen mit anderen Vorrichtungen, was auf die Zeitspanne zurückzuführen ist,
die eine Testprobenflüssigkeit
braucht, um aufgrund der Dochtwirkung des Dochtmaterials 10 nach
oben zum Teststreifen 12 zu gelangen (bei zahlreichen anderen
Eintauch-Teststreifenvorrichtungen
wird die Testprobenflüssigkeit direkt
auf eine Probenaufsetzzone oder neben dieser aufgesetzt).
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Zweitens besteht die Möglichkeit,
daß die Testprobenflüssigkeit
nicht gleichmäßig aufgrund
der Dochtwirkung das Dochtmaterial 10 durchwandert, wenn
nicht ein Mindestvolumen an Testprobenflüssigkeit in den Becher 2 gegeben
wird oder wenn eine zu große
Menge an Testprobenflüssigkeit
in den Becher gebracht wird, so daß das Dochtmaterial 10 überflutet
wird. Wenn infolgedessen die Testvorrichtung Mehrfachtest-Teststreifen
umfaßt,
werden möglicherweise
unterschiedliche Flüssigkeitsvolumina auf
jeden Teststreifen aufgesetzt. Gelegentlich hat diese Beschränkung dazu
geführt,
daß die
Vorrichtung keine zuverlässigen
Ergebnisse an einem oder mehreren der Teststreifen liefern kann.
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Drittens wird durch die Notwendigkeit
der Überlappung
von Dochtmaterial 10 und Probenaufsetzmaterial 20 die
Anzahl der Stufen erhöht,
wodurch die für
die Herstellung der Vorrichtung erforderlichen Kosten ansteigen.
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Theoretisch kann die Verwendung von Dochtmaterial 10 als
Träger
zur Abgabe von Testprobenflüssigkeit
zum Teststreifen 12 entfallen, indem man einfach die Orientierung
der Probenaufsetzzone 20 im Becher 2 umkehrt,
so daß die
Probenaufsetzzone sich statt an der Öffnung 3 neben der
Unterseite 1 befindet, wobei sämtliche übrigen Merkmale der Vorrichtung
beibehalten werden. Bei einer derartigen Orientierung kommt die
Probenaufsetzzone 20 in direkten Kontakt mit der in den
Becher 2 eingeführten Testprobenflüssigkeit.
In der Praxis funktioniert diese Alternative jedoch nicht, da die
Testpersonen üblicherweise
so große
Mengen an Testprobenflüssigkeit
in die Urinsammelbecher geben, daß der Teststreifen 12 rasch überflutet
wird.
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Diese vorstehend aufgeführten Beschränkungen
der Testvorrichtung gemäß den 1 und 2 werden durch die vorliegende Erfindung überwunden.
Insbesondere stellt die Erfindung eine Testvorrichtung bereit, bei
der Testprobenflüssigkeit
direkt auf die Probenaufsetzzone eines Teststreifens gegeben wird,
wobei die Vorrichtung zusätzlich
Mittel umfaßt,
um den Flüssigkeitsstrom
der Testprobe im Teststreifen zu steuern und zu dirigieren, wodurch eine Übersättigung
des Teststreifens vermieden wird, selbst wenn ein erhebliches Volumen
an Testprobenflüssigkeit
vorhanden ist. Sofern mehr als ein Teststreifen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorhanden ist, wird die Testprobenflüssigkeit gleichmäßig jedem
Streifen zugeführt,
selbst wenn nur sehr geringe oder sehr große Volumina an Testprobenflüssigkeit
vorliegen. In vorteilhafter Weise ergibt sich für die Erfindung ein relativ
einfaches Herstellungsverfahren.
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C. Erfindungsgemäße Testvorrichtungen
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Zum leichteren Verständnis werden
die verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf ihre Anwendung in einer
Kombination von Teststreifen/Testprobenflüssigkeit-Sammelbecher beschrieben. Für den Fachmann
ist es jedoch ersichtlich, daß die
erfindungsgemäßen Strömungskontrolleinrichtungen,
die bei jeder Ausführungsform
vorhanden sind, in beliebigen Immunoassay-Formaten auf Teststreifenbasis
herangezogen werden können,
bei denen eine Begrenzung der Strömung der Flüssigkeit durch den Teststreifen erwünscht ist.
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In 3 ist
ein Beispiel für
die erfindungsgemäße Strömungskontrolleinrichtung
dargestellt. Die erfindungsgemäße Teststreifen-Vorrichtungskomponente 40 besteht
aus einem Teststreifen 22 und einem Träger hierfür (nachstehend beschriebener
Träger 28).
In der Figur ist der Teststreifen 22 an einer Seite des
zweiseitigen Trägers 28 angeordnet.
Der Träger 28 ist
aus einem elastischen flüssigkeitsundurchlässigen Material
gefertigt. Typischerweise handelt es sich bei einem derartigen Material
um eine Kunststoffolie oder um eine mit Kunststoff beschichtete
Folie, die mit keiner der Komponenten der zu testenden biologischen
Flüssigkeit,
z. B. Urin, reaktiv ist.
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Der Teststreifen 22 ist
in herkömmlicher
Weise aufgebaut. Da der Fachmann über den Aufbau eines derartigen
Teststreifens ausreichend Bescheid weiß, wird dieser hier nicht ausführlich beschrieben. Kurz
zusammengefaßt,
umfaßt
der Teststreifen 22 eine saugfähige Membran 24 und
eine Probenaufsetzzone 30 in Fluidverbindung mit einer
Testzone 33, der Markierungen und Reagenzien einverleibt sind.
Diese Markierungen und Reagenzien sind dazu in der Lage, ein beobachtbares
Signal bereitzustellen, das die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Analyten
in einer Testprobenflüssigkeit
anzeigt. Gegebenenfalls kann ein bedrucktes Etikett 31 zur
Identifizierung des Materials, für
das der Test spezifisch ist, am Teststreifen 22 distal
zur Probenaufsetzzone 30 vorgesehen sein.
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Bezüglich weiterer Ausführungen über den Aufbau
von Teststreifen, einschließlich
der Wahl und der Herstellung der Testreagenzien, wird auf folgende
Druckschriften, die repräsentative
Beispiele für den
Aufbau von Teststreifen liefern, verwiesen: US-A-5 384 264, US-A-4
491 645, US-A-4
943 522, US-A-5 252 496, US-A-5 714 389 und US-A-5 602 040.
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Wie in 3 dargestellt,
ist der Träger 28 so geformt,
daß er
in den inneren Durchmesser eines durchsichtigen Urinsammelbechers 2 paßt und diesem
bezüglich
seiner Form folgt (6 und 7). Der Urinsammelbecher 2 weist
eine Öffnung 3 und
eine Unterseite 1 auf. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Träger 8 so
in den Becher 2 eingesetzt, daß sich die Probenaufsetzzone 30 des
Teststreifens 22 in der Nähe der Unterseite 1 des
Bechers 2 befindet.
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Eine Kontrolle der Testprobenflüssigkeit
wird bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
erreicht, indem man den Teststreifen 22 innerhalb eines Strömungskontrollkanals
anordnet, wobei der Druck innerhalb des Strömungskontrollkanals im wesentlich im
Gleichgewicht mit dem Umgebungsdruck steht, der außerhalb
des Strömungskontrollkanals
herrscht, und zwar auch nachdem der Flüssigkeitskontrollkanal in den
Sammelbehälter,
der die Testprobenflüssigkeit
enthält,
eingesetzt worden ist. Die Abmessungen des erfindungsgemäßen Testprobenflüssigkeit-Sammelbehälters sind
so beschaffen, daß die Tiefe
der Probenflüssigkeit,
in die der Flüssigkeitskontrollkanal
eingesetzt wird, unter der Tiefe gehalten wird, bei der das Gleichgewicht
bezüglich
des Druckes innerhalb und außerhalb
des Strömungskontrollkanals
verloren ginge.
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Als allgemeines Prinzip wäre eine
Tiefe der Testprobenflüssigkeit
in einer Säule
von etwa 10 m erforderlich, um einen Druck von wesentlich mehr als 1
atm zu erzeugen. Für
die meisten Testanwendungen der erfindungsgemäß3en Strömungskontrollvorrichtung auf
biologische Flüssigkeiten
liegt die Tiefe der zu verwendenden Testprobenflüssigkeit deutlich unter dieser
Tiefe.
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Der erfindungsgemäße Strömungskontrollkanal ist aus
fünf flüssigkeitsundurchlässigen Seiten und
einer flüssigkeitsdurchlässigen Seite
gebildet. Wie beispielsweise gemeinsam in den 3 und 4 dargestellt
ist, weist der Strömungskontrollkanal 34 vier
flüssigkeitsundurchlässige Wände unter
Einschluß des
Trägers 28 und
der wände 35A, 35B und 35C,
ein flüssigkeitsundurchlässiges,
verschlossenes Ende 35 und eine flüssigkeitsdurchlässige Seite auf,
die aus einer Öffnung 36 besteht,
aus der die Probenaufsetzzone 30 des Teststreifens 22 vorsteht. In
ihrer gesamten Größe sind
der Strömungskontrollkanal 34 und
der Träger 28 notwendigerweise
kleiner als der Testprobenflüssigkeits-Sammelbehälter, in den
sie einzusetzen sind. Die vier flüssigkeitsundurchlässigen Wände sind
um den Teststreifen herum mit lockerer Paßgenauigkeit (unter Einhaltung
eines Spielraums) angeordnet.
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Als ein weiteres Beispiel kann die
flüssigkeitsdurchlässige Seite
des Strömungskontrollkanals auch
als eine Öffnung
in einer flüssigkeitsundurchlässigen Seite
ausgebildet sein oder die flüssigkeitsdurchlässige Seite
kann aus einer flüssigkeitsdurchlässigen Membran
bestehen. Die flüssigkeitsdurchlässige Seite
des Strömungskontrollkanals
muß es ermöglichen,
daß der
Druck innerhalb und außerhalb des
Strömungskontrollkanals
trotz des Eintauchens in die Probenflüssigkeit und des Eintritts
von Flüssigkeit
in den Teststreifen, der im Strömungskontrollkanal
angeordnet ist, im wesentlichen im Gleichgewicht gehalten wird.
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Dadurch, daß im Bereich des Strömungskontrollkanals
im wesentlichen ein Druckgleichgewicht aufrechterhalten wird, kann
sich kein Druckgradient bilden, dem Flüssigkeit außerhalb des Strömungskontrollkanals
folgen könnte
und somit in den Strömungskontrollkanal
fließen
könnte.
Somit ist der Zutritt von Flüssigkeit
in den Strömungskontrollkanal auf
eine Wanderung in den Teststreifen 22 beschränkt, z.
B. durch einen Transport von Flüssigkeit aufgrund
von Dochtwirkung aus der Probenaufsetzzone 30 in Richtung
zur Testzone 33 und durch diese hindurch.
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Zu diesem Zweck ist der Strömungskontrollkanal 34 über dem
Teststreifen 22 angeordnet (4).
Der Strömungskontrollkanal 34 weist
zwei gegenüberliegende
Enden auf: ein flüssigkeitsundurchlässiges,
verschlossenes Ende 35 und ein flüssigkeitsdurchlässiges offenes
Ende 36. Das offene Ende 36 weist eine Öffnung 37 auf,
die unter lockerer Paßform
um den Teststreifen 22 herum angeordnet ist. Die Probenaufsetzzone 30 des
Teststreifens 22 ragt über
die Öffnung 37 hinaus.
Bei der Anwendung führt
die Testperson eine Testprobenflüssigkeit
(typischerweise Urin) in den Flüssigkeitssammelbehälter, z.
B. den Becher 2, durch die Öffnung 3 ein. Das
verschlossene Ende 35 des Strömungskanals 34 verhindert
den Zutritt von Probenflüssigkeit
in den Strömungskontrollkanal,
da die Zufuhr durch die Öffnung 3 erfolgt.
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Wie in 3 dargestellt
ist, sind getrennte Strömungskontrollkanäle für jeden
der Mehrfachtest-Teststreifen vorgesehen. Jedoch ist es für den Fachmann
im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen bezüglich der Rolle des Umgebungsdrucks-Gleichgewichts bei
der Kontrolle der Strömungsgeschwindigkeit
ersichtlich, daß eine
Strömungsbeschränkung auch
durch alternative Konzeptionen des Strömungskontrollkanals erreicht
werden kann, z. B. kann der Strömungskontrollkanal 34 in Breitenrichtung
kontinuierlich verlaufen, so daß sämtliche
Teststreifen innerhalb der gleichen Lufttaschen, die durch den Strömungskontrollkanal
begrenzt wird, angeordnet sind.
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Wenn Testprobenflüssigkeit im Becher 2 gesammelt
wird, gelangt sie in Kontakt mit der Probenaufsetzzone 30 und
wandert allmählich
nach oben durch den Teststreifen 22. Solange das Flüssigkeitsvolumen,
das in den Becher 2 eingeführt wird, zu einem Kontakt
mit der Probenaufsetzzone 30 ausreicht (diese kann ihrerseits
in Kontakt mit der Unterseite 1 des Bechers 2 gebracht
werden, um das erforderliche Volumen an Testprobenflüssigkeit
auf ein Minimum zu beschränken),
kann eine beliebige Menge an Testflüssigkeit bis zum maximalen
Volumen des Fassungsvermögens
des Bechers 2 bei der Durchführung eines Tests mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden. In Vorrichtungen mit Mehrfach-Teststreifen gelangen
die einzelnen Probenaufsetzzonen mit einem gleichwertigen Volumen an
Testprobenflüssigkeit
in Kontakt, wodurch eine ungleichmäßige Verteilung der Testprobenflüssigkeit unter
den Teststreifen vermieden wird.
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Vorzugsweise befindet sich die Testzone 33 am
Teststreifen 22 in einem Abstand von mindestens 2 mm vom
distalen Ende der Probenaufsetzzone 30, um die Testzone 33 von
der Flüssigkeit,
die sich um das offene Ende 36 der Kammer 34 ansammelt,
zu isolieren. Die Testergebnisse werden durch die durchsichtigen
Wände des
Bechers 2 betrachtet. Um die Vertraulichkeit der Testergebnisse
zu gewährleisten,
kann die Außenseite
des Bechers 2, durch die die Ergebnisse betrachtet werden,
beispielsweise mit einem entfernbaren, undurchsichtigen Band abgedeckt
werden. Die Testprobenflüssigkeit
kann nach Testdurchführung
verworfen werden. Die Teststreifenvorrichtung kann innerhalb oder
außerhalb
des Bechers 2 aufbewahrt werden.
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Ein fakultatives zusätzliches
Merkmal der Erfindung besteht in einem Halter, mit dem die Testvorrichtung
im Becher 2 an Ort und Stelle gehalten wird (5). Wie in 5 dargestellt ist, ist der Halter 40 gekrümmt, wobei
die Krümmung
dem Innendurchmesser des Bechers 2 folgt. Der Halter weist
im wesentlichen die gleiche Höhe
wie der Becher 2 auf. Es ist aber ersichtlich, daß der Halter
eine beliebige andere Ausgestaltung aufweisen kann, die in den Becher 2 paßt und den
Träger 28 auf
die hier beschriebene Weise hält.
Der Halter 40 umfaßt
einen gekrümmten
Bereich 42 mit einem Ausschnitt 44, der vertikale
Schlitze 46 und einen fakultativen horizontalen Schlitz 48 zur
Einführung
des Trägers 28 umfaßt. Der
gekrümmte
Bereich 42 ist in 4 mit
einem Ende 49 dargestellt, das gegebenenfalls zum Schutz des
Trägers 28 geschlossen
ist und abgeschrägt
sein kann, um die Einführung
des Halters 40 in den Becher 2 zu erleichtern.
Bei der Anwendung wird der Träger 28 in
die vertikalen Schlitze 46 und in den horizontalen Schlitz 48 so
eingesetzt, daß beim
Einsetzen des Halters 40 in den Becher 2 die Probenaufsetzzone 30 des
Teststreifens 22 in Richtung zur Becherunterseite 1 orientiert
ist und das Ende 49 des Halters 40 in Richtung
zur Becheröffnung 3 orientiert ist (6). Die Betriebsweise dieser
weiteren Ausführungsform
der Erfindung entspricht den vorstehenden Angaben.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der
Erfindung (in 7 dargestellt)
wird der Träger 28 so
in den Halter 40 eingesetzt, daß die Probenaufsetzzone 30 in
den horizontalen Schlitz 48 eingeführt wird. Bei dieser Ausführungsform
umfaßt
der horizontale Schlitz 48 des Ausschnitts 44 (5) ein Ende 49 (einschließlich des
fakultativen Verschlusses des Endes 49, wodurch ein enges
Flüssigkeitsreservoir
in der flüssigkeitsdurchlässigen Seite
des Strömungskontrollkanals 34 eingeschlossen
und begrenzt wird. Der Halter 40 wird so in den Becher 2 eingesetzt,
daß das
geschlossene Ende 49 und die darin eingeschlossene Probenaufsetzzone 30 sich neben
der Öffnung 3 des
Bechers 2 befinden (7). Die
Kappe 45 (die von beliebiger Bauart, die einen wasserdichten
Verschluß gewährleistet,
sein kann, z. B. zum Aufschrauben oder Einrasten) ist zum Verschließen des
Bechers 2 vorgesehen.
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Die Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
verläuft
in folgender Weise. Testprobenflüssigkeit
(üblicherweise
Urin) wird in den Becher 2 eingeführt. Wenn das Sammeln der Flüssigkeit
beendet ist, wird die Kappe 45 auf den Becher 2 aufgesetzt,
um einen wasserdichten Verschluß zu gewährleisten.
Zur Durchführung
des Tests kehrt der Laborassistent den Becher 2 um, so
daß Testflüssigkeit
in den horizontalen Schlitz 48 fließt. Auf diese Weise begrenzen
der horizontale Schlitz 48, die vertikalen Schlitze 46 und
das geschlossene Ende 49 ein Flüssigkeitsreservoir, in das
beim Stürzen
des Bechers 2 die Probenaufsetzzone 30 des Teststreifens 22 eingetaucht
wird (8). Testprobenflüssigkeit
wandert sodann gleichmäßig durch
den Teststreifen 22 und etwaige andere Teststreifen, die
in der Vorrichtung vorhanden sind. Die Testergebnisse werden durch
die durchsichtigen Wände
des Bechers 2 betrachtet.
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Sämtlichen
vorstehenden Ausführungsformen
der Erfindung ist der Vorteil gemeinsam, daß ein direktes Auftragen von
Probenflüssigkeit
auf den Teststreifen gewährleistet
ist (im Gegensatz zu einer Wanderung der Flüssigkeit durch eine Zwischentruktur,
z. B. ein Dochtmaterial 10 gemäß 1 und 2). Auf
diese Weise werden Schwankungen zwischen einzelnen Tests, die auf
den Auftrag unterschiedlicher Volumina auf mehrere Teststreifen
zurückzuführen sind,
vermieden. Der gesamte Test kann im Vergleich zu den bisherigen
Möglichkeiten
rascher und unter geringeren Gestehungskosten durchgeführt werden.
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Obgleich die Erfindung zum Testen
beliebiger Flüssigkeiten
auf beliebige Analyten von Interesse anwendbar ist, eignet sie sich
insbesondere zur Durchführung
von Screening-Tests von Urin auf das Vorliegen von Betäubungsmitteln.
Zu diesem Zweck wird vom National Institute on Drug Abuse (NIDA)
ein Test auf fünf
Arzneistoffe empfohlen, wozu auch Tests auf Tetrahydrocannabinol
und andere Marihuana-Metaboliten,
Kokain-Metaboliten, Opiat-Metaboliten, Phencyclidin (PCP "Angel Dust") und Amphetamine
gehören.
Um den Mißbrauch
von Substanzen in noch umfangreicherer Weise zu testen, kann die Wahl
der zu testenden Analyten folgende Bestandteile umfassen: Marihuana-Metaboliten,
Tetrahydrocannabinol- und andere Marihuana-Metaboliten, Kokain-Metaboliten, Opiat-Metaboliten,
Phencyclidin (PCP, "Angel
Dust"), Amphetamine,
Barbiturate, Benzodiazepine, Methaqualon und Propoxyphen. Die Teststreifen
für Arzneistofftests
weisen vorzugsweise eine Empfindlichkeit auf, die den Ausschlußgrenzen entspricht,
die von Substance Abuse Mental Health Service Administration (SAMSHA)
und NIDA, die die meisten Arbeitgeber anwenden, empfohlen werden. Bindemittel
und Reagenzien zum Aufbau von Teststreifen zur Verwendung beim Nachweis
von mißbräuchlich
verwendeten Arzneistoffen sind aus dem Stand der Technik bekannt
und werden hier nicht näher
beschrieben.
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Personen, die Arzneistofftests unterzogen werden,
sind gelegentlich bezüglich
ihrer Anstrengungen zur Verfälschung
der Analytenproben recht erfinderisch, um einen Nachweis von mißbräuchlich verwendeten
Arzneistoffen, die möglicherweise
in der Probe vorhanden sind, zu vermeiden. Um die Einflüsse derartiger
Täuschungsversuche
auf die mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen
erzielbaren Ergebnisse auf ein Minimum zu beschränken, wird der Vorrichtung
ein Überwachungssystem
zur Feststellung der Integrität
der Probe hinzugefügt.
Ein derartiges System dient zu der Feststellung, ob der Probe verfälschende
Bestandteile hinzugefügt
worden sind oder deren Qualität
anderweitig beeinträchtigt worden
ist.
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Beispielsweise kann das Überwachungssystem
zur Feststellung der Probenintegrität einen oder mehrere der folgenden
Parameter bewerten: pH-Wert,
Osmolalität
(Gesamtkonzentration der gelösten
Bestandteile im Urin, angegeben als mOsm/kg und gemessen als Funktion
der relativen Dichte der Flüssigkeit)
oder Konzentrationen an Albumin, Kreatinin, Glutaraldehyd und Nitrit
der Probe. In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen
besteht das System aus einem oder mehreren zusätzlichen Teststreifen (nicht abgebildet),
die am Träger 28 angeordnet
sind oder aus Testkissen, die am Teststreifen 22 neben dem
bedruckten Etikett 31 angeordnet sind.