專利名稱：具有毛細(xì)管孔道的分析測(cè)試元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定液體中分析物的分析測(cè)試元件，它包括惰性載體、檢測(cè)元件和能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，在能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一端，具有一個(gè)施加試樣的開口，在另一端具有一個(gè)排氣口。本發(fā)明還涉及應(yīng)用所述的分析測(cè)試元件測(cè)定液體中的分析物，以及借助于所述的分析測(cè)試元件測(cè)定液體試樣中分析物的方法。
時(shí)常采用所謂的載體束縛測(cè)試來定性或定量地分析測(cè)定體液，特別是血液中的成分。在這些測(cè)試中，試劑被埋在與試樣接觸的相應(yīng)的固態(tài)載體層中。如果有目標(biāo)分析物存在，液體試樣與試劑的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)，特別是可用目視或借助于儀器測(cè)定的顏色變化，通常采用反射光度計(jì)測(cè)定。
測(cè)試元件或測(cè)試載體往往呈試條的形式，試條基本上由塑料材料制成的細(xì)長(zhǎng)的載體層，和作為測(cè)試區(qū)施加到其上的檢測(cè)層組成。然而，已知有方形或矩形小片狀的測(cè)試載體。
采用目視或反射光度計(jì)測(cè)定的用于門診診斷的測(cè)試元件，往往結(jié)構(gòu)成施加試樣區(qū)和檢測(cè)區(qū)按豎直軸方向一個(gè)位于另一個(gè)之上。這種結(jié)構(gòu)形式是有問題的。在必須將加上試樣的試條插入儀器例如反射光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，可傳染的試樣物質(zhì)能與儀器的部件發(fā)生接觸，并可能污染這些部件。而且，特別是在未經(jīng)訓(xùn)練的人員，例如糖尿病患者在自控血糖時(shí)使用試條的情況下，實(shí)現(xiàn)體積定量是困難的。此外，由于測(cè)試元件的結(jié)構(gòu)，為了能可靠地測(cè)定，常規(guī)的測(cè)試元件往往需要較大體積的試樣。需要的試樣體積越大，驗(yàn)血的患者可能越疼痛。因此，總目標(biāo)是要提供需要盡可能少試樣物質(zhì)的試條。
英國(guó)專利-B 0 138 152涉及一種一次性的小容器，該容器適合于幾乎在借助毛吸管間隙將試樣液體吸入試樣室的同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)特征反應(yīng)的試劑可裝在毛細(xì)管的空腔內(nèi)。該空腔至少一部分以半透膜為界。例如，試劑可通過壁的涂層或?qū)⒃噭┞裰迷诳涨坏陌胪改?nèi)安置。
英國(guó)專利-A-0 287 883敘述了一種測(cè)試元件，該測(cè)試元件利用檢測(cè)層和惰性載體之間的毛吸間隙進(jìn)行體積定量。將測(cè)試元件浸入被檢測(cè)的試樣中，以便試樣充滿毛吸空間，該毛吸空間需要的試樣體積大，這就是為什么這類體積定量宜適合于檢測(cè)以過量存在的試樣物質(zhì)，例如尿。在施加試樣位置和檢測(cè)位置之間沒有空間間隔。
英國(guó)專利-B-0 034 049涉及一種測(cè)試元件，其中將試樣施加到中央的施加試樣位置，例如覆蓋層上的開口，試樣由毛細(xì)管作用力傳輸?shù)皆诳臻g上與試樣施加位置分開的幾個(gè)檢測(cè)區(qū)。在根據(jù)英國(guó)專利-B-0 034 049的測(cè)試元件上，試樣施加點(diǎn)在中央位置并不能解決上述的儀器衛(wèi)生問題。
本發(fā)明的目的是要消除現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。特別是企圖提供一種使用簡(jiǎn)單的測(cè)試元件，它能自動(dòng)地定量體積，并能使檢測(cè)區(qū)與試樣施加位置在空間上隔開，同時(shí)采用的試樣體積最小。另外，試樣從施加位置向檢測(cè)區(qū)的輸送應(yīng)該是很快的，以致不會(huì)限制分析試樣所需的時(shí)間。此外，測(cè)試元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能使制造測(cè)試元件的成本低，而且制造簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的目的是由在本專利的權(quán)利要求中表征的主題實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的主題是測(cè)定液體中分析物的分析測(cè)試元件、它包括惰性載體、檢測(cè)元件和能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，在能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一端，具有一個(gè)施加試樣的開口，在另一端具有一個(gè)排氣口，其特征在于，能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，至少一部分是由載體和檢測(cè)元件形成，毛細(xì)管孔道在毛細(xì)管傳輸?shù)姆较蛏?，從試樣加入口至少伸展到檢測(cè)元件最靠近排氣口的邊緣，其特征還在于，在形成能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一個(gè)表面上有一個(gè)凹槽，其在測(cè)試元件的形成試樣加入口的邊緣處，所以在測(cè)試元件的形成試樣加入口的邊緣的一側(cè)，至少有一部分是不連續(xù)的，露出相對(duì)凹槽的表面。
由于能傳輸液體的毛細(xì)管孔道在毛細(xì)管傳輸方向上包含整個(gè)檢測(cè)元件，這能保證避免試樣不均勻地潤(rùn)濕檢測(cè)元件。特別是與檢測(cè)元件接觸的試樣液層厚度是由覆蓋毛細(xì)管活性孔道的整個(gè)檢測(cè)元件區(qū)域上的毛細(xì)管活性孔道的高度可再現(xiàn)預(yù)定的。由此使檢測(cè)反應(yīng)的空間分布基本均勻。因此這能提高測(cè)定的精確度和再現(xiàn)性。
在孔道具有基本上是矩形橫截面的優(yōu)選的情況下，由于孔道的一維尺寸例如高度由毛細(xì)管活性的物理限制所預(yù)定，所以可通過適當(dāng)?shù)剡x擇其它二維例如長(zhǎng)度和寬度來調(diào)節(jié)毛細(xì)管孔道的體積。例如對(duì)于水溶液，毛細(xì)管的高度約為10-500μm，優(yōu)選20-300μm，特別優(yōu)選50-200μm，因?yàn)樵谄渌闆r下沒有觀測(cè)到毛細(xì)管活性。因此，根據(jù)所需的體積，寬度可為幾mm，優(yōu)選1-10mm，最優(yōu)選1-3mm，而長(zhǎng)度可達(dá)幾cm，優(yōu)選0.5-5cm，特別優(yōu)選1-3cm。
在測(cè)試元件的邊緣，在形成毛細(xì)管孔道的表面上的形成試樣加入口的凹槽，用于確保試樣液體能夠進(jìn)入毛細(xì)管孔道。這是使試樣液滴在以凹槽斷開的測(cè)試元件的最接近樣品施加開口的邊緣處直接與表面相接觸實(shí)現(xiàn)的，該表面的伸展，形成毛細(xì)管的內(nèi)表面。適當(dāng)?shù)剡x擇凹槽的幾何形狀和尺寸，確保液滴與毛細(xì)管活性區(qū)發(fā)生接觸的幾率非常高，而且與投藥的準(zhǔn)確位置無關(guān)，又確保液滴易吸入毛細(xì)管內(nèi)。例如，應(yīng)當(dāng)如此地選擇露出表面的尺寸，使被施加到其上的液滴至少在一個(gè)位置與毛細(xì)管活性區(qū)發(fā)生接觸。例如，應(yīng)當(dāng)如此地選擇凹槽的一維尺寸，例如寬度，使液滴直徑略大于凹槽所選的該維尺寸。已經(jīng)證明，對(duì)于3μm的液滴，凹槽的寬度為1mm是適宜的。特別優(yōu)選由凹槽露出區(qū)域是親水性來將試樣液滴吸入毛細(xì)管孔道，該區(qū)域至少在毛細(xì)管傳輸孔道方向上直接與毛細(xì)管活性區(qū)鄰接。
在這種情況下，親水性表面意是吸水的表面。水性試樣，也包括血液，能在這類表面上很好地展開。此外，這類表面的特征還在于，置于其上的水滴，在界面上形成的邊界角或接觸角是銳角。相反地，在疏水性即斥水性的表面上，在水滴和表面之間的界面上形成的邊界角是鈍角。
由測(cè)試液體和被檢測(cè)表面的表面張力形成的邊界角，是表面親水性的量度。例如水的表面張力為72mN／m。如果被觀測(cè)表面的表面張力值比該值低很多，即大于20mN/m，則其潤(rùn)濕作用差，得到的邊界角是鈍角。這樣的表面被稱作疏水性表面。如果表面張力接近水的表面張力值，則其潤(rùn)濕性好，邊界角是銳角。相反，如果表面張力等于或大于水的表面張力值，那么液滴就能滲開，所以液體會(huì)完全展開。因而不能再測(cè)定其邊界角。以水滴形成的邊界角是銳角的表面或在其上觀測(cè)到水滴完全展開的表面，被稱作親水性表面。
毛細(xì)管吸收液體的能力，取決于液體對(duì)孔道表面的潤(rùn)濕性。對(duì)于水性試樣，這意味著毛細(xì)管應(yīng)由表面張力近達(dá)到72mN/m或超過該值的材料制造。
制造能迅速地吸收水性試樣的毛細(xì)管的充分親水性的材料，是例如玻璃、金屬或陶瓷。然而，這些材料不適合在測(cè)試載體中使用，因?yàn)樗鼈冇幸恍﹪?yán)重的缺點(diǎn)，例如玻璃或陶瓷有破碎的危險(xiǎn)，而許多金屬，其表面性質(zhì)有隨時(shí)間變化的問題。因此通常采用塑料薄膜或模制件制造測(cè)試元件。一般所用塑料的表面張力幾乎不超過45 mN/m。即使采用相對(duì)說來最親水的塑料，例如聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)或聚酰胺(PA)，如果采用它們，只能制造緩慢吸收的毛細(xì)管。由例如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)之類疏水性塑料制造的毛細(xì)管，基本上不吸收水性試樣。因此，對(duì)于具有毛細(xì)管活性孔道的測(cè)試元件，必須賦予用作結(jié)構(gòu)材料的塑料以親水性，即使它們親水化。
在根據(jù)本發(fā)明的分析測(cè)試元件優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)，但優(yōu)選二個(gè)，特別優(yōu)選二個(gè)相對(duì)的表面是親水的，它們形成能夠傳輸液體的毛細(xì)管孔道的內(nèi)表面。非常優(yōu)選至少對(duì)著凹槽的露出表面是親水的。如果一個(gè)以上的表面是親水性的，則這些表面可采用相同或不同的方法制成親水性的。在形成毛細(xì)管活性孔道的材料，特別是載體本身是疏水性的或只有非常輕微的親水性時(shí)，親水化是特別必要的，因?yàn)樗鼈兪怯衫绶菢O性的塑料組成的。采用例如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚對(duì)本二酸乙烯酯(PET)或聚氯乙烯(PVC)之類的非極性塑料作為載體材料是有利的，因?yàn)樗鼈儾晃毡粰z測(cè)的液體，因此檢測(cè)層能有效地利用試樣體積。毛吸管孔道表面的親水化，能使極性的，優(yōu)選水性的試樣液體易進(jìn)入毛細(xì)管孔道，并在其中迅速地傳輸?shù)竭M(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)元件或檢測(cè)元件的位置。
在制造過程中，采用親水性材料實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管孔道表面的親水化是理想的，然而，親水性材料本身不能吸收試樣液體，或只吸收到可忽略不計(jì)的程度。在不可能采用親水性材料的情況下，可采用具有穩(wěn)定的對(duì)試樣液體是惰性的親水層的適宜覆層，使疏水性的或只有微弱親水性的表面親水化，例如，通過施加含潤(rùn)濕劑的層，或借助于溶膠-凝膠技術(shù)采用毫微米復(fù)合物覆蓋表面的方法，將光致反應(yīng)的親水性聚合物共價(jià)結(jié)合到塑料表面上。此外，通過表面的熱、物理或化學(xué)處理來提高親水性也是可行的。
特別優(yōu)選采用氧化鋁薄層進(jìn)行親水化。例如可通過給工件真空鍍金屬鋁，然后氧化該金屬，或采用金屬薄膜或覆金屬的塑料膜制造測(cè)試載體，將這些層直接施加到所需的測(cè)試元件部件上，為了達(dá)到所需的親水性，這些金屬層也必須被氧化。在這種情況下，金屬層的厚度為1-500nm是足夠的。然后將金屬層氧化成氧化的形式，對(duì)此，已經(jīng)證明，除了電化學(xué)或陽(yáng)極氧化方法以外，在水蒸氣存在下或在水中煮沸進(jìn)行上述所有的氧化是特別適宜的方法。以這種方法制備的氧化物層，視方法而定其厚度為0.1-500nm，優(yōu)選10-100nm，。在實(shí)踐中，原則上可以得到層厚較大的金屬層以及氧化物層，但沒有任何附加的有利作用。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的分析測(cè)試元件的檢測(cè)元件，包含用于試樣中目標(biāo)分析物的檢測(cè)反應(yīng)所需的一切試劑和需要時(shí)還可有的助劑。檢測(cè)元件也可只包含一部分試劑和助劑。對(duì)熟悉分析測(cè)試元件或診斷測(cè)試載體技術(shù)的專家而言，這些試劑和助劑是熟知的。對(duì)采用酶檢測(cè)的分析物，在檢測(cè)元件中可包含例如酶、酶底物、指示劑、緩沖劑鹽、和惰性填料等。檢測(cè)元件可由一層或幾層組成，并優(yōu)選在檢測(cè)元件不與試樣接觸的一側(cè)上，還可包含一種惰性載體。在特別優(yōu)選的情況下，檢測(cè)反應(yīng)能產(chǎn)生可觀測(cè)的顏色變化，在此顏色變化可理解為顏色的變化、顏色的產(chǎn)生或顏色的消失，這種變化要通過適宜的措施確保載體能容許用目視或光學(xué)觀測(cè)檢測(cè)反應(yīng)。為此，檢測(cè)元件的載體材料本身可以是透明的，例如聚碳酸酯薄膜之類透明的塑料薄膜，或在檢測(cè)的一側(cè)具有透明的凹槽。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，除了產(chǎn)生顏色變化的檢測(cè)反應(yīng)以外，其它的檢測(cè)原理也是很清楚的，這些原理可用所述的測(cè)試元件例如電化學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于檢測(cè)元件，所采用的材料必須能吸收其中有所含成分的被檢測(cè)的液體。這些材料就是所謂的吸附性材料，例如可用作層材料的毛狀物、織品物、針織物或多孔的塑料材料之類的材料。適宜的材料必須能載帶檢測(cè)待測(cè)分析物所需要的試劑。
對(duì)于檢測(cè)元件，優(yōu)選的材料是紙或膜之類多孔的塑料材料。特別優(yōu)選聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜膜作為多孔的膜材料。測(cè)定待測(cè)分析物的試劑，通常通過浸漬加入上述的材料中。
對(duì)于檢測(cè)元件，優(yōu)選例如在英國(guó)專利-B-0 016 387中敘述的所謂多孔膜是特別適宜的。為此，以不溶解的、有機(jī)的或無機(jī)的細(xì)顆粒形式，將固體加到或膜的有機(jī)塑料水分散體中，還加入檢測(cè)反應(yīng)所需要的試劑。適宜的成膜劑優(yōu)選有機(jī)塑料，例如聚乙烯酯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚苯乙烯和混合聚合物，例如丁二烯和苯乙烯或馬來酸酯和乙酸乙烯酯的混合聚合物，或其它成膜的、天然的和合成的有機(jī)聚合物以及它們的水分散體形式的混合物。分散體可涂在基底上，形成均勻的層，在干燥后得到耐水膜。干膜的厚度為10-500mμ，優(yōu)選30-200μm。有膜的基底可與作為載體使用，或?qū)⑵涫┘拥綑z測(cè)反應(yīng)的另一種載體上。雖然通常將檢測(cè)反應(yīng)所需的試劑加到制備多孔膜所用的分散體中，但在制備后，采用試劑浸漬形成的膜也許是有利的。采用試劑預(yù)先浸漬填充材料也是可行的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得，可采用哪些試劑測(cè)定特定的被分析物。這一點(diǎn)不需在此更詳細(xì)的解釋。
此外，檢測(cè)元件可使用能夠排除干擾檢測(cè)反應(yīng)的試樣成分的部件，因此，它們對(duì)例如血細(xì)胞之類粒狀試樣成分起過濾器的作用。例如在分析血液試樣時(shí)，在紅血球(紅細(xì)胞)中存在的血紅素血紅蛋白可能干擾目視或光學(xué)檢測(cè)方法。在實(shí)際發(fā)生檢測(cè)反應(yīng)之前，從試樣中，例如從全血中分離這些干擾成分是有利的。這可在將試樣施加到測(cè)試元件上之前，通過試樣制備，例如離心全血，然后分離血清或血漿進(jìn)行的。如果測(cè)試元件本身通過適宜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行這一分離步驟，對(duì)于非專業(yè)人員來說，那將更方便和更簡(jiǎn)單。本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解試條技術(shù)這種方法，它能確保排除紅細(xì)胞。例如從英國(guó)專利-B-0 045 476得知的一些實(shí)例，是采用半透膜或玻璃纖維毛分離紅血球的。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件，已經(jīng)證明，采用在一透明薄膜上的由二層膜層組成的檢測(cè)元件是特別優(yōu)選的。重要的是，位于透明薄膜上的第一層膜比覆在上面的第二層膜有明顯小的光散射。例如從德國(guó)專利申請(qǐng)P 196 29 656.0中已經(jīng)了解到這一類檢測(cè)元件。
鑒于第一層包含例如甲基乙烯基醚-馬來酸共聚物之類的溶脹劑，和任選的光散射弱的填料，則第二層需要一種溶脹劑和至少一種在任何情況下光散射強(qiáng)的顏料，另外它可能還包含無孔的填料以及多孔的填料，例如少量硅藻土，由此對(duì)紅細(xì)胞不變成可透的。
由于光散射弱的填料和光散射強(qiáng)的顏料基本上是起膜層光學(xué)性質(zhì)的作用，所以第一和第二膜層具有不同的填料和顏料。第一膜層應(yīng)不包含任何填料或包含折射率接近水折射率的填料，例如二氧化硅、硅酸鹽和鋁硅酸鹽。特別優(yōu)選的填料的平均粒度為約0.06μm。第二層光散射非常強(qiáng)是有利的，在理想情況下，第二膜層中顏料的折射率至少為2.5。因而優(yōu)選使用二氧化鈦。已經(jīng)證明，顆粒的平均直徑為約0.2-0.8μm是特別有利的。
除了惰性載體和檢測(cè)元件以外，還證明，能夠傳輸?shù)拿?xì)管孔道由覆蓋層另外形成是優(yōu)選的，優(yōu)選覆蓋層與檢測(cè)元件鄰接，這樣，覆蓋層就位于孔道對(duì)著載體的一側(cè)上。覆蓋層的性質(zhì)例如材料和涂層可與載體的性質(zhì)相似或相同。優(yōu)選在毛細(xì)管傳輸路徑面對(duì)施加試樣開口的一側(cè)上，由一段覆蓋層取代檢測(cè)元件。由于檢測(cè)元件通常包含有價(jià)值的試劑，例如酶，以及由于其結(jié)構(gòu)往往非常復(fù)雜，制造費(fèi)用比適合作覆蓋層的材料貴許多倍，這一措施顯著地降低了材料和生產(chǎn)費(fèi)用。這特別適用于傳輸路徑超過5mm的長(zhǎng)毛細(xì)管。此外，通過該措施在測(cè)試元件中可加速試樣從測(cè)試元件中施加試樣的開口，向測(cè)試元件中檢測(cè)元件檢測(cè)位置的傳送，以致試樣在毛細(xì)管孔道內(nèi)從施加試樣區(qū)向檢測(cè)區(qū)的傳輸是如此之快，由此傳輸路徑不會(huì)限制分析試樣的時(shí)間，在該測(cè)試元件中例如為在儀器中光學(xué)檢測(cè)，在檢測(cè)元件準(zhǔn)確規(guī)定的空間區(qū)域內(nèi)，檢測(cè)測(cè)試元件中發(fā)生的檢測(cè)反應(yīng)，以及例如為了儀器衛(wèi)生的理由，試圖將施加試樣區(qū)與檢測(cè)區(qū)分開。另外，這種結(jié)構(gòu)對(duì)用戶的操作也比較方便。
覆蓋層和檢測(cè)元件應(yīng)該這樣裝配，在成品測(cè)試元件中二者相對(duì)鄰接，使得液體在毛細(xì)管內(nèi)的傳輸，不會(huì)因例如毛細(xì)管橫截面的不利變化，在它們接觸的位置上中斷，也可以理解，不利的變化還包括毛細(xì)管連續(xù)界面的斷開。為此，檢測(cè)元件和覆蓋層的尺寸必須相符。如果不能將這二個(gè)部件足夠緊密地裝配在一起，隨后的密封可實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管的連接。
意外地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試載體特別優(yōu)選的實(shí)施方案，可將撓性的惰性薄膜固定在覆蓋層面對(duì)能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一側(cè)上，惰性薄膜在整個(gè)覆蓋層的長(zhǎng)度內(nèi)展開，覆蓋了毛細(xì)管孔道的整個(gè)寬度，并且至少有一部分被封閉在覆蓋層和檢測(cè)元件相對(duì)的表面之間，使毛細(xì)管對(duì)液體的傳輸不會(huì)在檢測(cè)元件和覆蓋層接觸的位置上斷開。薄膜的材料和薄膜任選的親水性覆層，可基本上與上面對(duì)載體和覆蓋層所述的那些。在這個(gè)特別優(yōu)選的派生方案中，將檢測(cè)元件和覆蓋層盡可能緊密地固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的優(yōu)選實(shí)施方案，還可在毛細(xì)管孔道一側(cè)上的載體和在相對(duì)一側(cè)上的檢測(cè)元件以及任選的覆蓋層之間包含一層中間層，如上述部件，該中間層也參與毛細(xì)管活性孔道的形成。中間層有毛細(xì)管傳輸方向上的長(zhǎng)度是特別有利的，至少相應(yīng)于孔道的長(zhǎng)度。較適宜地將中間層設(shè)計(jì)成，由它確定能傳輸?shù)拿?xì)管活性孔道的寬度和任選的高度。中間層優(yōu)選具有一個(gè)凹槽，例如一個(gè)沖孔，凹槽的寬度和高度與毛細(xì)管活性孔道的尺寸相應(yīng)。特別優(yōu)選凹槽的長(zhǎng)度略大于毛細(xì)管活性孔道的長(zhǎng)度，以便由此產(chǎn)生一個(gè)排氣孔。中間層原則上可由同樣的材料制造，任選采用制備載體和/或覆蓋層的同樣覆層制造。然而，已經(jīng)證明，由雙面膠帶或膠條制造中間層是特別優(yōu)選的，因?yàn)殡S后中間層還可具有將載體、檢測(cè)元件和任選的覆蓋層連接在一起的作用。還可采用其它方式，例如焊接、熱密封例如采用聚乙烯、采用冷固化粘結(jié)劑或熱熔性粘結(jié)劑粘結(jié)、或采用夾具進(jìn)行這種連接。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件，除了已經(jīng)提到的優(yōu)點(diǎn)以外，還有其它一些優(yōu)點(diǎn)。試樣施加位置和與試樣體積定量同時(shí)進(jìn)行的信號(hào)檢測(cè)位置的空間分離，使得能衛(wèi)生地處理試樣材料。特別是在，例如借助于反射光度計(jì)采用光學(xué)檢測(cè)的情況下，基本上排除了儀器的污染，因?yàn)榭蓪⒃嚇永缡┘拥綇膬x器伸出的測(cè)試元件上，從而將測(cè)定被分析物所需的試樣量吸入毛細(xì)管孔道，并在沒有其它措施的條件下自動(dòng)地將其傳輸?shù)轿挥趦x器內(nèi)部的測(cè)試元件檢測(cè)區(qū)。
此外，在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件比常規(guī)的測(cè)試元件需要少得多的試樣物質(zhì)。其實(shí)后者時(shí)常需要12μl試樣液體，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件，將要求的最小試樣體積減少到顯著低于10μl，優(yōu)選低于5μl，特別優(yōu)選3-4μl試樣。這是通過試樣流最佳準(zhǔn)確地流到測(cè)定位置，以及通過在檢測(cè)區(qū)內(nèi)界定的試樣物質(zhì)層厚度實(shí)現(xiàn)的。特別是在血液試樣的情況下，這可簡(jiǎn)化對(duì)受檢人員的試樣收集，上述的一切都伴隨較少的疼痛。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是應(yīng)用本發(fā)明的分析測(cè)試元件測(cè)定液體中的被分析物。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種借助本發(fā)明的分析測(cè)試元件測(cè)定液體試樣中，特別是體液中，例如血液、血漿、血清、尿、唾液和汗中被分析物的方法。在本方法中，首先使液體試樣在被凹槽斷開的施加試樣開口的邊緣與測(cè)試元件接觸。由毛細(xì)作用力將試樣液體傳輸?shù)侥軅鬏斠后w的毛細(xì)管孔道中。在此過程中，試樣將面對(duì)孔道的檢測(cè)元件的表面潤(rùn)濕，并滲入檢測(cè)元件。試樣還可與檢測(cè)元件中所包含的試劑之間發(fā)生被檢測(cè)物特征的檢測(cè)反應(yīng)，可通過儀器設(shè)備，優(yōu)選通過反射光度計(jì)用目視或光學(xué)觀測(cè)檢測(cè)反應(yīng)，因而能對(duì)被測(cè)分析物的存在和還可對(duì)其量得出結(jié)論。
下面通過

圖1-6和一些實(shí)施例更詳細(xì)地闡明本發(fā)明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。在圖1A中示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的頂視示意圖，圖1B-1F每一個(gè)分別示出沿線A-A′、B-B′、C-C′、D-D′和E-E′的截面圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案。在圖2A中示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的頂視示意圖。圖2B-2F每一個(gè)分別示出沿線A-A′、B-B′、C-C′、D-D′和E-E′的截面圖。
圖3還示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試載體的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。在圖3A中示出測(cè)試元件的頂視圖。圖3B-3F每一個(gè)分別示出沿線A-A′、B-B′、C-C′、D-D′和E-E′的截面圖。
圖4還示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試載體的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。在圖4A中示出測(cè)試元件的頂示示意圖。圖4B-4D每一個(gè)分別示出沿線C-C′、D-D′和E-E′的截面圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。在圖5A中示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的頂示示意圖。圖5B-5G每一個(gè)分別示出沿線A-A′(5B)、B-B′(5C)、C-C′(5D和5G)、D-D′(5E)和E-E′(5F)的截面圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試載體的施加試樣區(qū)詳細(xì)放大投影圖。
圖中的數(shù)字表示1載體2檢測(cè)元件3毛細(xì)管孔道4施加試樣的開口
5施加試樣的凹槽6排氣口7覆蓋層8間隙覆蓋薄膜9中間層10 支撐薄膜在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的特別優(yōu)選的實(shí)施方案的各個(gè)示意圖(圖1A-1F)。試圖由所示各圖給出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的三維概念。測(cè)試元件由載體(1)組成，載體的形狀使檢測(cè)元件(2)覆蓋的區(qū)域與該檢測(cè)元件一起形成毛細(xì)管孔道(3)。例如可在載體上壓制或銑出一個(gè)凹槽。在所示的實(shí)施方案中，在載體(1)的測(cè)試元件施加試樣的開口(4)上開一凹槽(5)，在施加試樣時(shí)，它能使液滴與毛細(xì)管活性區(qū)(3)直接接觸。排氣口(6)位于毛細(xì)管孔道(3)對(duì)著施加試樣開口(4)的這一側(cè)上，在試樣液體填充毛細(xì)管孔道時(shí)，它能使空氣選出。
毛細(xì)管區(qū)(3)從施加試樣的開口(4)伸展到檢測(cè)元件(2)的相對(duì)端，因此它能確保試樣在檢測(cè)元件(2)上的均勻分布。施加試樣的開口(4)和排氣口(6)在毛細(xì)管的傳輸方向上限定了毛細(xì)管的活性區(qū)(3)。
在采用所示的測(cè)試元件時(shí)，使測(cè)試元件施加試樣的開口(4)例如與指尖上的血滴接觸。在此過程中，血滴通過載體(1)中的凹槽(5)同時(shí)與露出的還可是親水的表面以及毛細(xì)管孔道(3)發(fā)生接觸。毛細(xì)管孔道被試樣填充，直至從施加試樣的開口(4)填充到排氣口(6)為止。然后將測(cè)試載體從患者的手指上移開，僅存在于毛細(xì)管孔道(3)中的試樣是供檢測(cè)元件(2)用。
在圖2中示出另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，作為圖1所示測(cè)試元件的替換方案。還試圖由局部視圖2A-2F給出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件的空間概念。所示的測(cè)試元件包含一個(gè)能傳輸液體的毛細(xì)管孔道(3)，該孔道是由惰性載體(1)、檢測(cè)元件(2)和覆蓋層(7)形成的。覆蓋層(7)和檢測(cè)元件(2)相互鄰接安裝，以這種方式，使毛細(xì)管孔道(3)不間斷地從施加試樣的開口(4)伸展到排氣孔(6)。所示的測(cè)試元件還包含凹槽(5)，該凹槽使試樣液體容易滲入毛細(xì)管孔道。
圖3以各個(gè)視圖(圖3A-3F)為基礎(chǔ)，用示意圖示出如何應(yīng)用間隙覆蓋薄膜(8)能可靠地防止毛細(xì)活性區(qū)(3)在檢測(cè)元件(2)與覆蓋層(7)接觸的位置上斷開。間隙覆蓋薄膜(8)還可在面對(duì)毛細(xì)管孔道(3)的這一側(cè)上具有親水性的表面，這是使液滴從施加試樣的開口(4)向排氣孔(6)的毛細(xì)管傳輸所需要的。在載體(1)的凹槽(5)的區(qū)域內(nèi)，這種親水化是特別有利的，因?yàn)樗芗铀僭嚇游镔|(zhì)滲入毛細(xì)管孔道。
與圖1-3所示的根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試載體特別優(yōu)選的實(shí)施方案相比，在也是本發(fā)明的主題特別優(yōu)選的實(shí)施方案的圖4所示的測(cè)試元件中，毛細(xì)管孔道(3)的幾何形狀不由載體(1)的形狀確定，而主要是由中間層(9)確定的。還試圖由圖4A-4D給出測(cè)試載體結(jié)構(gòu)的三維空間概念。中間層(9)可由雙面膠帶制成，中間層除了確定毛細(xì)管孔道的幾何形狀以外，還可用于連接形成毛細(xì)管活性區(qū)(3)包括的其它部件，即載體(1)、覆蓋層(7)和測(cè)試元件(2)。在所示的測(cè)試元件中，也將覆蓋層(7)和檢測(cè)元件(2)端對(duì)端緊密地安裝，使毛細(xì)管孔道(3)不間斷地從在施加試樣開口(4)的凹槽(5)伸展到排氣口(6)。
在圖5A-5F各視圖中所示的測(cè)試元件，是本發(fā)明主題的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。它將圖1-4所示測(cè)試元件的所有部件組合起來，因而也將它們的其它優(yōu)點(diǎn)綜合起來。
以雙面膠帶的形式將中間層(9)固定在載體(1)上。在毛細(xì)管孔道(3)的區(qū)域內(nèi)，中間層(9)有一個(gè)凹槽，該凹槽決定了孔道(3)的長(zhǎng)度和寬度?？椎赖母叨仁怯芍虚g層(9)的厚度規(guī)定的。在毛細(xì)管孔道(3)對(duì)著載體(1)的這側(cè)上，覆蓋層(7)與檢測(cè)元件(3)鄰接。其上裝有間隙覆蓋薄膜(8)，以確保毛細(xì)管的連續(xù)性。間隙覆蓋薄膜(8)可以是親水的，它能使試樣從施加試樣的開口(4)迅速地傳輸?shù)脚艢饪?6)，排氣口(6)代表毛細(xì)管孔道的相對(duì)端。親水化的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可將試樣液滴直接施加到凹槽(5)的區(qū)域內(nèi)的親水性的表面上，凹槽(5)在幾個(gè)界面上被毛細(xì)管活性區(qū)(3)包圍著。這能使液滴迅速地滲入測(cè)試元件。
為了覆蓋膠帶露出的區(qū)域，圖5G示出是如何采用保護(hù)薄膜(10)覆蓋中間層(9)的。然而在這種情況下，排氣口(6)不得被覆蓋。
最后在圖6中示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試元件特別優(yōu)選的實(shí)施方案施加試樣區(qū)詳細(xì)放大的投影圖。在載體(1)上的凹槽(5)有利于試樣液體從施加試樣的開口(4)滲入毛細(xì)管活性區(qū)(3)，在這種情況下，毛細(xì)管活性區(qū)(3)是由載體(1)、中間層(9)和覆蓋層(7)形成的。除了所示的形狀以外，凹槽還可具有用于根據(jù)本發(fā)明的目的所需的任何其它形狀。
實(shí)施例1根據(jù)本發(fā)明的分析測(cè)試元件的制造將100μm厚的雙面膠帶粘在350μm厚的聚對(duì)苯二酸乙烯酯薄膜(Melinex，帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司，德國(guó)緬因河畔法蘭克福)上，該薄膜上覆有30nm厚的用水蒸氣完全氧化的鋁層。薄膜的長(zhǎng)度為25mm，寬度為5mm.。中間切口形凹槽，寬度為1mm，長(zhǎng)度為2mm，位于一個(gè)短邊上。膠帶上沖孔的寬度為2mm，長(zhǎng)度大于15mm，該沖孔界定了毛細(xì)管孔道的尺寸。選擇沖孔的長(zhǎng)度略大于所需毛細(xì)管活性孔道的長(zhǎng)度，而活性孔道的長(zhǎng)度是由其覆蓋層決定的，以確保在填充試樣液體過程中孔道的排氣。將3mm長(zhǎng)、5mm寬的檢測(cè)膜粘到膠帶的一側(cè)上，該側(cè)在離沖孔末端1mm的距離提供排氣。采用從德國(guó)專利申請(qǐng)P 196 29656.0中已知的膜作為檢測(cè)膜。檢測(cè)膜是檢測(cè)葡萄糖專用的。將長(zhǎng)12mm、寬5mm的覆蓋層粘到膠帶在切口形凹槽和檢測(cè)膜之間仍然敞開的區(qū)域上，使覆蓋層和檢測(cè)膜互相毗連。覆蓋層由150μm厚的聚對(duì)苯二酸乙烯酯薄膜組成，在其一側(cè)上具有粘接劑，將6μm厚的覆有30nm厚的氧化鋁層的聚對(duì)苯二酸乙烯酯薄膜(二者為Hostaphan，Hoechst，德國(guó)緬因河畔法蘭克福)粘在面對(duì)毛細(xì)管孔道的一側(cè)。在這種情況下，較薄薄膜的伸展超過面對(duì)檢測(cè)膜這側(cè)上的較厚薄膜約500μm。在將覆蓋層安裝在膠帶上時(shí)，必須小心地將較薄薄膜的伸出端鋪在檢測(cè)元件和覆蓋層較厚的薄膜之間。為了覆蓋仍露出的粘接帶的區(qū)域，采用175μm厚的Melinex薄膜覆蓋，然而，不能覆蓋功能區(qū)。
以這種方法制得的測(cè)試元件具有長(zhǎng)15mm、寬2mm和高0.1mm的毛細(xì)管孔道。該孔道可吸收3μl試樣液體。由該試樣潤(rùn)濕的檢測(cè)膜面積為3mm×2mm。
實(shí)施例2借助于實(shí)施例1的測(cè)試元件測(cè)定血液的葡萄糖濃度將實(shí)施例1的測(cè)試元件的施加試樣的一側(cè)放在試樣液滴上。測(cè)試元件的毛細(xì)管在2秒內(nèi)自動(dòng)地充滿試樣。如果在試樣中有葡萄糖存在，在幾秒鐘后在檢測(cè)膜上會(huì)看見顏色變化。在約30-35秒后達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。所得的顏色與試樣的葡萄糖濃度有關(guān)，既可用目視也可用反射光度計(jì)測(cè)定。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)定液體中被分析物的分析測(cè)試元件，其包括惰性載體、檢測(cè)元件和能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，該孔道在能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一端，具有一個(gè)施加試樣的開口，在另一端具有一個(gè)排氣口，其特征在于，能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，至少一部分由載體和檢測(cè)元件組成，它在毛細(xì)管傳輸?shù)姆较蛏?，從施加試樣的開口至少伸展到最靠近排氣口的檢測(cè)元件的邊緣，其特征還在于，有一凹槽位于形成能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一個(gè)表面上，在測(cè)試元件的形成施加試樣的開口的邊緣上，所以在形成施加試樣開口的測(cè)試元件邊緣的一側(cè)，至少有一部分是不連續(xù)的，露出對(duì)著凹槽的表面。
2.權(quán)利要求1的分析測(cè)試元件，其特征在于，形成能傳輸液體的毛細(xì)管孔道內(nèi)表面的至少一個(gè)表面是親水性的。
3.權(quán)利要求2的分析測(cè)試元件，其特征在于，對(duì)著凹槽的露出表面是親水性的。
4.權(quán)利要求2或3的分析測(cè)試元件，其特征在于，親水化是采用親水性材料或采用以親水層覆蓋親水性較小的材料實(shí)現(xiàn)的。
5.權(quán)利要求4的分析測(cè)試元件，其特征在于，采用氧化鋁層進(jìn)行親水化。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件，其特征在于，檢測(cè)元件包含與檢測(cè)試樣中目標(biāo)分析物反應(yīng)所必須的一切試劑以及助劑。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件，其特征在于，檢測(cè)元件對(duì)粒狀試樣成分起過濾器的作用。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件，其特征在于，能傳輸液體的毛細(xì)管孔道至少一部分是由載體、惰性覆蓋層和檢測(cè)元件組成，其中覆蓋層和檢測(cè)元件位于相對(duì)著載體的孔道的一側(cè)，并互相鄰接，以這種方式使覆蓋層位于面對(duì)施加試樣開口的一側(cè)上。
9.權(quán)利要求8的分析測(cè)試元件，其特征在于，檢測(cè)元件和覆蓋層互相鄰接，使毛細(xì)管的液體傳輸不在檢測(cè)元件和覆蓋層接觸的位置處中斷。
10.權(quán)利要求9的分析測(cè)試元件，其特征在于，將撓性的惰性薄膜固定在覆蓋層面對(duì)能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一側(cè)上，惰性薄膜在整個(gè)覆蓋層長(zhǎng)度內(nèi)展開，并覆蓋整個(gè)毛細(xì)管孔道的寬度，它至少有一部分在覆蓋層和檢測(cè)元件相對(duì)的面之間是封閉的，使毛細(xì)管的液體傳輸不會(huì)在檢測(cè)元件和覆蓋層接觸的位置處中斷。
11.權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件，其特征在于，在載體和測(cè)試元件以及還可有的覆蓋層之間也存在一層中間層，中間層也參與能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的形成。
12.權(quán)利要求11的分析測(cè)試元件，其特征在于，中間層還用于連接載體、檢測(cè)元件和還可有的覆蓋層。
13.權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件在測(cè)定液體中的被分析物中的應(yīng)用。
14.一種采用權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的分析測(cè)試元件來測(cè)定液體試樣中被分析物的方法，其中液體試樣在以凹槽斷開的施加試樣開口的邊緣與測(cè)試元件接觸，試樣由毛吸作用力輸入能傳輸液體的毛細(xì)管孔道，在此過程中，試樣潤(rùn)濕測(cè)試元件面對(duì)孔道的表面并滲入孔道，還可與檢測(cè)元件中包含的試劑發(fā)生有分析物特征的檢測(cè)反應(yīng)，該反應(yīng)可借助于目視或光學(xué)儀器設(shè)備，優(yōu)選借助于反射光度計(jì)觀測(cè)，因此能推斷被測(cè)分析物的存在或需要時(shí)被測(cè)分析物的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及測(cè)定液體中被分析物的分析測(cè)試元件。該元件包括惰性載體、檢測(cè)元件和能傳輸液體的毛細(xì)管孔道。在能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的一端有一個(gè)加入試樣的開口,在所述孔道的另一端有一個(gè)排氣口。該孔道至少一部分由載體和檢測(cè)元件組成,并至少在毛細(xì)管的傳輸方向上伸展到檢測(cè)元件的邊緣,所述的邊緣與排氣口鄰接。在分析測(cè)試元件的邊緣上,在構(gòu)成能傳輸液體的毛細(xì)管孔道的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)凹槽,在構(gòu)成加入試樣的開口的邊緣處,所以所述測(cè)試元件的形成試樣開口邊緣至少一部分在一側(cè)上是斷開的;對(duì)著凹槽的區(qū)域是敞開的。本發(fā)明還涉及利用所述的分析測(cè)試元件測(cè)定液體中的被分析物,和借助于所述的分析測(cè)試元件測(cè)定液體試樣中被分析物的方法。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1284012SQ98813485
公開日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1998年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月4日
發(fā)明者V·茲默, W·施維貝爾, R·門希, W·萊希納 申請(qǐng)人:羅赫診斷器材股份有限公司