DE3021166C2

DE3021166C2 -

Info

Publication number: DE3021166C2
Application number: DE3021166A
Authority: DE
Inventors: Masao Kitajima; Fuminori Arai; Asaji Asaka Saitama Jp Kondo
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1989-03-02
Also published as: US4292272A; GB2052057A; DE3021166A1; JPS55164356A; GB2052057B; JPS6161347B2

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges analytisches Element für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben mit einem lichtdurchlässigen hydrophoben Träger, mindestens einer Reagensschicht mit mindestens einem Reagens in einem Bindemittel und einer Ausbreitungsschicht, die hydrophil gemacht worden ist, zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe, das die analytische Bestimmung einer bestimmten chemischen Substanz in einer Flüssigkeitsprobe unter Anwendung eines Trockenverfahrens ermöglicht, ohne daß eine genaue Bestimmung des Volumens oder des Gewichtes der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe erforderlich ist. Dabei ist unter dem hier verwendeten Ausdruck "Flüssigkeitsprobe" stets eine Probe zu verstehen, die Wasser als Lösungsmittel enthält.

Mehrschichtige analytische Elemente für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben, die einen lichtdurchlässigen hydrophoben Träger, mindestens eine Reagensschicht mit mindestens einem Reagens in einem Bindemittel und eine hydrophil gemachte Ausbreitungsschicht zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe aufweisen, sind bereits bekannt. Derartige analytische Elemente sind beispielsweise in den US-PS 39 92 158 (entsprechend der DE-AS 23 32 760), 39 83 005 (entsprechend der DE-OS 25 12 586), 40 42 355, 40 06 403, 40 40 898, 41 44 306, 41 66 093, 41 10 079 und 41 32 528, in der GB-PS 20 00 869A und in "Clinical Chemistry", Band 24, Seiten 1335-1350 (1978), beschrieben. Mit Hilfe dieser bekannten analytischen Elemente ist es möglich, bestimmte, in einer Flüssigkeit enthaltene Chemikalien unter Anwendung eines Trockenverfahrens in zwei Schritten quantitativ zu bestimmen, wobei in einem ersten Schritt ein Tropfen der zu untersuchenden Proben flüssigkeit auf das analytische Element, das in Form eines Blattes oder Bogens vorliegt, aufgebracht wird, und in dem zweiten Schritt die dabei aufgetretene Farbänderung unter Verwendung eines Densitometers gemessen wird. Diese sogenannte trockene chemische Analyse steht im Gegensatz zur chemischen Naßanalyse, die mehr Stufen umfaßt, nämlich die Bereitstellung von Reagensgläsern, die Herstellung von Reagenslösungen sowie die genaue Bestimmung des Volumens oder Gewichtes der eingesetzten Reagenslösung und der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe.

In den bekannten mehrschichtigen analytischen Elementen für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben mit dem vorgenannten Aufbau wird die Reagensschicht erhalten durch Aufbringen eines oder mehrerer Reagentien in einem Bindemittel, wie z. B. Gelatine, in Form einer dünnen Schicht, die eine Einschichten- oder Mehrschichtenstruktur haben kann. Bei einer Mehrschichten-Struktur wird zuerst eine Reagensschicht mit einem ersten Reagens, dann eine Reagensschicht mit einem zweiten Reagens und dgl. aufgebracht, wobei die Reagentien voneinander getrennt gehalten werden. Zusätzlich können noch Zwischenschichten, wie z. B. eine Strahlungsblockierungsschicht und eine Sperrschicht, zwischen der Reagensschicht und der darauf aufgebrachten Ausbreitungsschicht oder zwischen den Reagensunterschichten angeordnet sein.

Die wesentliche Schicht bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Element ist die hydrophil gemachte Ausbreitungsschicht, die zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe dient. Sie stellt die äußere Schicht dar und hat die Funktion, die zu analysierende Flüssigkeitsprobe der Reagensschicht mit nahezu konstantem Volumen je Flächeneinheit zuzuführen unabhängig davon, wie groß das Volumen der aufgebrachten Flüssigkeitsprobe ist, d. h. diese Ausbreitungsschicht hat die Aufgabe, für eine gleichmäßige Verteilung der aufgebrachten Flüssigkeitsprobe zu sorgen. Die Wirkung der Ausbreitungsschicht besteht darin, daß sie es ermöglicht, einer darauf aufgebrachten Flüssigkeitsprobe mit einem gemessenen Volumen von beispielsweise xµl, 2xµl, 3xµl . . . sich auf der Ausbreitungsschicht proportional zum Volumen der Flüssigkeitsprobe gleichmäßig zu verteilen unter Ausnutzung der Verteilungswirkung dieser Schicht, so daß eine Fläche von jeweils y cm², 2y cm², 3y cm² . . . damit bedeckt ist. Dadurch ist es möglich, die auf die Ausbreitungsschicht aufgebrachte Flüssigkeitsprobe unabhängig von ihrem Volumen der Reagensschicht mit annähernd konstantem Volumen pro Flächeneinheit zuzuführen, was die Voraussetzung für eine quantitative Analyse der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe ist, ohne daß ihr Volumen bei der Durchführung der Analyse genau gemessen werden muß.

Der genaue Mechanismus der Ausbreitung bzw. gleichmäßigen Verteilung der auf die Ausbreitungsschicht aufgebrachten Flüssigkeitsprobe ist noch nicht völlig geklärt, es wird jedoch angenommen, daß dabei eine Kombination von Kräften eine Rolle spielt, beispielsweise der hydrostatische Druck der Flüssigkeitsprobe, die Kapillarwirkung innerhalb der Ausbreitungsschicht, die Dochtwirkung der Schichten, die mit der Ausbreitungsschicht in Berührung stehen, und dgl.

Die bisher für diese Zwecke eingesetzten Ausbreitungsschichten aus nicht-faserigen porösen Medien, wie z. B. Bürstenpolymeren (Membranfilter), Diatomeenerde, Dispersionen, die durch Dispergieren von porösen Substanzen oder mikrokristallinen Materialien (wie z. B. mikrokristalliner Cellulose) in Bindemitteln hergestellt worden sind, oder aus porösen Aggregaten, die unter Verwendung von Glas- oder Harzperlen, die untereinander eine Punktberührung aufweisen, hergestellt worden sind (vgl. DE-AS 23 32 760 und DE-OS 25 12 586), haben jedoch den Nachteil, daß die zu analysierende Flüssigkeitsprobe nicht vollständig gleichmäßig auf die Reagensschicht verteilt wird, es sei denn, daß aufwendige Vorbehandlungen durchgeführt werden. So ist es beispielsweise erforderlich, daß solche nicht-faserigen porösen Materialien für die Herstellung der Ausbreitungsschicht eine isotrope poröse Form haben, d. h. eine Form, in der die Leerräume in allen Richtungen des Mediums gleichmäßig verteilt sind, wie beispielsweise in der US-PS 39 92 158 beschrieben. So ist es beispielsweise erforderlich, auf die Reagensschicht oder eine Strahlungsblockierungsschicht (wie in der US-PS 40 42 335 beschrieben) eine isotrope poröse Schicht, beispielsweise ein im Handel erhältliches Membranfilter, aufzubringen oder zur Herstellung der Ausbreitungsschicht ein Material zu verwenden, das eine isotrope poröse Ausbreitungsschicht bilden kann, wie z. B. eine Lösung von Celluloseacetat in einem Aceton/- Dichlorethan-Lösungsmittelgemisch (1 : 1), das zusätzlich Diatomeenerde enthält, oder ein Material zu verwenden, bei dem winzige Glasperlen in einer geringen Menge Gelatine gleichmäßig dispergiert sind, und das auf die Reagensschicht aufgetragen und durch anschließendes Trocknen in eine homogene poröse Schicht umgewandelt werden kann. Mit allen diesen bekannten Materialien zur Herstellung von Ausbreitungsschichten ist es jedoch technisch außerordentlich schwierig, die in jedem Produkt enthaltenen Leerräume so zu steuern, daß ein homogenes Material mit der erforderlichen gleichmäßigen Verteilung der Leerräume erhalten wird. Bei der Untersuchung von Flüssigkeitsproben, die Proteine in hoher Konzentration enthalten, wie z. B. Seren, tritt ferner der Nachteil auf, daß die Verteilung der Flüssigkeitsprobe in der Ausbreitungsschicht aus nicht-faserigen porösen Materialien nicht quantitativ ist, weil sich die Ausbreitung in Abhängigkeit vom Proteingehalt der Flüssigkeitsprobe deutlich ändert. Auch bei der Analyse von Gesamtblutproben haben die bisher für die Herstellung der Ausbreitungsschicht verwendeten nicht-faserigen porösen Materialien den Nachteil, daß die Ausbreitung der Probe noch weniger quantitativ ist, weil sie sich in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt der Flüssigkeitsprobe zusätzlich zum Proteingehalt stark ändert.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein mehrschichtiges analytisches Element für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben zu entwickeln, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten, mit dessen Hilfe es insbesondere möglich ist, auch proteinhaltige und feststoffhaltige Flüssigkeitsproben auf dem analytischen Element so zu verteilen, daß eine zuverlässige quantitative Analyse derselben möglich ist.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst werden kann, daß zur Herstellung der hydrophilen Ausbreitungsschicht ein Textilgewebe verwendet wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein mehrschichtiges analytisches Element für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben mit einem lichtdurchlässigen hydrophoben Träger, mindestens einer Reagensschicht mit mindestens einem Reagens in einem Bindemittel und einer Ausbreitungsschicht, die hydrophil gemacht worden ist, zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeitsproben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausbreitungsschicht aus einem Textilgewebe be steht.

Mit dem erfindungsgemäßen analytischen Element ist es möglich, auch solche Flüssigkeitsproben, die Proteine und Feststoffe enthalten, einer quantitativen chemischen Analyse zu unterziehen, ohne daß die bei den bekannten analytischen Elementen auftretenden Meßfehler in Erscheinung treten. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen analytischen Elements ist es möglich, eine gleichmäßige Konzentration der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe in der Reagensschicht zu erzielen, die vom Volumen der aufgebrachten Flüssigkeitsprobe unabhängig ist. Erfindungsgemäß sind daher keine speziellen Methoden zum Aufbringen der Flüssigkeitsprobe erforderlich. Da es mit dem erfindungsgemäßen analytischen Element möglich ist, quantitative Meßergebnisse zu erhalten unter Verwendung sehr kleiner Probenvolumina, die von der Ausbreitungsschicht vollständig aufgenommen werden können (in der Größenordnung von beispielsweise 1 cm²), besteht keine Notwendigkeit, nach dem Aufbringen der Flüssigkeitsproben überschüssige Feuchtigkeit von dem analytischen Element zu entfernen. Da ferner in der erfindungsgemäß verwendeten Ausbreitungsschicht eine gleichmäßige Verteilung erfolgt und die ausgebreitete Substanz zu der mit der Ausbreitungsschicht in Kontakt stehenden Reagensschicht und ohne sichtbaren wesentlichen seitlichen hydrostatischen Druck geführt wird, tritt das sogenannte "Ringing"-Problem nicht auf, das bei den bekannten analytischen Elementen häufig zu beobachten ist, wenn lösliche Reagentien eingesetzt werden.

Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen analytischen Elements sind so aufeinanderlaminiert, daß eine integrale Einheit erhalten wird. Das erfindungsgemäß als Flüssigkeitsverteilungsschicht verwendete, hydrophil gemachte Textilgewebe hat die Fähigkeit, die auf seine Oberfläche aufgebrachte Flüssigkeitsprobe der das Reagens enthaltenden Reagensschicht mit im wesentlichen konstantem Volumen je Flächeneinheit zuzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Textilgewebe durch Waschen mit Wasser und Inberührungbringen mit einer 1 bis 5% eines oberflächenaktiven Mittels enthaltenden wäßrigen Lösung hydrophil gemacht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Textilgewebe verwendet, das 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, eines hydrophilen Polymers enthält.

Das erfindungsgemäße analytische Element kann vorzugsweise zwischen der Ausbreitungsschicht und der Reagensschicht zusätzlich eine Analysenschicht aufweisen, die mindestens ein Reagens in einem Bindemittel enthält. Bei der Analysenschicht handelt es sich insbesondere um eine Strahlungsblockierungsschicht oder um eine Lichtreflexionsschicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Ausbreitungsschicht und der Analysenschicht zusätzlich eine Strukturhilfsschicht, insbesondere eine Klebstoffschicht, angeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Elements für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben;

Fig. 2 eine analoge Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine analoge Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Zuckergehalt in einem Pseudoserum und der optischen Reflexionsdichte desselben, gemessen unter Verwendung eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Elements, wie es in dem weiter unten beschriebenen Beispiel 1 erhalten wird.

Bei allen in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung steht die Ziffer 1 für einen lichtdurchlässigen hydrophoben Träger, die Ziffer 2 für eine Reagensschicht und die Ziffer 3 für eine Ausbreitungsschicht aus dem erfindungsgemäß verwendeten Textilgewebe.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung bezeichnet die Ziffer 4 eine Analysenschicht, während die Ziffer 5 eine Hilfsstrukturschicht bezeichnet. Mit dem Pfeil A ist die Stelle angegeben, auf die eine Flüssigkeitsprobe aufgebracht wird. Die Pfeile B zeigen die Richtungen an, in denen die Flüssigkeitsprobe gleichmäßig ausgebreitet wird. Der Bereich C bezeichnet den Farbausbreitungsbereich oder einen Farbänderungsbereich, und der Pfeil D gibt die Richtung an, von der aus das Ganze betrachtet wird.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen mehrschichtigen analytischen Elements besteht darin, daß die Schicht, die für die Ausbreitung der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe sorgt, ein hydrophil gemachtes Textilgewebe (hydrophiler Stoff oder dgl.) verwendet wird. Dabei handelt es sich um Gewebe bzw. Stoffe, deren Benetzbarkeit mit Wasser dadurch verbessert ist, daß sie mit oberflächenaktiven Mitteln, Netzmitteln oder hydrophilen Polymeren oder durch Waschen derselben mit Wasser, wie nachstehend beschrieben, behandelt werden. Als Maß für die Beurteilung ihrer Benetzbarkeit kann die Zeit verwendet werden, die verstreicht, bis 10 µl einer 7%igen wäßrigen Lösung von Rinderalbumin auf dem Textilgewebe bzw. Stoff bis zur Erzielung eines Gleichgewichtszu standes ausgebreitet worden sind, wobei das Phänomen ausgenutzt wird, daß eine wäßrige Lösung, die auf einen Stoff oder ein Gewebe aufgebracht wird, beim Ausbreiten konzentrische Kreise in allen Richtungen auf der Oberfläche des Stoffes oder Gewebes beschreibt, wenn die Lösung in Richtung der Dicke des Stoffes oder Gewebes absorbiert wird und nach einer gewissen Zeitspanne die Ausbreitung der wäßrigen Lösung beendet ist, so daß ihre Bewegung stationär wird. Erfindungsgemäß können insbesondere solche Stoffe oder Gewebe verwendet werden, welche die Eigenschaft haben, daß die Ausbreitung einer 7%igen wäßrigen Rinderalbuminlösung vorzugsweise innerhalb von höchstens 30 Sekunden, insbesondere innerhalb von höchstens 15 Sekunden und besonders bevorzugt innerhalb von höchstens 10 Sekunden beendet ist.

Um das Vorliegen dieser Eigenschaft zu prüfen, wird zuerst eine Testplatte hergestellt durch Aufbringen einer Gelatineschicht mit einer Trockenschichtdicke von 10 µm auf eine transparente Glasplatte, wonach die Gelatineschicht mit Wasser geringfügig benetzt wird. Danach wird die Gelatineschicht auf das hydrophil gemachte Gewebe oder den hydrophil gemachten Stoff in Form einer Schicht aufgebracht. Nach dem Trocknen werden 10 µl einer 7%igen wäßrigen Rinderalbuminlösung, die mit einem Farbstoff gefärbt ist, auf den Stoff bzw. das Gewebe aufgebracht. Die Zeit, die verstreicht, bis das Ausbreiten der gefärbten Lösung auf dem Stoff bzw. Gewebe beendet ist, wird gemessen.

Nach einigen Minuten wird ferner die Gelatineschicht daraufhin überprüft, ob ihre Färbung gleichmäßig ist, durch Betrachtung von der Glasplattenseite her. Die Ausbreitungszeit für die gefärbte wäßrige Rinderalbuminlösung und die Gleichmäßigkeit der Färbung der Gelatineschicht ändern sich in Abhängigkeit von der Art des Stoffes bzw. Gewebes, auf den (das) die zu untersuchende Lösung aufgebracht wurde, der Art der Behandlung, die angewendet wurde, um den Stoff bzw. das Gewebe hydrophil zu machen, und der Art und Weise, in der solche Behandlung durchgeführt wird.

Der hier verwendete Ausdruck "im wesentlichen gleichmäßig" bedeutet, daß die zulässige Abweichung für ein Volumen einer Flüssigkeitsprobe, das der Reagensschicht je Flächeneinheit von dieser durch die Ausbreitung mittels des Stoffes bzw. Gewebes zugeführt wird, im Bereich von etwa 10% oder weniger in jedem Teil der Reagensschicht liegt.

Eine große Vielzahl von Stoffen und Geweben kann für die Schicht zum Ausbreiten der Flüssigkeitsprobe verwendet werden, und von verschiedenen Stoffgeweben oder Ge webestoffen werden solche mit Tuchbindung bevorzugt verwendet, die durch Verweben von abwechselnden Kett- und Schußfäden gebildet werden. Hinsichtlich Kette und Schuß, welche die Tuchbindung bilden, liegt ein wünschenswerter Titer bzw. Feinheitsnummer im Bereich von 20 bis 120. Von den Geweben, die die als Tuchbindung bezeichnete Struktur haben, werden Baumwollgewebe von der als dichte Ware, Canequim, feines Wolltuch und Popeline bezeichneten Art bevorzugt verwendet. Zusätzlich zu anderen natürlichen Fasern, die in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen Baumwollstoffe gewebt werden (z. B. Kapok, Flachs, Hanf, Chinagras (Ramie), Seide) können ebenfalls Gewebe, die durch Verweben von Mischgarn aus Chemiefasern (z. B. Viskosereyon, Kupfereyon, Celluloseacetat, Vinylon, Polyäthylenterephthalat) und Baumwollfasern in derselben Weise wie bei den oben beschriebenen Baumwollstoffen und Stoffgeweben, die durch Verweben von Chemiefasergarn in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Baumwollstoffen erhalten wurden, verwendet werden.

Als Beispiel für Arbeitsweisen, um Gewebe hydrophil zu machen, kann eine Arbeitsweise genannt werden, bei welcher industriell hergestellte Gewebe mit Wasser vollständig gewaschen und gespült werden, um Stärke und andere Behandlungsmaterialien von ihnen zu entfernen. Wahlweise werden die Gewebe weiterhin in 1- bis 5%ige wäßrige Lösungen von oberflächenaktiven Mitteln eingetaucht. Ferner kann eine Arbeitsweise genannt werden, bei welcher oberflächenaktive Mittel in die Gewebe gebracht werden in einem Anteil von 0,1 bis 10% je Gewichtseinheit des Gewebes durch Aufsprühen von wäßrigen Lösungen von oberflächenaktiven Mitteln auf die Gewebe, um diese zu benetzen oder zu befeuchten, wonach die Gewebe getrocknet werden. Auch andere Arbeitsweisen sind anwendbar. Bei diesen Arbeitsweisen können jedwede Arten von wasserlöslichen oberflächenaktiven Mitteln verwendet werden, nämlich nichtionische, kationische, anionische und amphothere Mittel. Jedoch sind nichtionische oberflächenaktive Mittel wie Alkylaryläther von Polyoxyäthylen und Polyglycerin, Fettsäureester von diesen und Sorbitester von diesen besonders bevorzugt gegenüber anderen Arten von oberflächenaktiven Mitteln, und zwar von dem Gesichtspunkt her, daß die nichtionischen Mittel Hämolyse in viel geringeren Ausmaßen hervorrufen.

Bei einer anderen Arbeitsweise, um Gewebe hydrophil zu machen, werden die Gewebe mit Lösungen von hydrophilen Polymeren benetzt oder befeuchtet, die feine Pulver, wie Titanoxyd, Bariumsulfat sowie Benetzungsmittel, wie Glycerin, Polyäthylenglykol enthalten können, und zwar zusätzlich zu hydrophilen Polymeren, wie beispielsweise Gelatine, Polyvinylalkohol. Nach dem Benetzen oder Befeuchten werden die Gewebe getrocknet. Hydrophile Polymere werden in die Gewebe gebracht in einem Anteil von etwa 0,05 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 0,1 bis 5 Gew.-% je Gewichtseinheit des Gewebes.

Wenn die Behandlungsmittel, die verwendet werden, die Gewebe hydrophil zu machen, d. h. die oberflächenaktiven Mittel und die hydrophilen Polymere, in die Gewebe in übermäßigen Mengen eingebracht werden, werden die Textur des Ge webes und die Oberfläche des das Gewebe bildenden Garnes mit den Behandlungsmitteln bedeckt. In anderen Worten ausgedrückt, erhalten die Gewebe eine sogenannte Stärkebehandlung, und sie können eine Verschlechterung der Wirkung des Ausbreitens der Flüssigkeitsproben hervorrufen. Daher sollten die Zugabemengen der Behandlungsmittel für jedes verwendete Gewebe experimentell in einem solchen Ausmaß oder auf eine solche Menge eingestellt werden, daß eine sichtbare Änderung des Oberflächenzustandes des das Gewebe bildenden Garnes durch die Zugabe der Behandlungsmittel nicht hervorgerufen wird.

Es wird angenommen, daß die ausgezeichnete Wirkung des Ausbreitens von Flüssigkeitsproben, welche Gewebe nach einer Behandlung, um sie hydrophil zu machen, zeigen, aus zusammengesetzter oder kompoundierter anisotroper Porosität des Gewebes herrührt, die dargestellt ist durch mikroskopische anisotrope Porosität, welche sowohl die Kettfäden als auch die Schußfäden, welche das Gewebe bilden, vorherrschend entlang der Richtung der Länge des Garnes haben, und durch makroskopische anisotrope Porosität, die sich aus der Textur ergibt, die durch die Kettfäden und die Schußfäden gebildet ist, und die entlang einer Richtung rechtwinklig zur Ebene des Gewebes liegt, wobei diese Porositäten miteinander zusammenarbeiten und zu einem synergistischen Effekt führen.

Nachstehend wird der grundsätzliche Aufbau eines mehrschichtigen, analytischen Elements zum Analysieren von Flüssigkeitsproben gemäß der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die schematische Querschnittsdarstellung der Fig. 1. Gemäß Fig. 1 hat das Mehrschichten-Analysenelement eine Struktur, bei welcher eine Reagensschicht 2 auf einem lichtdurchlässigen hydrophoben Träger 1 vorgesehen ist. Eine Schicht 3 zum Ausbreiten von Flüssigkeitsproben, die aus einem Gewebe gebildet ist, ist auf der Reaktionsmittelschicht 2 derart angeordnet, daß eine einheitliche Ausführung bzw. ein einheitliches Gebilde geschaffen ist.

Wenn ein Tropfen einer Flüssigkeitsprobe auf die Ausbreitungsschicht 3 in Richtung des Pfeiles A aufgebracht wird, wird die Flüssigkeitsprobe gleichmäßig in den Richtungen ausgebreitet, die durch die Pfeile B angegeben sind, und sie wird der Reagensschicht 3 zugeführt in nahezu gleichem Volumen je Flächeneinheit. Demgemäß findet eine gewisse Reaktion in der Reagensschicht 2 statt, so daß sich gleichmäßige Färbung oder Farbänderung in dem mit C bezeichneten schattierten Bereich ergibt. Ein quantitativer Unterschied in der Farbe vor und nach einer solchen Reaktion wird in Richtung D beobachtet, und dadurch kann die Konzentration einer besonderen Komponente oder eines besonderen Bestandteiles in einer Flüssigkeitsprobe kolorimetrisch, d. h. durch Farbmessung, bestimmt wer den.

Für den lichtdurchlässigen hydrophoben Träger 1 gemäß Fig. 1 können bekannte wasserundurchlässige transparente Träger einer Dicke von 50 µm bis 2 mm verwendet werden, beispielsweise Folien aus Polyäthylenterephthalat, Celluloseester (beispielsweise Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Celluloseacetatpropionat), Polycarbonate von Bisphenol A, Polymethylmethacrylate und ähnliche Polymere oder eine Glasplatte. Die Reagensschicht 2 wird gebildet durch Ausbreiten einer Zusammensetzung, die hergestellt ist durch Dispergieren und Einverleiben eines Reagens zum Bestimmen einer bestimmten Komponente in einer zu prüfenden Flüssigkeitsprobe in einem bekannten hydrophilen Binder, wie beispielsweise Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Agarose, Natriumpolyvinylbenzolsulfonat, und zwar zu einer Schicht einer Dicke im Bereich von 1 µm bis 100 µm. Beispielsweise wird eine Reagensschicht 2, die zum Bestimmen des Glukosegehaltes oder Traubenzuckergehaltes in einer Flüssigkeitsprobe verwendet wird, gebildet durch Aufbringen einer Zusammensetzung zu einer Schicht einer Dicke von 10 µm bis 20 µm, wobei die Zusammensetzung als Hauptkomponenten Glukoseoxidase, Peroxidase, 4-Aminoantipyrin und 1,7-Dihydroxynaphthalin enthält. Diese vier Komponenten sind dispergiert in Gelatine. Auf dieser Reagensschicht 2 wird eine Ausbreitungsschicht 3 angeordnet und festgelegt, die aus einem Gewebe gebildet ist, welches zuvor hydrophil gemacht worden ist.

Gemäß einer grundsätzlichen Ausführungsform der Erfindung besitzt das Mehrschichten-Analysen-Element zum Analysieren von Flüssigkeitsproben, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Ausbreitungsschicht 3 für die Flüssigkeitsproben, und diese Schicht 3 ist aus einem Gewebe gebildet und direkt neben der Reagensschicht 2 angeordnet, die ihrerseits an einer Seite des Trägers 1 angeordnet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine eine analytische Funktion ausübende Analysen-Schicht 4, beispielsweise eine Strahlungsblockierschicht oder eine Lichtreflexionsschicht, auf der Reagensschicht 2 angeordnet. Danach ist die Ausbreitschicht 3, die aus einem Gewebe gebildet ist, auf der Schicht 4 angeordnet. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 2 wiedergegeben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Strukturhilfsschicht 5, beispielsweise eine Klebstoffschicht auf der die analytische Funktion ausübenden Schicht 4, die beispielsweise eine Strahlungsblockierschicht oder eine Lichtreflexionsschicht ist und auf der Reagensschicht 2 angeordnet ist, vorgesehen, und auf diese Schicht 5 ist dann die aus einem Gewebe gebildete Ausbreitungsschicht 3 angeordnet, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strukturhilfsschicht 5, die beispielsweise eine Klebstoffschicht ist, direkt auf der Reaktionsmittelschicht 2 vorgesehen, wonach die Ausbreitungsschicht 3, die aus einem Gewebe gebildet ist, auf dieser Strukturhilfsschicht angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Bei allen Ausführungsformen ist die Reihenfolge der Anordnung der verschiedenen Schichten, d. h. der Reagensschicht 2 und der Ausbreitungsschicht 3 mit Bezug auf den Träger 1 die gleiche. Die Strahlungsblockierschicht 4 ist nützlich in dem Fall, in welchem eine Flüssigkeitsprobe gefärbte Teilchen enthält, wie es bei einer Gesamtblutprobe der Fall ist, die Erythrocyten enthält. Da die Farbteilchen oder die gefärbten Teilchen, die sich auf einer Seite der Strahlungsblockierschicht befinden, von dieser Schicht 4 abgeschirmt werden, können sie von der anderen Seite der Strahlungsblockierschicht 4, d. h. von der Seite des lichtdurchlässigen Trägers 1 her nicht wahrgenommen werden. Daher stören die gefärbten Teilchen die kolorimetrischen Bestimmungen nicht. Die Strahlungsblockierschicht 4 kann hergestellt werden durch Aufbringen einer Dispersion einer feinverteilten Substanz, wie beispielsweise feines Titandioxypulver, feines Bariumsulfatpulver, feines Aluminiumpulver, in einem wasserdurchlässigen hydrophilen Polymerbinder, in einer Schicht einer Dicke von 5 µm bis 100 µm, und vorzugsweise in einer Dicke von 5 µm bis 30 µm. Eine solche Strahlungsblockierschicht 4 ermöglicht den Durchtritt von flüssigen Komponenten oder Bestandteilen.

Die Ausbreitungsschicht 3 für die Flüssigkeitsprobe gemäß der Erfindung kann auch ein Reaktionsmittel oder alle Reaktionsmittel enthalten, die für die Analyse wesentlich sind. In dem Fall, in welchem alle für die Analyse wesentlichen Reaktionsmittel in der Ausbreitungsschicht 3 enthalten sind, enthält die der Reaktionsmittelschicht entsprechenden Schicht lediglich einen hydrophilen Binder. Bei einer solchen Ausführung kann eine Farbbildung oder Farbänderung als Ergebnis des Anordnens einer Flüssigkeitsprobe in dieser Schicht beobachtet werden. Demgemäß kann diese Schicht auch als eine Schicht angesehen werden, die zur Kategorie der Reaktionsmittelschichten gehört.

Die Klebstoffschicht, die als Strukturhilfsschicht 5 vorgesehen ist, wirkt hauptsächlich dahingehend, die Haftung zwischen der Reagensschicht 2 oder der die analytische Funktion ausübenden Analysenschicht 4, welche eine Strahlungsblockierschicht oder eine Lichtreflexionsschicht sein kann, und der Ausbreitungsschicht 3 zu verstärken, die aus einem Gewebe gebildet ist. Die Klebstoffschicht 5 kann aus hydrophilem Polymer gebildet sein, welches als ein Binder in der Reagensschicht 2 oder in der eine analytische Funktion ausübenden Schicht 4 verwendet ist, die beispielsweise eine Strahlungsblockierschicht oder eine Lichtreflexionsschicht sein kann. In diesem Fall haftet die Ausbreitungsschicht 3, die aus einem Gewebe gebildet ist, an der Klebschicht 5 durch Anlegen von Druck in der richtigen Größe an, bevor das hydrophile Polymer der Klebstoffschicht 5 getrocknet ist, oder nachdem das hydrophile Polymer mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels benetzt oder befeuchtet ist. Die Dicke der Klebstoffschicht 5 kann in einem Bereich von etwa 0,5 µm bis 15 µm liegen, und sie liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 µm bis 5 µm.

Mehrschichten-Analysen-Elemente, die in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind günstig für das Bestimmen bestimmter Komponenten oder Bestandteile in Flüssigkeitsproben. Beispielsweise sind sie besonders gut geeignet für quantitative Analysen von Glukose bzw. Traubenzucker, Harnstoff, Bilirubin, Cholesterin, Protein, Enzym und ähnliche Komponenten oder Bestandteile, die in Körperflüssigkeiten enthalten sind, wie Urin, Blut. Ein bemerkenswertes Merkmal der Mehrschichten-Analysen-Elemente gemäß der Erfindung besteht darin, daß bestimmte Komponenten in Blutproben, in Serumproben oder in Gesamtblutproben bestimmt werden können, ohne daß sich eine starke Beeinflussung durch den Gehalt ihrer Komponenten ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Auf einer farblosen transparenten Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Unterschicht, die für Gelatine geeignet ist, wurde eine Reaktionsmittelschicht für die Bestimmung von Glukose bzw. Zucker oder Traubenzucker aufgetragen, die die nachstehende Zusammensetzung aufwies. Das Auftragen erfolgte mit einer Trockendicke von 15 µm.

Zusammensetzung der Reagenzschicht

Gewichtsteile
Glukoseoxidase	2
Peroxidase	1
1,7-Dihydroxynaphthalin	5
4-Aminoantipyrin	5
alkalibehandelte Gelatine	200
Polyoxyäthylenalkylphenyläther	2

Auf die Reaktionsmittelschicht wurde eine Wasserdispersion, in welcher getrocknete Gelatine und feines Titandioxydpulver in einem Verhältnis von 1 : 8 (Gewichtsverhältnis) gemischt waren, mit einer Trockendicke von 15 µm aufgetragen, um eine Strahlungsblockierschicht zu bilden. Zusätzlich wurde auf der Strahlungsblockierschicht eine Klebstoffschicht aus Gelatine, die 0,2% eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels enthielt, mit einer Trockendicke von etwa 5 µm aufgetragen.

Andererseits wurde ein Feintuch, welches aus Baumwollgarn eines Titers von 60 gewebt wurde, in einer 1%igen wäßrigen Gelatinelösung behandelt, um ein Gewebe zu schaffen, welches für die Schicht zum Ausbreiten von Flüssigkeitsproben verwendet werden sollte. Dieses Gewebe hatte einen Gelatinegehalt von 2,5%, und es wurde dadurch hydrophil.

Das zuvor hergestellte Analysen-Element für Glukose bzw. Zucker bzw. Traubenzucker wurde mit einer 0,2%igen wäßrigen Lösung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels in nahezu gleichmäßigem Ausmaß benetzt oder befeuchtet, und es wurde darauf sofort das behandelte Gewebe angeordnet. Um die Schichten in enge Berührung miteinander zu bringen, wurden sie durch einen engen Spalt zwischen zwei Druckwalzen hindurchgeführt, um ein gleichmäßiges Laminat zu bilden. Bei dem auf diese Weise erhaltenen Laminat oder Schichtgebilde ergab sich keine Entschichtung, selbst nicht nach vollständigem Trocknen. Unter diesen Bedingungen ist festzustellen, daß das Gewebe an der Reaktionsmittelschicht sicher anhaftete. Auf diese Weise wurde ein Mehrschichten-Analysen-Element zur Bestimmung von Glukose, Zucker bzw. Traubenzucker erhalten.

Auf dem auf die beschriebene Weise erhaltenen Analysen-Element wurden 10 µl eines Pseudoserums angeordnet, welches 7% Rinderalbumin und 100 mg/dl Glukose bzw. Traubenzucker enthielt. Es dauerte etwa 2 s, bis das Pseudoserum vollständig ausgebreitet war. Danach wurde das Analysen-Element während 10 min in einem Thermostaten inkubiert, der auf 37°C gehalten wurde. Das Pseudoserum wurde ausgebreitet in Gestalt einer Scheibe eines Durchmessers von 10 mm, und es erzeugte ein kreisförmiges ausgebreitetes Farbbild mit angemessener gleichmäßiger Farbdichte, welche ihre Absorptionsmaxima bei der Wellenlänge von 495 nm in der Reaktionsmittelschicht des Analyseblattes zeigte. Die optische Reflexionsdichte in der Mitte des ausgebreiteten Farbbildes wurde gemessen mit einem Reflexionsdichtemesser (maximale Übertragungswellenlänge: 550 nm). Die erhaltene optische Dichte betrug 0,19.

Weiterhin wurden acht Pseudoserumproben, in denen Glukose bzw. Zucker bzw. Traubenzucker in einer Konzentration von 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250 bzw. 300 mg/dl enthalten war, hergestellt. Jede dieser Proben wurde auf ein Mehrschichten- Analysen-Element der oben beschriebenen Art gegeben, und die Farbdichte der ausgebreiteten Probe wurde in der gleichen Weise gemessen, wie es oben beschrieben wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen beweisen, daß die Konzentration an Glukose bzw. Zucker bzw. Traubenzucker in den Pseudoseren und die optische Reflexionsdichte des ausgebreiteten Farbbildes ein lineares Verhältnis zueinander haben, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt, daß die Konzentration von Glukose bzw. Zucker bzw. Traubenzucker in einem Serum bestimmt werden kann in einem Verfahren, bei welchem Serum auf das Analysen- Element für die Bestimmung von Glukose, Zucker bzw. Traubenzucker, welches gemäß der Erfindung hergestellt worden ist, gegeben und die optische Reflexionsdichte an dem Blatt gemessen wird.

Beispiel 2

Ein Mehrschichten-Analysen-Element für die Bestimmung von Glukose bzw. Traubenzucker bzw. Zucker wurde in der gleichen Weise wie gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß für das Gewebe für die Schicht zum Ausbreiten der Flüssigkeitsproben ein Feintuch verwendet wurde, welches erhalten wurde durch Verweben eines Mischgarnes eines Titers von 60 aus Baumwollgarn und Polyesterfasern (PET) (Baumwollanteil: 35%, Polyesteranteil: 65%).

Das Gewebe wurde mit Wasser imprägniert, in welchem 0,5 Gew.-% Gelatine und 5 Gew.-% feines Titandioxydpulver unter solchen Bedingungen dispergiert waren, daß der Gehalt des Imprägniermittels auf 3,2 Gew.-% im trockenen Zustand eingestellt wurde, um das Gewebe hydrophil zu machen.

In ähnlicher Weise wie bei Beispiel 1 wurden 10 µl einer Pseudoserumprobe, die 100 mg/dl Glukose, Trauben zucker bzw. Zucker enthielt, auf die Schicht zum Ausbreiten der Flüssigkeitsprobe gegeben, wonach eine Inkubation folgte. Hiernach wurde die optische Reflexionsdichte des ausgebreiteten Farbbildes gemessen. Die erhaltene optische Dichte betrug 0,19. Weiterhin wurden analog zu Beispiel 1 optische Reflexionsdichtemessungen an einer Reihe von Pseudoserumproben durchgeführt, die sich durch ihren Glukosegehalt unterschieden. Die Messungen ergaben beim Auftragen über den Glukosegehalt eine gerade Linie, woraus ersichtlich ist, daß der Glukosegehalt mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.

Beispiel 3

Ein Mehrschichten-Analysen-Element für die Bestimmung von Glukose wurde hergestellt in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß als Gewebe für die Schicht zum Ausbreiten der Flüssigkeitsproben 100%iger Baumwollkalliko verwendet wurde, in welchem ein Garn eines Titers von 60 verwendet wurde und welcher zuvor anstelle mit Gelatine, wie bei Beispiel 1 mit einer 0,5%igen wäßrigen Lösung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels (Isooctylphenylpoly äthoxyalkohol), behandelt wurde.

10 µl frischen Blutes (welches Heparin enthielt), welches einer gesunden Person entnommen wurde, wurden auf die aus dem beschriebenen Gewebe gebildete Ausbreitungsschicht des oben beschriebenen Analysen-Elements gegeben. Die Blutprobe wurde schnell und gleichmäßig ausgebreitet, und zwar analog wie bei dem Analysen-Blatt gemäß Beispiel 1. Bis zum vollständigen Ausbreiten vergingen etwa 12 s und der Durchmes ser der ausgebreiteten Probe bzw. des Ausbreitkreises betrug etwa 9 mm.

Nach dem Inkubieren des Analysen-Elementes während 10 min bei 37°C in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 wurde die optische Reflexionsdichte des Blattes gemessen. Die gemessene optische Dichte betrug 0,16.

Beispiel 4

Es wurde ein Experiment ausgeführt in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß das Analy sen-Element für die Bestimmung von Glukose wie folgt hergestellt wurde: Anstelle der Anordnung einer Klebstoffschicht aus Gelatine mit 0,2% nichtionischem oberflächenaktiven Mittel auf der Strahlungsblockierschicht wurde die Strahlungsblockierschicht mit einer 0,2%igen wäßrigen Lösung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels in nahezu gleichmäßigem Ausmaß benetzt bzw. befeuchtet und unmittelbar durch die Klemmstelle zwischen Druckwalzen geführt, um in Flächenberührung mit dem Gewebe zu kommen, welches als Schicht zum Ausbreiten von Flüssigkeitsproben verwendet werden sollte. Die erhaltenen Ergebnisse sind den Ergebnissen bei Beispiel 1 ähnlich.

Bei dem Analysen-Element des Beispiels 4 betrug die Bindefestigkeit zwischen der Reaktionsmittelschicht und der Schicht zum Ausbreiten von Flüssigkeitsproben, die aus einem Gewebe bestand, die Hälfte der Bindefestigkeit zwischen den Schichten des Analysen-Elementes gemäß Beispiel 1. Jedoch wurde die Ausbreitungsschicht für die Flüssigkeitsproben während der gesamten analytischen Vorgänge nicht von der Reagensschicht getrennt. Es ist daher festzustellen, daß auch das Blatt gemäß Beispiel 4 zur praktischen Verwendung gut geeignet ist.

Claims

1. Mehrschichtiges analytisches Element für die chemische Analyse von Flüssigkeitsproben mit einem lichtdurchlässigen hydrophoben Träger, mindestens einer Reagensschicht mit mindestens einem Reagens in einem Bindemittel und einer Ausbreitungsschicht, die hydrophil gemacht worden ist, zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsschicht aus einem Textilgewebe besteht.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Textilgewebe durch Waschen mit Wasser und Inberührungbringen mit einer 1 bis 5% einer oberflächenaktiven Mittels enthaltenden wäßrigen Lösung hydrophil gemacht worden ist.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Textilgewebe 0,05 bis 10 Gew.-% eines hydrophilen Polymers enthält.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Textilgewebe 0,1 bis 5 Gew.-% des hydrophilen Polymers enthält.

5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen der Ausbreitungsschicht und der Reagensschicht zusätzlich eine Analysenschicht aufweist, die mindestens ein Reagens in einem Bindemittel enthält.

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysenschicht eine Strahlungsblockierungsschicht oder eine Lichtreflexionsschicht ist.

7. Element nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen der Ausbreitungsschicht und der Analysenschicht zusätzlich eine Strukturhilfsschicht aufweist.

8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Strukturhilfsschicht eine Klebstoffschicht enthält.