DE60129042T2

DE60129042T2 - Teststreifen für den gleichzeitigen nachweis mehrerer analyten

Info

Publication number: DE60129042T2
Application number: DE60129042T
Authority: DE
Inventors: Aurora L. Union Fernandez De Castro
Original assignee: Inverness Medical Switzerland GmbH
Current assignee: Alere Switzerland GmbH
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: CA2433599A1; US20020086435A1; WO2002063296A1; EP1356282A4; DE60129042D1; ATE365318T1; EP1356282A1; EP1356282B1; CA2433599C; US6524864B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bequem anzuwendende Teststreifenvorrichtung, mit deren Hilfe es möglich ist, mehrere Farbtests gleichzeitig durchzuführen, wobei solche Proben wie Serum, Plasma oder Vollblut verwendet werden, sowie auf eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die Ergebnisse gleichzeitig nachgewiesen und gemessen werden können, wodurch die Messung von organspezifischen Schäden, die infolge von bestimmten Erkrankungen auftreten, mit Hilfe eines am Standort durchführbaren Testverfahrens erfolgen kann. Dadurch wird eine schnelle Übermittlung der Ergebnisse an einen vom Patienten entfernt gelegenen Standort mit Hilfe von elektronischer Kommunikation ermöglicht.
Hintergrund der Erfindung
Vom medizinischen Standpunkt betrachtet stellt die frühe Diagnose einer Krankheit oder Dysfunktion im Rahmen einer präventiven Behandlung einer schweren Organ- oder Stoffwechseldysfunktion einen großer Vorteil dar. Solch ein Gesundheitswarnsignal kann nur erkannt werden, wenn ein bequem anwendbares System zur Verfügung steht, welches die regelmäßige Überprüfung von Analyten erlaubt, die mit Störungen oder Dysfunktionen von Hauptorganen im Zusammenhang stehen, so dass eine frühzeitige Diagnose erzielt werden kann. Der Testvorgang sollte bevorzugt am Standort des Patienten erfolgen (wie z. B. in der Praxis des Arztes, zu Hause durch medizinisches Fachpersonal oder durch Selbsttests und/oder Langzeitpflegeeinrichtungen) und unmittelbare Antworten liefern, so dass ernsthafte Folgen vermieden oder minimiert werden können. Als Probe bei solchen diagnostischen Testverfahren wird Blut gewählt.
In der Vergangenheit wurden mehrere kolorimetrische Verfahren zur Bestimmung von Analyten verwendet. Die Systeme Seralyzer^® (Ames-Abteilung von Miles Labs oder Bayer) und Ektachem^® (Eastman Kodak) liefern Quantifizierungen zur Bestimmung mehrerer Analyten. Allerdings wird bei diesen Systemen Serum, nicht Blut, als Probe verwendet. In diesen Fällen ist zur Trennung des Serums vom Blut eine Zentrifugation in einem Labor notwendig, die normalerweise nicht am Standort des Patienten durchgeführt werden kann. Zudem sind die Analysegeräte oftmals groß und die Messungen werden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander durchgeführt.
Bei den Dry-Chemistry-Tests, die von Kyoto Daiichi Kagaku für verschiedene Analyten angeboten werden, wird ebenfalls Serum als Probe verwendet. Andere frühe Erfindungen umfassen die Messung von Analyten in Serum oder Plasma, nicht aber in Vollblut, wie dies z. B. bei US-Patent Nr. 5,798,272 und US-Patent Nr. 5,589,399 der Fall ist.
In US-Patent Nr. 4,323,536 , US-Patent Nr. 5,126,276 und US-Patent Nr. 5,656,503 werden weitere Erfindungen beschrieben, die sich auf den Nachweis von Analyten beziehen.
I-Stat^® (I-Stat Inc.) und Reflotron^® (Boehringer Mannheim) sind bekannte Systeme zur Messung von Analyten im Blut, die dem Stand der Technik entsprechen. Allerdings wird beim I-Stat-System im Gegensatz zum kolorimetrischen ein elektrochemisches Verfahren angewendet. Reflotron ist ein ziemlich großes und komplexes Analysegerät, das die Testantworten einzeln liefert und keine gleichzeitige Messung mehrerer Analyten durchführt.
Ein weiteres System, das Analyten in Vollblut misst, ist das Stat-Site^® (GDS Technology), das in US-Patent Nr. 5,104,618 offenbart wird. Dieses System unterscheidet sich allerdings von der vorliegenden Erfindung durch die Komplexität der Vorrichtung, wobei das System nicht in der Lage ist, mehrere Analyten gleichzeitig zu messen, so dass die Resultate einzeln, Test für Test geliefert werden und der Bereich zum Aufbringen der Proben sehr klein ist, wodurch das Auftragen der Proben schwierig wird und beim Vorhandensein von Luftblasen in der Probe potentiell ungenaue Ergebnisse liefert.
US-Patent Nr. 5,110,742 (Cholestech Corp.) ist ein weiteres System, mit dem Analyten in Vollblut gemessen werden. Allerdings weist das System bei der Anwendung als diagnostische Vorrichtung am Versorgungsstandort mehrere Nachteile auf. Diese bestehen darin, dass das System nicht tragbar ist; eine gemeinsame Lichtquelle hat, so dass es nur eine Farbe messen kann, wodurch die messbaren Arten von Analyten begrenzt werden; der Bereich zum Aufbringen der Probe und die Transportzone komplex ist, was einem zentralen Blutfilterungsmechanismus notwendig macht, der die Trennung des Plasmas oder Serums vom Blut mit dem Nachteil durchführt, dass es insbesondere bei Proben mit einem hohen Hämatokritgehalt zu Verstopfungen kommt. Zudem ist der Bereich zum Aufbringen der Blutproben sehr klein, so dass das Aufbringen der Probe schwierig und unbequem wird und möglicherweise der Abbruch des Tests erforderlich ist, wenn Luftblasen vorhanden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die zuvor genannten Nachteile beim Stand der Technik zu überwinden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Teststreifens, der für Vollblut, Serum oder Plasma verwendet werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, die einfach und leicht anzuwenden ist und bei der mehrere Analyten gleichzeitig am Standort des Patienten getestet werden können, so dass die Ergebnisse durch elektronische Mittel an einen entfernt liegenden Gesundheitspflegestandort übermittelt werden können.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bequem anzuwendende Vorrichtung zu liefern, bei der die Platzierung und Anwendung der Blutproben von Venen- oder Kapillarblut, wie z. B. vom Finger-Stick oder Heel-Stick, bequem und benutzerfreundlich ist, ungeachtet dessen, ob die Anwendung direkt oder unter Anwendung einer Übertragungspipette oder -vorrichtung erfolgt
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu liefern, bei der die einzelnen Reagenzkissen für jeden Analyt wahlfreie individuelle Filterungsbereiche, und nicht etwa einen zentralen Filterungsbereich, aufweisen, so dass die Wahrscheinlichkeit von Verstopfung bei der Analyse von Vollblut minimiert wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reflektometer zu liefern, das eine individuelle Lichtquelle für jedes Reagenzkissen bietet, so dass es ein optimales Verfahren zum Nachweis der Farbreaktion gewährleistet, welche für die Bestimmung jedes Analyten notwendig ist.
Erstaunlicherweise löst die vorliegende Erfindung alle oben genannten Schwierigkeiten, indem eine Verteilungsschicht verwendet wird, die einheitlich über die Kissen verteilt wird, so dass ein bequemes Aufbringen der Proben und eine einheitliche Verteilung der Probe bei jedem einzelnen Testkissen ermöglicht wird. Sofern die Probe aus Vollblut besteht, wird ein Filter einheitlich über den Kissen platziert, so dass eine einheitliche Filterung des Blutes sichergestellt wird. Die vorliegende Erfindung umfasst ein System zur Messung der Farbveränderung auf den Reagenzkissen, vorzugsweise durch die Anwendung eines handgehaltenen tragbaren Messgeräts, das verschiedene Wellenlängen für jedes Kissen messen kann, wodurch seine Eignung für die gleichzeitige Messung einer Vielzahl von Analyten erhöht wird.
Unter Nutzung von kolorimetrischen Verfahren gibt die Vorrichtung durch ein einfaches Aufbringen der Probe die Konzentration von Analyten in Vollblut oder in einer anderen Probe an. Das System besteht aus einer Struktur von Streifentyp und einem handgehaltenen Messgerät, das die Reflexion von mehreren Analyten gleichzeitig misst. Das System ist einfach und ermöglicht ein bequemes Aufbringen der Probe. Das Verfahren ermöglicht eine schnelle und einfache gleichzeitige Messung von mehreren spezifischen erkrankungsbedingten Analyten und macht regelmäßige Kontrollen allgemeiner Körperfunktionen und die unmittelbare Übermittlung von solchen Funktionen mit Hilfe elektronischer Mittel möglich.
Beispielsweise dient eine erhöhte Konzentration von Kreatinin und BUN (Blutharnstoffstickstoff, engl. Blond Urea Nitrogen) im Blut als Marker für eine Nierendysfunktion, die Erhöhung des Enzyms Alanin-Aminotransferase (ALT) im Blut dient als Marker für eine Leberdysfunktion, die Erhöhung oder Senkung der Glukosekonzentration im Blut dient als Marker für eine Dyskunftion des Pankreas, d.h. Diabetes, ein erhöhter Cholesterinspiegel dient als Marker für eine kardiovaskuläre Dysfunktion, Bilirubin dient als Marker für eine Leberdysfunktion, etc. Die Erfindung kann auch für die am Standort notwendige Untersuchung von Neugeborenen auf PKU [Phenylketonurie], Galaktosämie, T₄, etc. verwendet werden, welche zurzeit die Übersendung der Proben an entfernte Standorte erfordern, damit eine Analyse durchgeführt werden kann.
Der Teststreifen ist so konstruiert (siehe 2 und 3), dass durch die Deckfläche oder -schicht, die einen physikalischem oder chemischen Charakter hat und auf welche die Probe aufgegeben wird, die Probe einheitlich und schnell über die Länge des Streifens verteilt wird, wie dies bei Polyesterfilterungsmedien von Reemay oder Nylon Mesh der Fall ist. Die zweite Fläche der Vorrichtung ist eine wahlfreie Blutfilterschicht (siehe 2 und 3), wie z. B. eine Glasfasermatrix, die aufgrund ihrer Porösität vom Serum oder Plasma durchdrungen kann, während die partikelförmigen Blutzellen von ihr zurückbehalten werden. Bei ihrer Anwendung reicht die Filtermatrix oder -schicht über alle Reagenzkissen.
Beide Matrizen werden durch einen Anhaftbereich wie z. B. ein Doppelklebeband an beiden Enden an der Struktur der Unterseite, der vierten Fläche, befestigt. In einer alternativen Konfiguration kann eine undurchlässige Deckschicht mit einer rechteckigen Öffnung über allen Reagenzkissen dazu dienen, alle Schichten zusammenzuhalten, wobei die fünfte Fläche, wie in 4 und 5 gezeigt, an die untere Schicht (Trägerschicht) anhaftet.
Die dritte Fläche der Vorrichtung ist aus einzelnen Reagenzkissen zusammengesetzt, die aus einem aufsaugenden Material, wie z. B. Matrizen vom Typ Whatman 54 oder einer anderen Membran wie z. B. Polyethlylensulfon, bestehen, die das Serum oder Plasma absorbieren, das durch die Filterschicht hindurch dringt. Jedes einzelne Reagenzkissen kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen (2 und 3 zeigen zwei Reagenzschichten), in denen jeweils die Chemikalien enthalten sind, die dazu notwendig sind, um die Farbreaktionen der verschiedenen zu testenden Blutanalyten hervorzurufen. Die Reagenzkissen werden an der Trägerstruktur oder vierten Fläche angebracht.
Die fünfte Fläche, die in 4 und 5 gezeigt wird, ist eine Trägerstruktur, die eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung über allen Reagenzkissen aufweist. Durch diese Trägerstruktur wird das Auftragen der Proben bei der Vorrichtung nicht beeinträchtigt. Daher ist bei der Verwendung beider Vorrichtungen das Verfahren dasselbe, wobei es aus dem Aufgeben der Probe an einer beliebigen Stelle der Diffusions- oder Verteilungsschicht, der wahlfreien Trennung der roten Blutzellen in der Filterungsschicht und dem Durchlassen des Serums oder Plasmas durch den Reagenzbereich besteht. Ferner wird bei der Reaktion des Serums oder Plasmas mit den in den Reagenzkissen befindlichen Chemikalien eine Färbung hervorgerufen, die mit einer beliebigen Farbmessvorrichtung, wozu auch das Auge zu zählen ist, durch die Öffnungen in der unteren Struktur abgelesen wird.
Die Farbmessvorrichtung kann eine Lichtquelle mit mehreren verschiedenen Filtern oder eine Vielzahl von Lichtquellen und entsprechenden Lichtdetektoren aufweisen. Die Farbmessvorrichtung kann aus einem Reflektometer mit einer Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen und einem Detektor für jede Lichtquelle bestehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnitts-Planansicht der Vorrichtung mit einer Trägerstruktur.
2 ist eine schematische Querschnitts-Planansicht der Vorrichtung, die zwei Schichten im Reagenzbereich zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht der Trägerstruktur und aller Schichten der Vorrichtung, wobei jede Schicht separat gezeigt wird.
4 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung mit Trägerstrukturen auf der Ober- und Unterseite.
5 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung, die alle Schichten mitsamt zweier undurchlässigen Trägerstrukturen zeigt, zwischen denen die anderen Funktionsschichten eingeschlossen sind.
6 ist eine schematische Ansicht der unteren Trägerstruktur mit Öffnungen, durch welche die Farbe gezeigt wird, und der vielen Lichtquellen und Lichtdetektoren, welche die Intensität der Farbe durch jede Öffnung messen können.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
A. Assay-Vorrichtung
1 illustriert einen Querschnitt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung 10 mit einem Trägerbereich oder einer Trägerschicht, die im Allgemeinen aus steifem oder halbsteifem Kunststoff oder einem anderen ähnlichen Material 11 besteht und die unter jedem Reagenzkissen Öffnungen (nicht gezeigt) aufweist; Reagenzbereiche oder -kissen 12, einen wahlfreien Filterungsbereich bzw. eine wahlfreie Filterungsschicht 13; einen Distributions- oder Verteilungsbereich 14 und einen Anhaftbereich 15.
2 illustriert dieselbe Querschnittsansicht der Vorrichtung von 1, wobei sie zeigt, dass die Reagenzkissen mehrere Schichten 16, 17 aufweisen können. Die Illustration zeigt zwei Schichten 16 und 17, obgleich eine beliebige für ein Assay geeignete Anzahl von Schichten verwendet werden kann.
3 illustriert die Struktur von 1 durch die Trennung jeder einzelnen Schicht. Die Öffnungen, die im Kunststoffträger vorhanden sind, werden unter 18 gezeigt.
4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform 10a, welche eine Vorrichtung mit einer oberen undurchlässigen Träger-Deckschicht 19 bzw. einem Träger-Deckbereich an der Oberseite der Vorrichtung illustriert. Dieser Deckbereich bzw. diese Deckschicht weist eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung 20 auf, welche die Verteilungsschicht über allen Reagenzkissen freilegt. Die Figur illustriert Anhaftbereiche in den Schichten auf der Oberseite und der Unterseite, durch welche die Anhaftung beider Trägerschichten aneinander ermöglicht wird.
6 zeigt eine halbsteife Struktur 21 mit sechs Öffnungen 22, sechs Lichtquellen S₁–S₆ und sechs Detektoren D1–D6. Selbstverständlich hängt die Anzahl der Öffnungen, Quellen und Detektoren von der Anzahl der zu bestimmenden Analyten ab, und sie ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. 6 illustriert ebenfalls ein Polystyrol-Plastikstreifen 21 von ungefähr 5,1–7,6 cm (2–3'') Länge und ungefähr 0,4–0,6 cm (0,15''–0,25'') Breite mit kreisförmigen Öffnungen 22, die einen Durchmesser von ungefähr 0,2–0,4 cm (0,08'' bis 0,16'') aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Teststreifenvorrichtung beispielsweise eine Länge von 7,6 cm (3'') bei einer Breite von 0,5 cm (0,2'') und weist sechs kreisförmige Öffnungen von 0,3 cm (0,1'') auf, die sich in einem Abstand von 0,5 cm (0,2'') zueinander befinden, so dass bis zu sechs Analyten getestet werden können. Jedes Reagenzkissen (nicht gezeigt) weist einen Durchmesser von 0,3 cm (0,12'') auf und ist über der entsprechenden Öffnung befestigt. Individuelle Lichtquellen, wie z. B. LED1–LED6, versorgen die Vorrichtung mit Licht, welches von den einzelnen Detektoren D1–D6 erkannt wird.
Die Reagenzkissen, die mit Hilfe von durchsichtigem haftendem Material oder einem anderen konventionellen Mittel an der Trägerschicht befestigt sind, bestehen aus aufsaugenden oder absorbierenden Materialien, die Chemikalien zurückzubehalten können, wie z. B. Whatman 54 (Whatman) oder eine Membran aus Polyethylensulfon (PES) (Pall Inc, oder Sortorius), und welche die für die Analyten spezifischen Chemikalien enthalten, die auf der Matrix getrocknet sind und die mit jedem gewünschten Blutanalyt in einer bekannten chemischen Reaktion reagieren können. Das Reagenzkissen weist dabei eine oder mehrere Schichten auf, die bei Bedarf Reaktionen voneinander trennen, die miteinander unvereinbare chemische Umgebungen erfordern, wie dies z. B. bei sauren oder basischen Bedingungen der Fall ist.
Die Reagenzkissenbereiche sind durch offene Räume oder Plastikausbuchtungen (nicht gezeigt) zwischen den Kissen einzeln voneinander abgetrennt.
Der wahlfreie Filterbereich umfasst eine Siebmatrix, die durch ihre Porengröße die sich im Blut befindenden partikelförmigen Stoffe, wie z. B. rote Blutzellen, zurückhält, während gleichzeitig nicht-partikelförmiges Serum oder Plasma durch sie hindurch dringen kann. Es ist eine Vielzahl von Matrizen auf Membranen mit einer Porengröße bekannt, die sich ungefähr im Bereich der Größe von roten Blutzellen bewegen, und die für Filterungsvorgänge verwendet werden können, wie z. B. Glasfasermembranen von 0,5 bis 8 Mikron.
Indem man die Filterungsschicht in Längsrichtung auf den Streifen platziert, erhält jedes einzelne Kissen seinen eigenen Filterungsbereich direkt vom verwendeten Blut. Ein wichtiger Umstand ist, dass dieser homogene Blutfilterungsmechanismus im Gegensatz zu einem zentralen Filterungsmechanismus das Auftreten von Verstopfungen weniger wahrscheinlich macht, was sogar für Proben mit hohem Hämatokritgehalt wie z. B. neonatalem Blut gilt.
1 illustriert den Distributions- oder Verteilungsbereich in Form der Deckschicht. Diese Schicht ist spezifisch so gestaltet, dass sie die Oberflächenspannung des Bluts-, Serum- oder Plasmatropfens bzw. einer anderen als Probe verwendeten Flüssigkeit bricht. Kommt es zum Kontakt mit diesem Bereich, bricht der Zusammenhalt des Tropfens, der auf der Oberflächenspannung beruht, so dass die Probe über die Schicht ausgebreitet bzw. verteilt wird. Der höhere Flüssigkeitsgrad der Probe resultiert in einer besseren Homogenitätsverteilung über die wahlfreie Blutfilterungsschicht und über jedes einzelne Reagenzkissen. Durch die Verteilungsschicht kann die Probe auf einer beliebigen Stelle auf der Deckschicht aufgebracht werden, unabhängig ob dies von einem Finger-Stick, Heel-Stick, einer Übertragungspipette oder unter Verwendung von anderen Quellen oder Auftragsverfahren erfolgt, wodurch ein einfacheres und bequemeres Auftragen der Probe ermöglicht wird.
Die Verteilungsschicht kann einen physikalischen Charakter haben, wie bei einem Polyesterfiltrierungsmedium von Reemay oder Nylonmaschen, oder einen chemischen Charakter haben wie bei Titandioxid oder Bariumsfulfat, oder eine Kombination von diesen sein. Alternativ werden diese Chemikalien auf die obere Seite der wahlfreien Filterschicht aufgetragen.
Die Probe wird bequem auf eine beliebigen Stelle der Deckschicht aufgetragen, durch welche die Verteilung und Filterung erfolgt. Nach der Filterung reagiert das resultierende Serum oder Plasma mit dem Reagens, so dass im Reagenzkissen eine Färbung hervorgerufen wird, und die Farbe wird durch die Öffnung in der unteren Trägerschicht erkannt. Die Farbe kann auf visuellem Wege erkannt oder mit Hilfe einer beliebigen Farbmessvorrichtung abgelesen werden, wie z. B. einem Reflektometer, das aus einzelnen LEDS als Lichtquellen für jedes einzelne Reagenzkissen besteht. Das Resultat kann dann mit Hilfe von elektronischen Mitteln unmittelbar an einen entfernt liegenden Standort geschickt werden.
6 illustriert die untere Trägerschicht mit Öffnungen und Lichtquellen, wie z. B. einzelnen LEDS mit Wellenlängen von 360 nm bis 800 nm und entsprechenden Detektoren, die dazu dienen, die durch die Öffnungen gezeigten Farben zu messen.
B. Assay-Verfahren für Blutanalyten bei Organ- oder erkrankungsspezifische Tests
Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von Tests durchgeführt werden kann, um nachzuweisen, ob in einer Anzahl von Hauptorganen eine Dysfunktion oder eine Erkrankung vorliegt. Das System der vorliegenden Erfindung kann Reagenzien zur Ausführung von Assays umfassen, die ein übergreifendes Bild des allgemeinen Gesundheitszustands liefern, wie z. B. Tests auf Cholesterin, Glukose, Bilirubin etc. Alternativ kann das System so angelegt werden, dass mit seiner Hilfe die Funktion eines einzelnen Organs wie z. B. der Leber, des Pankreas etc. überprüft werden kann.
Die bekannten chemischen Reaktionen für jeden der organspezifischen Analyten hängen von verschiedenen Farbformationen mit verschiedenen Chemikalien ab, wie unten illustriert:
Die Lichtquellen der Vorrichtung mit Wellenlängen von 360 nm bis 800 nm ermöglichen die Erkennung oder Bestimmung der Farben, die sich auf jedem Reagenzkissen zeigen. Bei der Testvorrichtung wird die Farbintensität mit Hilfe eines Messsystems gemessen, indem z. B. die Reflexion im Bereich zwischen den Wellenlängen von 360 und 800 nm bei jedem Reagenzkissen einzeln bestimmt wird. Die Farbintensität ist proportional zur Konzentration jedes Analyts. Obwohl LEDs als Lichtquellen gezeigt werden, kann eine beliebige konventionelle Lichtquelle mit jeder beliebigen Erkennungsvorrichtung verwendet werden, wozu auch das Auge gehört.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Reaktionskissen der Testvorrichtung Chemikalien zur Bestimmung von mehreren Analyten und stellen eine Vorrichtung zur Überprüfung des allgemeinen Gesundheitszustands oder eine Überwachungsalarmvorrichtung dar, wobei diese folgendes umfasst: BUN (Blutharnstoffstickstoff) und Kreatinin, die sehr spezifische diagnostische Marker für Störungen der Niere darstellen, wobei die entsprechenden Spiegel unter solchen Bedingungen erhöht sind; ALT (Alaninaminotransferase) und Bilirubin, die spezifische diagnostische Marker für einen Leberschaden sind (ihr Spiegel erhöht sich mit dem Grad der Leberschädigung); Glukose, welche einen spezifischen Marker für Diabetes darstellt (ihr Spiegel erhöht sich bei Hyperglykämie und senkt sich im hypoglykämischen Zustand); Cholesterin, das einen spezifischen Marker für kardiovaskuläre Störungen darstellt, wobei ein gesenkter Cholesterinspiegel als Marker für potentielle Arteriosklerose anzusehen ist.
Die Reagenzkissen können von einem bis drei oder mehr Schichten aufweisen.
Beim BUN-Test weist das Reaktionskissen zwei Reaktionsschichten auf. Die erste Reaktionsschicht (Deckschicht) enthält Ophthaldehyd, und in ihr wird durch die Reaktion von Ophthaldehyd und Harnstoff 1,3-Dihydroxisoindolin erzeugt. Die untere, zweite Reaktionsschicht enthält N-1-Naphthyl-Diethylendiamin-Oxalsäure, die unter sauren Bedingungen mit 1,3-Dihydroxy-Isoindolin reagiert, so dass eine Färbung entsteht. Die Farbintensität wird unter Verwendung einer LED-Lichtquelle von 610 nm durch die Reflexion des Lichts gemessen, wodurch der Nachweis von Blutharnstoffstickstoff in einer Blutprobe ermöglicht wird.
Bei einem Kreatinin-Test weist das Reaktionskissen beispielsweise zwei Schichten auf, wobei die obere Reaktionsschicht Lithiumhydroxid und die untere Reaktionsschicht 3,5-Dinitrobenzoesäure enthält. Die Intensität der Farbe, die auf diese Weise entsteht, wird mit Hilfe einer Lichtquelle gemessen, die aus einer LED mit einer Wellenlänge von ungefähr 550 nm besteht.
In einem anderen Beispiel, dem Reaktionskissen für die Bestimmung von ALT, enthält die obere Reaktionsschicht Alpha-Ketoglutarat, Alanin, Pyruvat-Oxidase und Kaliumphosphat, und die untere Reaktionsschicht enthält Peroxidase und 4-Amino-Antipyrin und TODS, so dass Magentafarbe entsteht. Die Lichtquelle, welche aus einer LED mit der Wellenlänge von ungefähr 565 nm besteht, ermöglicht die Messung von ALT.
In einem weiteren Beispiel besteht das Reaktionskissen für die Bestimmung von Bilirubin aus einer Schicht mit Diazonium-Salz, 2-Methoxy-4-Nitrophenyldiazoniumtetrafluoroborat, in Gegenwart von Dyphyllin bei einem niedrigen pH-Wert. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 567 nm besteht, misst die Bilirubin-Konzentration.
Beim Reaktionskissen für die Bestimmung von Glukose enthält die Reaktionsschicht Glukoseoxidase, Peroxidase, 4-Aminoantipyrin und Phenol. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 500 nm besteht, misst die Glukose-Konzentration im Blut.
Beim Cholesterin-Test besteht das Reaktionskissen aus einer Reaktionsschicht, die Cholesterinesterase, Cholesterinoxidase, Peroxidase, Tenside wie z. B. Triton X-1000 und 3, 3,5, 5'-Tetramethylbenzidin enthält. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 660 nm besteht, misst das in der Probe enthaltene Cholesterin.
Diese Gesundheitsüberprüfungs-Vorrichtung aus bis zu sechs Analyten kann mit mehreren Kombinationen von Analyten verwendet werden, um die bestmögliche Vorsorgeüberprüfung des allgemeinen Gesundheitszustands zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Bilirubin-Test durch einen Albumin- oder Vollprotein-Test ersetzt werden. In diesem Fall kann das folgende Beispiel für einen der sechs oben genannten Tests eingesetzt werden. Beim Beispiel des Albumin-Tests enthält die Reaktionsschicht unter sauren Bedingungen Bromocresolgrün. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 630 nm besteht, misst die Albumin-Konzentration im Vollblut.
Zur Messung des Vollproteins enthält das Reaktionskissen Kupfertartrat in Gegenwart von starker Alkalilösung von Lithiumhydroxid. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 540 nm besteht, misst das im Blut vorhandene Vollprotein.
Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung bieten auch schnelle Tests im Bereich der medizinischen Diagnose für die bequeme Nachuntersuchung bei einer Krankheit, die mit einem bestimmten Organ im Zusammenhang steht, indem sie einige Tests bietet, die sich auf dieses Organ oder diese Krankheit beziehen. Bei einer Lebererkrankung können die spezifischen Tests bei der Vorrichtung aus verschiedenen Kombinationen von Tests bestehen, welche die Marker für verschiedenen Arten von Leberstörungen darstellen, wie z. B. Alaninaminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase (AST), Alkaliphosphatase (AP), Laktatdehydrogenase (LDH) und Bilirubin.
In diesem Fall enthält das Reaktionskissen für AST L-Asparaginsäure, Alphaketoglutarat, Oxaloacetat-Carboxylase, Phosphat, Pyruvatoxidase und 4-Amino-Antipyrin und DAOS (3,5-Dimethoxy-N-Ethyl-N-(2-Hydroxy- 3-Sulfopropyl)-Anilin-Natriumsalz). AST wird unter Verwendung einer LED-Lichtquelle von ungefähr 575 nm gemessen.
Das Reaktionskissen für Alkalinphosphatase (AP) enthält unter alkalischen Bedingungen Indoxylphosphat, das eine rot-violette Färbung bewirkt. Die Lichtquelle, die aus einer LED mit der Wellenlänge von ca. 567 nm besteht, misst die in der Probe enthaltene AP-Konzentration.
Das Reaktionskissen für Laktatdehydrogenase (LHD) besteht aus Laktat, NAD, Nitroblau-Teterazoliumsalz (NTB) und Diaphorase. Unter Verwendung einer LED mit der Wellenlänge von ca. 580 nm wird die LHD-Konzentration im Blut nachgewiesen.
Die Reaktionskissen für Aspartat-Aminotransferase (ALT) und Bilirubin sind oben beschrieben worden.
Lipidprofilanalyse umfasst unterschiedliche Testkombinationen, die Marker für verschiedene Arten von kardiovaskulären Störungen darstellen, wie z. B. Gesamtcholesterin, Lipoproteine hoher Dichte (HDL), Lipoproteine niedriger Dichte (LDL) und Triglyceride.
Ein Beispiel für die Zusammenstellung eines Tests für Gesamtcholesterin ist oben beschrieben worden. HDL-Cholesterin wird gemessen, indem LDL zunächst mit Hilfe eines Agens wie Dextran auf der ersten Schicht ausgefällt wird und es dem HDL ermöglicht wird, die zweite Schicht zu durchdringen und mit derselben Reagenzschicht zu reagieren, wie dies auch beim Gesamtcholesterin-Test der Fall ist. Durch dieses Verfahren wird die Messung von HDL-Cholesterin ermöglicht.
Die Differenz zwischen den Gesamtcholesterin- und den HDL-Cholesterin-Werten ergibt die LDL-Cholesterin-Werte.
Das Reagenzkissen zur Bestimmung von Triglycerid besteht aus Lipoproteinlipase, Glycerolkinase, Alpha-Glycerolphosphat-Oxidase, 4-Aminoantipyrin, TOOs und Peroxidase. Die Messung von Triglyceriden wird unter Verwendung einer Lichtquelle einer LED von fast 580 nm durchgeführt.
Zusätzlich schließt ein Herzprofil, das verschiedene Kombinationen von Tests umfasst, welche Marker für Herzattacken darstellen, Tests wie z. B. Aspartat-Aminotransferase (AST), Laktat-Dehydrogenase (LHD), Kreatininkinase, Kreatininkinase-MB mit ein.
In diesem Beispiel besteht das Reagenzkissen für den Nachweis von Kreatininkinase aus Kreatininphosphat, Adenindiphosphat, Glukose, Hexokinase, NADP, Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Tertrazoliumviolett. Die Messung der Kreatininkinease-Konzentration in der Blutprobe wird unter Verwendung einer LED mit einer Wellenlänge von ca. 550 nm durchgeführt.
Das Reagenzkissen zur Bestimmung von Kreatinkinease-MB weist auf der oben beschriebenen Reagenzschicht für Kreatinkinease eine zusätzliche Schicht auf, die mit Antikörpern für Kreatinkinease – MM-Isoenzymen – imprägniert ist. Dadurch wird die Messung von CK-MB-Isoenzymen bei derselben Wellenlänge wie Kreatinkinease ermöglicht.
Die AST- und LDH-Tests sind oben beschrieben worden.
Die Gruppe von Tests, die der Nachbehandlung bei Nierenstörungen dient, kann Reaktionskissen für BUN, Kreatinin, Protein, Albumin und Phosphat umfassen.
Beispiele von Reagenzien, die für das Testen von BUN, Kreatinin, Protein und Albumin verwendet werden, sind oben beschrieben worden.
Beim Test für Phosphat enthält das Reagenzkissen Ammoniummolybdat und P-Methylaminophenol-Sulfat bei niedrigem pH-Wert. Eine Lichtquelle (LED) mit einer Wellenlänge von etwa 680 nm misst das in der Probe enthaltene Phosphat.
Eine Gruppe von Tests für Elektrolytüberwachung enthält verschiedene Kombinationen von Tests wie z. B. Kalium, Natrium, Chlorid und Karbonat. Das enzymatische Verfahren für die Messung von Natrium und Kalium ist bekannt und verwendet die Aktivierung von Enzymen, die für Natrium oder Kalium spezifisch sind. Alternativ kann Kalium auch mit Hilfe der bekannten Ionenselektionsreaktion gemessen werden, bei der kaliumselektierende Ionophore verwendet werden. Die Freisetzung eines Protons wird in Form einer Veränderung der Absorption des Farbstoffes gemessen. Zum Beispiel besteht das Reagenzkissen aus 7-(N-Decyl)-2-Methyl-4-('5'-Dichlorophen-4'on)-Indonaphthol, 2,3-Naptho-15-Crown-5. Die Messung von Kalium wird durch eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von ca. 640 nm ermöglicht.
Auch Chlorid kann nachgewiesen werden, indem die Chlorid-Hemmung bei spezifischen Enzymen wie z. B. Salicylathydroxylase gemessen wird. Das Reaktionskissen enthält Salicylathydroxylase, Catecholoxidase und MBTH. Eine Lichtquelle (LED) mit einer Wellenlänge von ca. 500 nm misst die Chlorid-Konzentration im Blut.
Ebenso wird Kohlenstoffdioxid mit Hilfe einer bekannten enzymatischen Reaktion gemessen. Das Reagenzkissen enthält Phosphoenolpyruvat, PEP-Carboxylase, Thiolderivat des NADH, und die Messung der oxidierten Thiolderivate des NAD erfolgt bei einer Wellenlänge von 360 nm. Die Lichtquelle (LED) mit einer Wellenlänge von 360 nm misst die Kohlenstoffdioxid-Konzentration im Blut. Andere Analyten können im Rahmen der Erfindung verwendet werden, wie z. B. bei der Bestimmung von PKU, Galaktosämie, T₄, etc. bei Neugeborenen.
Durch die vorangegangene Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen wird die allgemeine Natur der Erfindung vollständig offen gelegt, so dass andere Personen durch die Anwendung von gängigen Kenntnissen solche spezifischen Ausführungsformen für verschiedene Anwendungen leicht modifizieren und/oder anpassen können, und zwar ohne unnötiges Experimentieren und ohne Abweichungen vom allgemeinen Konzept. Deshalb sollten und werden solche Adaptionen und Modifikationen dazu vorgesehen, innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenten der vorgestellten Ausführungsformen mit inbegriffen zu werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie dem Zwecke der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Die Mittel, Materialien und Schritte zur Ausführung der verschiedenen vorgestellten Funktionen können eine Vielzahl von alternativen Formen annehmen, ohne dass eine Abweichung von der Erfindung erfolgt.

Claims

System für gleichzeitigen Nachweis und Messung von mehr als einem Analyten in einer Probe, wobei das System umfasst: • einen Teststreifen mit: a) einer Verteilungsschicht, die die Oberflächenspannung eines Tropfens der Probe bricht und eine gleichförmige Ausbreitung der Probe ermöglicht; b) einer wahlfreien Blutfilterschicht; c) einem Reagenzkissen für jeden zu messenden Analyten, worin jedes Reagenzkissen trockenes Reagens für den Nachweis des durch ein konkretes Reagenzkissen nachzuweisenden Analyten enthält und worin das Reagens eine der Konzentration des in der Probe nachgewiesenen Analyten proportionale Farbänderung erzeugt; d) einem Träger für die Reagenzkissen, worin die Farbänderung der Reagenzkissen beobachtet werden kann; und • eine Lichtmessvorrichtung mit einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor für jedes Reagenzkissen, was eine gleichzeitige Messung unterschiedlicher Wellenlängen für jedes Reagenzkissen ermöglicht.
System nach Anspruch 1, worin jede Lichtquelle Wellenlängen von 360 bis 800 nm besitzt.
System nach Anspruch 1 oder 2, weiter eine undurchlässige Deckschicht über allen Reagenzkissen umfassend, wobei die undurchlässige Deckschicht auf dem Träger befestigt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Träger für die Reagenzkissen entweder mit einer getrennten Öffnung zur Beobachtung jedes Reagenzkissens oder mit einer einzigen Öffnung zur Beobachtung jedes Reagenzkissens versehen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Reagenzkissen aus ein bis drei Schichten bestehen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Verteilungsschicht aus der Gruppe aus Polyesterfiltermedien, Nylongeflecht, Titandioxid, Bariumsulfat und deren Kombinationen ausgewählt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von Blutharnstoffstickstoff, Kreatin, Glucose, Cholesterin, Alanin-Aminotransferase, Bilirubin, Albumin, Gesamtprotein und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von Cholesterin, HDL, LDL, Triglyceriden und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von Kreatinkinase, Kreatinkinase MB, Lactatdehydrogenase, Aspartat-Aminotransferase und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von Bilirubin, alkalischer Phosphatase, Aspartat-Aminotransferase, Alanin-Aminotransferase, Albumin, Lactat-Dehydrogenase und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von Blutharnstoffstickstoff, Kreatinin, Protein, Albumin, Phosphat und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Reagenzien für die Messung von Analyten enthält, die aus der Gruppe von PKU, Galactosämie, T4 und deren Kombinationen ausgewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Lichtquelle zumindest eine Leuchtdiode umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Lichtmessvorrichtung ein handgehaltenes tragbares Messgerät umfasst, das in der Lage ist, für jedes Reagenzkissen unterschiedliche Wellenlängen zu messen.
Verfahren zur gleichzeitigen Messung von mehr als einem Analyten in einer Probe, daraus bestehend, a) die Probe auf einen Teststreifen aufzubringen, indem sie über die Oberseite des Teststreifens verteilt wird, wobei der Teststreifen umfasst: i) eine Verteilungsschicht, wodurch die Probe über den Teststreifen hinweg gleichförmig verteilt wird; ii) eine wahlfreie Blutfilterschicht; iii) eine Mehrzahl von Reagenzkissen, ein Reagenzkissen für jeden zu messenden Analyten, worin jedes Reagenzkissen trockenes Reagens für den Nachweis des nachzuweisenden Analyten enthält und worin das Reagens eine der Konzentration des in der Probe nachgewiesenen Analyten proportionale Farbänderung erzeugt; iv) einen Träger für die Reagenzkissen, worin Farbänderungen der Reagenzkissen beobachtet werden können; und b) die Farbänderungen gleichzeitig mit einer Lichtmessvorrichtung zu erfassen, wobei jedes Reagenzkissen seine eigene Lichtmessvorrichtung besitzt, was eine gleichzeitige Messung unterschiedlicher Wellenlängen für jedes Reagenzkissen ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die erzeugte Reaktionsfarbe mit Licht von etwa 360 bis etwa 800 nm beobachtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, worin die Probe Vollblut ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin bis zu acht Analyten für die Früherkennung von allgemeinen gesundheitlichen Funktionsstörungen gemessen werden, wobei die Analyten aus der Gruppe von Blutharnstoffstickstoff, Kreatinin, Glucose, Cholesterin, Alanin-Aminotransferase, Bilirubin, Gesamtprotein und Albumin ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Probe für Lipidstörungen gemessen wird und die Analyten aus der Gruppe von Cholesterin, LDL, HDL, Triglyceriden und deren Kombinationen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Probe für Herzstörungen gemessen wird und die Analyten aus der Gruppe von Kreatinkinase, Kreatinkinase MB, Lactat-Dehydrogenase, Aspartat-Aminotransferase und deren Kombinationen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Probe für Leberstörungen gemessen wird und die Analyten aus der Gruppe von Bilirubin, alkalischer Aminotransferase, alkalischer Phosphatase, Aspartat-Aminotransferase, Albumin, Lactat-Dehydrogenase und deren Kombinationen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Probe für Nierenstörungen gemessen wird und die Analyten aus der Gruppe von Blutharnstoffstickstoff, Kreatinin, Protein, Albumin, Phosphat und deren Kombinationen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Probe für Elektrolyten gemessen wird, die aus der Gruppe von Natrium, Kalium, Chlorid und Kohlendioxid sowie deren Kombinationen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Lichtmessvorrichtung ein Reflektometer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Messvorrichtung ein Reflektometer mit einem Detektor für jedes Reagenzkissen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 und 25, worin die Lichtquelle zumindest eine Leuchtdiode ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, worin die Probe Vollblut ist.
Verfahren nach Anspruch 27, worin das Vollblut Kapillarblut ist, das wahlweise aus dem Finger, der Ferse oder dem Öhrläppchen gewonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 28, worin die Lichtmessvorrichtung ein handgehaltenes tragbares Messgerät umfasst, das in der Lage ist, für jedes Reagenzkissen unterschiedliche Wellenlängen zu messen.