NO331851B1 - Innretning for provetaking av flytende medier - Google Patents

Abstract

Sammendrag Den foreliggende oppfinnelsen angår en innretning til prøvetaking av flytende prøver, hvor prøven blir transportert i en kapillæraktiv kanal fra et prøvetakingssted til et bestemmelsessted og hvor den kapillæraktive kanalen i alt vesentlig blir dannet av en bærer, et deksel og et mellomsjikt som ligger mellom bæreren og dekslet. Bæreren (5) stikker i området ved prøvetakingsstedet frem ut over dekslet. Mellomsjiktet er i området ved prøvetakingsstedet forskjøvet bakover i retning bort fra prøvetakingsstedet. Innretningen gjør det mulig å applisere prøven ovenfra på det frittliggende området til bæreren i området for prøvetakingsstedet som også applisering av prøven på siden.

Description

Oppfinnelsen angår en innretning til prøvetaking av flytende prøver hvor prøven blir transportert i en kapillæraktiv kanal fra et prøvetakingssted til et bestemmelsessted.

For rask og enkel kvalitativ eller kvantitativ analytisk bestemmelse av bestanddeler i flytende prøver, f.eks. vannholdige kroppsvæsker som blod, serum eller urin blir det ofte anvendt såkalte bærerbundne tester (testbærere, testelementer, teststrimler). I disse bærerbundne testene er påvisningsreagensene lagt inn i passende sjikt i en bærer som blir brakt i kontakt med den flytende prøven. Reaksjonen av flytende prøve og reagenser fører ved tilstedeværelse av en målanalyt til et påviselig signal, f.eks. et målbart elektrisk signal eller et fargeomslag som kan bli vurdert visuelt eller ved hjelp av et apparat, f.eks. refleksj onsfotometrisk.

Bærerbundne tester er ofte utformet som teststrimler som i alt vesentlig består av et bæresjikt som strimmel av kunststoffmateriale hvor det på denne er anbrakt testfelt med påvisningssjikt. Men det er også kjent testbærere som er formet som kvadratiske eller rektangulære plater.

I nyere tid blir det spesielt tilbudt teststrimler som omfatter en kapillæraktiv spalte, hvor prøvevæsken blir transportert fra en ende av teststrimmelen (prøvetakingssted eller prøveopptakssted) til reagenssonen, som typisk er plassert i en avstand av noen centimeter fra prøvetakingsstedet. Derigjennom blir det eksempelvis mulig å avgi prøven, spesielt en blodprøve, på en teststrimmel som befinner seg i et måleapparat, uten å utsette måleapparatet risikoen for kontaminasjon fra blodprøven. Typiske utførelser av slike teststrimler er eksempelvis beskrevet i følgende patentdokumenter: EP A 0 359 831, US 6 071 391, US 6 156 173, WO A 00 20626, WO A 99 29428, WO A 99 29429, EP A 0 170 375.

Det er i US 4 810 658 A beskrevet en fremgangsmåte og en innretning for optisk analyse av en flytende prøve. Innretningen består av en plate, et deksel og et mellomsjikt som danner en kapillæraktiv kanal som frakter prøven fra et prøvetakningssted til et bestemmelsessted. Videre beskriver også US 5 192 502 A en fremgangsmåte og en innretning for analyse av en flytende prøve, der en kapillæraktiv kanal dannes av en øvre og nedre plate med et mellomsjikt i midten.

Testelementer beskrevet i de ovenfor nevnte dokumentene består i alt vesentlig av en bærer, et deksel og et mellomsjikt som ligger mellom bæreren og deksel som sammen danner den kapillæraktive kanalen. I et avgrenset område inne i den kapillæraktive kanalen befinner det seg reagenser som er nødvendig for påvisningen av målanalyten eller målparameteren i blod- eller væskeprøven. De bærerbundne testene ifølge teknikkens stand har alle et klart definert og godt avgrenset område hvor prøvematerialet kan bli avgitt, slik at det foregår en oppfylling av kapillærkanalen. Dette området befinner seg enten i enden eller på en eller begge sidekantene til testbæreren. Det er også kjent testbærere, hvor en dosering av det flytende prøvematerialet foregår gjennom en åpning i bæreren eller i dekslet altså ovenfra eller nedenfra. I det engelskspråklige språkområdet blir variantene av prøveoppfyllingen på forskjellige steder betegnet "front dosing", "side dosing" og "top dosing".

For teststrimler som skal betjenes av uskolert personale, eksempelvis av diabetikere eller antikoaguleringspasienter i området for den såkalte Home-Monitoring har det vist seg at Front- og Side-Dosing-variantene for prøveoppfyllingen blir foretrukket på grunn av den enkle håndteringen (for det meste blir en bloddråpe fra fingertuppen overført til teststrimmelen). Innen det profesjonelle området (legepraksis, medisinske laboratorier etc.) derimot blir teststrimler med Top-Dosing-varianten foretrukket da en blodprøve for det meste blir foretatt ved hjelp av applikasjonshjelpemidler, som f.eks. pipetter eller kapillærer og med disse hjelpemidlene er det meget vanskelig å utføre en Front- eller Side-dosing.

Til nå har det manglet bærerbundne tester som kan bli anvendt like fordelaktig såvel innen Home-Monitoring-området som også innen det profesjonelle området.

Det var oppgaven til den foreliggende oppfinnelsen å fjerne ulempene ved teknikkens stand. Spesielt var oppgaven å stille til disposisjon en innretning til prøvetaking av flytende prøver, hvor såvel en bekvem prøveapplikasjon med applikasjonshjelpemidler som pipetter eller kapillærer er mulig, som også en dosering av prøvevæske (spesielt av blod) fra kroppens overflate.

Dette formål løses ved en innretning til prøvetaking av flytende prøver, hvor prøven blir transportert i en kapillæraktiv kanal fra et prøvetakingssted til et bestemmelsessted og som har de karakteristiske trekk angitt i krav 1, som videre er beskrevet med de avhengige kravene 2-9. Gjenstanden for oppfinnelsen er en innretning til prøvetaking av flytende prøver, hvor prøven blir transportert i en kapillæraktiv kanal fra et prøvetakingssted til et bestemmelsessted og hvor den kapillæraktive kanalen blir dannet av en bærer, et deksel og et mellomsjikt som ligger mellom bæreren og dekslet, hvor bæreren i området ved prøvetakingsstedet stikker frem ut over dekslet. Det er vesentlig her at mellomsjiktet som bestemmer geometrien til den kapillæraktive kanalen i området ved prøvetakingsstedet er forskjøvet bakover i retning av bestemmelsesstedet, slik at såvel bæreren som også dekslet stikker frem ut over mellomsjiktet. Derigjennom blir det i området ved prøvetakingsstedet laget en åpning som i alt vesentlig inntar hele bredden på innretningen. Høyden på mellomsjiktet bestemmer her kapillæraktiviteten til kapillærkanalen. Den må velges slik at kapillariteten oppstår. Karakteristisk er tykkelsen på mellomsjiktet noen få hundrefim. I utvalgte utforminger av oppfinnelsen kan enten bæreren og mellomsjiktet eller dekslet og mellomsjiktet eller bæreren, dekslet og mellomsjiktet være fremstilt i ett stykke.

Karakteristisk er bæreren og dekslet folier av et kunststoffmateriale, mens mellomsjiktet er et tosidig klebebånd av egnet tykkelse.

Typiske representanter for innretningen ifølge oppfinnelsen er spesielt analytiske testelementer (teststrimler, biosensorer), kyvetter eller prøvetakingselementer som pipetter eller lignende.

Innretningen ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis et analytisk testelement, hvor det allerede under eller etter opptaket av prøvevæsken foregår påvisningsreaksjoner som gjør det mulig å bestemme tilstedeværelsen eller mengden av en analyt i prøven eller er egnet til å detektere bestemte prøveegenskaper. Analytiske testelementer er her benyttet i meningen visuelle eller apparativ-optiske målbare testelementer, f.eks. teststrimler, biosensorer som f.eks. enzymatiske biosensorer eller optiske biosensorer (optroder, bølgeledere etc.), elektrokjemiske sensorer og annet lignende. Fortrinnsvis blir det i de analytiske testelementene brukt enzymatiske, immunologiske eller metoder som baserer seg på nukleinsyrer til analytpåvisningen. Men innretningen til prøvetakingen ifølge oppfinnelsen kan også være en kyvette eller en pipette som bare tjener til prøvetakingen og hvor prøven for analyse enten igjen blir avgitt eller ved analysen foregår uten etterfølgende reaksjoner. Innretningen til prøvetakingen ifølge oppfinnelsen kan selvfølgelig også bli benyttet til lagring og oppbevaring av prøvevæsken. Slike innretninger til prøvetakingen er i sine grunntrekk ifølge teknikkens stand beskrevet omfattende og er kjent for fagmannen i en mengde utforminger.

Den kapillæraktive kanalen eller kapillærkanalen i innretningen ifølge oppfinnelsen tjener til å transportere den flytende prøven fra et første sted i innretningen til et andre sted som ligger i en viss avstand fra dette. Det første stedet blir her benyttet i betydningen prøvetakingsstedet, det andre blir betegnet som bestemmelsesstedet.

For strimmelformede testelementer tilsvarer prøvetakingsstedet eksempelvis i alt vesentlig en av de korte kantene eller kantflatene på testelementet. Bestemmelsesstedet tilsvarer eksempelvis i alt vesentlig stedet hvor påvisningsreaksjonen for målanalyten blir observert og som regel bærer påvisningsreagensene. Generelt uttrykt er bestemmelsesstedet for det meste den motsatte enden av den kapillæraktive kanalen til prøvetakingsstedet.

I en utvalgt utforming av innretningen ifølge oppfinnelsen er en eller flere eller alle overflatene på bæreren som vender mot kapillærkanalen, dekslet og mellomsjiktet utformet hydrofile.

Gjennom egenskapene ifølge oppfinnelsen, hvor bæreren i området ved prøvetakingsstedet stikker ut over dekslet, står bæreren klar med en flateformet applikasjonssone som muliggjør en enkel anbringelse av prøven ved hjelp av applikasjonshjelpemidler som f.eks. pipetter eller kapillærer.

Egenskapene ifølge oppfinnelsen, hvor mellomsjiktet i innretningen i området ved prøvetakingsstedet er forskjøvet bakover i retning av bestemmelsesstedet, slik at såvel bæreren som også dekslet stikker fram ut over mellomsjiktet, sørger for at på kantene til innretningen forblir områder som muliggjør en side-dosing av prøvevæske.

I en utvalgt utforming av innretningen ifølge oppfinnelsen er den kapillæraktive kanalen i området ved prøvetakingsstedet utvidet, fortrinnsvis minst hen til en av sidekantene på innretningen. Helt spesielt utvalgt er utvidelsen utformet traktformet. Traktet kan her i alt vesentlig være utformet rett (trekantet) eller også krummet (trompetformet). Da geometrien til den kapillæraktive kanalen i alt vesentlig blir bestemt gjennom mellomsjiktet omfatter mellomsjiktet en tilsvarende geometrisk formet utsparing.

I en utvalgt utforming gir bunnfolien følgelig en flateformet applikasjonssone. Denne blir begrenset gjennom den traktformet utformede kapillærbegynnelsen. Denne trakten når på begge sider til kanten på strimmelen. Denne trakten blir tildekket av dekslet slik at det mellom deksel, kanten på mellomsjiktet og bæreren dannes en kapillærspalte.

I en annen spesielt utvalgt utforming av oppfinnelsen omfatter innretningen til prøvetakingen på den delen som stikker frem ut over dekslet i området ved prøvetakingsstedet (applikasjonssone) et middel til opptak av overskytende prøve. Dette midlet står ikke i direkte kontakt med dekslet. Fortrinnsvis omfatter dette midlet en kapillæraktiv spalte eller et absorberende materiale (f.eks. vlies, vevstykke, stoff, svamp etc.), slik at overskytende prøvemateriale kan bli tatt opp i det. Fortrinnsvis er kapillariteten i denne regionen å betegne som "Waste-Zone" lavere enn kapillæriteten i de kapillæraktive kanalene som fører prøven fra prøvetakingsstedet til bestemmelsesstedet, slik at prøvemateriale som blir avgitt til innretningen fortrinnsvis først fyller den kapillæraktive kanalen som fører fra prøvetakingsstedet til prøvebestemmelsesstedet og først etter at denne er fylt blir midlet til opptak av overskytende prøve fylt. Midlet til opptak av overskytende prøve kan fordelaktig samtidig tjene som håndteringshjelp for innretningen ifølge oppfinnelsen.

Innretningen ifølge oppfinnelsen byr på en rekke fordeler: 1. prøveapplikasjonsstedet kan velges fritt på en relativt stor flate og over hele bredden på teststrimmelen. 2. Innretningen ifølge oppfinnelsen er i alle bruksstillinger selvdoserende. 3. Innretningen ifølge oppfinnelsen kan fylles med prøve såvel ovenfra som også fra sidene, noe som muliggjør en applikasjon med pipetter, kapillærer eller også et prøveopptak direkte fra kroppsoverflaten (fingertuppene, underarmen el. lign.). Spesielt i det tilfelle at innretningen ifølge oppfinnelsen er et analytisk testelement kan det med dette foregå en betjening av forskjellige markedssegmenter (Home-Monitoring, profesjonelt marked). 4. Med hensyn til prøvemengden som skal apppliseres har innretningen ifølge oppfinnelsen en meget stor fleksibilitet, da det gjennom utformingen av applikasjonsflaten forskjellige prøvevolum kan bli avgitt på innretningen uten å øke det minste påkrevede prøve volumet. 5. I en utvalgt utforming kan det foreligge midler som forhindrer en overdosering av prøvemengden, i det den overskytende prøven kan bli tatt opp sikkert i innretningens indre.

Oppfinnelsen blir forklart nærmere gjennom de vedlagte figurene. Her viser figur 1 skjematisk et testelement sett ovenfra, figur 2 viser skjematisk de enkelte sjiktene ved oppbyggingen av testelementet i figur 1, figur 3 viser et forstørret utsnitt av testelementet fra figur 1 i området ved prøvetakingsstedet sett fra siden.

Sifrene i figurene betyr: 1 innretning til prøvetaking (her testelement), 2, 2' kapillæraktiv kanal, 3 prøvetakingssted, 4 bestemmelsessted, 5 bærer, 6, 6' deksel, 7, T mellomsjikt, 8 middel til opptak av overskytende prøve (Waste-Zone), 9 utluftingsåpning, 10 elektrodestrukturer.

I figur 1 er det avbildet skjematisk det analytiske testelementet 1 ifølge oppfinnelsen, sett ovenfra. Som det fremgår av figur 1 i samspill med figur 2 er det analytiske testelementet 1 bygget opp av en bærer 5 som det er klebet på et mellomsjikt 7 i form av et dobbeltsidig klebebånd. Mellomsjiktet 7 omfatter en utsparing for den kapillæraktive kanalen 2 som i den utformingen som er vist her er utvidet traktformet i området ved prøvetakingsstedet 3. Dessuten er det på bæreren 5 påført et andre mellomsjikt T som opsjonelt kan omfatte en andre kapillæraktive kanal 2' (stiplet). Mellomsjiktet T er i den utformingen som er vist i figurene likeledes et dobbeltsidig klebebånd, hvor det er påklebet et deksel 6' for å forenkle håndteringen av testelementet 1.

På mellomsjiktet 7 er dekslet 6 påklebet som i den her viste utformingen omfatter en utluftingsåpning 9 og også elektrodestrukturer 10. Utluftingsåpningen 9 muliggjør at luft kan unnvike ved oppfyllingen av kapillærkanalen 2. Elektrodestrukturen 10 omfatter i området ved bestemmelsesstedet 4 for prøvevæsken strukturer for arbeids- og motelektroder. Testbæreren 1 vist i figur 1 kan eksempelvis bli brukt til amperometriske analytbestemmelser, eksempelvis for å bestemme bestemte blodparametre (glukose, laktat, kolesterol etc.) eller blodegenskaper (hematokrit, koaguleringstider).

Selvfølgelig er det også mulig at det alternativt til elektrodestrukturene 10 er plassert reagenser til en optisk, spesielt refleksjonsfotometrisk påvisning av analyter i området ved bestemmelsesstedet 4. Til dette formålet er det fordelaktig at enten bæreren 5 eller dekslet 6 i det minste i området ved bestemmelsesstedet 4 er transparent.

Som det spesielt fremgår av figur 3 er mellomsjiktet 7 (og i den viste utformingen også mellomsjiktet 7') i området ved prøvetakingsstedet 3, d.v.s. det stedet hvor prøvevæsken blir avgitt på testelementet 1, trukket bakover (d.v.s. trukket bort fra prøvetakingsstedet 3). Bæreren 5 og dekslet 6 (i det her viste tilfellet også dekslet 6') stikker i området ved prøvetakingsstedet 3 ut over mellomsjiktet 7 (i tilfellet vist her også over mellomsjiktet 7'). Derigjennom blir det også muliggjort en dosering av prøvevæske fra siden. Mellom bæreren 5 og dekslet 6, 6' dannes en kapillærspalte som strekker seg helt til kanten av testelementet 1. En oppfylling av kapillærkanalen 2 er dermed mulig såvel fra siden (side dosing) som også ovenfra gjennom å avlegge aliquots av en blodprøve på den frittliggende flaten til bæreren 5 i området ved prøveopptakssonen 3.

Eventuell overskytende prøve blir ført bort fra prøvetakingsstedet 3 gjennom kapillærkanalen 2' som er en del av midlet til opptak av overskytende prøve 8. Midlet til opptak av overskytende prøve 8 låser så og si overskytende prøve og forhindrer en kontaminering av omgivelsene. Samtidig kan sonen, hvor midlet 8 ligger, tjene som håndteringshjelp for testelementet 1.

Kapillariteten til midlet 8 er fortrinnsvis mindre enn kapillæriteten til kapillærkanalen 2, slik at prøvevæsken som blir avgitt i området 3 på testelementet 1, fortrinnsvis først overveiende trenger inn i kapillærkanalen og bare prøve som ikke kan trenge inn i kapillærkanalen 2 fordi denne allerede er fylt blir tatt opp i midlet 8.

Til styringen av kapillæriteten for områdene kapillærkanal 2 og Waste-Zone 8 som konkurrerer med hverandre kan eksempelvis anvendelsen av forskjellige hydrofile materialer tjene til oppbyggingen av kapillærene eller en variasjon av kapillærspaltehøyden.

Andre utvalgte utforminger som ikke er vist i figurene kan omfatte elementer som medfører en enklere identifisering av prøveopptaksstedet for brukeren. Eksempelvis kan en elle begge kantene på siden av det strimmelformede testelementet fra figur 1 i området ved prøveopptakssonen ha halvrunde eller halvkuleformede utsparinger som danner en fordypning for plasseringen av fingertuppene og slik i tillegg til en visuell synliggjøring av prøveopptaksstedet også muliggjør en taktil identifisering av dette stedet. Det er likeledes mulig at dekslet i området ved prøveopptaksstedet er markert, f.eks. gjennom en passende plassert fordypning.

Claims (9)

1. Innretning (1) til prøvetaking av flytende prøver, hvor prøven blir transportert i en kapillæraktiv kanal (2) fra et prøvetakingssted (3) til et bestemmelsessted (4) og hvor den kapillæraktive kanalen (2) i alt vesentlig blir dannet av en bærer (5), et deksel (6) og et mellomsjikt (7) hvor mellomsjiktet (7) avgjører geometrien for den kapillæraktive kanalen (2) som ligger mellom bæreren (5) og dekslet (6), hvor bæreren (5) i området ved prøvetakingsstedet (3) stikker frem utover dekslet (6),karakterisert vedat mellomsjiktet (7) i området ved prøvetakingsstedet (3) er forskjøvet bakover i retning av bestemmelsesstedet (4), slik at såvel bæreren (5) som også dekslet (6) stikker frem utover mellomsjiktet (7).

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert vedat bæreren og mellomsjiktet eller dekslet og mellomsjiktet eller bæreren og dekslet og mellomsjiktet er fremstilt i ett stykke.

3. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat den kapillæraktive kanalen er utvidet i området ved prøvetakingsstedet.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisert vedat den kapillæraktive kanalen i området ved prøvetakingsstedet minst er utvidet til den ene sidekanten på innretningen.

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisert vedat den kapillæraktive kanalen i området ved prøvetakingsstedet er utvidet til begge sidekantene på innretningen.

6. Innretning ifølge krav 3-5,karakterisert vedat den kapillæraktive kanalen i alt vesentlig er utvidet traktformet.

7. Innretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat på den delen av bæreren som stikker utover dekslet i området ved prøvetakingsstedet er anbrakt et middel (8) til å ta opp overskytende prøve som ikke står i direkte kontakt med dekslet.

8. Innretning ifølge krav 7,karakterisert vedat midlet (8) til opptak av overskytende prøve har en mindre kapillaritet enn den kapillæraktive kanalen (2).

9. Innretning ifølge krav 7-8,karakterisert vedat midlet (8) omfatter en kapillæraktiv spalte eller et absorberende materiale.