DE69731439T2

DE69731439T2 - Kombinierte reagenzaufnahme- und testanordnung

Info

Publication number: DE69731439T2
Application number: DE69731439T
Authority: DE
Inventors: Roy Ostgaard; Stephen Schoenberg; R. Thomas STONE; K. Sourav KUNDU; S. Ted GEISELMAN
Original assignee: Dade Behring Inc
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: JPH11506215A; ATE281238T1; EP0827425B1; ES2231860T3; DE69731439D1; WO1997034698A1; AU2076697A; BR9702199A; JP3743918B2; AU717559B2; CA2220574A1; EP0827425A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Bei der Untersuchung einer Probe auf das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer bestimmten Bedingung oder eines bestimmten Analyten werden oft Reagenzien/Komponenten des Assaysystems in verschiedenen Stufen des Tests hinzugefügt, d. h. sie werden nicht vor der geeigneten Stufe des Tests kombiniert. Die jeweilige Reihenfolge, in der Reagenzien kombiniert werden, ist durch die Erfordernisse des jeweiligen Tests bestimmt. Beispielsweise ist es in einigen Systemen erforderlich, zu inkubieren, um die Probe und/oder Reagenzien vor dem Beginn des Tests auf eine gewünschte Temperatur zu bringen; in zweischrittigen Tests, bei denen eine Reaktion der anderen vorausgehen muß, dürfen Reagenzien für die zweite Reaktion, die möglicherweise die erste Reaktion beeinflussen, nicht hinzugefügt werden, bis die erste Reaktion abgeschlossen ist; und so weiter.
Tests, bei denen Komponenten/Reagenzien zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlauf des Tests zugegeben oder kombiniert werden, sind anfällig für Bedienerfehler und sind oft umständlich und ineffizient in der Ausführung. Ein zum Messen des Zustands des Bluts eines Patienten verwendeter Test ist ein geeignetes Beispiel hierfür, wie im folgenden erörtert.
Hämostase oder die Blutstillung beinhaltet das Zusammenspiel zweier biochemischer Wege, die durch verschiedene Proteinfaktoren und Formelemente, beispielsweise Plättchen, gesteuert werden. Nach heutigem Verständnis umfassen die Prozesse, welche das Koagulieren von Blut bewirken, eine mehrstufige Kaskade von Aktivierungen der Proteinfaktoren, die in der Bildung von Fibrin gipfeln. Es wurden verschiedene Tests entwickelt, um die einzelnen Stufen dieser Kaskade zu untersuchen und festzustellen, ob das Blut eines Patienten korrekt verklumpen kann oder eine Störung der Verklumpung vorliegt, die einen Fehler in einem Faktor oder mehreren Faktoren, welche für die korrekte Verklumpung erforderlich sind, bedeutet. Es ist bekannt, daß der Zustand der Plättchen oder die Plättchenfunktion des Bluts ein Indikator für die Fähigkeit von Blut zur korrekten Verklumpung ist.
Der hauptsächlich verwendete existierende Test zum Testen der Plättchenfunktion oder der primären Hämostase an menschlichem Vollblut ist als Blutungsdauertest bekannt. Der Blutungsdauertest, der seit mehreren Jahrzehnten existiert, beinhaltet einen Einschnitt in den Unterarm eines Patienten. Daher wurde ein Test entwickelt, der keinen Einschnitt erfordert und der ferner genauer ist.
Die US-Patente 4 604 894, 4 780 418 und 5 051 239 offenbaren ein Assaysystem, das zur Durchführung eines In-Vitro-Tests von Blut verwendbar ist, welcher genau und reproduzierbar mit dem zuvor beschriebenen In-Vivo-Blutungsdauertest korrelierbar ist, wodurch eine Beeinträchtigung des Patienten vermieden wird. Der gegenwärtig in Gebrauch befindliche Thrombostat^TM 4000 (Baxter Diagnostics) ist ein derartiges System. Die Plättchenfunktion wird in diesen Systemen durch Ansaugen antikoagulierter Vollblutproben mit einem konstanten Unterdruck durch eine kleine Öffnung ausgewertet, die sich in der Mitte einer nicht porösen oder porösen Trennwand befindet. Bei Systemen, in denen die Trennwand porös ist, wird sie vor dem Beginn des Tests mit einem Aktivator benetzt, der das Aktivieren der Koagulation von Blutplättchen bewirkt. An der Öffnung bildet sich ein Plättchenpfropfen und die Zeit bis zum Ende des Blutflusses wird bestimmt. Diese Zeit wird sodann mit der Plättchenfunktion, d. h. der In-Vivo-Blutungsdauer, korreliert.
Das System Thrombostat^TM 4000 ist nicht verbreitet im Gebrauch, hauptsächlich aufgrund der gegenwärtigen Konfiguration, die teuer ist und aus mehreren Gründen nicht für eine Automatisierung geeignet ist, einschließlich der Beschränklungen der Vorrichtung, welche die zu testende Probe hält. Die gegenwärtig mit dem Thrombostat^TM 4000 verwendete Vorrichtung besteht aus drei separaten Teilen: einer Reagens/Testkammer, einem Kapillarröhrchen und ei nem Probenbecher. In der Reagens/Testkammer ist eine Collagen enthaltende poröse Trennwand angeordnet. Die Reagens/Testkammer muß in einer separaten hermetischen Verpackung getrennt von dem Kapillarröhrchen und dem Probenbecher gelagert werden, um die Stabilität des Collagens über die angegebene Haltbarkeitsdauer zu wahren. Das Kapillarröhrchen und die Reagens/Testkammer müssen zu Beginn jedes durchgeführten Tests manuell durch den Bediener zusammengesetzt werden. Ferner muß die zu testende Probe in den Probenbecher pipettiert und inkubiert werden, bevor der Probenbecher an dem Kapillarröhrchen und der Reagens/Testkammer angebracht werden kann. Darüber hinaus wird der Inkubationsschritt zeitmäßig manuell vom Bediener gesteuert. Der separate Inkubationsschritt erfordert zusätzliches Handhaben nach der Inkubationsperiode, wenn der Bediener das mit der Reagens/Testkammer zusammengesetzte Kapillarröhrchen manuell in den Probenbecher plaziert und die Testsequenz beginnt. Am Ende des Tests wird das Kapillarröhrchen entfernt und aufgrund seiner hohen Kosten zur Wiederverwendung gereinigt.
Es ist ersichtlich, daß das System Thrombostat^TM 4000 durch die Verwendung einer Vorrichtung verbessert werden könnte, welche die Notwendigkeit der Interaktion des Bedieners während eines Testzyklus eliminiert, welche keine komplizierten Probenhandhabungsmechanismen erfordert, welche die Notwendigkeit einer separaten externen hermetischen Verpackung der Reagens/Testkammern während des Transports und der Lagerung eliminiert, und welche wegwerfbar ist. Eine Vorrichtung, welche diese Aufgaben erfüllt, wäre in Assaysystemen, in denen bestimmte Reagenzien/Komponenten bis zu einem geeigneten Zeitpunkt getrennt gehalten oder nicht kombiniert werden, generell nützlich. Derartige Vorrichtungen werden daher angestrebt.
Eine Testkartusche nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 14 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18 ist in WO 96/00898 offenbart. Bei der bekannten Testkartusche ist das Transferelement ein Kapillarröhrchen, das durch das durchdringbare Element bewegt wird, welche die Probenhaltekammer von der Testkammer trennt. Beim Schieben des Transfer elements durch das durchdringbare Element besteht die Gefahr des Ausstanzens von Material aus dem durchdringbaren Element. Dieses Material kann das Kapillarröhrchen verstopfen.
US-A-5 352 413 offenbart eine Vorrichtung zum sicheren Entnehmen von Blut aus einem Vorratsbehälter, wobei der Vorratsbehälter von einem Abdeckteil verschlossen ist. Das Abdeckteil weist einen Schlitz in Form eines Kreuzschlitzes oder eines Kreises auf, um Blut aus dem Vorratsbehälter zu erhalten, wobei ein Kapillarröhrchen durch den Einschnitt geschoben wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verstopfen des Kapillarröhrchens zu verhindern, welches die Probe aus der Haltekammer in die Testkammer bewegt.
Die erfindungsgemäße Testkartusche ist durch die Ansprüche 1 und 14 definiert und das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den Oberbegriff des Anspruchs 18 definiert.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft Testkartuschen zur Verwendung bei der Untersuchung einer Flüssigkeitsprobe, wobei die Untersuchung wenigstens einen Schritt umfaßt, in dem die zu untersuchende Probe und eine oder mehrere Komponenten des Assaysystems getrennt gehalten werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Testkartuschen wegwerfbare Flüssigkeitsprobennahme- und -haltevorrichtungen, die insbesondere bei der automatisierten Analyse nützlich sind, bei der die zu untersuchende Flüssigkeit durch die Vorrichtung fließt. Die erfindungsgemäßen Testkartuschen sind insbesondere für Untersuchungen geeignet, die das Testen einer Körperflüssigkeit wie Blut, Blutplasma oder Serum umfassen.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Testkartusche ist zur Verwendung in einem Assaysystem ausgebildet, das einen Inkubationsschritt umfaßt, in dem die zu analysierende Probe und andere Komponenten des Assays getrennt voneinander gehalten werden. Diese Vorrichtung ist besonders für Assaysysteme geeignet, bei denen die Inkubations- und Testschritte automatisch von einem Instrument ausgeführt werden und der Inkubationsschritt das Erwärmen der zu untersuchenden Probe und anderer Komponenten des Assaysystems auf eine vorbestimmte Temperatur umfaßt, bei der die Untersuchung erfolgt. Derartige Testkartuschen sind besonders zur Verwendung in Assaysystemen zum Testen der Hämostase- oder Koagulationsfunktion von Blut geeignet.
Eine derartige bevorzugte erfindungsgemäße Testkartusche ist besonders zur Verwendung in einem Assay zum Testen der Koagulationsfunktion von Blut, beispielsweise zum Messen der Plättchenfunktion, einschließlich, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, automatisierter Versionen dieser Assays, wie sie in den vorgenannten US-Patenten 4 604 894, 4 780 418 und 5 051 239 beschrieben sind.
Im Gebrauch der Testkartusche nach Anspruch 14 wird Blut vom Benutzer in die Haltekammer gegeben und die Testkartusche wird zum Inkubieren in ein Instrument plaziert. Nach der Inkubation wird das Transferelement in Richtung des durchdringbaren Elements bewegt und durchdringt dieses, indem es sich durch den Einschnitt bewegt, um in Kontakt mit dem Blut zu gelangen und ein Unterdruck wird in der Testkammer erzeugt, Blut bewegt sich durch das Transferelement in die Aufnahmekammer und durch die Öffnung in dem Trennelement.
Die erfindungsgemäßen Testkartuschen sind zur Verwendung mit einem Instrument vorgesehen, das einige oder sämtliche Schritte der durchgeführten Untersuchung automatisiert. Die Konfiguration des Instruments ist nicht besonders wichtig, jedoch müssen die Testkartusche und das Instrument kompatibel sein, um die gewünschten Aufgaben zu erreichen, von denen eine die Bildung eines Unterdrucks in der Testkartusche oder in einem Bereich derselben ist, so daß eine Flüssigkeitsprobe und/oder andere Reagenzien wie gewünscht durch das Transferelement angesaugt werden kann.
Die Ausbildung und die Geometrie des Gehäuses und der Geometrie ist entsprechend des durchzuführenden Assays gewählt. Das Gehäuse ist derart ausgebildet, daß das Transferelement die Flüssigkeitsprobe und/oder das Reagens berührt, so daß ein Flüssigkeitsvolumen, das zur Durchführung des Assays ausreicht, in die Testkammer überführt werden kann. Wenn das Assay einen Inkubationsschritt umfaßt, berührt ein Abschnitt der Haltekammer Heiz- oder Kühlelemente in dem Instrument. Dieser Abschnitt weist vorzugsweise ein Material auf, das die Wärmeübertragung begünstigt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Haltekammer L-förmig, wobei der Boden des L den Boden der Haltekammer bildet und nach unten abgewinkelt ist, so daß eine in die Haltekammer gegebene Flüssigkeitsprobe leicht zum Boden fließt. Diese Konfiguration erzeugt ferner eine zusätzliche Oberfläche für den Kontakt mit Heiz- oder Kühlelementen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt die Testkammer einen Probenbecher auf, in dem das Trennelement, die Aufnahmekammer und das Transferelement vorgesehen sind. Bei derartigen Ausführungsbeispielen erfolgt das Assay in der Nähe des Trennelements, wobei die Flüssigkeitsprobe aus der Haltekammer durch das Transferelement in die unmittelbar unter dem Trennelement gelegene Aufnahmekammer und durch die Öffnung in dem Trennelement gesaugt wird.
Das Trennelement kann porös und mit Reagenzien benetzt sein oder als eine nicht poröse Platte vorliegen.
Bei Ausführungsbeispielen zum Testen der Koagulationsfunktion von Blut weist das Trennelement vorzugsweise ein poröses Element auf, das mit einem oder mehr Mitteln versehen ist, die in der Lage sind, den Koagulationsprozeß in antikoaguliertem Vollblut und Blutplasma einzuleiten oder die Plättchenaggrega tion in antikoaguliertem Vollblut und plättchenreichem Plasma einzuleiten. Beispielsweise weist bei einer bevorzugten Vorrichtung, die speziell zum Testen der Plättchenfunktion ausgebildet ist, die Bluteintrittsseite des Trennelements ein Collagenmaterial auf, wie in den US-Patenten 4 604 894 und 5 051 239 offenbart, das als Aktivator für die Plättchenfunktion dient. Wie ferner offenbart, können, falls gewünscht, andere Aktivatoren wie ADP ebenfalls im porösen Element vorgesehen sein. Wenn Plättchen im angesaugten und antikoagulierten Blut in Kontakt mit dem Collagen am porösen Element gelangen, ergeben sich Aktivierungs- und Aggregationsvorgänge um die Öffnung, die schließlich zur Bildung eines Plättchenstopfens führen, der die Öffnung verstopft und das Ende des Blutflusses bewirkt.
Bei bevorzugten Testkartuschen ist das Transferelement ein Kapillarröhrchen. Die Fließrate der Flüssigkeitsprobe durch die Vorrichtung kann durch Variieren der Länge und des Durchmessers des Kapillarröhrchens geregelt werden und die Abmessungen des Kapillarröhrchens sind derart gewählt, daß eine Fließrate der Flüssigkeitsprobe durch die Testkartusche erreichet wird, die für den jeweiligen durchgeführten Test optimiert ist.
Bei Testkartuschen zum Testen der Plättchenfunktion ist die Fleißrate derart, daß ein geeigneter Plättchenstopfen an der Öffnung des Trennelements gebildet werden kann. Wenn die Fließrate zu hoch ist, bildet sich kein geeigneter Pfropfen verklumpten Bluts und es könnten, neben einer erforderlichen übermäßigen Probenmenge, fehlerhafte Testergebnisse erreicht werden.
Bei Ausführungsbeispielen mit einem Probenbecher ist die Testkammer mit einer an zwei Positionen erfolgenden Abstützung des Probenbechers versehen, um die die Probe enthaltende Haltekammer während der Inkubation zu isolieren. Während des Inkubationsschritts befindet sich der Probenbecher an einer ersten Position, welche einen Kontakt des Transferelements mit der Probe verhindert. Nach dem Inkubationsschritt wird der Probenbecher in die zweite Position bewegt, wodurch das darin angeordnete Transferelement in Richtung der durchdringbaren Membran bewegt wird, welche es durchdringt, indem es sich durch den Schnitt bewegt, und wodurch es in Kontakt mit der Flüssigkeitsprobe in der Haltekammer gelangt.
Bei einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Testkartusche ist das Gehäuse mit einer Testtypidentifizierung versehen, welche das die Untersuchung automatisch durchführende Instrument liest, um geeignete Testparameter zum Durchführen des gewünschten Assays erstellen und ein korrekten Bezeichnen der vom Instrument ausgegebenen Ergebnisse des Assays vornehmen zu können.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß ferner ein Halter vorgesehen, der in der Lage ist, eine oder mehr erfindungsgemäße Testkartuschen aufzunehmen und die Vorrichtung in der geeigneten Po sition zum Einleiten der Probe in die Haltekammer und zum nachfolgenden Überführen zu dem die Inkubations- und Testschritte automatisch ausführenden Instrument zu halten.
Erfindungsgemäße Testkartuschen zum Testen von Plättchenfunktionen in den Assays gemäß den US-Patenten 4 604 894, 4 780 418 und 5 051 239 bieten die zuvor erörterten Verbesserungen. Beispielsweise wird die zu testende Probe in der selben Vorrichtung inkubiert, in der das Assay erfolgt, wobei die Proben während dieses Zeitraums von dem Transferelement isoliert sind, um die Gefahr einer Plättchenaktivierung und eines anschließenden Blockierens des Kapillarröhrchens zu eliminieren. Ferner verringert ein geringeres Maß an Handhabung durch den Benutzer die Gefahr der Benutzerkontaminierung durch das Blut.
Die erfindungsgemäßen Testkartuschen sind im allgemeinen beim Testen der Blutkoagulation und insbesondere bei der Untersuchung der Auswirkung von verschiedenen Stoffen, die in dem Blut eines Patienten vorhanden sein können, oder durch Faktoren, die fehlen oder beeinträchtigt sind, und so weiter, auf die Blutkoagulation. Die zur Verwendung in dem Plättchenfunktionstest geeigneten Testkartuschen sind beispielsweise vor einem Eingriff nützlich, um die Gefahr einer Blutung vorherzusagen, in Blutbanken zur Suche nach Spendern mit funktionalen Plättchen, und für Qualitätskontrolltests der Plättchenfunktion vor der Verabreichung sowie in Krankenhäusern bei der Untersuchung nach der Verabreichung, um festzustellen, wie ein Patient auf die Plättcheninfusion reagiert, und so weiter.
Die erfindungsgemäßen Testkartuschen wurden mit einer derartigen Kartusche dargestellt, die speziell zur Verwendung in einem Assay zum Testen der Plättchenfunktion ausgebildet ist. es ist jedoch ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Testkartuschen für andere Assays ausgebildet werden können, welche erfordern, daß Komponenten bis zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Assay getrennt bleiben und die Komponenten unter Unterdruck über ein Probentransferelement kombiniert werden können.
Die Testkartuschen können beispielsweise zur Verwendung in Assays angepaßt werden, um verschiedene Zell-Liganden-Interaktionen und -Bindungen zu quantifizieren. Bei derartigen Testkartuschen ist der Ligand um die Öffnung des Trennelements herum vorgesehen. Sodann wird eine Zellösung durch das Transferelement in den Becher angesaugt und fließt durch die Öffnung. Die Bindung von Zellen an den Liganden um die Öffnung verschließt teilweise die Öffnung und führt zu einer meßbaren Veränderung in der Fließrate durch die Öffnung. Das Messen von Leukozyt-Interaktionen mit Liganden ist ein gutes Beispiel einer derartigen potentiellen Anwendung. Es ist ebenfalls bekannt, daß die Leukozyten miteinander agieren und Aggregate bilden, die ebenfalls mittels der erfindungsgemäßen Testkartusche ausgewertet werden können. Die Testkartusche kann ferner zur Verwendung in Assays angepaßt werden, um die Interaktionen zwischen Zellen unter Scherbedingungen zu untersuchen. Eine derartige Anwendung ist die Auswertung der Plättcheninteraktion mit Endothelialzellen, wobei die Endothelialzellen den die Öffnung umgebenden Bereich umgeben und die Plättchensuspension durch die Öffnung unter bestimmten Scherbedingungen fließt.
Bei zahlreichen Enzym-Immunoassays ist das Antigen (oder der Antikörper) an einen festen Träger gebunden. Wenn der Antikörper (oder das Antigen) zugegeben wird, wird ein Antigen-Antikörper-Komplex gebildet. Die Menge dieses Komplexes wird durch Beigeben eines Substrats gemessen, das zur Bildung von Farbe führt. Die einzelnen Komponenten des Assaysystems müssen voneinander getrennt gehalten werden, bis die Reaktionen zum Ablauf bereit sind. Die hier beschriebene Testkartusche kann für die Enzym-Immunoassay-Anwendung angepaßt werden. Bei einer derartigen Testkartusche ist das Antigen (oder der Antikörper) an das Trennelement entweder durch Absorption oder durch Vernetzungschemie gebunden. Der Antikörper (oder das Antigen) wird zu Beginn des Tests in der Testkammer plaziert. Die Antikörperlösung wird durch das Transferelement angesaugt und reagiert mit dem auf der Membran vorhandenen Antigen. Nach einer bestimmten Inkubationszeit wird das Transferelement in die untere Kammer geschoben, wodurch das durchdringbare Element, das die beiden Kammern trennt, durchdrungen wird, und das Substrat wird durch das Transferelement in den Becher angesaugt, in dem es mit dem Antigen-Antikörper-Komplex auf der Membran reagiert.
Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Testkartusche für eine Vielzahl verschiedener Assays verwendbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Explosionsdarstellung von Komponenten einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 2-2 in 1, bei der die in 1 dargestellte Vorrichtung zusammengesetzt ist, und zeigt ferner einen Bereich eines Instruments zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 ist eine Darstellung ähnlich der 2, zeigt jedoch den Bereich des Instruments nachdem es eine Komponente der in 2 dar gestellten Vorrichtung berührt und von einer ersten in eine zweite Position bewegt hat,
4 ist eine Darstellung ähnlich der 3, wobei sich die Probe jedoch durch die Vorrichtung bwegt hat,
5 ist eine vergrößerte isometrische Darstellung des Kapillaransatzes 30 von 1,
6 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Kapillaransatzes 30 mit dem Kapillarröhrchen 31 nach 2,
7 zeigt eine isometrische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Kassette,
8 zeigt eine isometrische Rückansicht der Kassette von 7,
9 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines vorgeschnittenen durchdringbaren Elements,
10 zeigt ein Diagramm eines pneumatisch angetriebenen Bits mit vier Schneidklingen,
11(a), (b) und (c) zeigen drei Ansichten eines pneumatisch angetriebenen Bits, ähnlich demjenigen von 10.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Testkartuschen werden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, daß besonders zur Verwendung in einem Instrument ausgebildet ist, das in der Lage ist, eine automatische Version der in den US-Patenten 4 604 894, 4 780 418 und 5 051 239 Assays zum Testen der Plättchenfunktion durchzuführen. Diese Assays beinhalten einen Inkubationsschritt im Instrument, während dem die zu analysierende flüssige Blutprobe und Komponenten des Assays auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden, wobei während des Inkubationsschritts die Probe und die Assaykomponenten voneinander getrennt gehalten werden.
Nach dem Inkubationsschritt bewirkt das Instrument, daß das Transferelement den durchdringbaren Bereich zwischen der Halte- und der Testkammer durchdringt und in Kontakt mit dem Blut gelangt, und es bewirkt das Ansaugen von Blut durch das Transferelement durch Bilden eines Unterdrucks in dem Gehäuse, wie im folgenden näher erörtert.
1 ist eine isometrische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie 2-2 in 1 ist in den 2, 3 und 4 gezeigt, wobei die Vorrichtung zusammengesetzt ist und eine Probe 11 enthält. Die 2 bis 4 zeigen ferner eine Komponente eines Instruments, das mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendbar ist. 2 bis 4 zeigen ferner verschiedene Stufen in einem bevorzugten erfindungsgemäßen Assay.
Wie in 1 dargestellt, weist diese Vorrichtung ein Gehäuse 60 auf, das eine Haltekammer 61 und eine Testkammer 63 bildet. Die Haltekammer 61 und die Testkammer 63 sind durch ein durchdringbares Element getrennt, das mit einem Einschnitt versehen ist. Das Gehäuse 60 ist mit einem Flansch 67 und einem Ansatz 69 versehen.
Das Gehäuse 60 ist mit einer abnehmbaren oberen Abdeckung 62 versehen, die bei der zusammengesetzten Vorrichtung hermetisch mit dem Flansch 67 dichtend verbunden und am unteren Ende mit einer unteren Abdeckung 66 geschlossen ist. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die obere Abdeckung 62 abziehbar und vom Flansch 67 vollständig entfernbar, so daß kein Teil der Abdeckung zurückbleibt, das die im folgenden beschriebene Bildung eines Unterdrucks im Gehäuse 60 behindert.
Die obere Abdeckung 62 ist optional mit einem nicht dargestellten Trocknungsmittel versehen. Das Gehäuse 60 dient als Lagerverpackung, wenn die obere Abdeckung 62, das Trocknungsmittel und die untere Abdeckung 66 vorhanden sind. Das Trocknungsmaterial hält die Feuchtigkeit in den Kammern 61, 63 niedrig, indem es jede Feuchtigkeit, die während der Lagerung durch das Gehäuse 60 dringt, absorbiert.
Die obere Abdeckung 62 umfaßt ein Material, das feuchtigkeitsabweisend ist, wie beispielsweise LCFIex 7075 Polyester/Polyethylen-beschichtetes Aluminium, ein Warenzeichen der Jefferson Smurfit Corporation, Schaumburg, Illinois. Die untere Abdeckung 66 weist ein Material auf, das wirksam Wärme vom Instrument aus überträgt, beispielsweise eine Metallfolie, um eine Blutprobe auf 37°C zu bringen, bevor der Test beginnt (Körpertemperatur).
Die Geometrie des Gehäuses 60, welches die Haltekammer 61 und die Aufnahmekammer 63 bildet, ist derart gewählt, daß die Möglichkeit des Einfangens einer Luftblase in der Vorrichtung minimiert ist, und bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Boden der Haltekammer 61 geneigt, um das Einschließen von Luft zu minimieren, wenn Blut durch die Öffnung 65 hinzugegeben wird. Der Bereich des Gehäuses 60, der die Haltekammer 61 bildet, ist an der Öffnung 65 verjüngt ausgebildet, um beispielsweise eine Pipettenspitze zum Ausgeben von Blut in die Haltekammer 61 einfacher einführen zu können.
Die Geometrie des Gehäuses ist derart gewählt, daß der Flächenkontakt des Bluts mit der erwärmten Fläche des Gehäuses maximiert ist, während gleichzeitig die der Luft ausgesetzte Fläche des Bluts minimiert ist, um das Risiko einer Degradation der Probe zu minimieren. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel erfüllt die L-förmige Ausbildung des Gehäuses 60 beide Aufgaben.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse 6O mit einem Flansch 67 versehen. Der Flansch ist derart ausgebildet, daß er eine ausreichend große Fläche für die Befestigung der lösbaren oberen Abdeckung 62 bietet.
Der Flansch 67 ist ferner mit einem Ansatz 69 versehen, in den ein Typ-Erkennungscode 68 eingestanzt ist. Unter Einwirkung des automatisierten Testinstruments wird das Gehäuse 60 mit einer relativ gleichmäßigen Geschwindigkeit unter einem reflektierenden Infrarotsensor bewegt, der ein Teil des Instruments ist. die abwechselnden Stanzlöcher und vollen Bereiche, die den Typ-Erkennungscode 68 im Ansatz 69 des Flanschs 67 bilden, sind derart angeordnet, daß der Infrarotstrahl in Richtung eines Erkennungssensors abwechselnd reflektiert und nicht reflektiert wird. Der resultierende abwechselnde hohe und niedrige Ausgang des Detektors, kann als eine Reihe von binären Ziffern interpretiert werden, die der untrüglichen Identifizierung des Typs des durchzuführenden Assays dient. Dieses generelle Schema ist ähnlich dem bei Strichcodelesegeräten verwendeten Schema.
Der Erkennungscode 68 teilt dem Instrument ferner mit, daß eine Probe eingebracht ist. Anders ausgedrückt handelt es sich sowohl um einen Präsenzdetektor, als auch um eine Art von Testdetektor.
Der Flansch 67 ist ebenfalls mit Kassetten-Einschnappvorrichtungen 80 versehen, so daß das Gehäuse 60 in eine in den 7 und 8 dargestellte Kassette eingeschnappt werden kann, die eine oder mehr der erfindungsgemäßen Testkartuschen in der richtigen Ausrichtung hält, um bequem eine Probe durch die Öffnung 65 einzubringen und den Lufteinschluß zu minimieren.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Flansch 67 zwei parallele Seiten auf, so daß er in einer automatisierten Herstellungsstraße gut zuführbar ist.
Die Testkammer 63 ist zur Aufnahme des Probenbechers 10 ausgebildet. Der Probenbecher 10 stützt ein mit Reagenzien behandeltes Trennelement 6 mit einer Öffnung 9 und einem Kapillaransatz 30, der einen Mechanismus zum be triebsmäßigen Anbringen des Kapillarröhrchens 40 an dem Probenbecher 10 bildet. Das Innere des Probenbechers 10 ist mit vier Vakuumgerätanschlagrippen 14 zum Positionieren versehen, von denen zwei in der 1 dargestellt sind.
Das Gehäuse 60 ist mit einem Instrument zusammenpassend ausgebildet, das einen Unterdruck in der Testkammer 63 oder in einem Teil der Testkammer 63 erzeugen kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies durch den Rand 12 des Probenbechers 10 bewirkt, der einen Teil der Testkammer 63 umfaßt. Das Instrument hat eine dazu passende Komponente, die in der Lage ist, mit dem Rand 12 des Probenbechers 10 dichtend zusammenzupassen. Bei dem in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, weist die passende Komponente das dargestellte Vakuumgerät 15 auf. Das Vakuumgerät 15 weist eine Ringdichtung 27 auf, die während des Assays dichtend am Ring 12 anliegt. Der Kontakt ist ausreichend, um ein Erzeugen eines Unterdrucks in dem Probenbecher 10 durch das Vakuumgerät 15 zu ermöglichen. Das Vakuumgerät 15 wird durch das Instrument in Anlage an dem Rand 12 bewegt, so daß es einen nach unten gerichteten Druck auf den Probenbecher 10 aufbringt, um des Transferelement 40 in Richtung des durchdringbaren Elements 70 zu bewegen, das einen Einschnitt aufweist, wobei das Transferelement das durchdringbare Element durchdringt, indem es sich durch den Einschnitt bewegt, und es sich in die Probe 11 in der Haltekammer erstreckt. die Vakuumgerätanschlagrippen 14 im Probenbecher 10 begrenzen die Abwärtsbewegung des Vakuumgeräts 15.
2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung von 1 entlang der Linie 2-2 bevor das Vakuumgerät 15 den abwärts gerichteten Druck auf den Probenbecher 10 aufbringt. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung von 2 nachdem das Vakuumgerät 15 den Probenbecher 10 berührt und nach unten bewegt hat, so daß der Boden des Probenbechers 10 das Stützelement 71 berührt und das Kapillarröhrchen 40 das durchdringbare Element 70 durchdrungen hat, indem es sich durch den Einschnitt bewegt hat und in die Probe 11 eingedrungen ist. Wie in 3 dargestellt berührt das Stützelement 71 den Boden des Probenbechers 10 unter dem nach unten gerichteten Druck des Instruments.
Das Instrument ist sodann in der Lage, einen Unterdruck in der Testkammer 63 zu erzeugen, beispielsweise durch Ziehen eines Vakuums. Dieses Vakuum oder dieser Unterdruck bewirkt das Fließen der Probe 11 von der Haltekammer 61 durch das kapillare Transferelement 40 in die Aufnahmekammer 18 und durch die Öffnung 11 im Trennelement 6, wie in 4 dargestellt. Bei Testkartuschen zur Verwendung in einem Plättchenfunktionsassay aktivieren Reagenzien auf dem Trennteil 6 die Bildung eines Plättchenpfropfens, der schließlich die Öffnung 9 verschließt und der Strom der Probe durch das Transferelement 40 endet. Die bis zum Ende des Blutflusses erforderliche Zeit wird sodann mit der Zeit verglichen, die bis zum Ende des Blutflusses erforderlich ist, wenn die Plättchenfunktion des Bluts normal ist. Ein normaler Bereich, in dem der Blutfluß stoppen sollte, wird durch das Testen von normalem Blut ermittelt.
Der Kapillaransatz 30 ist im Detail in 5 dargestellt. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, bei der das Kapillarröhrchen 40 an den Kapillaransatz 30 mittels in einem Kleberspalt 42 vorgesehenen Kleber angeklebt ist. Der Kapillaransatz 30 ist an dem Probenbecher 10 durch Ultraschallschweißen an einer Schweißfläche 34 angebracht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kapillaransatz 30 als ein separates Teil geformt, um das Beschichten der und das Stanzen einer Öffnung in die zerbrechlichen Trennelemente zu erleichtern. Der Probenbecher 10 könnte jedoch auch als einteiliges Stück mit Kapillaransatz 30 und Kapillarröhrchen 40 ausgebildet sein.
Vor dem Anbringen des Kapillaransatzes 30 an dem Probenbecher 10 wird das Trennelement 6 an den Membransitz 8 angeschweißt und ein oder mehr Reagenzien werden auf die Oberfläche des Trennelements 6 aufgebracht, welche der Aufnahmekammer 18 zugewandt ist. das Trennelement 6 wird sodann ge trocknet, und die in der 1 dargestellte Öffnung 9 wird in der getrockneten Membran ausgebildet.
Die Öffnung 9 im Trennelement 6 ist derart bemessen, daß unter den Bedingungen des jeweiligen Assays ein Pfropfen gebildet und die Öffnung geschlossen wird. Wenn die Öffnung zu klein ist, tritt eine Blockierung auf, die nicht in Zusammenhang mit dem Assay steht. Wenn sie zu groß ist, bildet sich kein korrekter Pfropfen. Für den Plättchenfunktionstest beträgt die Öffnung vorzugsweise zwischen ungefähr 100 Mikrometer und ungefähr 200 Mikrometer, stärker bevorzugt zwischen ungefähr 140 Mikrometer und 160 Mikrometer, höchst bevorzugt ungefähr 150 Mikrometer. Die Abmessung der Öffnung im Trennelement 6 hat keinen großen Einfluß auf die anfänglichen Fließeigenschaften in der Vorrichtung.
Die in den 2 und 3 dargestellte Aufnahmekammer 18 ist in der Testkammer 63 zwischen dem Trennelement 6 und dem Kapillaransatz 30 angeordnet. Die Aufnahmekammer 18 ist derart bemessen, daß aus dem Kapillarröhrchen 40 austretendes Blut nicht zu nahe an der Membran eintritt und das Bilden des Pfropfens stört.
Das Trennelement 6 ist eine poröse oder nicht poröse Stützmatrix für das Collagen und/oder andere Substanzen, welche das Verklumpne von Blut fördern. Das bevorzugte Material ist flüssigkeitsabsorbierend, so daß Reagenzien aufgebracht werden können, wobei dennoch eine stabile Struktur gegeben ist, so daß eine präzise Öffnung beispielsweise ausgestanzt werden kann. Bei dem Plättchenfunktionstest sind Adenosin 5' Diphosphat (ADP) und Collagen bevorzugte Reagenzien für das Trennelement 6.
Bevorzugte Trennelemente zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Testkartuschen und Testverfahren sind Zelluloseester, Keramik, Nylon, Polypropylen, Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Fiberglas. Ein besonders bevorzugtes poröses Trennelement ist eine Membran aus gemischtem Zelluloseester (Azetat und Nitrat) von Millipore.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Trennelement mit einer Collagenbeschichtung versehen ist, ist eine gleichmäßige Schicht von Collagen um die Öffnung höchst erwünscht. Die Menge an Collagen auf der Membran ist nicht besonders wesentlich. Ein Bereich von ungefähr 1–2 μg hat sich in dem Plättchenfunktionsassay als gut geeignet erwiesen. Bei einer erfindungsgemäßen Testkartusche ist Collagen am Trennelement vorgesehen und das poröse Element wird anschließend zur hermetisch dichten Lagerung im Gehäuse getrocknet.
Es ist bekannt, daß ADP in wäßrigen Lösungen instabil ist und eine Nutzdauer von lediglich ungefähr 4 Stunden hat. Daher wird es auf das poröse Element unmittelbar vor Gebrauch mit einer Konzentration von ungefähr 1 mg/ml bis ungefähr 90 mg/ml, vorzugsweise ungefähr 45 mg/ml bis ungefähr 55 mg/ml, aufgebracht.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Testkartusche jedoch wird ADP in einem porösen Trennelement vorgesehen, das Trennelement wird getrocknet und an den Probenbecher 10 geschweißt und unter hermetisch dichten Bedingungen gelagert, bis es gebrauchsfertig ist. Das ADP wird vor dem Gebrauch gelöst, indem eine Netzlösung aufgebracht wird.
Bei Assaysystemen zum Testen der Plättchenfunktion werden Plättchenaggregationsmodulationssubstanzen wie ADP in den erfindungsgemäßen porösen Trennelementen vorgesehen. Die vorliegende Erfindung schafft ferner poröse Trennelemente, in denen andere Standard-Modulationssubstanzen wie Ristocetin, Arachinsäure und deren Salze, Thrombin, Epinephrin, Plättchenaktivierungsfaktor (PAF), Thrombin-Rezeptor-Agonist-Peptid (TRAP), und dergleichen, vorgesehen sind, die bei der Auswertung verschiedener Aspekte der Plättchenfunktion nützlich sind.
Die porösen Trennelemente zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Testkartuschen und Verfahren sind ebenfalls in Vollblut- und Blutplasmakoagulati onsassays nützlich, um Koagulationsfunktionen zu bewerten, ähnlich PT und PTT Tests. Bei derartigen Ausführungsbeispielen wird die Klumpenbildung durch Kontakt des Bluts mit geeigneten Aktivatoren extrinsischer oder intrinsischer Wege aktiviert, die in den porösen Trennelementen vorgesehen sind, wodurch letztlich der Blutfluß durch das poröse Trennelement gestoppt wird. Die bis zum Ende des Blutflusses erforderliche Zeit kann beispielsweise mit der Prothrombinzeit oder Teil-Thromboplastinzeit für den Patienten korreliert werden. Im Gegensatz dazu nutzen gegenwärtige Vollblutkoagulationsinstrumente Veränderungen in optischen Signalen oder elektrischen Signalen bei der Bildung eines Klumpens.
Aktivatoren des extrinsischen Wegs der Prothrombinumwandlung, die zum Vorsehen in den erfindungsgemäßen porösen Trennelementen geeignet sind, umfassen Thromboplastin-Reagenzien, beispielsweise THROMBOPLASTIN-C^®, Baxter-Dade. Aktivatoren des intrinsischen Wegs, die zum Vorsehen in den erfindungsgemäßen porösen Trennelementen geeignet sind, umfassen Inosithin und Calciumchlorid und/oder aktiviertes Cephaloplastin-Reagens (ACTIN^®, Baxter-Dade). ACTIN^® kann in dem porösen Trennelement vorgesehen sein oder in eine zu testende Vollblutprobe gemischt werden. Diese Tests können mit antikoagulierten Vollblut- oder Plasmaproben durchgeführt werden.
Die Konzentration einer Substanz oder von Substanzen in dem porösen Trennelement ist derart gewählt, daß sie zu einer Öffnungsverschließzeit führt, die einen Unterschied zwischen normalen und abnormalen Koagulationsparametern zeigt.
Bei den Plättchenfunktionstests ist Adenosin 5' Diphosphat (ADP) ein bevorzugtes Reagens zum Vorsehen in den erfindungsgemäßen porösen Trennelementen. ADP ist in wäßrigen Lösungen instabil und hat lediglich eine Nutzdauer von ungefähr 4 Stunden. Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß durch Vorsehen von ADP in einem porösen Trennelement, das Trocknen und Lagern desselben bei ungefähr 4°C unter hermetisch dichten Bedingungen, ADP für ungefähr anderthalb Jahre stabil ist. Durch Eliminieren der Notwendigkeit der Herstellung von in dem Assay zu verwendenden ADP Lösungen durch einen Benutzer eliminieren derartige poröse Trennelemente Bedienerfehler und Permeationsschwankungen und schaffen ferner eine reproduzierbare Stimulation für die Plättchenaggregation.
Die Öffnungsverschließzeit bei einer normalen Blutprobe hängt teilweise von der Konzentration der biologisch aktiven Substanz ab, die in der Membran vorgesehen ist. die Konzentration der Substanzen ist derart gewählt, daß eine einfache Unterscheidung zwischen einem normalen und einem abnormalen Koagulationsparameter erfolgen kann. Dies ist von einem Fachmann auf diesem Gebiet leicht festzustellen. Die Konzentrationsbereiche von ähnlichen Substanzen, die bei der Aggregometrie Verwendung finden, bieten einen Ausgangspunkt bei der Bestimmung des geeigneten Konzentrationsbereichs. Die Reagenzkonzentrationen werden unter Berücksichtigung der gewünschten Empfindlichkeit des Assays optimiert. Beispielsweise ist es erwünscht, daß die Konzentration von ADP ausreicht, eine leichte Plättchenfehlfunktion zu erkennen, jedoch nicht so gering ist, daß variable Ergebnisse erzielt werden.
Eine Schwellenmenge ist für eine vollständige Aktivierung und Aggregation erforderlich, und wenn eine leichte Plättchenfehlfunktion untersucht wird, wird eine geringere Menge an Reagens verwendet. Es ist ersichtlich, daß ein Gleichgewicht zwischen der Empfindlichkeit des Tests und dem Erhalten reproduzierbarer Ergebnisse gewünscht wird.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, ist die Testkammer 63 mit einer zwei Positionen aufweisenden Stütze für den Probenbecher 10 versehen, wobei die Stütze das Stützelement 71 und die Quetschrippe 72 aufweist. Das Stützelement 71 weist eine Mittelöffnung auf, die derart bemessen ist, daß sie den Durchtritt des Abschnitts 31 des Kapillaransatzes 30 ermöglicht. Wie in 2 dargestellt, halten Quetschrippen 72 (nur eine ist dargestellt) den Probenbecher 10 in einer ersten Position, so daß sich das Kapillarröhrchen 40 über, jedoch nicht in Kontakt mit der durchdringbaren Membran 70 befindet. Wie in 3 dargestellt, wurde der Probenbecher 10 in eine zweite Position bewegt, wodurch die Quetschrippen 72 zusammengedrückt wurden, der Probenbecher 10 in Kontakt mit dem Stützelement 71 ist und von diesem in seiner Position gehalten wird, und das Kapillarröhrchen 40 wurde in Richtung der und durch die durchdringbare Membran 70 bewegt, indem es sich durch den Einschnitt bewegt hat und in die Haltekammer 61 und in die darin angeordnete Probe 11 ragt.
Durch den vom Instrument erzeugten Unterdruck fließt die Probe von der Haltekammer 61 in die Testkammer 63.
Die anfängliche Fließrate durch die Vorrichtung ist durch Variieren der Länge und des Innendurchmessers des Kapillarröhrchens geregelt.
Bei Plättchenfunktionstests wird bei einem Probenvolumen von ungefähr 500 bis 800 μl bevorzugt, daß die anfängliche Fließrate des Bluts durch die Vorrichtung zwischen ungefähr 100 μl und ungefähr 200 μl pro Minute liegt. Es wird angenommen, daß Durchmesser von wesentlich weniger als 100 Mikrometer eine Auswirkung auf Plättchen haben. Daher beträgt der bevorzugte Innendurchmesser des Kapillarröhrchens 40 zwischen ungefähr 100 bis 220 Mikrometer. Ein besonders bevorzugter Innendurchmesser beträgt ungefähr 120–210 μ und die bevorzugte Länge des Kapillarröhrchens ist ungefähr 0,6–1,2 Inch. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Innendurchmesser des Kapillarröhrchens ungefähr 200 ± 10 Mikrometer und die Länge des Kapillarröhrchens beträgt ungefähr 1,2 Inch. Bei dieser Konfiguration und diesem Fluß schließt sich die Öffnung in der Membran in ungefähr 1 bis 3 Minuten, wenn das Blut normal ist.
Wenn das Kapillarröhrchen bei einigen Assays kürzer gemacht werden soll, kann der Innendurchmesser des Kapillarröhrchens verringert werden, um die gleiche Fließrate durch das System beizubehalten, oder das Probenvolumen kann entsprechend angepaßt werden.
Das Kapillarröhrchen kann aus jedem Material bestehen, das eine enge Toleranz bezüglich des Innendurchmessers wahren kann, eine relativ glatte Innenfläche hat und mit Blut kompatibel ist, d. h kein Blutaktivator ist. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen der Probenbecher 10 als einstückiges Teil mit einem Kapillaransatz 30 geformt ist, ist Kunststoff ein geeignetes Material für den Kapillaransatz 30. Ein geeignetes Material für das Kapillarröhrchen ist Edelstahl.
Die Komponenten der vorliegenden Erfindung sind aus Materialien hergestellt, die mit Blut kompatibel sind. Beim Plättchenfunktionstest sind die Materialien derart gewählt, daß sie Plättchen nicht aktivieren. Polypropylen ist ein bevorzugtes Material für das Gehäuse. Jedoch sind andere Kunststoffe wie Polyethylenterphthalat (PET) ebenfalls akzeptabel. Polypropylen ist ein bevorzugter Kunststoff, wenn beim Zusammenfügen der Teile der Vorrichtung Schweißen eingesetzt wird.
Ein Bediener bereitet die in den Figuren dargestellte Vorrichtung vor, indem er die obere Folie 62 und, falls vorhanden, das beigefügte Trocknungsmaterial entfernt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung schnappend in die Kassette 100 nach den 7 und 8 eingesetzt. Der Bediener überführt sodann die zu testende Probe mittels einer Pipette oder einer ähnlichen Vorrichtung in die Haltekammer 61 durch die Öffnung 65. Die Kassette 100 mit der wegwerfbaren Vorrichtung und der darin befindlichen Probe wird in ein automatisches Instrument plaziert, in dem die Probe auf die erforderliche Testtemperatur erwärmt wird.
Das Instrument bestimmt die Erwärmungsdauer und andere Testparameter durch Lesen des Typ-Erkennungscodes 68 auf dem Ansatz 69 des Flanschs 67. Das Erwärmen der Probe 11 wird durch die höhere Wärmeübertragungscharakteristik der unteren Abdeckung 66 verstärkt, deren Außenseite nahe einem Heizblock im Instrument angeordnet ist und deren Innenseite die Probe 11 berührt.
Die Probe in der Haltekammer 61 ist von der Testkammer 63 während des Inkubationszeitraums durch das durchdringbare Element 70 isoliert, wie in 2 dargestellt.
Wie in den 2 und 3 dargestellt leitet am Ende des Inkubationszeitraums das automatische Instrument des Testzyklus ein, indem es die Einheit aus Probenbecher 10 und Kapillaransatz 30 von der Position A in 2 in die Position B in 3 bewegt, wodurch das Transferelement 40 das durchdringbare Element 70 in die Haltekammer 61 und somit in Kontakt mit der Probe 11 passiert. Das Instrument bringt einen nach unten gerichteten Druck auf den Probenbecher 10 durch das Vakuumgerät 15 auf, das dichtend mit dem Rand 12 des Probenbechers 10 zusammenpaßt, wodurch eine Dichtung zwischen dem Paßbereich des Instruments und dem Rand 12 gebildet ist. Das Instrument erzeugt sodann einen Unterdruck im Probenbecher 10, wodurch die Probe durch das Kapillarröhrchen 40 in die Aufnahmekammer 18 und durch die Öffnung im Trennelement 6 nach oben gesogen wird.
Die wegwerfbare Vorrichtung, zusammen mit der Probe, wird aus dem Instrument genommen und nach Abschluß des Tests entsorgt. Die Kassette wird wiederverwendet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Testkartusche ist das durchdringbare Element ein integraler Bestandteil des Gehäuses und ist aus dem selben Material hergestellt wie das Gehäuse, vorzugsweise aus einem formbaren Polymer wie Polypropylen oder PVC, jedoch höchst vorzugsweise hoch dichtes Polyethylen. Die Dicke des durchdringbaren Elements ist jedoch üblicherweise geringer als die Dicke des Gehäuses, um so dem kapillaren Transferelement zu ermöglichen, das durchdringbare Element zu durchdringen und in Kontakt mit der Probe zu gelangen.
Das durchdringbare Element kann jede Abmessung aufweisen, die größer als der Durchmesser des kapillaren Transferelements und mit den Abmessungen des Gehäuses konsistent ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das durchdringbare Element einen Durchmesser von ungefähr 4 mm.
In einigen Fällen, haftet, wenn das kapillare Transferelement die Membran durchsetzt, Membranmaterial am Ende des Kapillarröhrchens, wodurch Blut oder Flüssigkeit daran gehindert ist, sich durch das Transferelement zu bewegen. Die Verstopfung des Kapillarröhrchens wird vermieden, indem das durchdringbare Element mit einem Einschnitt versehen wird. Eine exemplarische Ausbildung eines derartigen Einsschnitts ist in 9 dargestellt. Das Material des durchdringbaren Elements ist derart gewählt, daß es ausreichend steif ist, so daß der Einschnitt im durchdringbaren Element wie in 9 dargestellt Laschen in dem durchdringbaren Element bildet, welche während der Inkubationsphase in ihrer Position bleiben, wodurch ein Austreten der Flüssigkeits- oder Blutprobe durch den Einschnitt verhindert wird: jedoch ist das durchdringbare Element ausreichend flexibel, um das Hindurchtreten des kapillare Transferelements durch den Einschnitt zu erlauben.
Zu Beginn des Tests, wenn das Kapillarröhrchen nach unten in die Probenkammer gedrückt wird, bewegen sich die Laschen leicht aus dem Weg des Kapillarröhrchens und Ermöglichen das Eintauchen des Kapillarröhrchens in die Blutprobe. Das durchdringbare Element wird bei der Herstellung der Testkartusche geschnitten und kann durch bekannte Verfahren gebildet werden. Der in 9 dargestellte Einschnitt wurde beispielsweise durch ein pneumatisch angetriebenes Bit gebildet, das vier Schneidklingen aufweist, wie in 10 dargestellt. Der resultierende Einschnitt ist sehr schart, erfolgt ohne Entfernen von Material, wodurch gewährleistet ist, daß die Probe nicht hindurchtritt, bevor das Kapillarröhrchen ihn durchdrungen hat.
11(a) ist eine Seitenansicht und 11(b) eine Draufsicht auf ein Beispiel des pneumatischen Bits der 10. 11(c) ist eine Vorderansicht des pneumatischen Bits der 11(a) und (b).
Die Größe und Form des Einschnitts im durchdringbaren Element können von einem Fachmann auf diesem Gebiet basierend auf dem Material des durch dringbaren Elements und der Konfiguration des Kapillarröhrchens leicht zur Maximierung der Effektivität bestimmt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Einschnitt ungefähr 3 bis 3,5 mm von einem Ende zum anderen, oder ungefähr 1,5 bis 2 mm vom Mittelpunkt des Elements. Die Ausbildung und die Größe des Einschnitts können von einem Fachmann auf diesem Gebiet verändert werden, um sicherzustellen, daß das Kapillarröhrchen den Einschnitt berührt, wenn das Transferelement sich in Richtung des durchdringbaren Elements bewegt. Der Einschnitt kann jedwede Ausbildung haben, die es dem kapillaren Transferelement ermöglicht, das durchdringbare Element zu durchdringen, beispielsweise die in 9 dargestellte Ausbildung oder alternativ ein dreiseitiger Schnitt.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Testkartusche wurde lyophilisiertes ADP oder Epinephrin-Bitartrat in einem porösen Trennelement mit einer Membran vorgesehen. Diese Substanzen wurden in einem Natriumazetat/Essigsäure-Puffer (pH 3,5) gelöst, der 5% Glukose (Osmolalität 280 mOsm/kg) enthielt. Die Konzentration der ADP Lösung, die in der Membran vorgesehen wurde, betrug 50 mg/ml und diejenige der Epinephrin-Lösung betrug 10 mg/ml.
Ein Membranstreifen wurde mit 1 μl ADP oder Epinephrin-Lösung punktbeschichtet. Daher enthielt jede in einer Testkartusche angeordnete Membran 50 μg ADP oder 10 μg Epinephrin. Die Membran wurde sodann mit 1 μl einer Lösung von fibrillarem Typ 1 Collagen aus Pferdesehnen, erhältlich von Nycomed AG, punktbeschichtet.
Das Punktbeschichten umfaßt das Aufbringen von Punkten einer flüssigen Substanz auf einen Membranstreifen. Nach dem Punktbeschichten wurde die Membran für 25 Minuten in eine Zwangsumlufttrocknungskammer gegeben, um das ADP oder Epinephrin zu trocknen und einen Collagenfilm auf den beschichteten Bereichen zu bilden. Sobald die Trocknung eingetreten war, wurde eine Öffnung beispielsweise in der Mitte des Punkts ausgestanzt und eine Membranscheibe wurde aus dem Membranstreifen geschnitten. Die Membranscheibe wurde in eine Testkartusche eingesetzt.
Vor dem Bluttest wurde eine Salzlösung auf die Membran gegeben, um das ADP oder das Epinephrin zu lösen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Test normal fortschritt, selbst wenn keine Salzlösung auf die Membran gegeben wurde. Die Blutprobe selbst kann das getrocknete ADP oder Epinephrin in der Membran lösen.
Bei beiden Tests wurde Blut durch die Öffnung mit einem konstanten Druckgradienten von ungefähr 40 mbar gesaugt und die bis zum Aufhören des Blutflusses erforderliche Zeit wurde gemessen.
Verschiedene Konfigurationen der Hauptkomponenten könnte verwendet werden, um ähnliche Ergebnisse zu erreichen, wie das Kombinieren des Probenbechers, des Kapillaransatzes und des Kapillarröhrchens zu einem Teil oder das Anordnen des Probenspeicherbereiches vollständig unterhalb der Einheit aus Probenbecher und Kapillaransatz.

Claims

Testkartusche zur Verwendung in einem Assaysystem für die Untersuchung einer Flüssigkeitsprobe (11), wobei die Testkartusche ein Gehäuse (60) aufweist, durch welches die Flüssigkeitsprobe während der Untersuchung fließt, wobei das Gehäuse einschließt: a) eine Haltekammer (61) zum Halten der Probe und eine Testkammer (63), wobei die Haltekammer und die Testkammer durch ein durchdringbares Element (70) getrennt sind; b) ein Trennelement (6), das in der Testkammer (63) angeordnet ist, wobei das Element eine durchgehende Öffnung (9) aufweist und wenigstens ein Reagens für die Untersuchung enthält; c) ein Transferelement (40), das bewegbar in der Testkammer derart angeordnet ist, daß es in Richtung des durchdringbaren Elements (70) bewegbar ist und dieses durchdringt sowie in Kontakt mit der Flüssigkeitsprobe in der Haltekammer gelangt; d) eine Aufnahmekammer (18) zwischen dem Transferelement (40) und dem Trennelement (6) zum Aufnehmen von Blut vom Transferelement; und e) einen Probenbecher (10), der bewegbar in der Testkammer (63) gestützt ist, welche das Transferelement (40), die Aufnahmekammer (18) und das Trennelement (6) enthält, wobei der Probenbecher (10) in der Lage ist, mit einem Teil eines Instruments, das in der Lage ist, einen Unterdruck in der Testkammer (63) zu erzeugen, dichtend zusammenzupassen, und wobei, wenn das Transferteil (40) in Richtung des durchdringbaren Elements bewegt wurde und dieses durchdrungen hat, um in Kontakt mit der Flüssigkeitsprobe (11) zu gelangen, und ein Unterdruck in der Testkammer (63) erzeugt wird, sich die Flüssigkeitsprobe durch das Transferelement in die Testkammer und durch die Öffnung (9) des Trennelements (6) bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das durchdringbare Element (70) einen Schnitt aufweist, durch welchen das Transferelement bewegt wird, wenn der Probenbecher (10) in der Testkammer (63) vorwärts bewegt wird.
Testkartusche nach Anspruch 1, bei der mindestens ein Reagens Collagen, ein Antigen, ein Antikörper oder ein Ligand zum Binden von Zellen ist.
Testkartusche nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Trennelement (6) ein poröses Material aufweist.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 1–3, bei der das Trennelement (6) ein poröses Material mit einer Öfnung (9) aufweist und in diesem mindestens ein Mittel integriert ist, das in der Lage ist, den Blutkoagulationsvorgang oder die Plättchenaggregation im Blut zu initiieren.
Testkartusche nach Anspruch 4, bei der das Mittel, das in der Lage ist, die Plättchenaggregation im Blut zu initiieren, ADP, Ristocetin, Arachidonsäure, Thrombin, Epinephrin, Blutplättchenaktivatorfaktor (PAF) oder Thrombinrezeptoragonistpeptid (TRAP).
Testkartusche nach Anspruch 5, ferner mit Collagen.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 4–6, bei der das poröse Trennelement eine Membran, Keramik, Nylon, Polypropylen, Polyvinylidenfluorid oder Fiberglas ist.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 4–7, bei der die Membran eine Membran aus gemischtem Zelluloseester (Acetat und Nitrat) aufweist.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 1–8, bei der die Haltekammer (61) L-förmig ist, wobei das untere Ende des L den Boden der Haltekammer bildet und nach unten abgewinkelt ist.
Testkartusche nach Anspruch 9, bei der der Boden der Haltekammer ein Material aufweist, das in der Lage ist, Wärmeübertragung zu begünstigen.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 1–10, bei der das obere Ende des Gehäuses (60) mit einer abnehmbaren Abdeckung (62) versehen ist, welche sowohl die Halte-, als auch die Testkammer abdichtet.
Testkartusche nach Anspruch 11, bei der die dem Inneren des Gehäuses zugewandte Seite der abnehmbaren Abdeckung (62) mit einem Trocknungsmittel versehen ist.
Testkartusche nach einem der Ansprüche 1–12, bei der das obere Ende des Gehäuses mit einem Flansch (67) versehen ist, welcher einen Typerkennungscode (68) aufweist.
Testkartusche zur Verwendung in einem Assaysystem für die Untersuchung der Koagulationsfunktion von Blut, wobei die Testkartusche ein Gehäuse (60) aufweist, durch welches das Blut fließt, wobei das Gehäuse einschließt: a) eine Haltekammer (61) zum Halten der zu untersuchenden Blutprobe und eine Testkammer (63), wobei die Haltekammer und die Testkammer durch ein durchdringbares Element (70) getrennt sind; b) ein Trennelement (6), das in der Testkammer (63) angeordnet ist, wobei das Element eine durchgehende Öffnung (9) aufweist und wenigstens ein Reagens für die Untersuchung enthält, das mindestens ein System der Blutkoagulation aktiviert; c) ein Transferelement (40), das bewegbar in der Testkammer derart angeordnet ist, daß es in Richtung des durchdringbaren Elements (70) bewegbar ist und dieses durchdringt; d) eine in der Testkammer zwischen dem Transferelement (40) und dem Trennelement (6) angeordnete Aufnahmekammer (18) zum Aufnehmen von Blut vom Transferelement (40); und e) einen Probenbecher (10), der bewegbar in der Testkammer (63) gestützt ist, welche das Transferelement (40), die Aufnahmekammer (18) und das Trennelement enthält, wobei der Probenbecher (10) in der Lage ist, mit einem Teil eines Instruments, das in der Lage ist, einen Unterdruck in der Testkammer (63) zu erzeugen, dichtend zusammenzupassen, und wobei, wenn Blut in der Haltekammer (18) angeordnet ist und das Transferteil (40) in Richtung des durchdringbaren Elements (6) bewegt wurde und dieses durchdrungen hat, um in Kontakt mit dem Blut zu gelangen, und ein Unterdruck in der Testkammer erzeugt wird, sich das Blut durch das Transferelement (40) in die Testkammer (18) und durch die Öffnung des Trennelements bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das durchdringbare Element (70) einen Schnitt aufweist, durch welchen das Transferelement bewegt wird, wenn der Probenbecher (10) in der Testkammer (63) vorwärts bewegt wird.
Testkartusche nach Anspruch 14, bei der das Mittel zum Initiieren des Blutkoagulationsvorgangs mindestens einen Aktivator des Extrinisic- oder Intrinsic-Systems der Prothrombinumwandlung aufweist.
Testkartusche nach Anspruch 15, bei dem der Aktivator des Extrinisic- oder Intrinsic-Systems der Prothrombinumwandlung ein Thromboplastinreagens oder ein aktiviertes Cephaloplastinreagens aufweist.
Testkartusche nach Anspruch 16, bei der das Thromboplastinreagens THROMBOPLASTIN-C^® und das aktivierte Cephaloplastinreagens ACTIN^® aufweist.
Verfahren zum Testen der Plättchenfunktion, welches das Leiten von Blut durch eine Testkartusche umfaßt, wobei die Testkartusche ein Gehäuse (60) aufweist, durch welche die Flüssigkeitsprobe während der Untersuchung fließt, wobei das Gehäuse begrenzt: a) eine Haltekammer (61) zum Halten der zu untersuchenden Blutprobe und eine Testkammer (63), wobei die Haltekammer und die Testkammer durch ein durchdringbares Element (70) getrennt sind; b) ein Trennelement (6), das in der Testkammer (63) angeordnet ist, wobei das Element eine durchgehende Öffnung (9) aufweist und wenigstens ein Reagens enthält, das die Plättchenaggregation aktiviert; c) ein Transferelement (40), das bewegbar in der Testkammer derart angeordnet ist, daß es in Richtung des durchdringbaren Elements (70) bewegbar ist und dieses durchdringt; d) eine in der Testkammer (63) zwischen dem Transferelement (40) und dem Trennelement (6) vorgesehene Aufnahmekammer (18) zum Aufnehmen von Blut vom Transferelement; und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (i) Geben einer Blutprobe in die Haltekammer (61); (ii) Vorinkubieren der Probe unter vorbestimmten Bedingungen; (iii) Bewegen des Transferelements (40) in Richtung des und durch das durchdringbare Element (70) und in Kontakt mit dem Blut in der Haltekammer; (iv) ausreichendes Absenken des Drucks in der Testkammer (63), um das Fließen von Blut durch das Transferelement (40) in die Aufnahmekammer (18) und durch die Öffnung (9) des Trennelements (6) zu bewirken; (v) Messen des Zeitraums, der bis zur Bildung eines den Blutfluß stoppenden Plättchenstopfens an der Öffnung im Trennelement vergeht, und (vi) Korrelieren der im Schritt (v) ermittelten Zeit mit einem vorbestimmten Normalbereich, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferelement (40) durch einen Schlitz im durchdringbaren Element bewegt wird, ohne Material aus dem durchdringbaren Element zu schneiden.