NO154476B - Proeveinnretning som er motstandsdyktig mot kryssforurensning mellom reagens- baerermatriser. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en prøveinnretning for påvisning av nærværet av en bestanddel i en prøve.

Analytisk kjemi har blitt meget avansert siden biokjemien begynte å utvikle seg som en primær vitenskapelig gren, da den krevet økende forfinede analytiske metoder og anordninger for å løse problemer, hvilke løsninger ikke tidligere har blitt forsøkt. Likeledes har medisinen gitt støt til veksten av analytisk kjemi med dens ønskemål for både høy nøyaktighet og hurtighet for oppnåelse av resultatet. Dette merkbare fremskrittet har ytterligere blitt fremskyndet av industrier som bryggeriindustrien og kjemisk industri og andre.

For å tilfredsstille disse behovene til disse ekspanderende teknologier er det blitt utviklet et utall av analytiske prosedyrer, sammensetninger og apparater, innbefattet kjem-

isk oppløsningsteknikk, automatiske maskiner og såkalte "dypp-og-les" reagensstrimler. Det er til sistnevnte at foreliggende oppfinnelse primært er rettet skjønt vesent-

lige fordeler til sist likeledes knyttes til de andre prosedyrer.

Reagensstrimler har vid utbredelse med mange analytiske anvendelser, spesielt ved kjemisk analyse av biologiske fluida,

på grunn av deres lave kostnad, letthet ved anvendelse og hurtighet for oppnåelse av resultater. F.eks. i medisin kan utallige fysiologiske funksjoner bestemmes utelukkende ved dypping av reagensstrimler i prøver av kroppsvæsker slik som urin og iaktta en påviselig reaksjon slik som en forandring i farge eller en forandring i lysmengden som reflekteres eller absorberes av strimmelen.

Kjennskap til slike "dypp-og-les" reagensstrimler har ført

til en etablering av mange laboratorier for påvisning av kroppsvæskeforbindelser. Mange av disse gir påviselig reaksjon som er kvantitativt eller i det minste semi-

kvantitativt. Således kan laboranten ved måling av reaksjonen etter en forutbestemt tid ikke bare oppnå en positiv indika-sjon på tilstedeværelse av en spesiell forbindelse i prøven, men også et overslag over hvor mye av forbindelsen som er tilstede. Slike strimler forsyner legen med et brukbart verk-tøy så vel som evnen til å måle omfanget av sykdom eller kroppslig funksjonsfeil.

Illustrativt for slike strimler som nå er i anvendelse er produkter som "Clinistix", "Multistix", "Ketostix" og andre. Prøveinnretninger slik som disse omfatter en eller flere bærermatriser slike som absorpsjonspapir (trekkpapir) som er innarbeidet med et spesielt reagens eller reaksjons-system som gir en fargeforandring i nærvær av en spesifikk prøveforbindelse. Avhengig av reaksjonssystemet innarbeidet i en spesiell matrise, kan disse innretninger påvise tilstedeværelsen av glukose, ketonforbindelser, bilirubin, urobilinogen, skjult blod, nitritt og andre forbindelser.

Den spesifikke fargeforandringen og intensiteten av fargen som observeres innen et bestemt tidsrom etter kontakt av strimmelen med prøven, er et tegn på nærværet av en spesiell forbindelse og dens konsentrasjon i prøven. Noen av disse prøveinnretninger og deres reaktantsystemer er beskrevet i US-patenter 3 123 443 ("Clinistix"), 3 212 855 ("Ketostix-"), 3 814 668, 3 164 534 og 2 981 606 ("Diatix") og 3 298 789, 3 092 465, 3 164 534 og 2 981 606 ("Dextrostix").

Det er til disse ovenfor beskrevne innretninger med mer enn én reagens-bærermatrise at foreliggende oppfinnelse primært er anvendelig for. En reagensstrimmel kan således inne-holde prøver for mer enn én forbindelse i en spesiell væskeprøve. En enkel reagensstrimmel, "Keto-Diastix", kan f.eks. bestå av en reagens-bærermatrise som reagerer på glukose i urin og en annen matrise skilt fra, men i nær-heten av førstnevnte, kan reagere på ketoner slik som acet-acetat. En annen reagensstrimmel, "N-Multistix", inneholder nærliggende reagens-bærermatriser og gir analytisk mål for pH, glukose, ketoner, bilirubin, skjult blod,

nitritt og urobilinogen.

På tross av de tydelige, tidsbegrunnede fordeler med slike multippel prøvereagensstrimler som disse, kan gal bruk gi feil informasjon. Disse multippel-analyse redskaper omfatter komplekse kjemiske og katalytiske systemer, hver reagens-bærermatrise inneholder et unikt reaktivt system som reagerer på dets spesielle analysat. Således er det mulig dersom reagensstrimmelen ikke brukes korrekt, at kjemikalier transporteres med væskeprøven som analyseres, fra en bærermatrise på strimmelen til en annen. Skulle dette skje, er det mulig for reagenser fra en bærermatrise å forstyrre noen av de andre bærermatriser som kontaktes, hvorved forårsakes uriktige resultater. Skjønt det er vanlig i reagensstrimmelindustrien å gi detaljerte instruksjoner for hvordan dette problem unngås, dvs. instruksjon for riktig bruk av reagensstrimler, kan likevel uvitenhet eller ignorering av disse instruksjoner få reagenser fra en matrise til å flyte over til en nærliggende. Det er for forhindring av dette kryssforurensningsproblem at den foreliggende oppfinnelse primært skal forhindre.

Patentlitteraturen er full av beskrivelse av utallige forsøk for begrensning av kryssforurensning, størst vekt er lagt på to grunnleggende prinsipper: Absorpsjon av kryssforurens-ningsvæske ved hjelp av sugende sjikt anbragt under de reagens-bærermatriser av reagensstrimler og anvendelse av hydrofobe sperrer mellom de med avstand anbragte matriser for å innramme prøvevæsken til matrisen. Det førstnevnte har hatt moderat effekt, mens det sistnevnte ikke har hatt suksess. Men viktigere, ingen av disse har fullstendig forebygget problemet.

Av flersjikt typer av reagensstrimler er kun én beskrevet

i litteraturen som virkningsfullt har minsket problemet med kryssforurensning og dets lære omfattes hermed i foreliggende beskrivelse ved referanse. Således beskriver DE-OS 28 54 342, tilsvarer US-søknad nr. 872 560 av 26.1.78,

en prøveinnretning, hvilken bærermatrisene som inneholder reagensblandinger, er forsynt med absorberende undersjikt som er adskilt derfra med prøve-ugjennomtrengelige sperresjikt. Hver matrise danner således det øvre sjikt av en laminat-sammensetning, i hvilke sperresjiktet er anbragt mellom matrisen og absorpsjonsbase-sjiktet, laminatet er festet til en egnet understøttelse slik som en plaststrimmel. Når prøve-innretningen dyppes i en væskeprøve, vil delen av prøven som ellers kan flyte over fra en matrise til en annen bli i det vesentlige absorbert i undersjiktet av sistnevnte gjennom udekkede sider, sperresjiktet i laminatet isolerer den ab-sorberte kryssforurensning fra dets øvre reagenssjikt.

Intet annet synes å være rettet mot en løsning som består

av et absorpsjons-undersjikt for å løse problemet ved kryssforurensning, skjønt det er beskrevet andre flersjiktede reagensstrimler i hvilke potensielle uforenelige reagenser for samme prøve er adskilt i sjikt og kommuniserer ved fukting av prøven. F.eks. lærer US-patent 3 531 254 at potensielle uforenelige reagenser kan være impregnert i separate sjikt for å tillate forlenget lagringstid før bruk. Når en slik flersjiktet matrise fuktes av en prøve, kommuniserer disse sjikt med hverandre, og reagensene som før var adskilt fra hverandre, blir blandet for å

gi den ønskede analytiske test.

Et annet eksempel av en flersjiktet bærermatrise er det

som er vist i US-patent 3 802 842. Her ligger et porøst underlag som ikke inneholder reagenser, an mot et øvre underlag som inneholder reagensene for den ønskede test.

Når en væskeprøve bringes til anvendelse på en slik bærermatrise, blir noe av prøven absorbert på det ikke-impregnerte underlag og noe av det som bærer reagensene.

Som i patentet, kommuniserer sjiktene av denne bærermat-

rise med det andre når det fuktes. Noe av væsken (og noe av reagensene) passerer gjennom det øvre underlag inn i det lavere underlag. Det er ikke noe sperre an-

ordnet mellom underlagene.

US-patent 3 418 083 beskriver en indikatorimpregnert absorp-sjonsbærermatrise behandlet med voks, olje eller lignende "hydrofobe" midler. Det er sagt at når en blodprøve plasseres på en slik reagensstrimmel, vil bare fargeløse væskeforbind-elser gjennomtrenge det, de proteinholdige, fargede blodkompo-nenter blir gjenværende på overflaten, hvor de kan fjernes. Det er således tenkt at den væskedelen som bærer analysatet, gjennomtrenger reagensunderlaget, mens fargestoffer som forstyrrer, utelukkes fra dette.

Enda et annet US-patent nr. 3 672 845 som innehas av foreliggende søkere, viser overdusjing av klebemiddel på en plast- eller papirbærermatrise for klebing av reagens-

ladede polymerpartikler. Enda et annet US-patent nr.

3 992 158 beskriver et øvre semipermabelt sjikt inneholdende askorbatoksidase festet til et undre reagensbærende sj ikt.

Vendende nå mot det andre av de foran nevnte forsøk for å minske kryssforurensning - hydrofobe sperrer mellom nærliggende prøveområder på en reagensstrimmel - har det vært en ikke ubetydelig mengde av patenteringsaktivitet. US-patent nr. 3 001 915 som tilhører søkerne, beskriver en absorpsjonspapir-reagensstrimmel som har reagensimpregnerte bærermatriser på avstand fra hverandre for mer enn én væskeforbindelse, hvert område er adskilt fra det nærliggende område av en ikke-adsorptiv sperredel. Sperren er fremskaffet ved impregnering av papirstrimmelen med slike materialer som polystyren, hard harpiks, parafinvoks og forskjellige celluloseestere. Reagensstrimmelen frem-stilles i henhold til denne referansen, ved impregnering av en del av en papirstrimmel med et glukose-sensitivt reagenssystem. Når det er tørt, påføres en oppløsning av en av de ovenfor nevnte sperrematerialer på papiret nærliggende den glukose-sensitive del. Etter ytterligere tørring påføres et protein-sensitivt reagenssystem. Pro-sessen gjentas med avvekslende anvendelse av reagens- og sperreoppløsninger med tørretrinn i mellom.

Enda et tidligere patent, US-patent nr. 2 129 754, utgitt 13.9.1938, beskriver impregnering av filterpapir med parafinvoks, hvorved spesielle områder er uimpregnerte, men omringet av voks. Disse uvoksede flekker kan deretter behandles med indikatorsystemer for et spesielt analysat.

US-patent nr. 3 006 735 beskriver sperremateriale impregnert mellom reagens-bærermatriser av en papirstrimmel, et ytterligere trinn for fremskaffing av etterfølgende reagens-bærermatriser følsomme for forskjellig grad av vannhardhet. Mellom disse reagens-bærermatriser er det impregnert slike vannavstøtende materialer som oljer, voks, silikoner og trykkferniss. Lik de tidligere to patenter, er denne referanse begrenset til papir eller sugende materiale, hvori ensartede reagens- eller sperremateriale impregneres fort-løpende langs dets lengde.

På samme måte lærer US-patenter nr. 3 011 874 og 3 127 281 anvendelse av hydrofobe sperrematerialer impregnert på en del av en papirstrimmel for å adskille en reagens-bærermatrise fra et annet for å unngå kryssforurensning.

Et nytt produkt er en 4 reagens-bærermatrise "dypp-og-les" prøvestrimmel som reagerer på pH, protein, skjult blod og glukose i blod. Strimmelen besto av en lang plast under-støttelse som var et laminat av et undre polystyrensjikt og et øvre sjikt av polyvinylklorid (PVC). Reagensene ble impregnert på papirunderlag som ble festet til PVC-siden av laminatunderstøttelsen. Kontaktvinkelmålinger med dette produkt åpenbarte en kontaktvinkel på ca. 10 8°C med destillert vann.

Endelig beskriver US-patent nr. 3 964 871 adskillelse av indikatorreagens-bærermatriser ved hjelp av et ikke-absorberende eller hydrofobt materiale.

Mens de foregående patenter representerer det som tros å være det mest betydningsfulle for foreliggende oppfinnelse, skal det bemerkes at for tiden markedsførte reagensstrimler for den største del omfatter reagensimpregnerte matriser festet til en hydrofob organo-plaststrimmel. Flersjikts reagensstrimmel kjent som "N-Multistix", inneholder åtte forskjellige reagensimpregnerte bærermatriser montert på en strimmel av polystyrenfilm. Da polystyren er hydrofobt, kan reagensstrimmelen sies å ha hydrofobe mellomrom mellom nærliggende matriser.

Tidligere forsøk ved anvendelse av voks, oljer, silikoner etc. har ikke innskrenket kryssforurensning til en klinisk betydningsfull utstrekning, og hva moderne fremskritt har utrettet har mer enn oppveiet alvorlige ulemper forbundet med disse forsøk. Anvendelse av f.eks. hydrofobe materialer bare på reagensmellomrom gir enorme tekniske problemer, spesielt når sammenlignet med nåtidens teknikk ved fremstilling av "dypp-og-les" reagensstrimler. Foruten de klart ekstra trinn som kreves ved anvendelse av mellomrom,

er det fare for at noe hydrofobt materiale overlapper reagens-bærermatriser og forstyrrer således den viktigste hensikt med innretningen. Dessuten fremskaffer" ingen av de tidligere kjente forbindelser en egnet overflate for klebing.

Endog om disse ulemper ikke er hindrende nok, mangler tidligere hydrofobe forbindelser den grad av vannavstøt-lighet som kreves for forhindring av kryssforurensning.

De bevirker ikke tilstrekkelig høy kontaktvinkel for å

gi den krevede vannavstøtlighet, heller ikke har de en egnet overflate for binding av enten absorpsjonsmatrisen eller reagensene selv, hvor de skal belegges direkte på

den hydrofobe overflate.

Men bidraget av dette til den kjente teknikk går utover

det å eliminere kryssforurensning. Overraskende er det blitt funnet at den klebningsteknikk som nå anvendes for

festing av reagens-bærermatriser til en polystyren bærerdel fremskaffer endog sterkere bindinger, når foreliggende oppfinnelse anvendes. Dessuten er det ikke nødvendig å anvende kostbare trinn slik som påføring av hydrofobe belegg mellom nærliggende matriser. Disse og andre fordeler i forhold til kjent teknikk vil fremgå i lys av foreliggende beskrivelse og krav.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en prøveinnretning som er motstandsdyktig mot kryssforurensning mellom reagens-bærermatriser for bestemmelse av nærværet av to eller flere forbindelser i en vandig prøve omfattende en fast bærerdel,

et hydrofobt lag festet til bærerdelen og to eller flere reagens-bærermatriser festet til det hydrofobe lag, idet hver av reagensene er i stand til å danne et synlig svar i nærvær av en respektiv prøveforbindelse, idet prøveinnretningen erkarakterisert vedat det hydrofobe lag omfatter finfordelt silisiumoksydpartikler som har kovalent bundt til overflaten grupper med strukturen -O-SiR^, hvori R er like eller forskjellige og betyr lavere alkyl.

Fig. 1-9 er ment å hjelpe illustreringen og beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er et sideriss av en foretrukken utførelse av prøveinnretningen. Fig. 2 frem-stiller kontaktvinkelen som vises av en dråpe destillert vann på ubelagt polystyrenfilm, mens fig. 3 viser en dråpe destillert vann på samme film, når den er belagt i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 er en grafisk fremstilling av data fått fra en sammenligning av oppfinnelsen med tidligere kjent teknikk. Fig. 5 og 6 illustrerer grafisk oppnådde data fra resultat av prøver av skjult blod og urobilinogen, henholdsvis, i urin ved anvendelse av innretningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 7 og 8 angir data fra studier av klebemidler og illustrerer resultatet av forskjellige klebemidler på polystyrenfilm med og uten anvendelse av foreliggende oppfinnelse. Til slutt viser fig. 9 apparaturen og metoden ved prøving av klebestyrken av polystyrenfilm belagt med det nå beskrevne hydrofobe sjikt.

Prøveinnretning i henhold til foreliggende oppfinnelse lar seg bruke for analyse av en vandig prøve for tallrike forbindelser. I tilfellet hvor prøven er øl, kan den anvendes for bestemmelse av sukkerinnhold, dvs. graden av fermentering. Den, kan anvendes for bestemmelse av pH ved slike anvendelser som bestemmelse av styrken av batterisyre. Et område med ualminnelig viktighet er urinanalyse, hvor innretningen kan anvendes for bestemmelse av forskjellige urinforbindelser eller karakteristikker som albumin, askorbinsyre, bilirubin, glukose, hydrogenion, keton, nitritt, skjult blod, densitet og urobilinogen. Likeledes mangfoldig er arten av prøver som kan analyseres, omfattende øl, industrielt avfall, urin, blod og svømmebassengvann.

Reagensene i innretningen angir hovedbestanddelen for det resultat av analyser som fremskaffes ved anordningen og omfatter i den videste mening én eller flere reagensblandinger som hver reagerer for spesielle forbindelser - reagerer i den mening at en påviselig tilkjennegivelse finner sted for forbindelsen. Reaksjonen kan være i form av til-synekomst av farge eller dens fravær. En farge kan skifte til en annen. En forandring i mengden av lys reflektert eller absorbert kan anvendes. Den analytiske kunst er full av disse typer av påvisélige reaksjoner, så vel som andre.

Dersom det f.eks. søkes glukose i urin, kan reagens-blandingen omfatte enzymene glukose-oksydase og peroksy-

dase og indikatoren 3,3',5,5'-tetrametylbenzidin (TMB).

Ved nærværet av glukose blir denne sammensetningen farget

i forskjellige nyanser i blått, avhengig av glukose-konsentrasjonen, det påviselige resultatet er tilsyne-

komst av blått. Dersom forbindelsen er askorbinsyre,

kan sammenligningen omfatte metylengrønn og en egnet buffer. Askorbation får en slik blanding til å falme mørkeblå til varierende lett nyanse av lysblå avhengig av askorbatkonsentrasjonen i prøven.

Bærerdelen fremskaffer den vesentlige strukturelle styrke av prøveinnretningen og den skal bestå av et fast eller semi-fast materiale. Fortrinnsvis består den av en dimensjons-stabil film av et materiale slik som polystyren, polyolefin, polykarbonat, melaminharpiks eller andre polymerer. Spesielt egnet er biaksialt orientert polystyrenfilm. Den foretrukne form er rektangulær og er i det vesentlige lang og smal. Reagenser, enten innarbeidet i matriser eller på annen lignende måte, festes til områder som vanligvis er nærmere til en ende enn den andre, hvorved det fremskaffes en reagens-fri håndteringsdel.

Ett trekk ved foreliggende oppfinnelse som gir fordeler ved eliminering av kryssforurensning mellom nærliggende reagenser og øker bindingen med klebemidler, er det hydrofobe sjikt som er påført bærerdelen. Sjiktet omfatter et hydrofobt materiale med høy kontaktvinkel og, dersom nødvendig, et egnet bindemateriale slik som en polymer oppløselig i et organisk oppløsningsmiddel, f.eks. en acrylpolymer.

Det hydrofobe materialet som anvendes ved foreliggende oppfinnelse, kan varieres i flere henseender, men det er blitt funnet spesielt egnet å anvende alkylert glødet silisiumdioksyd slik det som er kjent som "Tullanox 500". "Tullanox 500" er et uorganisk pulverformet silisiumdioksyd (partikkelstørrelse ca. 0,007 mikron) av lav romvekt (ca. 48 g pr. liter). Det har en ekstrem høy overflate som er blitt modifisert med en organisk "silikon-lignende" forbindelse (dog ikke silikon). Overflatearealet er blitt beregnet å være 325 m 2/g og bestemt eksperimentelt ved N

2 , 2 absorpsjonsmetoden a være 225 m /g. Det er fremstilt fra et smeltet silisiumdioksyd grunnmaterialet som er over 99,8% rent SiC^. De hydrofile hydroksylgrupper som er uløselig forbundet til overflaten av slike silisiumoksydpartikler har blitt substituert med trimetylsiloksyl-grupper. De viktigste fysikalske egenskaper av dette materialet er ekstrem liten partikkelstørrelse, meget høyt overflateareal og nesten fullstendig mangel av kohesiv

tiltrekning mellom partikler.

Siloksylgruppene som kovalent er bundet til silisiumdioksyd, kan f.eks. tilfredsstille den generelle struktur -O-SiR^•

R substituentene, som alle er metyl i "Tullanox 500" kan også være lavere alkyl eller andre grupper som fremskaffer de ovenfor angitte fordeler. Med lavere alkyl er ment substituerte eller usubstituerte alkylgrupper med 1 til 6 karbonatomer. Således kan R omfatte metyl, etyl, n-propyl, isopropyl, isobutyl, t-butyl, cyklobutyl og de forskjellige pentyl- og heksylisomerer.

Det hydrofobe sjikt omfatter også et egnet bindemiddel for å fastgjøre det hydrofobe materialet til bærerdelen, og det kan ta forskjellig form. Silisiumdioksydet kan f.eks. suspenderes i et oppløsningsmiddel egnet for delvis oppløsning av bærerdelen. I tilfeller hvor bærerdelen er polystyren og 'oppløsningsmidlet inneholder benzen, fører anvendelse av suspensjonen til delvis opp-løsning av polystyren ved binding av silisiumdioksyd på bæreren av oppløst polymer etter at resterende oppløsnings-middel er fordampet. I dette tilfellet er bindemidlet selve bæreren.

Andre egnede bindemidler er normalt anvendte beleggs-materialer slik som polysiloksaner, polyacrylharpikser slik som poly(metylacrylsyre), poly(metylmetacrylater), acrylkopolymerer og andre så vel som kopolymerer av vinylklorid og andre etyleniske umettede monomerer.

Spesielt egnet for anvendelse som et bindemiddel er acrylkopolymeren benyttet i produktet kjent som "Tullanox LC 410". Dette produkt omfatter fint oppdelt "Tullanox 500" partikler som beskrevet ovenfor, suspendert i en1oppløsning av en acrylpolymer i et væskeformet hydrokarbon.

De fysikalske data av "Tullanox LC 410" er som følgende:

Denne suspensjon er uendelig fortynnbar i oppløsningsmidler eller kombinasjoner av oppløsningsmidler med en K.B.-verdi av 35 eller høyere. K.B.-verdi er et mål på aromatisk innhold, følgelig oppløsningskraften, av en hydrokarbonvæske. Kauri-gummi er lett oppløselig i butanol, men uoppløselig

i hydrokarboner. K.B.-verdien er således målet for det volum av oppløsningsmiddel som kreves for å danne turbiditet i en standard oppløsning inneholdende kauri-gummi oppløst i butanol. Naftafraksjoner har en K.B.-verdi på omtrent 30, mens toluen har en verdi på omtrent 105.

Det er funnet å være ønskelig å fortynne "Tullanox LC 410" ved anvendelse av forskjellige oppløsningsmidler. Spesielt fordelaktig er å anvende et oppløsningsmiddel som delvis oppløser eller etser bærerdelmaterialet. I tilfeller hvor bæreren omfatter polystyren, gir et aromatisk oppløs-ningsmiddel slik som benzen eller toluen, en utmerket hydrofob finish som samtidig gir utmerket binding av det hydrofobe sjikt til bærerdelen.

Den ovenfor nevnte reagens (eller reagenser) av den etter-følgende beskrevne prøveinnretning er festet ved egnede midler til det hydrofobe sjikt. Arten ved hvilken rea-gensen er festet kan ta utallige former varierende fra absorpsjonspapirunderlag impregnert medønskede reagenser til direkte belagte eller trykte reagenser. I først nevnte tilfelle har det impregnerte underlag tradisjonelt blitt festet ved anvendelse av en dobbeltsidig klebetape kjent som "Double Stick".

Et av de overraskende trekk ved foreliggende oppfinnelse er den økende affinitet av disse klebemidler til det hydrofobe sjikt sammenlignet med affiniteten av de samme klebemidler for det foretrukne bærerdelmaterialet, polystyren, uten det hydrofobe sjikt. Fig. 7 og 8 viser denne økede affinitet grafisk. Fig. 7 viser kraftmengde krevet for å fjerne to prøver av "Double Stick"-tape fra polystyrenstrimler belagt med "Tullanox LC 410". Verdien for to prøver vises, og som kan sees, at nesten identiske resultater ble oppnådd, noe i overskudd av 363 g kraft ble krevet i hvert tilfelle. Som det fremgår av fig. 8 krevde fjernelse av to prøver av "Double Stick"-tape fra ubelagt polystyren bare omtrent 227 g kraft. Belegningen ved foreliggende oppfinnelse øker dramatisk klebekraften av "Double Stick" klebemiddel for bæreren. Eksperimentene illustrert ved fig. 7 og 8

vil videre bli diskutert nedenfor i eksemplene.

En foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse, hvor mange av trekkene som er diskutert ovenfor, er innarbeidet, vises i fig. 1. Bærerdelen 1 bestående av biaksialt orientert polystyrenfilm belegges med en tynn film av "Tullanox LC 410" som ved tørking danner det hydrofobe sjikt 2. Belegget påføres ved anvendelse av egnet middel kjent fra belegning eller trykning. En foretrukken metode for på-føring av det hydrofobe sjikt til bæreren omfatter anvendelse av rotogravør trykkteknikk, teknikker som er godt kjent innen trykkerifaget. Spesielt pumpes den hydrofobe oppløsning av "Tullanox LC 410" i fargekassen av en roto-gravør presse fra hvilken det transporteres til trykk-sylinderen. En film av bærermaterialet som passerer gjennom pressen av "Tullanox"-oppløsningen, overføres til filmen.

Når belegget har blitt tilstrekkelig tørt, som under omgiv-elsesbetingelser eller i en lufteovn ved forhøyet temperatur, kan den ønskede reagensimpregnerte bærermatrise 4 festes til sjiktet 2 anbragt med mellomrom ved anvendelse av et egnet klebemiddel som ved 3. Som angitt ovenfor, er det foretrukne klebemiddel "Double Stick"-tape. De foretrukne reagens-bærermatriser 4 omfatter rektangulære stykker av filterpapir som impregneres med en oppløsning av reagenssystemer som henholdsvis reagerer for spesielle analysater, tørkes og monteres til det hydrofobe sjikt 2.

Skjønt målestokk for suksessfull eliminering av kryssforurensning ikke bare omfatter kontaktvinkel, spiller den likevel en viktig rolle. Ved definisjon betyr betegnelsen "kontaktvinkel", da den vedrører grenseflaten faststoff-væske, vinkelen motstående til overflaten av det faste stoff og et tangentplan til overflaten av en væskedråpe ved kontaktpunktet mellom faststoffet og væsken. Fig. 2

og 3 illustrerer dråper 5 og 6 av destillert vann, hvil-ende på horisontale overflater, og kontaktvinklene er henholdsvis ø-^og 02«Jo større kontaktvinkelen som forårsakes av overflaten av et spesielt fargestoff, jo større er vannavstøtligheten for denne overflate. Likeledes, jo større vannavstøtligheten er av overflaten som adskiller to reagens-bærermatriser mellom slike bærermatriser, jo mindre sannsynlig er kryssforurensning mellom slike bærermatriser.

Fig. 3 illustrerer et ark 1 av biaksialt orientert polystyrenfilm som har blitt belagt med "Tullanox LC 410" og tørket for fremskaffelse av et hydrofobt sjikt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Kontaktvinkelen (0£)

mellom denne overflate 2 og en dråpe av destillert vann 6

er omtrent 135°. Ved sammenligning gir ubelagt polystyren 1 i fig. 2 en kontaktvinkel (ø^) på bare omtrent 50°.

Følgende eksempler er fremskaffet for ytterligere å belyse foreliggende oppfinnelse og for videre å gi eksempler på foretrukne utførelsesformer.

Eksemp_el_l

Et eksperiment ble utført for å fremstille polystyrenbærer som har en overordentlig høy grad av vannavstøtlighet. I henhold til dette ble ark av biaksialt orientert polystyren belagt med varierende fortynninger av "Tullanox LC 410". "Tullanox"-formuleringen ble fortynnet med varierende mengder av en oppløsningsblanding omfattende 6 5° petroleumeter, aceton og toluen. "Tullanox LC 410" som inneholder 16 vekt-% fast materiale, ble fortynnet med nok oppløsnings-blanding for dannelse av fire suspensjoner som inneholder henholdsvis 3,2, 2,4, 1,6 og 0,8 g "Tullanox 500" partikler pr. 100 g suspensjon. Fire sett av belagt polystyren ble fremstilt ved anvendelse av et 25 mm spatel, og disse ble betegnet henholdsvis A, B, C og D. Følgende tabell gir en kort oversikt over disse formuleringer. Filmene som ble støpt på denne måte ble deretter tørket under tre minutter ved anvendelse av en laboratorie-varmluftblåser.

Etter tørkingen ble de belagte ark holdt i en vinkel på 45°

og dråper av destillert vann på 10 mikroliter ble plassert på hvert behandlede ark. Arkene A, B og C avga alt vann sem ble pålagt. Ark D, arket med 0,8% fast materiale, avga ikke alt vann, men ble funnet ikke desto mindre å være ekstremt hydrofobt.

Eksempel II - kontaktvinkelbestemmelser

For å undersøke den relative hydrofobisiteten av ubelagt polystyrenfilm sammenlignet med belagt versjon B fra eksempel 1, ble utført et eksperiment for å måle kontaktvinkler for hver film. Fotografier ble tatt av dråper av destillert vann på horisontalt anbragte polystyrenark, et belagt som i eksempel IB, det andre ubelagt. Fotografier ble tatt langs film-planet, dvs. fra siden, og resulterende bilder ble fremlagt som negativer som diapositiv egnet for filmprojektering på lerret. Projektering på lerret gir betydelig forstørrelse, noe som forenkler vinkelmålingen og muliggjør en stor grad av nøyaktighet ved måling. Fig. 2 og 3 etterligner resulterende fotografier, fig. 2 representerer ikke belagt polystyrenark og fig. 3 belagt ark B fra eksempel 1.

Målingene ble utført in triplo for hvert ark, og resultatene gjengis i følgende tabell.

Ek 1_III £?™§tilling_ay_pr^veinnr^tning_

Et laboratorieeksperiment ble utført, hvorved en prøve-innretning ble fremstilt med et flertall reagensimpregnerte bærermatriser, som hver reagerer for en forskjellig urinforbindelse. Hensikten med dette eksperiment var å vise hvorvidt tilstedeværelsen av kryssforurensning fra en matrise til en annen som følge av immersjon i og fjernelse fra en prøve som urin, begrenses meget sterkt. Reagens-bærermatriser ved denne innretning ligner de som er det kommersielt tilgjengelige produkt kjent som "N-Multistix". Urinparametrene tilsvarende reagens-bærermatriser er pH, albumin, bilirubin, urobilinogen, nitritt, skjult blod, glukose og keton.

Et ark av biaksialt orientert polystyrenfilm ble belagt med

en oppløsning av "Tullanox LC 410". Et støtea<p>parat egnet for fremstilling av en våt film med tykkelse 0,125 mm ble anvendt for dette bruk. "Tullanox"-formuleringen ble fortynnet med varierende mengder av et oppløsningsmiddel som besto av 6 5° petroleumeter, aceton og toluen som i eksempel I. "Tullanox LC 410" inneholder totalt 16 vekt-% faststoff og ble fortynnet med tilstrekkelig oppløsningsblanding for å fremstille tre suspensjoner som inneholder henholdsvis 1,6, 2,4 og 3,2 g "Tullanox 500" partikler pr. 100 g suspensjon (g%).

Dette resulterte i tre ark plastikk, hvert inneholdende en forskjellig mengde av "Tullanox" metylert silisiumdioksyd.

Etter tørking ble reagensene påført til detbelagte poly-

styren ved anvendelse av strimler av filtreringspapir som hadde blitt impregnert med hensiktsmessige reagenser for den spesielle urinforbindelse som skulle måles. For å ut-

føre dette ble det anvendt et lag av "Double Stick"-klebetape på en side av hver av de impregnerte strimler og den udekkede klebemiddelsiden av strimmel-/tape-laminatet ble pålagt den hydrofobe belagte polystyren i lengderetningen med avstand i parallelle strimler. Åtte papirstrimler som hver reagerer for henholdsvis pH, protein, glukose,

keton, bilirubin, skjult blod, nitritt og urobilinogen ble påført den belagte polystyren i motsatt rekkefølge begynnende fra kanten av polystyrenarket. Reagensbland-

ingene var alle basert på standard kjemikalier egnet for formålet.

Etter påføring av de reagensimpregnerte strimler på poly-styrenunderstøttelsen, ble laminatet skåret i strimler langs den største dimensjon for å fremstille prøvestrimler som måles 10,2 x 0,51 cm. Disse rå, laboratoriefremstilte prøveinnretninger ble anvendt for å evaluere reduksjonen i kryssforurensning som tilskrives til det hydrofobe belegg.

Eksempel IV - Sammenligning av prøveinnretninger med andre

iD5EStSi22§£_§22§t_for_måling_av_de_sam^

Innretningen fra eksempel III ble anvendt for sammenligning av lignende innretninger fremstilt på lignende måte og innretninger som er kommersielt tilgjengelige i dag.

Ett sett av reagensstrimler ble fremstilt for anvendelse ved denne sammenligning lik de i eksempel III med unntagelse av at det hydrofobe belegget var unnlatt. Strimlene var identiske med de i eksempel III i alle andre henseender.

Et annet sett av reagensstrimler ble fremstilt på samme måte med unntagelse at, i tillegg til det unnlatte hydrofobe sjikt, absorpsjonsunderlagene var frembragt til bestemte reagens-bærermatriser. Disse ble fremstilt i henhold til US-patentsøknad nr. 872 560, benevnt s u p r a, og gjort til en del herav. Reagens-bærermatrisene ble forsynt med absorpsjonsunderlag for pH, protein, bilirubin, skjult blod og nitritt. Disse underlag ble adskilt fra deres respektive reagens-bærermatriser av sperresjiktet av "Double Stick"-tape. I overensstemmelse hermed var disse strimler de samme som i eksempel III med to viktige unntak: det var ikke festet hydrofobt sjikt til bæreren og det var absorpsjonsunderlag under fem av de åtte reagens-bærermatriser.

I tillegg ble innretningen fra eksempel III sammenlignet med kommersielt tilgjengelige produkter kjent som "Chemstrip 8" og "Rapignost Total Screen" og "Rapignost Organo-profil".

Prøveinnretningene ble dyppet i urinprøver inneholdende

100 mg/deciliter (mg%) protein, 250 mg% glukose, 0 mg% askorbat med en densitet på 1,007 og en pH på 8,5.

Studiet for å evaluere kryssforurensning ble utført av flere personer, hvorved hver person utførte en evaluering for hvert reagensområde. Data ble opptegnet og gjennom-

snitt og standard avvik ble beregnet.

Teknikken som ble anvendt ved dette studium fremmet opptreden av kryssforurensning. Denne metode var forsettlig mislig-holdelse av instruksjoner medfølgende kommersielt tilgjengelige flerreagensprøveinnretninger. Studiet ble således gjennomført ved å dyppe hver reagensstrimmel i urin og ved fjernelse ble den straks vendt opp ned med gripestedet i ned stilling, hvorved den ble holdt i denne stilling, mens reagens-bærermatrisen ble undersøkt. Denne teknikk er eksplisitt forbudt i medfølgende instruksjoner for anvendelse av kommersielt tilgjengelige produkter på grunn av sannsynlig kryssforurensninger av reagenser. De data som ble erholdt fra dette eksperiment gjenspeiler kryssforurens-ningstendenser på sitt verste.

Angivelsene som gjengis i følgende tabell omfatter obser-vasjoner av villedende fargedannelse i de forskjellige reagens-bærermatriser. I hvert tilfelle undersøkte iakt-tageren hver reagens-bærermatrise og estimerte prosent-delen av dets overflate som syntes å være misfarget ved kryssforurensning. Ingen data er gjengitt for de urobilinoge matriser (med unntak som angitt i tabellen) på grunn av at når strimlene ble holdt i omvendt stilling (håndgrep ned) var den urobilinoge matrise øverst og derfor upåvirk-bar av kryssforurensning.

Resultatene av dette eksperiment er angitt i tabellen nedenfor:

Det skal erindres leseren under undersøkelsen av data i den ovenfor angitte tabell, at stillingen for reagens-bærermatrisene for "Chemstrip 8" og av de to "Rapignosf-innretningene er forskjellig fra eksempel III og variasjonene derav fremskaffet for foreliggende eksempel. Overensstemmende hermed på grunn av forskjellen ved plasseringen av de respektive reagens-bærermatriser på de kommersielle strimler, er til-kjennegivelsene av kryssforurensning forskjellig fra de på gjenværende strimler. Dette er på grunn av at forskjellige reagenser oppløses i prøvedråpene og transporteres til nærliggende matriser. I overensstemmelse med dette, skjønt dataene som angitt i tabellen og plottet i fig. 4 er spesielt nyttige ved fastsettelse av størrelsen av virk-ningen av foreliggende oppfinnelse, ikke desto mindre er absoluttverdien av data noe avsvekket av de over angitte overveielser.

De gjennomsnittelige verdier for noen av reagensstrimlene

som ble prøvet, ble plottet mot kontaktvinkel av bærer-

delen mellom reagensarealer i fig. 4. Dataene for strimler fremstilt som i eksempel III uten hydrofobt belegg eller underlegg tilsvarer til punkt 10, "Chemstrips 8" til punkt 8, "Rapignost Total Screen" til punkt 7 og en strimmel i henhold til foreliggende oppfinnelse (eksempel III, 2,4 g% faststoff) til punkt 9.

Den grafiske fremstilling viser en bemerkelsesverdig minsk-ning i forekomst av kryssforurensning som et resultat av foreliggende oppfinnelse. Dessuten ble dataene i den grafiske fremstilling oppnådd under de mest ugunstige betingelser, motsatt til hvor utbredelsen av laboratorium-fremstilte ubelagte strimler viste en gjennomsnittelig kryssforurensningsutbredelse på nesten 74%, mens de samme laboratorium-fremstilte strimler med det hydrofobe sjikt ifølge foreliggende oppfinnelse reduserte denne verdi til bare 19%. Nå tilgjengelige, kommersielle produkter som er prøvet, viste en gjennomsnittelig kryssforurensning på omtrent 47-50%.

Eksempel V - Virkning av hydrofobt belegg på reagens-E55§1:E i

Et eksperiment ble gjennomført for å bestemme om anvendelsen av det hydrofobe belegg i henhold til foreliggende oppfinnelse har en ugunstig effekt på standard analytiske reagenser. Prøvestrimler ble spesielt fremstilt i henhold til eksempel III med reagensstrimler som reagerer på skjult blod og urobilinogen. Det hydrofobe belegget tilsvarer "Tullanox LC 410" fortynnet til 2,4 g% "Tullanox 500". Et annet sett av strimler med identisk utførelse unntatt at intet hydrofobt sjikt var påført på polystyrenbæreren. Strimler fra hvert sett ble anvendt for påvisning av nivåer av skjult blod og urobilinogen i urinprøver. Resultatene som strimlene ga ble deretter plottet mot den aktuelle konsentra-

sjon av disse urinbestanddeler.

Dataene som ble oppnådd fra dette eksperiment, ble plottet

i fig. 5 og 6, det første viste skjult blod data, det siste urobilinogen. Som det kan sees fra de grafiske fremstill-inger, viser strimlene i henhold til følgende oppfinnelse (betegnet "belagt") nesten identisk samme grad av overensstemmelse med observerte verdier til fargeblokkverdier som identiske strimler uten hydrofobt sjikt (betegnet "ubelagt"). Foreliggende oppfinnelse har således ingen ugunstig inn-virkning på skjult blod og urobilinogen reagenssystemer som ble undersøkt.

På grunn av ønskeligheten av å anvende foreliggende oppfinnelse på foreliggende reagensstrimmelteknologi, hvorved reagens-bærermatriser festes til bærere ved anvendelse av klebemidler slik som"Double Stick Type 415"-tape, ble det gjennomført et eksperiment for å undersøke bindestyrken mellom disse klebemidler og det hydrofobe sjikt påført på polystyren. Derfor ble polystyrenark belagt med "Tullanox LC 410". De resulterende tørkede filmer ble sammenlignet med ubelagt polystyren ved måling av deres respek-

tive bindestyrke med "Double Stick"-tape.

Den belagte polystyrenfilm ble fremstilt ifølge eksempel I, B. Den samme polystyren som anvendt i eksempel I, uten belegning, ble anvendt for sammenligning.Klebestyrke, eller sammen-klebing, ble målt ved anvendelse av en strekktester kjent som en "Instron Table Model TM Universal Measuring Instru-ment". Denne prøve illustreres i fig. 9, hvori instrumentet har øvre bakker 25 og nedre bakker 26 til hvilke motsatte ender av et prøvemateriale kan festes. Instrumentet er egnet til å frembringe en kraft til disse bakker slik at de beveges fra hverandre ved en konstant forutbestemt hastig-het. Motstanden som er forårsaket av prøven mellom bakkene, måles på et diagram hvor kraft opptegnes mot tid. Fig. 7

og 8 er illustrasjoner av diagramopptegnelser som ble oppnådd ved dette eksperiment og disse vil ytterligere bli bestemt nedenfor.

Prøven ble fremstilt ved påføring av en av klebesidene av type "415 Double Stick" dobbeltsidig klebetape til filterpapir av den art som anvendes for reagens-bærermatriser på kommersielt tilgjengelige reagensstrimler (Eaton-Dikman nr. 204). Filterpapiret/klebelaminatet ble deretter kuttet i strimler med mål 12,7 x 0,5 cm. En side av klebe-tapen ble bundet til papiret, den andre klebesiden var enda dekket av et lett fjernbart beskyttelsespapir. En 5 cm del av beskyttelsespapiret ble fjernet, hvorved 5 cm av klebemidlet ble ubeskyttet på hver 12,7 cm strimmel av papir/klebelaminatet. To av disse strimler ble deretter festet til et stykke av polystyrenark, hvorved omsorg tas for kun å påføre et lett trykk ved klebingen av papir/ klebelaminatet til plastikken. En presseplate ble der-

etter plassert over den fremstilte prøven, hvorved begge strimler og et 4,35 kg lodd ble plassert på dette for ett minutt. Den siste prosedyre sikrer ens påføring av klebemidlet på både belagt og ubelagt polystyren.

Straks etterfulgt av den én minutts påtrykningsperiode, ble polystyrenarket splittet mellom klebestrimlene, hvorved fås to prøver av polystyren hver med dets egen papir/klebemiddel-laminat festet til det. Disse prøver ble deretter prøvet i Instron-maskinen.

Prøvene ble festet i bakkene til maskinen som vist i fig. 9. Den ubeskyttede ende av papir/klebemiddellaminat 23, omfattende papirsjikt 24 og "Double Stick" sjikt 22, ble festet i øver bakker 25. Tapen ble deretter bøyet som vist og den nederste ende av polystyrenarket 21 ble festet i nedre bakker 26 i Instron-instrumentet. Under drift av instrumentet ble bakkene 25 og 26 beveget vekk fra hverandre som beskrevet ovenfor.

Fig. 7 viser resultatene som ble oppnådd med polystyren belagt med "Tullanox LC 410", mens fig. 8 viser verdien som ble oppnådd ved samme eksperiment med unntagelse av at ubelagt polystyren ble anvendt. Verdien i fig. 7 og 8

viser klart denøkede klebekraft mellom "Double Stick"-

tape og polystyrenarket som er påført det hydrofobe sjikt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Kraften som be-høves for å skille papir/klebemiddellaminatet fra den belagte bærer, var omtrent 0,4 kg (fig. 7), mens ubelagt understøttelse krevde bare omtrent 0,2 kg (fig. 8).

Tidligere forsøk ved anvendelse av hydrofobe belegg slik

som voks, olje og silikoner var mislykket på grunn av at belegget ikke ville feste seg tilstrekkelig til klebemidler for montering av bærermatriser. Det ovenfor angitte eksempel at dette problem ikke finnes når foreliggende beskrevne fremgangsmåte anvendes. I virkeligheten økes meget vesentlig klebeevnen av polystyren for "Double Stick"-klebetape.

Claims (1)

1. Prøveinnretning som er motstandsdyktig mot kryssforurensning mellom reagens-bærermatriser for bestemmelse av nærværet av to eller flere forbindelser i en vandig prøve omfattende en fast bærerdel, et hydrofobt lag festet til bærerdelen og to eller flere reagens-bærermatriser festet til det hydrofobe lag, idet hver av reagensene er i stand til å danne et synlig svar i nærvær av en respektiv prøveforbindelse,karakterisert vedat det hydrofobe lag omfatter finfordelt silisiumoksydpartikler som til overflaten har kovalent bundede grupper med strukturen -0-Si(R)3, hvori R er like eller forskjellige og betyr lavere alkyl, og et egnet bindemiddel.