Verwendung einer Vorrichtung zur Untersuchung von Probenflüssigkeit

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Probenflüssigkeit, wie Blut, Blutplasma, Urin, Speichel o.dgl.

[0002] Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit mikrofluidischen Systemen bzw. Vorrichtungen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf Vorrichtungen, bei denen Kapillarkräfte wirken und insbesondere für die Funktion entscheidend sind.

[0003] Für die Untersuchung einer Probenflüssigkeit insbesondere zur Bestimmung von Blutzucker, Blutfett, Enzymen oder sonstigen Werten, werden häufig sogenannte Testfilterstreifen verwendet, die aus Papier, Folien, Filter, Membranen o.dgl. bestehen. Ein derartiger Testfilterstreifen ist zur Probenaufgabe ausgebildet und übernimmt auch Transportfiunktionen. Beispielsweise wird die Probenflüssigkeit aufgrund von Kapillarkräften in einem vliesartigen Material im Testfilterstreifen transportiert. Die Probenflüssigkeit kann dabei mit zuvor eingebrachten Reagenzien reagieren und beispielsweise einen Farbumschlag bei Detektion eines Analyten in der Probenflüssigkeit bewirken. Derartige Testfilterstreifen gestatten jedoch nur eine verhältnismäßig ungenaue, qualitative Detektion eines Analyten.

[0004] Alternativ sind Mikrokapillarsysteme für die Untersuchung einer Probenflüssigkeit bekannt. Die EP 1 201 304 A2 offenbart z.B. eine mikrostrukturierte Plattform für die Untersuchung einer Probenflüssigkeit. Die Plattform weist einen Einfüllbereich, einen Untersuchungsbereich und ein Kanalsystem auf. Die Probenflüssigkeit kann allein durch Kapillarkräfte aufgenommen und gefördert werden. Um eine möglichst wenig gekrümmte Strömungsfront und eine homogene Strömungsgeschwindigkeit zu bewirken, weist die bekannte Plattform Verzögerungsstrukturen entlang der Ränder eines breiten, flachen Kanals auf, insbesondere im Untersuchungsbereich. Weiter kann die Probenflüssigkeit bei der bekannten Plattform bedarfsweise an einer vorgegebenen Stelle für eine vorgegebene Dauer angehalten werden, um beispielsweise eine chemische Reaktion oder einen physikalischen Vorgang, wie Erwärmen oder Kühlen, zu ermöglichen. Die EP 1 201 304 A2 befasst sich jedoch nicht mit einer möglichst genauen Untersuchung, insbesondere quantitativen Untersuchung, einer Probenflüssigkeit.

[0005] Die US2004/0077103 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei welchem eine Probe zunächst ein Reagenz löst und nach einer vorbestimmten Zeitdauer in einen Untersuchungsbereich überführt.

[0006] Die ältere nachveröffentlichte WO2005/119211 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einem seitenwandfreien Kanal, wobei ein Kanalabschnitt einen Untersuchungsbereich für Probenflüssigkeit bilden kann. Die Ausgestaltung des Kanals ist so gewählt, dass eine optimale Entlüftung des Kanals bei der Befüllung des Kanals mit Probenflüssigkeit erfolgt- Die W02005/119211 A1 befasst sich ebenfalls nicht mit einer quantitativen Untersuchung einer Probenflüssigkeit.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung einer Vorrichtung zur Untersuchung von Probenflüssigkeit, wie Blut, Blutplasma, Urin, Speichel o.dgl., anzugeben, welche bei geringem Aufwand eine vorzugsweise quantitative Untersuchung, insbesondere Bestimmung von Blutzucker, Blutfett, Enzymen oder sonstigen Werten, ermöglicht.

[0008] Die obige Aufgabe wird durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

[0009] Mittels der vorschlagsgemäßen Kombination von Maßnahmen wird eine wesentlich genauere Untersuchung einer Probenflüssigkeit, insbesondere eine quantitative Bestimmung mindestens eines Analyten in der Probenfüßigkeit, ermöglicht. Durch das definierte Anhalten der Probenflüssigkeit im Reaktionsbereich wird ein Reaktionsvolumen festgelegt, in dem ein Reagenz im Reaktionsbereich definiert lösbar ist bzw. mit dem das Reagenz reagieren kann. Anschließend wird das Reaktionsvolumen mit dem gelösten Reagenz oder Reaktionsprodukten vom Reaktionsbereich in den Untersuchungsbereich weiter gefördert, wobei die laterale, zumindest im wesentlichen laminare Strömung und/oder die zumindest im wesentlichen geradlinige Strömungsfront der Probenflüssigkeit zu einer geringen Dispersion führt, also ein zumindest im wesentlichen gleichmäßiges Konzentrationsprofil des gelösten Reagenzes oder der Reaktionsprodukte in dem in den Untersuchungsbereich weiter geförderten Reaktionsvolumen erreichbar ist. Dementsprechend kann innerhalb einer definierten Zeit eine wesentlich genauere Untersuchung, insbesondere Bestimmung von Werten im genannten Sinne, erfolgen.

[0010] Zur Untersuchung bzw. Bestimmung können beispielsweise von dem gelösten Reagenz und einem zu bestimmenden Analyten gebildete Komplexe oder Verbindungen im Untersuchungsbereich mittels einer immobilisierten Nachweischemikalie gebunden und anschließend - beispielsweise optisch - nach-geweisen bzw. gemessen werden. Daraus läßt sich dann beispielsweise die Konzentration des Analyten in der Probenflüssigkeit bestimmen.

[0011] Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Reaktionsbereich, den Untersuchungsbereich und/oder den Kanal mit einem zumindest im wesentlichen konstanten Querschnitt zu versehen und/oder die Höhe des Kanals mindestens um den Faktor 10 kleiner als die Breite des Kanals auszubilden und/oder den Reaktionsbereich und/oder den Untersuchungsbereich maximal so lang wie breit oder kürzer auszubilden.

[0012] Die vorgenannten Maßnahmen sind einer quantitativen Untersuchung bzw. biochemischen Untersuchungen zuträglich. Insbesondere wird ein definiertes Untersuchen des definierten Reaktionsvolumens ermöglicht bzw. eine unerwünschte Dispersion des Reaktionsvolumens vermieden. Weitere Vorteile sind kurze Untersuchungszeiten, schnelle Reaktionen, kurze Diffusionswege und/oder kurze Strömungswege.

[0013] Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfmdung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1

einen schematischen Längsschnitt eines Teils einer vorschlagsgemäßen, teilweise mit Probenflüssigkeit gefüllten Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2

eine schematische Draufsicht eines Trägers der ungefüllten Vorrichtung gemäß Fig.1;

Fig. 3

eine zu Fig. 2 korrespondierende Draufsicht eines Trägers einer ungefüllten Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4

einen schematischen Querschnitt der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform entlang Linie IV-IV gemäß Fig. 1;

Fig. 5

einen Fig. 4 entsprechenden, schematischen Querschnitt der Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und

Fig. 6

einen Fig. 3 entsprechenden, schematischen Querschnitt der Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

[0014] In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen ist.

[0015] Fig. 1 zeigt in einem schematischen Schnitt einen Teil einer ersten Ausführungsform einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 zur Untersuchung einer Probenflüssigkeit 2, insbesondere Blutplasma o. dgl.

[0016] Die Vorrichtung 1 weist einen die Pmbenflüssigkeit 2 durch Kapillarkräfte aufnehmenden und fördernden Kanal 3 auf. Der Kanal 3 wird vorzugsweise von nur zwei gegenüberliegenden, insbesondere im wesentlichen ebenen Flächen bzw. Flachseiten 4 und 5 begrenzt bzw. gebildet.

[0017] Die Vorrichtung 1 weist einen vorzugsweise plattenförmigen Träger 6 und eine zugeordnete Abdeckung 7 auf, zwischen denen der Kanal 3 gebildet ist. Beim Darstellungsbeispiel ist lediglich der Träger 6 zur Bildung der erforderlichen Mikrostrukturen ausgenommen und die Abdeckung 7 eben, vorzugsweise zumindest im wesentlichen ausnehmungsfrei, ausgebildet. Jedoch kann dies auch umgekehrt sein. Bedarfsweise können aber auch sowohl der Träger 6 als auch die Abdeckung 7 ausgenommen und/oder mit Vorsprüngen zur Bildung der gewünschten Strukturen und ggf. zur Aufnahme von nicht dargestellten Chemikalien, Reagenzien, Untersuchungseinrichtungen o. dgl. ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung also um einen sogenannten Mikrochip (Plattform mit Mikrostruktur).

[0018] Fig. 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht den Träger 6 der Vorrichtung 1, jedoch ohne Abdeckung 7 und ohne Probenflüssigkeit 2. Der Kanal 3 weist vorzugsweise unmittelbar nacheinander einen Einlaß, beim Darstellungsbeispiel insbesondere mit einem Graben 8, einen Reaktionsbereich 9, einen Untersuchungsbereich 10 und/oder einen Sammelbereich 11 auf.

[0019] Bedarfsweise kann eine nicht dargestellte Dosierung der Probenflüssigkeit 2 in den Kanal 3 oder im Kanal 3, insbesondere vor dem Einlaß, erfolgen, wie beispielsweise in der EP 1440 732 Al beschrieben.

[0020] Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise nur einen einzigen Kanal 3 auf. Hierbei ist der Kanal 3 im Sinne einer Einzelkapillare zu verstehen. Bedarfsweise kann der Kanal 3 jedoch in unterschiedliche Richtungen oder zu unterschiedlichen Bereichen führen oder sich verzweigen. Beim Darstellungsbeispiel strömt die Probenflüssigkeit 2 vorzugsweise ausschließlich durch Kapillarkräfte in den bzw. im Kanal 3 in Strömungsrichtung S, wie in Fig. 1 angedeutet. Jedoch kann die Probenflüssigkeit 2 zusätzlich oder alternativ auch beispielsweise durch Druck durch den Kanal 3 gefördert werden.

[0021] Der Kanal 3 weist vorzugsweise einen im wesentlichen rechteckigen und/oder flachen Querschnitt quer zur Strömungsrichtung S der Probenflüssigkeit 2 auf.

[0022] Die in Fig. 1 bzw. 4 angedeutete Höhe H des Kanals 3 - also der Abstand der den Kanal 3 begrenzenden, vorzugsweise parallelen Flächen 4 und 5 - beträgt maximal 2000 µm, vorzugsweise höchstens 500 µm, insbesondere etwa 50 bis 200 µm. Die Breite des Kanals 3 beträgt vorzugsweise etwa 100 bis 5000 µm, insbesondere etwa 200 bis 4000 µm. Die Höhe H des Kanals 3 ist wesentlich geringer, insbesondere mindestens um den Faktor 10 oder 100, als die Breite des Kanals 3. Das Aufuahmevolumen des Kanals 3 beträgt vorzugsweise weniger als 1 ml, insbesondere weniger als 100 µl, besonders bevorzugt maximal 10 µl.

[0023] Die Vorrichtung 1 bildet also ein mikrofluidisches System. Insbesondere dient die Vorrichtung 1 der mikrofluidischen Diagnostik für medizinische oder nicht-medizinische Zwecke bzw. sonstigen Untersuchungen.

[0024] Der Kanal 3 und dessen Haupterstreckungsebene verlaufen in Gebrauchslage vorzugsweise zumindest im wesentlichen horizontal. Je nach Verwendungszweck oder konstruktiver Lösung ist jedoch auch eine andere Ausrichtung möglich, zurnal die Aufnahme bzw. das Füllen des Kanals 3 mit Probenflüssigkeit 2 vorzugsweise zumindest primär nur durch Kapillarkräfte bestimmt bzw. bewirkt wird.

[0025] Der Reaktionsbereich 9 mit einem von der Probenflüssigkeit 2 lösbaren und/oder damit reagierenden Reagenz und der sich vorzugsweise unmittelbar anschließende Untersuchungsbereich 10 sind im Kanal 3, vorzugsweise nacheinander auf derselben Flachseite 4 des Kanals 3, gebildet.

[0026] Der Reaktionsbereich 9 weist ein von der Probenflüssigkeit 2 vorzugsweise lösbares Reagenz für einen zu einem zu bestimmenden Analyten in der Probenflüssigkeit 2 auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Reagenz um gegen den zu messenden Analyten gerichtete Antikörper, die an Indikatoren (Farbstoffe, Farbstoffpartikel, z.B. kolloidales Gold) gebunden sind. Im Reaktionsbereich 9 wird beim Füllen mit der Probenflüssigkeit 2 das Reagenz gelöst. Der Analyt, wenn er in der Probenflüssigkeit 2 enthalten ist, reagiert dann mit dem am Farbstoff gebundenen Antikörper und bildet insbesondere eine Verbindung oder einen Komplex.

[0027] Alternativ oder zusätzlich reagiert das Reagenz mit dem Analyten und bildet insbesondere ein Reaktionsprodukt, auch wenn das Reagenz ggf. nicht gelöst wird. Die nachfolgenden Ausführungen hinsichtlich des (gelösten) Reagenzes gelten daher für das Reaktionsprodukt entsprechend.

[0028] Der Untersuchungsbereich 10 ist beim Darstellungsbeispiel mit einer vorzugsweise immobilisierten Nachweischemikalie versehen, die insbesondere Verbindungen oder Komplexe aus Analyt und Reagenz bzw. das Reaktionsprodukt bindet. Ungebundenes Reagenz und sonstige Bestandteile strömen mit der Probenflüssigkeit 2 anschließend weiter in den Sammelbereich 11, wo sie aufgenommen werden und dadurch ein Rückfluß verhindert wird. Im Untersuchungsbereich 10 sind dann beispielsweise optisch das gebundene Reagenz und daraus das Vorhandensein und insbesondere die Konzentration des Analyten in der Probenflüssigkeit 2 bestimmbar. Es wird also eine insbesondere quantitative Untersuchung der Probenflüssigkeit 2 ermöglicht.

[0029] Die Vorrichtung 1 weist vorschlagsgemäß eine Einrichtung 12 zum temporären Anhalten der Probenfüßigkeit 2 im Reaktionsbereich 9 zum Lösen und/oder Reagieren des Reagenzes und/oder im Untersuchungsbereich 10 auf

[0030] Die Einrichtung 12 ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß das temporäre Anhalten durch die Probenflüssigkeit 2 selbst, wie beispielsweise in der EP 1 441 131 Al beschrieben, oder durch eine nicht dargestellte Steuerflüssigkeit oder durch eine selektive Entlüftung, wie beispielsweise in der EP 1419 818 Al beschrieben, festlegbar bzw, aufhebbar ist. Vorzugsweise hält die Einrichtung 12 die Probenflüssigkeit 2 für eine vorbestimmte Zeitdauer, ggf. erst nach dem vollständigen Füllen des Reaktionsbereichs 9, und/oder bis zum vollständigen Füllen des Reaktionsbereichs 9 an.

[0031] Beim Darstellungsbeispiel weist die Einrichtung 12 insbesondere einen Steuerkanal 13 auf, der Probenflüssigkeit 2 nach bzw. in einer definierte Zeit einem zwischen dem Reaktionsbereich 9 und dem Untersuchungsbereich 10 angeordneten Flüssigkeitstopp 14 zuführt, so daß dann die Probenflüssigkeit 2 bzw. daß im Reaktionsbereich 9 befindliche Reaktionsvolumen an Probenflüssigkeit 2 den Flüssigkeitsstopp 14 überwinden und in den Untersuchungsbereich 10 weiterströmen kann.

[0032] Bedarfsweise weist die Vorrichtung 1 eine weitere Einrichtung 12 zum temporären Anhalten der Probenflüssigkeit 2 - insbesondere des aus dem Reaktionsbereich 9 in den Untersuchungsbereich 10 zuvor geströmten Reaktionsvolumens an Probenflüssigkeit 2, das gelöstes Reagenz oder das Reaktionsprodukt enthält - im Untersuchungsbereich 10 auf, um eine möglichst genaue bzw. quantitative Bestimmung zu ermöglichen, insbesondere um eine zumindest im wesentlichen vollständige Reaktion bzw. Bindung der Verbindungen oder Komplexe aus Reagenz und Analyt oder des Reaktionsprodukts an der Nachweischemikalie im Untersuchungsbereich 10 zu ermöglichen.

[0033] Die weitere Einrichtung 12 ist insbesondere entsprechend der vorgenannten Einrichtung 12 ausgebildet. Entsprechend ist wiederum ein Steuerkanal 13 vorgesehen, der Probenflüssigkeit 2 nach bzw. in einer definierten Zeit einem zwischen dem Untersuchungsbereich 10 und dem nachgeordneten Sammelbereich 11 angeordneten Flüssigkeitsstopp 14 zuführt, so daß dann die Probenflüssigkeit 2 bzw. das im Untersuchungsbereich 10 befindliche Reaktionsvolumen an Probenflüssigkeit 2 den Flüssigkeitsstopp 14 überwinden und in den Sammelbereich 11 weiterströmen und die nachströmende Probenflüssigkeit 2 dann ein Auswaschen von nicht gebundenem Reagenz bzw. Reaktionsprodukt in den Untersuchungsbereich 10 bewirken kann.

[0034] Beim Darstellungsbeispiel ist der Flüssigkeitsstopp 14 insbesondre durch eine nut- oder grabenartige Vertiefung quer zur Strömungsrichtung S gebildet. Jedoch sind auch andere konstruktive Lösungen möglich. Insbesondere sind aus der US 5,458,852 weitere konstruktive Lösungen zur Realisierung der Einrichtung(en) 16 bekannt, die alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden können.

[0035] Fig. 3 zeigt in einer zu Fig. 2 korrespondierenden Draufsicht auf den ungefüllten Träger 6 einer Vorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Einrichtungen 12 weisen hier jeweils anstatt eines vorzugsweise nut- oder grabenartigen Flüssigkeitsstopps 14 mindestens eine vorzugsweise stegartige Barriere 15, insbesondere zwei oder mehr hintereinander angeordnete Barrieren 15, auf. So kann bedarfsweise ein entsprechendes temporäres Anhalten der Probenflüssigkeit 2 erreicht werden.

[0036] Bei der zweiten Ausführungsform weist der Kanal 3 im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform keinen im wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Vielmehr ist der Querschnitt des Kanals 3 am Übergang vom Reaktionsbereich 9 zum Untersuchungsbereich 10 und/oder beim Übergang vom Untersuchungsbereich 10 in den Sammelbereich 11 verringert. Diese Querschnittsverringerung wird vorzugsweise durch gleichmäßige Verjüngung des Flüssigkeitsstroms und anschließende Aufspreizung des Flüssigkeitsstroms erreicht. Die Einrichtung 12 bzw. Barriere 15 ist dann vorzugsweise im Bereich des verringerten Querschnitts angeordnet.

[0037] Die genannte Querschnittsverringerung führt bereits zu einer Verringerung des Volumenstroms durch den Kanal 3, so daß ggf. kein vollständiges temporäres Anhalten erforderlich ist. Insbesondere kann eine durch die Barrieren 15 verursachte Verzögerung der Strömung bzw. Reduktion des Volumenstroms bedarfsweise genügen.

[0038] Die Vorrichtung 1 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform weist weiter ein Mittel 16 zum Verhindern des seitlichen Vorschießens von Probenflüssigkeit 2 in Strömungsrichtung S und/oder zur Erzeugung einer in Fig. 1 angedeuteten, bezüglich der Draufsicht gemäß Fig. 2 wenig gekrümmten oder geradlinigen Strömungsfront F der Probenflüssigkeit 2 bzw. zur Erzeugung einer homogenen bzw. laminaren Strömung auf.

[0039] Beim Darstellungsbeispiel ist das Mittel 15 dadurch gebildet, daß der Kanal 3 zumindest längsseitig offen ausgebildet ist. Seitlich an den Kanal 3 schließt sich eine Ausnehmung 17 an, die insbesondere nut- bzw. grabenartig ausgebildet ist. So wird ein seitlicher Flüssigkeitsstopp für die Probenflüssigkeit 2 - also ein durch Kapillarkräfte nicht überwindbares Strömungshindemis - gebildet und die Probenflüssigkeit 2 seitenwandfrei entlang der offenen Längsseiten im Kanal 3 geführt.

[0040] Die Ausnehmung 17 schließt sich vorzugsweise scharfkantig an den Kanal 3 an, wie in Fig. 1, 3 und 4 angedeutet. Beim Darstellungsbeispiel ist die Ausnehmung 17 nur im Träger 6 gebildet, erstreckt sich bei der Darstellung gemäß Fig, 1, 3 und 4 also im wesentlichen nur nach unten bezüglich einer seitlichen Projektion des Kanals 3. Die Ausnehmung 17 kann sich jedoch wahlweise auch nach oben oder auf beide Seiten der seitlichen Projektion des Kanals 3, also insbesondere nach oben und nach unten erstrecken.

[0041] Die im Querschnitt vorzugsweise rechteckige Ausnehmung 17 führt zu einer derartigen, insbesondere stufigen bzw. plötzlichen Querschnittsvergrößerung, daß sich die Kapillarkräfte derartig verringern, daß der genannte Flüssigkeitsstopp für die Probenflüssigkeit 2 im Übergang von Kanal 3 zur Ausnehmung 17 hin gebildet wird. Insbesondere ist die Höhe der Ausnehmung 17 mindestens doppelt so groß wie die Höhe H des Kanals 3.

[0042] Die Ausnehmung 17 erstreckt sich beim Darstellungsbeispiel entlang der offenen Seite des Kanals 3, insbesondere ist sie umlaufend um den allseitig offenen Kanal 3 ausgebildet.

[0043] Eine entsprechende seitenwandlose Führung der Probenflüssigkeit 2 im Kanal 3 ist auch bei der in Fig. 5 dargestellten, dritten Ausführungsform der Vorrichtung 1 durch die seitliche Ausnehmung 17 möglich. Die Probenflüssigkeit 2 wird hier jedoch nur auf einer Boden- bzw. Flachseite 4 geführt. Die Probenflüssxgkeit 2 steht also nicht in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Flachseite 5 wie bei der ersten Ausführungsform. Statt dessen ist beim Darstellungsbeispiel die Abdeckung 7 entsprechend ausgenommen oder die Fläche 4 entsprechend tief im Träger 6 angeordnet, um einen genügenden Abstand zur dann ggf. ebenen Abdeckung 7 einhalten zu können. Die Dicke des von der Probenflüssigkeit 2 auf der Fläche 4 gebildete Flüssigkeitsfilms hängt insbesondere vom Benetzungsverhalten und von der zugeführten, dann insbesondere zudosierten Menge an Probenflüssigkeit 2 ab. Vorzugsweise gelten für den Flüssigkeitsfilm dann die entsprechenden Dimensionen, wie bei der ersten Ausführungsform für den Kanal 3 erläutert.

[0044] Fig. 6 zeigt in einem schematischen Schnitt eine vierte Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1, wobei ein Seitenbereich des Kanals 3 zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt ist.

[0045] Das Mittel 16 zum Verhindern des seitlichen Vorschießens von Probenflüssigkeit 2, zur Erzeugung einer wenig gekrümmten oder geradlinigen Strömungsfront F und/oder zur Erzeugung einer homogenen bzw. laminaren Strömung kann alternativ oder zusätzlich auch eine den Kanal 3 längsseitig oder allseitig begrenzende Seitenwandung 18 aufweisen, wobei durch Ausbildung von entsprechenden Leitelementen oder Verzögerungsstrukturen, insbesondere Vorsprüngen oder Erhebungen 19 o.dgl., die Strömungs- bzw. Füllgeschwindigkeit entlang der Seitenwandung 18 in Strömungsrichtung S die Füllgeschwindigkeit verringert, insbesondere so daß die Füllgeschwindigkeit der Probenflüssigkeit 2 am Rand diejenige im mittleren Bereich des Kanals 3 nicht überschreitet, sondern dieser zumindest im wesentlichen entspricht. Alternativ oder zusätzlich zu den Leitelementen bzw. Verzögerungsstrukturen kann die Benetzung der Seitenwand 18 auch derart modifiziert, insbesondere verringert, sein, daß das unerwünschte Vorschießen von Probenflüssigkeit 2 entlang der Seitenwand 18 vermieden wird.

[0046] Ergänzend wird hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen, um ein Vorschießen der Probenflüssigkeit 2 längsseitig zu vermeiden, auf die diesbezüglich in der EP 1201304 A2 beschriebenen Möglichkeiten verwiesen.

[0047] Bei den Darstellungsbeispielen weist der Kanal 3 mindestens ein Leitelement zur Beeinflussung, insbesondere Vergleichmäßigung, des Füllens mit der Probenflüssigkeit 2 auf. Insbesondere weist der Kanal 3 vorzugsweise regelmäßig verteilte Erhebungen 19 als Leitelemente auf der Flachseite 4 oder ggf. beiden Flachseiten 4, 5 auf, wie in Fig. 1, 2 und 4 bis 6 dargestellt. Diese sind insbesondere in Reihen quer, vorzugsweise senkrecht, oder längs zur Strömungsrichtung S, insbesondere abwechselnd quer versetzt, angeordnet. So kann erreicht werden, daß die Probenflüssigkeit 2 den Kanal 3 reihenweise - also Reihe für Reihe - füllt und dadurch mit einer im wesentlichen gradlinigen Flüssigkeitsfront F in Strömungsrichtung S fortschreitet. Das Mittel 16 umfaßt bedarfsweise auch die genannten Leitelemente.

[0048] Bedarfsweise kann die Flächendichte, der Abstand und/oder die Größe der Erhebungen 19 variieren, insbesondere in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung zum Einlaß, um einen gewünschten Verlauf der Kapillarkräfte bzw. ggf. eine Kompensation von Strömungswiderständen zu erreichen.

[0049] Die Erhebungen 19 sind vorzugsweise steg-, höcker- oder säulenartig, insbesondere mit runder oder polygonaler Grundfläche, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können aber auch Vertiefungen, wie der Graben 8, oder die Barrieren 15 oder sonstige Leitelemente vorgesehen sein, die quer oder längs zur Strömungsnchtung S des Kanals 3 verlaufen.

[0050] Der vorzugsweise vorgesehene nutartige, im Querschnitt insbesondere rechteckige oder halbrunde Graben 8 weist eine wesentlich geringere Tiefe als der Flüssigkeitsstopp 14 und die Ausnehmung 17 auf und bildet daher einen nur temporären Flüssigkeitsstopp zur Vergleichmäßigung der Flüssigkeitsfront F. So kann erreicht werden, daß die Probenflüssiglcezt 2 erst nach Füllen des Kanals 3 über den gesamten Querschnitt den Graben 8 und anschließend den nachfolgenden Kanalbereich füllt.

[0051] Hervorzuheben ist, daß durch die Kombination der seitenwandlosen Führung der Probenflüssigkeit 2 und der Leitelemente ein hochgradig gleichmäßiges Füllen des Kanals 3 insbesondere durch Kapillarkräfte mit zumindest im wesentlichen gradliniger bzw. senkrecht zur Strömungsrichtung S verlaufender Flüssigkeitsfront F erreichbar ist.

[0052] Alternativ kann der Kanal 3 bereichsweise oder insgesamt auch zumindest im wesentlichen glatt bzw. eben, also insbesondere ohne Leitelemente, ausgebildet sein, wie in Fig. 3 angedeutet.

[0053] Die Strukturierung bzw. Texturierung des Reaktionsbereichs 9 und/oder des Untersuchungsbereichs 10, insbesondere durch Leitelemente, wie die Erhöhungen 19 o.dgl., erleichtert das vorzugsweise gleichmäßige Aufbringen einer Chemikalie o.dgl., die anschließend eintrocknet und dadurch beispielsweise eine Trockenchemikalie oder immobilisierte Chemikalie bildet.

[0054] Ergänzend ist anzumerken, daß die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine mit der Ausnehmung 17 in Verbindung stehende Entlüftung 20 aufweist, wie in Fig. 4 angedeutet. Dies gestattet auf sehr einfache Weise eine wirksame Entlüftung. Dies ist einem gleichmäßigen, blasenfreien Füllen des Kanals 3 mit der Probenflüssigkeit 2 zuträglich.

[0055] Nachfolgend wird das Zusammenwirken der vorschlagsgemäßen Maßnahmen näher erläutert, wobei insbesondere auf die erste Ausführungsform bzw. die Darstellung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 Bezug genommen wird.

[0056] Nach dem Einfüllen wird die Probenflüssigkeit 2 durch Kapillarkräfte im Kanal 3 in den Reaktionsbereich 9 geleitet. Hierbei strömt die Probenflüssigkeit 2 im Kanal 3 - zumindest im Reaktionsbereich 9 und Untersuchungsbereich 10 - lateral über die Flachseite 4 und vorzugsweise zumindest im wesentlichen laminar bzw. mit homogener Strömungsgeschwindigkeit bzw. wenig gekrümmter oder gradliniger Strömungsfront F. Dies wird insbesondere durch das genannte Mittel 16 - insbesondere in Kombination mit den vorzugsweise zumindest im Reaktionsbereich 9 und/oder Untersuchungsbereich 10 vorgesehenen Leitelementen - erreicht.

[0057] Im Reaktionsbereich 9 wird die Probenflüssigkeit 2 für eine vorzugsweise vorbestimmte Zeit mittels der Einrichtung 12 temporär angehalten. Im Reaküonsbereich 9 kann die Probenflüssigkeit 2 das vorzugsweise als Trockenchemikalie vorliegende Reagenz zur Bestimmung eines Analyten in der Probenflüssigkeit 2 lösen bzw. damit reagieren. Bei dem Reagenz handelt es sich beispielsweise um ein Konjugat, das aus einem an dem Analyten bindenden Antikörper und aus einem Farbstoffpartikel o.dgl. gebildet ist. Das gelöste Reagenz bzw. Konjugat bindet dann an den Analyten.

[0058] Durch das temporäre Anhalten der Probenflüssigkeit 2 ist der Reaktionsbereich 9 mit einem definierten Reaktionsvolumen an Probenfüßigkeit 2 gefüllt, so daß sich das Reagenz zumindest im wesentlichen nur in diesem Reaktionsvolumen löst bzw. nur mit diesem reagiert. Durch das temporäre Anhalten kann damit bereits eine unerwünschte Dispersion bzw, weitläufige Verteilung des Reagenzes oder eines Reaktionsprodukts des Reagenzes in der Probenflüssigkeit 2 vermieden werden.

[0059] Des weiteren ist die Zeit für das temporäre Anhalten vorzugsweise derart gewählt, daß das Reagenz zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 % oder wesentlich mehr insbesondere in dem Reaktionsvolumen von Probenflüssigkeit 2 gelöst wird bzw. mit diesem reagiert. Bedarfsweise kann das Lösen oder Reagieren durch Wärme oder sonstige Maßnahmen, wie Anlegen einer Spannung o.dgl., unterstützt werden.

[0060] Das Reagenz ist vorzugsweise gleichmäßig oder in einer vorbestimmten Konzentrationsverteilung auf der Flachseite 4 im Reaktionsbereich 9 aufgebracht. So kann erreicht werden, daß - ggf. unter Berücksichtigung des Füllvorgangs durch die Probenflüssigkeit 2 - eine möglichst schnelle und gleichmäßige Verteilung des gelösten Reagenzes bzw. des Reaktionsprodulcts in dem genannten Reaktionsvolumen erreicht wird.

[0061] Der möglichst gleichmäßigen Verteilung in dem Reaktionsvolumen ist auch zuträglich, daß das Reagenz auf der Flachseite 4 des Kanals 3 angeordnet ist und daß aufgrund der verhältnismäßig geringen Kanalhöhe H dementsprechend eine schnelle Diffusion und dadurch gleichmäßige Verteilung des gelösten Reagenzes bzw. des Reaktionsprodukts im Reaktionsvolumen erreichbar sind.

[0062] Nach dem definierten Lösen bzw. Reagieren gibt die Einrichtung 12 die Probenflüssigkeit 2 frei, so daß die Probenflüssigkeit 2 - insbesondere das definierte Reaktionsvolumen - von dem Reaktionsbereich 9 in den Untersuchungsbereich 10 weiterströmen kann. Aufgrund der genannten Maßnahmen und insbesondere des Mittels 16 kann dabei wiederum eine besonders geringe Dispersion des gelösten Reagenzes sowie der aus dem Reagenz und dem Analyten gebildeten Verbindungen bzw. Komplexe aus dem Reaktionsvolumen heraus verhindert werden. Insbesondere wird so erreicht, daß das Reagenz bzw. das Reaktionsprodukt zu mindestens 90 %, vorzugsweise 95 % oder mehr zusammen mit dem Reaktionsvolumen in den Untersuchungsbereich 10 strömt bzw. gefördert wird.

[0063] Im Untersuchungsbereich 10 wird dann die Probenflüssigkeit 2 bzw. das Reaktionsvolumen bedarfsweise nochmals temporär angehalten, um die jeweils gewünschte Untersuchung, insbesondere das beim Darstellungsbeispiel vorgesehene Binden von aus dem Reagenz und dem Analyten gebildeten Komplexen bzw. Verbindungen an einer im Untersuchungsbereich 10 vorzugsweise auf der Flachseite 4 immobilisierten Nachweischemikalie zu unterstützen. Jedoch ist ein solches temporäres Anhalten im Untersuchungsbereich 10 nicht unbedingt erforderlich, so daß die weitere, dem Untersuchungsbereich 10 zugeordnete Einrichtung 12 ggf. entfallen kann.

[0064] Bei der vorgesehenen Nachweischemikalie handelt es sich insbesondere um eine immobilisierte Trockenchemikalie, beispielsweise einen Fängerantikörper, der die Verbindungen bzw. Komplexe aus Reagenz und Analyt fängt und dadurch bindet.

[0065] Zusätzlich können weitere Untersuchungsschritte mittels anderer weiterer Chemikalien im Untersuchungsbereich 10 oder in mehreren nacheinander angeordneten Untersuchungsbereichen 10 durchgeführt werden. Beispielsweise kann auch eine Untersuchung dahingehend erfolgen, ob überhaupt der zu bestimmende Analyt in der Probenflüssigkeit 2 enthalten ist.

[0066] Der Untersuchungsbereich 10 schließt sich vorzugsweise unmittelbar an den Reaktionsbereich 9 an, so daß eine unerwünschte Dispersion des Reagenzes bzw, von dem Reagenz mit dem Analyten gebildeter Verbindungen oder Komplexe oder von sonstigen Reaktionsprodukten aus dem Reaktionsvolumen heraus in andere Bereiche der Probenflüssigkeit 2 zumindest im wesentlichen verhindert oder minimiert wird. Dadurch, daß sich der Untersuchungsbereich 10 vorzugsweise unmittelbar an den Reaktionsbereich 9 anschließt, werden nämlich das Totvolumen und damit die Dispersion minimiert.

[0067] Durch den flachen Querschnitt des Kanals 3 kann der Reaktionsbereich 9 und/oder der Untersuchungsbereich 10 verhältnismäßig kurz in Strömungsrichtung S ausgebildet werden, so daß insgesamt sehr kurze Strömungswege und dadurch eine geringe Dispersion erreichbar sind. Insbesondere ist der Reaktionsbereich 9 und/oder der Untersuchungsbereich 10 nur genauso lang wie oder kürzer als die Breite des Kanals 3 ausgebildet.

[0068] Insbesondere ist die vorschlagsgemäß erreichbare Dispersion im Untersuchungsbereich 10 derart gering, daß die Konzentration des Reagenzes bzw. Reaktionsprodukts im Reaktionsvolumen im Untersuchungsbereich 10 um maximal 10 %, vorzugsweise weniger als 5 %, ganz bevorzugt höchstens 3 %, variiert.

[0069] Die verhältnismäßig geringe Höhe H des Kanals 3 und die vorzugsweise vorgesehene Anordnung der Nachweischemikalie auf einer Flachseite, insbesondere der Flachseite 4, führen dazu, daß die im Reaktionsvolumen enthaltenen Komplexe bzw, Verbindungen aus Reagenz und Analyt oder sonstige Reaktionsprodukte sehr schnell bzw. mit einer sehr hohen Effizienz von der Nachweischemikalie o.dgl. gebunden werden können.

[0070] In einem anschließenden Waschschritt strömt die Probenflüssigkeit 2 weiter in den Sammelbereich 11, der ggf. mit einem saugfähigen Material und/oder Leitelementen, wie den Erhebungen 19, versehen sein kann, um die Probenflüssigkeit 2 quasi aufzusaugen und einen Rückfluß zu verhindern, Das Volumen des Sammelbereichs 11 ist vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 oder 5 größer als das Reaktionsvolumen, um ein effizientes Auswaschen von nicht gebundenem Reagenz, nicht gebundenen Reaktionsprodukten und/oder sonstigen eventuell störenden Partikeln oder Stoffen aus dem Untersuchungsbereich 10 zu erreichen.

[0071] Anschließend erfolgt die Bestimmung des im Untersuchungsbereich 10 gebundenen Reagenzes oder Reaktionsprodukts vorzugsweise optisch, beispielsweise spektroskopisch. Dies ist insbesondere dadurch möglich, daß das Reagenz oder Reaktionsprodukt beispielsweise als Konjugat aus einem Antikörper und einem Farbkomplex, Farbpartikel o.dgl. aufgebaut ist. Aus der Anzahl oder Konzentration an gebundenen Komplexen bzw. Verbindungen kann dann insbesondere die Konzentration des Analyten in der Probenflüssigkeit 2 bestimmt werden. Folglich gestatten die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 und das voranstehend beschriebene Verfahren eine gegenüber herkömmlichen Testfilterstreifen o.dgl. wesentlich genauere Untersuchung der Probenflüssigkeit 2, insbesondere quantitative Bestimmung eines Analyten oder ggf. auch mehrere Analyte in der Probenflüssigkeit 2.

Ansprüche

1. Verwendung einer Vorrichtung (1)
mit einem eine Probenflüssigkeit (2) durch Kapillarkräfte aufnehmenden und fördernden Kanal (3), der eine Flachseite (4) aufweist, über die die Probenflüssigkeit (2) lateral und/oder laminar strömt,
mit einem Reaktionsbereich (9) mit einem lösbaren und/oder reagierenden Reagenz auf der Flachseite (4), wobei der Reaktionsbereich (9) mit Probenflüssigkeit (2) vollständig füllbar ist und dadurch ein Reaktionsvolumen von Probenflüssigkeit (2) definierbar ist,
mit einem dem Reaktionsbereich (9) nachgeordneten, vom Kanal (3) gebildeten Untersuchungsbereich (10), wobei der Reaktionsbereich (9) und/oder der Untersuchungsbereich (10) nur genauso lang wie oder kürzer als die Breite des Kanals (3) ausgebildet ist bzw. sind und/oder wobei der Reaktionsbereich (9) und der Untersuchungsbereich (10) zumindest im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen, und
mit einem Mittel (16) zur Erzeugung einer wenig gekrümmten oder gradlinigen Strömungsfront (F) der Probenflüssigkeit (2), wobei das Mittel (16) dadurch gebildet ist, dass der Kanal (3) zumindest längsseitig offen ausgebildet ist, so dass ein seitlicher Flüssigkeitsstopp für die Probenflüssigkeit (2) im Kanal (3) gebildet und die Probenflüssigkeit (2) seitenwandfrei im Kanal (3) geführt wird,
zur Untersuchung einer Probenflüssigkeit (2),
wobei das Reaktionsvolumen im Reaktionsbereich (9) und im Untersuchungsbereich (10) zum Lösen und/oder Reagieren des Reagenzes durch eine Einrichtung (12, 15) verlangsamt oder temporär angehalten wird und mehr als 90 % des Reagenzes in dem definierten Reaktionsvolumen von Probenflüssigkeit (2) gelöst wird und/oder damit reagiert und nach dem Anhalten mehr als 90 % des gelösten Reagenzes und eines Reagenzproduktes des Reagenzes zusammen mit dem Reaktionsvolumen in den Untersuchungsbereich (10) strömt.

2. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass die Probenflüssigkeit (2) über Leitelemente, vorzugsweise Erhebungen (19), auf der Flachseite (4) geführt wird, um eine zumindest im Wesentlichen gerade Flüssigkeitsfront (F) zu erreichen und/oder ein seitliches Vorschießen der Probenflüssigkeit (2) zu verhindern.

3. Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsvolumen in dem Untersuchungsbereich (10) temporär angehalten wird, insbesondere bis mindestens 95 % von aus dem Reagenz und einem Analyten in der Probenflüssigkeit (2) gebildete Komplexe oder Verbindungen oder Reaktionsprodukte von einer Nachweischemikalie im Untersuchungsbereich (10) gebunden sind.

4. Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Untersuchungsbereich (10) nach dem Durchströmen des Reaktionsvolumens mit Probenflüssigkeit (2) gespült wird, bevor eine vorzugsweise optische Untersuchung oder Bestimmung, insbesondere von an einer Nachweischemikalie gebundenen Reaktionsprodukten, Komplexen oder Verbindungen aus dem Reagenz und einem zu bestimmenden Analyten, erfolgt.

Claims

1. Use of a device (1)
having a channel (3) which absorbs and conveys a sample liquid (2) by means of capillary forces and which has a flat side (4) over which the sample liquid (2) flows in a lateral and/or laminar manner,
having a reaction area (9) having a dissolvable and/or reacting reagent on the flat side (4), wherein the reaction area (9) is completely fillable with sample liquid (2), thereby enabling reaction volume of sample liquid (2) to be defined,
having a test area (10) which is downstream of the reaction area (9) and formed by the channel (3), wherein the reaction area (9) and/or the test area (10) are/is only exactly as long as or shorter than the width of the channel (3) and/or wherein the reaction area (9) and the test area (10) have at least substantially the same size, and
having a means (16) for generating a slightly curved or straight-line flow front (F) of the sample liquid (2), wherein the means (16) is formed by the channel (3) being open at least longitudinally so that a lateral liquid stop for the sample liquid (2) is formed in the channel (3) and the sample liquid (2) is conducted in the channel (3) without any side walls,
for testing a sample liquid (2),
wherein, in order to dissolve and/or react the reagent, the reaction volume in the reaction area (9) and in the test area (10) is slowed down or temporarily stopped by an element (12, 15) and more than 90% of the reagent is dissolved in the defined reaction volume of sample liquid (2) and/or reacts therewith and, after the stoppage, more than 90% of the dissolved reagent and of a reagent product of the reagent flows together with the reaction volume into the test area (10).

2. Use of a device (1) according to Claim 1,
characterized in that the sample liquid (2) is conducted over guiding elements, preferably elevations (19), on the flat side (4) in order to achieve an at least substantially straight liquid front (F) and/or to prevent a lateral surge of the sample liquid (2).

3. Use of a device (1) according to Claim 1 or 2,
characterized in that the reaction volume is temporarily stopped in the test area (10), more particularly until at least 95% of complexes or compounds or reaction products formed from the reagent and an analyte in the sample liquid (2) are bound in the test area (10) by a detection chemical.

4. Use of a device (1) according to any of the preceding claims,
characterized in that the test area (10) is rinsed after the flow-through of the reaction volume with sample liquid (2) before a preferably optical test or determination is carried out, more particularly of reaction products, complexes, or compounds formed from the reagent and an analyte to be determined, which are bound to a detection chemical.

Revendications

1. Utilisation d'un dispositif (1)
avec un canal (3) qui reprend et transporte par des forces de capillarité un liquide d'échantillon (2) et qui présente un côté plat (4) par lequel le liquide d'échantillon (2) s'écoule latéralement et/ou laminairement,
avec une zone de réaction (9) qui présente un réactif qui peut être dissous ou qui peut réagir sur le côté plat (4), la zone de réaction (9) pouvant être complètement remplie de liquide d'échantillon (2), ce qui permet de définir un volume de réaction de liquide d'échantillon (2),
avec une zone d'examen (10) formée par le canal (3) en aval de la zone de réaction (9), la zone de réaction (9) et/ou la zone d'examen (10) étant configurées exactement à la même longueur ou à une longueur plus courte que la largeur du canal (3), la zone de réaction (9) et la zone d'examen (10) présentant au moins essentiellement la même taille et
avec un moyen (16) qui forme un front d'écoulement (F) peu courbé ou rectiligne de liquide d'échantillon (2), le moyen (16) étant formé par le fait que le canal (3) est ouvert au moins dans le sens de sa longueur de manière à former un arrêt latéral pour le liquide d'échantillon (2) présent dans le canal (3) et que le liquide d'échantillon (2) soit guidé dans le canal (3) sans paroi latérale,
pour étudier un liquide d'échantillon (2),
le volume de réaction étant ralenti ou retenu temporairement dans la zone de réaction (9) et dans la zone d'examen (10) pour dissoudre et/ou faire réagir le réactif, par un dispositif (12, 15), et plus de 90 % du réactif étant dissous dans le volume de réaction défini par le liquide d'échantillon (2) et/ou réagissant avec ce dernier, et après sa retenue, plus de 90 % du réactif dissous et un produit de réaction du réactif s'écoulant dans la zone d'examen (10) en même temps que le volume de réaction.

2. Utilisation d'un dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liquide d'échantillon (2) est guidé sur le côté plat (4) par des éléments de guidage, de préférence des saillies (19), pour obtenir un front de liquide (F) au moins essentiellement rectiligne et/ou empêcher un avancement latéral du liquide d'échantillon (2).

3. Utilisation d'un dispositif (1) selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le volume de réaction est retenu temporairement dans la zone d'examen (10), en particulier jusqu'à ce qu'au moins 95 % des complexes formés du réactif et d'un analyte présents dans le liquide d'échantillon (2), des composés ou des produits de réaction soient liés par un produit chimique de détection dans la zone d'examen (10).

4. Utilisation d'un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone d'examen (10) est rincée par du liquide d'échantillon (2) après le passage du volume de réaction et avant de réaliser un examen ou une détermination de préférence optiques, en particulier de produits de réaction liés à un produit chimique de détection, de complexes ou de composés constitués du réactif et d'un analyte à déterminer.

Zeichnung