УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ЖИДКИХ ПРОБ Российский патент 2006 года по МПК B01L3/00 G01N31/22 G01N33/543 

Изобретение относится к устройству для отбора жидких проб, в котором проба транспортируется по капиллярно-активному каналу от места отбора пробы к месту назначения.

Для быстрого и простого качественного и количественного аналитического определения компонентов жидких проб, например водянистых жидкостей, содержащихся в организме, таких как кровь, сыворотка или моча, часто применяют так называемые связанные с подложкой тесты (тест-подложки, тестовые элементы, тестовые полоски). В случае таких связанных с подложкой тестовых элементов реагенты-индикаторы внедрены в соответствующие слои подложки, которая приводится в контакт с жидкой пробой. Реакция жидкой пробы и реагентов приводит при наличии целевого компонента к индицируемому сигналу, например к электрическому сигналу, который может быть измерен, или к изменению цвета, который может оцениваться визуально или с помощью прибора, например средствами рефлектофотометрии.

Связанные с подложкой тесты часто выполнены в виде тестовых полосок, которые по существу состоят из удлиненного слоя основы из синтетического материала и нанесенных на него индикаторных слоев из тестовых полей. Однако также известны тест-подложки, которые выполнены в форме квадратных или прямоугольных пластинок.

В последнее время предлагаются, в частности, тестовые полоски, которые содержат капиллярно-активную щель (капиллярную щель), которая переносит жидкость пробы от одного конца тестовой полоски (места отбора пробы или места подачи пробы) к зонам реагентов, которые обычно размещены на расстоянии в несколько сантиметров от места отбора пробы. Тем самым, например, обеспечивается возможность переноса пробы, в частности пробы крови, на тестовую полоску, которая находится в анализирующем приборе, не подвергая анализирующий прибор опасности загрязнения пробой крови. Типичные варианты таких тестовых полосок описаны, например, в следующих патентных документах: ЕР-А 0359831; US 6071391; US 6156173; WO-A 00/20626; WO-A 99/29428; WO-A 99/29429; EP-A 0170375.

Описанные в вышеуказанных документах тестовые элементы состоят, по существу, из подложки, покрытия и расположенного между подложкой и покрытием промежуточного слоя, которые совместно образуют капиллярно-активный канал. В ограниченной области внутри капиллярно-активного канала находятся реагенты, которые необходимы для индикации наличия целевого компонента или целевых параметров пробы крови или жидкости. Все связанные с подложкой тесты, известные из уровня техники, имеют четко определенную и строго ограниченную область, в которую может подаваться материал пробы, чтобы происходило заполнение капиллярного канала. Эта область находится либо в конце, либо на одной или обеих боковых кромках тест-подложки. Известны также тест-подложки, в которых дозирование жидкого материала пробы происходит через отверстие в подложке или в покрытии, по существу, сверху или снизу. В англоязычной терминологии варианты заполнения пробы в различных местах обозначаются терминами «front dosing» («фронтальное дозирование»), «side dosing» («боковое дозирование») и «top dosing» («верхнее дозирование»).

В случае тестовых полосок, которые должны обслуживаться необученным персоналом, диабетиками или пациентами, получающими антикоагулянтное лечение, в условиях так называемого домашнего мониторинга, варианты заполнения проб с фронтальным и боковым дозированием, ввиду простоты в обращении (чаще всего капля крови вводится в тестовую полоску из кончика пальца), зарекомендовали себя как предпочтительные. В профессиональной области (врачебная практика, медицинские лаборатории и т.д.), напротив, предпочтительными являются тестовые полоски, выполненные в варианте с верхним дозированием, так как в данном случае подача пробы осуществляется чаще всего с применением вспомогательных средств, например пипеток или капилляров, и при применении этих вспомогательных средств фронтальное или боковое дозирование можно осуществить лишь с большим трудом.

До настоящего времени не существовали связанные с подложкой тесты, которые одинаково успешно могли бы применяться как в области домашнего мониторинга, так и в профессиональной области.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить вышеуказанные недостатки, свойственные предшествующему уровню техники. В частности, задачей изобретения является создание устройства для отбора жидких проб, посредством которого обеспечивается как удобное взятие проб с применением вспомогательных средств, таких как пипетки или капилляры, так и дозирование жидкости отбираемой пробы (в частности, крови) с поверхности тела.

Эта задача решается предметом изобретения, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Предметом изобретения является устройство для отбора жидких проб, в котором проба транспортируется по капиллярно-активному каналу от места отбора пробы к месту назначения, и в котором капиллярно-активный канал, по существу, образован подложкой, покрытием и расположенным между подложкой и покрытием промежуточным слоем, причем подложка в зоне места отбора пробы выступает над покрытием. Существенным при этом является то, что промежуточный слой, который определяет геометрию капиллярно-активного канала, в зоне места отбора пробы смещен в направлении места назначения назад, так что как подложка, так и покрытие выступают над промежуточным слоем. Тем самым в зоне места отбора пробы создается отверстие, которое занимает, по существу, всю ширину устройства. Высота промежуточного слоя определяет при этом капиллярную активность капиллярного канала. Она должна выбираться таким образом, чтобы возникала капиллярность. В типовом случае толщина промежуточного слоя составляет несколько сотен мкм. В предпочтительном варианте выполнения изобретения подложка и промежуточный слой, или покрытие и промежуточный слой, или подложка, покрытие и промежуточный слой могут быть изготовлены из одной детали.

В типовом случае подложка и покрытие представляют собой пленки из синтетического материала, в то время как промежуточный слой представляет собой двустороннюю клеящую ленту подходящей толщины.

Типичными представителями соответствующего изобретению устройства являются, в частности, аналитические тестовые элементы (тестовые полоски, биосенсоры), кюветы или элементы отбора проб, такие как пипетки и тому подобное.

Предпочтительным образом соответствующее изобретению устройство является аналитическим тестовым элементом, в котором уже во время или после взятия жидкой пробы протекают соответствующие реакции индикации, которые позволяют определить наличие или количество конкретного компонента в пробе или пригодны для того, чтобы обнаружить определенные свойства пробы. Аналитические тестовые элементы в использованном здесь смысле представляют собой оцениваемые визуально или с помощью оптических приборов тестовые элементы, например тестовые полоски, биосенсоры, например ферментативные биосенсоры или оптические биосенсоры (оптроды, волноводы и т.д.), электрохимические сенсоры и тому подобное. Предпочтительно в аналитических тестовых элементах используются ферментные, иммунологические или основанные на нуклеиновых кислотах методы для индикации конкретного компонента. Устройство для отбора проб в соответствующем изобретению смысле может, однако, представлять собой кювету или пипетку, которая служит только для приема пробы, и в случае которой проба для анализа либо вновь выводится, либо анализ осуществляется без использования дополнительно включенных реакций. Устройство для отбора проб в соответствующем изобретению смысле может, разумеется, использоваться и для хранения и выдерживания жидкой пробы. Подобные устройства для отбора проб в их основных чертах широко описаны в уровне техники и являются привычными для специалиста во множестве вариантов выполнения.

Капиллярно-активный канал или капиллярный канал соответствующего изобретению устройства служит для того, чтобы жидкую пробу транспортировать от первого места в устройстве к удаленному от него второму месту. Первое место в используемом здесь смысле должно быть местом отбора пробы; второе определяется как место назначения.

В случае тестовых элементов в форме полосок место отбора пробы соответствует, например, по существу одной из коротких кромок или краевых поверхностей тестового элемента. Место назначения соответствует, например, по существу месту, в котором наблюдается реакция индикации для целевого компонента и которое, как правило, содержит реагенты-индикаторы. Вообще говоря, место назначения чаще всего является концом капиллярно-активного канала, противоположным месту отбора пробы.

В предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению устройства одна или несколько, или все обращенные к капиллярному каналу поверхности подложки, покрытия и промежуточного слоя выполнены гидрофильными.

За счет соответствующего изобретению свойства, согласно которому подложка в зоне места отбора пробы выступает над покрытием, подложка подготавливает плоскую зону нанесения, которая дает возможность легкого помещения пробы с помощью вспомогательных средств приложения, таких как пипетки или капилляры.

Соответствующее изобретению свойство, состоящее в том, что промежуточный слой устройства в зоне места отбора пробы смещен назад в направлении места назначения, так что как подложка, так и покрытие выступают над промежуточным слоем, обеспечивает то, что на краях устройства остаются зоны, которые позволяют осуществлять боковое дозирование жидкой пробы.

В предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению устройства капиллярно-активный канал в зоне места отбора пробы расширяется, предпочтительно, по меньшей мере, до одной боковой кромки устройства. Особенно предпочтительным является выполнение расширения в форме воронки. При этом воронка может быть выполнена, по существу, прямой (треугольной) или криволинейной (в форме горна). Так как геометрия капиллярно-активного канала, по существу, определяется промежуточным слоем, то промежуточный слой имеет выполненную с соответствующей геометрической формой выемку.

В предпочтительном варианте осуществления пленка основания подготавливает, следовательно, плоскую зону нанесения. Она ограничена началом капилляра в явно выраженной воронкообразной форме. Эта воронка продолжается по обе стороны до края полоски. Эта воронка перекрывается покрытием настолько, что между покрытием, краем промежуточного слоя и подложкой образуется капиллярная щель.

Еще в одном особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для отбора проб на выступающей над покрытием части подложки в зоне места отбора проб (зоне нанесения) содержит средство для приема избыточной пробы. Это средство не находится в непосредственном контакте с покрытием. Предпочтительно это средство содержит капиллярно-активную щель или впитывающий материал (например, нетканый материал, ткань, трикотажный материал, губку и т.д.), так что избыточный материал пробы может восприниматься им. Предпочтительно капиллярность этой зоны, также названной «зоной отходов», ниже, чем капиллярность капиллярно-активного канала, который проводит пробу от места отбора пробы к месту назначения, так что материал пробы, который подается в устройство, предпочтительно сначала заполняет капиллярно-активный канал, который ведет от места отбора пробы к месту назначения пробы, и только после его заполнения заполняет средство для приема избыточной пробы. Предпочтительным образом средство для приема избыточной пробы может одновременно служить вспомогательным средством манипулирования для соответствующего изобретению устройства.

Соответствующее изобретению устройство предоставляет ряд преимуществ:

1. Место нанесения пробы находится в пределах относительно большой площади и может свободно выбираться по всей ширине тестовой полоски.

2. Соответствующее изобретению устройство является самодозирующим во всех положениях применения.

3. Соответствующее изобретению устройство может заполняться пробой как сверху, так и с боков, что дает возможность нанесения пипетками, капиллярами или подачи пробы непосредственно с поверхности тела (подушечки пальца, предплечья и т.д.). В частности, для случая, когда соответствующее изобретению устройство является аналитическим тестовым элементом, тем самым может осуществляться обслуживание различных сегментов рынка (домашний мониторинг, профессиональный рынок).

4. В отношении наносимого количества пробы соответствующее изобретению устройство обладает очень высокой гибкостью, так как за счет формы выполнения поверхности нанесения в устройство могут подаваться различные объемы пробы без увеличения минимально необходимого объема пробы.

5. В предпочтительном варианте осуществления могут быть предусмотрены средства, которые предотвращают передозирование количества пробы за счет того, что избыточная проба может надежно приниматься внутри устройства.

Изобретение описано ниже более подробно со ссылками на чертежи:

Фиг.1 показывает схематичный вид соответствующего изобретению тестового элемента.

Фиг.2 схематично показывает отдельные слои, использованные в конструкции тестового элемента по фиг. 1.

Фиг.3 показывает увеличенный фрагмент тестового элемента по фиг.1 в зоне места отбора пробы на виде сбоку.

Ссылочными позициями на чертежах обозначено следующее:

1 - устройство для отбора проб (здесь: тестовый элемент)

2, 2' - капиллярно-активный канал

3 - место отбора пробы

4 - место назначения

5 - подложка

6, 6' - покрытие

7, 7' - промежуточный слой

8 - средство для приема избыточной пробы (зона отходов)

9 - вентиляционное отверстие

10 - электродная структура

На фиг.1 показан схематичный вид соответствующего изобретению аналитического тестового элемента 1. Как можно видеть из фиг.1 во взаимосвязи с фиг.2, аналитический тестовый элемент 1 сформирован из подложки 5, на которую наклеен промежуточный слой 7 в форме двусторонней клеящей ленты. Промежуточный слой 7 содержит выемку для капиллярно-активного канала 2, который в показанном на чертеже варианте осуществления в зоне места 3 отбора пробы расширен в форме воронки. Кроме того, на подложку 5 нанесен второй промежуточный слой 7', который дополнительно может иметь второй капиллярно-активный канал 2' (показан пунктиром). Промежуточный слой 7' в показанном на чертеже варианте осуществления также представляет собой двустороннюю клеящую ленту, на которую наклеено покрытие 6' для упрощения манипулирования тестовым элементом 1.

На промежуточный слой 7 наклеено покрытие 6, которое в показанном на чертеже варианте осуществления содержит вентиляционное отверстие 9 и электродные структуры 10. Вентиляционное отверстие 9 обеспечивает отвод воздуха при заполнении капиллярного канала 2. Электродные структуры 10 в зоне места 4 назначения для жидкой пробы содержат структуры для рабочих электродов и противоэлектродов. Показанная на фиг.1 тест-подложка 1 может использоваться, например, для амперометрических определений компонентов, например для установления определенных параметров крови (глюкоза, лактат, холестерин и т.д.) или свойств крови (гематокрит, время свертывания).

Разумеется, также возможно, что в качестве альтернативы электродным структурам 10 в зоне места 4 назначения размещаются реагенты для оптической, в частности, рефлектофотометрической индикации наличия компонентов. С этой целью предпочтительным является, чтобы либо подложка 5, либо покрытие 6 были выполнены прозрачными, по меньшей мере, в зоне места 4 назначения.

Как особенно наглядно показано на фиг. 3, промежуточный слой 7 (а в показанном варианте осуществления также промежуточный слой 7') в зоне места 3 отбора пробы, то есть в месте, где жидкая проба подается в тестовый элемент 1, отступает назад (то есть отступает от места 3 отбора пробы). Подложка 5 и покрытие 6 (в показанном случае также покрытие 6') выступают в зоне места 3 отбора пробы над промежуточным слоем 7 (а в показанном случае также над промежуточным слоем 7'). Тем самым обеспечивается возможность и бокового дозирования жидкой пробы. Между подложкой 5 и покрытием 6, 6' образуется капиллярная щель, которая продолжается до края тестового элемента 1. Заполнение капиллярного канала 2 возможно тем самым как со стороны (боковое дозирование), так и сверху путем отведения аликвоты пробы крови на свободную поверхность подложки 5 в зоне 3 отбора пробы.

Возможное избыточное количество пробы через капиллярный канал 2', являющийся частью средства 8 для приема избыточной пробы, отводится от места 3 отбора пробы. Средство 8 для приема избыточной пробы как бы запирает избыточную пробу и предотвращает загрязнение окружающей среды. Одновременно зона, где находится средство 8, может служить в качестве вспомогательного средства манипулирования для тестового элемента 1.

Предпочтительным образом капиллярность средства 8 ниже, чем капиллярность капиллярного канала 2, так что жидкая проба, которая подается в зоне 3 на тестовый элемент 1, сначала преимущественным образом заполняет капиллярно-активный канал, и только проба, которая не смогла проникнуть в капиллярный канал 2, поскольку этот канал был уже заполнен, поступает в средство 8.

Для управления капиллярностью конкурирующих друг с другом участков капиллярного канала 2 и зоны 8 отходов для формирования капилляра могут применяться в разной степени гидрофильные материалы или может использоваться изменение высоты капиллярной щели.

Другие предпочтительные варианты осуществления, которые не показаны на чертежах, могут содержать элементы, которые обусловливают более легкую идентифицируемость мест подачи пробы для пользователя. Например, одна или обе боковые кромки тестового элемента в форме полоски по фиг.1 на участке зоны подачи пробы могут иметь полукруглые или в форме надреза выемки, которые образуют углубление для помещения кончика пальца и наряду с возможностью визуального распознавания места подачи пробы также обеспечивают возможность тактильной идентификации этого места. Также можно маркировать покрытие на участке подачи пробы, например, посредством соответственно размещенной насечки.

Изобретение относится к отбору жидких проб для быстрого и простого качественного и количественного аналитического определения компонентов жидких проб. Представлено устройство (1) для отбора жидких проб, в котором имеет место транспортирование пробы по капиллярно-активному каналу (2) от места (3) отбора пробы к месту (4) назначения и в котором капиллярно-активный канал (2), по существу, образован подложкой (5), покрытием (6) и расположенным между подложкой (5) и покрытием (6) промежуточным слоем (7), который определяет геометрию капиллярно-активного канала, причем подложка (5) в зоне места (3) отбора пробы выступает за покрытие (6), причем промежуточный слой (7) в зоне места (3) отбора пробы смещен назад в направлении места (4) назначения, так что как подложка (5), так и покрытие (6) выступают за промежуточный слой (7). Достигается удобство взятия проб с применением вспомогательных средств и дозирования жидкости. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (1) для отбора жидких проб, в котором имеет место транспортирование пробы по капиллярно-активному каналу (2) от места (3) отбора пробы к месту (4) назначения и в котором капиллярно-активный канал (2), по существу, образован подложкой (5), покрытием (6) и расположенным между подложкой (5) и покрытием (6) промежуточным слоем (7), который определяет геометрию капиллярно-активного канала, причем подложка (5) в зоне места (3) отбора пробы выступает за покрытие (6), отличающееся тем, что промежуточный слой (7) в зоне места (3) отбора пробы смещен назад в направлении места (4) назначения, так что как подложка (5), так и покрытие (6) выступают за промежуточный слой (7).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка и промежуточный слой, или покрытие и промежуточный слой, или подложка, покрытие и промежуточный слой изготовлены из одной детали.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что капиллярно-активный канал в зоне места отбора пробы расширен.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что капиллярно-активный канал в зоне места отбора пробы расширен, по меньшей мере, до одной боковой кромки устройства.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что капиллярно-активный канал в зоне места отбора пробы расширен до обеих боковых кромок устройства.6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что капиллярно-активный канал в зоне места отбора пробы расширен, по существу, воронкообразно.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выступающей за покрытием части подложки в зоне места отбора проб размещено средство (8) для приема избыточной пробы, которое не находится в непосредственном контакте с покрытием.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство (8) для приема избыточной пробы имеет капиллярность, более низкую, чем капиллярность капиллярно-активного канала (2).9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство (8) содержит капиллярно-активную щель или впитывающий материал.