DE4341862A1 - Assay-Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Verwendung beim Analysieren einer Probe einer unbekannten Substanz durch Vermischen eines Reagenzes mit der Probe. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Vorrichtungen, durch die Einweg-Assays schnell und wirksam im Einsatz vor Ort durchgeführt werden können und die selektiv durch eine Betätigungseinrichtung mit vorbestimmter Geschwindigkeit und/oder Druck kontrolliert werden können.

Eine Methode, die im Fachgebiet wohl bekannt ist, verwendet Antikörper/Antigen (Antikörper-Generator)-Reaktionen, um einen Zielanalyten zu bestimmen. Eine gebräuchliche Verwen­ dung des Antikörper/Antigen-Paares liegt in der Konstruktion einer Reaktionsumgebung, in der mikroskopische Teilchen, an die Antikörper oder Antigene chemisch gebunden worden sind, in Gegenwart des passenden Antikörpers/Antigens und des Zielanalyten dazu gebracht werden, zu agglutinieren, oder am Agglutinieren gehindert werden.

Wenn eine Agglutinierungsreaktion eintritt, binden die mikroskopischen Teilchen chemisch aneinander, wobei die An­ tikörper/Antigen-Moleküle als sehr spezifische chemische Bindemittel dienen, wobei sie viel größere Aggregate von Teilchen bilden, welche so an Größe zunehmen können, daß sie für das bloße Auge sichtbar werden. Das Fortschreiten der Reaktion kann verfolgt und die sich daraus ergebenden Daten können analysiert werden, um quantitative und qualitative Aussagen über die Konzentration des Zielanalyten zu ergeben.

Eine spezifische Agglutinierungsreaktion ist die Latexagglu­ tinierung. Es sind Latexagglutinierungstests verfügbar, die kleine Mengen von Antigenmolekülen nachweisen. Agglutinie­ rungsreaktionen beziehen üblicherweise die Aggregation von Latexteilchen ein, welche auf der Oberfläche antigene Mole­ küle tragen. Die Aggregation (Agglutinierung) tritt ein, wenn Antikörpermoleküle, die spezifisch dem Antigen (z. B. Kokain) entsprechen, in die Lösung der Trägerteilchen einge­ bracht werden. Antikörper kann man sich so vorstellen, daß sie eine "Y"-Gestalt haben, worin beide Arme des "Y" Antigen anlagern können. Das Vermischen von antigenbeschichteten Latexteilchen und Antikörper führt dazu, daß diese Komponen­ ten miteinander wechselwirken und sich vereinen. Wenn mehr Antikörper und Teilchen daran beteiligt sind, werden viele Vernetzungen gebildet und die Teilchen lagern sich als sichtbare Gebilde zusammen. Wenn jedoch freies ungebundenes Antigen z. B. aus einer externen Probe eingebracht wird, tritt die Agglutinierung nicht ein. Das freie Antigen be­ setzt die Antikörperbindungsstellen und verhindert die Agglutinierung.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die es erforderlich machen, daß ein Verwender die erforderlichen Reagenzien zugibt und einen groben Rühr- oder Mischvorgang durchführt, welcher im Einsatz vor Ort nicht wiederholbar ist. Das Befördern der erforderlichen Reagenzien, das Messen der exakten Anteile und das Vermischen der Reagenzien in der Assayvorrichtung sind Schritte, welche für eine bequeme Verwendung mit mini­ maler Ausbildung nicht förderlich sind. Es wäre wünschens­ wert, eine Assayvorrichtung zu haben, welche die bereits ab­ gemessenen Reagenzien enthält, die zum Durchführen eines spezifischen Tests erforderlich sind, um zu bestimmen, ob eine zu untersuchende Substanz einen Zielanalyten enthält. Zusätzlich wäre es wünschenswert, eine Assayvorrichtung zu haben, die so ausgelegt ist, daß sie, wenn sie betätigt wird, die Reagenzien angemessen vermischt, bevor sie zu der Probe oder zu untersuchenden Substanz zum weiteren Vermi­ schen zugegeben werden.

Eine bekannte Vorrichtung ist im U.S. Patent Nr. 4673657 von Christian, erteilt am 16. Juni 1987, offenbart. Diese Vor­ richtung bezieht sich auf einen Assay, der jeweils eine Drei-Schichten-Laminat-Konstruktion hat, in der verschiedene eingelassene Kanäle und Kammern miteinander verbunden sind, um ein vollständig abgeschlossenes analytisches System zu ergeben. Eine Vielzahl von Analysen, die zahlreiche Schritte miteinbeziehen, kann durchgeführt werden. Diese Vorrichtung eignet sich nicht zum Einsatz vor Ort und erfordert eine Lesevorrichtung, die nicht leicht transportiert werden kann.

Es ist für das Bedienungspersonal im Einsatz vor Ort wünschenswert, eine Assayvorrichtung zu haben, die durch einfaches Eingeben einer zu untersuchenden Probe in die Vorrichtung und Auslösen einer Betätigung verwendet werden könnte, was den Test rasch und wiederholt ausführen würde, ohne Raum für Bedienungsfehler zu lassen. Es wäre auch wünschenswert, eine Vorrichtung zu haben, die gegen eine widrige Umgebung mit grober Handhabung und Umherstoßen selbst während der Durchführung des Tests beständig ist.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei­ ne Apparatur zum Nachweis und zur Messung eines Analyten in einer Probe oder auf einer Oberfläche bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Apparatur zum Aufnehmen einer Probe, aller benötigten Reagenzien und der erforderlichen Bahnen zum Kontrollieren der Vermischung der Reagenzien und zum weiteren Vermischen der Reagenzien mit der Probe in einer billigen Einweg-Ein­ heit bereitzustellen, welche eine einfache Probenahme und vom Benutzer ausgelöste Reaktion möglich macht.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine einzigartige Probenahmeapparatur bereitzustellen, welche zu einer wieder verwendbaren photometrischen Reaktionszellen- Lesevorrichtung paßt, und eine qualitative oder quantitative Bestimmung der Analytkonzentration in der Testprobe ergibt.

Im Hinblick auf diese Aufgaben beruht die vorliegende Erfin­ dung auf einer Assayvorrichtung zur Verwendung beim Analy­ sieren einer Probe einer unbekannten Substanz durch Vermi­ schen eines Reagenzes mit der Probe, gekennzeichnet durch (a) ein Gehäuse mit mindestens einem Speicherreservoir, wel­ ches Reagenz enthält, (b) eine Eingangsöffnung zur Aufnahme der Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in das Gehäuse, und (c) mindestens eine Bahn zum Kontrollieren der Reagenzflußrate und der Vermischungseigen­ schaften, wobei die Kontrollbahn eine Fluidverbindung zwischen dem Reagenz und der Eingangsöffnung herstellt, zum Vermischen mit der Probe.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Assayvorrichtung zum Analysieren einer Probe einer unbekannten Substanz durch Vermischen eines Reagenzes mit einer Probe ein Gehäuse mit mindestens einem Speicherreservoir, das Reagenz enthält. Das Gehäuse hat eine Eingangsöffnung zur Aufnahme der Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in das Gehäuse. Mindestens eine Bahn zum Kontrollieren der Reagenzflußrate und der Vermischungseigenschaften stellt eine Fluidverbindung zwischen dem Reagenz und der Eingangs­ öffnung zum Vermischen der Reagenzien mit der Probe her. Die Assayvorrichtung kann ferner eine Bahn enthalten, die durch eine Fluidverbindung mit der Eingangsöffnung in Verbindung steht, um das Reagenz- und Probengemisch reagieren zu las­ sen. Die Reaktionsbahn kann eine Sichtfläche haben, um die Ergebnisse des Reagenz- und Probengemisches zu analysieren.

Eine Ausführung der Assayvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine Karte mit einer ersten und entgegen­ gesetzten Oberfläche mit einer Eingangsöffnung, welche sich von der ersten Oberfläche zu der entgegengesetzten Oberflä­ che erstreckt, ein. Ein flexibler Bestandteil berührt die entgegengesetzte Oberfläche der Karte, um mindestens ein Speicherreservoir zu definieren. Mindestens eine Bahn zum Kontrollieren der Reagenzflußrate und der Vermischungseigen­ schaften wird durch den flexiblen Bestandteil und die Karte definiert, durch welche Reagenz zwischen dem Speicherreser­ voir und der Eingangsöffnung übertragen werden kann. Der flexible Bestandteil ist deformierbar, um Reagenz zwischen das Speicherreservoir und die Eingangsöffnung zu drücken. Die Vorrichtung schließt ferner eine Bahn ein, welche mit der Eingangsöffnung in einer Fluidverbindung steht, um das Reagenz- und Probengemisch reagieren zu lassen. Die Reakti­ onsbahn kann eine optische Sichtfläche zum Betrachten der Ergebnisse der Vermischung des Reagenzes und der Probe zum Bestimmen der Identität der Probensubstanz haben. Ein Zu­ führmittel zum Transportieren einer Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in die Eingangs­ öffnung kann eingeschlossen sein. Die Vorrichtung kann zu­ sätzlich Misch- und Zuführmittel zum Übertragen des Reagen­ zes mit einer ersten Flußrate zu der Probe in der Eingangs­ öffnung zum weiteren Vermischen einschließen. Das Reagenz- und Probengemisch wird dann durch die Reaktionsbahn mit ei­ ner zweiten Flußrate, die kleiner ist als die erste Flußra­ te, gedrückt, so daß eine Reaktion eintreten kann.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform davon deutlicher, welche nur als Beispiel in den Abbildungen im Anhang gezeigt ist, worin:

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer bevor­ zugten Assayvorrichtung, welche die Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausführt.

Fig. 2 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten be­ vorzugten Assayvorrichtung ohne einen Abdeckungs­ bestandteil.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die im wesentlichen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 aufgenommen ist, welche ein Speicherreservoir, eine Kontrollbahn, eine Sperre und einen nachgebenden Bestandteil vor der Betätigung zeigt.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche im wesentlichen entlang der in Fig. 3 gezeigten Linie aufgenommen ist, welche ein Speicherreservoir, eine Kontrollbahn, eine Sperre und einen nachgebenden Bestandteil während der Betätigung veranschau­ licht.

Fig. 5 ist eine Draufsicht der bevorzugten Assayvorrich­ tung mit einem eingeführten Wischer.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Wischers mit Schutzabdeckung in einer geöffneten Position.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht des bevorzugten Wischers, der in Fig. 6 gezeigt ist, in einer geschlossenen Position.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht eines bevorzugten verstif­ teten Wischers in der geöffneten Position.

Fig. 9 ist eine Seitenansicht des bevorzugten verstifte­ ten Wischers, der in Fig. 8 gezeigt ist, der ein­ geführt ist, mit einem Wischerhaltestreifen.

Fig. 10 ist eine Seitenansicht des bevorzugten Betäti­ gungsmechanismus.

Fig. 11 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Assay­ vorrichtung und des Wischers bei der Anwendung mit der Betätigungsvorrichtung und der Elektro­ nik, welche die Testergebnisse auswertet.

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht der Assayvorrich­ tung bei der Anwendung mit der Elektronik, welche die Testergebnisse auswertet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Assayvorrichtung 10 ge­ mäß der vorliegenden Erfindung wird in den Fig. 1 und 2 ver­ anschaulicht. Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Vorrichtung 10, während eine Draufsicht der Vorrichtung 10 ohne einen Abdeckungsbestandteil 12 in Fig. 2 veranschau­ licht ist. Vorrichtung 10 schließt ein Gehäuse 14, Speicher­ reservoire 16, welche Reagenz enthalten, und die Bahn 18 ein. Die Bahn 18, welche in einer Fluidverbindung mit den Speicherreservoiren 16 steht, dient verschiedenen Zwecken auf verschiedenen Stufen der Bahn 18. Es ist ersichtlich, daß die Bahn 18 die folgenden Teile hat: die Kontrollbahn 20, die mit den Speicherreservoiren 16 in einer Fluidverbin­ dung steht, um die Reagenzflußrate und die Vermischungsei­ genschaften zu kontrollieren; die Aufnahmebahn oder Ein­ gangsöffnung 22, die mit der Kontrollbahn 20 in einer Fluid­ verbindung steht, um eine Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in das Gehäuse 14 aufzuneh­ men; eine Reaktionsbahn 24, die mit der Eingangsöffnung 22 in einer Fluidverbindung steht, um das Reagenz- und Proben­ gemisch reagieren zu lassen; und eine Sammlerbahn oder Samm­ lerreservoir 26 in der Reaktionsbahn 24, um überschüssiges Reagenz- und Probengemisch zurückzuhalten.

Die Anzahl der Speicherreservoire 16 hängt von den zum Nach­ weis eines bestimmten Zielanalyten erforderlichen Reagenzien ab. Mindestens ein Speicherreservoir 16 wird benötigt, um ein Reagenz oder Gemisch von Reagenzien zu enthalten.

Die Kontrollbahn 20 kann eine beliebige Anzahl von in Fluid­ verbindung stehenden Wegen zu dem Speicher 16 zum Untertei­ len, Durchrühren und Vermischen der Reagenzien haben. Unter Bedingungen, wo nur ein einziges Speicherreservoir 16 erfor­ derlich ist, kann die Kontrollbahn 20 dennoch ein Mittel zum Vermischen des Reagenzes vor der Zugabe des Reagenzes zu der Probe bereitstellen, wodurch die Notwendigkeit, das Reagenz vor der Betätigung zu schütteln, eliminiert wird. Eine Düse oder Gruppen von Düsen 28 zur Unterstützung des Vermischens der Reagenzien durch wechselnde Flußraten und turbulentes Vermischen der Reagenzien kann in der Kontrollbahn 20 einge­ schlossen sein. Zusätzlich können die Düsen 28 verwendet werden, um die Flußrate des Reagenzes zu kontrollieren, um sicherzustellen, daß die Reagenzflußrate ausreichend ist, um das Reagenz und die Probe zusammen zu vermischen.

Die Düsen 28 dienen als Mittel zum Vermischen der Reagen­ zien, indem sie die Reagenzien mit beschleunigter Geschwin­ digkeit aufeinandertreffen lassen. In einer bevorzugten Aus­ führungsform werden die Düsen 28 in die Kontrollbahn 20 ein­ gelassen, um Mischpunkte zu bilden. Zwischen den Düsen 28 kann der Querschnitt der Kontrollbahn 20 vergrößert werden, um den hydraulischen Durchmesser der Kontrollbahn 20 zu ver­ größern, was seinerseits den Druckverlust durch Reibung in der Kontrollbahn 20 verringert. Ein niedrigerer Druckverlust macht es möglich, daß mehr Betätigungsenergie, die verwendet wird, um Reagenz aus den Reservoiren 16 zu drücken, zum Er­ höhen der Geschwindigkeit des Fluids anstelle für Reibungs­ verluste verwendet wird. Die Düsen 28 können geschaffen wer­ den durch stufenweises Herauf- oder Herabsetzen des Quer­ schnitts der Kontrollbahn 20. Jedoch ist das bevorzugte Ver­ fahren das Anschrägen der Kontrollbahn 20 mit glatten, gera­ den oder gekrümmten Verjüngungen. Nicht nur verringert die­ ses Verfahren die Druckverluste durch Reibung, sondern führt auch dazu, daß weniger Luftblasen in das System eintreten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Kontrollbahn 20 läßt den Reagenzfluß um 90° wenden, nachdem die Reagenzien frontal aufeinandergetroffen sind. Nachdem die Reagenzien aufeinan­ dertreffen und gewendet werden, um weiter entlang der Kon­ trollbahn 20 fortzufahren, hat die Kontrollbahn 20 eine et­ was größere Querschnittsfläche, so daß kein unnötiger Fluß­ widerstand erzeugt wird. Die Anzahl der Düsen 28, die in ei­ ner bestimmten Assayvorrichtung verwendet werden, kann mit der spezifischen Reagenzflußrate und den Anforderungen der Vermischungseigenschaften schwanken.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Assayvorrichtung 10 zum Nachweisen eines Zielanalyten kann am besten anhand der aus­ einandergezogenen Ansicht der Vorrichtung 10, die in Fig. 1 veranschaulicht ist, verstanden werden. Die optische Agglu­ tinierungsassayvorrichtung 10 schließt eine Karte 30 mit ei­ ner ersten Oberfläche 32 und einer entgegengesetzten Ober­ fläche 34 mit einer Eingangsöffnung 22, die sich von der er­ sten Oberfläche 32 zu der entgegengesetzten Oberfläche 34 erstreckt, ein. Ein flexibler Bestandteil 36 berührt die entgegengesetzte Oberfläche 34 der Karte 30, wobei er minde­ stens ein Reservoir 16, das Reagenz enthält, bildet und die Bahn 18 bedeckt, welche in die entgegengesetzte Seite 34 der Karte 30 eingelassen ist. Mindestens eine Kontrollbahn 20 zum Kontrollieren der Reagenzflußrate und der Vermischungs­ eigenschaften wird durch den flexiblen Bestandteil 36 und die Karte 30 definiert, durch welche das Reagenz zwischen dem Reservoir 16 und der Eingangsöffnung 22 überführt werden kann. Der flexible Bestandteil 36 ist deformierbar, um es möglich zu machen, daß das Reagenz zwischen das Reservoir 16 und die Eingangsöffnung 22 gedrückt wird. Die Reaktionsbahn 24 steht in einer Fluidverbindung mit der Eingangsöffnung 22, um das Reagenz- und Probengemisch reagieren zu lassen. Die Reaktionsbahn 24 hat eine optische Sichtfläche 38, um die Ergebnisse des Vermischens der Reagenzien und der Probe zu beobachten, um die Identität der Probensubstanz zu be­ stimmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt der flexible Bestandteil 36 die Eingangsöffnung 22 auf der entgegenge­ setzten Seite 34 der Karte 30 ebenso wie die Bahn 18, welche vorzugsweise in die entgegengesetzte Oberfläche 34 der Karte 30 eingelassen ist. Zusätzlich kann in einer alternativen Ausführungsform die Karte 30 und der flexible Bestandteil 36 aus einem aus einem einzigen Stück bestehenden Gehäuse 14 mit einer flexiblen oberen Oberfläche zusammengesetzt sein.

Vorzugsweise ist die Karte 30 aus gepreßtem Kunststoff wie Polystyrol gemacht. Die Bahn 18, durch welche das Reagenz fließt, ist direkt in die Karte 30 eingelassen. Die Reser­ voire 16 sind in eine Polyesterfilmfolie vakuum-tiefgezogen, während der Film auf die Seite der Karte 30, in der die Bahn 18 eingelassen ist, warmgeschweißt wird. Dieses unkompli­ zierte Verfahren benötigt weniger als eine Minute bis zur Fertigstellung.

Füllöcher 40 werden verwendet, um die Reagenzspeicherreser­ voire 16 mit Reagenz zu füllen. Entlüftungslöcher 42 machen es möglich, daß überschüssige Luft aus dem System während des Füllvorgangs entfernt wird. Ein weiteres Entlüftungsloch 44 ist am Ende der Bahn 18 gezeigt, welches der Stelle ent­ gegengesetzt ist, wo die Bahn 18 an die Reservoire 16 an­ schließt. Der Zweck dieses Entlüftungslochs 44 ist, es über­ schüssiger Luft zu ermöglichen, aus der Bahn 18 zu entwei­ chen, wenn die Reagenzien aus den Reservoiren 16 gedrückt werden. Das Band 46 bedeckt die Löcher 40, 42 bzw. 44. Das Band 46, welches das Entlüftungsloch 44 bedeckt, wird vor­ zugsweise entfernt, bevor ein Test mit der Vorrichtung 10 durchgeführt wird.

Um zu verhindern, daß ein Reaktionsprodukt aus dem Entlüf­ tungsloch 44 ausläuft, ist das Sammlerreservoir 26 in die Reaktionsbahn 24 eingelassen. Dieser Hohlraum hat genügend Fassungsvermögen, um das gesamte Reagenzvolumen in den Reservoiren 16 aufzunehmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Abdeckbestand­ teil 12, der aus gepreßtem Kunststoff gemacht ist, verwen­ det, um den flexiblen Bestandteil 36 zwischen die Karte 30 und den Abdeckbestandteil 12 einzulegen, um das System vor einer Beschädigung zu schützen. Zusätzlich hat der Abdeckbe­ standteil 12 eine Öffnung 48, um einen Zugang zu den Reser­ voiren 16 zum Betätigen der Vorrichtung 10 durch Anlegen von Druck an die Reservoire 16, um die Reagenzien durch die Bahn 18 zu drücken, zu ermöglichen. Die Reservoire 16, die nicht so hoch sind, wie der Abdeckbestandteil 12 dick ist, ragen in die Öffnung 48 hinein. Die optische Sichtfläche 38 ist in dem Abdeckbestandteil 12, um zu ermöglichen, daß die Reakti­ on der Reagenzien und der Probe oder das Reaktionsprodukt, wenn es durch die Reaktionsbahn 24 hindurchgeht, beobachtet werden kann, um die Ergebnisse des Tests zu bestimmen. Der Abdeckbestandteil 12 wird mit der Karte 30 ultraschallver­ schweißt; obwohl der Abdeckbestandteil 12 ebenso mit Klebe­ mittel oder doppelseitig klebendem Band angebracht werden könnte.

Ein entfernbares Etikett 50 bedeckt die Öffnung 48 im Ab­ deckbestandteil 12, um zusätzlich die Reservoire 16 vor zu­ fälliger Betätigung zu schützen. Zusätzlich stellt das Eti­ kett 50 Informationen bereit, welche den Zielanalyten ange­ ben, für dessen Untersuchung die Vorrichtung 10 ausgelegt ist. Der Teil des Etiketts 50, welcher die Reservoire 16 und die Sichtfläche 38 bedeckt, wird einfach entfernt, nachdem die Probe in die Vorrichtung 10 eingegeben worden ist und der Benutzer den Test durchzuführen wünscht. Das Etikett 50 ist aus steifem Papier gemacht und mit einem stark/schwach haftendem Klebemittel beschichtet, so daß es leicht und sauber vom Benutzer zur rechten Zeit entfernt werden kann.

Ein Mittel 52, um die Reagenzien daran zu hindern, aus den Reservoiren 16 aufgrund einer Erschütterung oder Fallenlas­ sens der Vorrichtung 10 auszulaufen, ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt und in der Schnittansicht der Fig. 3 und 4 er­ läutert. Das bevorzugte Mittel 52 zum Verhindern, daß Rea­ genz ausläuft, bevor es von einer Bedienungsperson betätigt wird, verwendet eine Kontrollbahnsperre 54 und einen nachge­ benden Bestandteil 56.

Die Sperre 54 ist direkt in die Karte 30 eingelassen, wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist. Die Sperre 54 ist im wesentli­ chen eine Unterbrechung der Kontrollbahn 20, die aus jedem Reservoir 16 herausführt. Die Oberseite 58 der Sperre 54 liegt mit der entgegengesetzten Oberfläche 34 der Karte 30 in einer Ebene. Die Wand der Sperre 54, die den Reagenzien am nächsten liegt, ist vorzugsweise senkrecht zum Boden der Bahn 18 oder hat einen Überhang, so daß das Fluid nicht auf­ wärts über die Sperre 54 gelenkt wird. Eine Platte, die ver­ wendet wird, um den Polyesterfilm mit der Karte 30 zu ver­ schweißen, erzeugt einen Hohlraum direkt oberhalb der Sperre 54. Der Hohlraum bedeckt eine größere Fläche als die Ober­ seite 58 der Sperre 54. Dieser Hohlraum wird in die Umge­ bungsatmosphäre entlüftet, so daß die erwärmte Luft in dem Hohlraum während des Verschweißens entweichen kann. Wenn der Hohlraum nicht entlüftet würde, würde der Druck der Luft in dem Hohlraum zunehmen, wodurch der Film mit der Oberseite 58 der Sperre 54 verschweißt würde. Wenn der Schweißvorgang beendet ist, verbleibt der aufgeschweißte Film so, daß er gegen die Oberseite 58 der Sperre 54 anliegt, wodurch der Durchgang zu der Kontrollbahn 20 abgeschlossen wird. Dies verhindert, daß die Reagenzien sich in der Bahn 18 her­ abbewegen, wenn die Karte 30 erschüttert, geschüttelt oder fallengelassen wird. Wenn jedoch Druck auf die in den Reser­ voiren 16 enthaltenen Reagenzien angelegt wird, wie dies während der Betätigung der Fall ist, fließen die Reagenzien durch die Bahn 18 und über die Oberseite 58 der Sperre 54, indem sie den nachgebenden Bestandteil 56 durchbiegen, wie in den Fig. 3 und 4 erläutert ist.

Die Einführung der Sperre 54 in die Bahn 18 erzeugt auch ei­ nigen Widerstand gegen den Reagenzfluß, wenn die Reagenzien aus den Reservoiren 16 herausgedrückt werden. Ein Teil der Energie, die auf die Reservoire 16 während der Betätigung aufgewandt wird, wird verwendet, um die Flüssigkeit aufwärts und über die Sperre 54 zu schieben. Ein Teil der Energie wird verwendet, um den nachgebenden Bestandteil 56 zu defor­ mieren.

Die Vorrichtung 10 ist vorgesehen zur Verwendung mit allen Reagenzien, die bei der Bestimmung der Identität eines Ziel­ analyten verwendet werden können, wobei die Leichtigkeit, Bequemlichkeit und Zuverlässigkeit eines abgeschlossenen Systems erwünscht ist. Speziell bei einer Agglutinierungs­ reaktion ist auf dem Fachgebiet bekannt, daß eine Reaktion zwischen Reagenzien und einem Zielanalyten so ausgelegt sein kann, daß eine Agglutinierung oder die Verhinderung einer Agglutinierung hervorgerufen werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung würde jedoch ein Latexagglutinierungsreaktionsverfahren zum Nachweis verwenden, worin Antikörper winzige Mengen der in­ teressierenden Substanz, z. B. Kokain, erkennen können. La­ texagglutinierungsreagenzien, die verschiedene mißbräuchlich verwendete Drogen nachweisen, sind im Handel erhältlich von Roche Diagnostics, Nutley, NJ.

Jeder der bekannten Testkits ist als Satz von drei Reagen­ zien zum Nachweis von Kokain verpackt, von denen einer eine Latexteilchenlösung ist. Um eine optimale Wirkung zu errei­ chen, muß die Latexteilchenlösung unmittelbar vor der Ver­ wendung geschüttelt werden. Dies wird empfohlen, da die La­ texteilchen eine Dichte haben, die größer ist als die der umgebenden Lösung, was dazu führt, daß sich der Latex nach kurzen Zeiträumen absetzt.

Es ist bevorzugt, daß die in der Assayvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung verwendeten Reagenzien die Notwendig­ keit des Umschüttelns der Latexteilchenlösung eliminieren. Die Dichte der Latexteilchenlösung wird erhöht, bis sie gleich der Dichte der Latexteilchen ist, wodurch das Abset­ zen der Teilchen verhindert wird.

Roche Diagnostics stellt einen Latexagglutinierungstestkit zum Kokainnachweis bereit, welcher enthält: ein Antikörper­ reagenz A - eine Ampulle mit monoklonalem Maus-Anti-Kokain- Antikörper in einer gepufferten Lösung; Reaktionspuffer B - eine Ampulle mit Pufferreagenz; und Latexreagenz C - eine Ampulle Latex-Kokain-Teilchen in einer gepufferten Lösung.

Der Roche Diagnostics Test erfordert die nacheinander erfol­ gende Zugabe eines Tropfens von jedem Reagenz zu einer externen oder zu untersuchenden Probe. Jedoch empfiehlt das Verfahren das "ungefähr 8- bis 10mal(ige) Umschütteln von Reagenz C vor der Verwendung. Wenn übermäßiges Schäumen auf­ tritt, vor der Verwendung absetzen lassen."

Eine bevorzugte Ausführung des Latexreagenzes würde die Zu­ gabe von 133 mg Sucrose in einem Endvolumen von 1 ml Latex­ reagenz C einschließen, was eine Latexteilchenlösung er­ zeugt, die eine Lösungsdichte von 1,05 g/ml hat, was gleich der Dichte der Latexteilchen ist. Infolgedessen bleiben die Latexteilchen in der gepufferten Lösung suspendiert und das Erfordernis, das Reagenz C vor der Verwendung umzuschütteln, ist eliminiert.

Um die Wirksamkeit zu bestimmen, wurden die Proben unter Verwendung des neu formulierten Reagenzes C in dem Latexag­ glutinierungstest für Kokain getestet. Zehn positive Proben (Puffer, welcher 100 Teile pro Million Kokain enthält) und zehn negative Proben (Puffer, welcher 10 Teile pro Milliarde Kokain enthält (weniger als der Ausschlußwert)) wurden un­ tersucht. Jeder Test ergab das passende positive oder nega­ tive Ergebnis.

Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die Wirksamkeit von anderen Latexagglutinierungstests zum Drogennachweis zu verstärken. Zum Beispiel sind Latexagglutinierungstests für Morphin (Heroin), Phencyclidin (PCP), Marihuana und Methamphetamin in einer ähnlichen Ausführung wie der oben beschriebene Kokaintestkit im Handel erhältlich. Die jewei­ ligen C-Reagenzien von jedem dieser Latexagglutinierungs­ tests können wie oben beschrieben modifiziert werden, was zu einem leichter anzuwendenden Produkt führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Assayvorrichtung 10 mit drei Speicherreservoiren 16 zum Enthalten der oben be­ schriebenen Kokainnachweisreagenzien sind die Düsen 28 bei dem frontalen Aufeinandertreffen nicht symmetrisch. Die Düse 28 für das mittlere Reservoir 16 ist nur in einer Richtung anstelle von zwei verjüngt. Der Punkt, an dem das Aufeinan­ dertreffen eintritt, liegt nicht auf der Mittellinie des Stromabwärtsteils der Kontrollbahn 20. Der Schnittpunkt ist zum mittleren Reservoir 16 hin verschoben, so daß mehr von dem Reagenz des äußeren Reservoirs 16 durch den Schnittpunkt fließt. Dies wurde gemacht, weil jedes der drei Reservoire 16 die gleiche Menge an Reagenz enthält, aber die Inhalte des mittleren Reservoirs 16 gleichmäßig zwischen den beiden anfänglichen Aufeinandertreffvorgängen, d. h. je einem Auf­ einandertreffen mit den Reagenzien der anderen beiden Reser­ voire 16 verteilt sind.

Die Form der Düsen 28 wie auch die Lage des Aufeinander­ treffpunkts wirken zusammen, um gleiche Volumina des Reagen­ zes aus dem mittleren Reservoir 16 mit den Reagenzien der übrigen zwei Reservoire 16 zu vermischen. Die Form und Größe der Düse 28 zusammen mit den Abmessungen der Kontrollbahn 20, welche der Düse 28 vorangeht, kann auf der Basis der Ei­ genschaften der beteiligten Fluide und der gewünschten Mischungsverhältnisse eingestellt werden.

Ein Mittel 60 zum Zuführen der Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in die Vorrichtung 10 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Eine bevorzugte Ausführungs­ form des Zuführmittels 60 zum Transportieren der Probe in die Assayvorrichtung 10 ist ein Wischer 60. Fig. 5 zeigt ei­ ne Draufsicht einer bevorzugten Assayvorrichtung 10 mit dem in die Aufnahmeöffnung 22 eingeführten Wischer 60. Der Wi­ scher 60 wird verwendet, um eine unbekannte Probe zu sam­ meln, indem er in die Probe gerieben wird oder einfach ent­ lang einer Oberfläche bewegt wird, von der vermutet wird, daß sie kontaminiert worden ist. Die Vorrichtung 10 arbeitet durch Vermischen der in den Reservoiren 16 enthaltenen Rea­ genzien mit der Probe, die in das System durch den Wischer 60 eingeführt wurde. Nach dem Vermischen können die Ergeb­ nisse durch Analysieren der Lösung in der Reaktionsbahn 24 bestimmt werden.

Die zylindrische Grenzfläche zwischen dem bevorzugten Wi­ scher 60 und der Eingangsöffnung 22 kann sowohl leicht her­ gestellt (z. B. durch Formpressen) als auch leicht verwendet werden. Ein scharfer, sich verjüngender Wulst um die Innen­ seite der Eingangsöffnung 22 herum wirkt wie der Widerhaken eines Angelhakens, welcher den Wischer 60 leicht in einer Richtung über den Wulst schieben läßt, während er ihn daran hindert, leicht in die entgegengesetzte Richtung gezogen zu werden. Der Wulst gräbt sich in die Oberfläche des Wischers 60, die vorzugsweise aus einem weichen Kunststoff gemacht ist, um eine Fluidabdichtung zu erzeugen.

Der in Fig. 6 veranschaulichte Wischer 60 ist in der voll­ ständig geöffneten Position, wogegen Fig. 7 die geschlossene oder geschützte Position veranschaulicht. Um die Zuverläs­ sigkeit der Vermischung der Reagenzien mit der Probe zu ver­ bessern, wird die sammelnde Oberfläche 62 des Wischers 60 mit vielen in engem Abstand stehenden kleinen Kegeln 64 be­ deckt, die verwendet werden, um die Probenteilchen aufzusam­ meln, wenn mit dem Wischer 60 eine Oberfläche abgebürstet wird. Die Kegel 64 sind vorzugsweise nahe beieinander, um die Probenteilchen zu packen und festzuhalten, wobei sie nicht unnötigerweise groß sind, was die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen minimiert und die Reagenzien, die zum Füllen der Eingangsöffnung 22 benötigt werden, begrenzt. Ein Schnappverschluß 66 an dem Wischer 60 hält die geschlossene Position aufrecht, bis der Verwender sie zum Gebrauch auf­ klappt. Die Auslegung des Wischers 60 ermöglicht es dem Ver­ wender, den Wischer 60 mit einer Hand zu halten und zu öff­ nen. Der Wischer 60 wird in einer Hand mit der Mitte des Zeigefingers hinter einem Schutzverschluß 68 und dem Daumen gegen ein Gelenk 70 gehalten, was ein Paar zum Aufklappen des Wischers 60 ergibt.

Eine bevorzugte Vorrichtung 10 minimiert die während der Be­ tätigung erzeugten Blasen. Unterschiede in der Höhe und der Form der Bahn 18 an verschiedenen Stellen ebenso wie die Ke­ gel 64 des Wischers 60 neigen dazu, Luftblasen in dem Ge­ misch zu erzeugen, was die Schwierigkeiten beim Bestimmen der Testergebnisse vergrößert. Luftblasen können ein Problem sein, wenn sie in der Bahn 18 unter der optischen Sichtflä­ che 38 festgehalten werden, wodurch sie die Beobachtung der wahren Reagenz/Analytreaktion verhindern.

Eine bevorzugte Eingangsöffnung 22 ist zylindrisch, um den Fluidfluß zu steigern, während die Blasenbildung minimiert wird. Die Reagenzien werden gleichzeitig tangential in die Eingangsöffnung 22 eingespritzt, so daß die Reagenzien er­ neut zusammenstoßen, bevor sie an den Kegeln 64 vorbeiflie­ ßen, wobei sie sich mit den Probenteilchen vermischen, wäh­ rend die Reagenzien in Richtung der Reaktionsbahn 24 voran­ kommen. Da die Kontrollbahn 20 und die Reaktionsbahn 24, wo sie mit der Eingangsöffnung 22 verbunden sind, beide flacher sind als die Eingangsöffnung 22, um die Menge der erforder­ lichen Reagenzien zu verringern, ist die Bahn 18 in und aus der Eingangsöffnung 22 heraus angeschrägt. Die Reagenzien verlassen die Eingangsöffnung 22 und treten in die Reakti­ onsbahn 24 in einer Richtung ein, die derjenigen entgegenge­ setzt ist, in der die Reagenzien in die Eingangsöffnung 22 eingespritzt werden. Dies führt zu einer vollständigeren Füllung der Eingangsöffnung 22 und einer besseren Ausspülung der Proben aus den Sammelkegeln 64.

Eine alternative Ausführungsform des Wischers 60 ist in den Fig. 8 und 9 in der offenen bzw. verschlossenen Position veranschaulicht. Ein Gelenkstift 72 ist in den Rand der Karte 30 eingelassen, welcher es ermöglicht, daß der Wischer 60 auf der Karte 30 eingeschnappt wird, wodurch eine Vor­ richtung 10 mit einem darauf befestigten gelenkig angebrach­ ten Wischer 60 erzeugt wird. Der befestigte Wischer 60 ent­ hält ein Einschnappgelenk 74 zum Anbringen des Wischers 60 an den Stift 72. Zusätzlich wird ein Haltestreifen 76 ver­ wendet, um den befestigten Wischer 60 in einer Lagerposition zu halten, wobei die Sammleroberfläche 62 reingehalten wird und die Reagenzien im Inneren der Vorrichtung 10 dicht abge­ schlossen sind.

Der Haltestreifen 76, der in Fig. 9 gezeigt ist, stellt ein Mittel zum Abdichten der Eingangsöffnung 22, zum Abdichten des Entlüftungslochs 44 und zum Schützen der Wischersammler­ oberfläche 62 zwischen der Herstellung und der endgültigen Verwendung der Vorrichtung 10 bereit. Die Eingangsöffnung 22 sollte abgedichtet sein, um ein Verdampfen des Reagenzes und eine Verunreinigung zu verhindern. Die Kegel 64 des befe­ stigten Wischers 60 sollten vor der Verwendung von Verunrei­ nigungen freigehalten werden. Ein bevorzugter Haltestreifen 76 ist ein einziges Stück, welches die gewünschten Funktio­ nen in einer einfachen, leicht anwendbaren Weise ausführt. Vorzugsweise ergibt ein schmaler dünner Streifen aus Poly­ esterfilm oder ähnlichem Material die Hauptstruktur für den Haltestreifen 76. Teile an beiden Seiten dieses Streifens 76 sind mit Klebemittel beschichtet, so daß er an der Vorrich­ tung 10 und dem Wischer 60 haftet. Es ist wünschenswert, kein Klebemittel über dem Entlüftungsloch 44 und der Ein­ gangsöffnung 22 zu haben, da das Klebemittel in die Bahn 18 ausgasen kann, was zu einer Verunreinigung des Reagenzes während der Lagerung führt. Ein weiches Gummikissen 78 wird auf die Seite des Streifens 76 laminiert, die der Öffnung der Eingangsöffnung 22 entgegengesetzt ist. Die Kegel 64 der Sammleroberfläche 62 werden in das Kissen 78 gepreßt, um ei­ ne Verunreinigung zu verhindern. Der Wischer 60 wird gegen das Kissen 78 durch Zurückbiegen des Rückhaltestreifens 76 über die Spitze des Wischers 60 und Anhaften an die Rück­ seite des Wischers 60 gehalten. Zusätzlich trägt eine Arre­ tierung in dem Gelenk 74 dazu bei, den Wischer 60 gegen das Kissen 78 zu halten.

Um die Vorrichtung zu verwenden, wird das freie Ende des Haltestreifens 76 von dem Wischer 60 abgezogen. Der Wischer 60 kann dann zu seiner anderen Arretierposition geöffnet werden. Der Haltestreifen 76 wird dann von der Vorrichtung 10 abgezogen, wodurch die Eingangsöffnung 22 und das Entlüf­ tungsloch 44 geöffnet werden. Die zu untersuchende Probe kann dann mit dem Wischer 60 aufgenommen werden und dann in die Eingangsöffnung 22 eingeklappt werden, bevor die Vor­ richtung 10 betätigt wird.

Obwohl ein bevorzugtes Zuführmittel 60 mit einiger Ausführ­ lichkeit beschrieben wurde, sind viele andere Zuführmittel 60 verfügbar, um die Probe in die Assayvorrichtung 10 einzu­ führen, wie etwa eine Spritze, ein Tropfer, eine Pipette oder sogar die Hand des Anwenders.

Ein Mittel zur Betätigung 80 wird verwendet, um makrosko­ pisch Reagenzien und Reagenz mit der Probe zu vermischen, dann mikroskopisch die Reagenzien und die Probe zu vermi­ schen, um die Reaktion eintreten zu lassen. Die Vorrichtung 10 wird vorzugsweise zusammen mit einem Mehrgeschwindig­ keitsbetätigungsmechanismus 80 verwendet, welcher die Vor­ richtung 10 betätigt, indem er die Reagenzien aus den Reser­ voiren herausquetscht, die Reagenzien miteinander vermischt und dann die Reagenzien mit der zu untersuchenden Probe ver­ mischt. Das Reagenz und Probengemisch kann dann analysiert werden, um die Identität der Probe zu bestimmen. Um sicher­ zustellen, daß die Reagenzien sich in geeigneter Weise mit der zu untersuchenden Probe vermischen und die richtige Re­ aktion eintritt, muß das Vermischen kontrolliert und vorher­ sehbar sein. Sowohl das makroskopische Vermischen der Rea­ genzien in großem Umfang als auch mikroskopisches Vermischen durch molekulare Diffusion findet statt. Der Mechanismus 80 stellt die Kraft- und Geschwindigkeitsprofile bereit, um die gewünschen Mischbedingungen herzustellen.

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht eines bevorzugten Mechanis­ mus 80. Die gezeigten Komponenten schließen einen Mechanis­ musträger 84, einen Stufenmotor 86, eine Motorwelle 88, ei­ nen Antriebsblock 90, eine Motorführungswelle 92, ein 10 : 1- Kraftverstärkungsgestänge 94, einen Betätigungsblock oder Platte 96, eine Vorrichtungs- oder Kartenführung 98, ein Leuchtelement wie eine LED 100, einen Ein/Aus-Schalter 102 und ein Gummikissen 104 ein. Die Vorrichtungsführung 98 ist eine abtrennbare Unteranordnung des Betätigungsmechanismus 80. Die Führung 98 wird verwendet, um die Vorrichtung 10 in dem Mechanismus 80 in geeigneter Weise zu positionieren, in­ dem Einschubanordnungen (keying features) in der Führung 98 und der Vorrichtung 10 verwendet werden, um die richtige Ausrichtung der Vorrichtung 10 zu gewährleisten. Die Führung 98 nimmt die LED 100 auf, die verwendet wird, um das Reakti­ onsprodukt durch die Sichtfläche 38 zu beleuchten, und hält den Ein/Aus-Schalter 102 des Mechanismus.

Während des Betriebs bewegt sich die Motorwelle 88 .001 inch pro Motorimpuls. Die Motorwelle 88 schiebt den An­ triebsblock 90, der durch die Motorführungswelle 92 geführt wird. Diese Bewegung wird auf das Gestänge 94 übertragen. Das Gestänge 94 dreht sich im Uhrzeigersinn um seinen Dreh­ punkt. Diese Drehbewegung wird durch einen Stift in der Platte 96, welcher in einem Kurvenprofilschlitz in dem Ge­ stänge 94 verläuft, in eine lineare Bewegung in der Platte 96 zurückverwandelt. Die Platte 96 bewegt sich .0001 inch nach unten, wenn sich die Motorwelle .001 inch nach oben be­ wegt. Die von der Platte 96 abgegebene Kraft beträgt bis zu fünfundzwanzig (25) Pfund, was das zehn(10)fache der maxima­ len Motorkraftabgabe von zweieinhalb (2,5) Pfund ist. Das Gestänge 94 ergibt eine zehn(10) zu eins(1)-Kraftverstärkung für den Mechanismus 80. Das Kurvenprofil und gerade Schlitze in dem Gestänge 94 halten diese Beziehung über den gesamten Bereich der Wegstrecke des Mechanismus 80 aufrecht. Die dar­ aus sich ergebende Bewegung der Platte 96 ist ein Zehntel (1/10) der Bewegung der Motorwelle 92 mit der zehn(10)fachen Kraftabgabe des Motors 86. Die durch den Mechanismus 80 er­ zeugte Kraft hängt von dem Widerstand gegen eine Bewegung an der Platte 96 ab. Wenn der Mechanismus 80 betrieben wird, ohne eine Vorrichtung 10 einzuschieben, wird er ohne Bela­ stung betrieben. Wenn die Vorrichtung 10 an ihrem Platz ist, wird die der Platte 96 übertragene Kraft gleich dem Wider­ stand der Reagenzien, die sich in der Bahn 18 bewegen, und dem Ausmaß der Kompression des Gummikissens 104, welches mit dem Boden der Platte 96 verbunden ist, sein.

Ein Rückstellschalter 106 wird verwendet, um dem Motor 86 abzuschalten, wenn die Richtung des Mechanismus 80 umgekehrt wird. Dies stellt sicher, daß der Mechanismus 80 sein Bewe­ gungsprofil von einer bekannten oder Grundposition aus be­ ginnt. Das Gummikissen 104 wird verwendet, um eine reibungs­ lose Betätigung der Reservoire 16 zu gewährleisten. Das Kis­ sen 104 paßt zu den Reservoiren 16, was zu einer gleichen oder fast gleichen Betätigung eines jeden Reservoirs 16 führt.

Haltefedern 108 werden verwendet, um die Vorrichtung 10 wäh­ rend der Betätigung in Position zu halten und dem Anwender eine positive Rückmeldung über die Einführung der Vorrich­ tung 10 zu geben. Wenn die Vorrichtung 10 voll eingeführt ist, rastet sie aufgrund der Kraft der Federn 108 ein.

Fig. 11 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht einer bevor­ zugten in der Hand zu haltenden Betätigungs- und Leseeinheit 110, welche den Betätigungsmechanismus 80 einschließt. Der Mechanismus 80 stellt die Schnittstelle zwischen der Einheit 110 und der Assayvorrichtung 10 dar.

Sobald die Probe in der Vorrichtung 10 ist, wird die Vor­ richtung 10 teilweise in die Einheit 110 eingeschoben. Die­ ser Vorgang löst den Schalter 102 in der Einheit 110 aus, was die motorgetriebene Platte 96 dazu bringt, die Reser­ voire 16 zusammenzuquetschen, wodurch die Reagenzien in die Bahn 18 fließen, um sich miteinander und dann mit der Probe zu vermischen. Photoelektrische Detektoren in einer opti­ schen Anordnung erfassen das sich daraus ergebende Reakti­ onsprodukt und übermitteln die Daten an einen Prozessor. Der Prozessor analysiert die Daten, bestimmt, ob die Probe den interessierenden Analyten enthält oder nicht, und schickt dann die entsprechende Meldung an eine Anzeige 112.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, hat ein Ende des Abdeckbestand­ teils 12 der Assayvorrichtung 10 eine Auskehlung 114 entlang dem oberen Rand und annähernd der Hälfte der benachbarten Seiten. Dies ist das Ende der Vorrichtung 10, welches in die Einheit 110 eingeschoben wird. Die Auskehlung am Ende 114 ergibt eine Führung, die beim Einführen der Vorrichtung 10 in einen Schlitz in der Einheit 110 behilflich ist. Die seitlichen Auskehlungen 114 passen zu entsprechenden Struk­ turen im Schlitz und der Führung 98. Dies verhindert, daß die Vorrichtung 10 falsch herum, entweder mit der Oberseite nach unten oder rückwärts eingeführt wird.

Wenn die Vorrichtung 10 voll in die Einheit 110 eingeführt ist, nimmt eine V-förmige Arretierung 116 am Rand der Karte 30 und des Abdeckungsbestandteils 12 eine federgespannte Ku­ gel auf, wenn die Vorrichtung 10 voll eingeschoben ist. Zu­ sätzlich zu der ertastbaren Rückmeldung, die sie für den An­ wender bereitstellt, verhindert diese Arretierung 116, daß die Vorrichtung 10 aus der Einheit 110 herausfällt. Wenn die Vorrichtung 10 voll in die Einheit 110 eingeschoben ist, wird der Ein/Aus-Schalter 102 ausgelöst, welcher die Einheit 110 einschaltet. Der Motor des Mechanismus 80 betätigt das Gestänge 94 und die Platte 96, die auf die Reservoire 16 der Vorrichtung 10 drücken. Die Reagenzien werden aus den Reser­ voiren 16 herausgedrückt, in der Kontrollbahn 20 miteinander vermischt, vermischen sich mit der Probe in der Eingangsöff­ nung 22, fließen in die Reaktionsbahn 24 und durchlaufen die Sichtfläche 38. Das Vermischen der Reagenzien, welches in der Kontrollbahn 20 eintritt, ist makroskopisch und wird mit dem Mechanismus 80 mit einer ersten Geschwindigkeit ausge­ führt, die eine erste Flußrate erzeugt. Wenn das Reagenz- und Probengemisch durch die Sichtfläche 38 fließt, wird dem Mechanismus 80 signalisiert, auf eine zweite Geschwindigkeit umzuschalten, welche eine zweite Flußrate erzeugt, die kleiner ist als die erste Flußrate, zum fortgesetzten mikroskopischen Vermischen des Reaktionsprodukts.

In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die erste Ge­ schwindigkeit 200 Motorimpulse pro Sekunde, während die zweite Geschwindigkeit 1 Motorimpuls alle 1,6 Sekunden ist. Die zweite Geschwindigkeit wird fortgesetzt, bis die Analyse des Reaktionsprodukts, welches die Sichtfläche 38 durch­ läuft, beendet ist. Sobald die Analyse beendet ist, wird die Richtung des Motors 86 umgekehrt, was die Platte 96 und das Kissen 104 von den Reservoiren 16 der Vorrichtung 10 abhebt. Die Einheit 110 schaltet sich ab, wenn die Vorrichtung 10 entfernt wird.

Der Betätigungsmechanismus 80 zur Verwendung mit einer Assayvorrichtung 10 mit einem Reservoir 16, welches Reagenz enthält, und einer Bahn 18, welche eine Probe enthält, die mit dem Reservoir 16 verbunden ist, schließt Mittel zum Be­ reitstellen einer ersten Flußrate zum Vermischen und Zufüh­ ren des Reagenzes zu der Probe; und Mittel zum Verringern der ersten Flußrate auf eine zweite Flußrate zum weiteren Vermischen des Reagenz- und Probengemisches, um eine Reakti­ onszeit zu ergeben, ein. Dieses Verfahren kann durch Anlegen von Druck auf die Reservoire 16, um das Reagenz zum Fließen zu zwingen oder durch Anlegen von Druck direkt auf das Rea­ genz selbst über eine kolben- oder stempelartige Anordnung vor sich gehen. Obwohl eine bevorzugte Antriebskraft der Schrittmotor 86 ist, sind andere bevorzugte Antriebskräfte hydraulische oder pneumatische Antriebskräfte oder sogar die Verwendung des Luftdrucks selbst, um das Reagenz aus den Re­ servoiren 16 herauszutreiben.

Der Betätigungsmechanismus 80 schließt auch Mittel zum Pro­ grammieren der Mittel zum Bereitstellen der ersten Flußrate und der Mittel zum Verringern der zweiten Flußrate gemäß den Eigenschaften der Reagenzien und der Probe ein.

Schließlich wurde bestimmt, daß die zweite Flußrate durch Umkehren der Richtung der bevorzugten Betätigung 80, um ein Vakuum zu ziehen, auftreten kann, wodurch das Reagenz- und Probengemisch dazu gebracht wird, in die umgekehrte Richtung zu fließen. Dies kann zu einer kleineren Assayvorrichtung 10 durch Minimieren der Anforderungen der Bahn 18 führen. Wenn diese bevorzugte Ausführungsform verwendet wird, ist die Un­ terscheidung zwischen der Kontrollbahn 20 und der Reaktions­ bahn 24 akademisch, da eine einzige Strecke der Bahn 18 bei­ den Zwecken dient.

Die Beobachtung der optischen Sichtfläche 38 kann visuell durchgeführt werden oder kann unter Verwendung von elektro­ nischer Instrumentenausrüstung automatisiert werden; in Ab­ hängigkeit von der Art der verwendeten Nachweischemie. Diese Bestimmung wird vorzugsweise durchgeführt unter Verwendung einer optischen Anordnung 118, wie sie schematisch in Fig. 12 gezeigt ist.

Die optische Anordnung 118 umfaßt ein Beleuchtungselement oder eine Übertragungseinrichtung 120, durch welche Licht auf die Sichtfläche in einer ersten Richtung projiziert und in einem Ausmaß durchgelassen wird, welches von der Agglutinierungsmenge bestimmt wird, die in der Bahn 18 aufgetreten ist, so daß es auf Photodetektoren oder einen optischen Empfänger 122 auftrifft, wo die durchgelassene Lichtmenge gemessen werden kann. Die Ergebnisse dieser elektronischen Bestimmung werden auf die Anzeige 112 über­ tragen. So stellt die Anordnung 118 Mittel 120 zum Übertra­ gen von Licht in einer ersten Richtung zu der Bahn 18 und Mittel 122 zum Nachweisen der Intensität des durch die Bahn 18 durchgelassenen Lichts bereit.

Die Bahn 18 hat am Punkt der Sichtfläche 38 eine Dicke, wel­ che die Verwendung von kleinen Reagenzmengen erleichtert, das Agglutinierungsverfahren nicht stört und nicht aus­ reicht, um im wesentlichen den Durchgang von Licht durch ein darin enthaltendes wäßriges Reaktionssystem zu stören. Die Dicke kann empirisch bestimmt werden und sollte einfach nicht ausreichen, um die optischen Vorgänge zu stören. Dar­ über hinaus muß, da die Reaktion gemäß der bevorzugten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung eine Agglutinierung einbezieht, die Bahn 18 eine ausreichende Dicke haben, so daß sie nicht mechanisch die Entwicklung und Bewegung des Agglutinats stört.

Die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann zum Nach­ weis von kontrollierten Drogen oder Materialien wie Explo­ sivstoffen von großem Nutzen sein. Insbesondere kann die Vorrichtung verwendet werden, um das Vorhandensein von Kokain zu analysieren. Es wird eine Reaktionsumgebung herge­ stellt, in der die Rate einer Agglutinierungsreaktion in reibungsloser Weise mit der Konzentration über einen brauch­ baren Bereich eines Zielanalyten in Beziehung gesetzt wird. Eine Lichtquelle und ein Photodetektor überwachen die Reak­ tion und messen die Intensität des Lichtsignals.

Obwohl die vorliegende Vorrichtung 10 und das System auf der Messung der Lichtdurchlässigkeit durch die Bahn 18 beruhen, liegt es auch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfin­ dung, daß die Lichtreflexion von der Bahn 18 als Anzeige des Ausmaßes der Agglutinierung gemessen werden könnte.

Das Verfahren zum Bestimmen der Identität einer unbekannten Probe umfaßt die Schritte des Bereitstellens einer Assayvor­ richtung 10 wie oben beschrieben; des Einführens der Probe in die Vorrichtung 10 durch Verwenden der Mittel 60 zum Zu­ führen der Probe; des Herausdrückens der Reagenzien aus dem Reservoir 16 mit einer ersten Flußrate durch die Kontroll­ bahn 20 und in die Eingangsöffnung 22, welche die Probe ent­ hält; und des Verringerns der Flußrate, mit der die Reagen­ zien aus den Reservoiren 16 herausgedrückt werden, auf eine zweite Flußrate, so daß die Reagenzien und die Probenmi­ schung aus der Eingangsöffnung 22 in die Reaktionsbahn 24 fließen.

Ein weiterer Schritt in dem Verfahren kann das Analysieren des Ergebnisses des Reagenz- und Probengemisches einschlie­ ßen. Das Analysieren des Ergebnisses schließt das Übertragen von Licht in die optische Sichtfläche 38 in einer ersten Richtung und das Nachweisen der Intensität des durch die Sichtfläche 38 durchgelassenen Lichts ein. Ein anderes Verfahren zum Bestimmen des Ergebnisses des Tests schließt das Übertragen von Licht in die Sichtfläche 38 in einer ersten Richtung und das Nachweisen der Intensität von durch die Sichtfläche 38 reflektiertem Licht ein.

Ein Verfahren zum Betätigen einer Assaykarte 10 mit einem Reservoir 16, welches Reagenz enthält, und einer Bahn 18, welche eine Probe enthält, welche mit dem Reservoir 16 ver­ bunden ist, umfaßt die Schritte des Bereitstellens einer er­ sten Flußrate zum Vermischen und Zuführen des Reagenzes zu der Probe und des Verringerns der ersten Flußrate auf eine zweite Flußrate, um weiter das Reagenz- und Probengemisch zu vermischen, so daß die Reaktion eintreten kann. Ferner kann eine Programmierung bereitgestellt werden, um die ersten und die zweiten Flußraten gemäß den Eigenschaften der Reagenzien und der Probe zu variieren.

Die Bestimmung der Identität einer unbekannten Probe unter Einsatz einer Agglutinierungsreaktion, worin die Reagenzien vermischt und entlang einer Bahn 18 bewegt werden, schließt die Verbesserung ein, daß die Reagenzien dazu gezwungen wer­ den, sich mit einer ersten Flußrate zu bewegen, um das Rea­ genz mit der Probe zu vermischen, und danach das Gemisch ge­ zwungen wird, sich mit einer zweiten Flußrate zu bewegen, die kleiner als die erste Flußrate ist.

Obwohl erläutert und beschrieben worden ist, was zur Zeit als die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Er­ findung angesehen wird, ist für Fachleute klar, daß ver­ schiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können und Äquivalente an die Stelle von Elementen davon ge­ setzt werden können, ohne vom wahren Umfang der Erfindung abzuweichen.

Zusätzlich können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um ein bestimmtes Element, Methode oder Ausführung an die Lehre der vorliegenden Erfindung anzupassen, ohne von dem zentra­ len Umfang der Erfindung abzuweichen. Deshalb ist beabsich­ tigt, daß diese Erfindung nicht durch die speziellen Ausfüh­ rungsformen, die hier beschrieben sind, beschränkt ist, son­ dern daß die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die im Umfang der Ansprüche im Anhang liegen.

Claims (16)

1. Assayvorrichtung zur Verwendung beim Analysieren einer Probe einer unbekannten Substanz durch Vermischen eines Reagenzes mit der Probe, gekennzeichnet durch

• a) ein Gehäuse mit mindestens einem Speicherreservoir, welches Reagenz enthält;
• b) eine Eingangsöffnung zum Aufnehmen der Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten ent­ hält, in das Gehäuse; und
• c) mindestens eine Bahn zum Kontrollieren der Reagenz­ flußrate und der Vermischungseigenschaften, wobei diese Kontrollbahn eine Fluidverbindung zwischen dem Reagenz und der Eingangsöffnung herstellt, zum Ver­ mischen mit der Probe.

2. Assayvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bahn zum Reagierenlassen des Reagenz- und Probenge­ misches, welche mit der Eingangsöffnung in einer Fluid­ verbindung steht, wobei die Reaktionsbahn eine optische Sichtfläche zum Betrachten der Ergebnisse des Ver­ mischens des Reagenzes und der Probe hat.

3. Assayvorrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel zum Zuführen der Probe, von der ver­ mutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in die Eingangsöffnung.

4. Assayvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontrollbahn mindestens eine Düse zum Ver­ mischen der Reagenzien einschließt.

5. Assayvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch:

• a) eine Sperre in der Kontrollbahn; und
• b) einen nachgebenden Bestandteil, welcher die Sperre berührt, wobei der nachgebende Bestandteil als Reak­ tion auf Druck von den Reagenzien sich bewegt, wenn eine Kraft auf die Reagenzien wirkt, wodurch die Reagenzien in die Kontrollbahn fließen können.

6. Assayvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Sammlerreservoir in der Reaktionsbahn zum Zurückhal­ ten von überschüssigem Reagenz- und Probengemisch.

7. Assayvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bahn zum Reagieren lassen des Reagenz- und Probenge­ misches, welche mit dem Teil des Gehäuses zum Enthalten der Probe in einer Fluidverbindung steht, wobei die Reaktionsbahn eine optische Sichtfläche zum Betrachten der Ergebnisse des Vermischens der Reagenzien und der Probe hat.

8. Assayvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

• a) einen Wischer zum Sammeln der Probe; und
• b) eine Eingangsöffnung zum Aufnehmen des Wischers.

9. Assayvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontrollbahn Düsen zum Vermischen der Reagenzien einschließt.

10. Assayvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse drei Speicherreservoire hat, welche Reagenzien zur Verwendung beim Nachweis von Kokain ent­ halten.

11. Assayvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die in den Speicherreservoiren enthaltenen Reagenzien bestehen aus:

• a) einem Antikörperreagenz aus monoklonalem Maus-Anti- Kokain-Antikörper in einer gepufferten Lösung;
• b) einem Reaktionspuffer des Reagenzes; und
• c) einem Latexreagenz aus Latex-Kokain-Teilchen in ei­ ner gepufferten Lösung, wobei dem Latexreagenz Sucrose zugegeben ist, um die Dichte des Latex­ reagenzes zu erhöhen, um annähernd gleich der Dichte der Latexteilchen zu sein.

12. Verfahren zum Bestimmen der Identität einer unbekannten Probe, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bereitstellen einer Assaykarte, gekennzeichnet durch:

• a) ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Speicherreservoi­ ren, die Reagenz enthalten;
• b) Mittel zum Zuführen der Probe, von der vermutet wird, daß sie einen Zielanalyten enthält, in das Ge­ häuse;
• c) eine Bahn zum Kontrollieren der Reagenzflußrate und der Vermischungseigenschaften, wobei die Kontroll­ bahn eine Fluidverbindung zwischen den Reagenzien und dem Teil des Gehäuses, welcher die Probe ent­ hält, herstellt, zum Vermischen mit der Probe; und
• d) eine Bahn zum Reagierenlassen des Reagenz- und Pro­ bengemisches, welche mit der Kontrollbahn und dem Teil des Gehäuses zum Enthalten der Probe in einer Fluidverbindung steht, wobei die Reaktionsbahn eine optische Sichtfläche zum Betrachten der Ergebnisse des Vermischens der Reagenzien und der Probe hat;

Einführen der Probe in die Assayvorrichtung unter Ver­ wendung der Mittel zum Zuführen der Probe;
Herausdrücken der Reagenzien aus dem Speicherreservoir mit einer ersten Flußrate durch die Kontrollbahn und in den Teil des Gehäuses, welcher die Probe enthält; und
Verringern der Flußrate, mit der die Reagenzien aus den Speicherreservoiren herausgedrückt werden, auf eine zweite Flußrate, so daß die Reagenzien und das Probenge­ misch aus dem Teil des Gehäuses, welcher die Probe ent­ hält, in die Reaktionsbahn fließen.

13. Verfahren zum Bestimmen der Identität einer unbekannten Probe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Analysieren des Ergebnisses des Reagenz- und Proben­ gemisches.

14. Verfahren zum Bestimmen der Identität einer unbekannten Probe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysieren des Ergebnisses des Reagenz- und Probenge­ misches einschließt:

• a) Übertragen von Licht in die optische Sichtfläche in einer ersten Richtung; und
• b) Nachweisen der Intensität des durch die Sichtfläche durchgelassenen Lichtes.

15. Verfahren zum Bestimmen der Identität einer unbekannten Probe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysieren des Ergebnisses des Reagenz- und Probenge­ misches einschließt:

• a) Übertragen von Licht in die optische Sichtfläche in einer ersten Richtung; und
• b) Nachweisen der Intensität des durch die Sichtfläche reflektierten Lichts.