способ изготовления содержащего реагент медицинского диагностического устройства и устройство

Формула изобретения

1. Способ изготовления содержащего реагент медицинского диагностического устройства, предназначенного для измерения концентрации анализируемого вещества или характеристики биологической жидкости, заключающийся в том, что

(a) обеспечивают неабсорбирующий субстрат, имеющий на своей поверхности, по меньшей мере, одну гидрофильную область-мишень,

(b) обеспечивают пульсирующую струю микрокапель жидкости, содержащую диагностический реагент, из неударной печатающей головки в точку в пределах области-мишени,

(c) осуществляют движение струи относительно субстрата и

(d) повторяют этапы (в) и (с), по меньшей мере, столько раз, сколько достаточно для создания однородного слоя жидкости на области-мишени.

2. Способ по п.1, в котором субстрат содержит плоский листок.

3. Способ по п.1, в котором субстрат содержит термопластичный листок.

4. Способ по п.1, в котором каждая из, по меньшей мере, одной областей-мишеней имеет угол контакта с водой не более 60°.

5. Способ по п.1, в котором печатающая головка представляет собой термографическую струйную печатающую головку.

6. Способ по п.1, в котором реакционная жидкость содержит тромбопластин.

7. Способ по п.2, в котором осуществляют движение потока в направлении, перпендикулярном субстрату, и поток передвигают относительно субстрата путем перемещения субстрата в направлении, перпендикулярном направлению движения потока.

8. Способ по п.1, в котором поток проходит через отверстие в листке, расположенное между дозатором и субстратом.

9. Способ по п.8, в котором листок имеет гидрофобную поверхность, обращенную к дозатору.

10. Способ по 9, в котором реагент содержит краситель.

11. Содержащее реагент медицинское диагностическое устройство, предназначенное для измерения концентрации анализируемого вещества или характеристики биологической жидкости, включающее в себя

(a) область нанесения образца для приема образца биологической жидкости для анализа и

(b) заранее предопределенную гидрофильную реакционную область, на которую путем неударной печати нанесена жидкость, содержащая диагностический реагент, взаимодействующий с образцом, вызывая физически измеримое изменение в образце, связанное с концентрацией анализируемого вещества или характеристикой жидкости.

12. Устройство по п.11, в котором область нанесения образца и реакционная область совпадают.

13. Устройство по п.11, дополнительно содержащее средство проведения образца от области нанесения в реакционную область.

14. Устройство по п.11, в котором область нанесения образца является гидрофильной.

15. Устройство по п.11, в котором субстрат содержит прозрачный плоский листок.

16. Устройство по п.11, в котором субстрат содержит прозрачный термопластичный листок.

17. Устройство по п.11, в котором реакционная жидкость содержит тромбопластин.

18. Устройство по п.11, в котором реакционная жидкость содержит краситель.

19. Устройство по п.13, в котором средство проведения образца от области нанесения в реакционную область включает в себя верхний слой, отделенный от субстрата промежуточным слоем, который имеет сквозное отверстие и примыкающий канал, врезанный в него, верхний слой, промежуточный слой и субстрат, образующий камеру, которая, будучи сжатой, а затем высвобожденной, способна создавать в канале пониженное давление для продвижения крови в реакционную область.

20. Устройство по п.19, в котором верхний слой имеет гидрофобную поверхность, обращенную к субстрату, по меньшей мере, в канале и реакционной области.

Описание изобретения к патенту

Отношение к более ранней заявке

Эта заявка является частично продолжающей по отношению к заявке №09/333 765, поданной 15 июня 1999 г.

Предпосылки к созданию изобретения

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к медицинскому диагностическому устройству, которое изготавливается путем неударной печати, более конкретно, путем неударной печати реагента на гидрофильную поверхность устройства.

2. Уровень техники

Множество медицинских диагностических процедур включает в себя анализы биологических жидкостей, таких как кровь, моча или слюна, и основаны на изменении физической характеристики такой жидкости или элемента этой жидкости, такого как сыворотка крови. Эта характеристика может быть электрическим, магнитным, жидкостным или оптическим свойством. Когда предметом мониторинга является оптическое свойство, эти процедуры могут осуществляться с использованием прозрачного или полупрозрачного устройства, содержащего биологическую жидкость и реагент. Изменение в поглощении света жидкостью может быть связано с концентрацией в ней анализируемого вещества или свойством самой жидкости. Обычно источник света помещают поблизости от одной поверхности устройства, а детектор - поблизости от противоположной стороны. Детектор измеряет свет, проходящий через образец жидкости. Альтернативно, источник света и детектор могут помещаться на одной и той же стороне устройства, и в этом случае детектор измеряет свет, рассеянный и/или отраженный образцом. И наконец, поблизости от противоположной стороны или на самой противоположной стороне может помещаться рефлектор. Устройство этого последнего типа, в котором свет сначала проходит через область образца, а затем отражается и проходит во второй раз, называется “трансфлектором”. Термин “свет” в этом описании и прилагаемой формуле изобретения включает в себя инфракрасный и ультрафиолетовый спектры, а также видимый свет. Термин “поглощение” относится к снижению интенсивности по мере прохождения луча света через среду; таким образом, он охватывает как “истинное” поглощение, так и рассеяние.

Пример прозрачного тест-устройства описан Wells et al., WО 94/02850, опубликовано 3 февраля 1994 г. Это устройство включает герметичный корпус, который является прозрачным или полупрозрачным, непроницаемым и жестким или полужестким. Анализируемый материал содержится в корпусе вместе с одним или более реагентом для анализа в заранее определенных участках. Корпус открывают и помещают в него образец непосредственно перед проведением анализа. Комбинация реагентов для анализа и анализируемого вещества в образце приводит к изменению оптических свойств, таких как цвет, выбранных реагентов к моменту окончания анализа. Результаты можно учитывать визуально или с помощью оптического инструмента.

Патент США №3620676, выданный 16 ноября 1971 г. Davis, описывает колориметрический индикатор для жидкостей. Этот индикатор включает “полусферическую полость”, которая является сжимаемой. Сферу сжимают, а затем отпускают, обеспечивая присасывание, с помощью которого жидкость набирают из источника через полутрубчатую полость, которая имеет индикатор, впечатанный в ее стенку. Единственным контролем тока жидкости в индикатор является то, насколько сильно сжата сфера и как долго входное отверстие индикатора было погружено в источник, когда сфера была отпущена.

Патент США №3640267, выданный 8 февраля 1972 г. Hurtig et al., описывает контейнер для отбора образцов жидкостей организма, который включает камеру, которая имеет эластичные, спадающиеся стенки. Стенки сжимают перед тем, как поместить входное отверстие контейнера в отбираемую жидкость. После освобождения стенки восстанавливают ту форму, которая имелась в несжатом состоянии, втягивая жидкость во входное отверстие и через него. Как и в устройстве Davis, описанном выше, контроль тока жидкости в индикатор является весьма ограниченным.

Патент США №4088448, выданный 9 мая 1978 г. Lilja et al., описывает кювету, которая позволяет проводить оптический анализ образца, смешанного с реагентом. Реагент покрывает стенки полости, которую затем наполняют образцом жидкости. Образец смешивается с реагентом и вызывает оптически выявляемое изменение.

Устройства для анализов, описанные выше и в противопоставляемых ссылках, обычно включают сухую тест-полоску с нанесенным на нее в одном или более заранее определенных мест реагентом. Нанесение этих реагентов на предназначенные им места у большого ряда этих устройств может, в принципе, быть выполнено с помощью стандартных процессов печати; однако неударная печать дает некоторые отчетливые преимущества. Например, неударные принтеры могут быть меньше, легче и дешевле, поскольку они не должны выдерживать повторные удары печатающей головки по субстрату. Они также позволяют использовать прозрачные субстраты, как это требуется для оптических устройств, с помощью которых выявляются изменения в прохождении света. Информация о различных способах неударной печати имеется в J.L.Johnson, Principles of Nonimpact Printing, 3d ed., Palatino Press, Irvine, CA 1998 (см. также “No-splatter spray makes better wafers”, H.L.Berger, Machine Design, Feb. 5, 1998, pp. 52-55). Среди различных вариантов неударной печати выделяют струйную печать, как подходящую к способу для использования вместе с жидкостями, содержащими реагент.

Британское патентное описание 1526798, опубликованное 27 сентября 1978 г., описывает тест-устройство с использованием реагента, которое включает носитель, на который впечатано два различных вещества, разделенные “заранее определенным промежутком”. Струйная печать является одной из описанных технологий печати.

Патент США №4877745, выданный 31 октября 1989 г. Hayes et al., описывает систему для впечатывания реагентов в печатающую среду путем разбрызгивания капель из распыляющей трубки и повторения этого процесса до тех пор, пока на среде не отпечатается желаемая конфигурация реагента. Использовалась пьезоэлектрическая печатающая головка.

Патент США №5108926, выданный 28 апреля 1992 г. Klebe, описывает аппарат для точного помещения клеток на субстрат с использованием струйного принтера как для помещения клеток непосредственно на субстрат, так и для нанесения материалов для адгезии клеток. Использовался струйный принтер Hewlett-Packard Thinkjet, который представляет собой термографический струйный принтер (см. Hewlett-Packard Journal, May, 1985).

Патент США №5378638, выданный 3 января 1995 г. Deeg et al., описывает аналитический элемент для определения анализируемого вещества в образце жидкости. Элемент изготовлен путем струйного впечатывания реагентов в ряд “ячеек” с помощью термографической струйной печатающей головки.

Каждая из упомянутых выше ссылок касается, явно или неочевидно, растекания изображения на среде для печати, поскольку резкость изображения деградирует в той степени, в какой жидкие “чернила” растекаются по поверхности перед высыханием. Для диагностических целей обычно требуются резкие “картинки”, поскольку различные реагенты располагаются на поверхности устройства близко друг от друга, но не должны контактировать друг с другом (например, вступать в реакции) до тех пор, пока устройство не будет увлажнено поступившим образцом.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к способу изготовления содержащего реагент медицинского диагностического устройства, который включает этапы

(a) обеспечения неабсорбирующего субстрата, имеющего на своей поверхности, по меньшей мере, одну гидрофильную область-мишень,

(b) обеспечения пульсирующей струи микрокапель жидкости, содержащей диагностический реагент, из неударной печатающей головки в точку в пределах области-мишени,

(c) осуществления движения струи относительно субстрата, и

(d) повторения этапов b) и с), по меньшей мере, столько раз, сколько достаточно для создания практически однородного слоя жидкости на области-мишени.

Содержащее реагент медицинское диагностическое устройство по настоящему изобретению измеряет концентрацию анализируемого вещества или характеристику биологической жидкости и содержит

a) область нанесения образца для приема образца биологической жидкости для анализа и

b) заранее предопределенную гидрофильную реакционную область, на которую путем неударной печати наносится жидкость, содержащая диагностический реагент, который взаимодействует с образцом, вызывая физически измеримое изменение в образце, которое может быть связано с концентрацией анализируемого вещества или характеристикой жидкости.

Область нанесения образца и реакционная область могут совпадать или, альтернативно, разделяться некоторым пространством с промежуточным путем перемещения образца. Измерение обычно, но не обязательно, производится, когда образец находится в реакционной области, и в описании, ниже, измерение, представляющее интерес, осуществляется, когда образец находится в реакционной области.

Этот способ особенно хорошо подходит для изготовления устройства для измерения протромбинового времени (ПТ времени); при этом область-мишень покрыта композицией реагента, которая катализирует каскад свертывания крови. Подобно этому, диагностическая тест-полоска по настоящему изобретению особенно хорошо подходит для измерения протромбинового ПТ времени в образце цельной крови.

Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин “микрокапля” относится к каплям, имеющим объем в пределах приблизительно от 1 пиколитра до 1 микролитра.

Удивительным является тот факт, что гидрофильность области-мишени обеспечивает наилучшие результаты, поскольку гидрофильная поверхность, как следовало бы ожидать, способствует растеканию наносимого реагента, что, как полагали, является нежелательным.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение устройства по настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет собой послойное изображение устройства фиг.1.

Фиг.3 представляет собой общий вид устройства фиг.1.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение счетчика для применения с устройством по настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет собой график данных, используемых для определения ПТ времени.

Фиг.6 представляет собой схематическое изображение альтернативного варианта устройства по настоящему изобретению.

Фиг.7 представляет собой схематическое изображение покрытия, изготовленного с помощью способа по настоящему изобретению.

Фиг.8 представляет собой схематическое изображение способа неударной печати по настоящему изобретению.

Фиг.9 представляет собой график, который показывает преимущество настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Содержащее реагент медицинское диагностическое устройство по настоящему изобретению изготавливают путем нанесения реагента на гидрофильную “реакционную область” неабсорбирующего субстрата с помощью способа неударной печати. Это устройство представляет собой такой тип устройства, который соотносит физический параметр биологической жидкости или элемента этой жидкости, с концентрацией анализируемого вещества в этой жидкости или со свойством самой жидкости. Несмотря на то, что основу такого измерения может составить множество физических параметров - например, электрические, магнитные, жидкостные или оптические, - предпочтительной основой является изменение оптических параметров, и подробности, которые следуют ниже, касаются оптического устройства. Предпочтительный вариант указанного устройства включает плоский субстрат, такой как термопластичный листок. На поверхности этого субстрата имеется область нанесения образца и реакционная область, в которой образец претерпевает изменение своего оптического параметра, такого как рассеяние света. Субстрат, или “нижний слой”, образует с “промежуточным” и “верхним” слоями камеру, которая служит для получения присасывающей силы, продвигающей образец в устройство, и ограничительное соединение, которое служит для точной остановки тока жидкости после заполнения реакционной области.

Предпочтительно, устройство является практически прозрачным над реакционной областью, так, чтобы эту область можно было бы освещать источником света на одной стороне и измерять свет после прохождения на противоположной стороне. Реагент, нанесенный с помощью неударной печати, вызывает изменение образца, и это изменение в прохождении света является мерой для анализируемого вещества или для свойства жидкости, представляющих интерес. Альтернативно, свет, который рассеялся образцом жидкости, или свет, который проходит через образец, а затем отражается (с помощью рефлектора на противоположной стороне) и проходит во второй раз, можно улавливать с помощью детектора, расположенного на той же стороне, что и источник света.

Этот тип устройства подходит для проведения различных анализов биологических жидкостей, таких как определение биохимических или гематологических показателей, или измерение в таких жидкостях концентрации белков, гормонов, углеводов, липидов, лекарственных препаратов, токсинов, газов, электролитов и т.п. Процедуры для выполнения таких анализов описаны в соответствующей научной литературе. Среди прочих можно упомянуть следующие анализы и описывающие их источники.

(1) Анализ на хромогенный фактор XII а (а также другие факторы свертывания крови): Rand, M.D. et al., Blood, 88, 3432 (1996).

(2) Анализ на фактор X: Bick, R.L. Disorders of Thrombosis and Hemostasis: Clinical and Laboratory Practice. Chicago, ASCP Press, 1992.

(3) DRVVT (Тест разведении Рассела на яд гадюки): Ех-пег, Т. et al.. Blood Coag. Fibrinol., 1, 259 (1990).

(4) Иммунонефелометрические и иммунотурбидиметрические анализы на белки: Whicher, J.T., CRC Crit. Rev. Clin. Lab. Sci., 18:213 (1993).

(5) Анализ ТРА: Mann, K.G., et al., Blood, 76, 755, (1990); and Hartshorn, J.N. et al.. Blood, 78, 833 (1991).

(6) АРТТ (Анализ на активированное частичное тромбопластиновое время): Proctor, R.R. and Rapaport, S.I., Amer. J. Clin, Path, 36, 212 (1961); Brandt, J.T. and Triplett, D.A., Amer. J. Clin, Path, 76, 530 (1981); and Kelsey, P.R., Thromb. Haemost., 52, 172 (1984).

(7) Анализ на HbAlc (анализ на гликозилированный гемоглобин): Nicol, D.J. et al., Clin. Chem., 29, 1694 (1983).

(8) Общий гемоглобин: Schneck et al.. Clinical Chem., 32/33, 526 (1986); и патент США №4088448.

(9) Фактор Xa: Vinazzer, H., Proc. Symp. Dtsch. Ges. Klin. Cheem., 203 (1977), ed. By Witt, I.

(10) Колориметрический анализ на оксид азота: Schmidt, Н.Н., et al., Biochemica, 2, 22, (1995).

Настоящее устройство особенно хорошо подходит для измерения времени свертывания крови - “протромбинового времени” или “ПТ времени”, и детали, относящиеся к такому устройству, приводятся ниже. Модификации, необходимые для адаптации устройства для такого использования, как перечисленные выше, требуют не более чем обычного экспериментирования.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение устройства 10 по настоящему изобретению. Фиг.2 представляет собой послойное изображение, а фиг.3 представляет собой общий вид указанного устройства. Образец прикладывают к отверстию для забора образца 12 после сжимания камеры 14. Очевидно, что область слоя 26 и/или слоя 28, которые примыкают к контуру камеры 14, должны быть эластичными, чтобы камеру 14 можно было сжимать. Полиэфир толщиной около 0,1 мм имеет подходящую эластичность и упругость. Предпочтительно, верхний слой 26 имеет толщину около 0,125 мм, нижний слой 28 - около 0,100 мм. Когда камеру отпускают, присасывающая сила перемещает образец через канал 16 в реакционную область 18, которая содержит впечатанный неударным способом реагент 20. Чтобы гарантировать заполнение реакционной области 18 образцом, объем камеры 14 предпочтительно, по меньшей мере, равен объединенным объемам канала 16 и реакционной области 18. Если реакционная область 18 будет освещаться снизу, слой 28 должен быть прозрачным в том месте, где он примыкает к реакционной области 18. Для анализа на ПТ реагент 20 содержит тромбопластин, не содержащий придающих объем реагентов, обычно имеющихся в лиофилизированных реагентах.

Как показано на фиг.1, 2 и 3, ограничительные соединение 22 примыкает к камере 14 и реакционный области 18; однако канал 16 может продолжаться на одной или на обеих сторонах ограничительного соединения 22, отделяя ограничительное соединение от реакционной области 18 и/или камеры 14. Когда образец достигает ограничительного соединения 22, он перестает течь. Для измерений ПТ важно остановить ток образца, когда он достигнет этой точки, чтобы можно было получить воспроизводимое образование “монетных столбиков” - слипание эритроцитов, которое является важным этапом при мониторинге свертывания крови с использованием настоящего изобретения. Принцип действия ограничительных соединений описан в патенте США №5230866, включенном в настоящий документ в качестве ссылки.

Как показано на фиг.2, все описанные выше элементы образованы вырезами в промежуточном слое 24, сложенными послойно между верхним слоем 26 и нижним слоем 28. Предпочтительно, слой 24 представляет собой двустороннюю клейкую ленту. Ограничительное соединение 22 образовано путем дополнительного выреза в слое 26 и/или 28, выровненного по вырезу в слое 24 и запечатанного герметизирующим слоем 30 и/или 32. Предпочтительно, как показано, ограничительное соединение включает вырезы в обоих слоях 26 и 28 с герметизирующими слоями 30 и 32. Каждый вырез для ограничительного соединения 22 имеет, по меньшей мере, такую же ширину, как у канала 16. Также на фиг.2 показан необязательный фильтр 12а для покрывания отверстия 12 для забора образца. Этот фильтр может отделять эритроциты из образца цельной крови и/или может содержать реагент для взаимодействия с кровью для получения дополнительной информации. Подходящий фильтр включает анизотропную мембрану, предпочтительно, полисульфоновую мембрану такого типа, который можно приобрести у компании Spectral Diagnostics, Inc., Toronto, Canada. Необязательный рефлектор 18А может помещаться на поверхности слоя 26 или поблизости от него и располагаться над реакционной областью 18. Если рефлектор имеется, устройство становится устройством трансфлекторного типа.

Способ применения тест-полоски, изображенной на фиг.1, 2 и 3, можно понять с помощью схемы элементов измерителя, показанного на фиг.4, который, как предполагается, является автоматическим. Альтернативно, ручное управление также возможно (в этом случае камеру 14 сжимают вручную перед помещением образца на отверстие для забора образца 12, затем отпускают).

Первый этап, который должен выполнить пользователь, заключается во включении измерителя, в результате чего подается питание на детектор 40 тест-полоски, детектор 42 образца, измерительную систему 44 и необязательный нагреватель 46. Во время второго этапа вставляется тест-полоска. Предпочтительно, тест-полоска непрозрачна, по меньшей мере, на части своей площади, так, что вставленная тест-полоска будет блокировать освещение LED 40a детектора 40b (более предпочтительно, промежуточный слой изготавливается из непрозрачного материала, так, что фоновый свет не достигает измерительной системы 44). Детектор 40b, таким образом, воспринимает вставление тест-полоски и запускает исполнительный механизм 48 камеры для сжатия камеры 14. Дисплей 50 измерителя затем указывает пользователю, что необходимо приложить образец к отверстию 12 забора образца, как третий и последний этап, который должен выполнить пользователь для запуска последовательных операций по измерению.

Пустое отверстие для забора образца отражает свет. Когда образец помещен в отверстие для забора образца, он поглощает свет от LED 42a и, таким образом, уменьшает свет, который отражается на детектор 42b. Это уменьшение света, в свою очередь, дает сигнал исполнительному механизму 48 высвободить камеру 14. Полученная присасывающая сила в канале 16 перемещает образец через реакционную область 18 до ограничительного соединения 22. Свет от LED 44a проходит реакционную область 18, и детектор 44b мониторирует свет, прошедший через образец, по мере его свертывания. Если имеется множество реакционных областей, измерительная система 44 включает пару LED/детектор (подобно 44a и 44b) для каждой реакционной области. Анализ прошедшего света в зависимости от времени (как описано ниже) позволяет рассчитать ПТ время, которое появляется на дисплее 50 измерителя. Предпочтительно, температура образца поддерживается на уровне около 37°С с помощью нагревателя 46.

Фиг.5 изображает типичную кривую “рисунка свертывания”, на которой ток от детектора 44b нанесен на график в зависимости от времени. Сначала кровь выявляется в реакционной области с помощью детектора 44b во время 1. В интервал времени А между точками 1 и 2 кровь заполняет реакционную область. Снижение тока в этот интервал времени происходит из-за рассеянного эритроцитами света, и, таким образом, является приблизительной мерой гематокрита. В точке 2 образец заполнил реакционную область и находится в покое, его движение остановлено ограничительным соединением. Эритроциты начинают складываться в стопки подобно монетам (образование “монетных столбиков”). Эффект “монетных столбиков” позволяет увеличить прохождение света через образец (и уменьшить рассеяние) в интервал времени между точками 2 и 3. В точке 3 образование кровяного сгустка прекращает образование “монетных столбиков”, и прохождение света через образец достигает максимума. ПТ время можно рассчитать по интервалу В между точками 1 и 3 или между 2 и 3. Впоследствии кровь изменяет свое состояние с жидкого на полутвердый гель с соответствующим уменьшением прохождения света. Снижение тока С между максимумом 3 и конечной точкой 4 коррелирует с содержанием фибриногена в образце.

Фиг.6 изображает предпочтительный вариант устройства по настоящему изобретению. Это многоканальное устройство, которое включает обводной канал 52. Обводной канал 52 обеспечивает путь для образца для движения после прохождения образцом в реакционные области 118, 218 и 318. Образец протекает в обводной канал в силу пониженного давления в ограничительном соединении 122 на стороне камеры. Протекание образца прекращается, когда атмосферное давление по обеим сторонам ограничительного соединения уравнивается. Реакционная область 118 содержит тромбопластин. Предпочтительно, реакционные области 218 и 318 содержат контроли, более предпочтительно контроли, описанные ниже. Область 218 содержит тромбопластин, бычий элюат и рекомбинантный фактор VIIa. Композиция выбирается таким образом, чтобы нормализовать время свертывания образца крови путем противодействия эффекту антикоагулянта, такого как варфарин. Область 318 содержит только тромбопластин и бычий элюат для частичного преодоления эффекта антикоагулянта. Таким образом, на тест-полоске производится три измерения. ПТ время образца, измерение, представляющее главный интерес, измеряется в области 118. Однако это измерение признается действительным, только когда измерения в областях 218 и 318 дают результаты в заранее определенных пределах. Если один из контролей или оба находятся вне этих пределов, то указывается повторный анализ. Расширенное ограничительное соединение 122 прекращает ток жидкости во всех трех реакционных областях.

Устройство, изображенное на фиг.1 и 2 и описанное выше, предпочтительно изготавливают путем ламинирования термопластичных листков 26 и 28 на термопластичный промежуточный слой 24, имеющий адгезив на обеих своих поверхностях. Вырезы, которые формируют элементы, показанные на фиг.1, могут изготавливаться, например, путем резки слоев 24, 26 и 28 с помощью лазера или штампа.

Реакционная область 18 на нижнем слое 28 определяется вырезом в промежуточном слое 24. Предпочтительно, нижняя поверхность верхнего слоя 26 со стороны нижнего слоя 28 является гидрофобной, по крайней мере, на участке канала 16 и реакционной области 18. Поверхность реакционной области 18 является гидрофильной. Предпочтительно, поверхность отверстия 12 для забора образца также является гидрофильной для облегчения заполнения устройства, т.е. продвижения образца от отверстия 12 для забора в реакционную область 18. Удобным способом иметь гидрофильные образец и реакционные области является обеспечение гидрофильности всей поверхности нижнего слоя 28. Имеющиеся в продаже термопластичные пленки, имеющие подходящие гидрофильные поверхности, включают в себя пленку Antifog 3M 9962 ("Antifog"), которую можно приобрести в компании Medical Specialties, 3M Health Care, St. Paul, MN; пленку FMC GelBond, которую можно приобрести в компании Bio Whittaker Molecular Applications, Rockland, ME; терефталатполиэтиленовую пленку (PET), у которой поверхность обработана короной пламени или плазмой; иономерную пленку и другие обычные термопластичные пленки, имеющие гидрофильные поверхности или покрытия. Antifog представляет собой PET пленку, покрытую патентованным 3M покрытием, и является предпочтительным материалом для субстрата.

При решении вопроса о том, подходит ли субстрат для настоящего устройства и способа, гидрофильность поверхности можно определить тремя различными путями.

Угол контакта представляет собой угол между краем капли жидкости (обычно очищенной воды), которая образуется на увлажняемой поверхности, и самой поверхностью. Способ для измерения угла контакта является стандартным и может выполняться с помощью ручного или автоматизированного оборудования (ASTM Test Method D5946-96, Standard Test Method for Corona-Tested Polymer Films Using Water Contact Angle Measurments). Эти данные могут считаться точными и воспроизводимыми, если измеренный угол превышает 25°, а пленки считаются увлажняемыми, если угол контакта составляет приблизительно 60° или менее. Эти углы, измеренные для Antifog, составляли приблизительно 25°.

Натяжение увлажнения измеряется путем распределения растворов с известным поверхностным натяжением по тестируемой поверхности с наблюдением за тем, как раствор образует капли (ASTM Test Method D2578-94, Standard Test Method for Wetting Tension of Polyethylene and Polypropylene Films). Образование капель указывает на то, что силы внутреннего сцепления жидкости превышают адсорбционное притяжение поверхности. Растворы калибруют в единицах дины/см и называют диновыми растворами. Они имеются в продаже в пределах от 30 до 60 дин/см. Поверхность испытывают, начиная с растворов с наименьшим значением и продолжая с растворами с повышающимися значениями. Поверхность обозначают в величинах дин/см, соответствующих величинам тех растворов, которые остаются распределенными по поверхности в течение приблизительно двух секунд. Поскольку Antifog увлажнялся всеми растворами, он был охарактеризован как имеющий поверхностное натяжение увлажнения более 60 дин/см.

3М's Medical Specialties Department разработал тест на увлажнение для измерения увлажнения пленки водой (3М SMD #6122, тест на увлажнение, 4 декабря 1998 - продается в 3М Center, St. Paul, MN 55144-1000). Этот тест заключается в тщательном нанесении водного раствора краски на поверхность, высушивании и измерении диаметра высохших пятен. Полученные данные были, в основном, в пределах от 35 до 40 баллов, что означает очень хорошо увлажняемую поверхность.

На основе описанных выше измерений авторы настоящего изобретения пришли к заключению, что поверхность Antifog является крайне гидрофильной. Когда поверхность адекватно гидрофильна, капли реагента распространяются по поверхности, и, обеспечивая достаточное отложение капель, образуют практически однородный слой реагента в нужной области. Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин “практически однородный” не должен толковаться как непременно подразумевающий, что толщина покрытия на поверхности является одной и той же на всей области-мишени, и даже, что вся поверхность целиком покрыта.

Фиг.7 схематически изображает область-мишень с типичным покрытием. Заметьте, что часть поверхности (А) остается непокрытой, хотя наибольшая часть поверхности (В) имеет покрытие. Предпочтительно, по меньшей мере, около 80% области-мишени имеет покрытие. Предпочтительно, изменчивость толщины покрытия на областях (В) минимальна; например, самый толстый участок менее чем в три раза превышает среднюю толщину покрытой области. Средняя толщина покрытия на покрытых областях обычно составляет приблизительно от 0,1 мкм до 1 мкм, в зависимости от природы реагента и конкретного применения.

Фиг.8 представляет собой схематическое изображение аппарата для неударной печати реагента на реакционную область субстрата по настоящему изобретению. Печатающая головка 60 повторно выбрасывает поток капель реагента на полотно 62, которое движется в направлении, указанном стрелкой. Необязательные трафареты 64 и 66 гарантируют, что поток капель достигает полотна 62 только в реакционных областях 18.

Для контроля за печатью трафарет 66, т.е. трафарет, ближайший к печатающей головке 60, необязательно имеет гидрофобную поверхность 68, обращенную к печатающей головке. Реагент из многочисленных форсунок дозатора печатающей головки 60 образует множество капель на поверхности трафарета 68. Поскольку эта поверхность является гидрофобной, капли остаются изолированными, и их можно увидеть по отдельности с помощью расположенной ниже по потоку оптической системы 70. Гидрофильность поверхности 18 приводит к тому, что капли, достигающие этой поверхности, растекаются и/или сливаются, поэтому с помощью оптической системы 70 труднее обнаружить отдельные капли непосредственно в реакционной области.

Оптическая система 70 может обнаружить и, если это желательно, отбраковать дефектный продукт. Например, отсутствие капель может указывать на то, что одна или более форсунок дозатора не работают. Среди подходящих способов оптического обнаружения можно назвать микроскопию в темном поле, затенение, формирование изображения, освещение лазером и т.п. Необязательно, к реагенту можно добавлять краситель или флюоресцентную краску, чтобы его было легче увидеть с помощью оптической системы 70. Например, краска метиленовый синий, добавленная в реагент с приблизительной конечной концентрацией 0,1%, делает реагент видимым для оптической системы, не изменяя существенным образом измерения, производимые с помощью реагента.

Печатающая головка 60 может представлять собой любую известную неударную печатающую головку, включая ультразвуковую, электрографическую, ионопроекционную и т.п. Предпочтительно, печатающая головка 60 представляет собой струйную печатающую головку, более предпочтительно, термографическую струйную печатающую головку.

Следующие примеры демонстрируют настоящее изобретение в различных вариантах, но не предназначены для какого бы то ни было ограничения.

Пример 1 (сравнительный пример)

Были изготовлены две тест-полоски того типа, который описан выше для измерения ПТ времени (см. фиг.1-3). Различие между этими полосками заключалось в том, что полоска А имела нижний слой 28 из необработанного терефталатполиэтилена, в то время как полоска В имела нижний слой 28 из пленки FMC GelBond. Образец крови наносили на каждую полоску и производили измерения ПТ на аппарате того типа, который изображен на фиг.4. Фиг.9 изображает полученные кривые свертывания. Кривая для полоски А имеет относительно плоский пик (соответствующий пику 3 на фиг.5). Уплощенность этого пика лимитирует точность расчета полученного ПТ. Напротив, кривая для полоски В имеет гораздо более острый пик, что позволяет получать значительно более точные данные (заметьте, что значения ПТ времени для образцов, измеренные с помощью этих двух полосок, отличаются друг от друга).

Пример 2

Устройство по настоящему изобретению изготавливают сначала путем пропускания ленты с двусторонним адгезивом (RX 675SLT, продается компанией Scapa Tapes, Windsor, CT), помещенной между двумя разъединяющими прокладками, через ламинирующую и ротационную конвертирующую систему с режущим штампом. Образец, показанный на фиг.2, за исключением ограничительного соединения, прорезан через верхнюю разъединяющую прокладку и ленту, но не через нижнюю разъединяющую прокладку, которую затем удаляют как ненужную, вместе с вырезанными из ленты частями. Пленку 3М Antifog ламинируют со стороны обнаженной нижней стороны ленты. Реагент (тромбо-пластин, продается компанией Ortho Clinical Diagnostics, Raritan, NJ) затем печатают на реакционную область (18) пленки посредством термографической струйной печати, используя печатающие головки 51612А от Hewlett Packard, Corvallis, OR. Отверстие для забора образца прорезают в необработанной полиэфирной пленке (AR1235, продается компанией Adhesives Research, Glen Rock, PA), а затем ламинируют до совмещения с верхним слоем двусторонней ленты (после удаления разъединяющего слоя). Штамп затем прорезает ограничительное соединение через три слоя указанной сандвич-структуры. И наконец, полоски ленты с односторонним адгезивом - номер в каталоге 9843 (MSX4841), которая продается компанией 3М, St. Paul, MN, наносят на внешнюю сторону полиэфирных слоев для запечатывания ограничительного соединения.

Пример 3

Процедуру, подобную той, которая описана в примере 1, повторяли, чтобы изготовить тест-полоску того типа, который изображен на фиг.6. Реагент, нанесенный способом термографической струйной печати на области 118Р, 218Р и 318Р, представляет собой, соответственно, тромбопластин, тромбо-пластин бычий элюат и рекомбинантный фактор VIIa; а также тромбопластин и бычий элюат по отдельности. Бычий элюат (элюат бычьей плазмы с цитратом бария) продается компанией Haemotologic Technologies, Burlington, VT; а рекомбинантный фактор VIIa продается компанией American Diagnostica, Greenwich, Ct.

Измерения, проведенные с образцом цельной крови с помощью тест-полоски этого примера, дали кривую такого типа, который показан на фиг.5 для каждой из реакционных областей. Данные, полученные по кривым для контролей (реакционные - области 218Р и 318Р) используются для квалификации данных, полученных по кривой для реакционной области 118Р. В результате можно определить ПТ время более надежно, чем в случае тест-полоски, имеющей единственную реакционную область.