НАНЕСЕНИЕ РЕАГЕНТА НА МАТРИЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
APPLYING REAGENT ONTO MATRIX MATERIAL

Настоящее изобретение относится, в основном, к матричным материалам, имеющим реагенты, нанесенные на них для использования в качестве индикаторов (опытных образцов). Согласно одной особенности изобретения оно относится к нанесению реагентов на матричные материалы, согласно другой особенности - к самим индикаторам, которые включают в себя матричные материалы, являющиеся носителями реагентов. Оно, в частности, применяется для реагентов и матричных материалов, используемых при испытаниях, особенно для получения автономных опытных устройств, содержащих пробоотборник, включающий в себя матричный материал и реагенты, а также, необязательно, индикатор результата испытания.
Для местного тестирования анализируемого вещества, наличие которого предполагается в образце, важно минимизировать количество этапов, количество тестовых компонентов и количество используемого реагента. Многие серийно выпускаемые образцы состоят из пробоотборников и некоторых видов транспортных блоков для транспортировки свежеотобранных образцов в лабораторию для скорейшего анализа. Однако у этой практики есть много недостатков, поскольку она задает очень высокие требования к самому пробоотборнику, транспортной среде и транспортному блоку. Поэтому крайне важным представляется допущение наличия неизбежной задержки при получении результатов испытания из лаборатории.
Для преодоления этих недостатков были разработаны различные виды локальных испытаний. Существует несколько известных, автономных опытных устройств, на которые нанесен реагент, выявляющий анализируемое вещество вследствие вступления в реакцию с ним. Положительный результат может проявиться, например, в виде видимого изменения, наблюдаемого обычно в данном типе опытных образцов, где реагент нанесен на матричный материал, к которому затем добавляют образец для проведения испытания.
Широко известные примеры данного типа опытных образцов - тесты на наличие беременности и тесты на определение белка, протеолитических ферментов и лейкоцитов в пробах мочи. Далее следуют другие конкретные примеры.
Такие тесты, составы и реагенты раскрыты, например, в Патентах США US-4278763, US-4299917 и US-4657855. В этих изобретениях необходимо использовать фильтровальную бумагу, последовательно пропитанную различными реагентами, а затем высушенную для осуществления испытания устройства для сбора мочи. После сбора мочи ее помещают в приемник для опытного образца или приводят индикаторную полоску в соприкосновение с мочой.
В Патенте US-5049358 раскрыто устройство и способ определения наличия и концентрации белка, такого как альбумин или белок Бенс-Джонса, в опытном образце.
Патент US-2004/0214339 относится к способам и устройствам определения белков в водном растворе испытательной жидкости, в которой буферная добавка поддерживает уровень рН, соответствующий образцу.
Патенты US-6397690 и US-6378386 относятся к технологии и приспособлениям для определения величины поверхности и чистоты. С помощью технологии измеряют удельное загрязнение поверхности путем определения потерь коэффициента отражения перед и после протирки.
Патент US-6770485 относится к способам выявления биологического материала, в частности, испытаниям, способам и оборудованию для выявления опасных биологических агентов, таких как микроорганизмы, биологические токсины и т.п. В упомянутом патенте раскрыт способ, в котором образец сначала собирают с помощью тампона или прокладки и т.п. При контакте с одним или несколькими реагентами, белок производит различимый сигнал (например, в виде окраски), помимо испытательной полоски, пропитанной индикатором белка, индикаторная полоска может также включать в себя сахар и рН-детекторы. Также для них могут быть предусмотрены отдельные индикаторные полоски.
US-5981287 относится к способу для выявления домашней пыли, причем домашнюю пыль обрабатывают детектором белка. При нанесении реагента детектора белка на фильтр пылевое вещество окрашивается.
В целом матричный материал может принимать различные формы в широком диапазоне, но обычно он представляет собой поглощающий материал, один из примеров которого - бумажное полотно. Стандартные продукты, изготовленные из бумажных полотен, обладают некоторыми важными свойствами. Обычно их используют для очистки или протирки, и поэтому они должны представлять собой очень сильный абсорбент и обладать хорошими характеристиками. Например, в Патенте US-6649025 описано изделие для протирки, изготовленное из отдельных слоев, которые обладают различными поверхностными характеристиками на каждой стороне изделия. Первый и второй внешний слой могут быть ламинированными друг другом. Они могут быть рельефными и вложенными друг в друга. Изделие, раскрытое в данном патенте, предназначено и подходит, главным образом, для очистки и полировки любой поверхности или предмета.
В общих чертах, эффективность образца может быть достигнута при использовании компактного опытного образца, который имеет все необходимые реагенты и обладает функциями, требуемыми для образца, во многих образцах можно использовать два или более реагентов, которые сочетаются друг с другом в ходе, после и даже до отбора образца (пробы). Для соответствия этим требованиям можно вводить другие технические решения, например структуры, разделенные на отсеки, с отдельными резервуарами для реагентов. Некоторые опытные образцы были разработаны для различных типов анализа, которые предназначены для облегчения отбора проб, как в лабораторных, так и в нелабораторных условиях. Для нелабораторных условий также удобно иметь нежидкостные реагенты, которые обеспечивают легкую транспортировку и удаление отходов.
Как правило, в таких опытных образцах реагенты наносят на матричный материал, обычно - на матричный материал, пропитанный в абсорбенте. В результате этого тест готов к использованию. Известно количество технологий по нанесению реагента. Однако многие такие известные технологии являются продолжительными и дорогостоящими. Как правило, известные технологии подвержены ошибкам. Далее приведены некоторые примеры известных технологий.
Тип технологии, раскрытой в US-4046513 и GB-1601283, оба из которых датированы концом 1970-х, состоит в нанесении реагентов на матричный материал с использованием штамповочной технологии печатания, например, трафаретная печать или офсетная печать, в которой контактный элемент, имеющий нанесенный на него реагент, отпечатывается на матричном материале.
Недавно разработанные технологии состоят в следующем.
Патенты ЕР-0342771 (а также патенты US-5763262, US-2001/0023075 и US-2002/0187561) обеспечивают способ подачи аэрозоля, в котором реагент наносят на матричный материал в виде тонкой жидкой струи через маленькое отверстие сопла с использованием промышленного печатающего устройства. В способе также использована звуковая вибрация и электростатическое поле для контроля нанесения реагента.
В Патенте US-5958790 раскрыт способ пропитки реагентов в нитроцеллюлозной бумаге путем выдерживания бумаги в растворе, содержащем реагент. Этот способ является очень продолжительным.
В Патенте US-5252496 использован способ линейного распыления для нанесения антитела на мембрану. Кроме того, в US-5149622 раскрыто как покапельное добавление реагента на фильтр, так и, в качестве альтернативы, использование различных областей рисунков, предназначенных либо для распыления, либо для осаждения на них матричного материала.
В ЕР-1107004 раскрыто нанесение реагента на гидрофильную целевую поверхность непоглощающей подложки с использованием технологии безударной печати, в которой струю микрокапелек направляют на подложку.
В US-5658 раскрыта технология для нанесения реагентов на твердую подложку с образованием диагностической сетки, в которой сетку из капель реагента располагают на рисунке с использованием технологии струйной печати.
В US-2002/0064887 раскрыто печатающее устройство, включающее в себя резервуар, капиллярную трубку или сопло для осаждения жидкостей на твердую подложку.
В обзоре технологии, используемые для нанесения реагентов на матричный материал, становятся более и более изысканными и технически сложными. Очевидно, это создает спрос на методический подход. Первая особенность изобретения состоит в усовершенствовании технологии для нанесения реагентов на матричный материал.
Согласно первой особенности настоящего изобретения обеспечен способ нанесения реагентов или частиц, являющихся носителями нанесенного на них реагента, на матричный материал, причем способ включает в себя отпечатывание реагента или частиц на матричном материале вследствие приведения в контакт валика, на который осажден реагент или частицы, являющиеся носителем реагента, с матричным материалом, когда контактный валик вращается или когда контактный валик и матричный материал движутся друг относительно друга. Кроме того, согласно первой особенности изобретения, обеспечен матричный материал, имеющий реагенты или частицы, нанесенные этим способом.
Было учтено, что при использовании такой технологии контактной печати достигается дешевый, быстрый и благоприятный для производства путь изготовления продукции в больших количествах и за короткий период времени. Например, далее описан вариант воплощения, в котором использована технология печатания «валик к валику» и устройство, которое обычно является стандартным в области печатания. Такие стандартные технологии печатания «валик к валику» способны обеспечить высокоскоростное, крупномасштабное производство с однородным качеством.
Осуществляемый способ четко отличается от технологий, осуществляемых вручную или использующих усложненное распыление или способы струйной печати. Способ, используемый в настоящем изобретении, является более надежным в эксплуатации, чем эти известные технологии, и поэтому он применим для крупномасштабного непрерывного производства. Аналогично, способ не так подвержен качественным изменениям, как известные технологии.
Матричный материал с нанесенным на него реагентом особенно полезен в автономных опытных устройствах, пригодных для местных клинических или гигиенических исследований, когда он является готовым к употреблению вследствие наличия в нем необходимых реагентов для образца. Например, опытное устройство может содержать пробоотборник и индикатор результата испытаний. Общепользовательская полезность также очень высока, поскольку для прочтения результата испытаний не требуется никаких устройств.
Использование такой технологии печати также имеет преимущество, состоящее в облегчении нанесения реагента или частиц на матричный материал в заданном рисунке. Например, можно выбрать определенный рисунок для повышения концентрации образца в месте нахождения реагентов или частиц, или где может находиться один или несколько буквенно-цифровых символов, которые могут помочь пользователю. Это может быть достигнуто путем исходного расположения реагента или частиц на контактном элементе в рисунке.
Способ применим для реагентов для печати, используемых в жидкой форме, например, в виде раствора, а равно применим для реагентов для печати, которые нанесены на частицы. Полезное применение состоит в хроматографическом испытании. Более того, способ аналогичным образом применим для частиц, используемых для печати, которые не переносят на себе никакого реагента.
Реагент может быть любого типа, включая одиночное соединение или смесь. Изобретение особо применимо для реагента, способного действовать в качестве пробы, по меньшей мере, для одного химического или биологического анализируемого материала в образце, или пригодного для определения рН образца. Одним предпочтительным реагентом является лиганд или антилиганд. Некоторые дополнительные конкретные примеры полезных реагентов приведены ниже.
Матричный материал может быть любого типа, пригодного для переноса реагента или частиц, включая, но не исключительно, матричный раствор, бумагу, мембрану или пропитанный суппорт. Часто матричный материал является абсорбентом, вследствие чего реагент или частицы пропитывают матричный материал, что облегчает удержание реагента или частиц. Аналогично, использование поглощающего материала может облегчить добавление образца для проведения реакции с реагентом или частицами. Таким образом, изобретение является особо применимым для матричного материала, предназначенного для использования в опытном устройстве, особенно, в опытном устройстве, пригодном для местного тестирования. В таком устройстве, матричный материал может быть также помещен в монтажную арматуру, образующую кожух образца или картридж.
Поглощающую способность матричного материала можно выбрать путем отбора матричного материала. Матричный материал может представлять собой, в качестве примера, но без ограничений, тканевую или нетканевую целлюлозу, вискозу, полипропилен, полиэстер, полиамид или их смесь. Матричный материал может иметь поверхностную структуру или он может быть крепированным для повышения капиллярных свойств поверхности поглощающего материала. Толщину матричного материала также можно регулировать для достижения желаемой поглощающей способности.
Преимущественно, может существовать, по меньшей мере, один слой дополнительного материала, ламинированного совместно с матричным материалом. Ламинирование материала может иметь множество различных целей, некоторые примеры которых - следующие. Различные технологии ламинирования можно также использовать для повышения как отслаивания образца, так и его концентрации на матрице. Дополнительный материал может представлять собой непроницаемый слой на одной или обеих сторонах матричного материала. Дополнительный материал может придавать устройству дополнительную жесткость. Дополнительный материал может представлять собой слой полупроницаемого материала, например, для снижения или предотвращения вымывания реагентов или их протекания из матричного материала в ходе отбора проб.
Способ, в котором испытательное устройство используется для клинических или гигиенических испытаний.
Вторая особенность настоящего изобретения связана с улучшением функционирования испытательного устройства, включающего в себя матричный материал, являющийся носителем реагента.
Согласно второй особенности изобретения, во-первых, обеспечено испытательное устройство, содержащее:
два непроницаемых слоя; и
слой матричного материала, установленного между непроницаемыми слоями,
матричный материал, являющийся носителем реагента, и
один или несколько непроницаемых слоев, содержащих несколько отверстий, совмещенных с матричным материалом, и через которые на матричный материал можно наносить образец (пробу).
Для осуществления испытания или анализа образец можно наносить через отверстия на матричный материал, а следовательно, и на реагент, нанесенный на матричный материал. Конкретные преимущества достигаются путем обеспечения нескольких отверстий, по сравнению с упомянутым одним крупным отверстием, следующим образом.
При обеспечении нескольких отверстий в результате наблюдается повышение интенсивности реакции с реагентом и, следовательно, улучшение результатов испытания, например, состоящего в том, что изменение окраски становится более видимым. Причина достижения этих результатов не вполне понятна, но предполагается, что они достигаются из-за капиллярного действия внутри матричного материала, как указано далее. Отверстия можно рассматривать как обеспечивающие производительность отдельных реакций под каждым отверстием, состоящую в том, что образец под каждым отверстием приходит в соприкосновение с матричным материалом. Это приводит к местному насыщению матричного материала породой в каждом местоположении под отверстием, и порода диффундирует наружу относительно периферии каждого отверстия. Считается, что это вызывает создание концентрационного барьера, который локально приводит к более интенсивному протеканию реакции.
Наличие нескольких отверстий может также содействовать получению образца с поверхности за счет краев каждого из отверстий, образованных в непроницаемом слое, при его отскабливании с поверхности.
Согласно второй особенности изобретения, во-вторых, обеспечено испытательное устройство, содержащее:
два непроницаемых слоя;
слой матричного материала, установленного между непроницаемыми слоями, причем один из непроницаемых слоев имеет, по меньшей мере, одно отверстие, совмещенное с матричным материалом, и через которое образец можно наносить на матричный материал; и
полупроницаемый слой, простирающийся, по меньшей мере, через одно отверстие, причем полупроницаемый слой изготовлен из полупроницаемого материала, который позволяет образцу проходить через него, в то же время, ограничивая вытекание реагента.
Полупроницаемый слой обладает преимуществом, заключающимся в снижении выщелачивания или протекания реагентов из матричного материала в ходе отбора пробы. Более того, это снижает выщелачивание, а также протекание влаги назад к исследуемой поверхности.
Испытательное устройство используется для клинических или гигиенических испытаний.
Для обеспечения лучшего понимания воплощение настоящего изобретения будет далее описано с помощью неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На чертежах:
Фиг.1 представляет собой иллюстрацию устройства для процесса предварительной обработки;
Фиг.2 представляет собой иллюстрацию устройства для осуществления процесса печатания реагента;
Фиг.3 представляет собой иллюстрацию устройства для процесса ламинирования;
Фиг.4 представляет собой перспективное изображение с пространственным разделением частей испытательного устройства, образованного ламинированным матричным материалом;
Фиг.5 представляет собой вид сверху с пространственным разделением частей варианта воплощения испытательного устройства; и
Фиг.6 представляет собой вид сверху с пространственным разделением частей другого варианта воплощения испытательного устройства.
Существует первое описанное устройство, которое применяют для реализации технологии контактной печати, пригодной для нанесения реагентов на матричный материал путем печатания. Точнее говоря, с помощью устройства реагентами пропитывают матрицу, предназначенную для технологии высокоскоростной, многопроходной стандартной печати типа «валик к валику», обычно предназначенной для печатания документов, а не осуществления диагностических тестов. Технология «валик к валику» сама по себе известна, но будет описана настолько, насколько это необходимо для применения изобретения.
Устройство спроектировано для нанесения на матричный материал бромкрезолового зеленого (БКЗ) реагента, содержащего бромкрезол зеленый, уксусную кислоту, метилацетат и спирт. Несмотря на это, следует отметить, что технология не ограничена БКЗ, но, в целом, на матрицу можно наносить любые реагенты, используя аналогичную технологию. Технология в равной мере применима для нанесения частиц, которые являются носителем для реагента. Нанесение реагента на частицы, являющиеся его носителем, является частным случаем нанесения реагента, являющегося лигандом или антилигандом. Частицы могут быть любого типа, материала или размера, например, могут быть латексными частицами, коллоидными частицами золота или магнитными частицами. Частицы могут быть окрашенными либо неокрашенными.
В данном варианте воплощения матричный материал 1 представляет собой бумажное полотно, но следует отметить, что матричный материал может принимать любую форму, предпочтительно, быть поглощающим материалом для облегчения его использования в испытательном устройстве.
Осуществление испытания реакции на белок на основе бромкрезолового зеленого химического реагента, проведенное по типу «валик к валику», можно разделить на три отдельных этапа, а именно: 1) предварительная обработка матричного материала, 2) отпечатывание раствора реагента на тестовой матрице, и 3) ламинирование тестовой матрицы, содержащей отпечатанный раствор, с одним или несколькими вспомогательными слоями для образования тестового объекта с одним или несколькими слоями, имеющего компактную форму. Устройство для осуществления этих трех этапов будет описано далее, но следует отметить, что эти этапы нельзя выполнять в данном порядке.
Предварительную обработку матричного материала 1 можно осуществлять либо путем промывки матричного материала 1 в кислотной ванне, либо за счет отпечатывания требуемого раствора кислоты непосредственно на матричном материале. Кислота может представлять собой любой вид кислоты (например, лимонная кислота, уксусная кислота, аскорбиновая кислота, винная кислота), и ее функция состоит в буферизации тестовой матрицы относительно небольших изменений рН. Следовательно, это повышает надежность и стабильность испытания. Предварительная обработка путем процесса промывки включает в себя погружение матричного материала 1 в кислотную ванну, содержащую кислоту с заданным показателем рН, до полного смачивания матричного материала 1, сопровождаемого последующим периодом высушивания.
Предварительная обработка за счет печатания может представлять собой либо процесс «валик к валику», либо тип процесса с остановками.
Фиг.1 представляет собой иллюстрацию устройства 20 для предварительной обработки, в котором в качестве технологии для предварительной обработки задействована глубокая печать типа «валик к валику», а в качестве реагента для предварительной обработки использована лимонная кислота. На Фиг.1 и в последующих чертежах стрелки означают направление потока матричного материала 1. Устройство 20 для предварительной обработки скомпоновано следующим образом.
Открытый поддон 21 содержит кислоту 22 для предварительной обработки. Контактный валик 23 частично погружен в кислоту 22, вследствие чего кислота 22 осаждается на контактном валике 23 при его вращении. Контактный валик 23 соприкасается с матричным материалом 1 под действием прижимного валика 24, расположенного на противоположной стороне матричного материала 1, и также соприкасающегося с матричным материалом 1. Протир 25 установлен вплотную к контактному валику 23 для удаления избыточной кислоты 22 перед приведением контактного валика 23 в соприкосновение с матричным материалом 1 во время вращения.
В ходе технологического процесса, контактный валик 23 и прижимной валик 24 вращаются с одинаковой скоростью, пока матричный материал 1 подается между ними таким образом, чтобы он поступательно перемещался относительно контактного валика 23 и прижимного валика 24. Контактный валик 23 перемещает кислоту 22 от поддона 21 к матричному материалу 1 и благодаря контакту с матричным материалом 1 под действием давления, вызванного прижимным валиком 24, отпечатывает кислоту 22 на матричном материале 1.
Нанесение реагента 32, который в данном примере представляет собой БКЗ, осуществляют с использованием такой же стандартной технологии печатания, что и описанная выше для этапа предварительной обработки. В частности, Фиг.2 представляет собой устройство 30 для осуществления процесса печатания реагента, в котором в качестве технологии печатания для нанесения реагента 32 использована технология глубокой печати по принципу «валик к валику». Устройство 30 для осуществления процесса печатания реагента скомпоновано следующим образом.
Открытый поддон 31 содержит реагент 32. Вязкость реагента 32 может находиться в диапазоне 5-5000 сП, но предпочтительно вязкость составляет 100-1000 сП. Контактный валик 33 частично погружен в реагент 32, вследствие чего реагент 32 осаждается на контактном валике 33 при его вращении. Контактный валик 33 соприкасается с матричным материалом 1 под действием прижимного валика 34, расположенного на противоположной стороне матричного материала 1, и также соприкасающегося с матричным материалом 1. Протир 35 установлен вплотную к контактному валику 33 для удаления избыточной кислоты 32 перед приведением контактного валика 33 в соприкосновение с матричным материалом 1 во время вращения.
В ходе технологической эксплуатации контактный валик 33 и прижимной валик 34 вращаются с одинаковой скоростью, пока матричный материал 1 подается между ними таким образом, чтобы он поступательно перемещался относительно контактного валика 33 и прижимного валика 34. Контактный валик 33 перемещает кислоту 32 от поддона 31 к матричному материалу 1 и благодаря контакту с матричным материалом 1 под действием давления, вызванного прижимным валиком 34, отпечатывает кислоту 32 на матричном материале 1.
В случае устройства 30 для осуществления процесса печатания реагента, и в отличие от устройства 20 для процесса предварительной обработки, процесс глубокой печати осуществляют при помощи контактного валика 33, имеющего углубление в заданном рисунке, вследствие чего реагент 32 осаждается на контактном валике 33 в данном углублении и наносится на матричный материал 1 в выемке заданного рисунка. Любой заданный рисунок можно использовать подходящим образом для применения реагента. Один тип заданного рисунка представляет собой один или несколько буквенно-цифровых знаков, например, одну или несколько букв или символов, или их сочетаний. Они могут, например, отображать результат испытания, например, в виде таких терминов, как «чистый», «грязный», «положительный», «+» («++», «+++», и т.д.), «отрицательный» или «-».
Матричный материал 1 может быть ламинированным с дополнительным слоем 48. Вообще говоря, такое ламинирование можно осуществлять либо путем использования процесса «валик к валику», либо типа процесса с остановками, но последнее предпочтительнее. Подходящее устройство 40 для процесса ламинирования показано на Фиг.3 и скомпоновано следующим образом.
На первом 4а схематическом изображении устройства 40 для осуществления процесса ламинирования клей 42 наносят на матричный материал 1 с использованием той стандартной технологии печати, которая описана выше для этапа предварительной обработки и этапа нанесения реагента. В частности, на первом 4а схематическом изображении в качестве технологии печати для нанесения клея 42 используют глубокую печать по принципу «валик к валику», которую осуществляют следующим образом.
Открытый поддон 41 содержит клей 42. Контактный валик 43 частично погружен в клей 42, вследствие чего клей 42 осаждается на контактном валике 43 при его вращении. Контактный валик 43 соприкасается с матричным материалом 1 под действием прижимного валика 44, расположенного на противоположной стороне матричного материала 1, и также соприкасающегося с матричным материалом 1. Протир 35 установлен вплотную к контактному валику 43 для удаления избыточного клея 42 перед приведением контактного валика 43 в соприкосновение с матричным материалом 1 во время вращения.
В ходе технологической эксплуатации контактный валик 43 и прижимной валик 44 вращаются с одинаковой скоростью, пока матричный материал 1 подается между ними таким образом, чтобы он поступательно перемещался относительно контактного валика 43 и прижимного валика 44. Контактный валик 44 перемещает клей 42 от поддона 41 к матричному материалу 1 и благодаря контакту с матричным материалом 1, под действием давления, вызванного прижимным валиком 44, отпечатывает клей 42 на матричном материале 1.
На втором 4b схематическом изображении устройства 40 для осуществления процесса ламинирования, клей 42, нанесенный на матричный материал 1, высушивают. На втором 4b схематическом изображении матричный материал с помощью нескольких клапанных валиков 46 пропускают через сушилку 47, в которой для клея 42, нанесенного на матричный материал 1, применяют горячий воздух.
На третьем 4 с схематическом изображении устройства 40 для осуществления процесса ламинирования дополнительный слой 48 ламинирован с матричным материалом 1 за счет прилипания к нему с использованием клея 42. Матричный материал 1 и дополнительный слой 48 подают с использованием клапанных валиков 49 в зону контакта друг с другом между двумя прижимными валиками 50. Прижимные валики 50 оказывают давление на матричный материал 1 и дополнительный слой 48, вызывая прилипание клея 42 к ним обоим. Прижимные валики 50 применяют при комнатной температуре для приложения давления, например, от 0,5-10 бар, до, предпочтительно, 2-4 бар.
Клей 42 может представлять собой горячий клей или холодный клей. Если клей 42 является холодным клеем, его можно наносить на поверхность матричного материала в жидкой форме и высушивать, как изображено на втором 4b схематическом изображении, перед ламинированием дополнительного слоя 48. Другой полезный тип холодного клея, который можно использовать, представляет собой ультрафиолетовый (УФ) вулканизационный клей. В этом случае вместо процесса для сушки клея 42, изображенного на втором 4b схематическом изображении, можно использовать процесс, в котором применяют ультрафиолетовое излучение для вулканизации клея 42.
Если клей 42 является горячим клеем, то он представляет собой термопластичный материал, и его наносят на поверхность матричного материала 1 при температуре выше его перехода в стеклообразное состояние. В этом случае высушивание в условиях процесса, представленного на втором 4b схематическом изображении, является необязательным, но для склеивания друг с другом матричного материала 1 и дополнительного слоя 48 затем используюткак давление, так и температуру.
В устройстве 40 для процесса ламинирования клей 42 наносят на матричный материал 1, но, в качестве альтернативы, его можно наносить и на дополнительный слой 48.
Устройство 40 для процесса ламинирования можно использовать для ламинирования нескольких дополнительных слоев, при необходимости. Дополнительный слой 42 может принимать множество различных форм. Примеры возможных дополнительных слоев (которые можно использовать в любых сочетаниях) включают в себя:
a) пластичные материалы, используемые в качестве элемента жесткости и/или в качестве защитного слоя;
b) непроницаемые материалы, используемые в качестве рисунка и/или в качестве защитного слоя;
c) полупроницаемые материалы, используемые в качестве защитного слоя,
d) капиллярную мембрану, используемую в качестве дополнительного поглощающего слоя.
Толщина матричного материала 1 и дополнительного слоя 48, используемого в вышеописанных устройствах 20, 30 и 40, обычно находится в диапазоне 1-500 мкм, а предпочтительно - в диапазоне 1-100 мкм.
В устройстве, описанном выше, матричный материал 1 подают со скоростью, равной окружной скорости валиков, например, контактного валика 43 и прижимного валика 44. Также каждый из пары противоположных друг другу валиков, например контактный валик 43 и прижимной валик 44, имеют одинаковые размеры. Однако эти характеристики можно варьировать для различных применений, например, используя валики с различными диаметрами и запуская их в эксплуатацию при скоростях, отличных друг от друга и/или от скорости матричного материала 1.
Далее будет описано испытательное устройство 60, показанное на Фиг.4. Испытательное устройство 60 может быть создано с использованием вышеописанных устройств 2, 3 и 4, причем испытательное устройство 60 создают путем простого отрезания части сплошного матричного материала 1, произведенного в устройстве 40 для процесса ламинирования.
Испытательное устройство 60 содержит слой матричного материала 1, имеющий нанесенный на него реагент, ламинированный с тремя дополнительными слоями, а именно - полупроницаемым слоем 61, смежным с матричным материалом 1; непроницаемый поверхностный слой 62, расположенный с внешней стороны относительно полупроницаемого слоя 61; и непроницаемый базовый слой 63, смежный с матричным материалом 1 на стороне, противоположной полупроницаемому слою 61.
Полупроницаемый слой 61 является необязательным, и в некоторых вариантах воплощения испытательного устройства 60 может быть опущен.
Испытательное устройство 60 может дополнительно содержать (необязательно) капиллярный слой 64 между матричным материалом 1 и непроницаемым базовым слоем 63 для повышения абсорбции образца матричным материалом 1.
Непроницаемый поверхностный слой 62 и непроницаемый базовый слой 63 создают герметизацию вокруг края матричного материала 1. Герметизацию по существу можно создать в ходе процесса ламинирования или отдельным этапом.
Непроницаемый поверхностный слой 62 и непроницаемый базовый слой 63 предотвращают соприкосновение жидкости с матричным материалом, за исключением ситуации, когда это контролируется, как будет описано далее. Чтобы позволить образцу соприкоснуться с матричным материалом 1, непроницаемый поверхностный слой 62 можно сделать съемным, или же он может содержать отверстия, вследствие чего он перестает быть непрерывным, например, вследствие физической модификации за счет удаления его части.
Два примера испытательного устройства 60, в котором поверхностный слой 62 включает в себя отверстия, показаны на Фиг.5 и 6.
В примере согласно Фиг.5 поверхностный слой 62 имеет единственное отверстие 65, созданное у одного конца испытательного устройства 60, обнажающее область 66 полупроницаемой мембраны 61, которая действует как пробоотборная поверхность для приема образца (пробы). Используемый образец можно наносить на область 66, протирая испытательное устройство о поверхность, покапельно нанося жидкий образец на испытательное устройство 60 или приводя в соприкосновение край 70 испытательного устройства, примыкающий к отверстию 65, с твердым образцом, или погружая его в жидкий образец. Поверхностный слой 62 можно исходно снабдить отверстием 65, образованным путем удаления части поверхности слоя 62, например, обеспечивая перфорации в поверхностном слое вокруг края отверстия 66.
В дополнение, испытательное устройство 60 снабжено двумя (или, в общем виде, любым количеством) прорезями 67, созданными в отверстии 65 и простирающимися через всю толщину испытательного устройства 60, позволяя собирать образец с острого предмета, такого как нож, который скользит через прорезь 67 под действием пользователя.
Размер и форму прорезей 67 и отверстий 65 можно изменять в соответствии с требованиями применения. Отверстие 65 может иметь, как было указано выше, любой размер или форму, например, форму плоского среза края 70, а также расширения короткого среза или его части, проекции короткого среза, причем проекция может иметь любой размер или форму. Естественно, упомянутые признаки могут также относиться к длинному краю испытательного устройства 60 вместо короткого 70 края.
В примере согласно Фиг.6 поверхностный слой 62 имеет множество отверстий 71. В данном случае есть шестнадцать отверстий 71, но это количество можно изменять. Отверстия 71 являются круговыми, но они могут иметь и другие формы. Отверстия 71 расположены в регулярном порядке, который, тем не менее, не обладает особым преимуществом, позволяя лишь расположить отверстия 71 компактно. Обеспечение множества отверстий 71 в примере согласно Фиг.6 соблюдается для обеспечения более отчетливого результата испытания, по сравнению с одиночным отверстием 65 в примере согласно Фиг.5. Считается, что это вызвано капиллярным воздействием, создающим локальную концентрацию на границе матричного материала 1 под каждым отверстием 71, как описано выше. Наличие нескольких отверстий 71 также способствует отделению образца от поверхности, поскольку краями каждого отверстия 71 можно скоблить поверхность.
В обоих примерах согласно Фиг.5 и 6 остаток поверхностного 62 слоя за пределами отверстия 65 или отверстий 71 образует захват 68 для пользователя. Захват 68 может быть отделен от отверстия 65 или отверстий 71 сгибом 69. Градус угла изгиба 69, а также размер и форму захвата 68 можно изменять в соответствии с требованиями применения.
В качестве альтернативы капиллярный канал можно также расположить в виде проекции плоскости с отверстиями с небольшими прорезями, обнажающими матричный материал 1 на поперечном разрезе испытательного устройства 60.
Существует опасность, что реагенты, нанесенные на матричный материал 1, будут выходить наружу в ходе использования, вызывая вытекание реагента с матричного материала 1 на поверхность или на предмет в ходе исследования. Это вытекание может стать заметным при увлажнении поверхности для отбора пробы, при содействии отделению образца от поверхности с последующим перемещением образца в матричный материал 1 пробоотборника для осуществления взаимодействия реагента с анализируемым веществом в образце. Увлажненный матричный материал 1 может быть непригодным для предотвращения вытекания реагента из-за высокого уровня влаги, вводимой в ходе отбора пробы.
Следовательно, желаемое одностороннее вытекание можно выявлять различными средствами.
Один вариант состоит в том, что материал полупроницаемого слоя 61 можно выбрать для снижения или предохранения реагента от вымывания с матричного материала 1. Например, полупроницаемый слой 61 можно получить из гидрофобного слоя. Подходящий гидрофобный материал представляет собой нетканый полипропиленовый материал. Материал может быть либо постоянно, либо непостоянно гидрофобным, в зависимости от применения. Используемые материалы замедляют отекание реагента с матричного материала 1 после его увлажнения за счет исследуемой поверхности. Аналогично, они замедляют вытекание образца на упомянутую поверхность. С точки зрения гигиены, это очень важное свойство, поскольку оно снижает или предохраняет образец, который может содержать микроорганизмы, от повторного загрязнения им поверхности. Более того, поверхность остается сухой также после отбора пробы и не превращается в площадку для возникновения новых проблем, связанных с загрязнением.
Данный эффект достигается за счет полупроницаемого слоя 61, простирающегося через отверстие 65 или отверстия 71. Это следует из конструкции, показанной на Фиг.4, на которой полупроницаемый слой 61 распространяется на всю поверхность матричного материала 1 между матричным материалом 61 и поверхностным слоем 62. Однако возможны и другие конструкции, в которых полупроницаемый слой 61 простирается через отверстие 65 или отверстия 71, например, с полупроницаемым слоем 61, распространяющимся только на зону отверстия 65 или отверстия 71, или находится напротив поверхностного слоя 62.
Другой пример средства для предохранения материала от вымывания с испытательного устройства 60 состоит в использовании, например, как показано на Фиг.5, непроницаемого поверхностного слоя 62 с отверстием 65, обеспечивающим капиллярную поверхность, канал или любую поверхность, позволяющую увлажненному образцу проникать в матричный материал 61. Конструкция отверстия 65 может представлять собой простой срез или проекцию, предназначенную для достижения непосредственного соприкосновения.
Либо один, либо оба из двух слоев (необязательно) - непроницаемого поверхностного 62 и непроницаемого базового 63, являются прозрачными в области, прилегающей к отверстию 65 или отверстиям 71. Это позволяет при обследовании матричного материала 1 определить, где произошло видимое изменение результата испытания.
Испытательное устройство 60 можно спроектировать для повышения концентрации образца в месте, где реагент наносят на матричный материал 1. Один вариант заключается в придании рельефа матричному материалу 1, например, с помощью технологии печатания, с помощью которой получается этот рельеф. Другой вариант заключается в нанесении, например, путем печатания, непроницаемых чернил на рисунок, что, таким образом, повышает концентрацию. Рисунок рельефа или непроницаемых чернил может представлять любой подходящий рисунок, а технология его нанесения - известную в других областях и известную в грязесъемной продукции, используемой для очистки. Например, рисунок рельефа или непроницаемые чернила могут представлять собой выпуклый рисунок с впадинами, сетками или окружностями для снижения растекания жидкости и/или для повышения течения жидкости и концентрации на небольшой площади поверхности.
Для улучшения отделения образца от пробоотборной поверхности, испытательное устройство 60 может включать в себя соответствующий ламинированный слой, например, непроницаемый поверхностный материал, выбранный таким образом, чтобы он имел структуру, благоприятную для отделения образца. Рисунки, используемые для отделения образца, могут представлять собой рельефные канавки, наросты или подобные рисунки, и могут являться частью рисунка материала или могут быть выгравированными на упомянутом материале во время процесса подготовки к испытанию. Поверхностную структуру можно также использовать для концентрирования отделяемого образца на матричном материале 1. Непроницаемый слоистый материал можно перфорировать для образования поверхностных рисунков, подобных тем, которые описаны для впечатанного рисунка, на слое поглощающего материала.
Другой вариант состоит в том, что слой непроницаемого материала используют для придания жесткости желаемого уровня и формирования испытательного устройства 60. Данный материал может также формировать оболочку для матричного материала 1. Следовательно, матричный материал 1 можно помещать в монтажную арматуру (кожух или картридж), который является носителем для матричного материала 1 и создает условия, которые позволяют удлинить время хранения испытательного устройства. Оболочка может содержать перфорацию для нанесения образца и дисплей для отображения анализируемого материала. Все испытательное устройство 60 может иметь желаемую форму и размер, в зависимости от образца и требований пользователя.
Другой вариант состоит в использовании блистерной упаковки, имеющей жидкостной отсек, содержащий жидкость или гелеобразное поверхностно-увлажняющее вещество. Отсек может представлять собой отдельный элемент, прикрепленный к испытательному устройству 60 во время отдельного процесса сборки. Увлажняющее вещество высвобождается, например, при сжатии и разрыве блистерной упаковки с одного конца.
На матричный материал 1 можно также наносить проводящий материал, например, путем печатания при помощи технологий печатания, используемых для реагентов. Такой проводящий материал может облегчать соединение испытательного устройства 60 с внешним источником тока, например, для облегчения нагрева или подогрева испытательного устройства 60. Такой нагрев или подогрев испытательного устройства 60 можно осуществлять при наличии ВСА - реагентов (БЦК, ВСА - бицинхониновая кислота) для повышения чувствительности выявления белка. Чувствительность способа ВСА зависит от времени и температуры. Следовательно, длительность испытания также можно использовать для повышения чувствительности. Нагрев или подогрев испытательного устройства 60 до +40-100°С, предпочтительно, 55°С, также способствует выявлению снижения уровня сахара, что невозможно выявить при комнатной температуре. Более того, использование электрического тока обеспечивает электрофоретическое разделение соединения с различным зарядом. Кроме того, это обеспечивает усиление сигнала обнаружения посредством электричества. В случае электрофоретического разделения, на матричный материал 1 можно наносить гель, например, с использованием технологии печатания, используемой для реагентов.
Аналогично, можно применять, например, с использованием технологии печатания, используемой для реагентов, источник электропитания в форме тонкопленочной батареи (иногда называемой бумажной батареей) для маломощного применения, например, батареи типа изготовленной Инфьюселл Лтд и ВолтаФлекс Корпорэйшн.
В более сложных применениях можно получать селективный или неселективный микробный рост за счет дополнительного нанесения субстрата или культурной среды на матричный материал 1 или другой компонент испытательного устройства 60, например, используя технологию печатания, используемую для реагентов. Культурная среда может быть селективной или неселективной и может быть в сухом виде или в состоянии, пригодном для использования. Культурную среду можно использовать в сочетании с проводящим материалом или с тонкопленочной батареей, установленной для обеспечения нагрева или подогрева образца до подходящей температуры, обычно в диапазоне от 30°С до 45°С, предпочтительно, до 37°С. Это можно сделать, например, пропуская ток через проволоку высокого электросопротивления или пропуская ток между двумя электродами на матричном материале 1.
Для еще более точного анализа, реагент, нанесенный на матричный материал 1, может представлять собой любой лиганд или антилиганд, в котором можно пропитывать матричный материал (или его поверхность) для обеспечения выявления выбранных биологических маркеров.
Во многих испытательных устройствах реагент дает реакцию, которая приводит к заметному изменению. В таком случае, внешняя поверхность испытательного устройства 60 может быть отпечатана с помощью эталонной стандартизованной панели, указывающей значения различных изменений в матричном материале. Например, эталонная стандартизованная панель может коррелировать различные окраски с соответствующими интенсивностями реакции и, таким образом, в известной степени калибровать испытательный материал.
Вышеописанные признаки испытательного устройства 60 можно применять индивидуально или в любом сочетании. Действительно, их также можно применять к испытательному устройству, в котором реагент наносят на матричный материал с помощью некоторых технологий, отличных от контактной печати.
Как уже упоминалось, реагент может принимать любую форму. Просто, далее, путем приведения примеров и без ограничений объема изобретения, будут описаны некоторые конкретные контрольные процедуры с участием соответствующих реагентов. Если не указано иное, используемые способы представляют собой стандартные химические, биохимические и физические технологии.
Аналогично, образец может принимать любую форму. Образец может являться жидкостью. В других случаях образец может представлять субстанцию, отличную от жидкости, например биологический образец, такой как белок. В этом случае образец можно увлажнять или смачивать жидкостью, например, водой или буферным раствором, для содействия перемещению матричного материала 1. В данном случае полупроницаемая мембрана 61 позволяет образцу проходить через нее в суспензию или раствор.
Процесс тестирования на наличие белка можно применить следующим образом. В данном процессе использован состав реагента, имеющего способность реагировать с белком низкой концентрации. Для данного состава реагента любой из известных способов выявления белка, включая, но без ограничений, бромкрезол зеленый (БКЗ), пирогаллол красный, Кумаси синий, комплекс бицинхиноновая кислота (БЦК, ВСА) - медь. Взаимодействие между компонентом и белком приводит к получению либо визуально, либо инструментально обнаруживаемого и/или измеряемого результата. Согласно процессу, увлажненную поверхность протирают испытательным устройством 60. Увлажнение можно получить, используя отдельное устройство для добавления увлажняющего вещества к пробоотборной поверхности или посредством отсека, содержащего заданное количество увлажняющего вещества, прикрепленного к испытательному устройству 60 в открытом виде и из которого увлажняющее вещество выпускается для увлажнения поверхности пробоотборной поверхности. Давление, оказываемое на поверхность в ходе отбора пробы, продавливает влагу, смачивающую образец, через полупроницаемый слой 61. Избыточная влага, оставленная на пробоотборной поверхности, может быть абсорбирована матричным материалом 1 через отверстие 65, обнажающее капиллярный канал, как описывалось выше. Этот же капиллярный канал также можно использовать для получения образца из жидкости. Если образец содержит белок, то он будет взаимодействовать с реагентом, имеющимся в матричном материале 1. Это вызовет изменение окраски реагента с желто-оранжевой на зеленую, которая, следовательно, будет визуально обнаружимой через прозрачный полупроницаемый слой 61 как качественно, так и количественно.
Процесс рН-тестирования можно применять следующим образом. БКЗ-реагент, как было описано выше, можно также использовать в качестве рН-индикатора просто путем применения предварительно обработанной кислоты 22, нанесенной на матричный материал 1, в нейтральном рН-диапазоне или путем выбора реагента для матричного материала с нейтральным рН. Свойство рН-индикатора БКЗ-реагента можно использовать в качестве независимого рН-испытания или в качестве одновременного измерения уровня, как белка, так и рН, путем разделения контактной поверхности образца на зону измерения уровня рН и зону измерения уровня белка.
Испытательное устройство 60 может быть поставлено в виде части диагностического комплекта. Такой комплект пригоден для использования в настоящих способах и, в целом, является пригодным для диагностики и оценки количества белка в образцах, полученных с поверхностей, для мониторинга гигиены. Состав комплекта должен быть пригодным для формата пробы, для которой предназначен комплект. Обычно комплект содержит испытательное устройство 60 в виде описанного выше или неламинированного матричного материала 1, содержащего реагенты для выявления, например, белков, карбогидратов, сахара, уровня рН, лигандов или антилигандов, наличие которых проявляется в виде окраски или осадка. Обычно комплект может содержать другие реагенты или компоненты, предназначенные для использования в конкретном испытании, такие как буферные растворы, осаждающие вещества, средства для маркировки и/или обнаружения. В одном варианте воплощения комплект может включать в себя инструкции, такие как рекламный листок, вложенный в упаковку, инструктирующий пользователя комплекта относительно содержания комплекта и формата испытания.