DE2015271A1

DE2015271A1 - Prüfmittel zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen in Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2015271A1
Application number: DE19702015271
Authority: DE
Inventors: Robert Bristol; Rupe Chauncey Orvis Elkhart; Ind.; Rosenfield Richard Gordon Canton Ohio; Bauer (V.St.A.)
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1969-04-01
Filing date: 1970-03-31
Publication date: 1970-10-15
Also published as: JPS4939720B1; CA920931A; US3811840A; GB1311324A; FR2042274A5; GB1311325A

Description

Miles Laboratories, Inc., Elkhart, Indiana 46514·,

USA
betreffend:

"Prüfmittel zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen in !Flüssigkeiten"

Die Erfindung betrifft ein Prüfmittel zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen in Testflüssigkeiten, das einen absorbierenden Docht mit einem im wesentlichen flachen Oberflächenanteil enthält, der in einer flüssigkeitsundurch-.lässigen Hülle eingeschlossen ist, die einen Ausschnitt besitzt, der dem flachen Oberflächenanteil des Dochtes anliegt und einen vorher bestimmten begrenzten Bereich dieser Oberfläche freilegt, wobei dieser Teil des Dochtes ein Reagens enthält, das spezifisch mit der nachzuweisenden Substanz reagiert. Bei der Verwendung wird das Prüfmittel -in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht, so daß der Ausschnitt untergetaucht ist.· Das Prüfmittel wird darin gelassen, während die Teatflüssigkeit den reagierenden Bereich, der sich an den Ausschnitt anschließt, berührt und durch den Rest des Dochtes hindurchwandert.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche vereinfachte Prüfsystems zum schnellen Nachweis verschiedener Bestandteile in biologischen und industriellen i'lüßßigkeiten entwickelt.. Diese Systeme oder Prüfmittel umfassen in ihrer einfachsten Form nor-

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malerweise eine Kombination aus einem Testreagens, das spezifisch mit dem nachzuweisenden Bestandteil oder der Substanz reagieren kann, wobei eine sichtbare Reaktion auftritt, und einen Träger für dieses Reagens. Die bekanntesten und einfachsten dieser Prüfmittel verwenden saugfähiges Papier als Träger, von dem ein Teil mit einer Lösung des Testreagenses imprägniert und getrocknet ist. Bei der Verwendung wird dieser Teil des Papiers, der das Testreagens enthält, einen Augenblick lang in die zu untersuchende Flüssigkeit getaucht oder auf andere Weise mit ihr in Berührung gebracht und ) visuell oder instrumenten beobachtet, ob die spezifische Reaktion auftritt, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der nachzuweisenden Substanz anzeigt. Diese Prüfmittel werden von Fachleuten "dip and read" genannt. Der Ausdruck nachweisen oder Nachweis, wie er hier verwendet wird, umfaßt sowohl den qualitativen Nachweis als auch die quantitative Bestimmung der betreffenden Substanz oder des betreffenden Bestandteils.

Obwohl diese einfachen und schnellen Testsysteme dazu bestimmt sind, außerordentlich empfindliche Testreaktionen zu ergeben, hat es sich gelegentlich gezeigt, daß die nachzuweisende k Substanz einfach nicht in einer ausreichenden Menge oder Konzentration vorhanden war, um eine nachweisbare Reaktion zu ergeben, wenn das Testreagens eingetaucht und aus der zu untersuchenden Flüssigkeit wieder entfernt wurde. Darüber hinaus hängt in derartigen Prüfmitteln die Empfindlichkeit normalerweise nur von der Zusammensetzung des Testreagenses und nicht von der besonderen Konstruktion des Prüfmittels ab. Bei Verwendung dieser bekannten Prüfsysteme zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen ist es daher notwendig, daß bei dem Prüfverfahren ein zusätzlicher Schritt durchgeführt wird, wie z.B. eine Konzentration der Testlösung durch Entfernung eines Teils der Flüssigkeit vor der Verwendung des mit dem Testreagens imprägnierten "dip and read"« Prüfmittels. Daa kompliziert selbstverständlich das Verfahren j

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■und macht die Verwendung von Laborvorrichtungen notwendig. Darüber hinaus müssen wärmeempfindliche Substanzen bei niedrigen Temperaturen konzentriert werden, was das Untersuchungsergebnis weiter verzögert. Es braucht nicht gesagt zu werden, daß* bei Reihenuntersuchungen ein derartiger zusätzlicher Schritt zu einer starken Abnahme der Effektivität führt. , '

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein einfaches und bequemes Verfahren zum Nachweis extrem niedriger Konzentrationen von Substanzen in Flüssigkeiten sowie ein Prüfmittel, bei dem das Testreagens vollständig in eine stabilisierende schützende Hülle eingeschlossen ist und von dem zumindest ein Teil wiederverwendbar ist, und mit Hilfe dessen die nachzuweisende Substanz in einem Teil dieses Prüfmittels konzentriert und dieser Teil anschließend entfernt und getrennt aufgearbeitet werden kann. .

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe einfach und schnell dadurch gelöst werden kann, daß man einen absorbierenden Docht verwendet, der einen im wesentlichen flachen Oberflächenteil besitzt und in eine flüssigkeitsundurchlässige Hülle eingeschlossen ist, in der sich ein Ausschnitt befindet. Der flache Teil der Oberfläche des Dochtes, der durch den Ausschnitt in der den Docht umgebenden Hülle freigelassen wird, enthält ein Reagens, das spezifisch mit der nachzuweisenden Substanz reagiert, so daß, wenn dieser Ausschnitt in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht wird, die Flüssigkeit, wenn sie eindringt und von dem Docht absorbiert wird, mit diesem Testreagens in Berührung kommt. Bei der einfachsten Form wird ein Stück saugfähiges Papier mit einer Porosität und Kapillarwirkung, die ausreäßht, daß die zu untersuchende Flüssigkeit ■ in das Papier eindringt, mit einem Reagens, das spezifisch mit xler .nachzuweisenden Substanz reagiert, überzogen oder auf andere Weise imprägniert-und dieser Docht wird in eine

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keitsundurchlässige Hülle eingeschlossen, die einen Ausschnitt besitzt, der über dem Teil des Papieres liegt, der mit dem Testreagens imprägniert ist. Wenn das Prüfmittel in eine zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht wird, ist die Menge oder das Volumen an Testflüssigkeit, das mit dem Reagens an der öffnung in Berührung kommt, wesentlich größer als diejenige, die mit dem Reagens in Berührung kommen würde, wenn das Papier in einem nicht umhüllten Zustand in die Testflüssigkeit eingetaucht würde und sie hängt von der Fähigkeit des Dochtes, das Testreagens zu absorbieren, ab. Der bei Verwendung eines der-" artigen Prüfmittels auftretende Erfolg besteht darin, daß ein wesentlich größeres Volumen der nachzuweisenden Substanz mit dem Testreagens in Berührung gebracht werden kann, als es möglich wäre, wenn ein einfaches "dip and read"-Prüfmittel verwendet werden würde. Dadurch können geringere Konzentrationen von Substanzen in der Testflüsnigkeit nachgewiesen werden.

Die folgenden Begriffe werden hier in der angegebenen Bedeutung verwendet: Reagens bedeutet ein chemisches Mittel oder eine Verbindung, die mit einer bestimmten Substanz spezifiscii reagiert, wobei entweder sofort oder nach Zusatz anderer Chemikalien oder sonstiger Behandlung eine sichtbare oder beobacht- h bare Reaktion auf das Vorhandensein dieser Substanz auftritt. Testflüscigkeit bedeutet irgend ein flüssiges, wäßriges oder nicht-wäßriges Medium, dan auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der nachzuweisenden Substanz hin untersucht werden soll. Docht ist definiert als ein einheitliches oder zusammengesetzte;- Mittel, das verwendet wird, um das Reagens zurückzuhalten und die Testflüssigkeit zu absorbieren. Mit Hülle ist eine Vorrichtung gemeint, die den Docht umschließt und die zu untersuchende Flüssigkeit auf eine bestimmte Weise durch diesen Docht leitet. Ausschnitt ist eine vorzugsweise ebene öffnung in der Hülle, die es der Flüssigkeit erlaubt, durch'den an diesem Ausschnitt offenliegenden Teil des Dochtes in die.'it'ii einzudringen, so daß der Fluß der Testflussigke.it in

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den Docht geleitet und reguliert wird:.

Die Fig« 1, 3_t 3 und 8 sind Vorderansichten spezifischer Jtuss-

führungsfarmen, der erfindungsgem&ßen Prüf mitt el,. . ·

Die Fig. 2, 4, 6 und 9 sind Längsschnitte entlang den. Linien

2, 4, 6 bzw. 9 der Fig. 1, 3* 5 fezw« S.

Die Fig. 7 ist ein vergrößerter auseinanderge- '

zogener Schnitt eines Heils des in den Fig.. 5 "and 6 gezeigten: Prüf mittels·

Die Fig. 10 ist ein. vergrößerter auseinanderge

zogener Schnitt' eines Teils des in den Fig. 8 und 9 gezeigteil Prüfmifctels.

Im einzelnen stellen die Fig« 1 und 2 eine Form eines erfindungsgemäßen Prüfmittels dar, bei dem ein langes,, flaches, rechteckiges Teil 16 aus Plastik oder einem anderen geeigneten Material hergestellt worden ist* das an einem Ende eine rechteckige Ausbuchtung 12 besitzt und dessen anderer Teil 14 als Griff dient. Ein Docht 11 in Form eines quadratischen Stückes saugfähigen Papieres wird in die Ausbuchtung: gelegt und darin mit Hilfe eines Stücks eines selbstklebenden Z,ellulO'Se- oder .Plastikklebebands 15 befestigt _f das den Docht 11 vollständig bedeckt und zusammen mit dem ausgebuchteten Teil 12 eine Hülle für diesen Docht bildet. In der Mitte dieser Ausbuchtung; 12 des Teils 16 befindet sich ein Ausschnitt 13_Ti der- an dem Docht 11 anliegt. Der Docht ist durch und durch mit einem Reagens getränkt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Form eines erfindungsgemäßen FrüfmittelSf bei dem ein langes Dochtstück 11a flach zwischen zwei Streifen 12a und 15a aus Plastik oder einem anderen ge-

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eigneten Material liegt, deren beide Längsseiten und eine

durch Schmalseite durch ein Klebemittel oder/Zlusammenschweißen dicht miteinander verbunden sind und die so eine Hülle für den Docht bilden. Das Ende des Dochtes 11a, das sich an der abgeschlossenen Seite der Hülle befindet, ist mit einem Reagens imprägniert und in dem Streifen 12a befindet sich an dem gleichen Ende der Hülle ein Ausschnitt 13a.

Die Fig. 5 und 6 stellen ein Prüfmittel dar, bei dem der Teil 16b aus Plastik oder einem anderen geeigneten Material so r geformt ist, daß er einen zylindrisch becherförmig ausgebuchteten Teil 12b und einen Griffteil 14b besitzt. In der Ausbuchtung 12b befindet sich ein Paar flach aufeinanderliegender, scheibenförmiger Dochtr.tücke 11b und 11c, die durch einen zylindrischen becherförmigen Teil 15b gehalten werden, der, wie aus der Zeichnung hervorgeht, ieut in die Ausbuchtung 12b geschoben wird, wochirch eine Hülle für die Dochtstücke entsteht. Die Üochtstücke 11b und 11c sind jeweils mit einem getrennten Reagens imprägniert und die Ausbuchtungen 12b und 15b besitzen Ausschnitte 1Jb und 13c. Die Fig. 7 zeigt auseinandergezogen, wie die flach aufoinanderliegenden Dochtotücke 11b und 11c in den becherförmigen Hüllenteil 15b eingefüllt und dieser Teil zusammen mit den Dochtstücken in die Ausbuchtung 12b eingeführt werden kann. Bei der Verwendung erlauben die Ausschnitte 13b und 13c das Eindringen der Testflüssigkeit in die Dochtteile 11b bzw. 11c. Mach der Verwendung können die Docht teile 11b und 11c durch neue Dochtteile ersetzt werden.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen ein Prüfmittel, das dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten ähnlich ist, mit der Ausnahme, dall das Heagona in einem abnehmbaren Dochtstück 11e enthalten ist und das Dochtstück 11d nicht mit dem Reagens imprägniert zu sein braucht. Dao abnehmbare Dochtstück 11e wird auf einem Stück selbotklebendem Band 12e befestigt, dus zusammen mit dem Strei fen 12d, auf dem e» befestigt ist, eine Hülle für das Docht-

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stück 11e bildet, das sich auf dem Ausschnitt 13& in dem; Streifen 12d befindet/Das Band 12e besitzt eine öffnung 13e und kann rund sein und eine Hase 17 zur leichten Entfernuiig besitzen. Bei der Verwendung fließt die zu untersuchende Flüssigkeit durch den Ausschnitt 1Je, das Dochtstück 11e, die "Öffnung 13d und in das Docht stück 11d. !fach einer vorher bestimmten Sättigung des Dochtstückes 11d wird das Bandstück 12e mit dem darauf befestigten Dochtstück 11e von dem Streifen 12d entfernt und wenn notwendig weiterbearbeitet. Das Dochtstück 11d kann eine horizontale Linie , einer flüssigkeitsempfindlichen Substanz 18 und 19 enthalten, die anzeigt, daß die nachzuweisende Flüssigkeit bis zu der chemischen linie in das Dochtstück 11d eingedrungen ist.

Das verwendete Dochtmaterial kann irgend eines von zahlreichen absorbierenden natürlichen und synthetischen Materialien sein. Diese Materialien sind durch ihre Fähigkeit, eine Flüssigkeit durch Kapillarwirkung zu absorbieren oder dadurch, daß die Flüssigkeit, die mit dem Material in Berührung kommt, in den Körper oder die Struktur dieses Materials hineingezogen wird und festgehalten wird, bis das Dochtmaterial gesättigt ist, gekennzeichnet. Derartige Materialien werden von Fachleuten häufig als saugfähig bezeichnet, d.h., daß sie " die Fähigkeit besitzen, eine Flüssigkeit, mit der sie in Berührung kommen, zu "trinken". Derartige Materialien sind u.a. absorbierendes Papier, wie Filterpapier, Tuch, faserige synthetische Polymere, entsprechend bearbeitetes Holz, bestimmte tonartige Materialien, polymere Gele, die so bearbeitet worden sind, daß sie Membranstrukturen bilden, u.a.

Die Hüllen für die Prüfmittel können aus irgend einem von verschiedenen geeigneten flüssigkeitsundurchlässigen Plastik— oder Polymermaterialien hergestellt sein, die Folien bilden. Wenn eine wäßrige Flüssigkeit untersucht werden soll, kann die Hülle aus irgend.einem.der _;zahlreichen wasserundurchläsßi-■ ■■" " ■■ ■ - .^: ■ '.-■'■< -■■■ -'3 .X^ I i-: ^: .; .-" ■. - 8 - y

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gen harzartigen folienbildenden Materialien hergestellt sein, wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polyathylenterephthalat und verschiedene Kombinationen dieser Stoffe. Wenn, die zu untersuchende Flüssigkeit ein organisches Lösungsmittel umfaßt oder stark reaktionsfähige Chemikalien, wie konzentrierte Säure, enthält, müssen die Hülle sowie das Dochtmaterial gegenüber diesen Substanzen widerstandsfähig sein.

Was die gesamte Konstruktion oder physikalische Struktur der erfindungegemäßen Prüfmittel betrifft, kann eine Viel-

" zahl von Formen verwendet werden, ohne damit den Ralimen der Erfindung zu verlassen. Grundsätzlich ist der Docht in einer Hülle eingeschlossen, die einen Ausschnitt einer vorbestimmten Größe enthält, durch den die Testflüssigkeit eindringen kann. Ein chemisches Reagens oder Reagenssystem ist so mit dem Docht und dem Ausschnitt in der Hülle verbunden, daß die zu untersuchende Flüssigkeit beim Durchgang durch den Ausschnitt das Reagens in dem an diesem Ausschnitt offenliegenden Stück des Dochtes berührt. V/as das Reagens und den Docht betrifft, kann das Reagens einfach in dem Docht enthalten sein, indem er z.B. mit einer Lösung des Reagenses imprägniert und anschließend getrocknet worden ist. Wahlweise kann das Reagens

ψ auch getrennt zu dem Docht zugegeben werden,indem man z.B. eine getrennte, mit dem Reagens imprägnierte Papierscheibe auf den Teil des Dochtes auflegt, der sich im Bereich des Ausschnittes in der Hülle befindet. Auf Jeden Fall braucht das Reagens nur in der Nähe des Ausschnittes in der Hülle mit dem Docht in Berührung zu kommen, da die zu untersuchende Flüssigkeit durch diesen Bereich hindurchfließen muß und dann durch liapillaiwirkung in den Körper des Dochts wandert, wodurch weitere Testflüösigkeit durch den Ausschnitt hindurchdringt und mit dem Reagens in Berührung kommt.

Wie oben angegeben, können der Docht und das Reagens unabliäng.i-" go Größen p.ein, solange sie in oinem unmittelbaren Kontakt

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miteinander stehen. Biese Trennung von Reagens und Docht kann* Jedoch besonders erwünscht sein, da sie es z.B. erlaubt, das Reagens nach der Berührung mit der Testflüssigkeit von dem Docht zu entfernen und getrennt welterzuverarbeiteh.

In Beziehung auf das strukturelle Verhältnis zwischen dem Reagens_T der Hülle und dem Ausschnitt Ist zu sagen, daß das Reagens sich so an dem Ausschnitt der Hülle befinden muß, daß die Testflüssigkeit, wenn sie durch den Ausschnitt eindringt, um. In äen Körper des Dochtes zu wandern, mit dem Eeagens In Berührung kommen muß und daß es nicht möglich sein darf, ,daß die Flüssigkeit so in den Docht eindringt, daß sie ittlt dem Reagens nicht in Berührung kommt.

Es Ist günstig, wenn mindestens einer der Bestandteile des Prüfmittels ausreichend fest Ist, um die Handhabung des Pi-ü'fmittels zu erleichtern. Hierbei kann vorteilhafterweise die Hülle ä&za dienen,, das Prüfmittel zu versteifen, da dieser Bestandteil im allgemeinen polymer ist und leicht so' hergestellt werden kann·* daß er diese Festigkeitseigensehaften besitzt. Darüber' hinaus 1st die Hülle vorzugsweise so lang; oder wird! mit einem; Griffteil versehen* daß' die Handhabung: des Prifmittels erleichtert wird*

erflndungs gemäßen Prüfmittel köimen für eine Vielzahl von T'estreagenssystemen verwendet werden. Derartige Testreagens-Bysteme sind tua. der Nachweis von freiem Chlor in- wäßrigen Systemen unter Verwendung von Oxydations-Reduktlons-indlkatö« ren^ der Fachwels von Kormetan<phärin und! Metanepharlrc in biologischen: Flüssigkeiten * der Nachweis von Hypogiykäiirle durch Bestimmung des Glukoseg.ehalts in Körperflüs3igkeiten,_; der Kachweis von Bakteriurie durch Uiiteröuchung des Urins auf Abwesenheit van Glukosey der Nachweis geringerer Eonzengelöster Feststoffe und Mineralien In natürlichen

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Der Nachweis von freiem Chlor in wäßrigen Flüssigkeiten durch Oxydations-Reduktions-Indikatorsubstanzen ist beispielhaft für viele Untersuchungen, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Prüfmittel durchgeführt werden können. Die Verwendung von freiem Chlor als Desinfektionsmittel für Schwimmbäder und andere Wasserbehälter ist seit einiger Zeit üblich. Diese weite Verbreitung kommt zum Teil von den geringen Kostender Bequemlichkeit und der Wirksamkeit als antiseptisches Mittel in verhältnismäßig geringen Konzentrationen. Die Hauptnachteile bestehen darin, daß Chlor erstens bei höheren Konzentrationen, als sie notwendig sind, die Augen reizt, zweitens einen unangenehmen Geruch besitzt und drittens in freiem Wasser schnell verbraucht wird, indem es entweder air» Gas entweicht oder mit einigen Bestandteilen des Wassers reagiert. Um angemessen sanitäre Zustände und ein angenehmes Schwimmen zu ermöglichen, ist es wünschenswert, den Gehalt an freiem Chlor zwischen der geringsten wirksamen Konzentration, die zu guten sanitären Verhältninsen führt, und der höchsten Konzentration zu halten, die für den Schwimmer noch nicht störend wirkt. Diener Bereich ist ziemlich eng und erstreckt sich über einen Bereich von ungefähr 0,4 ppm bia ungefähr 2,0 ppm.

Früher waren Oxydations-Reduktioris-Indikator-Systeme zum' Nachweis von freiem Chlor in Schwimmbecken und im Trinkwasser in erster Linie flüssig, da die extrem niedrige Konzentration von Chlor die Anwendung von "dip and read"-Prüfml6te!η nicht erlaubte, solange die zu untersuchende Flüssigkeit nicht etwas eingeengt wurde, bevor sie mit dem Prüfmittel in Berührung gebracht wurde. Die vorliegenden Prüfmittel ergeben jedoch zusammen mit einem Oxydations-Reduktions-Indikatormaterial, wie eo in den folgenden Beispielen näher beschrieben wird, ein einfaches und bequemes Prüfmittel, da3 stabil ißt und die gewünschte Empfindlichkeit besitzt. Derartige Prüfmittel reagieren schnell und sind wirtschaftlich in der Anwendung.

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Eine andere Untersuchung, die mit den erfindungsgemäßen Prüfmitteln durchgeführt werden kann, ist die Diazonium- · kupplungsreaktion zum Nachweis von Normetanephrin und Methanephrin im Urin. In diesem Zusammenhang hat es sich gezeigt^ daß es ein erfindungsgemäßen Prüfmittel nicht nur erlaubt, niedrige Konzentrationen dieser Substanzen nachzuweisen, sondern auch im wesentlichen die störenden Bestandteile, die sich in den zu untersuchenden Flüssigkeiten finden, ausschaltet. Eine solche Untersuchung wird in den Beispielen beschrieben.

Eine andere Untersuchung, die vorteilhaft mit den erfindungsgemäßen Prüfmitteln durchgeführt werden kann, ist der Nachweis von Bakteriurie, bei dem die Abwesenheit von Glukose als positiver Nachweis dient. Diese Untersuchung beruht auf der Theorie-,, daß in den Harnwegen vorhandene Bakterien zu einer Zersetzung der Glukose im Urin führen und dadurch der Urin einer an Bakteriurie leidenden Person keine Glukose enthält. Es ist offensichtlich, daß eine derartige Untersuchung eine sehr hohe Empfindlichkeit erfordert, da der normale Glukosegehalt im Urin nur 2 bis 20 mg/100 ml beträgt. Die in der Vergangenheit handelsüblichen enzymatischen "dip and read"-Prüfmittel für Glukose im Urin waren aufgrund "der in einer normalen Urinprobe vorhandenen Inhibitoren nicht empfindlich genug, um auf diese Weise Bakteriurie nachzuweißen. . Daher mußte der Urin gereinigt werden, um diese Inhibitoren zu entfernen, bevor er mit dem Glukosereagens in Berührung gebracht wurde. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfmittel hat es sich gezeigt, daß der Nachweis der "Abwesenheit von Glukose" wirksam als Mittel zum Nachweis von Bakterieninfektionen im Urin (Bakteriurie) verwendet werden kann.

Wie aus dem oben gesagten hervorgeht, kann eine große Zaiii von Untersuchungen mit den erfindimgsgemäßen Prüfmitteln durchgeführt v/erden und die oben erwähnten sowie di.e in den Beispielen beschriebenen Untersuchungen" sollen nur als Beispiele dienen.

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Obwohl die erfindungsgemäßen Prüfmittel eine große Vielzahl von Formen und Größen besitzen können, zeigt die Fig. 1 eine bevorzugte Vorrichtung, wobei ein quadratisches Stück (15 mm χ 15 mm) eines verhältnismäßig.dicken (ungefähr 1 mm) saugfähigen Papiers als Docht 11 dient. Die Maße des Streifens 16 aus dem flüssigkeitsundurchlässigen opaken plastischen Material betragen ungefähr 20 mm χ 100 mm und die Öffnung 13 hat vorzugsweise einen Durchmesser von 5 mm. Der Docht 11 ist mit dem Testreagens imprägniert.

Obwohl die physikalische Form der erfindungsgemäßen Prüfmittel nicht kritisch ist, ist die Beziehung zwischen der Größe des Ausschnittes und der Fähigkeit des Dochtes, die Flüssigkeit zu absorbieren, wichtig. Das Volumen der Flüssigkeit, die mit dem Prüfreagens zusammenkommt, hängt von der Größe des Ausschnitts und der Saugfähigkeit deo Dochtes ab. Diese Parameter können leicht so gewählt werden, daß sie die Erfordernisse des speziellen Testsystems und des herzustellenden Prüfmittels erfüllen. Allgemein ist zu sagen, daß bei einem Prüfmittel, dessen Docht eine vorgegebene Kapazität besitzt, das Verhältnis von Flüssigkeitsvolumen zu dem Reagensbereich der an dem Ausschnitt offenliegt, zunimmt, wenn der Ausschnitt kleiner wird.

Bei der Verwendung werden die erfindungsgemäßen Prüfmittel einfach in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht und darin gelassen, bis der Docht die gewünschte Menge der Flüssigkeit absorbiert hat oder gesättigt ist und dann entfernt. Die Eintauchzeit kann festgelegt werden oder der Docht kann einen chemischen Indikator enthalten, der eine Sättigung des Dochtes bis zu dem gewünschten Maße visuell anzeigt. Diese zuletzt genannte Ausführungsform kann einfach und wirksam die Verwendung eines chemischen Stoffes umfassen, der mit der zu untersuchenden Flüssigkeit eine sichtbare Reaktion gibt. Ein solcher chemischer Stoff kann in Form einer waagerechten Linie oder eines Streifens auf den Locht aufgebracht werden. _. «13 _

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Wenn eine wäßrige Flüssigkeit untersucht wird, kann der. chemische Stoff einfacherweise wasserfreies Cobaltchlorid sein, das seine Farbe von Blau nach Rosa ändert, wenn es mit der durch den Docht wandernden wäßrigen Flüssigkeit . in Berührung kommt. Dieser Farbwechsel ist ein Zeichen dafür, daß das Prüfmittel aus der zu untersuchenil.eiLuBliüäsiig-^¹'^r: keit entfernt werden soll. -^^i ne-nl^ .-■■,-■-_

Ein verfeinertes und nützliches Anzeigesystem kann dadurch erreicht wurden, daß man eine- erste Linie oder einen Streifen eines'farblosen chemischen Stoffes in einem mittleren Bereich quer über den Docht zieht und einen Streifen aus einem , zweiten farblosen chemischen Stoff an einer Stelle über den Docht zieht, die weiter von dem Ausschnitt entfernt ist, so daß die Flüssigkeit, wenn sie den Docht entlang läuft, den chemischen Stoff in dem ersten Streifen löst und in den. zweiten Streifen hineinträgt. Es tritt eine sichtbare chromogene Reaktion ein, die anzeigt, daß das Prüfmittel aus der zu untersuchenden Flüssigkeit.entfernt werden sollte. Beisxjiele für einen derartigen ersten und zweiten chemischen Stoff sind Kaliumferricyanid bzw. Eiseriammoniumsulfat. Es isb offensichtlich, daß der zweite Streifen in''e^iae-r-bestimmt en Lage auf dem Docht aufgebracht werden muß, damit die Farbreka'tioh dann auftritt, wenn das gewünschte Flüssigkeitsvölumen durch den Ausschnitt eingedrungen ist und das Reagens berührt hat. Es kann eine beliebige Zahl von Quer-··· " streifen auf den Docht aufgebracht werden, um zu ermöglichen, daß vorher bestimmte Volumina verschiedener Lösungen absorbiert werden.

Eine dritte und einfachere Alternative zu den oben angegebenen besteht darin, daß man das Prüfmittel länger in der zu untersuchenden Flüssigkeit laßt,' als es notwendig ist, um eine Sättigung des Dochtes herbeizuführen. Der offensichtliche Nachteil dieses Verfahrens' besteht in der Möglichkeit,

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daß das Reagens aus dem Prüfmittel ausgelaugt wird, was zu einem Verlust der Empfindlichkeit führt. Das ist natürlich nur dann der Fall, wenn das Prüfmittel wesentlich langer in der zu untersuchenden Flüssigkeit gelassen wird, als es zur Durchführung der Untersuchung notwendig ist.

Da die zu untersuchende Flüssigkeit das Reagens an dem Ausschnitt berühren muß, ist .es notwendig, flüssigkeitslösliche Reagentien unbeweglich zu machen, um zu vermeiden, daß sie gelöst werden. Dieses Unbeweglichmachen kann durch jedes bekannte Verfahren zum Unlöslichmachen eines Reagenses in einer Matrix erreicht werden. In einem wäßrigen Testsystem besteht ein einfaches Hilfsmittel darin, daß man das Reagens mit einem Material, wie Stärke, behandelt. Ein anderes Mittel, um das Reagens unbeweglich zu machen, besteht darin, daß man dan Reagens und die Matrix mit einer r.ereipermeablen Membran oder einem polymeren Material behandelt oder überzieht, daa das Reagens an die Matrix fixiert. Andere geeignete Mittel bestehen darin, daß man daß Reagens chemisch oder physikalisch im den Docht oder die Matrix bindet, wie z.B. indem man unlösliche Adsorbentien oder

Papier, das unlösliche Ionenaustauscherharze enthält, verwendet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Nachweis von freiem Chlor im Wasser von Schwimmbecken.

Stücke von saugfälligem Papier (Eaton-Dikemun No. 301) mit einer Dicke von ungefähr 1,0 nun, wurden mit einer Lösung, die gleiche Volumina einer 0,1ft/igen (Gewicht; pro Volumen) Lösung von Vanillinazin in feigem Äthanol und einer ü,1%igen Lösung (Gewicht pro Volumen) von Syringnlda:'.:in in 9i> >ißem Äthanol enthielt, imprägniert und 20 min bei 10O⁰C getrocknet. Die

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getrockneten, leicht blaßgelben Blätter wurden in Qudrate von 15 x 15 mm geschnitten. Jedes der Quadrate wurde in einem Prüfmittel von der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art verwendet. Die Ausbuchtung 12 des Prüf mittels betrug ungefähr 16 χ 16 mm und der Ausschnitt 13 hatte einen Durchmesser von 5 mm.

Die so hergestellten Prüfmittel wurden dann getrennt 10 see in Proben von Schwimmbeckenwasser getaucht, die Konzentrationen an freim Chlor von 0,5 ppm bis 2,0 ppm besäßen und anschließend vrieder daraus entfernt. Die Farbe des an dem Ausschnitt offenliegenden Testreagensbereiches änderte sich von Gelb nach verschiedenen Lavendeltönen, je nach der Konzentration des Chlors in dem Wasser. Wenn nicht-umhüllte Papierstücke, die. mit dem gleichen Testreagens imprägniert worden. waren, augenblicklich in die Probe eingetaucht wurden, die 0,5 Ppm freies Chlor enthielt, blieb die Farbe, des Testpapiers gelb.

Beispiel 2

3 g Silicagel (2 bis 10 /uij> wurden zu 25 ml einer 1,0%igen (Gewicht pro Volumen) wäßrigen Lösung von Leukokristallviolett (LCV) zugegeben und das Gemisch wurde 10 min lang aufgeschlämmt und zentrifugiert. Die überstehende Flüssigkeit wurde verworfen und es wurden 25 ml destilliertes Wasser zu dem Rückstand zugegeben. Die entstehende Suspension wurde; gerührt und das Silicagel, das das LCV adsorbiert enthielt, wurde durch Vakuumfiltration gewonnen und im Vakuum bei 60⁰C 3 min getrocknet. Ungefähr 500 mg des entstehenden trockenen Pulvers wurden wieder in 5»O ml einer 2%igen (Gewicht pro Volumen) wäßrigen Lösung von löslicher Stärke suspendiert. 1 Tropfen dieser Suspension in Stärke wurde auf das Ende von verschiedenen Streifen saugfähigen Papiers, wie in Beispiel 1 beschrieben, die eine Größe von 1,5 x 8 cm besaßen, auf ge-·

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tragen und das Papier 20 min im Vakuum bei 60°C getrocknet. Die entstehenden weißen Papierstreifen wurden in opake wasserundurchlässige Plastikhüllen gegeben, wobei Prüfmittel entstanden, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind. Diese Prüfmittel besaßen Ausschnitte mit einem Durchmesser von 7₅O mm.

Die so hergestellten Prüfmittel wurden in destilliertes Wasser und in Wasser, das 0,2 ppm Chlor enthielt, eingetaucht, darin 6 bis 8 see stehengelassen und wieder entfernt. Das Reagens des Prüfmittels, das in destilliertes Wasser getaucht wurde, blieb weiß, während das Reagens an dem Ausschnitt des Prüfmittels, das in das V/asser getaucht wurde, das 0,2 ppm Chlor enthielt, eine fahlblaue Farbe annahm.

Es zeigte sich, daß es mit so hergestellten Prüfmitteln (die LCV an Silicagel adsorbiert enthielten), möglich war, 0,2 ppm Chlor nachzuweisen, während Streifen, die nur LCV enthielten, nur auf einen Chlorgehalt von mindestens 5 ppm reagierten. Nicht-umhüllte Papierstreifen, die mit dem auf Silicagel adsorbierten LCV imprägniert waren, zeigten bei den untersuchten Chlorgehalten, d.h. bei 0,2 bis 2,0 ppm, keine Reaktion.

Beispiel 3

Be'ispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß eine 0,1'/jige (Gewicht pro Volumen) Lösung von 3»3'-Dirnethylnaphthidin in 1,0n-ßalzsäure anstelle des Leukokristallvioletts verwendet wurde. Hit Hilfe der so hergestellten Prüfmittel war es möglich, einen Chlorgehalt von 0,2 ppm in Wasser nachzuweinen.

Beispiel 4

Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein stark

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basisch.es, quateraäres ATmnoniumanionenaustauscherharζ (Bio Rad AG1 χ 8) anstelle des Silicagels und eine 1%ige Lösung von Leukobromphenolblau anstelle der Leukoicristallviolettlösung verwendet wurde. Die entsprechend Beispiel 2 hergestellten Prüfmittel waren.zum Nachweis eines Chlorgehalts von 0,5 ppm geeignet, wenn sie entsprechend diesem Beispiel verwendet wurden.

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Das Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 5 g Aminoäthylzellulose (Cellex-AE) anstelle des Silicagels und 50 ml einer Imolaren Kaliumjodidlösung anstelle des Leukokrist allviolett s verwendet wurden. Die wie in Beispiel 2 hergestellten und verwendeten Prüfmittel waren zum Nachweis einen Chlorgehalts von 0,2 ppm in Wasser geeignet.

Beispiel 6

Dac Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 10 ml einer Ifrigen wäßrigen Lösung von Κ,Ιί-Diäthyl-p-phenylendiamin zur Herstellung des Testreagensos mit 1, g Silicagel vermischt wurden. Die so hergestellten Prüfmittel waren zum Nachweis von 0*2 ppm Chlor im Wasser geeignet.

B e i s ρ i e 1 7

Das Beispiel 6 wurde wiederholt ^mi* <3.er Ausnahme, daß o-Tolidin anstelle des Ν,Ν-Diäthyl-p-phenylendiamins verwendet wurde. Die so hergestellten Prüfmittel waren zum Nachweis von 0,2 ppm Chlor in Wasser geeignet. Die hierbei entstehende blaue Farbe verblich jedoch schnell und machte eine quantitative Bestimmung schwierig.

- 18 ÖAD ORIGINAL

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- 18 Beispiel 8

Beispiel 7 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Stärkelösung zusätzlich 0,5 % Bis(2-äthylhexyl)-natriumsulfosuccinat enthielt. Es zeigte sich, daß, wenn ein so hergestelltes Prüfmittel mit einer wäßrigen Lösung zusammengebracht wurde, die 0,2 ppm Chlor enthielt, eine blaue Farbe auftrat, die mindestens 5 min bestehen blieb und die dadurch eine leichte quantitative Bestimmung des Chlorgehalts durch einen Vergleich mit einer Farbkarte, die die für verschiedene Chlorkonzentrationen repräsentativen Farbwerte erhielt, erlaubte.

Beispiel 9

Eine Scheibe aussaugfähigem Papier mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 1,5 mm wurde mit einem Reagens wie in Beispiel 1 beschrieben, imprägniert. Eine zweite Scheibe von der gleichen Größe wurde mit einer 0,1/uigen wäßrig alkoholischen Lösung von Brombhymolblauiiidikütor imprägniert, wobei das Lösungsmittel 60 λ> Äthanol enthielt. Die zweite Scheibe, die das Brorabhymolblau enthielt;, wurde 12 min bei 1OO°C getrocknet und auf die erste Scheibe, die das auf Chlor ansprechende Reagens enthielt, mit Hilfe eines doppelseitigen Klebebands aufgeklebt.

Scheibe
Diese doppelte / wurde dann in einen dicht schließenden becherförmigen Halter mit einem Durchmesser von ungefähr IG wie er in den Fig. 5, 6 und V gezeigt wird und als 15b bezeichnet wird, eingeführt. Diese Kombination der Dochtteile 11b und 11c und des Hülleiiteils 15b wurde darm in einen anderen becherförmigen Hüllenteil 12b eingeführt, der einen Griff 1^lb und einen inneren Durchmesser besaß, der so gewählt war, daß beim Einführen des Hüllenteils 15b und der daa Reagens enthaltenden Dochtglieder 11b und 11c in den Hüllen-

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57 625 ²°¹⁵²⁷¹

teil 12b ein dichter Reibungsversehluß entstand.

Wenn dieses Prüfmittel in Schwimmbeckenwasser, das verschiedene Konzentrationen an freiem Chlor enthielt, eingetaucht wurde, war es möglich, so geringe Chlorkonzentrationen wie 0,5 ppm nachzuweisen, indem man die Farbe beobachtete, die das in dem Ausschnitt auf der einen Seite des Prüfmittels offenliegende Reagens entwickelte und den pH-Wert des Wassers im Bereich von 6,0 bis 7»6 zu bestimmen, indem man die Farbänderung von Gelb nach Blau des Bromthymolblaus an dem auf der anderen Seite liegenden Ausschnitt des Prüfmittels beobachtete.

Beispiel IjO

Nachweis von' Methanephrin in biologischen Flüssigkeiten.

1 Stück saugfähiges Papier von ungefähr 1 mm Dicke wurde in Streifen von 75 x 13 ™ Größe geschnitten und auf diese Streifen wurden zwei parallele chemische Markierungen aufgetragen, indem man das Papier in engen Bereichen mit einer Lösung von 0,5 Gew.-% wasserfreiem Cobaltchlorid in absolutem Äthanol imprägnierte. Diese Bereiche liefen in einer Entfernung von 20 mm-.bzv/. _> 30 mm von dem einen Ende des Streifens entfernt quer über den Streifen. Der Papierstreifen wurde dann zwischen etwas größeren Streifen aus transparenter wasserundurchlässiger Zellulose oder Plastikmaterial, wie z.B. einem Klebestreifen, dicht eingeschlossen, wobei einer dieser Streifen einen Ausschnitt mit einem Durchmesser von 7 mm besaß, der auf der Mittellinie des Papierstreif ens und 20 mm von dem anderen Ende entfernt lag. In den Fig. 8 und 9 wird ein entsprechend diesem Beispiel hergestelltes Prüfmittel gezeigt, wobei die. mit Cobaltchlorid imprägnierten Bereiche durch die punktierten Linien 18 und 19 angegeben sind*

Eine Firterpapierscheibe iait eittelrf^Durbhmesser voni9 nmr-wurde

,h;l: . ? 00SI42/1.63.3 bad ORiQiNAl

mit 45 bis 50 Gew.-% eines starken Kationenaustauscherharzes (Amberlite IR-120) imprägniert. Ein solches Papier ist im Handel erhältlich und bekannt als Reeve Angel SA-2 Ionenaustauscherharz imprägniertes Papier. Diese mit dem Reagens imprägnierte Papierscheibe wurde dann konzentrisch auf die klebende Seite eines runden Stückes von wasserundurchlässigem Klebeband mit einem Durchmesser von ungefähr 12 mm und einem zentralen runden Ausschnitt von 7 ¹^m Durchmesser aufgeklebt, so daß die Scheibe den Ausschnitt bedeckte. Die Abbildungen 9 und 10 zeigen eine Scheibe 11e, die auf ein rundes Klebebandstück 12e aufgeklebt ist, das eine Nase 17 zur leichteren Handhabung besitzt, bei der sich kein Klebemittel an der Außenseite befindet. Vie in Pig. 10 angegeben, wurde dann das Klebeband und die Papierscheibe auf die Außenseite

geklebt, des Streifens 12d, der den Ausschnitt besaß/wobei die mit dem Ionenaustauscherharz imprägnierte Scheibe 11e konzentrisch auf der Öffnung in der Hülle saß und diese bedeckte. Die äußeren Teile des Klebebandes wurden um die Ränder der Scheibe 11 ο festgedrückt, wie in Pig. 9 angegeben, so daß die Flüssigkeit nur durch die mit dem Ionenaustauscher imprägnierte Scheibe 11e in den Docht 11d eindringen kann. Aus der Zeichnung geht nicht deutlich hervor, daß die Scheibe 11e und der Docht 11d in unmittelbarem Kontakt stehen, so daß ein kapillarer Flüssigkeitsstrom zwischen ihnen erleichtert wird. -

Bei der Durchführung der Untersuchung wurde das Ende des Prüfmittelö der Fig. 8 und 9» an dem sich der Ausschnitt befand, in eine Urinprobe gehalten, die 0,5 mg profil rietanephrin enthielt und solange in der Flüssigkeit gelassen, bis der Bereich 19, der mit Cobaltchlorid imprägniert war, seine Farbe von Blau nach Rosa änderte. Das Prüfmittel wurde dann aup dem Urin entfernt und in ein kleines Becherglas gehalten, dar. ausreichend destilliertes Wasser enthielt, daß der Aus-Dcluiitt bedeckt war und solange darin gehalten, bis der Bereich 18,der ebenfalls mit Cobaltchlorid imprägniert war, seine

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Farbe von Blau nach Rosa änderte* !Das i'rüfmittel wurde dann sofort aus dem destillierten Wasser entfernt,-geschüttelt» um den Überschuß von Wasser zu entfernen und das Klebeband und die Papierscheibe 12e und He wurden von dem Streifen 12d abgezogen, wobei man an der Nase 1? anfaßte* Die klebende Seite des Bandes 12e, auf der sich noch die Scheibe mit dem Reagens 11e befand, wurde dann auf einen 15 χ 50 mm großen Streifen Zellulosephosphat-Ionehaustauscherpapier gepreßt, so daß die Scheibe He im großen und ganzen in der Mitte dieses Streifens zu liegen kam. Die Sandteile des Bandes 12e wurden um die Ränder der Scheibe 11e herum festgedrückt und das in der Scheibe He enthaltene Hethanephrin wurde daraus eluiert, indem man einen Tropfen einer 0,1n-Natriumhydroxidlösung durch den Ausschnitt 1j5e zugab* Anschließend wurde ein Tropfen einer stabilisierten oder frisch hergestellten Diazoniumsalzlösung durch den Ausschnitt 1*>e auf die Scheibe aufgebracht. Auf dem Zellulosephosphatpapier erschienen sofort purpurfarbene Streifen um die , Reagensscheibe herum, die das Vorhandensein von Methancphrin in der untersuchten Urinprobe anzeigten*

Beispiel 11

Das Beispiel 10 wurde wiederholt mit der Ausnahme,■ daß ein Ionenaustauscherpapier, das mit 45 bis 50 % eines schwachen Ionenaustauscherharzes (Amberlite IRC-50) imprägniert war, (Reeve Angle WA-H-Ionenaustauscherpapier) anstelle der Scheibe aus SA-2-Papier verwendet wurde.

PATENTANSPRÜCHE :

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Claims

1A-37 625

2G15271

- 22 PATENTANSPRÜCHE

^ Prüfmittel zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen in Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen absorbierenden Docht mit einem im wesentlichen flachen Oberflächenteil, eine flüssigkeitsundurchlässige Hülle, die den Docht umschließt und in der sich ein Ausschnitt von vorherbestimmter begrenzter Größe befindet, der einen bestimmten begrenzten Bereich des flachen Oberflächenanteils des Dochtes offen läßt, wobei dieser freie Bereich des Dochtes mit einem Reagens imprägniert ist, das spezifisch mit der nachzuweisenden Substanz reagiert.

2) Prüfmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Docht ein saugfähiges Zellulosematorial ist.

3) Prüfmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Zellulosematerial Pajüer ist.

4) Prüfmittel nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülle aus einer halbsteifen polymeren· Folie aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polyalkylenterephthalat odor einer Kombination dieser Stoffe besteht*

5) Prüfmittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,· daß das Reagens ein integraler Bestandteil des absorbierenden Dochtes ist.

6) Prüfmittol nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil dos Dochtea, der sich an dem Ausschnitt befindet und mit dem Reagens imprägniert

- 25 -

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' , 1Α-37 625

- 23 ist, von dem Rest des Dochtes abgetrennt werden kann.

7) Prüf mittel nach Anspruch .1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Reagens ein Ionenaustäuscherharz ist.

8) Prüfmittel nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Hülle so lang ist, daß sie einen Griff für das Prüfmittel bildet.

9) Prüfmittel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Reagens in dem Docht unbeweglich gemacht worden ist.

10) Verwendung des Prüfmittels nach Anspruch 1 bis 9 zum nachweis geringer Konzentrationen von Chlor in wäßrigen Flüssigkeiten.

11) Verwendung nach Anspruch 10, wobei das Reagens ein Oxydations-Reduktions-Indikator ist.

12) Verwendung nach Anspruch 10, wobei das Reagens Vanillinazin und Syringaldazin enthält.

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