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Stand der Technik
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Über eine Analyse der Ausatemluft kann teilweise auf eine körperliche Konstitution eines Patienten rückgeschlossen werden. Beispielsweise ist aus
EP 1 384 069 A2 eine Vorrichtung zur quantitativen Messung von Stickoxiden in der Ausatemluft bekannt, wobei insbesondere über die Menge an Stickstoffmonoxid in der Ausatemluft auf eine Entzündung der Lunge rückgeschlossen werden kann.
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Neben Stickoxiden beinhaltet die Ausatemluft ein breites Spektrum an weiteren Analyten, über welche als Entzündungsmarker auf einen Entzündungsstatus der Lunge rückgeschlossen werden kann. Diese Entzündungsmarker umfassen beispielsweise 8-Isoprostan und Interleukine. Eine paralleler Nachweis mehrere dieser Entzündungsmarker ist somit für eine zuverlässige Bestimmung des Entzündungszustands der Lunge wünschenswert. Ein solch paralleler Nachweis kann mittels eines Enzymimmunoassays, kurz ELISA, unter Verwendung eines Mikrotiterplattensystems, wie beispielsweise aus
DE 36 36 724 bekannt, durchgeführt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Sensorplattform, insbesondere eine Sensorplattform zur Analyse einer Probe kondensierter Ausatemluft. Die Sensorplattform umfasst mindestens einen Analytmessbereich und einen Referenzmessbereich, wobei der Analytmessbereich Fängermoleküle, insbesondere Fängerantikörper, für eine spezifische Bindung eines oder mehrere Analyten aufweist. Die Sensorplattform weist ferner einen an die Analytmessbereiche und an den Referenzmessbereich angrenzenden Probenaufnahmebereich sowie eine Einheit zur Verteilung der in den Probenaufnahmebereich aufgenommenen Probe an den Referenzmessbereich und an die Analytmessbereiche auf.
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Unter einem Analytmessbereich kann insbesondere ein Bereich verstanden werden, in welchem ein zu bestimmender Analyt der Ausatemluftprobe über eine Bindung an ein oder mehrere Fängermoleküle nachgewiesen werden kann. Unter einem Analyt kann insbesondere ein Molekül oder ein Partikel, beispielsweise eine Spore oder eine Zelle, insbesondere eine Schimmelspore oder eine Bakterienzelle, verstanden werden. Unter einem Referenzmessbereich kann insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher keine Fängermoleküle für eine spezifische Bindung der Analyten umfasst und somit für eine Nullpunktmessung herangezogen werden kann. Unter einem Fängermolekül kann insbesondere ein Molekül verstanden werden, das für eine physikalische oder chemische Bindung mit einem oder mehreren Analyten ausgebildet ist. Unter einem Fängerantikörper kann insbesondere ein Antikörper verstanden werden, der für eine spezifische Bindung an einen oder mehrere Analyten ausgebildet ist. Unter einer Einheit zur Verteilung der aufgenommenen Probe an einen Referenzmessbereich und an die Analytmessbereiche kann insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche eine Verteilung der Probe aus dem Probeaufnahmebereich in die genannten Bereiche unterstützt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine in den Probenaufnahmebereich aufgenommene Probe, insbesondere eine Probe kondensierter Ausatemluft, über die Einheit zur Verteilung der Probe automatisiert an zumindest einen Analytmessbereich und an einen Referenzmessbereich verteilt wird. Im Gegensatz zur Verwendung einer Mikrotiterplatte bei Durchführung eines Standard-Tests im Labormaßstab ist durch die Erfindung somit vorteilhafterweise kein manueller Eingriff eines Benutzers der Sensorplattform für eine Verteilung der Probe in den Analytmessbereich oder in den Referenzmessbereich erforderlich. Dadurch können vorteilhafterweise die Anzahl an manuellen Schritten sowie Ungenauigkeiten aufgrund von manuellem Probentransport reduziert werden.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist zumindest einer der Analytmessbereiche Detektionsmoleküle, insbesondere Detektionsantikörper, auf. Die Detektionsmoleküle sind dabei für eine spezifische Bindung an den einen oder an die mehreren Analyten ausgebildet, vorzugsweise für eine jeweilige spezifische sogenannte Sandwichbindung eines Moleküls des oder der Analyten zwischen einem Fängermolekül und einem Detektionsmolekül. Somit erfolgt eine Bindung des Detektionsmoleküls an das Fängermolekül nur über den Analyten. Dabei sind die Detektionsmoleküle vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie an einer anderen Stelle als die Fängermoleküle an die Analyten binden, um eine Bindung an die Analyten nicht wechselseitig zu behindern.
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Über eine solche durch den Analyten vermittelte Bindung des Detektionsmoleküls kann somit auf die Anwesenheit des Analyten in der Probe vereinfacht rückgeschlossen werden. Vorzugsweise sind die in dem mindestens einen Analytmessbereich vorgelagerten Detektionsmoleküle an Enzyme gebunden, wobei die Enzyme bevorzugt für eine Redoxreaktion mit Wasserstoffperoxid oder für eine Farbreaktion mit einem Farbstoff ausgebildet sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensorplattform mindestens einen ersten und einen zweiten Analytmessbereich, wobei die Fängermoleküle des ersten Analytmessbereichs zumindest teilweise von den Fängermolekülen des zweiten Analytmessbereichs verschieden sind. Ferner weist der Referenzbereich Detektionsmoleküle auf, welche zumindest teilweise von einer gleichen Art wie Detektionsmoleküle des ersten und/oder des zweiten Analytmessbereichs sind. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Sensorplattform mindestens zwei Analytmessbereiche mit Fängermolekülen aufweist, ist vorteilhafterweise ein paralleler Nachweis mehrerer Analyten in der Probe der Ausatemluft ermöglicht. Ferner können vorteilhafterweise verschiedene Analyten einer Probe parallel an die jeweils dafür spezifizierten Fängermoleküle gebunden und somit nachgewiesen werden, da es sich bei den Fängermolekülen des ersten Analytmessbereichs und des zweiten Analytmessbereichs um zumindest teilweise unterschiedliche Moleküle handelt. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass durch die Gleichartigkeit zumindest eines Teils der Detektionsmoleküle des Referenzmessbereichs und eines der Analytmessbereiche eine zuverlässige Referenzpunktbestimmung für eine Messung vorgenommen werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorplattform mehrere Referenzmessbereiche, wobei vorzugsweise die Referenzmessbereiche verschiedene Arten von Detektionsmolekülen aufweisen und wobei vorzugsweise jede Art von Detektionsmolekülen jedes Referenzmessbereichs einer Art von Detektionsmolekülen eines der Analytmessbereiche entsprechen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise mehrere Nullpunktsmessungen für die verschiedenen Arten der Detektionsmoleküle.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest einer der Analytmessbereiche und/oder der Referenzmessbereich eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode auf. Bevorzugt sind dabei die Fängermoleküle des Analytmessbereichs auf einer Oberfläche der Arbeitselektrode immobilisiert. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Bestimmung der Analyten elektrochemisch erfolgen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorplattform eine Spüleinheit zur Spülung zumindest eines der Analytmessbereiche und/oder des Referenzmessbereichs und/oder des Probenaufnahmebereichs. Dies hat den Vorteil, dass die entsprechenden Bereiche beispielsweise vor einer Messung durch eine Spülung gesäubert werden können. Vorzugsweise umfasst die Spüleinheit ein Reservoir zur Aufnahme und vorübergehenden Lagerung eines für die Spülung vorgesehenen Fluids. Beispielsweise kann das Fluid die Detektionsmoleküle umfassen, so dass vorteilhafterweise eine Spülung nach erfolgter Bindung der Analyten an die Fängermoleküle vorgenommen werden kann. Vorzugsweise umfasst die Spüleinheit mehrere Reservoire, beispielsweise ein erstes Reservoir mit in Flüssigkeit gelösten Detektionsmolekülen, ein zweites Reservoir mit in Flüssigkeit gelöstem Wasserstoffperoxid zur Redox-Reaktion mit an den Detektionsmolekülen gebundenen Enyzmen, ein drittes Reservoir mit in Flüssigkeit gelöstem Farbstoff zur Reaktion mit an den Detektionsmolekülen gebundenen Enyzmen und/oder ein viertes Reservoir mit Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser oder einen physiologischen Puffer.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Sensorplattform eine Absaugeinheit zum Absaugen von Spülflüssigkeit von der Oberfläche der Sensorplattform. Die Absaugeinheit kann insbesondere eine Pumpe zum Absaugen umfassen. Dies hat den Vorteil, dass die Oberfläche von der Spülflüssigkeit oder von einer anderen Flüssigkeit samt der in der Spülflüssigkeit aufgenommenen Stoffe oder Partikel befreit wird. Vorzugsweise ist die Pumpe mit einem Abfallreservoir zum Aufnehmen der abgesaugten Spülflüssigkeit verbunden. Damit wird vorteilhafterweise erreicht, dass die abgesaugte Flüssigkeit in einem definierten Bereich verbleibt und somit keine anderen Bereiche der Sensorplattform verunreinigt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorplattform ein mit dem Probenaufnahmebereich in Kontakt befindliches Kühlelement. Bevorzugt weist der mit dem Kühlelement in Kontakt stehende Teil des Probenaufnahmebereichs eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, so dass dieser Teil durch das Kühlelement besonders effektiv gekühlt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass auch gasförmige Proben mit der Sensorplattform analysiert werden können, da vorteilhafterweise eine Kondensierung der gasförmigen Probe direkt an dem gekühlten Teil des Probenaufnahmebereichs erfolgen kann. Bei dem Kühlelement kann es sich insbesondere um eine Kühlfalle, beispielsweise in Form eines Peltierelements, handeln.
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Vorzugsweise umfasst die Einheit zur Verteilung der Probe und/oder der Probeaufnahmebereich eine hydrophobe Oberfläche. Dies hat den Vorteil, dass eine Verteilung einer in den Probeaufnahmebereich aufgenommenen Probe an die angrenzenden Bereiche durch die wasserabweisende Wirkung der Oberfläche unterstützt wird. Bevorzugt umfasst mindestens einer der Analytmessbereiche und/oder der Referenzmessbereich eine hydrophile Oberfläche. Dies hat den Vorteil, dass eine Aufnahme einer aus dem Probenaufnahmebereich verdrängten Probe unterstützt wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einheit zur Verteilung der Probe Teil einer Oberfläche des Probenaufnahmebereichs. Ferner ist bei einer vorgegebenen Ausrichtung der Sensorplattform im Schwerefeld der Erde der Teil der Oberfläche über mindestens einen abfälligen Pfad zum Transport einer aufgenommenen Probe mit mindestens einem der Analytmessbereiche und/oder dem Referenzmessbereich verbunden. Durch den mindestens einen abfälligen Pfad wird vorteilhafterweise erreicht, das eine auf dem Teil der Oberfläche des Probenaufnahmebereichs aufgenommene Probe zu den über dem Pfad verbundenen Analytmessbereich und/oder Referenzmessbereich leicht abfließen kann. Mit anderen Worten ist die Einheit zur Verteilung der Probe in dieser Ausgestaltung der Erfindung ein bei einer vorgesehenen Ausrichtung der Plattform höherer Bereich, von welchem unter Ausnutzung der Schwerkraft die Probe in die über die abfälligen Pfade verbundenen Bereiche abfließen kann. Vorzugsweise erstreckt sich der mindestens eine abfällige Pfad entlang des Teils der Oberfläche des Probenaufnahmebereichs, wobei der Teil gegenüber den über den Pfad verbundenen Bereichen zumindest teilweise abgeschrägt, ist. Eine Schräge kann hierbei in Form einer Ebene oder in Form einer zumindest teilweise konvexen oder konkaven Fläche ausgeführt sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einheit zur Verteilung der Probe einen Antrieb zur Rotation zumindest eines Teils der Sensorplattform, wobei der Teil der Sensorplattform mindestens einen Analytmessbereich, den Referenzmessbereich und den Probenaufnahmebereich umfasst. Der Antrieb ist derart angeordnet, dass eine Rotationsachse des Teils der Sensorplattform bei einem Betrieb des Antriebs durch den Probenaufnahmebereich verläuft. Dies hat den Vorteil, dass die bei einer Rotation des Teils wirkenden Fliehkräfte eine Verteilung der Probe aus dem Probenaufnahmebereich in die angrenzenden Analytmessbereiche beziehungsweise Referenzmessbereich unterstützen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einheit zur Verteilung der Probe eine Vorrichtung zur Vibration zumindest eines Teils der Sensorplattform, wobei der Teil der Sensorplattform zumindest den Probenaufnahmebereich umfasst. Somit wird vorteilhafterweise die Verteilung der Probe durch eine Erschütterung der Probe unterstützt.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einheit zur Verteilung der Probe eine Pumpe zum Befördern einer in den Probenaufnahmebereich aufgenommenen Probe. Dies hat den Vorteil, dass durch die Pumpe aktiv die aufgenommene Probe an die angrenzenden Bereiche verteilt werden kann.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Analyse einer Probe, insbesondere einer Probe von Ausatemluft, wobei das Verfahren und die nachfolgend aufgeführten Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens die Vorteile der erfindungsgemäßen Sensorplattform sowie die Vorteile der entsprechenden Weiterbildungen und Ausgestaltungen haben.
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In einem ersten Schritt des Verfahrens wird die Probe in einem Probenaufnahmebereich aufgenommen, wobei der Probenaufnahmebereich an mindestens einen Analytmessbereich sowie an einen Referenzmessbereich angrenzt und eine obengenannte Einheit zur Verteilung der Probe an den Referenzmessbereich und an mindestens einen der Analytmessbereiche aufweist. In einem zweiten Schritt wird die Probe an mindestens einen der Analytmessbereiche und an den Referenzmessbereich über die Einheit zur Verteilung der Probe verteilt. In einem dritten Schritt wird die Probe über eine Auslese des mindestens einen Analytmessbereichs und des Referenzmessbereichs analysiert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens weist der Analytmessbereich Fängermoleküle, insbesondere Fängerantikörper, für eine spezifische Bindung eines oder mehrerer Analyten auf, sodass nach einer Verteilung der Probe an den Analytmessbereich eine Bindung der Analyten an die Fängermoleküle erfolgt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine Spülung des Analytmessbereichs und/oder des Referenzmessbereichs für eine spezifische Bindung von Detektionsmoleküle, insbesondere von Detektionsantikörpern, an die Analyten, insbesondere in Form einer Sandwich-Bindung mit den an die Fängermoleküle gebundenen Analyten im Analytmessbereich. Dabei können die Detektionsmoleküle entweder im Analytmessbereich und/oder im Referenzmessbereichs, beispielsweise in Pulverform, vorgelagert oder in einer Spülflüssigkeit der Spülung gelöst sein.
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Vorzugsweise erfolgt anschließend eine Spülung des Analytmessbereichs und/oder des Referenzmessbereichs für eine Reaktion mit an den Detektionsmolekülen gebundenen Enzymen mit Wasserstoffperoxid oder Farbstoffen, wobei das Wasserstoffperoxid beziehungsweise die Farbstoffe im Analytmessbereich vorgelagert sein oder in Spülflüssigkeit gelöst sein können.
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Bevorzugt erfolgen nach einem oder mehreren der oben genannten Spülvorgänge des Analytmessbereichs und/oder des Referenzmessbereichs zum Wegspülen nicht gebundener Analyten oder Detektionsmolekülen mit eine Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser oder einen physiologischen Puffer.
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Eine oder mehrere der oben genannten Spülungen können dabei insbesondere automatisiert über eine auf der Sensorplattform angeordnete Spüleinheit zur Spülung erfolgen, wobei die Spüleinheit ein oder mehrere Reservoire für die Spülflüssigkeiten umfasst.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Analysegerät insbesondere ein Analysegerät zur Analyse von Ausatemluft mit einer erfindungsgemäßen Sensorplattform.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
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Es zeigen
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1a, b, c, d eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensorplattform,
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2 eine schematische Darstellung einer sogenannten Sandwichbindung eines Moleküls des Analyten zwischen einem Fängermolekül und einem Detektionsmolekül,
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3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Analysegeräts und
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4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1a bis 1d zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensorplattform 100, wobei die Sensorplattform 100 einen ersten Analytmessbereich 11 und einen zweiten Analytmessbereich 12 sowie einen Referenzmessbereich 20 umfasst, wobei diese Bereiche einen Probeaufnahmebereich 30 ringförmig umgeben und an den Probeaufnahmebereich 30 angrenzen.
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Die genannten Bereiche sind beispielsweise auf einer ebenen Fläche 101 der Sensorplattform 100 angeordnet, wobei die ebene Fläche 101 beispielsweise eine Oberfläche eines Keramiksubstrats ist. Beispielsweise weisen die Bereiche jeweils eine kreisförmige Form mit einer Größe von 1 Quadratzentimeter auf. Der erste und der zweite Analytmessbereich 11, 12 umfassen eine erste Art beziehungsweise eine zweite Art von Antikörpern 15, 16 als Fängermoleküle, wobei die erste Art der Antikörper 15 für eine spezifische Bindung eines ersten Analyten und die zweite Art der Antikörper 16 für eine spezifische Bindung einer zweiten Art eines Analyten ausgebildet sind, beispielsweise für ein Interleukin einer ersten Art und ein Interleukin einer zweiten Art oder beispielsweise 8-Isoprastan und Interleukin-13. Die Antikörper können dabei in etablierten Prozessen durch Immunisierung von Versuchstieren wie beispielsweise Mäusen oder über zellkulturbasierten Ansätzen gewonnen werden. Die Sensorplattform 100 umfasst ferner ein Kühlelement 70, beispielsweise ein Peltierelement, das an den Probenaufnahmebereich 30 angrenzt und diesen bei Betrieb für eine Kondensierung einer Probe 1 von Ausatemluft kühlt, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 0 und 5 Grad Celsius. Die Sensorplattform 100 umfasst darüber hinaus eine Einheit 40 zur Verteilung der Probe 1, welche in diesem Beispiel als eine erste Pumpe 45 zur Verdrängung der aufgenommenen Probe 1 an die angrenzenden Analytmessbereiche 11, 12 und an den angrenzenden Referenzmessbereich 20 ausgeführt ist. Neben dem Referenzmessbereich 20 und dem ersten Analytmessbereich 11 ist eine Einheit 80 zur Spülung aller Bereiche 11, 12, 20, 30 angeordnet. Die Einheit 80 zur Spülung kann hierzu ein Reservoir 81 für eine Spülflüssigkeit und eine zweite Pumpe 82 zur Verdrängung der Spülflüssigkeit auf die Bereiche aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Sensorplattform 100 ferner eine Absaugeinheit 85 zum Absaugen von Spülflüssigkeit von der Oberfläche der Sensorplattform 100.
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Um eine wirksame Verdrängung der Probe 1 in die Bereiche 11, 12, 20 zu unterstützen umfasst die Sensorplattform 100 ferner einen Antrieb 60 zur Rotation der Fläche 101 der Sensorplattform 100, beispielsweise einen Elektromotor. Der Antrieb 60 ist dabei auf einer den Bereichen gegenüberliegenden Oberfläche der Sensorplattform 100 derart angeordnet, dass bei einem Betrieb des Antriebs 60 die Fläche 101 sich um eine Rotationsachse 61 dreht, wobei sich die Rotationsachse senkrecht durch den Probenaufnahmebereich 30 erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass die bei der Rotation wirkenden Zentrifugalkräfte auf die Probe 1 die Probe 1 in die um den Probenaufnahmebereich 30 kreisförmig angeordneten Analytmessbereiche 11, 12 und Referenzmessbereich 20 verdrängen.
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Wie in 1b gezeigt, kann die Einheit 40 zur Verteilung der Probe auch als Teil 40 einer Oberfläche des Probenaufnahmebereichs 30 ausgeführt sein. Dabei ist der Teil 40 der Oberfläche 31 über einen, bei vorgegebener Ausrichtung der Sensorplattform 100 im Schwerefeld der Erde, zumindest teilweise abfälligen Pfad 41 mit dem ersten Analytmessbereich 11 und über einen zumindest teilweise abfälligen zweiten Pfad 42 mit dem Referenzmessbereich 20 verbunden. Mit anderen Worten ist der Teil 40 der Oberfläche 31 gegenüber dem ersten Analytmessbereich 11 und gegenüber dem Referenzmessbereich 20 gewölbt, wie in 1b dargestellt. Statt einer wie in 1b gezeigten konvexen Wölbung der Oberfläche 31 kann die Oberfläche 31 auch eine konkave Oberfläche oder, wie in 1c gezeigt, gegenüber dem ersten Analytmessbereich 11 und dem Referenzmessbereich 20 abgeschrägte Ebenen 31, 32 umfassen, entlang derer sich der erste Pfad 41 und der zweite Pfad 42 erstrecken. Eine solche zumindest teilweise konkave, konvexe oder schräge Ausformung des Teils 40 der Oberfläche 31 des Probenaufnahmebereichs 30 hat den Vorteil, dass eine Verteilung einer in den Probenaufnahmebereich 1 aufgenommenen Probe unter Ausnutzung der Schwerkraft ohne zusätzliche Aktuation erfolgt. Zumindest ein Teil der Oberfläche 31 kann zur Unterstützung der Verteilung der Probe 1 eine hydrophobe Beschichtung aufweisen. Zu einer Unterstützung der Aufnahme der Probe 1 können ein oder mehrere der Analytmessbereiche 11, 12 und/oder der Referenzmessbereich 20 eine hydrophile Beschichtung aufweisen.
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1d zeigt, dass der erste Analytmessbereich 11 und der zweite Analytmessbereich 12 jeweils eine Arbeitselektrode 51 umfassen, auf welcher Antikörper der ersten Art 15 beziehungsweise Antikörper der zweiten Art 16 immobilisiert sind. Die Immobilisierung der Antikörper 15, 16 auf der Arbeitselektrode 51 kann dabei über Linker-Moleküle, Polymere, Redox-Polymere oder über eine Bindung durch eine Protein/Polysacharid-Matrix erfolgen, beispielsweise kovalent über Seitengruppen des Proteins, insbesondere über Aminogruppen, oder nicht kovalent über Ladungen. Beispielsweise sind die Antikörper der ersten Art 15 für eine spezifische Bindung mit einem ersten Interleukin und die Antikörper der zweiten Art 16 für eine spezifische Bindung mit einem zweiten Interleukin ausgebildet. Der Referenzmessbereich 20 umfasst ebenfalls eine Arbeitselektrode 51, aber ohne immobilisierte Antikörper 15, 16. Alle drei Bereiche umfassen ferner eine Gegenelektrode 52 zur Bestimmung einer Potentialdifferenz zwischen Arbeitselektrode 51 und Gegenelektrode 52 sowie eine Referenzelektrode 53 zur Bestimmung eines Nullpunkts der Messung. Im Probenaufnahmebereich 30 können Salze 33, beispielsweise Phosphatpuffer und/oder Natriumchlorid, zur Einstellung einer physiologischen Umgebung für eine aufzunehmende Probe 1 vorgelagert sein. Im Referenzmessbereich 20 und in den Analytmessbereichen 11, 12 können Detektionsantikörper 18, 19 vorgelagert sein, beispielsweise zur Ausbildung einer Sandwichbindung der Detektionsantikörper 18, 19 über die Analyten 2, 3 mit den Fängerantikörpern 15, 16. Hierbei sind beispielsweise im ersten Analytmessbereich 11 Detektionsantikörper einer ersten Art 18 für eine spezifische Bindung an das Interleukin der ersten Art und im zweiten Analytmessbereich 11 Detektionsantikörper der zweiten Art 19 für eine spezifische Bindung an das Interleukin der zweiten Art 19 vorgelagert. Für eine Sandwichbindung sind die Detektionsantikörper 18, 19 ferner ausgebildet, an anderen Stellen der Interleukine als die Fängerantikörper 15, 16 zu binden. Die Vorlagerung der Detektionsantikörper 18, beispielsweise Detektionsantikörper 18 der ersten Art, im Referenzmessbereich 20 dient dazu, den Referenzpunkt oder Nullpunkt für die Messung besser abzuschätzen.
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2 zeigt beispielhaft eine Sandwichbindung eines Analyten 2, 3 zwischen einem auf dem ersten Analytmessbereich 11 immobilisierten ersten Antikörper 15 und einem Detektionsantikörper 18, 19, wobei der Detektionsantikörper 18, 19 mit einem Enzym 17 verbunden ist. Das Enzym 17, beispielsweise Peroxidase, insbesondere Meerrettichperoxidase, ist dabei ausgelegt, mit in den Analytmessbereichen 11, 12 vorgelagertem Wasserstoffperoxid 14 (siehe 1d) für eine Nachlassreaktion des Analyten 2 zu reagieren. Beispielsweise führt eine Reaktion von Peroxidase 17 mit dem Wasserstoffperoxid dabei zu einer über die Elektroden 51, 52, 53 als elektrische Strom messbaren Reduktion des Wasserstoffperoxids 14 zu Wasser. Alternativ zu einem elektrochemischen Nachweis kann der Detektionsantikörper 18, 19 mit einem Enzym, beispielsweise einer Peroxidase, für eine Reaktion mit einem Farbstoff 14 (siehe 1d), insbesondere für eine Oxidation des Farbstoffs, beispielsweise ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)), verbunden sein. Da hierbei der Nachweis über eine Farbreaktion erfolgt, welche spektroskopisch ausgelesen werden kann, sind keine Elektroden 51, 52, 53 erforderlich.
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Beispielsweise kann ein Nachweis eines ersten Analyten 2 in dem ersten Analytmessbereich 11 wie oben beschrieben elektrochemisch über die Reduktion von Wasserstoffperoxid 14 und ein Nachweis eines zweiten Analyten 3 in dem zweiten Analytmessbereich 12 wie oben beschrieben über ein Reaktion mit dem Farbstoff 14 erfolgen. Das Wasserstoffperoxid 14 beziehungsweise die Farbstoffe 14 können hierbei in Pulverform vorgelagert sein oder alternativ über die Einheit zur Spülung 80 nach erfolgter Bindung der Analysten 2, 3 an die Fängerantikörper 15, 16 in die Bereiche 11, 12 gespült werden. Beispielsweise kann nach einer Verteilung der Probe 1 durch die Einheit zur Verteilung 40 an die Analytmessbereiche 11, 12 und an den Referenzmessbereich 20 eine erste Spülung durch die Einheit 80 zur Spülung erfolgen, um nicht an die Fängerantikörper 15, 16 gebundene Analyten sowie den Rest der Probe aus den Bereichen 11, 12, 20 wegzuspülen. Anschließend kann eine Spülung mit in Spülflüssigkeit gelösten Detektionsantikörpern 18, 19 und an den Detektionsantikörpern 18, 19 gebundenen Enzymen 17 für eine Sandwich-Bindung der Detektionsantikörper 18, 19 an die Analyten 2, 3, welche ihrerseits an die Fängerantikörper 11, 12 gebunden sind, durch die Einheit 80 zur Spülung erfolgen. Danach kann eine Spülung mit in Spülflüssigkeit gelöstem Wasserstoffperoxid 14 oder in Spülflüssigkeit gelöstem Farbstoff 14 für eine Reaktion mit den Enzymen durch die Einheit 80 zur Spülung erfolgen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Analysegeräts 200. Das Analysegerät 200 umfasst die Sensorplattform 100 aus den 1 und 2, wobei die Sensorplattform 100 über den Antrieb 60 zur Drehung der Sensorplattform 100 mit dem Analysegerät 200 verbunden ist. Die Elektroden 51, 52, 53 der Analytmessbereiche 11, 12 und des Referenzmessbereichs 20 sind über den Antrieb 60 mit einer Auswerteeinrichtung 210 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 210 ist eingerichtet, über die Elektroden 51, 52, 53 ausgelesene Signale zu verarbeiten und ein Ergebnis der Verarbeitung über eine Ausgabeeinheit 220 an einem Benutzer des Analysegeräts 200 auszugeben. Dazu umfasst die Auswerteeinrichtung 210 vorzugsweise eine Recheneinheit und einen Speicher mit Vergleichsdaten für die Verarbeitung der ausgelesenen Signale. Ferner kann das Analysegerät 210 eine Lichtquelle 230 und einen Fotodetektor 240 für eine Messung einer Farbreaktion der Farbstoffe 14 mit dem Enyzm 17 der Detektionsantikörper 18, 19 umfassen, wobei der Fotodetektor 240 ebenfalls mit der Auswerteeinheit 210 für eine Auswertung verbunden ist.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 400 in Form eines Flussdiagramms. In einem ersten Schritt 401 des Verfahrens wird eine Probe in einen Probeaufnahmebereich aufgenommen, wobei der Probeaufnahmebereich an mindestens einen Analytmessbereich sowie an einen Referenzmessbereich angrenzt und eine Einheit zur Verteilung der Probe an den Referenzmessbereich und an mindestens einen der Analytmessbereiche aufweist. In einem zweiten Schritt 402 wird die Probe an mindestens einen der Analytmessbereiche und an den Referenzmessbereich über die Einheit zur Verteilung der Probe verteilt. In einem dritten Schritt 403 erfolgt eine Analyse der verteilten Probe über eine Auslese des mindestens einen Analytmessbereichs und des Referenzmessbereichs.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1384069 A2 [0001]
- DE 3636724 [0002]
