DE19856041A1 - Method and device for carrying out quantitative fluorescence-labeled affinity tests - Google Patents
Method and device for carrying out quantitative fluorescence-labeled affinity testsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von quantitativen Fluoreszenz markierten Affinitätstests. Dabei wird mittels optischer Evanescentfeldanregung mit einem an einem chemischen oder biochemischen Partner eines allgemeinen Rezeptor-Ligand-Systems gebundenen Markierungsstoffes Fluoreszenz hervorgerufen. Einer der Partner des Rezeptor-Ligand-Systems ist an einer optisch transparenten Bodenplatte, als Meßareal eines Meßbehälters, immobilisiert. Es wird die Intensität des Fluoreszenzlichtes gemessen. Aufgabengemäß sollen, durch Beeinflussung des Stofftransportes zur Oberfläche, die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, die Meßgeschwindigkeit verkürzt und die Meßgenauigkeit und Empfindlichkeit erhöht werden. Hierzu wird eine mit einer je nach biochemischem Assay fluorophormarkierten chemischen oder biochemischen Substanz versetzte Probe in den Meßbehälter (2) eingefüllt und danach im Meßbehälter (2) in kreisförmige strömende Bewegung versetzt und die Intensität des Fluoreszenzlichtes zeitaufgelöst, je nach Affinitätstestformat, zur Bestimmung der Konzentration mindestens einer chemischen oder biochemischen Substanz, gemessen.The invention relates to a method and a device for carrying out quantitative fluorescence-labeled affinity tests. Fluorescence is induced by means of optical evanescent field excitation with a marker substance bound to a chemical or biochemical partner of a general receptor-ligand system. One of the partners of the receptor-ligand system is immobilized on an optically transparent base plate as a measuring area of a measuring container. The intensity of the fluorescent light is measured. According to the task, by influencing the mass transport to the surface, the reaction speed is increased, the measuring speed is shortened and the measuring accuracy and sensitivity are increased. For this purpose, a sample mixed with a fluorophore-labeled chemical or biochemical substance depending on the biochemical assay is poured into the measuring container (2) and then set into a circular flowing movement in the measuring container (2) and the intensity of the fluorescent light is time-resolved, depending on the affinity test format, to determine the concentration measured at least one chemical or biochemical substance.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Durchführung von quantitativen Fluores zenz markierten Affinitätstests nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method and a direction for carrying out quantitative fluorescence zenz marked affinity tests according to the generic term of claim 1.
Grundsätzlich kann die Erfindung für alle Ligand-Re zeptor Systeme, wie Protein-Protein-Wechselwirkungen, Antigen-Antikörper Bindungen, Nukleinsäure-Hybridis ierungen, Protein-DNA-Wechselwirkungen u. a., angewen det werden.Basically, the invention for all Ligand-Re zeptor systems, such as protein-protein interactions, Antigen-antibody bonds, nucleic acid hybridis ionizations, protein-DNA interactions and. a., apply be det.
Bei der Durchführung solcher biochemischen Affini tätstests können allein oder parallel gleichzeitig verschiedene Reaktionen der jeweils in Proben enthal tenen bzw. zu verwendenden Reaktionspartner ablaufen. Zum einen kann eine homogene Reaktion ablaufen, deren Reaktionsgeschwindigkeit unter anderem von der Kon zentration der verwendeten Reaktionspartner und von der zur Aktivierung ausnutzbaren Energie abhängt. So kann beispielsweise eine Temperaturerhöhung zu einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit für eine homo gene Reaktion führen.When performing such biochemical affini Activity tests can be done alone or in parallel at the same time different reactions of each contained in samples tene or to be used reactants. On the one hand, a homogeneous reaction can take place Reaction speed among other things from the Kon concentration of the reactants used and of depends on the energy that can be used for activation. So can, for example, an increase in temperature Increase the reaction rate for a homo lead reaction.
Parallel hierzu kann aber auch eine heterogene Reak tion ablaufen, die bezüglich der Reaktionsgeschwin digkeit neben der Aktivierungsenergie auch vom Stoff transport der freien Reaktionspartner in der Probe zur Oberfläche an der ein anderer Reaktionspartner immobilisiert ist, beeinflußbar ist. Daraus folgt, daß bei konstanter Konzentration und konstant gehal tener Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit der heterogenen Reaktionen maßgebend vom Stofftransport der freien Reaktionspartner zur Oberfläche, an der der jeweilige andere Partner immobilisiert ist, ab hängig ist.At the same time, a heterogeneous reak can also occur tion run with respect to the reaction rate in addition to the activation energy also from the material transport of the free reactants in the sample to the surface at which another reactant is immobilized, can be influenced. It follows, that at constant concentration and constant tener temperature the reaction rate of heterogeneous reactions decisive from mass transport the free reactants to the surface on which the other partner is immobilized is pending.
Die biochemischen Immunsensoren bzw. die entsprechen den Tests basieren in der Regel auf heterogenen Reak tionen, so daß eine gezielte Einflußnahme auf den bereits erwähnten Stofftransport zur Oberfläche, ins besondere zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und demzufolge zur Verringerung der erforderlichen Meßzeit, gewünscht wird.The biochemical immune sensors or the correspond the tests are usually based on heterogeneous reak tions, so that a targeted influence on the already mentioned mass transport to the surface, ins especially to increase the reaction rate and consequently to reduce the required Measuring time, is desired.
Bei der Durchführung solcher Tests wird die bekannte Tatsache, daß die Messung der pro Zeiteinheit auf der Oberfläche, beispielsweise einer Meßzelle gebildeten Immunkomplexe, eine sehr empfindliche und mit gerin ger Fehlerquote behaftete Meßmethode darstellt, aus genutzt.When performing such tests, the well-known Fact that the measurement of per unit time on the Surface, for example a measuring cell formed Immune complexes, a very sensitive and with little represents error-prone measurement method used.
Es ist weiter bekannt, daß bei der Durchführung sol cher Immuntests der jeweilige Stofftransport zur Oberfläche, an der der jeweils andere Partner eines solchen Komplexes immobilisiert ist, durch einen re lativ schnellen Prozeß und nicht durch den langsamen Prozeß der Diffusion erfolgen sollte. Unter diesen Bedingungen entspricht nämlich die Rate der an der Oberfläche einer Meßzelle gebildeten Immunkomplexe, direkt der Konzentration des Bindungspartners im Pro benvolumen.It is also known that when sol immune tests the respective mass transport for Surface on which the other partner of a such complex is immobilized by a re relatively fast process and not the slow one Process of diffusion should be done. Under these Namely, the rate corresponds to the rate at the Surface of a measuring cell formed immune complexes, directly the concentration of the binding partner in the pro ben volume.
Aufbauend auf dieser Erkenntnis wurde in DE 196 28 002 C1 ein entsprechendes Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung beschrieben, bei der ein linea res Fließsystem verwendet wird. Dabei erfolgt der Stofftransport zur Oberfläche, maßgebend, nicht dif fusionslimitiert, bedingt durch einen küvettenförmi gen Aufnahmebereich, der ähnlich wie ein Fließkanal ausgebildet ist und eine geringe Höhe (50 µm) auf weist, durch den die Probe mit einem Volumenstrom von ca. 1 µl/s geführt wird. Ein größerer Volumenstrom wäre zwar wünschenswert, kann aber nicht realisiert werden, da nur mit kleinem Probenvolumina von ca. 100 µl gearbeitet werden kann, wobei eine Meßdauer von ca. 100 s erreicht werden sollte.Building on this finding, DE 196 28 002 C1 a corresponding method and one for this suitable device described in which a linea res flow system is used. The Mass transfer to the surface, decisive, not dif fusion limited, due to a cuvette-shaped gene recording area, which is similar to a flow channel is formed and a low height (50 microns) points through which the sample with a volume flow of approx. 1 µl / s. A larger volume flow would be desirable, but cannot be realized since only with a small sample volume of approx. 100 µl can be worked, with a measuring time of approx. 100 s should be reached.
Für den Ablauf von homogenen Reaktionen kann nach der dort beschriebenen Lösung ein Probencontainer benutzt werden, der getrennt vom eigentlichen Meßort, dem sogenannten küvettenförmigen Aufnahmebereich, ange ordnet ist.For the course of homogeneous reactions according to the solution described there uses a sample container be separated from the actual measuring location, the so-called cuvette-shaped receiving area is arranged.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der durch Beeinflussung des Stofftransportes zur Oberfläche, die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und demzufolge die Meßgeschwindigkeit verkürzt und die Meßgenauigkeit und Empfindlichkeit erhöht werden kann.Proceeding from this, it is therefore an object of the invention propose a method and an apparatus for by influencing the mass transport to Surface, the reaction speed increases and consequently the measuring speed is shortened and the Measurement accuracy and sensitivity can be increased can.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Verfahren und den Merkmalen des Anspruchs 14 für eine entsprechende Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiter bildungen der Erfindung, ergeben sich durch Nutzung, der in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merk male.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1 for a method and the features of claim 14 for a corresponding device solved. Advantageous designs and further formations of the invention result from use, the Merk mentioned in the subordinate claims times.
Erfindungsgemäß wird dabei, aufbauend auf bekannten optischen Meßverfahren, so vorgegangen, daß auf opti schem Wege eine Evaneszenzfeldanregung durchgeführt wird, um die Intensität einer Fluoreszenz, die durch quasi monochromatisches Licht einer Lichtquelle an einem Markierungsstoff erzeugte Fluoreszenz zu mes sen. Dabei wird ein solcher Fluoreszenz hervorrufen der Markierungsstoff, der an einen chemischen oder biochemischen Partner eines allgemeinen Rezeptor-Li gand Systems, der während der Durchführung eines sol chen Affinitätstestes an zumindest einen der Partner dieses Rezeptor-Ligand Systems anbinden kann, verwen det. Vor der Durchführung eines solchen Tests wird zumindest einer der Partner auf einer Oberfläche ei nes Meßbehälter immobilisiert und anschließend, wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, eine heterogene Reaktion mit schnellem Stofftransport zur Oberfläche ausgelöst.According to the invention, building on known ones optical measuring method, proceeded so that opti an evanescence field excitation is carried out is used to determine the intensity of a fluorescence quasi monochromatic light from a light source fluorescence generated to a marker to mes sen. This will cause such fluorescence the marking substance attached to a chemical or biochemical partner of a general receptor Li gand Systems, which during the execution of a sol Chen affinity test to at least one of the partners can bind to this receptor-ligand system det. Before performing such a test at least one of the partners on a surface immobilized measuring container and then how already mentioned in the introduction to the description heterogeneous reaction with fast mass transfer to Surface triggered.
Für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfah rens wird ein Meßbehälter, dessen Bodenplatte aus einem für das Anregungslicht und das Fluoreszenzlicht transparentem Material besteht, verwendet, wobei das Anregungslicht in einem Winkel auf die transparente Bodenplatte gerichtet wird, bei dem Totalreflexion an der Grenzfläche (Bodenplatte/Probe) auftritt und dem zufolge ein evaneszentes Feld mit definierter Ein dringtiefe oberhalb der Oberfläche der Bodenplatte erzeugt werden kann.For carrying out a method according to the invention rens becomes a measuring container, the bottom plate of which one for the excitation light and the fluorescent light transparent material is used, the Excitation light at an angle on the transparent Bottom plate is directed at the total reflection the interface (base plate / sample) occurs and the according to an evanescent field with a defined on penetration depth above the surface of the base plate can be generated.
Die Intensität des generierten Fluoreszenzlichtes kann dann mit einem geeigneten lichtempfindlichen Detektor, der unterhalb der Bodenplatte eines solchen Meßbehälters angeordnet ist, gemessen werden.The intensity of the generated fluorescent light can then be used with a suitable photosensitive Detector, which is below the base plate of such Measuring container is arranged to be measured.
Bei der Erfindung ist es wichtig, daß in Abhängigkeit des jeweiligen durchzuführenden biochemischen Assays eine mit einem Fluorophor markierte chemische - oder biochemische Substanz versetzte Probe in einen Meß behälter eingeführt wird und nach der Befüllung des Meßbehälters die Probe im Meßbehälter in eine kreis förmige strömende Bewegung versetzt wird, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit der heterogenen Reaktion entsprechend beschleunigt werden kann. Zur Bestimmung der Konzentration mindestens eines der chemischen oder biochemischen Substanzen wird dann der Anstieg oder das Abnehmen der Intensität des Fluoreszenzlich tes gemessen.In the invention it is important that depending of the respective biochemical assay to be carried out a chemical labeled with a fluorophore - or biochemical substance placed sample in a measurement container is inserted and after filling the The sample in the measuring container in a circle shaped flowing movement is offset so that the Reaction rate of the heterogeneous reaction can be accelerated accordingly. For determination the concentration of at least one of the chemical or biochemical substances will then increase or decreasing the intensity of the fluorescent light measured.
Es ist auch möglich, aus der Differenz der Fluores zenzintensität zu zwei verschiedenen Zeitpunkten die Konzentration zu bestimmen.It is also possible from the difference in fluorescence intensity at two different times To determine concentration.
Bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfah rens ist es zweckmäßig, nach dem Einführen der jewei ligen Probe in den Meßbehälter den Ablauf von homoge nen Reaktionen in der Probe abzuwarten, bevor die Probe in kreisförmige strömende Bewegung versetzt wird. Dies kann für die verschiedenen durchführbaren Assayformate ohne weiteres zeitlich berücksichtigt werden, da die hierfür erforderliche Zeit, wie eben falls bereits erwähnt, lediglich von der jeweiligen Konzentration der verschiedenen Reaktionspartner und der zur Verfügung stehenden Energie, d. h. im wesent lichen von der Temperatur abhängig ist, ermittelt werden kann. When carrying out a method according to the invention rens it is useful after the introduction of the respective the sample in the measuring container the flow of homogeneous wait for reactions in the sample before the Sample moved in a circular flowing motion becomes. This can be done for the different Assay formats easily taken into account in time as the time required for this, just like if already mentioned, only from the respective Concentration of the different reactants and the available energy, d. H. essentially is dependent on the temperature can be.
Aus Sicherheitsgründen ist es auch zweckmäßig, den eigentlichen Meßbehälter, bis auf mindestens eine Öffnung, die zur Einführung der Probe dient, allsei tig abgeschlossen auszubilden, wobei diese Tatsache bei der Ausbildung der Elemente, die zur Erreichung der kreisförmigen strömenden Bewegung der Probe Ver wendung finden sollen, berücksichtigt werden muß.For security reasons, it is also appropriate to actual measuring container, except for at least one Opening that serves to introduce the sample, all completed training, this fact in training the elements needed to achieve the circular flowing movement of the sample Ver should find application, must be taken into account.
Dabei sollte zumindest der Antrieb, der hierfür ver wendet werden soll, außerhalb des eigentlichen Meßbe hälters angeordnet werden. Da der optische Detektor, der zur Messung der Intensität des Fluoreszenzlichtes verwendet werden soll, unterhalb der Bodenplatte des Meßbehälters angeordnet ist, ist es sicher zweckmä ßig, den entsprechenden Rotationsantrieb über dem Meßbehälter an der der Bodenplatte gegenüberliegenden Seite anzuordnen.At least the drive that ver should be used outside the actual measuring area be arranged. Because the optical detector, to measure the intensity of the fluorescent light should be used below the bottom plate of the Measuring container is arranged, it is certainly appropriate ßig, the corresponding rotary drive over the Measuring container on the opposite of the base plate Arrange page.
In einer geeigneten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Antrieb verwen det werden, bei dem Elektromagnete, Permanentmagnete oder eine elektromagnetische Spulenanordnung verwen det werden, um die Probe, der magnetische Körper zu gesetzt sind, durch Ausnutzung magnetischer bzw. elektromagnetischer Kräfte in kreisförmige strömende Bewegung zu versetzen. Dabei können beispielsweise an einem Rotor, der oberhalb des Meßbehälters drehbar angeordnet ist, mindestens ein Permanentmagnet oder ein stationär angeordneter Elektromagnet befestigt sein. Bei Drehung dieses Rotors wirken dann magneti sche bzw. elektromagnetische Kräfte auf die magneti schen Körper, die in der Probe im Meßbehälter enthal ten sind und die Probe wird entsprechend der Rota tionsbewegung in strömende Bewegung versetzt. In a suitable device for performing the A drive can be used in the method according to the invention be det in the electromagnets, permanent magnets or use an electromagnetic coil arrangement det to the sample, the magnetic body too are set by using magnetic or electromagnetic forces flowing in circular To move. For example, a rotor that rotates above the measuring container is arranged, at least one permanent magnet or attached a stationary electromagnet his. When this rotor rotates, it then acts magnetically cal or electromagnetic forces on the magneti the body contained in the sample in the measuring container are and the sample is made according to the rota tion movement set in flowing movement.
Anstelle eines solchen Rotors kann aber auch ein Sta tor verwendet werden, an dem eine elektromagnetische Spulenanordnung vorhanden ist, deren einzelne ge trennt voneinander angeordnete Spulen sequentiell von einer elektronischen Steuerung beeinflußt, ein- und ausgeschaltet werden, so daß nahezu der gleiche Ef fekt erreicht werden kann.Instead of such a rotor, a Sta Tor be used on which an electromagnetic Coil arrangement is present, the individual ge sequentially separates coils from each other influenced by an electronic control, on and be turned off so that almost the same Ef can be reached perfectly.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die im Meßbe hälter aufgenommene Probe, auf mechanischem Wege in eine gewünschte kreisförmige strömende Bewegung zu versetzen. Dabei kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß der Meßbehälter nach oben durch eine ela stische Membran abgeschlossen ist. Dieser Membran kann ein rotierendes Element aufgesetzt werden, an dem auf die Membran wirkende Vorsprünge ausgebildet sind, die die elastische Membran eindrücken und so in die eigentliche Probe hineinreichen. Es kann also bei Drehung des rotierenden Elementes ein Rühren der Pro be auf mechanischem Wege erreicht werden und gleich zeitig der verwendete Meßbehälter geschlossen gehal ten sein.But there is also the possibility in the Meßbe sample taken up more mechanically in a desired circular flowing movement offset. This can be done, for example be that the measuring container upwards by an ela static membrane is complete. This membrane a rotating element can be put on the projections acting on the membrane are that push in the elastic membrane and so in hand in the actual sample. So it can be Rotation of the rotating element stirring the pro be achieved mechanically and the same timely the measuring container used is kept closed be.
Ähnlich kann auch verfahren werden, wenn in eigentli chen Meßbehälter schaufelförmig ausgebildete Elemente vorhanden sind, die an einer durch die Abdeckung des Meßbehälters geführte Welle befestigt sind, an der ein Drehantrieb angesetzt werden kann, wenn die Probe in die gewünschte Bewegung versetzt werden soll. Bei einer entsprechenden Abdichtung ist auch hier gesi chert, daß ein Austritt von Probenflüssigkeit verhin dert werden kann.A similar procedure can also be followed if in actual Chen measuring container shaped like a scoop are present, which are connected to the cover of the Measuring shaft guided shaft are attached to the a rotary actuator can be used when the sample should be set in the desired movement. At A corresponding seal is also here Ensures that there is no leakage of sample liquid can be changed.
Die eigentliche Messung kann vorteilhaft so durchge führt werden, daß lediglich der Anstieg bzw. das Ab sinken (negativer Anstieg) der Intensität des gemes senen Fluoreszenzlichtes gemessen und daraus wegen der direkten Proportionalität die Konzentration der jeweiligen zu bestimmenden chemischen bzw. biochemi schen Substanz ermittelt wird. Bei der Messung in dieser Form, muß sie lediglich innerhalb eines, dem jeweiligen chemischen- oder biochemischen Assayformat entsprechend vorgebbaren Zeitintervalls durchgeführt werden. So kann die erforderliche Meßzeit entspre chend verkürzt werden.The actual measurement can advantageously be carried out in this way leads that only the increase or the Ab decrease (negative increase) in the intensity of the measured measured fluorescence light and because of it the direct proportionality the concentration of the respective chemical or biochemical to be determined substance is determined. When measuring in this form, it only has to be within one, the respective chemical or biochemical assay format performed according to predeterminable time intervals become. So the required measurement time can correspond be shortened accordingly.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, lediglich min destens zwei Fluoreszenzintensitätssignale in einem vorgebbaren Zeitabstand voneinander auszunutzen und nach Differenzbildung auf die jeweilige Konzentration der entsprechenden Substanz zu schließen.But there is also the option of only min at least two fluorescence intensity signals in one to use predeterminable time interval from each other and after difference formation to the respective concentration the corresponding substance.
Die Bestimmung der Fluoreszenzintensität kann aber nicht nur zeit- sondern auch ortsaufgelöst gemessen werden. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft aus, wenn mindestens einer der Partner des jeweiligen Re zeptor-Ligand Systems in radialsymmetrischer Anord nung auf der Bodenplatte des Meßbehälters immobili siert ist. Hierfür können, wie nachfolgend noch bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele zurückzu kommen sein wird, eine bewegliche Blende in Verbin dung mit einem lichtempfindlichen Detektor oder eine lineare oder flächenhafte Anordnung von lichtempfind lichen Detektoren, wie z. B. CCD-Zeilen oder CCD-Ar rays, Verwendung finden. Besonders günstig ist diese Ausführung, wenn die Bodenplatte des Meßbehälters radialsymmetrisch in verschiedene Segmente eingeteilt ist und auf den einzelnen Segmenten verschiedene sol cher Partner immobilisiert sind, so daß nahezu gleichzeitig die Konzentration mehrerer chemischer- bzw. biochemischer Substanzen bestimmt werden kann.The determination of the fluorescence intensity can, however not only measured in terms of time, but also spatially become. This has a particularly advantageous effect if at least one of the partners of the respective Re zeptor-ligand systems in a radially symmetrical arrangement on the base plate of the measuring container immobili is. You can do this, as below at the description of the embodiments will come, a movable screen in Verbin with a light sensitive detector or a linear or flat arrangement of photosensitivity union detectors, such as. B. CCD lines or CCD-Ar rays, find use. This is particularly cheap Execution when the bottom plate of the measuring container radially symmetrically divided into different segments is and different sol on the individual segments partners are immobilized, so that almost the concentration of several chemical or biochemical substances can be determined.
Die Befüllung des Meßbehälters mit der Probe kann auf verschiedenem Wege, z. B. durch Kapillarkraftwirkung, durch Druck- oder Saugkraftwirkung erreicht werden, wobei auch Kombinationen dieser genannten Wirkungen ausgenutzt werden können.The measuring container can be filled with the sample different ways, e.g. B. by capillary action, can be achieved by pressure or suction, combinations of these effects can be exploited.
In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Probe vor dem Befüllen des Meßbehälters durch funktionelle Schichten oder entsprechende Membranen zu führen, um an der Probe eine Separation oder Filtration zu er reichen.In many cases it may be beneficial to take the sample before filling the measuring container by functional Layers or appropriate membranes to separation or filtration on the sample pass.
Es kann aber unter Berücksichtigung der jeweilig durchzuführenden biochemischen Assays mit solchen Schichten oder Membranen auch die Freisetzung von chemischen - oder biochemischen Substanzen erreicht werden. In anderer Ausnutzung können solche Schichten oder Membranen auch für einen spezifischen Rückhalt von chemischen - oder biochemischen Substanzen aus der Probe ausgenutzt werden.But it can take into account the respective biochemical assays to be carried out with such Layers or membranes also release chemical or biochemical substances achieved become. Such layers can be used in other ways or membranes also for specific retention from chemical or biochemical substances of the sample.
Eine solche Membran kann z. B. aus fibrösem Material, Cellulose, Nitrocellulose, Polypropylen, Polycarbo nat, Polyvinyldifluorid oder aus einem Hydrogel oder aus Kernspurmembranen oder aus Glasfasern bestehen. Solche Membranen werden beispielsweise in der Dip- Stick-Technologie eingesetzt und können z. B. die Funktion des Conjugate-Release erfüllen. Der Flüssig keitstransport der Probe durch eine solche Membran erfolgt translatorisch mit überwiegend Kapillarkraft wirkung. Für die Separation zellulärer Blutbestand teile und/oder zur Erzeugung von Blut-Plasma kann z. B. eine Membran, die unter der Bezeichnung Plasma SEP kommerziell erhältlich ist, verwendet werden.Such a membrane can e.g. B. of fibrous material, Cellulose, nitrocellulose, polypropylene, polycarbo nat, polyvinyl difluoride or from a hydrogel or consist of nuclear track membranes or glass fibers. Such membranes are used, for example, in the dip Stick technology used and z. B. the Fulfill the function of the conjugate release. The liquid speed transport of the sample through such a membrane takes place translationally with predominantly capillary force effect. For the separation of cellular blood parts and / or for the generation of blood plasma can e.g. B. a membrane called plasma SEP is commercially available.
Wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung unter Verwen dung solcher Schichten bzw. Membranen ausgebildet, so kann die jeweils gewünschte Probenvorbehandlung un mittelbar in der Vorrichtung durchgeführt werden, so daß zusätzlicher Aufwand vermieden werden kann und eine solche Vorrichtung dem letztendlichen Anwender, die einfach handhabbar ist, zur Verfügung gestellt werden.Will use a device according to the invention formation of such layers or membranes, so can the desired sample pretreatment un be carried out indirectly in the device, so that additional effort can be avoided and such a device to the ultimate user, which is easy to handle become.
Dabei ist es weiter vorteilhaft, die Probe in einem Probenaufnahmeraum vorzuhalten, der entweder direkt mit dem Meßbehälter oder über mindestens eine funk tionelle Schicht oder Membran mit dem Meßbehälter verbunden ist, so daß die Probe aus dem Probenaufnah meraum bei Bedarf in den Meßbehälter, gegebenenfalls bei Durchführung einer entsprechenden Probenvorberei tung, gelangen kann.It is also advantageous to have the sample in one Sampling room available either directly with the measuring container or at least one radio tional layer or membrane with the measuring container is connected so that the sample from the sample holder if necessary into the measuring container, if necessary when performing a corresponding sample preparation tion, can reach.
Der Meßbehälter kann zusätzlich mit einem Probensam melraum verbunden sein, in dem günstigerweise ein saugfähiges Material enthalten ist, so daß der Pro benflüssigkeitstransport während der Befüllung ohne weiteres durch Kapillarkraftwirkung erfolgen kann. Bei bekannter Aufnahmekapazität des saugfähigen Mate rials im Probensammelraum und bekanntem Probenvolumen im Probenaufnahmeraum kann eine definierte Befüllung mit einem gewünschten Probenvolumen in den eigentli chen Meßbehälter erreicht werden, da der Flüssig keitstransport, bei Erreichen der Saugkapazitätsgren ze des saugfähigen Materials endet.The measuring container can also be filled with a sample Melraum be connected, in which a conveniently absorbent material is included, so that the Pro Liquid transport during filling without further can be done by capillary action. With known absorption capacity of the absorbent mate rials in the sample collection room and known sample volume A defined filling can be carried out in the sample receiving room with a desired sample volume in the actual Chen measuring container can be reached because the liquid speed transport when the suction capacity limits are reached of the absorbent material ends.
Für die Durchführung der verschiedenen biochemischen Assays bestehen vielfältige Möglichkeiten. Im ein fachsten Fall wird die Probe (Vollblut, Plasma oder Serum, Wasser, Urin oder andere) mit einem Fluorophor markierten Reaktanten versetzt. Der entsprechende korrespondierende Partner ist auf der Oberfläche der Bodenplatte ausgebildeten Meßareal immobilisiert. Für die Durchführung, z. B. eines herkömmlichen Sandwich- Immunoassys zur Bestimmung hochmolekularer Verbindun gen, wird der Probe z. B. ein entsprechend markierter Detektorantikörper zugefügt und der an der Oberfläche der Bodenplatte auf dem Meßareal immobilisierte Fän gerantikörper sorgt für eine Bindung des jeweiligen Analyten und des Detektorantikörpers.For carrying out the various biochemical Assays have a variety of options. In one The simplest case is the sample (whole blood, plasma or Serum, water, urine or other) with a fluorophore labeled reactants. The corresponding one corresponding partner is on the surface of the Base plate trained measuring area immobilized. For the implementation, e.g. B. a conventional sandwich Immunoassys for the determination of high molecular compounds gene, the sample is z. B. a correspondingly marked Detector antibody added and the surface fans immobilized on the base plate on the measuring area gerantibodies bind each one Analytes and the detector antibody.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich wegen der geringeren Begrenzung des ausnutzbaren Volumens in nerhalb des Meßbehälters, gegenüber der in DE 196 28 002 C2 beschriebenen Durchflußmeßzelle wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellen, da eine Höhenbegrenzung, die für den konvektiven Stofftrans port bei der bekannten Durchflußmeßzelle erforderlich war, wegfällt.The device according to the invention can be because of lower limit of usable volume in within the measuring container, compared to that in DE 196 28 002 C2 described flow measuring cell essential easier and cheaper to manufacture because one Height limitation for convective mass transfer port required in the known flow measuring cell was dropped.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert werden.In the following, the invention is to be explained with reference to tion examples are explained in more detail.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 Strömungsprofile entlang zweier Schnitte beim Stofftransport durch eine herkömmliche Durchflußmeßzelle; FIG. 1 shows flow profiles along two sections in mass transport through a conventional flow cell;
Fig. 2 Strömungsprofile entlang zweier Schnitte, die beim Stofftransport in einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden können; Fig. 2 flow profiles along two sections that can be achieved in a device according to the invention during mass transport;
Fig. 3 schematisch den Aufbau eines Beispiels ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem rotierenden Element, zur Erzeugung einer kreisförmigen strömenden Bewegung einer Probe; Fig. 3 shows schematically the structure of an example egg ner inventive device with a rotating member for generating a circular flowing motion of a sample;
Fig. 4 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung mit einem rotierenden Ele ment mit Permanentmagnet und magnetischen Körpern im Meßbehälter, zur Erzeugung einer kreisförmigen strömenden Bewegung der Pro be; Fig. 4 shows another example of a device according to the invention with a rotating element with permanent magnet and magnetic bodies in the measuring container, for generating a circular flowing movement of the sample;
Fig. 5 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemä- ßen Vorrichtung mit einem rotierenden Ele ment, Wellendurchführung und Schaufeln im Meßbehälter, zur Erzeugung einer kreisför migen strömenden Bewegung der Probe; Figure 5 is a further example of a device management erfindungsgemä- SEN with a rotating Ele, shaft bushing and blades in the measuring container, for generating a kreisför-shaped flowing movement of the sample.
Fig. 6 einen radialsymmetrisch in verschiedene Segmente unterteilten Meßbehälter; Fig. 6 is a radially symmetrical divided into different segments measuring container;
Fig. 7 ein schematisch dargestellten Aufbau einer Meßanordnung, mit den optischen Elementen; FIG. 7 shows a construction of a measuring arrangement shown schematically, with the optical elements;
Fig. 8 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vor richtung mit integriertem Probenaufnahme- und Probensammelraum; Fig. 8 shows an example of a device according to the invention with integrated sample receiving and sample collection space;
Fig. 9 das in Fig. 8 gezeigte Beispiel mit zu sätzlich im Probensammelraum einsetzbaren saugfähigem Material; . Fig. 9, the insertable in Fig example shown with 8 to additionally in the sample collection chamber absorbent material;
Fig. 10 eine schematische Darstellung für eine mög liche Anordnung der Schichten bzw. Membra nen für einen Meßbehälter und einem Proben sammelraum, bei dem der Flüssigkeitstrans port einer Probe zur Befüllung mittels Ka pillarkraftwirkung erreichbar ist und Fig. 10 is a schematic representation of a possible arrangement of the layers or membranes for a measuring container and a sample collection space in which the liquid transport port of a sample for filling by means of Ka pillar force effect can be reached and
Fig. 11 ein Beispiel, bei dem ein erfindungsgemäß zu verwendender Meßbehälter von einer funk tionellen Schicht bzw. einer Membran voll ständig umschlossen ist. Fig. 11 shows an example in which a measuring container to be used according to the invention is completely and continuously enclosed by a functional layer or a membrane.
Bei der Fig. 1 ist ein küvettenförmiger Aufnahmebe reich einer Durchflußmeßzelle, wie sie aus DE 196 28 002 C1 bekannt ist, dargestellt. Der Stofftransport der Probenflüssigkeit erfolgt translatorisch durch den Kanal, mit quasi rechteckigem Querschnitt, wie dies mit den Pfeilen in der oberen Darstellung ange deutet ist. Die entsprechend der eingezeichneten Schnitte auftretenden Strömungsprofile sind in den linken und rechten unteren Darstellungen gezeigt, wobei eindeutig erkennbar ist, daß die Strömungsge schwindigkeit der Probenflüssigkeit in der Mitte des Durchflußmeßkanales (Schnitt cd) am größten ist, so daß gerade in dem Bereich, in dem der eine Partner des Rezeptor-Ligand Systems, der auf dem Boden des Flußkanals immobilisiert ist, an den der andere Part ner anbinden soll, die Strömungsgeschwindigkeit und demzufolge auch der Stofftransport relativ klein ist.In Fig. 1, a cuvette-shaped receiving area of a flow measuring cell, as is known from DE 196 28 002 C1, is shown. The mass transport of the sample liquid takes place translationally through the channel, with a quasi-rectangular cross-section, as indicated by the arrows in the illustration above. The flow profiles occurring in accordance with the drawn sections are shown in the lower left and right representations, it being clearly recognizable that the flow rate of the sample liquid in the middle of the flow measuring channel (section cd) is greatest, so that precisely in the area in which one of the partners of the receptor-ligand system, which is immobilized on the bottom of the river channel to which the other partner is to connect, the flow velocity and consequently the mass transfer is relatively small.
Im Gegensatz dazu können, wie dies aus den Darstel lungen in Fig. 2 hervorgeht, bessere Ergebnisse er reicht werden, wenn die Probe in einem Meßbehälter 2 in kreisförmig strömende Bewegung versetzt wird wo bei der Meßbehälter 2 günstigerweise eine kreisförmi ge Bodenplatte 3, auf dem das entsprechende Meßareal ausgebildet ist, aufweist. Die kreisförmige Ausbil dung der Bodenplatte 3 in Verbindung mit der äußeren Mantelfläche des Meßbehälters 2 führt dazu, daß Tur bulenzen nur geringfügig auftreten können.In contrast, as can be seen from the presen- tations in Fig. 2, better results it will be sufficient if the sample in a measuring container 2 is set in a circular flowing movement where in the measuring container 2 a circular base plate 3 , on which the corresponding measuring area is formed. The circular training of the base plate 3 in conjunction with the outer surface of the measuring container 2 leads to the fact that door bulences can occur only slightly.
In der Fig. 3 wird eine weitere Möglichkeit für die Erzeugung der kreisförmig strömenden Bewegung der Probe im Meßbehälter 2 gezeigt. Bei diesem Beispiel kann auf die Zugabe magnetischer Körper in die Probe verzichtet werden, da es sich um ein ausschließlich mechanisches System handelt. Der Meßbehälter 2 ist bei diesem Beispiel oben mit einer elastischen flexi blen Membran 11 abgeschlossen.In Fig. 3 a further possibility for the generation of the circular flowing motion of the sample in the measurement container 2 is shown. In this example, there is no need to add magnetic bodies to the sample, since it is an exclusively mechanical system. The measuring container 2 is completed in this example with an elastic flexi ble membrane 11 .
Auf diese Membran 11 kann ein kreisförmiges, rotie rendes Element 5, an dem mehrere Vorsprünge 10 ausge bildet sind, aufgesetzt werden, so daß die Vorsprünge 10 die Membran 11 eindrücken und in die Probenflüs sigkeit eintauchen. Wird nunmehr das rotierende Ele ment 5 mit einem geeigneten Dreahntrieb in Drehung versetzt, kann die gewünschte kreisförmig strömende Bewegung in der Probe im Meßbehälter 2 erreicht wer den und es ist dabei trotzdem gesichert, daß der Meß behälter 2 geschlossen bleibt.On this membrane 11 , a circular, rotating element 5 , on which a plurality of projections 10 are formed, are placed so that the projections 10 press the membrane 11 and immerse it in the liquid sample. Is now the rotating Ele element 5 is displaced with a suitable Dreahntrieb in rotation, the desired circular flowing motion may be achieved in the sample in the measurement container 2 and the who it is nevertheless secured in that the measuring container 2 remains closed.
Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Beispiel wird wieder ein Meßbehälter 2 verwendet, der nach unten mit einer transparenten Bodenplatte 3, auf die später noch ge nauer zurückzukommen sein wird, und nach oben mit einer Abdeckung 6 ebenfalls abgeschlossen ist. Im Meßbehälter 2 sind magnetische Körper 9, mit denen nach Befüllung oder während des Befüllens die Probe versetzt werden kann, enthalten. Die magnetischen Körper können sich auch vor der Befüllung am Meßbe hälter 2 befinden. Die magnetischen Körper 9 sind günstigerweise relativ kleinformatig und beeinflussen demzufolge das Meßergebnis, wenn überhaupt, nur äu ßerst geringfügig. Über dem Meßbehälter 2 ist ein rotierendes Element 5, das mit einem hier nicht dar gestellten Drehantrieb parallel über der Oberfläche des Meßbehälters 2 gedreht werden kann, vorhanden. Bei diesem Beispiel sind am rotierenden Element 5 mehrere Permanentmagnete 4 im gleichen Abstand von der Drehachse des rotierenden Elementes 5 befestigt, deren Magnetkraftwirkung ausreicht, die Drehbewegung des rotierenden Elementes 5 auf die in der Probe ent haltenen magnetischen Körper 9 und demzufolge auch auf die Probe zu übertragen, so daß diese in kreis förmig strömende Bewegung versetzt wird.In the example shown in FIG. 4, a measuring container 2 is used again, which is downward with a transparent base plate 3 , to which ge will come back later, and is also completed at the top with a cover 6 . Magnetic bodies 9 , with which the sample can be mixed after filling or during filling, are contained in the measuring container 2 . The magnetic body can also be located on the Meßbe container 2 before filling. The magnetic bodies 9 are advantageously relatively small in size and consequently influence the measurement result only very little, if at all. Above the measuring container 2 there is a rotating element 5 , which can be rotated parallel to the surface of the measuring container 2 with a rotary drive not shown here. In this example, a plurality of permanent magnets 4 are mounted in the same distance from the axis of rotation of the rotating element 5 to the rotating member 5, the magnetic force action is sufficient, the rotational movement of the rotary element 5 to the in the sample ent preserved magnetic body 9 and consequently also to the test transferred so that this is put in a circular flowing movement.
Anstelle der Permanentmagnete 4 können aber auch ge eignete Elektromagnete verwendet werden, die z. B. über flexible Leitungen oder Schleifkontakte mit Elektroenergie versorgt werden können.Instead of the permanent magnets 4 but also ge suitable electromagnets can be used, the z. B. can be supplied with electrical energy via flexible lines or sliding contacts.
In der Fig. 5 ist ein weiteres Beispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit einem Meßbehälter 2 ge zeigt. Dabei ist in dem nach oben mit der Abdeckung 6 abgeschlossenen Meßbehälter 2 ein mechanisches Rühr element 15 aufgenommen, bei dem eine Welle über eine hier nicht dargestellte Öffnung mit Dichtung in der Abdeckung 6 nach außen geführt ist, an die beispiels weise ein rotierendes Element 5 oder ein anderer ge eigneter Drehantrieb angreifen kann. Das rotierende Element 5 bzw. der bereits erwähnte Drehantrieb kön nen dann außerhalb des Meßbehälters 2 angeordnet wer den.In FIG. 5 another example of an OF INVENTION to the invention apparatus having a measuring vessel 2 is open shows. In this case, a mechanical stirring element 15 is received in the measuring container 2, which is closed at the top with the cover 6 , in which a shaft is guided to the outside via an opening, not shown here, with a seal in the cover 6 , to which, for example, a rotating element 5 or another suitable rotary actuator can attack. The rotating element 5 or the rotary drive already mentioned can then be arranged outside of the measuring container 2 who the.
Welle und rotierendes Element können auch eine Ein heit darstellen, die zur Abdeckung des Meßbehälters 2 abgedichtet ist. Shaft and rotating element can also represent a unit that is sealed to cover the measuring container 2 .
Das mechanische Rührelement 15 sollte im Inneren des Meßbehälters 2 so angeordnet und fixiert werden kön nen, daß eine Beeinträchtigung des an der Bodenplatte 3 immobilisierten Partners bei Drehung des mechani schen Rührelementes 15 vermieden werden kann.The mechanical stirring element 15 should be arranged and fixed in the interior of the measuring container 2 in such a way that impairment of the partner immobilized on the base plate 3 when the mechanical stirring element 15 is rotated can be avoided.
Das mechanische Rührelement 15 kann aber auch aus einem ferromagnetischen Material bestehen und wie die bereits erwähnten magnetischen Körper in Drehung ver setzt werden, wobei zum einen die Möglichkeit be steht, daß am rotierenden Element 5 Permanentmagnete oder stationäre Elektromagnete vorhanden sind. Wird nun das rotierende Element 5 in Drehung versetzt, bewirken das elektromagnetische oder das magnetische Feld der Magnete, daß sich das mechanische Rührele ment 15 ebenfalls in Drehung versetzt.The mechanical stirring element 15 can also consist of a ferromagnetic material and, like the magnetic bodies already mentioned, can be set to rotate, with the possibility being that the permanent element 5 has permanent magnets or stationary electromagnets. If the rotating element 5 is now set in rotation, the electromagnetic or magnetic field of the magnets cause the mechanical Rührele element 15 to set in rotation as well.
Es kann aber auch anstelle des rotierenden Elementes 5 eine ein rotierendes elektromagnetisches Feld er zeugende Spulenanordnung verwendet werden, um die Rotation des mechanischen Rührelementes 15 zu bewir ken.But it can also be used instead of the rotating element 5 a rotating electromagnetic field he generating coil assembly to effect the rotation of the mechanical stirring element 15 ken.
Wird die Drehbewegung des mechanischen Rührelementes 15 durch elektromagnetische bzw. magnetische Kraft wirkung erreicht, kann das ganze mechanische Rührele ment 15 innerhalb des Meßbehälters 2, also auch un terhalb der oberen Abdeckung 6, die demzufolge keine Öffnung, durch die eine Welle nach außen geführt wird, aufweisen muß, abgeschlossen sein. Es ist le diglich eine Lagerung für das mechanische Rührelement 15 erforderlich, die bevorzugt im Zentrum der kreis förmigen Bodenplatte 3 sowie im Zentrum der Abdeckung 6, beispielsweise in Form einer Nadellagerung ausge bildet sein kann. If the rotational movement of the mechanical stirring element 15 is achieved by electromagnetic or magnetic force effect, the whole mechanical Rührele element 15 within the measuring container 2 , that is, also below the top cover 6 , which consequently has no opening through which a shaft is guided to the outside , must have been completed. It is le diglich a storage for the mechanical stirring element 15 required, which can preferably be formed in the center of the circular base plate 3 and in the center of the cover 6 , for example in the form of a needle bearing.
Aus Fig. 6 ist eine mögliche Variante der Erfindung, bei der eine radialsymmetrische Aufteilung des Meß areals 21 auf der Bodenplatte 3 in einzelne Meßpunkte 22 erfolgt ist, dargestellt. Dabei können die einzel nen Meßpunkte 22 für die Immobilisierung verschiede ner Substanzen benutzt werden, so daß in Verbindung mit der Zeit- und ortsaufgelösten Messung der Fluo reszenzintensitäten auch mehrere verschiedene Sub stanzen gleichzeitig berücksichtigt werden können. Im Zentrum des von oben betrachteten Meßbehälters 2 ist ein kreisförmiger Bereich dargestellt, in dem magne tische Körper angeordnet sind, die bei der Befüllung mit der Probe versetzt und mit denen die kreisförmige strömende Bewegung der Probe im Meßbehälter 2, wie beim Beispiel nach Fig. 3 erreicht werden kann.From Fig. 6 is a possible variant of the invention in which a radially symmetrical distribution of the measurement is effected area 21 on the bottom plate 3 in individual measuring points 22 is illustrated. The individual NEN measuring points 22 can be used for the immobilization of various substances, so that in conjunction with the time- and spatially resolved measurement of the fluorescence intensities, several different substances can also be taken into account simultaneously. In the center of the measuring container 2 viewed from above, a circular area is shown, in which magnetic tables are arranged, which are displaced when filled with the sample and with which the circular flowing movement of the sample in the measuring container 2 , as in the example according to FIG. 3 can be achieved.
In der Fig. 7 ist schematisch ein Meßaufbau darge stellt. Dabei wird ein Strahl 1 einer monochromati sches Licht aussendenden Lichtquelle 23, die z. B. eine Laserlichtquelle mit bekannter Wellenlänge sein kann, auf den prismatisch ausgebildeten Bereich der Bodenplatte 3 eines Meßbehälters 2, in einem an der Grenzfläche (Bodenplatte 3/Probe) Totalreflexion be wirkenden Winkel, gerichtet. Über der Grenzfläche, also auf der Oberfläche der Bodenplatte 3 wird zumin dest einer der Partner eines Rezeptor-Ligand Systems immobilisiert, an dem der jeweils andere fluoreszenz markierte Partner anbinden kann.In Fig. 7, a measurement setup is shown schematically Darge. Here, a beam 1 of a monochromatic light emitting light source 23 , the z. B. can be a laser light source with a known wavelength, on the prismatic area of the base plate 3 of a measuring container 2 , in an at the interface (base plate 3 / sample) total reflection be effective angle directed. At least one of the partners of a receptor-ligand system to which the other fluorescence-labeled partner can bind is immobilized above the interface, that is, on the surface of the base plate 3 .
Je nach der Anzahl der angebundenen Partner des Re zeptor-Ligand Systems ändert sich die Fluoreszenzin tensität, die mit dem Laserlichtstrahl 1 angeregt wird.Depending on the number of connected partners of the receptor-ligand system, the fluorescence intensity changes, which is excited with the laser light beam 1 .
Unterhalb des Meßbehälters 2 ist ein optischer Detek tor 12, mit dem die Intensität des Fluoreszenzlichtes gemessen werden kann, angeordnet.Below the measuring container 2 , an optical detector 12 , with which the intensity of the fluorescent light can be measured, is arranged.
Bei dem Meßbehälter 2 und Detektor 12 ist ein hier aus zwei optischen Linsen 13 bestehendes Linsensystem angeordnet, mit dem das Fluoreszenzlicht der einzel nen Meßpunkte 22 auf den lichtempfindlichen Detektor 12 abgebildet werden kann. Über dem Detektor 12 ist eine Blende 14, in der mindestens eine Aussparung vorhanden ist, beweglich angeordnet. Die Blende 14 kann dabei so bewegt, bevorzugt gedreht werden, daß das Licht eines Meßpunktes 22 auf den lichtempfindli chen Detektor 12 auftrifft, so daß eine örtliche Zu ordnung der in diesem Moment gemessenen Fluores zenzintensität zum jeweiligen Meßpunkt 22 erreicht werden kann.In the measuring container 2 and detector 12 , a lens system consisting of two optical lenses 13 is arranged here, with which the fluorescent light of the individual measuring points 22 can be imaged on the light-sensitive detector 12 . A diaphragm 14 , in which at least one recess is present, is movably arranged above the detector 12 . The diaphragm 14 can be moved, preferably rotated, so that the light of a measuring point 22 hits the light-sensitive detector 12 , so that a local assignment of the fluorescence intensity measured at that moment to the respective measuring point 22 can be achieved.
Bei einem in Fig. 7 nicht dargestellten Beispiel, kann günstigerweise ein aus mehreren flächig angeord neten einzelnen Detektoren bestehendes Element ver wendet werden, um mit den einzelnen lichtempfindli chen Detektoren eine ortsaufgelöste Messung durchfüh ren zu können, ohne dabei eine Blende zu benutzen.In an example not shown in FIG. 7, an element consisting of a plurality of planar individual detectors can advantageously be used in order to be able to carry out a spatially resolved measurement with the individual light-sensitive detectors without using an aperture.
Günstigerweise können Filter 19 und 20 in die Licht strahlengänge angeordnet werden, um einmal mit dem Filter 20 eine quasi monochromatische Fluoreszenzan regung zu erreichen und insbesondere mit dem Filter 19 Streulicht der Lichtquelle 23 aus dem Fluoreszenz licht auszuschließen.Conveniently, filters 19 and 20 can be arranged in the light beam paths in order to achieve a quasi monochromatic fluorescence excitation once with the filter 20 and in particular to exclude scattered light from the light source 23 from the fluorescence light with the filter 19 .
Anstelle der Ausbildung der Bodenplatte 3 als Prisma, besteht auch in hier nicht dargestellter Form, die Möglichkeit auf oder in die Bodenplatte 3 ein opti sches Transmissionsgitter auf- bzw. einzubringen, damit der Lichtstrahl 1 so gebeugt wird, daß Totalre flexion der Grenzfläche (Bodenplatte/Probe) eintritt.Instead of designing the base plate 3 as a prism, there is also the possibility, in a form not shown here, of applying or inserting an optical transmission grating onto or into the base plate 3 so that the light beam 1 is diffracted so that total reflection of the interface (base plate / Sample) occurs.
In der Fig. 8 ist ein Beispiel einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung gezeigt, die einem Anwender als ein kompaktes Element zur Verfügung gestellt werden kann. FIG. 8 shows an example of a device according to the invention which can be made available to a user as a compact element.
Die Probe wird hierbei in einen Probenaufnahmeraum 16 eingefüllt und kann den eigentlichen Meßbehälter 2 über eine geeignete Verbindung befüllen. Über eine andere Verbindung kann, beispielsweise überflüssige Probenflüssigkeit oder die Probenflüssigkeit insge samt, nach Durchführung der Messung in eine Proben sammelkammer 17 gelangen. Dabei kann die hier gezeig te Vorrichtung ansonsten abgeschlossen ausgebildet werden, so daß unerwünschter Austritt von Probenflüs sigkeit vermieden werden kann.The sample is filled into a sample receiving space 16 and can fill the actual measuring container 2 via a suitable connection. Another connection, for example superfluous sample liquid or the sample liquid as a whole, can reach a sample collection chamber 17 after the measurement has been carried out. The device shown here can otherwise be designed to be completed, so that undesired leakage of liquid sample can be avoided.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ist ein rotierendes Element 5 angedeutet, das zumindest in die Nähe des Meßbehälters 2 gebracht und in Rotationsbewegung ver setzt werden kann, so daß die gewünschte kreisförmige strömende Bewegung der Probe im Meßbehälter 2 so er reichbar wird, wie dies an anderen Beispielen bereits beschrieben wurde.In the example shown here, a rotating element 5 is indicated, which can be brought at least in the vicinity of the measuring container 2 and can be set into rotational movement, so that the desired circular flowing movement of the sample in the measuring container 2 becomes reachable, as is the case with others Examples have already been described.
Das in Fig. 9 gezeigte Beispiel einer erfindungsge mäßen Vorrichtung, ist im wesentlichen mit dem nach Fig. 8 identisch. Es ist lediglich zusätzlich darge stellt, daß ein saugfähiges Material 18 in die Pro bensammelkammer 17 eingesetzt werden kann, wobei die Saugkraftwirkung in Verbindung mit Kapillarkräften zur Befüllung des Meßbehälters 2 ausgenutzt werden kann. The example shown in FIG. 9 of a device according to the invention is essentially identical to that of FIG. 8. It is only Darge provides that an absorbent material 18 can be used in the Pro bensammelkammer 17 , the suction force effect in connection with capillary forces can be used to fill the measuring container 2 .
In der Fig. 10 ist die mögliche Verwendung von funk tionellen Schichten oder Membranen 7 und 8 darge stellt. Dabei kann die Probe z. B. aus dem Probenauf nahmeraum 16 durch die Membran bzw. Schicht 7 und 8 in den Meßbehälter 2 gelangen, wobei eine gezielte Probenvorbereitung durch entsprechende Materialaus wahl oder eine gezielte Inkubation erreicht werden kann.In Fig. 10, the possible use of func tional layers or membranes 7 and 8 is Darge presents. The sample can, for. B. from the sample chamber 16 through the membrane or layer 7 and 8 in the measuring container 2 , a targeted sample preparation by appropriate choice of material or a targeted incubation can be achieved.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel wird eine Mem bran oder Schicht 8 verwendet, die in der Mitte eine kreisförmige Aussparung, die den eigentlichen Meßbe hälter 2 darstellen kann, verwendet. Der Meßbehälter 2 wird nach oben abgeschlossen und weist unten eine Bodenplatte 3, auf dessen Oberfläche ein Partner des Rezeptor-Ligand Systems immobilisiert werden kann, auf.In the example shown in Fig. 11, a membrane or layer 8 is used, the circular recess in the middle, which can represent the actual measuring container 2 , is used. The measuring container 2 is closed at the top and has a bottom plate 3 at the bottom, on the surface of which a partner of the receptor-ligand system can be immobilized.
Auch so kann ein geschlossenes System erhalten wer den, wenn auch die Membran oder Schicht 8 flüssig keitsdicht umschlossen ist.A closed system can also be obtained in this way if the membrane or layer 8 is also liquid-tightly enclosed.
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ICB INSTITUT FUER CHEMO-UND BIOSENSORIK GMBH, 48149 |
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| 8131 | Rejection |