DE69835247T2 - Verbesserte Sensoranordnungen - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet optikgestützter Sensoren und insbesondere auf eine miniaturisierte Sensorplattform mit integrierten Strömungskanälen, um die betreffende Analytprobe gleichmäßig über eine Sensor/Proben-Grenzfläche zu lenken.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ohne den Umfang der Erfindung einzuschränken, wird deren Hintergrund im Zusammenhang mit der Erscheinung der Oberflächenplasmonresonanz (Surface Plasmon Resonance – "SPR") in Verbindung mit miniaturisierten optischen Sensoren beschrieben. Es versteht sich, dass sich die offenbarten Prinzipien auf verschiedene Sensorgestaltungen anwenden lassen, zu denen u.a. lichtdurchlässige Gestaltungen, solche auf Fluoreszenz-Basis und Grenzwinkel-Gestaltungen gehören.
  • Optische Sensorsysteme wurden auf den Gebieten der chemischen, biochemischen, biologischen bzw. biomedizinischen Analytik, der Verfahrenssteuerung, der Erkennung und Kontrolle von Verschmutzung sowie in anderen Bereichen entwickelt und angewendet. Bei optischen Sensoren auf SPR-Basis wird eine Resonanz beobachtet, wenn ein polarisierter Strahl monochromatischen Lichts intern vollständig von einer dielektrischen Oberfläche mit einem darauf gebildeten dünnen Metallfilm reflektiert wird. Das an der Oberfläche intern reflektierte Licht hat unter einem bestimmten Winkel, der als Resonanzwinkel bezeichnet wird, eine minimale Intensität. Dieser Winkel wird von den dielektrischen Verhältnissen angrenzend an den Metallfilm sowie den Eigenschaften des Films selbst bestimmt. Die Grenzfläche zwischen der Sensoroberfläche und der betreffenden Probe wird hier als "Sensor/Proben-Grenzfläche" bezeichnet.
  • Fortschritte bei lichtaussendenden Bauteilen und Detektoreinheiten in jüngerer Zeit ermöglichten die Konstruktion kleiner, leichter, voll integrierter Sensoren. Derartige Sensoren können eine Länge von weniger als einigen Zentimetern haben und sind leicht zu transportieren und in der Nähe der in Rede stehenden Probe einzusetzen.
  • Da außerdem die meisten Bauteile der Sensoren ohne weiteres erhältlich sind, sind deren Herstellungsgesamtkosten gering.
  • Miniaturisierte Sensoren werden zwar für den Einsatz in einem breiten Bereich von Feldanwendungen verfügbar, ihre Effektivität als analytisches Werkzeug wird jedoch weitgehend von den Eigenschaften der in Rede stehenden Analytprobe bestimmt. Schwankungen in der Konzentration der Probe, der Temperatur und anderen Umgebungsbedingungen bewirken die reaktiven Eigenschaften des Filmniederschlags in Anwesenheit der Probe. Idealerweise wird eine gesteuerte Menge der Probe mit gleichförmigen Eigenschaften während des Vorgangs der Probenahme mit der Sensor/Proben-Grenzfläche in Kontakt gebracht. Bei größeren Systemen kann zur Steuerung des Durchflusses der Probe eine Durchflusszelle verwendet werden. Es gibt jedoch keinen gleichwertigen Steuermechanismus für die miniaturisierten optischen Sensoren.
  • Folglich würde eine Vorrichtungsausführung, die eine gleichförmige Menge der in Rede stehenden Analytprobe über den reaktiven Filmniederschlag der Probenahmefläche des Sensors lenkt, eine sicherere Analyse gewährleisten.
  • J.D. Richards u.a. beschreiben in Appl. Opt., Band 32, Nr. 16 (1993) auf SS. 2901–2906 eine Küvette zur Oberflächenplasmonanregung. Die Küvette ist aus zwei Teilen zusammengesetzt: i) einer maschinell bearbeiteten Kavität, die mit Index-Anpassungsfluid gefüllt ist, und ii) einer Durchflusszelle. Die mit Index-Anpassungsfluid gefüllte Kavität weist i) eine Öffnung für die Lichtleitfaser-GRIN-(Gradient Index)-Linse, die es einer kollimierten, transversal magnetisch-polarisierten Welle ermöglicht, in die Prüfvorrichtung einzutreten, ii) einen Spiegel, der von einer Drehbühne (Oriel 13031) in die Kavität herabhängt, iii) ein Glasfenster, das es dem optischen Strahl ermöglicht, auf ein Glassubstrat einzufallen, das mit einem dünnen Metallfilm beschichtet ist, sowie iv) eine spektrale Leistungsdichte auf, mit der die Intensität und die Position des vom Metallfilm reflektierten Strahls erfasst wird. Das metallbeschichtete Glassubstrat ist so angebracht, dass der dünne Metallfilm vom Glasfenster abgewandt ist und in die Durchflusszelle weist. Durch Aufbringen eines Tropfens Index-Anpassungsfluid zwischen das Glasfenster und die unbeschichtete Seite des Substrats wird die Reflexion an der Grenzfläche zwischen den beiden Substraten beseitigt. Dann wird über die Verwendung federbelasteter Schrauben Druck von der Durchflusszelle aufgebracht.
  • In der DE 40 04 990 ist eine Analysenküvette beschrieben, die zur Spektralanalyse mit flüssigen Medien nach dem Prinzip der Vergleichsstrahlmessung vorgesehen ist. Sie besteht aus einem lichtdurchlässigen Küvettenkörper, der aus drei planparallelen Scheiben zusammengesetzt ist, die mit ihren einander benachbarten Planflächen aufeinanderliegen und dicht miteinander verbunden sind. Die mittlere Scheibe besteht aus schwarzem Quarz, der die Strahlung absorbiert, und weist zwei langgestreckte, durch einen Steg voneinander getrennte Ausschnitte auf, die eine Messkammer und eine Vergleichskammer bilden. Die seitlichen Deckscheiben bestehen aus durchsichtigem Quarz und bilden die Ausschnitte verschließende lichtdurchlässige Fenster. Über Bohrungen, die in der Mittelebene der mittleren Scheibe verlaufen, sind die Messkammer und die Vergleichskammer an Anschlusselemente anschließbar.
  • In der WO97/01087 (Ciba-Geigy AG) ist eine Durchflusszelle beschrieben, die im Inneren einen Strömungskanal aufweist und mit einer Einlassöffnung für die Probe und mit einer Auslassöffnung versehen ist. Ferner sind Mittel vorgesehen, mit denen ein probenfreies, blockiertes Volumen hergestellt wird, das sich im Strömungskanal befindet. Diese Mittel umfassen beispielsweise eine weitere Einlassöffnung für ein Referenzfluid, wobei diese Einlassöffnung so positioniert ist, dass das Referenzfluid entgegen der Probe im Strömungskanal strömt. Die Durchflusszelle soll für eine Sensorvorrichtung geeignet sein, bei der eine der Grenzflächen des Strömungskanals eine Erfassungsschicht umfasst, die gezielt empfindliche Erkennungselemente für ein Analyt enthält. Die Durchflusszelle soll auch für eine optische Erfassungsvorrichtung geeignet sein, bei der vorzugsweise Lumineszenzanregung im abklingenden Feld eines Lichtwellenleiters zur Anwendung gelangt.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung offenbart eine miniaturisierte Sensorplattform mit integrierten Kanälen zur Steuerung der Probenströmung über die Sensor/Proben-Grenzfläche.
  • Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen miniaturisierten, integrierten Sensor zu schaffen, der bei optisch geführten Messanwendungen verwendet werden kann. Die Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung integriert eine Lichtquelle, eine Detektoreinrichtung, eine Lichtwellen leiteroptik und eine vereinfachte Systemgrenzfläche in eine kompakte miniaturisierte Baugruppe. Innerhalb des Sensorgehäuses sind Strömungskanäle geformt, die sich bis zu einem Bereich längs der Sensorabtastfläche erstrecken. Bei einer Ausführungsform führt ein Einlasskanal die Probe von außen in das Gehäuse, wo sie in einer Kavität, die von einem Teil des biosensorischen Films bedeckt ist, aufgefangen wird. Mittels eines konstanten Druckstroms wird die Probe über einen Auslasskanal nach außen befördert.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine biosensorische Gestaltung offenbart, die in eine tragbare Vorrichtung bzw. ein tragbares Gerät zur praktischen Feldanwendung eingebracht werden kann. Die Vorrichtung stellt eine Öffnung bereit, wo die zu prüfende Probe eingefüllt, gesammelt und zu dem Sensor hin gelenkt wird. Der Betrieb der Vorrichtung wird über Funktionsknöpfe gesteuert, und zur Analyse vor Ort kann eine Anzeige vorgesehen sein. Dies kann dann besonders vorteilhaft sein, wenn eine vorläufige Diagnose von Probeneigenschaften erforderlich ist, bevor in einer größeren Einrichtung eine eingehendere Analyse durchgeführt wird. In dieser Hinsicht kann die Vorrichtung mit einem Speicherraum ausgestattet sein, oder die Probe kann zum Transport in ein Behältnis geschüttet werden.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein miniaturisiertes Sensorgehäuse offenbart, mit dem das Vertrauensmaß eines gegebenen Probenmesswerts verbessert wird, indem der Probenstrom gleichmäßig über den biosensorischen Film des Sensors gelenkt wird. Ein Einlasskanal ist an einer Sensoroberfläche mit einer Öffnung versehen, der die Probe zu einer Kavität leitet, die entlang der Abtastoberflächen-Grenzfläche ausgespart ist. Ein Auslasskanal leitet die in Rede stehende Probe aus der Vorrichtung hinaus. Die Lichtquelle, die Detektoranordnung und die Grenzfläche bilden einen Teil des Sensors, der eine voll integrierte Vorrichtung bietet. Es können verschiedene wohlbekannte Herstellungsverfahren angewendet werden, zu denen Walzgießen, Formen mit geteiltem Werkzeug und Doppel-Abformverfahren gehören.
  • Somit wird gemäß der Erfindung ein optikgestützter Sensor zur Erfassung von Eigenschaften einer gegebenen Analytprobe bereitgestellt, mit:
    einem an eine erste Fläche einer Plattform gekoppelten Gehäuse, wobei das Gehäuse eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat;
    mehreren elektrischen Anschlüssen, die von einer zweiten Fläche der Plattform ausgehen,
    einer mit der ersten Fläche der Plattform gekoppelten Lichtquelle, die im Gehäuse angeordnet ist und Licht in Richtung der ersten Fläche des Gehäuses aussenden kann, und
    einem mit der Plattform gekoppelten Detektor, der von der zweiten Fläche des Gehäuses empfangenes Licht erfassen kann, wobei der Detektor funktionell mit den mehreren elektrischen Anschlüssen verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ferner folgendes umfasst:
    einen Einströmkanal, der von der zweiten Fläche der Plattform zur ersten Fläche des Gehäuses verläuft,
    einen Ausströmkanal, der innerhalb des Gehäuses angrenzend an den ersten Strömungskanal verläuft,
    eine Kavität, die um die erste Fläche des Gehäuses gebildet ist und einen Durchgang vom Einströmkanal zum Ausströmkanal bereitstellt, und
    eine Kavitätsabdeckung, die eine Abdichtung über der Kavität bildet.
  • Vorzugsweise weist der Sensor ferner eine dünne Schicht aus einem biosensorischen Material auf, die wenigstens einen Abschnitt der Kavität bedeckt. Die dünne biosensorische Schicht umfasst vorzugsweise eine Oberflächenplasmonresonanz-Schicht.
  • Der Sensor weist ferner vorzugsweise eine Kavitätsabdeckung mit einem rückwirkungsfreien Innenabschnitt und einem äußeren Streifenabschnitt auf.
  • Vorzugsweise ist der rückwirkungsfreie Innenabschnitt aus einem Teflon-Material und der äußere Streifenabschnitt aus Aluminium gebildet.
  • Der Sensor kann eine Gestaltung auf Fluoreszenz-Basis aufweisen.
  • Der Sensor kann eine Lichtdurchlässigkeits-Gestaltung aufweisen.
  • Der Sensor kann eine Grenzwinkel-Gestaltung aufweisen.
  • Der Einströmkanal und der Ausströmkanal sind vorzugsweise im wesentlichen parallel.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird auch ein tragbarer Messwertgeber zur Erfassung der Anwesenheit einer oder mehrerer Analytproben zur Verfügung gestellt, mit:
    einem Sockel, der ein Gehäuse zur Unterbringung mehrerer Gerätekomponenten bildet,
    einem Rezeptor, der mit dem Sockel gekoppelt ist und ein offenes Ende hat, das so angeordnet ist, dass es die Analytproben aufnimmt, und
    einem oben als erfindungsgemäß beschriebenen optikgestützten Sensor, der in dem Gehäuse angeordnet und über einen oder mehrere Fluiddurchgänge an den Rezeptor angeschlossen ist.
  • Der Messwertgeber umfasst vorzugsweise ferner mehrere Funktionstasten zur Steuerung der Strömung der Analytproben vom Rezeptor zum Sensor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft weiter beschrieben; darin zeigen:
  • 1 ein miniaturisiertes SPR-Sensorgehäuse aus dem Stand der Technik,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Strömungskanalsensors nach einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine auseinandergezogene Ansicht der Strömungskavität und der Kavitätsabdeckung, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
  • 4a und 4b zwei Seiten eines Strömungskanalsensors nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • 5 die Verwendung eines Strömungskanalsensors bei der Anwendung in einem handgeführten Gerät.
  • Sofern nicht anders angegeben, verweisen entsprechende Bezugszeichen und Symbole in den verschiedenen Figuren auf entsprechende Teile.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In der 1 ist ein einstückig ausgebildeter, optikgestützter Oberflächenplasmonresonanz-("SPR")-Sensor 50 ganz in der Nähe einer betreffenden Probe 25 eines Analyts gezeigt, der eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann. Ein solcher Sensor ist von J. Melendez u.a. in ihrem Artikel mit dem Titel "A commercial solution for surface plasmon sensing", Sensors and Actuators B, 35–36, SS. 212–216, 1996, beschrieben. Die Probe kann jede (bio-)chemische Substanz sein, von der eine Indikator-Wechselwirkung bekannt ist und die zu einer dünnen biosensorischen Schicht 61 geformt werden kann. Der Film wird auf eine Fläche 63 des Sensors aufgebracht und der Probe 25 während der Analyse ausgesetzt. Es können verschiedene Möglichkeiten zum Einsatz kommen, wie die Probe 25 in Kontakt mit der Fläche 63 gebracht wird, wie etwa durch Eintauchen, Tröpfeln oder unter Verwendung einer Durchflusszelle.
  • Wie gezeigt, bildet ein Substrat 52 eine Vorrichtungsplattform, an die ein lichtdurchlässiges Gehäuse 56 gekoppelt ist. Der Werkstoff des Gehäuses kann Kunststoff, Glass oder ein anderer ähnlicher Optokopplungsstoff sein. Vorzugsweise oberhalb oder innerhalb des Substrats 52 befindet sich eine Lichtquelle 58, die eine Blende 58 darüber hat, durch die Licht hindurchgehen kann. Bei einer Ausführungsform ist die Lichtquelle 58 eine einzelne Leuchtdiode mit hoher Intensität. In der Nähe der Blende 58 ist ein Polarisator 62 angeordnet, der hindurchgehendes Licht polarisiert, das seinerseits das Gehäuse 56 durchläuft und auf eine SPR-Schicht 64 trifft, die vorzugsweise auf einer Außenfläche des Gehäuses 56 gebildet ist.
  • Die SPR-Schicht 64 kann direkt aufgebracht oder auf einem Objektträger oder dergleichen angeordnet sein. Mit dieser Gestaltung wird eine optische Oberflächenerscheinung erzielt, die beobachtet werden kann, wenn das polarisierte Licht vollständig intern von der Grenzfläche zwischen der Schicht 64 und der in Rede stehenden Probe reflektiert wird. Dieses Prinzip ist dem Fachmann klar und wird von Ralph C. Jorgensen, Chuck Jung, Sinclair S. Yee und Lloyd W. Burgess in ihrem Artikel mit dem Titel "Multi-wavelength surface plasmon resonance as an optical sensor for characterizing the complex refractive indices of chemical samples", Sensors and Actuators B, 13–14, SS. 721–722, 1993, erörtert.
  • Die Analyse wird durch die Verwendung einer Spiegeloberfläche 66 ermöglicht, die das reflektierte Licht auf eine Detektoranordnung 68 lenkt. Die Detektoranordnung 68 erfasst ihrerseits die Beleuchtungsstärke der reflektierten Lichtstrahlen. Eine geeignete Photodetektoranordnung 68 für die optische Strahlung ist die TSL213, TSL401 und TSL1401, wobei eine lineare Matrix der Auflösung n × 1 aus n diskreten lichterfassenden Bereichen bzw. Pixeln besteht. In der Detektoranordnung 68 erzeugt auf ein Pixel auftreffende Lichtenergie Elektronen-Loch-Paare im Bereich unter dem Pixel. Das durch die Vorspannung am Pixel erzeugte Feld bewirkt, dass sich die Elektronen in dem Element ansammeln, während die Löcher in das Substrat getrieben werden.
  • Jeder Sensorbereich in der Photodetektoranordnung 68 erzeugt dadurch ein Signal an einem Ausgang mit einer Spannung, die proportional zur Intensität der Strahlung ist, die auf den Photodetektor 68 trifft. Diese Intensität und deren entsprechende Spannung sind im Bereich der vollständigen internen Reflexion am höchsten. Elektrische Anschlüsse 54 sind an ein Ende des Substrats 52 gekoppelt und sorgen für einen Signalweg vom Ausgang des Detektors 68 zur Außenwelt.
  • In der 1 ist ein Messansatz veranschaulicht, bei der die Probe 25 zur Analyse mit der SPR-Schicht 64 in Kontakt 30 gebracht wird. Diese Anordnung kann jedoch zu unzuverlässigen Ergebnissen führen, da die Analyse in erster Linie durch die Eigenschaften der Probe 25 beeinflusst wird. Beispielsweise ist die Probenkonzentration eventuell nicht überall in der Probenmasse gleich oder ändert sich mit der Zeit. Ebenso wird durch eine Bewegung des Sensors 50 während der Analyse die Ausrichtung der Schicht 64 bezüglich der Probe 25 verändert. Dies gilt besonders für tragbare handgeführte Anwendungen, bei denen der Sensor 50 zur Probe gebracht wird.
  • In 2 ist eine verbesserte, erfindungsgemäße Sensorgestaltung gezeigt und allgemein mit 100 bezeichnet. Der Sensor 100 gleicht größtenteils dem Sensor 50, unterscheidet sich aber in erster Linie durch die einstückig gebildeten Strömungskanäle 105 und 110 im Inneren der Gehäusestruktur 56. Wie gezeigt ist, verlaufen die Kanäle 105, 110 im Inneren des Gehäuses 56 von einer ersten Fläche 120 zu einer zweiten Fläche 125a und durchbrechen die Plattform 52 nach außen. Dadurch kann die Probe innerhalb des Sensorgehäuses 56 durch den Kanal 105 strömen und über die Öffnung 107 in die Kavität 115 gelangen. Die Probe strömt über den Metallfilm 117, der mittels bekannter Mittel auf der Bodenfläche der Kavität 115 aufgebracht ist.
  • Der Vorgang, bei dem die Probe über die Sensor/Proben-Grenzfläche gelenkt wird, ist in der 3 veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform ist das chemische Reagens 117 unter Bildung der Sensor/Proben-Grenzfläche auf dem Boden der Kavität 115 aufgebracht. Bei dieser Gestaltung wirkt der Strömungskanal 105 als Einlassdurchgang nach innen in das Gehäuse 56 und lenkt die nicht gezeigte Probe von der Bodenfläche 125a des Sensors 100 zur Kavität 115. Die Probe wird in der Kavität 115 aufgefangen und strömt über die Sensor/Proben-Grenzfläche 117, wird zur Öffnung 112 und durch den Kanal 110 geleitet und aus dem Sensor 100 heraus. Auf diese Weise wird die Probe in Kontakt mit der Sensor/Proben-Grenzfläche 117 geführt.
  • In der 3 ist auch eine Kavitätsabdeckung 130 gezeigt, die den von den Kanälen 105, 110 und der Kavität 115 gebildeten Probendurchgang vervollständigt, indem sie die offene Fläche der Kavität 115 verschließt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abdeckung 130 eine heftpflasterartige Struktur, die die Kavität 115 oben abdeckt. Ein Abschnitt der Abdeckung, der unmittelbar oberhalb der offenen Kavität liegt, ist mit einem rückwirkungsfreien Material 134 wie etwa Teflon(TM) beschichtet. Das Material 134 ist zur Vervollständigung der Abdeckung von einer Metallschicht 132 umgeben. Bei einer Ausführungsform ist die Metallschicht 132 ein Stück Aluminiumband, aber es können auch andere ähnliche Werkstoffe verwendet werden.
  • Dementsprechend wird eine Sensorgestaltung geschaffen, mit der eine Probe zuverlässig über die Abtastfläche eines Sensors gelenkt wird. Es sollte jedoch klar sein, dass die hierin offenbarten Prinzipien anderen miniaturisierten Sensorgestaltungen zugute kommen können. Zu diesen gehören Grenzwinkel- und Lichtdurchlässigkeitssensoren, Sensoren auf Fluoreszenz-Basis sowie andere dem Fachmann bekannte Sensoren.
  • Es ist zwar gezeigt, dass die Strömungskanäle 105 und 110 gemäß einer möglichen Sensorausgestaltung 100 von der Bodenfläche 125 zur Fläche 120 verlaufen, jedoch sollte klar sein, dass andere, ähnliche Anordnungen der Strömungskanäle 105, 110 erzielt werden können. Der Strömungskanal 110 kann sich beispielsweise von anderen Flächen des Sensors 100 aus erstrecken. Es können auch mehrere Strömungskanal- und Kavitätsgestaltungen zum Einsatz kommen. Dem Fachmann werden bei Bezugnahme auf diese Offenbarung weitere geeignete Ausgestaltungen ersichtlich werden.
  • In der 4a ist eine seitliche Profilansicht des Gehäuses 56 gezeigt. Die Strömungskanäle 105, 110 verlaufen von der Kavität 115 zur Bodenfläche 125. Der Kanal 105 hat an entgegengesetzten Enden Öffnungen 107 und 109, die einen fluidischen Einlassdurchgang von außerhalb des Sensors 100 zur Kavität 115 bilden. Ebenso hat der Kanal 110 Öffnungen 112 und 114, die einen Fluiddurchgang zur Beförderung der Probe von der Kavität 115 zur Außenwelt schaffen.
  • In der 4b ist eine Vorderansicht der Messfläche 120 und der Kavität 115 gezeigt, wobei die Öffnungen 107 und 112 geringfügig außermittig um die Linie 127 angeordnet sind. Somit ist ein Großteil des von der Kavität 115 definierten Bereichs mit der betreffenden Probe gefüllt, die durch die Öffnung 107 zunächst in die Kavität 115 gelangt und die Kavität 115 durch die Öffnung 112 verlässt.
  • Unter Bezug auf 5 ist nun der verbesserte Sensor 100 im Gebrauch in einem Handgerät 150 gezeigt. Ein Probenspender 200 wird dazu verwendet, die bestimmte in Rede stehende Probe 205 in einen Rezeptor 155 des Geräts 150 einzubringen. Andere Verfahren und Einrichtungen zum Einführen der Probe 205 in das Gerät 150 kommen in Betracht.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Rezeptor am Ende 160 offen (in dieser Perspektive nicht gezeigt). Dadurch kann die Probe durch die Schwerkraft zum Sensor 100 geführt werden. Als Alternative kann innerhalb des Geräts 150 eine Druck- oder Vakuumeinrichtung vorgesehen sein, die die Probe zum Sensor 100 lenkt.
  • Wie gezeigt ist, hat das Gerät 150 einen Sockel 165, in dessen Innerem der Sensor 100 untergebracht ist. Bei einigen in Erwägung gezogenen Anwendungen ist der Sensor abgenommen und in eine eingebaute Fassung oder Buchse im Inneren des Geräts 150 eingeführt. Der Durchgang 175 wird dazu verwendet, die Probe 205 zum Sensor 100 zu bringen, während der Durchgang 180 sie entfernt, wodurch eine Strömung der Probe 205 zur Analyse bereitgestellt wird. Die Strömung der Probe 205 sowie andere Gerätefunktionen können mit Tasten 185 gesteuert werden.
  • Bei einer in Betracht gezogenen Verwendung des Geräts 150 wird der Sensor 100 vor der Verwendung in das Gerät eingebracht. Dann wird die Probe 205 in das Gerät 150 eingeführt und die Analyse des Sensors nach wohlbekannten Verfahren durchgeführt. Nach der Analyse kann der Sensor 100 entfernt, ausgetauscht oder entsorgt werden.
  • Diese Erfindung ist zwar unter Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden, diese Beschreibung soll jedoch nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden. Dem Fachmann werden bei Bezugnahme auf die Beschreibung verschiedene Abänderungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie weitere Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich werden.

Claims (11)

  1. Optikgestützter Sensor (100) zur Erfassung von Eigenschaften einer gegebenen Analytprobe (25), mit: einem an eine erste Fläche einer Plattform (52) gekoppelten Gehäuse (56), wobei das Gehäuse (56) eine erste Fläche (120) und eine zweite Fläche (66) hat; mehreren elektrischen Anschlüssen (54), die von einer zweiten Fläche der Plattform (52) ausgehen, einer mit der ersten Fläche der Plattform gekoppelten Lichtquelle (58), die im Gehäuse angeordnet ist und Licht in Richtung der ersten Fläche (120) des Gehäuses (56) aussenden kann, und einem mit der Plattform gekoppelten Detektor (68), der von der zweiten Fläche (66) empfangenes Licht erfassen kann, wobei der Detektor (68) funktionell mit den mehreren elektrischen Anschlüssen (64) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (100) ferner folgendes umfasst: einen Einströmkanal (105), der von der zweiten Fläche der Plattform (52) zur ersten Fläche (120) des Gehäuses (56) verläuft, einen Ausströmkanal (110), der innerhalb des Gehäuses (56) angrenzend an den Einströmkanal (105) verläuft, eine Kavität (115), die um die erste Fläche (120) des Gehäuses (56) gebildet ist und einen Durchgang vom Einströmkanal (105) zum Ausströmkanal (110) bereitstellt, und eine Kavitätsabdeckung (130), die eine Abdichtung über der Kavität (115) bildet.
  2. Sensor (100) nach Anspruch 1, der ferner eine dünne Schicht (117) aus einem biosensorischen Material aufweist, die wenigstens einen Abschnitt der Kavität (115) bedeckt.
  3. Sensor (100) nach Anspruch 2, bei dem die dünne biosensorische Schicht (117) eine Oberflächenplasmonresonanz-Schicht umfasst.
  4. Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kavitätsabdeckung (130) einen rückwirkungsfreien Innenabschnitt (134) und einen äußeren Streifenabschnitt (132) aufweist.
  5. Sensor (100) nach Anspruch 4, bei dem der rückwirkungsfreie Innenabschnitt (134) aus einem Teflon(TM)-Material und der äußere Streifenabschnitt (132) aus Aluminium gebildet ist.
  6. Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Sensor (100) eine Gestaltung auf Fluoreszenz-Basis aufweist.
  7. Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Sensor (100) eine Lichtdurchlässigkeits-Gestaltung aufweist.
  8. Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Sensor (100) eine Grenzwinkel-Gestaltung aufweist.
  9. Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Einströmkanal (105) und der Ausströmkanal (110) im wesentlichen parallel sind.
  10. Tragbarer Messwertgeber (150) zur Erfassung der Anwesenheit einer oder mehrerer Analytproben (205), mit: einem Sockel (165), der ein Gehäuse zur Unterbringung mehrerer Gerätekomponenten bildet, einem Rezeptor (155), der mit dem Sockel (165) gekoppelt ist und ein offenes Ende (160) hat, das so angeordnet ist, dass es die Analytproben (205) aufnimmt, und einem optikgestützten Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der in dem Gehäuse angeordnet und über einen oder mehrere Fluiddurchgänge (175, 180) an den Rezeptor (155) angeschlossen ist.
  11. Messwertgeber (150) nach Anspruch 10, der ferner mehrere Funktionstasten (185) zur Steuerung der Strömung der Analytproben (205) vom Rezeptor (155) zum Sensor (100) umfasst.
DE69835247T 1997-01-22 1998-01-22 Verbesserte Sensoranordnungen Expired - Lifetime DE69835247T2 (de)

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EP (1) EP0855591B1 (de)
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