DD224119A1

DD224119A1 - TEMPERABLE SAMPLE SUPPLIER

Info

Publication number: DD224119A1
Application number: DD25637883A
Authority: DD
Inventors: Klaus Schilling; Reiner Mueller-Hipper; Peter Tirsch; Walter Teuschel
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1985-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen temperierbaren Probentraeger zur Durchfuehrung chemischer Analysen im Ultramikroliterbereich. Ziel der Erfindung ist es, chemische Analysen im Ultramikroliterbereich rasch bei verschiedenen Temperaturen durchzufuehren. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass sich eine reflektierende Schicht zwischen dem optischen System und dem Temperiersystem des Probentraegers befindet. Diese Schicht kann gleichzeitig zur Temperierung und/oder als Temperaturmessfuehler dienen. Der Temperaturmessfuehler ist zwischen den probentragenden Oberflaechen des Probentraegers angeordnet.The invention relates to a temperature-controllable sample carrier for carrying out chemical analyzes in the ultramicroliter range. The aim of the invention is to carry out chemical analyzes in the ultra-microliter range rapidly at different temperatures. According to the invention, this is achieved by having a reflective layer between the optical system and the tempering system of the sample rack. This layer can simultaneously serve for tempering and / or as Temperaturmessfuehler. The temperature sensor is located between the sample-carrying surfaces of the sample rack.

Description

Temperierbarer ProbenträgerTemperable sample carrier

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft einen temperierbaren Probenträger zur Durchführung biο-chemischer Analysen, insbesondere enzymatischer Reaktionen, mit einem Probenvolumen im Ultramikroliterbereich. Die Auswertung der Analysen kann visuell, vorzugsweise jedoch durch photometrische oder fluorimetrische Meßverfahren erfolgen.The invention relates to a temperature-controllable sample carrier for carrying out biochemical analyzes, in particular enzymatic reactions, with a sample volume in the ultramicroliter range. The analysis of the analyzes can be done visually, but preferably by photometric or fluorimetric measurement methods.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Zur Durchführung chemischer Analysen im Ultramikroliterbereich ist nach DB 1O7?S3 ein Probenträger bekannt, der aus zwei im wesentlichen ebenen Platten aus optischen Medien besteht, die an ihren zugekehrten Flächen einander entsprechende Oberflächenstrukturen aufweisen. Die Strukturierung erfolgt mit mechanischen Mitteln.Characteristic of the known technical solutions: To carry out chemical analyzes in the ultramicroliter range, a sample carrier is known according to DB 1O7-S3, which consists of two essentially flat plates of optical media which have mutually corresponding surface structures on their facing surfaces. The structuring is done by mechanical means.

¥eiterhin ist nach EP 0018^35 ein Mikroanalysensystem bekannt, das zur Strukturierung der Platten chemische Mittel benutzt. Beim Gebrauch des Probenträgers werden die zu analysierenden Lösungen auf die dafür vorgesehenen Bereiche einer Platte und die Testmittel auf die entsprechenden Bereiche der anderen Platte aufgebracht, die Platten mit den probentragenden Oberflächen einander zugeführt und in definiertem Abstand fixiert. Durch wiederholtes Ändern des Abstandes erfolgt die Mischung. Ausgewertet wird im Durchlicht visuell oder durch Meßgeräte verschiedenen Automatisierungsgrades.At least one microanalysis system according to EP 0018 35 is known, which uses chemical agents for structuring the plates. In use of the sample carrier, the solutions to be analyzed are applied to the designated areas of one plate and the test means to the corresponding areas of the other plate, the plates with the sample-carrying surfaces fed to each other and fixed at a defined distance. By repeatedly changing the distance, the mixture is made. It is evaluated in transmitted light visually or by measuring instruments of different degrees of automation.

Zur Durchführung vieler, insbesondere klinisch-biochemischer Analysen ist das Einhalten einer vorgeschriebenen Temperatur während der Reaktionen erforderlich. Mit den bekannten Probenträgern lassen sich derartige Analysen nur durch Thermo -To perform many, particularly clinical biochemical analyzes, it is necessary to maintain a prescribed temperature during the reactions. With the known sample carriers, such analyzes can only be performed by thermo -

·.· . - 2 - · · ·. - 2 -

statisieren der Umgebung und Einhalten einer Wartezeit zwischen dem Start der Reaktion und dem Beginn der Messung, in der ein ' Temperaturausgleich erfolgt, durchführen. Auch bei direktem . Kontakt· des Probenträgers mit überheizten Vortemperierplatten unmittelbar vor einer Messung, beträgt diese Wartezeit für den Temperaturbereich von 3O-4O°C einige Minuten. Das führt zur Verlängerung der Analysendauer und ist ein entscheidender Nachteil dieser Probenträger bei der Messung zeitlich nichtlinearer und schneller Reaktionen.Stating the environment and maintaining a waiting period between the start of the reaction and the beginning of the measurement, in which 'temperature compensation takes place. Even with direct. Contact · of the sample holder with overheated pre-tempering plates immediately before a measurement, this waiting time for the temperature range of 3O-4O ° C is a few minutes. This leads to an extension of the analysis time and is a decisive disadvantage of these sample carriers in the measurement of non-linear and fast reactions.

Ziel der Erfindung: ,Object of the invention:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, chemische Analysen rasch und bei verschiedenen Temperaturen durchzuführen. _x The object of the invention is to carry out chemical analyzes rapidly and at different temperatures. _x

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen Probenträger zu schaffen, der es gestattet, die Reaktanzen im Probenträger in kurzer Zeit genau zu temperieren. Dabei ist die direkte qualitative und quantitative Untersuchung der Reaktion zwischen Probe und Testmittel, insbesondere mit photometrischen und fluorimetrischen Methoden, während des Verlaufs der Reaktion zu gewährleisten.The invention is based on the object to provide a sample carrier, which allows to temper the reactances in the sample carrier in a short time exactly. It is the direct qualitative and quantitative investigation of the reaction between the sample and the test agent, in particular with photometric and fluorimetric methods, to ensure during the course of the reaction.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit~einem temperierbaren Probenträger zur Durchführung chemischer Analysen im Ultramikroliter- ' bereich, der aus zwei im wesentlichen ebenen Platten besteht, die zumindest an ihren einander zugekehrten Flächen' einander entsprechende Oberflächenstrukturen aufweisen, erfindungsgemäß dadurch., daß eine der beiden Platten aus einem optischen Medium besteht, während die andere Platte auf oder unter ihrer probentragenden Oberfläche eine reflektierende Schicht trägt und daß diese Platte auf ihrer dem optischen System abgewandten Seite Mittel zur Temperierung des Probenträgers besitzt. Die reflektierende Schicht kann noch zusätzliche Funktionen übernehmen, sie kann beispielsweise nach Kontaktierung als elektrischer Widerstandsheizer oder als Temperaturmeßfühler fun gieren. Beide Funktionen lassen sich durch die Wahl einer geeigneten Betriebsart auch gleichzeitig realisieren, so daß -der konstruktive Aufwand verringert wird. 'The object is achieved with a temperature-controllable sample carrier for carrying out chemical analyzes in the ultra-microliter range, which consists of two essentially flat plates which have surface structures corresponding to one another at least on their mutually facing surfaces, according to the invention Plates consists of an optical medium, while the other plate on or under its sample-carrying surface carries a reflective layer and that this plate has on its side facing away from the optical system means for controlling the temperature of the sample carrier. The reflective layer can take on additional functions, they can, for example, after contacting as electrical resistance heater or as temperature sensor fun gieren. Both functions can be realized at the same time by choosing a suitable mode, so that-the design effort is reduced. '

Zur Vermeidung von Temperaturgradienten auf der probentragenden Oberfläche ist es insbesondere bei größeren Temperaturdifferenzen zwischen Probenträger und Umgebung zweckmäßig, die'Mittel zur Temperierung inhomogen, zum Rand des Probenträgers hin dichter,zu verteilen.In order to avoid temperature gradients on the sample-carrying surface, it is expedient in particular for larger temperature differences between the sample carrier and the environment to disperse the means for tempering in an inhomogeneous manner towards the edge of the sample carrier.

Der Meßfühler zur Regelung der Temperiervorrichtung wird vorteilhaft auf oder unmittelbar unter der probentragenden Oberfläche angeordnet, da nur dann die geforderte Unabhängigkeit der Temperatur der Reaktanten von der Umgebungstemperatur erreicht werden kann.The sensor for controlling the tempering is advantageously arranged on or immediately below the sample-carrying surface, since only then the required independence of the temperature of the reactants from the ambient temperature can be achieved.

Der Gebrauch des temperierten Probenträgers erfolgt in gleicher Weise wie der Gebrauch der bekannten Probenträger. Vorteilhaft ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Probenträgers die Mö'glichkeit der schnellen und genauen Einstellung der Temperatur der Reaktanten. Bei der visuellen, photometrischen und fluorimetrischen Auswertung von Reaktionen dient die reflektierende Schicht zur optischen Trennung zwischen dem System der Temperierung und dem Strahlengang des optischen Auswertesystems. Dabei wird gleichzeitig eine Verdopplung des Lichtweges durch das zu analysierende Medium realisiert. Das ist ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung.The use of the temperature-controlled sample carrier takes place in the same way as the use of the known sample carrier. When using the sample carrier according to the invention, it is advantageous to be able to quickly and accurately set the temperature of the reactants. In the case of visual, photometric and fluorimetric evaluation of reactions, the reflective layer serves for optical separation between the temperature control system and the optical path of the optical evaluation system. At the same time, a doubling of the light path through the medium to be analyzed is realized. That's another advantage of the proposed solution.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend an zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below on two embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 - Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Probenträger mit auf der probentragenden Oberfläche ange—, brachter reflektierender Schicht und mit thermoelektriseher TemperierungFig. 1 - sectional view through the sample carrier according to the invention with on the sample-carrying surface ange-, brachter reflective layer and with thermoelektriseher tempering

Fig. 2 - Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Probenträger mit unter der probentragenden Oberfläche angebrachter reflektierender Schicht und mit elektrischer ¥iderstandsheizung2 shows a sectional view through the sample carrier according to the invention with a reflective layer attached under the sample-carrying surface and with electric heater

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die reflektierende Schicht 1 auf der Oberfläche der unteren, aus gut wärmeleitenden Material bestehenden Platte 2 des Probenträgers angeordnet ist; die obere Platte 3 besteht aus einem optischen Medium. Die pro-Fig. 1 shows an embodiment in which the reflective layer 1 is disposed on the surface of the lower, made of good heat conducting material plate 2 of the sample carrier; the upper plate 3 is made of an optical medium. The pro-

bentragenden Oberflächen beider Platten haben einen durch Distanzstücke 5 definierten Abstand voneinander und sind mit mechanischen Mittel strukturiert, so daß probentragende Bereiche % entstehen, zwischen denen sich die Reaktanzen 6 befinden. Die Temperierung erfolgt mittels eines Peltier-Elementes 7. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der direkte Kontakt zwischen der reflektierenden Schicht 1 und den Reaktanten 6 durch eine dünne Schutzschicht aus optischem Medium 8 verhindert"wird. Die Strukturierung der probentragenden Oberflächen erfolgt hier mit chemischen Mitteln, durch alternierende Anordnung hydrophiler und hydrophober Bereiche. Zur Temperierung dient ein Widerstandsheizer 9. supporting surfaces of both plates have a distance defined by spacers 5 from each other and are structured by mechanical means, so that sample carrying areas arise % , between which the reactants are 6. 2 shows an embodiment in which the direct contact between the reflective layer 1 and the reactants 6 is prevented by a thin protective layer of optical medium 8. The patterning of the sample-bearing surfaces takes place here by chemical means, by alternating arrangement of hydrophilic and hydrophobic areas .

Claims

Invention claim:

1. Temperable sample carrier for performing chemical analysis in the Ultramikroliterbereich consisting of two chen in wesentli flat plates having at least on their mutually facing surfaces a corresponding upper surface structure, characterized in that one of the two plates consists of an optical medium while the other plate carries a reflective layer on or under its sample-carrying surface and that this plate has means for tempering the sample carrier on its side facing away from the optical system.

2. Temperable sample carrier according to item 1, characterized in that the reflective layer itself is formed as a means for temperature control and / or as a temperature sensor.

3. Temperable sample carrier according to item 1, characterized in that the means for temperature control are distributed inhomogeneously over the sample carrier.

k. Temperature-controllable sample carrier according to items 1 and 2, characterized in that the temperature sensor is arranged between those in the plates, preferably on or immediately below the sample-carrying surface.

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