CH713287B1 - Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System und Durchflusszellen-Einheit davon. - Google Patents

Abstract

Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System und eine Durchflusszellen-Einheit (1) davon werden eingesetzt, damit eine Elektrochemolumineszenzreaktion in der Durchflusszellen-Einheit (1) für eine zu testende Flüssigkeit auftritt, und die Durchflusszellen-Einheit (1) umfasst eine Arbeitselektrode (12), eine Gegenelektrode (11) und eine Bezugselektrode (13), wobei die Arbeitselektrode (12) und die Gegenelektrode (11) vertikal vorgesehen sind und ein Flüssigkeitsströmungsweg zwischen den beiden Elektroden besteht. Wenn eine elektrochemische Reaktion auftritt und die Reaktanden für einen Test gleichmässig auf der Arbeitselektrode (12) verteilt sind, ist es bequem, die Reaktanden zu steuern, und nachdem die Durchflusszelle gereinigt ist, ist der Flüssigkeitsströmungsweg freigegeben, sodass der Reinigungseffekt besser ist, was eine durch schlechte Reinigung verursachte Elektrodenalterung vermeiden kann, was für die wiederholte Verwendung der Durchflusszellen-Einheit (1) vorteilhaft ist und die Genauigkeit eines Messergebnisses erheblich verbessert. Eine poröse Struktur ist auf einer Verbindungsfläche vorgesehen, wobei die Bezugselektrode (13) mit dem Flüssigkeitsströmungsweg in Verbindung steht und die poröse Struktur der Bezugselektrode (13) eine gute elektrische Leitfähigkeit verschafft und eine vorzeitige Alterung der Bezugselektrode (13) verhindert und die Haltbarkeit der Durchflusszellen-Einheit (1) unter der Voraussetzung verbessert, dass die Funktionen der Bezugselektrode (13) gewährleistet sind.

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet der Erfindung [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der medizinischen Gerätetechnik, insbesondere auf ein Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System und eine Durchflusszellen-Einheit davon.

Stand der Technik [0002] ECL (Electrochemolumineszenz) bezeichnet eine chemische Reaktion, die durch die Reaktionsprodukte auf der Elektrodenoberfläche oder zwischen den Reaktionsprodukten auf der Elektrodenoberfläche und einigen Komponenten im System erzeugt wird, nachdem eine konstante Spannung an die Elektrode angelegt worden ist. Der Reaktionsprozess umfasst drei Stufen: einen elektrochemischen Reaktionsprozess, Chemolumineszenz und einen Kreislaufprozess.

[0003] Die Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-Technologie ist eine Kombination aus Elektrochemolumineszenz (ECL) und Immunoassay. Das Prinzip der Lumineszenz des Markers unterscheidet sich von dem der regulären Chemolumineszenz (CL). Es handelt sich um eine Art spezifische Chemolumineszenzreaktion, die durch eine elektrochemische Reaktion auf der Elektrodenoberfläche ausgelöst wird, die eigentlich zwei Prozesse umfasst: Elektrochemie und Chemolumineszenz. Der Unterschied zwischen ECL und CL besteht darin, dass die ECL eine Lumineszenzreaktion ist, die durch Elektrizität ausgelöst wird, während CL eine Lumineszenzreaktion ist, die durch die gemischten Verbindungen ausgelöst wird.

[0004] Die ECL kann nicht nur in allen Immunoassays verwendet werden, sondern kann auch in DNS/RNS-Untersuchungen verwendet werden. Es ist eine neue Generation der markierten Immunoassay-Technologie nach Erscheinen der Radioimmunoassays (RIA), der Enzymimmunoassays (EIA), der Fluoreszenzimmunoassays (FIA), und der Chemolumineszenzimmunoassays. Die ECL-Technologie ist an das Prinzip vieler Arten von Immunreaktionen angepasst, und ihr einzigartiger Vorteil ermöglicht die Entwicklung einer grossen Anzahl von Nachweisreagenzien, die auf dieser Plattform basieren, für mehr als 100 Produkte wie Hormone, Schilddrüsenfunktion, Tumormarker, Myokardmarker, Anämie, Infektionskrankheiten und viele andere mehr.

[0005] Der Behälter des herkömmlichen Elektrochemolumineszenz-Detektors, in dem die Elektrochemolumineszenzreaktion stattfindet, umfasst derzeit hauptsächlich drei Typen, nämlich der Reaktionszelle, des Reaktionsbechers einer gedruckten Elektrode und einer Durchflusszelle.

[0006] Erstens, für den Elektrochemolumineszenzdetektor, dessen elektrochemische Reaktion in der Reaktionszelle stattfindet, ist die Reaktionszelle nicht einfach zu reinigen und wiederzuverwenden. Darüber hinaus sind die Reaktionselektrode, die Gegenelektrode und die Referenzelektrode des Detektors Inder Regel säulenförmig, was für Laboruntersuchungen mit einer geringen Menge an Assays geeignet ist, aber nicht für gross angelegte klinische Assays.

[0007] Zweitens, beim Elektrochemolumineszenz-Detektor, bei dem drei Elektroden im Reaktionsgefäss aufgedruckt sind, findet die Elektrochemolumineszenzreaktion auf den drei Elektroden im Reaktionsgefäss statt. Der Reaktionsbecher kann nur einmal verwendet werden, und aufgrund des relativ hohen Wertes des Elektrodenmaterials sind die Einwegkosten zu hoch. Zusätzlich sollte die Referenzelektrode vor und während des Gebrauchs in Flüssigkeit eingetaucht werden, um als Referenz zu dienen. Durch den Reaktionsbecher der gedruckten Elektrode wird die Referenzelektrode der trockenen Luft exponiert und kann daher zum Oxidieren oder zum Altern neigen.

[0008] Schliesslich wird bei einer einem konventionellen Etektrochemolumineszenz-Detektor zugeordneten Durchflusszelle die Arbeitselektrode der Durchflusszelle in der Mitte der Elektrodenwanne abgelegt und die Gegenelektrode umgibt die Arbeitselektrode an der Peripherie. Diese beiden Elektroden befinden sich auf der gleichen horizontalen Ebene. Bei der Reinigung einer Durchflusszelle mit dieser Struktur muss die Reinigungsflüssigkeit die Spalte zwischen Arbeits- und Gegenelektrode umfliessen. Die Reinigung ist schwer durchzuführen und das Reinigungsergebnis ist nicht gut, wodurch die beiden Elektroden leicht altern können, was die Genauigkeit des Messergebnisses beeinträchtigt und die Lebensdauer der Durchflusszelle verringert.

[0009] Angesichts der Nachteile der obigen Durchflusszelle ist es ein dringendes Erfordernis, eine wiederverwendbare Durchflusszelle bereitzustellen, deren Elektrode nicht leicht zu altern ist und die genaue Messergebnisse liefert.

Zusammenfassung der Erfindung [0010] Um die oben genannten technischen Probleme zu lösen, ist das erste Ziel der vorliegenden Offenbarung die Bereitstellung einer Durchflusszellen-Einheit für ein Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System. In der Durchflusszellen-Einheit sind die Gegenelektrode und die Arbeitselektrode übereinander angeordnet, was für die Reinigung der Durchflusszelle geeignet ist und keinen Totwinkel hat, wodurch eine Alterung der Elektrode durch schlechte Reinigung vermieden werden kann und womit somit die Genauigkeit der Messergebnisse drastisch verbessert wird.

[0011] Das zweite Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-Systems, das die Durchflusszellen-Einheit umfasst.

CH 713 287 B1 [0012] Um das erste Ziel der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung eine Durchflusszellen-Einheit für ein Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System dar, in dem eine Testflüssigkeit eine Elektrochemolumineszenzreaktion durchläuft, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

[0013] Bei der vorliegenden Offenbarung sind die Arbeits- und die Gegenelektrode übereinander angeordnet. Wenn die Durchflusszelle gereinigt wird, muss die Reinigungsflüssigkeit nicht um die beiden Elektroden herumfliessen, sodass sie bequem und ohne Totwinkel gereinigt werden kann, sodass ein besseres Reinigungsergebnis erzielt wird, sodass die Alterung der Elektrode durch eine schlechte Reinigung vermieden wird und sodass die Genauigkeit des erreichbaren Messergebnisses erheblich verbessert wird.

[0014] Optional besteht die Gegenelektrode aus zwei über der Arbeitselektrode angeordneten Nadelelektroden und die Arbeitselektrode ist eine Flächenelektrode.

[0015] Optional sind in der oberen Platte, der Dichtung und der unteren Platte miteinander in Verbindung stehende Schraubenlöcher vorgesehen.

[0016] Optional biegt sich mindestens ein Ende des ersten Arbeitsabschnittes in Richtung der oberen Platte zu einem ersten Haken, in der oberen Platte ist eine dem ersten Haken entsprechende erste Hakennut vorgesehen und der erste Haken wird in die ersten Hakennut eingeklipst; wobei mindestens ein Ende des zweiten Arbeitsabschnittes sich in Richtung der unteren Platte zu einem zweiten Haken umgeformt biegt, wobei an der unteren Platte ein zweites Durchgangsloch vorgesehen ist, das dem zweiten Haken entspricht, und wobei der zweite Haken an das zweite Durchgangsloch angeklipst wird.

[0017] Um das zweitgenannte Ziel der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System zur Verfügung, das eine Durchflusszellen-Einheit und eine Detektionseinheit zur Detektion der Durchflusszellen-Einheit umfasst und das ferner eine Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs der Durchflusszellen-Einheit und eine Befestigungsplatte zur Fixierung der Durchflusszellen-Einheit und der Steuereinheit umfasst, wobei die Durchflusszellen-Einheit die oben genannte Durchflusszellen-Einheit ist.

[0018] Optional besteht die Steuereinheit aus einem Dreharm und einem Schrittmotor; ein Ende des Dreharms ist an den Schrittmotor angelenkt, um die Drehung des Dreharms zu steuern; und das andere Ende des Dreharms ist mit einem Magneten verbunden, um die magnetischen Kügelchen, auch Magnetperlen oder Magnetische Beads genannt, in der Testflüssigkeit an die Arbeitselektrode anzuziehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0019]

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Durchflusszellen-Einheit,

Fig. 2 zeigt eine Frontansicht der Durchflusszellen-Einheit gemäss Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der Durchflusszellen-Einheit gemäss Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung gemäss Fig. 1, nachdem die obere Platte entfernt worden ist,

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der Referenzelektrode gemäss Fig. 1,

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Fig. 2 in Richtung der Linie A-A,

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht der Fig. 2 in Richtung der Linie B-B,

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung des Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-Systems gemäss der vorliegenden Offenbarung, und

Fig. 9 zeigt eine Vorderansicht gemäss Fig. 8.

[0020] In den Abbildungen 1 bis 9 bedeuten:

I Durchflusszellen-Einheit,

II Gegenelektrode,

III erster Arbeitsabschnitt,

112 erster Haken,

Arbeitselektrode,

CH 713 287 B1

121 zweiter Haken,

122 zweiter Arbeitsbereich,

Referenzelektrode,

131 Gehäuse der Referenzelektrode,

132 dritter Arbeitsabschnitt, obere Platte, untere Platte,

151 Sekunden-Durchgangsloch;

Dichtung,

161 erstes Durchgangsloch,

162 Bogenstruktur,

Nut;

Steuergerät,

Dreharm,

Schrittmotor,

Magnet,

Erfassungseinheit,

Befestigungsplatte.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen [0021] Um dem Fachmann zu unterstützen, die technische Lösung der vorliegenden Offenbarung besser zu verstehen, wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen und Beispiele weitergehend erläutert.

[0022] Es wird auf die Fig. 1 bis 6 verwiesen, wobei Fig. 1 die perspektivische oder Strukturdarstellung der Durchflusszellen-Einheit ist; wobei Fig. 2 eine Vorderansicht von Fig. 1 und Fig. 3 eine Unteransicht von Fig. 1 ist; wobei Fig. 4 eine perspektivische oder Strukturdarstellung von Fig. 1 ist, nachdem die obere Platte entfernt worden ist; wobei Fig. 6 eine Querschnittsansicht von Fig. 2 in Richtung der Linie A-A ist und wobei Fig. 7 eine Querschnittsansicht von Fig. 2 in Richtung der Linie B-B ist.

[0023] In einem konkreten Beispiel liefert die vorliegende Offenbarung eine Durchflusszellen-Einheit 1 für das Elektrochemolumineszenz-lmmunsystem. Die Testflüssigkeit, die ein mit Magnetperlen beschichtetes Antikörper-Antigen-Lumineszenzmittel enthält, wird in der Durchflusszellen-Einheit 1 einer Elektrochemolumineszenzreaktion unterzogen. Die Durchflusszellen-Einheit besteht aus einer Arbeitselektrode 12 und einer Gegenelektrode 11, wobei die Arbeitselektrode 12 und die Gegenelektrode 11 übereinander angeordnet sind. Zusätzlich umfasst die Durchflusszellen-Einheit 1 auch eine Referenzelektrode 13, auch Bezugselektrode genannt, die zusammen mit der Arbeitselektrode 12 und der Gegenelektrode 11 ein Dreifach-Elektrodensystem bildet. Die Arbeitselektrode 12 und die Gegenelektrode 11 bilden einen Reaktionskreis, und die Arbeitselektrode 12 und die Referenzelektrode 13 bildet einen Detektionskreis.

[0024] Im vorliegenden Beispiel sind die Arbeitselektrode 12 und die Gegenelektrode 11 übereinander angeordnet. Wenn die Durchflusszellen-Einheit gereinigt wird, muss die Reinigungsflüssigkeit nicht um die beiden Elektroden herumfliessen, was einfacher zu reinigen ist und keinen toten Winkel hat, sodass der Reinigungseffekt besser ist, wodurch wiederum die Alterung der Elektrode durch schlechte Reinigung vermieden, die Lebensdauer der Durchflusszellen-Einheit verlängert und die Genauigkeit des Messergebnisses erheblich verbessert wird. Durch die übereinander angeordnete Arbeitselektrode 12 und Gegenelektrode 11 werden die Bauteile in der Durchflusszellen-Einheit dicht gepackt angeordnet, was den Platzbedarf reduziert und die Produktionskosten senkt.

[0025] Konkret besteht die Gegenelektrode 11, wie in Fig. 4 dargestellt, aus zwei Nadelelektroden, die über der Arbeitselektrode 12 angeordnet sind, die eine flächige Elektrode oder Flächenelektrode ist. Im Betrieb legen die beiden Nadelelektroden gleichzeitig die Spannung an. bilden gemeinsam eine Kathode für die Elektrochemolumineszenzreaktion und bilden mit der Arbeitselektrode 12 eine Reaktionsschaltung, sodass der Strom der Arbeitselektrode 12 kontinuierlich ist

CH 713 287 B1 und das Auftreten und Wiederauftreten der Elektrochemolumineszenzreaktion an der Arbeitselektrode 12 gewährleistet ist, ohne die Reaktion an der Arbeitselektrode 12 zu beeinflussen.

[0026] Im vorliegenden Beispiel ist die Arbeitselektrode 12 eine rechteckige Flächenelektrode mit einer glatten Oberfläche. Wenn die mit Antikörper-Antigen-Lumineszenzmittel beschichteten Magnetperlen Testflüssigkeit durchströmt, kann mehr Testflüssigkeit auf die Oberfläche der Arbeitselektrode 12 aufgebracht und gleichmässig verteilt werden. Wenn die Elektrochemolumineszenzreaktion stattfindet, wird die Effizienz der Elektrochemolumineszenzreaktion verbessert. Wenn der Nachweis nach der Reaktion erfolgt, ist der gleichmässig verteilte Analyt leicht zu prüfen, was die Genauigkeit des Messergebnisses verbessert.

[0027] Gleichzeitig ist die Gegenelektrode 11 eine Nadelelektrode, die mit einem darüber liegenden Photomultiplier verbunden ist, durch den die an der Arbeitselektrode 12 erzeugten Photonen gemessen werden. Daher kann die nadelförmige Gegenelektrode 11 das Blockieren des optischen Weges zwischen der Arbeitselektrode 12 und dem Photomultiplierrohr vermeiden und so die Messgenauigkeit gewährleisten. Um eine ausreichende Fläche der Gegenelektrode 11 zu gewährleisten, besieht die Gegenelektrode 11 zudem aus zwei zusammenwirkenden Nadelelektroden.

[0028] Zusätzlich sind die Gegenelektrode 11 und die Arbeitselektrode 12 innerhalb der Durchflusszelle angeordnet, die über einen Durchflussweg für die Flüssigkeit verfügt. Die Referenzelektrode 13 ist auf einer Seite der Durchflusszelle angeordnet, wobei die Arbeitselektrode 12, die Gegenelektrode 11 und die Referenzelektrode 13 über einen dazwischen liegenden Flüssigkeitsströmungsweg in einer Fluidverbindung stehen, und wobei die Referenzelektrode 13 einen dritten Arbeitsabschnitt 132 aufweist, der mit dem Flüssigkeitsströmungsweg in Fluidverbindung steht und dessen Kommunikationsseite mit dem Flüssigkeitsströmungsweg mit einer porösen Struktur versehen ist, die verhindert, dass die Flüssigkeit mit Säule-Base-Komponenten im Flüssigkeitsweg die Referenzelektrode 13 unter der Voraussetzung der Signalverbindung erodiert.

[0029] Der dritte Arbeitsabschnitt 132 wird in einem Gehäuse 131 der Referenzelektrode gehalten. Darüber hinaus ist im Gehäuse 131 der Referenzelektrode auch eine leitfähige Lösung wie Kaliumchlorid oder Natriumchlorid enthalten. Um die Oxidation des dritten Arbeitsabschnittes 132 durch einen Langzeiteinsatz zu verhindern, muss der dritte Arbeitsabschnitt 132 lange Zeit in die leitfähige Lösung eingetaucht werden. Um sicherzustellen, dass der dritte Arbeitsabschnitt in die leitfähige Lösung eingetaucht werden kann, wenn sich weniger leitfähige Lösung im Gehäuse 131 der Referenzelektrode befindet, ist der dritte Arbeitsabschnitt 132 spiralförmig ausgebildet (siehe Fig. 5) oder es ist eine Elektrode mit einem Querschnitt aus Wellenform, Dreieck oder anderen Formaten vorgesehen, sodass die Oxidation des dritten Arbeitsabschnitts 132 wirksam verhindert wird, wodurch der Referenzwert während des Assays stabil und zuverlässig wird und die Genauigkeit eines Messergebnisses weiter verbessert und die Lebensdauer der Durchflusszellen-Einheit erhöht wird.

[0030] In der Praxis sind die Strukturen der Arbeitselektrode 12, der Gegenelektrode 11 und der Referenzelektrode 13 nicht auf die oben genannten Formen und Ausführungen beschränkt. Der Querschnitt der Arbeitselektrode 12 kann auch beliebige andere geometrische Formen wie Kreis oder Polygon haben. Der Querschnitt der Gegenelektrode 11 kann auch beliebige andere geometrische Formen wie eine Fläche oder Spirale sein, und der dritte Arbeitsabschnitt 132 der Referenzelektrode 13 kann wie eine aus dem Stand der Technik bekannte konventionelle Nadelelektrode sein. Ausgehend von dem Ziel, die Effizienz der Elektrochemolumineszenzreaktion zu verbessern, ohne die Signalerfassung zu beeinflussen und die Elektrodenoxidation zu verhindern, werden die Strukturen der Arbeitselektrode 12, der Gegenelektrode 11 und der Referenzelektrode 13 als die Strukturen im Beispiel bevorzugt.

[0031] Zusätzlich können die Arbeitselektrode 12, die Gegenelektrode 11 und die Referenzelektrode 13 aus Materialien wie Gold, Platin, Graphit, Silber, Silberchlorid usw. hergestellt sein. Da Platin eine relativ gute Dehnbarkeit aufweist und sich zu verschiedenen Formen verarbeiten lässt, werden in der vorliegenden Ausführungsform Platinelektroden bevorzugt, um die Flexibilität der Elektrodenstrukturen zu verbessern. Die poröse Struktur an der Verbindungsfläche zwischen dem dritten Arbeitsabschnitt 132 und dem Flüssigkeitsstromweg kann eine konventionelle poröse Struktur wie poröse Keramik usw. sein.

[0032] Weiterhin besteht die Durchflusszellen-Einheit 1, wie in Fig. 1 bis 6 dargestellt, aus eineroberen Platte 14 und einer unteren Platte 15, die zueinander passend ausgestaltet sind und die Durchflusszellen-Einheit bilden. Darin besteht die obere Platte 14 aus transparentem optischen Glas, durch das das von der Elektrochemolumineszenzreaktion emittierte Licht übertragen wird. Gleichzeitig wird die Gegenelektrode 11 an der oberen Platte 14 und die Arbeitselektrode 12 an der unteren Platte 15 befestigt. Zwischen der Arbeitselektrode 12 und der Gegenelektrode 11 besteht ein vertikaler Spalt, der den Flüssigkeitsstromweg zwischen der Arbeitselektrode 12 und der Gegenelektrode 11 bildet.

[0033] Wie in Fig. 4 dargestellt, umfasst die Durchflusszellen-Einheit 1 weiterhin eine Dichtung 16, die auf der Oberfläche der Arbeitselektrode 12 angebracht ist, auf der eine erste Durchgangsbohrung 161 vorgesehen ist. Die erste Durchgangsbohrung 161, die untere Platte 15 und die obere Platte 14 bilden eine Reaktionskammer, die durch die Dichtung 16 abgedichtet ist und somit ein Austreten von Flüssigkeit verhindert. Gleichzeitig hat die erste Durchgangsbohrung 161 eine Spindelform mit einem Querschnitt von zwei kleinen Enden und einer grossen breiten Mitte. Zusätzlich sind an den beiden Enden der spindelförmigen ersten Durchgangsbohrung 161 jeweils ein Flüssigkeitseinlass und ein Flüssigkeitsauslass angeordnet, und die Test- und Spülflüssigkeit strömen durch die spindelförmige Reaktionskammer.

CH 713 287 B1 [0034] Im Beispiel hat die spindelförmige Reaktionskammer ein kleines Volumen, sodass beim Durchfluss von Test- und Spülflüssigkeit in der Reaktionskammer die Flüssigkeit nahezu geradlinig und ohne Verwirbelung fliesst. Daher kann die Prüf- oder Testflüssigkeit während der Reaktion mit der Arbeitselektrode 12 und der Gegenelektrode 11 ausreichend in Kontakt kommen, was für einen reibungslosen Ablauf der Reaktion hilfreich ist. Noch wichtiger ist, dass beim Spülen der Elektrode die Spülflüssigkeit aus dem Flüssigkeitseinlass einströmt und aus dem Flüssigkeitsauslass fliesst. Die Reinigungsflüssigkeit fliesst nahezu geradlinig in den Reaktionsraum und spült ohne einen toten Winkel, wodurch eine Alterung der Elektrode wirksam verhindert wird.

[0035] Die erste Durchgangsbohrung 161 der Dichtung 16 ist nicht auf eine spindelförmige Struktur mit zwei kleinen Enden und einer grossen breiten Mitte beschränkt, sondern kann auch eine rechteckige Struktur sein, die einen gleichmässigen Querschnitt entlang der Strömungsrichtung hat. Wenn jedoch die erste Durchgangsbohrung 161 spindelförmig ist, sind die Querschnittsflächen des Flüssigkeitseinlasses und des Flüssigkeitsauslasses im Vergleich zu anderen Teilen kleiner, sodass die Durchflussmengen am Flüssigkeitseinlass und am Flüssigkeitsauslass zunehmen und die Testflüssigkeit und die Spülflüssigkeit schnell in den und aus dem Reaktionsraum fliessen.

[0036] Wie in Fig. 4 dargestellt, haben die obere Platte 14, die Dichtung 16 und die untere Platte 15 mehrere Schraubenlöcher, die mit Schrauben oder Bolzen Zusammenwirken. Darin verbinden einige Bolzen oder Schrauben die obere Platte 14, die Dichtung 16 und die untere Platte 15 zur Durchflusszellen-Einheit 1. Einige andere Bolzen oder Schrauben verbinden die Durchflusszellen-Einheit 1 und die über der Durchflusszellen-Einheit 1 angeordnete Erfassungseinheit 3 miteinander. Die Erfassungseinheit 3 misst das durch die obere Platte 14 hindurchtretende Licht.

[0037] Zusätzlich ist, wie in Fig. 4 dargestellt, die Mitte der Dichtung 16 eine spindelförmige Struktur, in deren Mitte die spindelförmige erste Durchgangsbohrung 161 vorgesehen ist. Die äussere Umfangswand des ersten Durchgangslochs 161 ragt nach aussen und bildet eine Vielzahl von Bogenstrukturen 162, in denen die Schraubenlöcher vorgesehen sind. Im in der Fig. 1 dargestellten Beispiel sind an der oberen Platte 14, der unteren Platte 15 und der Dichtung 16 vier Schraubenlöcher vorgesehen. Davon werden zwei zur Verbindung der oberen Platte 14, der unteren Platte 15 und der Dichtung verwendet, und die beiden anderen werden zur Verbindung der Durchflusszellen-Einheit 1 mit der Erfassungseinheit 3 genutzt. In der Praxis ist die Anzahl der Schraubenlöcher und die Position nicht auf die hier genannte Zahl beschränkt, sondern kann je nach Bedarf eingestellt werden und ist daher durch das Beispiel hier nicht begrenzt.

[0038] Darüber hinaus ist die Form der Dichtung 16 nicht auf diese beschränkt, die auf die Rundung der oberen Platte 14 und der unteren Platte 15 abgestimmt sein kann. Darin ist die spindelförmige erste Durchgangsbohrung 161 in der Mitte der runden Struktur und mehrere Schraubenlöcher sind an zwei Seiten der ersten Durchgangsbohrung 161 vorgesehen. Allerdings benötigt die Dichtung 16 im Beispiel das geringste Material, und was noch wichtiger ist, sie verringert die Lichtabsorption durch die Dichtung 16 maximal, sodass die Genauigkeit der Messergebnisse verbessert wird.

[0039] Andererseits, wie in Fig. 4 dargestellt, umfasst die Gegenelektrode 11 einen ersten Arbeitsabschnitt 111, die Arbeitselektrode 12 einen zweiten Arbeitsabschnitt 122 und der erste Arbeitsabschnitt 111 und der zweite Arbeitsabschnitt 122 bilden einen Reaktionskreis. Ausserdem ist die Fläche des zweiten Arbeitsabschnitts 122 kleiner als die des ersten Durchgangslochs 161. Durch diese Einstellung wird die Grösse der Komponenten in der Durchflusszellen-Einheit 1 weiter verkleinert, was zur Miniaturisierung des Gerätes beiträgt.

[0040] Der erste Arbeitsabschnitt 111 ist inzwischen mit einem ersten Haken 112 verbunden, der sich in Richtung der oberen Platte 14 erstreckt. Entsprechend wird auf der oberen Platte 14 eine erste Hakenrille passend zum ersten Haken 112 gesetzt. Der erste Haken 112 wird in die erste Hakenrille eingeklipst, sodass die Gegenelektrode 11 an der oberen Platte 14 befestigt ist.

[0041] Insbesondere, wie in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt, biegen sich zwei Enden des ersten Arbeitsabschnitts 111 in Richtung der oberen Platte 14 und bilden zwei erste Haken 112. Auf der oberen Platte 14 sind zwei erste Hakenrillen passend zum ersten Haken 112 gesetzt. Der erste Haken 112 ist ein inverser Haken vom Typ «L», entsprechend ist die erste Hakenrille eine inverse Hakenrille vom Typ «L», die mit dem inversen Haken vom Typ «L» übereinstimmt.

[0042] Da es sich bei der Gegenelektrode 11 um zwei Nadelelektroden handelt, deren Material in der Regel Platin ist, kann sie gebogen und zu einer Vielzahl von Formen gefaltet werden. Bei einer Befestigung von diesen an der oberen Platte 14 werden die beiden Enden zu einem inversen Haken vom Typ «L» gebogen, wodurch die Gegenelektrode 11 fest mit der oberen Platte 14 verbunden wird, sodass die Stabilität der Elektrochemolumineszenzreaktion gewährleistet ist.

[0043] Weiterhin ist, wie in Fig. 2 dargestellt, am Aussenumfang der oberen Platte 14 und der unteren Platte 15 eine Nut vorgesehen. Die beiden ersten Hakenrillen erstrecken sich nach oben bis zur Oberseite der oberen Platte 14, und jede der beiden ersten Hakenrillen erstreckt sich bis zur Nut 17, sodass sich ein Ende der Gegenelektrode 11 bis zur Nut 17 erstreckt, durch die die Gegenelektrode 11 mit einer äusseren Spannungs- und Stromquelle in Kontakt kommt, die eine entsprechende Spannung an die Gegenelektrode 11 legt.

[0044] Im in den Fig. 4 und Fig. 6 dargestellten Beispiel steht die Arbeitselektrode 12 senkrecht zur ersten Durchgangsbohrung 161 der Dichtung 16. Der zweite Arbeitsabschnitt 122 biegt die Richtung der unteren Platte 15 nach unten und bildet einen zweiten Haken 121. Entsprechend ist auf der unteren Platte 15 ein zweites Durchgangsloch 151 passend zum zweiten Haken 121 vorgesehen, und der zweite Haken 121 wird auf das zweite Durchgangsloch 151 angeklipst, sodass

CH 713 287 B1 die Arbeitselektrode 12 an der Oberseite der unteren Platte 15 befestigt ist. Zusätzlich kontaktiert durch die zweite Durchgangsbohrung 151 der zweite Haken 121 die äussere Stromquelle, die die Arbeitselektrode 12 mit Spannung versorgt.

[0045] Es wird davon ausgegangen, dass die Form des ersten Hakens 112 und des zweiten Hakens 121 nicht auf die hier benannten Formen beschränkt ist, und es kann jede andere konventionelle Form des Standes der Technik eingesetzt werden, solange sie die Verbindung zwischen der Gegenelektrode 11 und der oberen Platte 14 sowie der Gegenelektrode 12 und der unteren Platte 15 realisiert. In der Praxis sind die Verbindungen zwischen der Gegenelektrode 11 und der oberen Platte 14 sowie der Arbeitselektrode 12 und der unteren Platte 15 nicht auf das Aufklipsen beschränkt, sondern können jede andere Anschluss- und Verbindungsart sein. Somit gibt es keine Beschränkung auf die Verbindungsart und -form sowie auf die Lage der beiden Haken.

[0046] Zusätzlich sind die untere Platte 15 und das Gehäuse 131 der Referenzelektrode im Beispiel aus korrosionsbeständigem Peek-Material zum Schutz der Elektroden gefertigt.

[0047] Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 zeigt Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Elektrochemolumineszenz-lmmunoassay-Systems der vorliegenden Offenlegung und Fig. 9 eine Frontansicht von Fig. 8.

[0048] Wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrochemolumineszenz-ImmunoassaySystem dar, das die Durchflusszellen-Einheit 1 und eine Erfassungseinheit 3 zur Analyse der Durchflusszellen-Einheit 1 umfasst, die auch eine Steuereinheit 2 zur Steuerung der Durchflusszellen-Einheit 1 und eine feste Basis 4 zur Befestigung der Durchflusszellen-Einheit 1 und der Steuereinheit 2 umfasst, wobei die Durchflusszellen-Einheit 1 die in einem der oben genannten Beispiele genannte Durchflusszellen-Einheit 1 ist. Da die Durchflusszellen-Einheit 1 die oben genannten technischen Wirkungen hat. hat auch das Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System umfassend die DurchflusszellenEinheit 1 die gleichen technischen Effekte, die hier nicht wiederholt werden müssen.

[0049] Darin besteht die Steuereinheit, wie in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt, aus einem Dreharm 21, wobei ein Ende des Dreharms 21 über ein Scharnier mit einem Schrittmotor 22 und das andere Ende des Dreharms 21 mit einem Magneten 23 verbunden ist. Dementsprechend ist an der Unterseite der unteren Platte der Durchflusszellen-Einheit 1 eine Nut vorgesehen. Wenn sich der Dreharm 21 unter der Steuerung des Schrittmotors 22 in die Nut dreht, bewegt sich der Magnet 23 in die Nut, unter der Arbeitselektrode 12, und manipuliert die Magnetperlen in der an der Arbeitselektrode 12 anzubringenden Testflüssigkeit, um die Elektrochemolumineszenzreaktion auszulösen. Darüber hinaus ist der Magnet 23 ein Permanentmagnet, um eine ausreichende Anzahl von Magnetperlen an der Arbeitselektrode 12 zu gewährleisten.

[0050] In der Praxis muss das Steuergerät 2 nicht durch den Schrittmotor 22 zur Ansteuerung des Dreharms 21 realisiert werden, sondern kann in der Praxis auch ein konventioneller Kurbelstangenantrieb sein. Das Steuergerät 2 im Beispiel kann jedoch die Bewegungsbahn des Dreharms 21 durch den Schrittmotor 22 strikt steuern und somit die Genauigkeit des Gerätes verbessern.

[0051] Wenn das Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System arbeitet, wird zunächst der Dreharm 21 unter Steuerung des Schrittmotors 22 der Steuereinheit 2 zur Unterseite der Arbeitselektrode 12 gedreht; die Testflüssigkeit wird durch den Magneten 23 am Dreharm 21 an der Oberfläche der flächigen Arbeitselektrode 12 befestigt und vorgesehen; der mit einem Marker, d.h. Ruthenium, gebundene Komplex wird unter Wirkung eines Magnetfeldes von dem freien Marker getrennt. In der Zwischenzeit wird eine Lösung mit TPA oder DBAE (Dibutylamino-ethanol) hinzugegeben und Spannung wird angelegt, um die ECL-Reaktion zu starten. Lumineszierendes Substrat Pyridin-Ruthenium (II) und TPA verlieren ein Elektron und werden auf der Oberfläche der Arbeitselektrode 12 zu Pyridin-Ruthenium (III) und Kationen angeregtem Zustand TPA+ oxidiert. Gleichzeitig entfernt der Kationen angeregte Zustand TPA+ ein Proton und wird zum angeregten TPA mit starker Reduktionsfähigkeit. Das Pyridin-Ruthenium (III) mit starker Oxidierbarkeit und der angeregte Zustand TPA mit starker Reduzierbarkeit unterlaufen eine Oxidations-Reduktions-Reaktion, sodass das Pyridin-Ruthenium (III) zu angeregtem Pyridin-Ruthenium (II) reduziert wird. Das angeregte Pyridin-Ruthenium (II) zerfällt in einem fluoreszierenden Mechanismus, setzt Energie frei, indem es ein 620nm-Photon emittiert und wird zum Grundzustand des lumineszierenden Substrats Pyridin-Ruthenium (II).

[0052] Dieser Vorgang wiederholt sich auf der Oberfläche der Elektrode und erzeugt viele Photonen. Die Lichtintensität wird durch die Photomultiplier oder Photoelektronenvervielfacherröhre in der Erfassungseinheit 3 gemessen, anschliessend verstärkt und durch einen Computer analysiert. Dabei ist die Lichtintensität linear mit der Konzentration von PyridinRuthenium verknüpft, und die Konzentration des Antigens in der Testflüssigkeit wird auf Basis der vom Pyridin-Ruthenium an der Arbeitselektrode 12 emittierten Lichtintensität umgerechnet. Das Prinzip des DBAE-Reaktionssystems entspricht dem des oben beschriebenen TPA-Reaktionssystems.

[0053] Im Vorhergehenden ist ein Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System vorgestellt worden, das durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt wird, und eine Durchflusszellen-Einheit davon ist detailliert beschrieben worden. Konkrete Beispiele werden hier verwendet, um die Prinzipien und Umsetzungsmodalitäten der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben, und die Beschreibung des Beispiels soll lediglich helfen, die Methode und die Kerngedanken der vorliegenden Offenbarung zu verstehen. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann verschiedene Verbesserungen und Änderungen an der vorliegenden Offenbarung vornehmen kann, ohne vom Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und dass solche Verbesserungen und Änderungen in den Schutzbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung fallen.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   1. Durchflusszellen-Einheit eines Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-Systems, in dem eine Testflüssigkeit einer Elektrochemolumineszenzreaktion unterzogen wird, umfassend eine Arbeitselektrode (12) und eine Gegenelektrode (II) , wobei die Arbeitselektrode (12) und die Gegenelektrode (11) übereinander angeordnet sind, wobei die Gegenelektrode (11) und die Arbeitselektrode (12) in einer Durchflusszelle angeordnet sind, die einen Flüssigkeitsströmungsweg zu ihrem Durchströmen mit Flüssigkeit aufweist; wobei die Gegenelektrode (11) einen ersten Arbeitsabschnitt (111), die Arbeitselektrode (12) einen zweiten Arbeitsabschnitt (122) umfasst, und der erste Arbeitsabschnitt (III) und der zweite Arbeitsabschnitt (122) einen Reaktionskreislauf bilden; wobei die Durchflusszellen-Einheit weiterhin eine Referenzelektrode (13) umfasst, die auf der einen Seite der Durchflusszelle angeordnet ist, wobei die Arbeitselektrode (12), die Gegenelektrode (11) und die Referenzelektrode (13) durch den Flüssigkeitsströmungsweg zwischen ihnen in einer Fluidverbindung miteinander stehen, und wobei die Referenzelektrode (13) einen dritten Arbeitsabschnitt (132) aufweist, der mit dem Flüssigkeitsströmungsweg in Fluidverbindung steht und dessen Verbindungsseite mit dem Flüssigkeitsströmungsweg mit einer porösen Struktur versehen ist, wobei die DurchflusszellenEinheit aus einer oberen Platte (14) und einer unteren Platte (15) gebildet ist, die zueinander passend ausgestaltet sind, wobei die obere Platte (14) aus einem transparentem Material besteht, die Gegenelektrode (11) an der oberen Platte (14) befestigt ist und die Arbeitselektrode (12) an der unteren Platte (15) befestigt ist, wobei eine Dichtung (16) mit einem ersten Durchgangsloch (161) zwischen der oberen Platte (14) und der unteren Platte (15) vorgesehen ist, wobei das erste Durchgangsloch (161), die untere Platte (15) und die obere Platte (14) eine Reaktionskammer bilden, wobei ein Flüssigkeitseinlass und ein Flüssigkeitsauslass in der unteren Platte (15) unter der Reaktionskammervorgesehen sind und wobei die Testflüssigkeit eine Elektrochemolumineszenzreaktion in der Reaktionskammer durchläuft.
2. 2. Durchflusszellen-Einheit nach Anspruch 1, wobei die Gegenelektrode (11) zwei über der Arbeitselektrode (12) angeordnete Nadelelektroden aufweist und die Arbeitselektrode (12) eine flächige Elektrode ist.
3. 3. Durchflusszellen-Einheit nach Anspruch 1, wobei miteinander in Verbindung stehende Schraubenlöcher in der oberen Platte (14), der Dichtung (16) und der unteren Platte (15) vorgesehen sind.
4. 4. Durchflusszellen-Einheit nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Ende des ersten Arbeitsabschnittes (111) in Richtung der oberen Platte (14) gebogen ist, um einen ersten Haken (112) zu bilden, wobei eine dem ersten Haken (112) entsprechende erste Hakennut in der oberen Platte (14) vorgesehen ist und wobei der erste Haken (112) in die erste Hakennut eingeklipst ist; wobei mindestens ein Ende des zweiten Arbeitsabschnitts (122) entlang der Richtung zur unteren Platte (15) gebogen ist, um einen zweiten Haken (121) zu bilden, wobei ein zweites Durchgangsloch (151), das dem zweiten Haken (121) entspricht, an der unteren Platte (15) vorgesehen ist, und wobei der zweite Haken (121) an das zweite Durchgangsloch (151) angeklipst ist.
5. 5. Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System, umfassend eine Durchflusszellen-Einheit (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, und eine Erfassungseinheit (3) zum Detektieren der Lichtintensität, und ferner umfassend eine Steuereinheit (2) zum Steuern des Betriebs der Durchflusszellen-Einheit (1), und eine Befestigungsplatte (4) zum Fixieren der Durchflusszellen-Einheit (1) und der Steuereinheit (2).
6. 6. Elektrochemolumineszenz-Immunoassay-System nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (2) einen Dreharm (21) und einen Schrittmotor (22) umfasst, wobei ein Ende des Dreharms (21) an den Schrittmotor (22) angelenkt ist, um die Drehung des Dreharms (21 ) zu steuern, und wobei das andere Ende des Dreharms (21 ) mit einem Magneten (23) verbunden ist, um die Anziehung von Magnetperlen in der Testflüssigkeit auf die Arbeitselektrode (12) zu steuern.

   CH 713 287 B1

   CH 713 287 B1