CN102711973A - 检测样品液体中的分析物的方法和执行所述方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测样品液体中的分析物的方法，其中所述样品液体在具有特别是固定化的反应物的支撑件的表面（38）上经受混合处理，其中特别是槽状容器（12）被用作用于所述样品液体的容器（12），所述槽状容器（12）具有基本上平的底部（38）作为用于固定化的反应物的支撑表面。根据本发明，提出了在混合处理过程中通过在一个方向上的容器（12）的振动运动，所述样品液体相对于固定化的反应物运动，所述在一个方向上优选地为沿直线或曲线。另外本发明涉及执行根据本发明的方法的装置。

Description

检测样品液体中的分析物的方法和执行所述方法的装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测样品液体中的分析物的方法和用于执行所述方法的装置。

背景技术

在方法中，样品液体受到在具有特别固定化的反应物的支撑表面上的混合处理，其中由于用于固定化的反应物的支撑表面用作容器，特别地槽形容器具有基本上平的底部。这种支撑也称为生物芯片。

这样的方法例如从EP1604734A2已知。其中描述的方法在利用朝向样本液体的射流或以气流支撑，其扫过支撑表面，以此来改进分析物和反应物之间的结合，其中相互混合通过作用在样本液体上的气流改进，其导致分析物和反应物之间的改进的和加速的结合。

虽然已知方法在实践中产生了好的结果，该方法是相当复杂的并且特别是相关的装置是较为复杂的。气流蒸发样品液体和相应的射流必须全部被分配给每个支撑件。此外，由于这种气体从外面供给，存在污染的问题，其需要仔细的清洁和过滤过程，以此来确保样品液体不与被污染的气体接触。

例如来自US5009998或US6063564的现有技术中描述的其他方法不适合于具有平面分析物贮器的支撑件或生物芯片，如果其用于在培养（例如清洗、反应物添加、光学测量等）之后执行进一步的处理步骤，其平的底部装备有固定化的反应物。在固定化的反应物和样品液体体积之间的在边界层中的分析物通过结合到反应物而耗尽。新的分析物由于大约1μm/s的低分析物扩散速率而不能足够快速地从液体体积中供应。由申请人执行的已知方法的调查已经显示了支撑件或生物芯片的底面上的强度增加的较差均匀性是所有的已知方法的主要缺点，除了EP1604734A2中公开的方法。

发明内容

本发明的目的是提供方法和装置，其避免上述的缺点并简化检测方法以及装置。

关于用于检测分析物的方法，此目的在以下方面实现：通过在一个方向上（优选地沿直线或曲线）容器的振动运动，样品液体在混合处理过程中相对于固定化的反应物运动。

由于样品液体的惯性，容器的振动运动使样品液体相对于容器运动而且还相对于受到容器约束的反应物运动，使得分析物的增强积累在含有分析物的液体样品和反应物之间的边界层中发生。振动运动在一个方向上发生，优选地沿曲线或环路。此外，振动运动也能导致与反应物有关的分析物的改进的均匀分布，使得样品液体中的分析物的检测可以被改进。总反应动力学可以被加速。此外，发现样品液体的蒸发率显著地低于EP1604734A2的已知方法的情况：在振动样品容器的情况下，在18°C的环境温度和50%的相对空气湿度下，与根据已知的空气射流方法的大约0.6-0.7μl/min相比，其大约是0.3μl/min。

容器的振动运动优选地基本上与容器的平底部平行，建议容器以大约1至50赫兹（优选地以大约10至20赫兹）的频率和小于6毫米（优选地大约0.2至4毫米，最优选地大约1至2毫米）的振幅振动。由于基本上与容器的平底部平行的振动运动，阻止样品液体与覆盖容器的盖接触是可能的，在盖的一部分上样品液体能够保持附着。此外所述频率和振动运动的振幅在样品液体中不导致流动，其会导致样品液体的某种溢出，这将弄湿容器和帽之间的上边界区域和过渡区域。

此外，准线性的振动允许变化振动的振幅，而没有相应装置的机械变化，例如从DE202006001514U1已知的。

提出了容器在容器保持器中振动或几个容器在公用的容器保持器中同步振动。在这方面每个容器可通过分配给各自的容器的驱动器振动，或者在容器保持器中的几个并且尤其是所有容器可通过公用驱动器振动。通过驱动用于容器的公用容器保持器的几个容器的振动使得所有的容器能够一致和相同地运动，使得在所有的容器中具有基本上相同的反应条件。

为了在振动运动期间不由于蒸发而从容器中损失样品液体或仅仅损失很少的样品液体，提出了容器在振动之前被覆盖并且尤其被盖元件密封。

用于执行该方法的装置包括至少一个容器保持器，其用于接收至少一个用于样品液体的容器，根据本发明提供的装置具有至少一个驱动器，其被设计用于使容器保持器和其中包含的容器可以振动方式运动。

装置优选地包括具有几个容器接收器的单个容器保持器和单个驱动器，其可以同步振动在容器接收器中保持的所有容器。这种用于同步振动所有容器的驱动器概念简化了装置的构造。此外，这种装置只需要一个驱动器，这样具有控制成本的优势。

替代地，也可想象的是每个样品容器被分配其自己的驱动器，例如压电元件或诸如此类的元件。

此外，提出了装置包括容器装载装置，其中容器装载装置和容器保持器能够相对于彼此运动，从而使容器插入特定的容器接收器或把其从中移走。

容器保持器的驱动器优选地设计成除产生振动运动的功能以外，其具有至少一个其他功能，即相对于固定的容器装载装置运动容器保持器，使得每个容器接收器可以被放置于相对于容器装载装置预先设定的位置，以便向相应容器接收器插入容器或把其从该容器接收器中拿走。容器保持器优选地具有圆形设计并且沿着其圆周边缘的规律间隔具有容器接收器。利用这种圆形容器保持器，容器接收器可装载容器或者容器可以通过容器装载装置移出容器接收器。例如容器保持器可以具有12个容器接收器。为了使容器保持器装载包含样品液体的容器，容器保持器通过驱动器相对于容器装载装置与每个容器接收器对其，使得容器可以被容器装载装置插入相应的容器接收器。一旦第一容器或第一支撑件已经被接收在容器保持器的容器接收器中，容器保持器的振动运动可开始。当容器进一步被插入或移出其他容器接收器时，振动运动会被打断。在所需的培养阶段容器保持器能够以振动方式运动，其中培养阶段能够能够为相应的容器确定，使得在培养时间达到之后该容器能够从容器保持器移走并且其他容器仍保持在容器保持器中直到它们的培养时间已经期满。当然12个容器接收器的数量纯粹是举例，容器接收器的其他数量可被提供为例如8，10，16个等等。容器接收器的数量尤其取决于容器的尺寸并且额外取决于容器保持器本身的尺寸。此外，没有容器能够插入其中的一种占位保持器（仿制品）可被提供用来代替至少一个容器接收器。例如在培养阶段期间这种占位保持器可被用来为所有的容器调整容器保持器，使得占位保持器相当于容器装载装置对齐。

替代地容器保持器也能设计为基本上垂直定向板，其中形成了容器接收器的几个行和列。例如，可以提供三个列，每列具有四个容器接收器，产生了一类容器接收器矩阵或阵列。设计成垂直定向板的容器保持器例如能够通过柱塞线圈在水平方向上以振动方式运动，使得容器接收器和其中保持的容器也相应地运动。在固定的容器保持器中的容器接收器的这种布置的情况下，优选的是容器装载装置具有它自己的驱动器，通过该驱动器，容器装载装置能够运动到容器接收器的所需位置。特别希望的是容器装载装置可以相当于固定的容器保持器的垂直和/或水平方向运动。还可想象的是容器保持器例如仅在水平方向上移动和容器装载装置仅在垂直方向上移动。

为了在培养阶段期间限制样品液体的蒸发，提出装置包括盖装置，当容器已经被插入容器接收器中的时候，盖装置覆盖容器。

盖装置可以由金属制造，特别是由铝制造，或由塑料制造。它们优选地以小距离布置在上部容器边缘，其简化了容器的插入或离开容器接收器。盖装置也能够用作导热体，从而在培养阶段期间加热样品。

盖装置可以替代地为密封装置的形式，其在容器接收器中密封插入状态中的容器。这种密封装置可为弹性薄膜或盖，其密封地位于上部容器边缘上。这进一步减小样品液体的蒸发。在盖的情况下，其额外地提出了盖具有区域（腔），其朝向顶部凹陷并被成形为远离容器的槽。盖的这种设计增加了盖的内侧和样品液体之间的距离，以甚至更好的方式防止在振动运动期间样品液体与盖接触。

容器装载装置优选地包括容器夹持器，其中密封装置和容器夹持器设计成使得在容器插入或离开容器接收器的过程期间，密封装置通过它们的相互作用保持远离容器。在这方面，彼此相互作用的引导面能够尤其在容器夹持器上或在密封装置上，特别是在盖上形成。这种引导面可以具有需要的倾斜以提升密封装置或盖，使得当容器夹持器被插入容器接收器中时，密封装置或盖以某方式被自动地升起。密封装置可在它们的关闭位置（即上部容器边缘上的接触轴承位置）中例如通过密封装置的弹性设计或通过使用弹簧或诸如此类的装置可选地被预张紧。

扭矩马达被提出作为容器保持器的驱动器。扭矩马达的特征在于，一方面它们可以产生大的扭矩，另一方面它们也能执行非常精确和非常小的运动，其特别有利的是用于产生振动运动。除振动运动之外，还可行的是以扭矩马达执行进给运动，从而运动容器接收器的每个到容器装载装置，使得容器可以被插入相应的容器接收器中或从所述接收器拿走。因此，不需要具有不同的用于装载或卸载容器保持器和用于它的振动运动的驱动器，而是两个运动可被一个相同的驱动器（即扭矩马达）执行。所提出的构造使装置和被执行的方法总体上更坚固和更便宜。替代地，还可行的是在固定的容器保持器的情况下使用适当设计的步进马达或柱塞线圈。

为了控制所提出的方法，提出具有控制单元的装置，控制单元设计成使得其可以控制或调节容器保持器的驱动器，并且尤其可以控制或调节对容器装载装置的振动运动或/和进给运动。

附图说明

本发明在实施例的基础上参照附图示例性地描述并且没有限制意义。

图1在部分a)显示根据本发明的装置实施例的立体示意图，并且在部分b)其显示在图1中以附图标记I指代的圆形区域的放大图。

图2显示图1的装置的侧向图。

图3显示从装置上面看的顶视图。

图4显示具有容器接收器的转子的顶视图。

图5以示意性局部图显示容器接收器和用于在其中保持样品液体的容器。

图6显示用于容器的盖装置的示意性前视图。

图7显示从底部（即从抵靠样本容器的上侧的侧部）的盖装置的立体示意图。

图8显示容器装载装置和密封容器的盖装置之间的相互作用的部分a)和b)中的立体图，其中图8a)的以附图标记VIII指代的圆形区域的放大图在图8b)中示出。

图9显示转子，其在部分a)作为具有替代盖装置的容器保持器，图9a)区域的放大图由虚线划出并且以附图标记IX指代，其在部分b)中示出。

图10显示根据本发明的装置的替代实施例的立体示意图。

具体实施方式

图1显示用于样品液体的用于保持容器12的装置10的立体示意图。为此目的，装置10具有转子14，其为盘形设计作为容器保持器，沿其圆周形成多个容器接收器16。容器12通过夹持器装置18（容器装载装置）被插入或移出相应的容器接收器16。为此目的，夹持器装置18具有两个夹持器臂17、19，其在转子14的方向上（图1b）延伸，使得其在相对于转子14的基本上径向方向上远离转子（14），或者其可以朝向转子的方式运动。转子14可以绕旋转轴线D旋转，使得所有的接收器16可以向夹持器装置18运动，从而在那里装载样品容器12。

图2以从侧面看的视图显示图1的装置10。转子14通过轴连接，轴是电动机中不可见，电动机在这种情况下为所谓的扭矩马达20的形式，其被容纳在壳体22中。此外，为扭矩马达20供给电能的电缆24被连接至壳体22。滑环发送器26位于壳体22的下面。此外，可以看到编码盘30以不受扭矩的方式连接到下面的扭矩马达20。此编码盘30由传感器32扫描，从而寄存扭矩马达20的旋转并且发送该信息给控制装置，控制装置在此处未示出。所述控制装置用于控制或调节扭矩马达的运动并由此控制或调节转子14的运动。

扭矩马达20是所谓的直接驱动器，其直接连接到转子14而没有进一步的机械传动而增加或减小速度，使得由扭矩马达20产生的转动运动可以直接被转移到转子14。扭矩马达20可被以如下方式控制：其以保持在转子14中的样品容器以大约1至50赫兹（优选地以大约10至20赫兹）的频率和小于6毫米（优选地大约0.2至4毫米，尤其是1至2毫米）的振幅振动的方式执行振动运动。该振动运动在所有相应的附图中以箭头OSZ指示，其示出了沿着一个方向（优选地沿着曲线）的准线性运动。在此运动中容器12基本上平行于它们通常平的底部运动。不过，扭矩马达20可以不仅用于产生振动运动，而且它也用于使容器接收器16相对于夹持器装置18运动或定位，从而将样品容器插入接收器16中或从该接收器移走它们。因此，单个驱动器能够通过由未示出的控制单元的适当控制执行转子14的所有相关运动模式。

图3的顶视图显示转子14（其中容器12或支撑件或生物芯片保持在其接收器16中）具有12个容器接收器16。这里显示的12个容器接收器16的数量纯粹地是举例，实际上更少或更多的容器接收器可被提供，其取决于转子的尺寸和样品容器12的尺寸。转子14在其上侧具有盖装置34，其每个尤其以密封方式覆盖接收器16和在其中保持的样品容器12。在这方面，这些帽状的盖装置34在槽形样品容器12对面具有中空空间（湿润空腔35（图7）），使得在样品容器12的上边缘上存在足够的空间，从而基本上防止了盖装置被样品液体弄湿。此外，盖34用于抵消样品液体的蒸发。

图4显示转子14的示意性顶视图，转子14具有它的12个容器接收器16而没有盖装置。例如样品容器12被插入容器接收器中。此样品容器12在图5中的放大立体图中显示。样品容器12具有槽状凹陷36，其具有基本上平的底部38。与存在于样品液体中的分析物相互作用的固定化的反应物（未示出）以矩阵或阵列的形式的布置在该底部上。此互相作用受到样品容器和其中包含的样品液体的所述振动运动OSZ的积极影响，特别是到反应物的边界区域中的分析物的浓度通过振动运动改进，使得足够的分析物可以与反应物反应并且因此被要求用来检测分析物的培养阶段可被缩短。

盖装置34已经参照图3描述，其能够为连接至转子14的单独帽的形式，或者它们能够通过连接所有帽的连续环40（图3）连接在一起。

在图6和7中的局部图显示立体图中从下面看的这种密封帽34（图7）以及从前面看的剖视图（图6）。图7的图示显示帽34中的湿润空腔35，其布置在样品容器12的槽36上，从而在样品液体和帽34之间具有足够的空间，以防止样品液体与帽34的接触。自由空间48、50的区域也在该图中可见，夹持器17、19可被插入自由空间48、50中，并且自由空间48、50的尺寸设计成使得夹持器17、19能够执行朝向和远离样品容器12的夹持运动。此外，导轨面52、54被显示，其与夹持器17、19结合，使得帽34能够被升起。密封唇42被布置在湿润空腔35周围，当帽34被封闭的时候，湿润空腔35以液密方式封闭支撑槽36。

这种密封帽34如图8a)和8b)所述能够被夹持器17、19（图3）升起，使得帽34相当于样品容器12枢转，以此来通过夹持器17、19将样品容器插入容器接收器16或从容器接收器16中移走样品容器。为此目的，夹持器1升高或降低帽34。帽34由于重力和放在样品容器12上的关闭位置中的弹簧环40预张紧。

如果密封帽34通过环40连接在一起，密封帽34可以被单独地或作为整个帽环被替换，并且它们能够根据需要被交换。因为替换所需的时间会被保持为很短，连续的帽环对于帽34的这种替换是特别有利的。

由于以设计为密封装置的帽34替代密封盖，还可行的是将特别由铝制成的金属环134布置在样品容器12上，如图9所示。这种金属盖还能够为环的形式或作为每个容器接收器16的单独的盖元件。这种盖不与样品容器12的上边缘密封接触，而是在盖元件下侧和样品容器12的上边缘之间存在小的且尽可能最小的间隙A，其使得样品容器12能够在固定的盖元件之下被插入和移走。已经示出了由于没有密封的盖134的简单构造，样品容器12可充分地限制样品液体的蒸发。此外，由金属制成的这种盖134也用作导热体以防止盖134上的样品液体的凝结和/或可选地使得样品液体能够在整个培养阶段期间被加热到某温度。如果盖134由不导热或导热很差的材料制成，加热装置（特别是红外线加热或诸如此类的装置）能够额外地用于为盖加热。

金属盖134也能够被移走并且重新放置在转子14上以用于清洁或更换，其具有总的环形设计。

图10显示用于执行根据本发明的方法的装置的替代实施例。在此装置110中，容器接收器116以矩阵或阵列状的方式上下彼此垂直地且横向彼此水平地布置。容器保持器114具有盘状或块状设计，容器接收器116在其中形成为开口。为了能移以振动方式运动容器保持器114和保持在容器接收器116中的容器112，容器保持器114被连接到法兰117上的柱塞线圈120，其作为用于振动运动的驱动器。此外，容器保持器114具有轴承121，其能够在振动方向上沿轨道125运动。轨道125被连接到另一框架元件122上。容器装载装置118被用于装载和卸载容器接收器116并且能够相对于容器保持器114以水平方向HR和垂直方向VR运动，使得容器装载装置118能够运动到任何容器接收器116。替代地，还可想象的是容器保持器114可以在一个方向上，即垂直方向或水平方向上运动，并且容器装载装置118可以在其它方向上运动，使得单独的容器接收器116可通过容器装载装置118和容器保持器114的同步相对运动而进入。如在第一实施例中，容器112也优选地被帽134覆盖。例如加热箔（未示出）可以额外地安装在容器保持器114的后侧上。为了完整起见，也提到了线性传感器用附图标记127指代，其检测容器保持器114的振动运动并且能够通过未显示的控制单元相应地控制柱塞线圈120。

Claims (16)

1.一种用于检测样品液体中的分析物的方法，其中所述样品液体在具有特别是固定化的反应物的支撑件的表面（38）上经受混合处理，其中特别是槽状容器（12）被用作用于所述样品液体的容器（12），所述槽状容器（12）具有基本上平的底部（38）作为用于固定化的反应物的支撑表面，

其特征在于，在混合处理过程中通过在一个方向上的容器（12）的振动运动，所述样品液体相对于固定化的反应物运动，所述在一个方向上优选地为沿直线或曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器（12）以大约1至50赫兹，优选地大约10至20赫兹的频率和小于6毫米，优选地大约0.2至4毫米，最优选地大约1至2毫米）的振幅振动。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述容器（12）的振动运动基本上与所述容器（12）的平的底部（38）平行地发生。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器（12）在容器保持器（14）中振动或几个容器（12）在公用的容器保持器（14）中同步振动。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每个容器（12）通过分配给相应容器的驱动器振动，或者在所述容器保持器（14）中，几个并且特别是所有容器（12）通过公用的驱动器（20）振动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器（12）在振动之前被覆盖并且特别是被盖元件（34）密封。

7.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置，其中所述装置包括至少一个容器保持器（14），其用于接收至少一个用于样品液体的容器（12），其特征在于，所述装置具有至少一个驱动器（20），其被设计用于使所述容器保持器（14）和其中包含的容器（12）能够在一个方向上以振动方式运动，所述在一个方向上优选地为沿直线或曲线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置包括具有几个容器接收器（16）的单个容器保持器（14）和单个驱动器（20），其可以同步振动在所述容器接收器（16）中保持的所有容器（12）。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置额外地包括容器装载装置（18），其中所述容器装载装置（18）和所述容器保持器（14）能够相对于彼此运动，从而使容器（12）插入特定的容器接收器（16）中。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述容器保持器的驱动器（20）设计成使得除产生振动运动的功能以外，其具有至少一个其他功能：即相对于固定的容器装载装置（18）运动所述容器保持器（14），使得每个容器接收器（16）能够被放置于相对于所述容器装载装置（18）预先设定的位置，以便向相应容器接收器（16）插入容器（12）或把容器（12）从该容器接收器（16）中拿走。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器保持器（14）具有圆形设计并且沿着其圆周边缘具有容器接收器（16），其特别地以规律间隔分布。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置额外地包括盖装置（34、134），当容器被插入容器接收器（16）中的时候，所述盖装置（34、134）覆盖所述容器（12）。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述盖装置（34）构造为密封装置（34、42）并且以密封方式封闭处于插入状态中的容器（12）。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述容器装载装置（18）包括容器夹持器（18、19），所述密封装置（34、42）和容器夹持器（17、19）设计成使得在容器（12）插入或离开容器接收器（16）的过程期间，所述密封装置（34、42）由于它们的相互作用保持远离容器（12）。

15.根据权利要求7至14中任一项所述的装置，其特征在于，用于振动运动的驱动器是扭矩马达（20）或步进马达或柱塞线圈，其连接到所述容器保持器（14）。

16.根据权利要求7至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置额外地具有控制单元，所述控制单元设计成使得其能够控制或调节容器保持器（14）的驱动器（20），并且尤其能够控制或调节其振动运动和优选地对容器装载装置（18）的进给运动，或者能够控制或调节对容器装载装置的进给运动。

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