DE10060560A1

DE10060560A1 - Mikrotiterplatte für Infrarotmessungen

Info

Publication number: DE10060560A1
Application number: DE10060560A
Authority: DE
Inventors: Matthias Boese
Original assignee: Bruker Optik GmbH
Current assignee: Bruker Optics GmbH and Co KG
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Es wird eine Mikrotiterplatte für Infrarotmessungen mit einem mit Durchgangsbohrungen versehenen Plattenkörper und einem auf einer Seite des Plattenkörpers ausgebildeten Boden beschrieben und eine ebensolche Mikrotiterplatte, bei der der Boden zusätzlich diffus reflektierend ausgebildet ist (Fig. 6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrotiterplatte für Infrarot messungen mit einem mit Durchgangsbohrungen versehenen Platten körper und einem auf einer Seite des Plattenkörpers ausgebilde ten Boden und eine ebensolche Mikrotiterplatte, bei der der Bo den zusätzlich diffus reflektierend ausgebildet ist.

Solche Mikrotiterplatten sind aus der DE 43 31 596 A1 bekannt.

Um eine Vielzahl von spektroskopisch zu analysierenden Proben handhabbar und rationell untersuchen zu können, wurden in der Vergangenheit Kulturschalen mit einer Vielzahl von nebenein ander angeordneten Vertiefungen, sog. Mikrotiterplatten, ent wickelt. Dadurch wird eine Miniaturisierung der Versuchs- bzw. Probenansätze erreicht. Weiterhin ist es möglich, durch Stan dardisierung der Formate solcher Mikrotiterplatten eine direkte Auswertung auf speziellen Mikrotiterplatten-Photometern durch zuführen. Besonders häufig kommen solche Mikrotiterplatten bei toxikologischen Tests pharmazeutischer Wirkstoffe und Kosmeti ka, oder im Zusammenhang mit diagnostischen Untersuchungen, bei denen ein größeres Probenaufkommen getestet werden muß, zum Einsatz.

Der Lichtstrahl, beispielsweise einer Infrarot-(IR-)Lampe, wird bei diesen Messungen üblicherweise durch die zu analysierende Probe gelenkt, ehe er an einer reflektierenden Oberfläche des Probenträgers reflektiert wird und von dort, ggf. nach weiterer mehrmaliger Streuung z. B. über einen Parabolreflektor, auf einen Detektor gelenkt wird. Wird nun die Wellenlänge des Meß strahls graduell variiert und parallel dazu die reflektierten Signale aufgezeichnet, so erhält man ein für die zu analysie rende Probe charakteristisches Reflektionsspektrum. Verwendung finden aber vor allem sogenannte Fourier-Transformations-IR- Spektrometer, bei denen die zu analysierende Probe gleichzeitig mit Licht aller Wellenlängen eines bestimmten Spektralbereichs bestrahlt wird und die reflektierten Signale Fourier- transformiert werden. Über den Vergleich mit standardisierten Meßproben, z. B. Lösungen mit bekannten Konzentrationen einer Wirksubstanz oder eines Indikators, Körperflüssigkeiten gesun der Probanden, etc. kann auf den Gehalt der zu bestimmenden Substanzen, z. B. Toxine oder Krankheitsmarker, geschlossen wer den.

Als besonders aufschlußreich wurden hierfür die Aufnahmen von Infrarotspektren erkannt.

In der eingangs genannten DE 43 31 596 A1 ist ein Probenträger beschrieben, der in einem Raster von 4 × 13 = 52 Vertiefungen für das Einbringen von Proben enthält. Die Proben werden übli cherweise als Flüssigkeit eingebracht, die dann jedoch vor der Messung eingetrocknet wird, so daß die Messung am eingetrockne ten Rest der Probe, also an einer festen Probe, ausgeführt wird. Die Oberfläche der Böden der Vertiefungen ist dabei aus einem diffus reflektierenden Material, z. B. verschiedenen Me tallen (Aluminium, Silber, Platin, Gold) oder Legierungen, aus gebildet. Eine andere beschriebene Variante besteht darin, den Boden der Vertiefungen aus für die verwendete Strahlung zumin dest teilweise durchlässigem Material, wie z. B. CaF₂, ZnSe, Po lyethylen oder perfluorierten Polyethylenen, auszubilden und die Unterseite des strahlungsdurchlässigen Trägers mit den ge nannten diffus reflektierenden, vorzugsweise metallisierenden Materialien, zu überziehen.

Nachteil dieser bekannten Mikrotiterplatten ist, daß aufgrund des reflektierenden Bodens der Vertiefungen keine IR-Trans missionsmessungen, z. B. zur Aufzeichnung von Absorptionsspek tren, durchgeführt werden können. Bei dieser Art von Messung wird die Durchlässigkeit einer Probe bzw. die Absorption einer Substanz gemessen und die durchgetretene Strahlung mittels eines Detektors aufgefangen. Aus einem kontinuierlichen Spek trum des einstrahlenden IR-Lichts absorbiert der in den Strah lengang gebrachte Stoff die für ihn charakteristischen Wellen längen heraus; das resultierende IR-Spektrum wird dann gemes sen. Solche Transmissions- oder Absorptionsspektren sind heute die wichtigsten Routineverfahren der Spektralanalyse in der an organischen Chemie und der organischen Chemie.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Mikrotiter platten bereitzustellen, bei denen dieser Nachteil vermieden wird.

Bei einer Mikrotiterplatte der eingangs genannten Art wird die se Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Durchführung von Transmissionsmessungen der Boden insgesamt für Infrarot licht durchlässig ausgebildet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Wei se vollkommen gelöst.

Dadurch, daß der Boden der Mikrotiterplatte erstmals keine dif fus reflektierende Oberfläche aufweist, sondern vollständig IR- lichtdurchlässig ausgebildet ist, wird der Durchtritt des Lichtstrahls durch die Probe und durch den angrenzenden Boden z. B. auf einen im Strahlengang angebrachten Detektor ermög licht. Wird die Wellenlänge des einstrahlenden Infrarotlichts variiert, so läßt sich für die jeweilige Probe ein spezifisches IR-Absorptions- bzw. Transmissionsspektrum erhalten.

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Mikrotiterplatte, bei der der Plattenkörper und der Boden separate Elemente sind.

Dadurch ergeben sich besondere Vorteile bei der Herstellung solch einer Mikrotiterplatte. Es ist nämlich häufig erforder lich, aufgrund der notwendigen Durchlässigkeit des Bodens, die sen aus gesondertem Material, z. B. einem Metallgitter, zu fer tigen. Des weiteren ergeben sich dadurch Vorteile für den An wender bei der Reinigung der Mikrotiterplatte. Nach Abschluß der Analyse wird der Plattenkörper einfach vom Boden getrennt und die Proben verworfen. Beide Teile können dann einfach ge reinigt werden und stehen für weitere Benutzungen wieder zur Verfügung. Dabei besteht nicht die Gefahr, daß Flüssigkeits rückstände in den Vertiefungen zurückbleiben und u. U. Kontami nationen bei weiteren Analysen verursachen.

Bezüglich der Beschaffenheit des Bodens ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen ein Netz, Gitter, eine perforierte Folie, ZnSe, Ge, Si oder andere IR-transparente Materialien, z. B. KRS-5, aufweist. Bei der unter dem Handelsnamen KRS-5 bezeich neten Substanz handelt es sich um einen Werkstoff auf der Basis speziell gezüchteter Thalliumbromid-Kristalle.

Bei ausreichender Oberflächenspannung der zu analysierenden Probe sind Netze bzw. Gitter oder auch perforierte Folien ge eignete Träger, um die Probe fixierend aufzunehmen und den vollständigen Durchtritt des eingestrahlten Infrarotlichts zu ermöglichen. Zu diesem Zweck eignen sich als Boden ebenfalls durchgehende Materialien aus ZnSe, Ge, Si oder anderen IR- transparenten Materialien, z. B. KRS-5, auf die die Proben auf getragen werden.

Aufgrund dieser genannten Vorteile ist eine erfindungsgemäße Mikrotiterplatte, bei der der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen die vorstehend genannten Materialien auf weist, ebenfalls vom Umfang der Erfindung umfaßt.

Des weiteren ist eine erfindungsgemäße Mikrotiterplatte bevor zugt, bei der die Mikrotiterplatte eine im wesentlichen recht eckige standardisierte Form mit einem Raster von z. B. 8 × 12 = 96, 16 × 24 = 384 oder 32 × 48 = 1.536 (allgemein: 2ⁿ × 3.2^n-1) Durchgangsbohrungen aufweist. Die Durchgangsbohrungen ("wells") sind dabei in ihrer Form und ihren Abmessungen ebenfalls stan dardisiert.

Dies hat den besonderen Vorteil, daß es sich bei dieser Ausbil dung der Mikrotiterplatte um ein gebräuchliches, etabliertes Standardformat handelt. Von verschiedenen Anbietern werden hierzu Pipettiereinrichtungen, z. B. Multikanalpipetten mit 8 Kanälen oder speziell angepaßte IR-Photometer, die diese Platten aufnehmen und die Analyse direkt durchführen können, bereitgestellt. Dadurch wird gerade bei Routineanalysen, z. B. in diagnostischen Labors oder Kliniken bzw. in großindustriel len Laboratorien, ein zeitsparendes praktikables Arbeiten er möglicht.

Aufgrund dieser Vorteile einer Standardisierung des Platten formats ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Mikrotiterplatte für Infrarotmessungen mit einem mit Durchgangsbohrungen versehenen Plattenkörper und einem auf einer Seite des Plattenkörpers ausgebildeten diffus reflektie renden Boden, wobei die Mikrotiterplatte eine im wesentlichen rechteckige standardisierte Form mit einem Raster von z. B. 8 × 12 = 96, 16 × 24 = 384 oder 32 × 48 = 1.536 Durchgangs bohrungen aufweist.

Durch das standardisierte Mikrotiterplattenformat sind mit die ser erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte, z. B. in großmaßstabli chem Umfang, auch Reflektionsmessungen der eingangs beschriebe nen Art unter Ausnutzung der oben beschriebenen Vorteile mög lich.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung dieser erfindungs gemäßen Mikrotiterplatte besteht darin, daß der Boden eine rau he, d. h. diffus reflektierende Metalloberfläche aufweist.

Metalle oder rauhe metallisierte Oberflächen zeichnen sich da durch aus, daß diese die Meßstrahlung, z. B. Infrarotlicht, be sonders gut reflektieren. Diese Maßnahme hat demnach den Vor teil, daß hiermit die konstruktiven Voraussetzungen getroffen werden, um einen diffus reflektierenden Boden der hier interes sierenden Art realisieren zu können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen schematischen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein schematisches Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplat te;

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein schematisches Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte mit dem Standardraster von 8 × 12 Durchgangsbohrungen;

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte mit Gitterboden für Transmissionsmessungen;

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte mit reflektieren dem metallisierten Boden mit rauher Oberfläche für Reflektionsmessungen;

Fig. 6 die schematische Darstellung einer Transmissions messung mit einem Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Mikrotiterplatte;

Fig. 7 die schematische Darstellung einer Reflektions messung mit einem Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Mikrotiterplatte.

In Fig. 1 ist eine Mikrotiterplatte, von der ein Ausschnitt dargestellt ist, insgesamt mit 10 bezeichnet. Ein Plattenkörper 12 sowie eine Durchgangsbohrung 14 sind dargestellt. Der Plat tenkörper 12 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, z. B. Poly styrol, gefertigt.

In der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Mikrotiterplatte 10 im Seitenquerschnitt dargestellt. Dabei liegt an der Unterseite des Plattenkörpers 12 ein Gitter 16, ein Netz, eine perforierte Folie oder dergleichen an. Die zu analysierende Probe wird in die Durchgangsbohrung 14 auf das Gitter 16 aufgebracht. Aufgrund der Oberflächenspannung der flüssigen Probe (Kohäsion in der Flüssigkeit, Adhäsion am Git ter) wird ein Durchtreten durch das Gitter 16 verhindert. Gleichzeitig wird der vollständige Durchtritt eines IR- Lichtstrahls durch die Probe, beispielsweise auf einen Detek tor, ermöglicht. Die Probe wird üblicherweise zunächst in flüs siger Form eingebracht und dann eingetrocknet.

Die Durchgangsbohrungen 14 sind - sofern Transmissionsmessungen durchgeführt werden sollen - bodenseitig IR-durchlässig ausge bildet. Als IR-durchlässige Werkstoffe können dabei ZnSe, Ge oder sogenannte KRS-5 verwendet werden, worunter speziell ge züchtete Thalliumbromid-Kristalle verstanden werden.

Fig. 3 zeigt die Aufsicht auf eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mikrotiter platte 10 mit einer standardisierten rechteckigen Form und einem Raster von 8 × 12 = 96 (allgemein: 2ⁿ × 3.2^n-1), im Plat tenkörper 12 angebrachten, ebenfalls standardisierten Durch gangsbohrungen 14.

Fig. 4 zeigt einen detaillierten Querschnitt durch ein Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte 10 für Transmissionsmessungen. Die zu analysierende Probe wird hier durch die im Plattenkörper 12 angebrachten Durchgangsbohrun gen 14 analog zu Fig. 2 auf das den Boden bildende Gitter 16 aufgebracht.

Die Fig. 5 zeigt einen detaillierten Querschnitt durch ein Aus führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte 10 für Reflektionsmessungen. Hierzu wird die zu analysierende Probe in die Durchgangsbohrungen 14 des Plattenkörpers 12 auf einen dif fus reflektierenden metallisierten Boden 18 mit rauher Oberflä che 18a aufgebracht.

Die Fig. 6 zeigt die schematische Darstellung einer Transmissi onsmessung mit einem Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte 10. Hierbei ist eine Infra rotstrahlenquelle mit 20 bezeichnet, deren Lichtstrahlen durch die im Plattenkörper 12 angebrachten Durchgangsbohrungen 14 hindurch auf eine zu analysierende Probe 22 auf dem anliegenden Gitter 16 treten und auf einen Detektor 24 treffen. Der Detek tor 24 übermittelt die Daten dann zur Erstellung eines Spekto gramms an einen angeschlossenen Rechner.

Die Fig. 7 zeigt die schematische Darstellung einer Reflekti onsmessung mit einem Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte 10. Hierbei sendet die In frarotstrahlenquelle 20 die Lichtstrahlen durch die Probe 22, die sich auf dem reflektierenden metallisierten Boden 18 mit rauher Oberfläche 18a an der in der Fig. 7 dargestellten Unter seite des Plattenkörpers 12 bzw. der Durchgangsbohrungen 14 be findet. Die durch die zu analysierende Probe 22 durchgetretenen Strahlen werden von der rauhen Oberfläche 18a des reflektieren den metallisierten Bodens 18 auf einen Parabolkollektor 26 re flektiert und auf den Detektor 24 gelenkt. Die Daten werden dann ebenfalls an einen nachgeschalteten Rechner zur Erstellung eines Spektrogramms übermittelt.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielfältiger Art und Weise variiert werden können, ohne den Um fang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Mikrotiterplatte (10) für Infrarotmessungen mit einem mit Durchgangsbohrungen (14) versehenen Plattenkörper (12) und einem auf einer Seite des Plattenkörpers (12) ausgebilde ten Boden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung von Transmissionsmessungen der Boden insgesamt für Infra rotlicht durchlässig ausgebildet ist.

2. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Plattenkörper (12) und der Boden separa te Elemente sind.

3. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen (14) ein Netz aufweist.

4. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen (14) ein Gitter (16) aufweist.

5. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen (14) eine perforierte Folie aufweist.

6. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen (14) ZnSe, Ge, Si oder andere IR- transparente Materialien aufweist.

7. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Boden mindestens im Bereich der Durchgangsbohrungen (14) KRS-5 aufweist.

8. Mikrotiterplatte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrotiterplatte (10) eine im wesentlichen rechteckige standardisierte Form mit einem Raster von 8 × 12 = 96, 16 × 24 = 384 oder 32 × 48 = 1.536 Durchgangsbohrungen (14) aufweist.

9. Mikrotiterplatte (10) für Infrarotmessungen mit einem mit Durchgangsbohrungen (14) versehenen Plattenkörper (12) und einem auf einer Seite des Plattenkörpers (12) ausgebilde ten diffus reflektierenden Boden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrotiterplatte eine im wesentlichen rechteckige standardisierte Form mit einem Raster von 8 × 12 = 96, 16 × 24 = 384 oder 32 × 48 = 1.536 Durchgangsbohrun gen (14) aufweist.

10. Mikrotiterplatte (10) nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Boden eine Metalloberfläche aufweist.