DE10132761B4

DE10132761B4 - Air-conditioned sample chamber and method for conditioning the environment of samples

Info

Publication number: DE10132761B4
Application number: DE2001132761
Authority: DE
Inventors: Maik Dipl.-Ing. Frede; Benno Dipl.-Phys. Radt; Gereon Dr. Hüttmann; Björn Dipl.-Phys. Lange
Original assignee: MED LASERZENTRUM LUEBECK GmbH; Medizinisches Laserzentrum Luebeck GmbH
Current assignee: MED LASERZENTRUM LUEBECK GmbH; Medizinisches Laserzentrum Luebeck GmbH
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: DE10132761A1

Abstract

Klimatisierbare Probenkammer zur Durchführung chemischer, biochemischer, biologischer oder physikalischer Reaktionen an Proben im Piko- bis Nanoliterbereich, enthaltend
– einen in einer Probenkammer (6) angeordneten Probenträger (1), auf welchem in separaten Probenfeldern die Proben (2) angeordnet sind;
– ein Klimatisierungsmediumreservoir (5), mit welchem in der Probenkammer (6) ein Klimatisierungsmedium mit einem Feuchtegehalt von annähernd 100 % eingestellt ist; und wobei
– die Proben (2) auf dem Probenträger (1) separat heizbar sind.Climatizable sample chamber for carrying out chemical, biochemical, biological or physical reactions on samples in the pico to nanoliter range, containing
A sample carrier (1) arranged in a sample chamber (6), on which sample (2) are arranged in separate sample fields;
- an air-conditioning medium reservoir (5), with which in the sample chamber (6) an air-conditioning medium with a moisture content of approximately 100% is set; and where
- The samples (2) on the sample carrier (1) are separately heated.

Description

Die Erfindung betrifft eine klimatisierbare Probenkammer für Proben mit kleinen Volumina im Bereich von Piko- bis Nanolitern und ein Verfahren zur Klimatisierung der Umgebung solcher Proben.The The invention relates to an air-conditioned sample chamber for samples with small volumes ranging from pico to nanoliters and a Method for conditioning the environment of such samples.

Für den Bereich der biologischen, chemischen und medizinischen Forschung sind verschiedene Diagnose- und Untersuchungsgeräte mit rasterförmiger Anordnung der Trägerkompartimente bekannt, um eine Vielzahl von Proben parallel untersuchen und lagern zu können. Um auch kleine Probenvolumina während der Versuchsdurchführung erhalten und die klimatischen Bedingungen versuchsgerecht einstellen und einhalten zu können, werden die miniaturisierten Proben in Feuchtekammern inkubiert.For the area Biological, chemical and medical research are different Diagnostic and examination equipment with grid-shaped Arrangement of the carrier compartments known to examine and store a variety of samples in parallel to be able to. To even small sample volumes during the experimental procedure and adjust the climatic conditions in a test-oriented manner and be able to keep up The miniaturized samples are incubated in humidity chambers.

Eine solche Kammer bespielsweise ist aus Litborn E. et al, Chip-based nanovials for tryptic digest and capillary electrophoresis, Analytica Chimica Acta 401 (1999) 11-19) bekannt. Die Probenkammer besteht aus einem geschlossenen Plexiglaskasten und ist mit einem Thermostatwasserbad ausgestattet. Durch Öffnungen im Deckel wird das gewünschte Instrumentarium wie z.B. Mikropipetten eingeführt. Der Probenträger wird zur Temperatureinstellung teilweise in das Wasserbad eingetaucht und für die Zugabe weiterer Reagenzien über einen xyz-Translator bewegt, wobei die ablaufenden Reaktionen mit Hilfe eines oberhalb der Kammer angebrachten Mikroskops beobachtet werden können. Die Volumenregulation erfolgt durch die Zugabe von Wasser über eine Nanopipette in festen Zeitabständen. Der Nachteil dieser Probenkammer besteht darin, dass die unmittelbar über der Wasseroberfläche angeordnete Probe nach kurzer Zeit die Temperatur des Wasserbades annimmt. Das führt dazu, dass das Wasserbad nicht auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann, die für eine schnelle und ausreichend hohe Feuchtigkeitsabgabe erforderlich wäre, ohne auch in der Probe die für biochemische Reaktionen üblicherweise notwendigen physiologischen Versuchstemperaturen erheblich zu überschreiten.A Such chamber recordable is from Litborn E. et al, chip-based nanovials for tryptic digest and capillary electrophoresis, Analytica Chimica Acta 401 (1999) 11-19). The sample chamber exists from a closed plexiglas box and is equipped with a thermostatic water bath fitted. Through openings in the lid is the desired instrumentation such as. Introduced micropipettes. Of the sample carrier is partially immersed in the water bath for temperature adjustment and for the addition of other reagents over moves an xyz translator, taking the expiring reactions with the help of one above the chamber attached microscope can be observed. The volume regulation is done by adding water through a nanopipette in solid Intervals. The disadvantage of this sample chamber is that the immediately above the water surface arranged sample after a short time the temperature of the water bath accepts. Leading to prevent the water bath from heating to a high temperature that can be for a fast and sufficiently high moisture release required would be without also in the sample the for biochemical reactions usually necessary significantly exceed physiological experimental temperatures.

Darüber hinaus ist die Inkubation von Proben in einer Feuchtekammer im Anschluß an die außerhalb der Kammer stattfindende Beschickung der Probengefäße bekannt (Oldenburg K. R. et al, Assay Miniaturization for Ultra-High Throughput Screening of Combinatorial and Discrete Compound Libraries: A 9600-Well (0,2 Microliter) Assay System, J. of Biomolecular Screening, Volume 3, Number 1, 1998). Die Auswertung der Reaktionen erfolgt ebenfalls außerhalb der Feuchtekammer, da die elektronischen Auswerteinstrumente der in der Feuchtekammer vorherrschenden 100%igen Luftfeuchtigkeit nicht standhalten Der Nachteil dieser Anordnung liegt in dem erheblichen Volumenverlust beim Transfer der Probe in die Feuchtekammer und ebenso beim Transport aus dieser heraus zur Auswertung außerhalb der Probenkammer.Furthermore is the incubation of samples in a humidity chamber following the outside the chamber taking place loading the sample vessels known (Oldenburg K.R. et al, Assay Miniaturization for Ultra-High Throughput Screening of Combinatorial and Discrete Compound Libraries: A 9600-well (0.2 microliter) Assay System, J. of Biomolecular Screening, Volume 3, Number 1, 1998). The evaluation of the reactions also takes place outside the humidity chamber, since the electronic evaluation instruments of the in the humidity chamber prevailing 100% humidity not Resist The disadvantage of this arrangement is the considerable Volume loss during transfer of the sample into the humidity chamber and also during transport out of this for evaluation outside the sample chamber.

Als Probenträger sind seit langem aus Kunststoff gefertigte, sogenannte Well-Platten (z. B. 96-, 384-, 864- Well-Platten) bekannt. Die Vertiefungen dieser Probenträger können gegebenenfalls mit Beschichtungen versehen sein, die die dann ablaufenden Reaktionen fördern bzw. ermöglichen. So sind die Vertiefungen für diagnostische Untersuchungen häufig mit organischen Carboxylgruppen enthaltenden Materialien beschichtet, so daß Biomoleküle (z.B. Proteine) kovalent an die Böden der Platten gekoppelt werden können. Ein Standardverfahren dieser Art ist der ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) Test.When sample carrier have long been made of plastic, so-called well plates (eg 96-, 384-, 864 well plates). The wells of these sample carriers may optionally be provided with coatings that the then running reactions promote or allow. So are the pits for diagnostic examinations frequently coated with organic carboxyl-containing materials, so that biomolecules (e.g. Proteins) covalently to the soil the plates can be coupled. A standard method of this type is the ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) Test.

In den letzten Jahren ist in der High Throughput Technologie die Miniaturisierung von Probenträgern und Auslesegeräten weiter vorangeschritten, wobei die Zahl der Probenaufnahmegefäße auf einer Plattform auf 1536 Wells und auch darüber gestiegen ist. Die Probenvolumina wurden auf 10 μl und weniger ver kleinert. Probenträger in der Biochip-Technologie arbeiten inzwischen mit Probenvolumina bis in den Pikoliterbereich.In Recent years have seen miniaturization in High Throughput technology of sample carriers and readout devices further advanced, the number of sample receptacles on a platform at 1536 Wells and above has risen. The sample volumes were reduced to 10 μl and less. Sample carrier in the Biochip technology is now working with sample volumes right up to the Picoliter.

Die Volumenverkleinerung der Proben auf Kleinstvolumina verursacht Probleme, die sich nicht auf die linear mit dem Probenvolumen sinkende Menge an Reaktionsprodukten beschränken. Eine besondere Problematik ergibt sich aus der unzureichenden Dispensiergenauigkeit herkömmlicher Dispensiergeräte, die nach dem Verdrängerprinzip arbeiten. Für diesen Volumenbereich stehen jedoch bereits Entwicklungen zur Verfügung, die Einzug in die Praxis des Kleinvolumenbereichs gehalten haben. So sind z.B. Piezodispensierköpfe bekannt, die – mit einer Technologie analog zur Ink-Jet Technologie in der Drucktechnik – ein Dispensieren von Pikoliterproben erlauben. Diese Köpfe, die Volumina von 30 – 100 pl pipettieren können, ermöglichen es, auch Substanzen bis in Volumenbereiche von Nanolitern zu mischen und so komplexe Reaktionen in kleinsten Volumina ablaufen zu lassen. Insbesondere für Untersuchungen im Rahmen des High Throughput Screenings (HTS) finden solche Dispensiertechniken Anwendung (Technologieanalyse Lasergestützte Verfahren für das Hochdurchsatz-Screening; Zukünftige Technologien Nr. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928).The Volume reduction of samples on very small volumes causes problems which does not depend on the amount decreasing linearly with the sample volume to restrict reaction products. A particular problem arises from the insufficient dispensing accuracy conventional Dispensiergeräte, the according to the displacement principle work. For this However, volumes are already available for developments that Have moved into the practice of small volume range. So are e.g. Piezodispensierköpfe known, the - with a technology analogous to ink jet technology in printing technology - a dispensing of picoliter samples. These heads pipetting volumes of 30 - 100 pl can, enable it also to mix substances down to volume ranges of nanoliters and run such complex reactions in the smallest volumes. Especially for Find investigations in the context of High Throughput Screening (HTS) Such Dispensing Techniques Application (Technology Analysis Laser Assisted Procedures for the High-throughput screening; Future technologies No. 33; Dusseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928).

Ein besonderes Problem bei der Miniaturisierung der Probenvolumina stellt die schnelle Verdunstung dar. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn die gewünschten Reaktionen über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis Stunden ablaufen sollen. Proben von ca. 150 pl verdampfen z. B. unter Laborbedingungen innerhalb weniger Sekunden. Eine Analyse der Reaktionsprodukte ist demnach nur möglich, wenn die Reaktionen in dem Probenvolumen sehr schnell ablaufen und die Reaktionsprodukte auch im eingetrockneten Zustand oder nach einmaligem Eintrocknen noch auswertbar sind. Dies ist bei empfindlichen biochemischen Reaktionen oft nicht gegeben. Zudem werden häufig Reaktionszeiten von mehreren Stunden benötigt. Plattformen, in denen Submikro litervolumina genutzt werden, sind daher i.d.R. nur für wenige Reaktionen geeignet, von denen bekannt ist, daß sie innerhalb der durch Verdunstung vorgegebenen Zeiten ablaufen und sich auswerten lassen. Wobei auch dann das Problem nicht konstanter Versuchsbedingungen aufgrund der Konzentrationsänderung entsteht. Ein Beispiel hierfür ist die Hybridisierung von fluoreszenzmarkierten Stoffen mit DNA auf Biochips.A particular problem with the miniaturization of the sample volumes is the rapid evaporation. This is particularly disadvantageous if the desired reactions are to take place over a period of several minutes to hours. Per ben of about 150 pl evaporate z. B. under laboratory conditions within a few seconds. An analysis of the reaction products is therefore only possible if the reactions take place very quickly in the sample volume and the reaction products are still evaluable in the dried state or after a single drying. This is often not the case for sensitive biochemical reactions. In addition, reaction times of several hours are often needed. Platforms that use sub-micron volumes are therefore usually only suitable for a few reactions that are known to occur and evaluate within the times given by evaporation. Whereby the problem of not constant experimental conditions arises due to the change in concentration. An example of this is the hybridization of fluorescently labeled substances with DNA on biochips.

Andere Systeme zur Untersuchung kleinster Volumina arbeiten im Durchflußverfahren, wobei eine Probe über ein Kapillarsystem verschiedene fertig präparierte Analyseorte erreicht (Technologieanalyse Lasergestützte Verfahren für das Hochdurchsatz-Screening; Zukünftige Technologien Nr. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928). Derartige Systeme werden von der amerikanischen Firma Agilent angeboten.Other Systems for the investigation of the smallest volumes work in the flow-through method, taking a sample over a capillary system reaches various ready-prepared analysis sites (Technology Analysis Laser-Assisted Procedure for high-throughput screening; future Technologies No. 33; Dusseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928). Such systems are from the American Company Agilent offered.

Zur Reduzierung der ungewünschten Verdunstung ist es bekannt, Proben in kleine, luftdicht verschlossene Kompartimente zu bringen, wie es zum Beispiel bei Multi-Well-Platten geschieht. Für eine hohe Anzahl sehr kleiner Volumina werden dazu aufwendig strukturierte Probenträger benötigt. Ein späteres Zufügen von Substanzen zu den Proben ist bei dieser Vorgehensweise sehr schwierig.to Reduction of unwanted Evaporation is known to be samples in small, airtight sealed Compartments, as it is the case with multi-well plates happens. For one high number of very small volumes are elaborately structured sample carrier needed. A later one inflict from substances to the samples is very common in this approach difficult.

So bietet die amerikanische Firma Corning Inc. unter der Marke CMT-GAPS eine Hybridisierungskammer an, die durch eine mit zwei Klammern fixierte Abdeckung Feuchtigkeit im Reaktionssaum hält. Bei dieser Kammer handelt es sich jedoch um eine kleine, in der Größe eines typischen Objektträgers gestaltete Probenkammer, die keine Steuerung der Feuchtigkeit erlaubt und nicht für weitere Manipulationen an der Probe geeignet ist.So offers the American company Corning Inc. under the brand CMT-GAPS a hybridization chamber, which is fixed by a two-clamped Cover keeps moisture in the reaction seam. In this chamber acts but it is a small, designed in the size of a typical slide Sample chamber that does not allow control of moisture and not for further Manipulation of the sample is suitable.

Eine weitere bekannte Methode ist das Überschichten der Proben mit einer leichtflüchtigen Flüssigkeit, wie z. B. Oktan, die sich nicht mit den Proben mischt. Dieses Verfahren ist aber technisch aufwendig und mit einem hohen Kontaminationsrisiko behaftet. Durch Kondensationseffekte besteht zudem die Gefahr des Überlaufens der Probengefäße und damit der Vermischung der unterschiedlichen Proben (Litborn E. et al, Liquid lid for chemical reactions in chipbased nanovials, J. of Chromatography B, 137-147 (2000)).A Another known method is the overlaying of the samples with a volatile Liquid, such as As octane, which does not mix with the samples. This method but is technically complex and with a high risk of contamination afflicted. By condensation effects there is also the risk of overflowing the sample vessels and thus the Mixing of different samples (Litborn E. et al, Liquid lid for chemical reactions in chip-based nanovials, J. of Chromatography B, 137-147 (2000)).

Aus DE 37 12 531 C1 ist es bekannt, biologische Proben zu deren Kryosubstitution im Innenraum einer Probenkammer in einem Metallkörper anzuordnen und den Metallkörper mittels eines Kühlmittels auf einer gewünschten Temperatur von -80°C zu halten. Dabei werden alle im Metallkörper vorgesehenen Proben auf dieser Temperatur gehalten.Out DE 37 12 531 C1 It is known to arrange biological samples for their cryosubstitution in the interior of a sample chamber in a metal body and to keep the metal body by means of a coolant at a desired temperature of -80 ° C. In this case, all provided in the metal body samples are kept at this temperature.

Aus DE 41 15 586 A1 ist es zur Klimatisierung eines Prüfraumes in einem Klimaschrank bekannt, die Luft durch Einstellen deren Temperatur oder Luftfeuchtigkeit zu konditionieren. Dies erfolgt durch Einbau einer Luftbefeuchtigungseinrichtung oder durch geeignete Heiz- und/oder Kühleinrichtungen.Out DE 41 15 586 A1 it is known for the conditioning of a test room in a climatic chamber to condition the air by adjusting their temperature or humidity. This is done by installing an air humidifier or by suitable heating and / or cooling devices.

Aus WO 98/09437 A1 ist es bekannt, mehrere Proben auf einem Probenträger anzuordnen und die Reaktionstemperatur am Probenträger durch eine Belüftungseinrichtung und durch eine Quarz-Halogenlampe zu steuern.Out WO 98/09437 A1 discloses arranging a plurality of samples on a sample carrier and the reaction temperature on the sample carrier through a ventilation device and controlled by a quartz halogen lamp.

Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist es schwierig, eine stark miniaturisierte Probe ohne Volumenverlust auf die erforderlichen Versuchsbedingungen einzustellen und diese entweder während der Versuchsdauer konstant zu behalten oder gezielt zu verändern. Ebenso ist es schwierig, unterschiedliche Dispensoren, Wasch- oder Mess- bzw. Auswertevorrichtungen einzusetzen.at The known devices and methods, it is difficult to highly miniaturized sample without volume loss to the required To discontinue the experimental conditions and either during the To keep the duration of the experiment constant or to change it in a targeted manner. As well is it difficult to use different dispensers, washing or measuring or Use evaluation devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangsgenannten Art bereitzustellen, bei denen für die Proben jeweils gewünschte Klimatisierungsbedingungen geschaffen werden.Of the Invention is based on the object, an apparatus and a method of the type mentioned above, in which for the samples respectively desired Air conditioning conditions are created.

Die Aufgabe wird bei einer klimatisierbaren Probenkammer gemäß Anspruch 1 und beim Verfahren gemäß Anspruch 17 gelöst.The Task is in an air-conditioned sample chamber according to claim 1 and in the method according to claim 17 solved.

Dabei können physikalische Parameter der Probe so beeinflusst werden, dass sich optimale Reaktionsbedingungen auch bei kleinen Probenvolumina erreichen und konstant halten lassen.there can physical parameters of the sample are influenced so that achieve optimal reaction conditions even with small sample volumes and keep it constant.

Um die klimatischen Parameter besonders effektiv zu kontrollieren, kann die Probenkammer einen geschlossenen Probenraum aufweisen. Die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur über der Probe können mit Hilfe von Feuchtigkeitsdetektoren und Temperatursensoren, die in der direkten Probenumgebung angebracht sein können, ermittelbar und regulierbar sein.Around to control the climatic parameters particularly effectively the sample chamber may have a closed sample space. The humidity and the temperature above the sample can with Help of moisture detectors and temperature sensors used in the direct sample environment may be appropriate, detectable and adjustable be.

Durch Verwendung von Heiz- und Kühlvorrichtungen zur Temperatureinstellung des Klimatisierungsmediums im Reservoir und den Einsatz eines Umluftsystems zur Regulierung der Luftfeuchtigkeitsverteilung innerhalb der Kammer kann ein geeigneter Luftstrom erzeugt werden, der Feuchtigkeit aus dem Reservoir aufnimmt und diese zur Herstellung einer definierten Luftfeuchtigkeit in den Raum über den Proben transportiert. Die der Erzeugung eines definierten Klimas in der Probenumgebung dienenden Vorrichtungen können über eine computergestützte Steuereinheit gekoppelt sein, die die Kondensations- und/oder Verdunstungsraten und Temperaturen steuert. Die Steuerung der Kondensations- und/oder Verdunstungsraten erfolgt vorzugsweise über das Umluftsystem. Ein definiertes Anfeuchten des Luftstromes kann auch über ein außerhalb der Probenkammer angeordnetes regelbares Lüftungssystem erfolgen. Des weiteren kann die Probenkammer mit einem außerhalb der Kammer angeordneten Reservoir zur Anfeuchtung der Luft verbunden sein, so daß eine externe Feuchtigkeitsanreicherung erfolgen kann. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Probenkammer mit einem Überwachungssystem ausgestattet sein, das eventuell im Laufe einer Versuchsdurchführung auftretende Undichtigkeiten der Probenkammer automatisch durch Änderung der Klimaparameter ausgleicht.By using heating and cooling devices for temperature adjustment of the air conditioning medium in the reservoir and the use of a Air circulation system for regulating the humidity distribution within the chamber, a suitable air flow can be generated, which absorbs moisture from the reservoir and transported to produce a defined humidity in the space above the samples. The devices used to create a defined environment in the sample environment may be coupled via a computerized control unit that controls the rates of condensation and / or evaporation and temperatures. The control of the condensation and / or evaporation rates preferably takes place via the circulating air system. A defined moistening of the air flow can also take place via a controllable ventilation system arranged outside the sample chamber. Furthermore, the sample chamber may be connected to a reservoir disposed outside the chamber for moistening the air, so that an external moisture enrichment can take place. In addition, the sample chamber according to the invention may be equipped with a monitoring system that automatically compensates any leaks occurring in the course of a test procedure of the sample chamber by changing the climate parameters.

Bei der erfindungsgemäßen Probenkammer kann die Feuchtigkeitsaufnahme des Luftstroms durch eine vergrößerte Oberfläche des Klimatisierungsmediumreservoirs bzw. des Klimatisierungsmediums beschleunigt werden. Vorzugsweise erfolgt dies durch durch die Verwendung eines schwammartigen Körpers oder durch den Einsatz eines Verneblers. Die Oberflächenvergrößerung hat den Vorteil, daß sich die gewünschten Klimabedingungen in besonders kurzer Zeit einstellen lassen.at the sample chamber according to the invention can the moisture absorption of the air flow through an enlarged surface of the Air conditioning medium reservoir or the air conditioning medium be accelerated. This is preferably done by the use a spongy body or by using a nebuliser. The surface enlargement has the advantage of that the desired Climate conditions can be set in a particularly short time.

Über eine Bestrahlung, z. B. durch eine Lichtquelle, kann die Temperatur an bestimmten Probenorten gezielt verändert werden, um so die Kondensation bzw. das Verdunsten an diesem Ort zu beeinflussen. Zum anderen kann die Strahlenquelle dazu dienen, die Temperatur in der Probe so einzustellen, daß bestimmte chemische Reaktionen, die ein definiertes Temperaturoptimum erfordern, bevorzugt oder benachteiligt ablaufen. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß unterschiedliche Versuchsparameter parallel geprüft werden können, was wiederum bei aufwendigen Versuchsanordnungen eine Zeitersparnis bedeuten kann. Darüber hinaus kann die Bestrahlung auch zur Anregung von photochemischen Reaktionen in der Probe bzw. an dem Probeort genutzt werden. Die Bestrahlung des Probenträgers kann mit Hilfe einer Maske, die auf dem Probenträger abgebildet wird oder durch Abrastern des Probenträgers mit einem Lichtstrahl erfolgen. Die Steuerung des Aufbaus kann unter Zuhilfenahme einer zentralen rechnerbasierten Steuereinheit optimiert werden.Over a Irradiation, z. B. by a light source, the temperature can specific sample locations are deliberately altered so as to facilitate condensation or to influence the evaporation in this place. On the other hand the radiation source serve to adjust the temperature in the sample so that certain chemical reactions that require a defined temperature optimum, proceed preferentially or at a disadvantage. This gives the further advantage that different Test parameters tested in parallel can be which in turn saves time in the case of complex experimental arrangements can mean. About that In addition, the irradiation can also be used to excite photochemical Reactions can be used in the sample or at the sample location. The Irradiation of the sample carrier can with the help of a mask, which is imaged on the sample carrier or through Scanning the sample carrier done with a beam of light. The control of the construction can be under Optimized with the help of a central computer-based control unit become.

Bei der erfindungsgemäßen Probekammer werden die eigentliche Kammer, das Klimatisierungsmediumreservoir und der Probenträger vorzugsweise unabhängig voneinander temperiert. Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt in der großen Flexibilität, die es der durchführenden Person erlaubt, besonders für komplizierte, mehrstufige und/oder zeitlich aufwendige Reaktionsabläufe die jeweils optimalen Bedingungen einzustellen, zu erhalten oder zu verändern. Damit besteht die Möglichkeit, ein Probenfeld bezüglich der Probenorte und der Probenzusammensetzung nach den jeweiligen Versuchserfordernissen optimal einzustellen.at the sample chamber according to the invention are the actual chamber, the air conditioning medium reservoir and the sample carrier preferably independently tempered from each other. The advantage of such a construction lies in the big one Flexibility, it's the performer Person allowed, especially for complicated, multi-stage and / or time-consuming reaction sequences the to set, maintain or change optimal conditions. In order to it is possible, a sample field with respect to the sample location and the sample composition according to the respective Optimally adjust trial requirements.

Mit der erfindungsgemäßen Probenkammer kommen vorzugsweise stahlungsdurchlässige, insbesondere transparente Probenträger, wie Objekträger aus Glas oder Polycarbonat, zum Einsatz. Die Transparenz der Probenträger bietet den Vorteil, optische Auswertungen und Manipulationen ohne ein Öffnen der Kammer durchführen zu können. Insbesondere erlaubt die stahlungsdurchlässige Ausgestaltung die Beobachtung der Probe während des Reaktionsablaufes mit Hilfe eines Mikroskops.With come the sample chamber according to the invention preferably steel-permeable, in particular, transparent sample carriers, such as object carriers Glass or polycarbonate, used. The transparency of the sample carrier offers the advantage of optical evaluations and manipulations without opening the Perform chamber to be able to. In particular, the steeling-permeable design allows observation the sample during the course of the reaction using a microscope.

In einer bevorzugten Probenkammer ist erfindungsgemäß eine vollständige Trennung des eigentlichen Probenraumes zu den der Probenherstellung und -auswertung dienenden Gerätschaften möglich. Die Abdeckung der Proben kammer kann zu diesem Zweck als Lochplatte ausgestaltet sein. Durch diese Lochplatte können die Dispensoren und Wascheinrichtungen zur Herstellung und Bearbeitung der Proben eingeführt werden. Die externe Anordnung dieser Geräte bietet den Vorteil, daß die Dispensier- und auch die der Auswertung dienenden Messgeräte nicht wassertest gearbeitet sein müssen. Dadurch ist eine deutlich kostengünstigere Konstruktion möglich.In a preferred sample chamber according to the invention is a complete separation the actual sample space to the sample preparation and evaluation Serving equipment possible. The Cover the sample chamber can be designed for this purpose as a perforated plate be. Through this perforated plate can the dispensers and washing facilities for manufacturing and processing introduced the samples become. The external arrangement of these devices offers the advantage that the dispensing and also the evaluation measuring instruments did not work water test have to be. Thereby is a much cheaper Construction possible.

Für die Behandlung und Auswertung der Proben können in der erfindungsgemäßen Probenkammer Mittel unterschiedlicher Art insbesondere optische Mittel aber auch z. B. Mikrowellen oder mechanische Mittel zum Einsatz kommen. Als Detektoren zur Messung von beispielsweise Fluoreszenzen oder Lumineszenzen aus den Proben können je nach benötigter Empfindlichkeit Photomultiplier, Avalachedioden oder Kamerasysteme in Frage kommen. Um nur in einzelnen räumlichen Bereichen der Proben Messungen durchzuführen, kann ein konfokaler optischer Aufbau benutzt werden. Ein solcher Aufbau bietet den Vorteil, daß der Einfluß von störenden Randeffekten wie einsetzende Trocknung oder Vermischung der Probe mit winzigen Kondensationströpfchen in der direkten Nachbarschaft der Probe unterdrückt werden kann. Für bestimmte Messungen kann die Probenkammer lichtdicht verschlossen werden, so daß beispielsweise kein Umgebungslicht die Messung stören kann. Die jeweilige optische Meßvorrichtung kann sich unterhalb des strahlungsdurchlässig gestalteten Probenträgers befinden. Gleichzeitig können auch Lichtstrahlen in die Probenkammer eingekoppelt werden, so daß einzelne Areale des Probenträgers gezielt bestrahlt werden können. Die jeweiligen optischen Wege können sich lichtdicht kapseln lassen. Mit Hilfe von geeigneten elektronischen Verschlüssen kann das Eindringen von Störlicht verhindert und die Beleuchtung bzw. Bestrahlung der Proben gezielt gesteuert werden. Die Auswertung kann je nach Versuchsanordnung beispielsweise über radioaktive Stoffe, über Oberflächenplasmonen-Anregung oder Kontaktverfahren wie der Rasterkraftmikroskopie erfolgen.For the treatment and evaluation of the samples in the sample chamber according to the invention means of different types, in particular optical means but also z. As microwaves or mechanical means are used. Depending on the required sensitivity, photomultipliers, avalanche diodes or camera systems can be used as detectors for measuring, for example, fluorescences or luminescences from the samples. To perform measurements only in individual spatial areas of the samples, a confocal optical setup can be used. Such a construction offers the advantage that the influence of disturbing edge effects, such as incipient drying or mixing of the sample with tiny condensation droplets in the immediate vicinity of the sample, can be suppressed. For certain measurements, the sample chamber can be closed in a light-tight manner so that, for example, no ambient light can disturb the measurement. The respective optical measurement Device can be located below the radiolucent designed sample carrier. At the same time light beams can be coupled into the sample chamber, so that individual areas of the sample carrier can be selectively irradiated. The respective optical paths can be encapsulated in a light-tight manner. With the help of suitable electronic shutters, the ingress of stray light can be prevented and the illumination or irradiation of the samples can be controlled in a targeted manner. Depending on the experimental setup, the evaluation can be carried out, for example, via radioactive substances, via surface plasma excitation or contact methods such as atomic force microscopy.

Für Untersuchungen im Rahmen des High Throughput Screenings kann die erfindungsgemäße Probenkammer mit Nanoliter-Probenfelder beispielsweise zur Analyse von DNA/RNA-Molekülen, Proteinen, Peptiden und/oder Polysacchariden ausgestattet werden. Durch den Vorteil der getrennten Klimatisierung der einzelnen Kompartimente der Probenkammer können gerade für empfindliche – überwiegend unter physiologischen Bedingungen ablaufende – Reaktionen optimaler Versuchsbedingungen geschaffen werden.For investigations in the context of high throughput screening, the sample chamber according to the invention with nanoliter sample fields, for example for the analysis of DNA / RNA molecules, proteins, Peptides and / or polysaccharides are equipped. By the Advantage of the separate air conditioning of the individual compartments the sample chamber can especially for sensitive - mostly under physiological conditions - reactions of optimal experimental conditions be created.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das die Proben mit den erforderlichen Klimawerten versorgende gasförmige Medium beispielsweise durch die in den Ausführungsbeispielen genannten Vorrichtungen auf bestimme Klimaparameter eingestellt werden. Im Anschluß daran kann in der geschlossenen Kammer die Temperierung des Probenträgers erfolgen. Durch den unmittelbaren Transport des bereits eingestellten gasförmigen Mediums und eine entsprechende Temperierung des Probenträgers können die Proben ohne Verdunstungsgefahr den für den Versuchsablauf optimalen Bedingungen ausgesetzt werden. Eine zusätzliche Einflußnahme auf die Einstellung der Klimaparameter besteht durch die Bestrahlung der Probenträgerorte.To the method of the invention can the gaseous medium supplying the samples with the required climate values for example, by those mentioned in the embodiments Devices are set to certain climatic parameters. in the Connection to it can be done in the closed chamber, the temperature of the sample holder. Due to the immediate transport of the already set gaseous medium and a corresponding temperature of the sample carrier, the samples without evaporation risk the for the Test procedure be exposed to optimal conditions. An additional Influence on the setting of the climate parameters consists of the irradiation the sample carrier locations.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von Reaktionen in Nano- und Pikoliterproben kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Aufbringen einer Pikoliter-Substanzmatrix aus einer ersten Substanz auf den Probenträger nachfolgende Substanzen hinzugefügt werden und dabei die Konzentration der ersten Substanz variiert werden, indem ein bis mehrere Pikolitertropfen der nachfolgenden Substanz an einen Probenort abgegeben werden. Des weiteren besteht durch das Hinzufügen von Substanzen, die einen gewünschten Reaktionspartner am Probenort immobilisieren, die Möglichkeit, mehrere Reaktions- und Waschvorgänge in einem Probenvolumen durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungform werden magnetische Partikel verwendet, die mit Hilfe eines Elektromagneten am Probenort gehalten werden. Auf diese Weise kann ein Reaktionspartner an magnetische Partikel immobilisiert und diese im ersten Reaktionsschritt dispensiert werden. Bei Waschschritten können diese Partikel durch einen Elektromagneten, der unter dem Waschort befestigt ist, auf dem Probenträger fixiert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein besonders kostengünstiges Screening mit unterschiedlichen Reaktionen, da die Probenträger nicht für jede Reaktion spezifisch präpariert werden müssen.To a method according to the invention for Analysis of reactions in nano and picoliter samples can be done with the according to the invention applying a picoliter-substance matrix from a first substance subsequent to the sample carrier Added substances while varying the concentration of the first substance, by one to several picoliter drops of the following substance delivered to a sample location. Furthermore, there is The addition of substances that have a desired reactant immobilize at the sample site, the ability to and washes in a sample volume. In a preferred embodiment Magnetic particles are used with the help of an electromagnet be held at the sample location. In this way, a reactant immobilized on magnetic particles and dispensed in the first reaction step become. In washing steps can these particles through an electromagnet, which is under the wash is attached to the sample carrier be fixed. This procedure allows a particularly cost-effective Screening with different reactions, as the sample carriers are not for every reaction specifically prepared Need to become.

Ein einfaches Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Probenkammer ist ein miniaturisierter ELISA (enzyme linked immunosorbent assay). Es können aber auch komplexe biochemische Synthesen und Reaktionsketten durchgeführt werden, bei denen ein Reaktionspartner an einem Reaktionsort auf dem dafür präparierten Probenträger immobilisiert wird. Ein weiteres Beispiel ist eine EDC Kopplung von Proteinen an einen mit Gold bedampften, beschichteten Glasobjektträger, der für eine Auswertung von SPR (surface plasmon resonance)-Signalen geeignet ist. Die erfindungsgemäße Probenkammer eignet sich darüber hinaus für Reaktionen, denen eine Kopplung von Antikörpern an eine Trägeroberfläche vorangeht und zu denen Untersuchungsmaterial hinzugegeben wird, das beispielsweise ein entsprechendes Antigen enthält.One simple application example for the sample chamber according to the invention is a miniaturized enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). It can but also complex biochemical syntheses and reaction chains are carried out at which a reaction partner at a reaction site on the prepared for it sample carrier is immobilized. Another example is an EDC coupling of proteins to a gold-coated, coated glass slide, the for one Evaluation of SPR (surface plasmon resonance) signals suitable is. The sample chamber according to the invention is suitable out for Reactions preceded by coupling of antibodies to a support surface and to which study material is added, for example contains a corresponding antigen.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Probenkammer der Durchführung von Zellassays mit vereinzelten pro- bzw. eukaryontischen Zellen dienen, da jeder Probenort auch ein Behältnis für eine einzelne oder wenige Zellen darstellen kann, die in darauf folgenden Schritten z.B. auf die Wirkung von toxischen oder pharmazeutisch wirksamen Stoffen untersucht werden kann.Furthermore can the sample chamber according to the invention the implementation of cell assays with isolated pro- or eukaryotic cells serve, since each sample location also a container for a single or a few Cells, which in subsequent steps e.g. on investigated the effect of toxic or pharmaceutically active substances can be.

Die erfindungsgemäße Probenkammer bietet den großen Vorteil unterschiedlicher Auswertemöglichkeiten und damit die Flexibilität, eine Vielzahl von Versuchsanordnungen durchführen zu können.The inventive sample chamber offers the big one Advantage of different evaluation options and thus the flexibility, one To carry out a variety of experimental arrangements.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Probenkammer dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of inventive sample chamber shown. Show it:

1: eine schematische Schnittansicht der klimatisierbaren Probenkammer; 1 a schematic sectional view of the air-conditioned sample chamber;

2: Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Probenträgers mit lokaler Beeinflussung der Temperatur des Probenträgers

a) durch eine Heiz- oder Kühlvorrichtung
b) durch einen temperierten Luftstrom;
c) durch temperierbare Stempel;
d) durch Strahlung;

2 : Sectional view of a sample carrier according to the invention with local influence on the temperature of the sample carrier

a) by a heating or cooling device
b) by a tempered air stream;
c) by temperature-controlled stamp;
d) by radiation;

3: Darstellung der Positionierung:

a) des erfindungsgemäßen Probenträgers,
b) des Dispensors,
c) von Teilen der erfindungsgemäßen Kammer, die jeweils mit Probenträger und Dispensor fest verbunden sind,

jeweils zum Dispensieren/Auslesen der Proben an beliebigen Orten des Probenträgers; 3 : Presentation of positioning:

a) the sample carrier according to the invention,
b) the dispenser,
c) parts of the chamber according to the invention, which are firmly connected in each case with sample carrier and dispenser,

each for dispensing / reading the samples at any location of the sample carrier;

4: Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen von Probenträgern:

a) planer Probenträger,
b) beschichteter Probenträger,
c) strukturierte Probenträger;

4 : Sectional views of various embodiments of sample carriers:

a) planar sample carrier,
b) coated sample carrier,
c) structured sample carriers;

5: Darstellung der optischen Wege beim Auslesen von Signalen und zum Heizen von Probenträgerbereichen; 5 : Representation of the optical paths when reading out signals and for heating sample carrier areas;

6: Darstellung der optischen Wege zum Nachweis von Massenanlagerungen mit Hilfe der Oberflächenplasmonen-Resonanz und der Ellipsometrie; 6 : Representation of the optical pathways for the detection of mass attachments by means of surface plasmon resonance and ellipsometry;

7: Probenkammer mit den Zugängen für Dispensier-, Heiz-, Kühl-, Bestrahlungs-, Magnet- und Auslesevorrichtungen etc.; 7 : Sample chamber with access for dispensing, heating, cooling, irradiation, magnetic and readout devices, etc .;

8: Probenkammer mit Probenträgerwechselvorrichtung. 8th : Sample chamber with sample carrier changing device.

In einer Probenkammer 6 befindet sich ein Probenträger 1 mit Proben 2, ein temperierbares Wasserreservoir als Klimatisierungsmediumreservoir 5 für die Regulation des Kammerklimas, Sensoren 4 zu dessen Überwachung und wenigstens ein Dispensor 7 in einem Gehäuse mit einer Abdeckung 9. Außerhalb des Gehäuses sind Auswertegeräte 8 angeordnet.In a sample chamber 6 there is a sample carrier 1 with samples 2 , a temperature-controlled water reservoir as air conditioning medium reservoir 5 for the regulation of the chamber climate, sensors 4 for its monitoring and at least one dispenser 7 in a housing with a cover 9 , Outside the housing are evaluation devices 8th arranged.

Zur Herstellung, Behandlung und Auswertung von Proben mit Volumina bis hin- unter in den Pikoliterbereich wird der Probenträger 1 zunächst in die Probenkammer 6 eingesetzt und die Proben 2 dann durch einen in einer Lochplatte in der Abdeckung 9 der Probenkammer angeordneten Dispensor 7 auf den Probenträger 1 aufgebracht. Das Volumen der Probe 2 wird nach dem Aufbringen durch eine gezielte Beeinflussung der Verdunstung über eine Zeit von bis zu mehreren Stunden computergestützt reguliert. Dazu werden in der Probenkammer 6 die Luftfeuchtigkeit über der Probe 2, die Lufttemperatur und die Temperatur des Probenträgers 1 so geregelt, daß sich eine gewünschte Verdunstungs- oder Kondensationsrate auf dem Probenträger 1 kurzfristig einstellt.For preparation, treatment and evaluation of samples with volumes down to the picoliter range, the sample carrier is used 1 first in the sample chamber 6 used and the samples 2 then through one in a perforated plate in the cover 9 the sample chamber arranged dispenser 7 on the sample carrier 1 applied. The volume of the sample 2 is regulated computer-aided after application by a targeted influence on the evaporation over a period of up to several hours. For this purpose, in the sample chamber 6 the humidity over the sample 2 , the air temperature and the temperature of the sample holder 1 regulated so that a desired evaporation or condensation rate on the sample carrier 1 stops at short notice.

Das Klimatisierungsmediumreservoir 5 der Probenkammer 6 besitzt zu diesem Zweck Heiz- bzw. Kühlvorrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit in dem Luftraum über der Probe 2.The air conditioning medium reservoir 5 the sample chamber 6 has for this purpose heating or cooling devices for generating a certain temperature and humidity in the air space above the sample 2 ,

Über einen an der Stirnseite der Probenkammer 6 befindlichen Auslaß 101, Schläuche 104, eine variierbare Pumpe 102 und einen Einlass 106 wird die Luft umgewälzt, um einen homogenen Luftstrom über der Probe 2 zu erzeugen. Ein Luftstrom 3 über den Proben 2 und über dem Klimatisierungsmediumreservoir 5 ist durch Pfeile gekennzeichnet.About one at the front of the sample chamber 6 located outlet 101 , Hoses 104 , a variable pump 102 and an inlet 106 The air is circulated to create a homogeneous airflow over the sample 2 to create. An airflow 3 over the samples 2 and above the air conditioning medium reservoir 5 is indicated by arrows.

Zur Vergrößerung des Probenvolumens wird die Luftfeuchtigkeit im Luftstrom 3 soweit erhöht, dass das Wasser der Klimatisierungsmediumreservoirs 5 an den Proben 2 kondensiert. Für eine Aufkonzentrierung der Proben 2 wird hingegen die Luftfeuchtigkeit im Luftstrom 3 so weit gesenkt, dass Probenflüssigkeit verdunstet.To increase the sample volume, the humidity in the air stream 3 so far increased that the water of the air conditioning medium reservoir 5 on the samples 2 condensed. For a concentration of the samples 2 however, the humidity in the air stream 3 lowered so far that sample liquid evaporates.

Eine Steigerung der Feuchtigkeitsaufnahme wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch die Vergrößerung der Oberfläche des Klimatisierungsmediumreservoirs 5 durch ein schwammartiges Gewebe oder durch den Einsatz eines Verneblers erreicht. Eine weiter Alternative ergibt sich aus der Möglichkeit, den Luftstrom 3 außerhalb der Probenkammer (6) mit einer bestimmten Feuchtigkeit anzureichern.An increase in moisture absorption, in a preferred embodiment, by enlarging the surface of the air conditioning medium reservoir 5 achieved by a spongy tissue or by the use of a nebulizer. Another alternative arises from the possibility of the air flow 3 outside the sample chamber ( 6 ) with a certain moisture.

Indem die Probenkammer 6, das Klimatisierungsmediumreservoir 5 und der Probenträger 1 getrennt heizbar ausgebildet sind, können Temperaturunterschiede zwischen der zu 100% gesättigten Luft und Punkten auf dem Probenträger 1 für eine gezielte Verdampfung oder Kondensation des Klimatisierungsmediums optimal genutzt werden. Das Verdunsten kleiner Probenvolumina wird in der geschlossenen Probenkammer durch eine Luftfeuchtigkeit von annähernd 100% auf ein Minimum reduziert, während die durch eine Übersättigung der Luft mit Wasser oder einem anderen Klimatisierungsmedium eintretende Kondensation zur gezielten Volumenvergrößerung eingesetzt werden kann.By the sample chamber 6 , the air conditioning medium reservoir 5 and the sample carrier 1 are designed to be heated separately, can temperature differences between the 100% saturated air and points on the sample carrier 1 be used optimally for targeted evaporation or condensation of the air conditioning medium. The evaporation of small sample volumes is reduced to a minimum in the closed sample chamber by an air humidity of approximately 100%, while the condensation occurring through a supersaturation of the air with water or another air conditioning medium can be used for a targeted increase in volume.

Wie in 2 dargestellt, erfolgt die Temperierung des Probenträgers 1 durch einen Heizwiderstand oder ein Peltierelement 15, das sich im direkten Kontakt mit dem Probenträger 1 befindet, durch einen von unten an den Probenträger herangeführten Luftstrom, durch temperierbare Stempel 17 oder durch Strahlen einer geeigneten Wellenlänge, die beispielsweise durch einen Laser 20 erzeugt und über eine Focussier- oder Ablenkeinrichtung 19 auf den Probenträger 1 gelenkt werden. Der Strahlengang wird durch eine Maske mit entsprechender Abbildungsoptik oder durch einen optischen Scanner 18 an die vorgesehen Orte geleitet. So kann mit Hilfe des Bestrahlungsmusters und durch die Wahl einer geeigneten Leistung, die Kondensations- bzw. Verdunstungsrate des Klimatisierungsmediums an verschiedenen Reaktionsorten unterschiedlich eingestellt werden.As in 2 shown, the temperature of the sample carrier takes place 1 by a heating resistor or a Peltier element 15 that is in direct contact with the sample carrier 1 is located, by a brought up from below to the sample carrier airflow, by tempering stamp 17 or by radiation of a suitable wavelength, for example by a laser 20 generated and via a Focussier- or deflection 19 on the sample carrier 1 be steered. The beam path is through a mask with appropriate imaging optics or through an optical scanner 18 directed to the designated places. Thus, with the help of the irradiation pattern and the choice of a suitable power, the condensation or Ver Evaporation rate of the air conditioning medium can be set differently at different reaction sites.

Der Probenträger 1 und der wenigstens eine Dispensor 7 sind relativ zueinander bewegbar (3), um die Proben an den vorgesehenen Positionen des Probenträgers 1 aufzubringen. Diese Relativbewegung erfolgt durch die Bewegung des Probenträgers 1, des Dispensors 7 oder beider. Als Dichtung 21 für die beweglichen Bauteile werden z. B. Balgendichtungen oder Flüssigkeitsfilme eingesetzt.The sample carrier 1 and the at least one dispenser 7 are movable relative to each other ( 3 ) to the samples at the intended positions of the slide 1 applied. This relative movement takes place by the movement of the sample carrier 1 , the dispenser 7 or both. As a seal 21 for the moving components z. B. bellows seals or liquid films used.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel a) ist der Probenträger in Form einer planaren Glasplatte 11 vorgesehen, während in dem Ausführungsbeispiel b) die Oberfläche 12 des Probenträgers durch eine Beschichtung 23 hydrophob und durch eine Beschichtung 24 hydrophil strukturiert ist, so daß die Proben an bestimmten Orten auf dem Probenträger stabil vorliegen. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel c) sind Vertiefungen 13, 14 für die Aufnahme der Proben vorgesehen.In the in 4 illustrated embodiment a) is the sample carrier in the form of a planar glass plate 11 provided, while in the embodiment b) the surface 12 of the sample carrier through a coating 23 hydrophobic and through a coating 24 is structured hydrophilic, so that the samples are stable at certain locations on the sample carrier. In the in 3 illustrated embodiment c) are depressions 13 . 14 intended for recording the samples.

Die 5 und 6 zeigen vorteilhafte Auswertevorrichtungen für die Messungen der unterschiedlichen, in den Proben ablaufenden Vorgänge. Diese sind unterhalb der Probenkammer 6 angebracht und können für optische Meßverfahren wie Chemolumineszenz, Fluoreszenz (z. B. mit einer Xenonlampe 27), und Oberflächenplasmonen-Anregung, vorgesehen sein. Das Auslesen von Fluoreszenz und Chemolumineszenz erfolgt in 5 mit einem Detektor 28, während ein Laserstrahl eines Lasers 29 über einen Scanner 30 auf den Probenträger 1 gelenkt wird. Die Proben werden von einem Aufbau analog zu einem Fluoreszenzmikroskop auf dem Detektor 28 abgebildet. Im Fall der Oberflächenplasmonenresonanz-Auswertung oder der Ellipsometrie, wie in 6 dargestellt, wird der Probenträger mit einer geeigneten Beschichtung wie z.B. einer Goldbedampfung versehen, die entsprechende Resonanzen aufweist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, radioaktiv markierte Proben mit einem in einer unter dem Probenträger 1 vorgesehenen Filmhalterung angeordneten Film zu untersuchen.The 5 and 6 show advantageous Auswertevorrichtungen for the measurements of the different processes taking place in the samples. These are below the sample chamber 6 and can be used for optical measuring methods such as chemiluminescence, fluorescence (eg with a xenon lamp 27 ), and surface plasma excitation. The reading of fluorescence and chemiluminescence takes place in 5 with a detector 28 while a laser beam of a laser 29 via a scanner 30 on the sample carrier 1 is steered. The samples are of a construction analogous to a fluorescence microscope on the detector 28 displayed. In the case of surface plasmon resonance evaluation or ellipsometry, as in 6 shown, the sample carrier is provided with a suitable coating such as a gold vaporization having corresponding resonances. In addition, there is the possibility of radioactively labeled samples with one in one under the sample carrier 1 provided film holder to investigate arranged film.

Die in 7 gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Räumen: der Probenkammer 6, in der der Probenträger 1 fixiert wird, einem Raum, der die Probenkammer 6 umschließt und einem Raum unterhalb der Probenkammer 6, in denen sich Auswertegeräte 8 für optische Messungen befinden. Der Probenträger 1 wird über eine xy-Positioniereinheit 25 relativ zu den Dispensoren 7 positioniert, ohne daß dabei die Probenkammer 6 geöffnet werden muß. Durch die als Lochmaske ausgestaltete Abdeckung 9 der Probenkammer 6 ragen die beweglich kanstruierten Dispensoren und Waschvorrichtungen. Die Abdeckung 9 verschließt die Probenkammer 6 luftdicht und ist strahlungsdurchlässig ausgebildet, um einen optischer Zugang zu den Proben 2 zu ermöglichen. Die Abdeckung 9 besteht aus Glas, Quarz oder Plexiglas. Der Probenträger 1 ist in einer Aussparung in der unteren Wandung 26 der Probenkammer 6 so gelagert, dass durch reines Aufliegen oder durch die zusätzliche Dichtung 21 die Probenkammer 6 luftdicht verschlossen ist. Auf diese Weise bil det der Probenträger 1 einen Teil der Wandung der Probenkammer 6 und ermöglicht, die Proben 2 direkt durch den Probenträger 1 zu analysieren. Die untere Wandung 26 der Probenkammer 6 wird mit Hilfe eines xy-Positioniersystems 25 relativ zu den verschiedenen Dispensoren 7 angeordnet.In the 7 The device shown essentially consists of three rooms: the sample chamber 6 in which the sample carrier 1 is fixed, a room containing the sample chamber 6 encloses and a space below the sample chamber 6 in which are evaluation devices 8th for optical measurements. The sample carrier 1 is via an xy positioning unit 25 relative to the dispensers 7 positioned without causing the sample chamber 6 must be opened. Through the designed as a shadow mask cover 9 the sample chamber 6 protrude the movably landscaped dispensers and washing devices. The cover 9 closes the sample chamber 6 airtight and radiopaque to provide optical access to the samples 2 to enable. The cover 9 consists of glass, quartz or Plexiglas. The sample carrier 1 is in a recess in the lower wall 26 the sample chamber 6 stored so that by pure resting or by the additional seal 21 the sample chamber 6 is hermetically sealed. In this way, the sample carrier forms 1 a part of the wall of the sample chamber 6 and allows the samples 2 directly through the sample carrier 1 analyze. The lower wall 26 the sample chamber 6 is using an xy positioning system 25 relative to the different dispensers 7 arranged.

8 zeigt eine detaillierte Zeichnung der Probenträgerwechselvorrichtung und die Lagerung des Probenträger 1 in einem ihn umgebenden Klimatisierungsmediumreservoir 22. Die Probenkammer 6 verfügt über die untere Wandung 26, in die der Probenträger 1 eingesetzt wird und damit zu einem Teil der Wandung der Probenkammer 6 wird. Von besonderer Bedeutung ist die gas- und flüssigkeitsdichte Dichtung 21 zwischen Probenkammer 6 und Probenträger 1. Die untere Wandung 26 der Probenkammer 6 ist entweder fest mit dieser verbunden oder in Form einer Schublade ausgebildet, die mehrere Aufnahmen für Probenträger 1 enthält, so dass durch Verschieben der Probenkammer 6 gegenüber der unteren Wandung 26 der Probenträger 1 frei wird und damit gewechselt werden kann, ohne daß die Probenkammer 6 vollständig geöffnet werden muß. Die Probenkammer 6 selber ist derart ausgebildet, daß sie dicht mit der unteren Wandung 26 und der oberen Wandung abschließt. Die Flächen zwischen den einzelnen Komponenten – untere Wandung, obere Wandung und Probenträger – werden unter anderem durch einen Flüssigkeitsfilm abgedichtet, der die Kapillarwirkung von Spalten nutzt. 8th shows a detailed drawing of the sample carrier changing device and the storage of the sample carrier 1 in a surrounding air conditioning medium reservoir 22 , The sample chamber 6 has the bottom wall 26 into which the sample carrier 1 is used and thus to a part of the wall of the sample chamber 6 becomes. Of particular importance is the gas and liquid-tight seal 21 between sample chamber 6 and sample carriers 1 , The lower wall 26 the sample chamber 6 is either firmly connected to this or designed in the form of a drawer, which holds several recordings for sample carriers 1 contains, so by moving the sample chamber 6 opposite the lower wall 26 the sample carrier 1 is free and can be changed without the sample chamber 6 must be completely opened. The sample chamber 6 itself is designed so that it is tight with the lower wall 26 and the upper wall completes. The surfaces between the individual components - lower wall, upper wall and sample carrier - are sealed, inter alia, by a liquid film which utilizes the capillary action of gaps.

11: Probenträgersample carrier
22: Probenrehearse
33: Luftstromairflow
44: Sensorensensors
55: Klimatisierungsmedium-ReservoirCooling medium reservoir
66: Probenkammersample chamber
77: Dispensorsdispenser
88th: AuswertegeräteEvaluation units
99: Abdeckungcover
1111: Glasplatteglass plate
1212: Oberfläche des ProbenträgersSurface of the sample carrier
13, 1413 14: Vertiefungenwells
1717: temperierbare Stempelheatable stamp
1818: Scannerscanner
1919: Fokussier- und Ablenkeinrichtungfocusing and deflector
2020: Laserlaser
2121: Dichtungpoetry
2222: Klimatisierungsmedium-ReservoirCooling medium reservoir
2323: hydrophobe Beschichtunghydrophobic coating
2424: hydrophile Beschichtunghydrophilic coating
2525: xy-Positioniereinheitxy positioning unit
2626: untere Wandung der Probenkammerlower Wall of the sample chamber
2727: XenonlampeXenon lamp
2828: Detektordetector
2929: Laserlaser
3030: Scannerscanner
101101: Auslassoutlet
102102: Pumpepump
104104: Schläuchehoses
106106: Einlassinlet

Claims

Climatizable sample chamber for performing chemical, biochemical, biological or physical reactions on samples in the pico to nanoliter range, comprising - one in a sample chamber ( 6 ) arranged sample carrier ( 1 ), on which the samples (in separate sample fields) ( 2 ) are arranged; An air conditioning medium reservoir ( 5 ), with which in the sample chamber ( 6 ) an air-conditioning medium having a moisture content of approximately 100% is set; and where - the samples ( 2 ) on the sample carrier ( 1 ) are separately heated.

Sample chamber according to claim 1, characterized by a temperature-controlled air conditioning medium reservoir ( 5 ).

Sample chamber according to claim 1 or 2, characterized by a closed sample space in the sample chamber ( 6 ).

Sample chamber according to one of Claims 1 to 3, characterized by a circulating air system ( 101 - 106 ) for regulating the humidity distribution within the sample chamber ( 6 ).

Sample chamber according to one of claims 1 to 4, characterized by an enlarged surface of the air conditioning medium reservoir ( 5 ).

Sample chamber according to claim 5, characterized in that the surface of the air conditioning medium reservoir ( 5 ) is enlarged by a sponge-like body.

Sample chamber according to claim 5, characterized in that the surface of the air conditioning medium reservoir ( 5 ) is enlarged by a nebulizer.

Sample chamber according to one of claims 1 to 7, characterized by a radiation source ( 20 ; 29 ) for the separate irradiation of the samples ( 2 ) on the sample carrier ( 1 ).

Sample chamber according to claim 8, characterized by a on the sample carrier ( 1 ) mappable mask.

Sample chamber according to claim 8 or 9, characterized in that the radiation source ( 20 ; 29 ) is a laser.

Sample chamber according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sample chamber ( 6 ), the air conditioning medium reservoir ( 5 ; 22 ) and the sample carrier ( 1 ) are independently tempered.

Sample chamber according to one of Claims 1 to 11, characterized by an xy positioning device ( 25 ), with which the sample carrier ( 1 ) to dispensers ( 7 ) and washing devices and evaluation devices ( 8th ) is positionable.

Sample chamber according to claim 8, characterized in that the sample carrier is radiation-permeable and the radiation source ( 20 ; 29 ) outside the sample chamber ( 16 ) and below the sample carrier ( 1 ) is arranged.

Sample chamber according to one of claims 1 to 13, characterized by a cover which is designed as a sealable perforated plate ( 9 ) of the sample chamber ( 6 ).

Sample chamber according to claim 14, characterized by in the cover ( 9 ) arranged dispensers ( 7 ) and washing facilities.

Sample chamber according to one of claims 1 to 15, characterized in that seals ( 21 ) of the sample chamber ( 6 ) are formed as liquid films.

Method for conditioning the environment of samples in the pico to nanoliter range, which in certain sample fields are arranged at the - in the sample environment the air conditioning medium to a moisture content from approximate 100% is set and - the respective sample fields are selectively tempered, wherein - the condensation or evaporation rate of the conditioning medium at the sample fields is set.

A method according to claim 17, characterized in that a Pikoliter substance matrix is applied from a first substance on the sample carrier, the concentration of the first substance is varied by adding subsequent substances or air conditioning medium, wherein a different amount of the subsequent substances or of air conditioning medium the each type of sample is dispensed and substances that immobilize a desired reactant at the sample site are added.

Method according to claim 17 or 18, characterized that magnetic particles with the help of a magnet at the sample site being held.

Method according to claim 17, characterized in that that the climate of the sample environment in cell assays with individual or a few prokaryotic or eukaryotic cells becomes.