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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Untersuchungen an
Biokomponenten, die sich in einem flüssigen Medium befinden, wobei
die Vorrichtung einen Behälter
zur Aufnahme des Mediums und der Biokomponenten sowie mindestens
einen Sensor zum Durchführen
von Messungen an den Biokomponenten aufweist. Biokomponenten sind
beispielsweise, aber nicht ausschließlich: Nukleinsäuren und
deren Derivate (DNA, RNA, PNA, LNA, Oligonukleotide, Plasmide, Chromosomen),
Peptide und Proteine (Enzyme, Proteine, Oligopeptide, zelluläre Rezeptorproteine
und deren Komplexe, Peptidhormone, Antikörper und deren Fragmente),
Kohlenhydrate und deren Derivate, insbesondere glykosylierte Proteine
und Glycoside. Unter dem Begriff "Biokomponente" werden aber auch komplexere Strukturen
verstanden, vor allem lebende biologische Zellen und deren Fragmente
sowie Zellkulturen. Unter einem flüssigen Medium wird ein beliebiges
zur Aufnahme einer Biokomponente geeignetes Fluid verstanden, insbesondere
eine Nährlösung oder
ein Zellkulturmedum.
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Ein
Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus
DE 199 20 811 A1 bekannt.
Sie hat einen Behälter,
der an seiner Oberseite eine Einfüllöffnung für ein Kultur-Medium und darin
enthaltenden lebenden Zellen als Biokomponenten aufweist. Am Boden
des Behälters
sind mehrere Sensoren angeordnet, die für Messungen an den Biokomponenten
vorgesehen sind. In den Behälter
ist an der Einfüllöffnung ein stempelartiger
Trennkörper
einführbar
und innerhalb des Behälters
in eine bodennahe Position bringbar, in welcher der Trennkörper ein
Teilvolumen des die Biokomponenten überdeckenden flüssigen Kultur-Mediums
verdrängt.
In der bodennahen Position begrenzt der Trennkörper einen gegenüber dem
Gesamtvolumen des Behälters
kleinvolumigen, die Biokomponenten enthaltenden Reaktionsraum oberseitig.
Zwischen dem Reaktionsraum und der Seitenwand des Behälters ist
ein Strömungskanal
gebildet, über
den der Reaktionsraum mit einem darüber befindlichen Vorratsraum
für das
Kultur-Medium verbunden ist. In der bodennahen Position bildet der Trennkörper eine
Abgrenzung, welche die Diffusion von Substanzen, die von den Biokomponenten
gebildet oder verbraucht werden, in den Vorratsraum begrenzt. Zum
Regenerieren des Kultur-Mediums im Reaktionsraum kann der Trennkörper aus
der bodennahen Position angehoben werden. Dabei strömt Kultur-Medium
aus dem Vorratsraum in den Reaktionsraum. Die Vorrichtung hat sich
in der Praxis vor allem deshalb bewährt, weil sie es auf einfache
Weise ermöglicht,
durch Absenken des Trennkörpers
in die bodennahe Position die Biokomponenten in einem verhältnismäßig kleinen
Reaktionsraum in einem ruhenden Kultur-Mediumvolumen anzuordnen. Dadurch
wird bei einem Nachweis chemischer Stoffe im extrazellulären Raum
ein Wegdiffundieren der Stoffe weitgehend vermeiden. Da der Reaktionsraum und
der Vorratsraum nach außen
offen sind, kann der Trennkörper
weitgehend druckfrei in dem Behälter zwischen
der bodennahen und der bodenfernen Position verschoben werden. Ein
Nachteil der Vorrichtung besteht jedoch noch darin, dass bereits
bei langsamen Manipulationsbewegungen des Trennkörpers relativ große Strömungsgeschwindigkeiten
in dem Kultur-Medium entstehen, da die für die Verdrängung des Kultur-Mediums wirksame
Fläche
des Trennkörpers
wesentlich größer ist
als die Querschnittsfläche des
Strömungskanals.
Ungünstig
ist außerdem,
dass die Herstellung der Vorrichtung noch relativ aufwendig und
teuer ist, insbesondere weil der Trennkörper im Bereich des Vorratsraums
Hinterschneidungen aufweist.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung von
Untersuchungen an Biokomponenten, die sich in einem flüssigen Medium befinden,
zu schaffen, die kostengünstig
herstellbar ist und die beim Verstellen zwischen einer ersten Einstellung,
bei der die Biokomponenten in einem kleinen Volumen des flüssigen Mediums
angeordnet sind, und einer zweiten Einstellung, bei der die Biokomponenten
in einem im Vergleich dazu größeren Volumen
des Mediums angeordnet ist, geringe Strömungsgeschwindigkeiten in dem
Medium ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Vorrichtung einen Behälter
mit zumindest einem ersten Behälterteil
und einem zweiten Behälterteil
hat, die an einer Trennebene aneinander angrenzen, wobei das erste
Behälterteil
mindestens einen an die Trennebene angrenzenden Reaktionsraum zur
Aufnahme des Mediums sowie der Biokomponenten und das zweite Behälterteil
mindestens einen an die Trennebene angrenzenden Vorratsraum zur
Aufnahme eines Vorrats zumindest des Mediums aufweisen, wobei die
Behälterteile
derart zwischen einer ersten und einer zweiten Behälterstellung
parallel zu der Trennebene relativ zueinander bewegbar sind, dass in
der ersten Behälterstellung
der Reaktionsraum an der Trennebene mit dem Vorratsraum verbunden
und in der zweiten Behälterstellung
von diesem getrennt oder der Verbindungsquerschnitt zwischen dem
Reaktionsraum und dem Vorratsraum zumindest reduziert ist, und wobei
die Vorrichtung mindestens einen Sensor zum Durchführen von
Messungen an den Biokomponenten aufweist.
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In
vorteilhafter Weise werden die Behälterteile also beim Verstellen
zwischen der ersten Behälterstellung,
bei der die Biokomponenten in einem relativ großen Volumen des flüssigen Mediums
angeordnet sind, und der zweiten Behälterstellung, bei der die Biokomponenten
in einem im Vergleich dazu wesentlich kleineren Volumen des Mediums
angeordnet sind, parallel zueinander verschoben, so dass in dem flüssigen Medium
und somit auch an den Biokomponenten nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten,
die etwa in der Größenordnung
der Geschwindigkeit liegen, mit der die Behälterteile relativ zueinander
bewegt werden. Da der Reaktionsraum ein kleines Volumen aufweist
und in der zweiten Behälterstellung
durch die Behälterteile
ggf. vollständig von
dem Vorratsraum abgetrennt sein kann, ermöglicht die Vorrichtung eine
hohe Messempfindlichkeit. Darüber
hinaus kann sie mit aus der Halbleitertechnik bzw. der Mikrosystemtechnik
bekannten Standard-Fertigungsmethoden kostengünstig hergestellt werden. Unter
einer Trennebene wird eine gedachte Ebene verstanden, die sich zwischen
den Behälterteilen
und über
den Reaktionsraum und den Vorratsraum erstreckt. Die Vorrichtung
kann zur Durchführung
von Pharmascreenings, individualisierten Therapiescreenings, als
Biosensorsystem zum Monitoring bestimmter Parameter in der Medizin,
in der Verfahrenstechnik und/oder der Umweltüberwachung verwendet werden.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Trennebene eine plane Ebene ist. Die Behälterteile
können
dann noch kostengünstiger
hergestellt werden.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich die Trennebene in der Mantelfläche eines
gedachten Rotationskörpers, vorzugsweise
eines Kreiszylinders. Die Behälterteile können dann
durch eine Drehbewegung auf einfache Weise zwischen der ersten und
der zweiten Behälterstellung
verstellt werden. Die Rotationsachse der Drehbewegung verläuft dabei
parallel zu der Trennebene.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Behälterteile
parallel zu der Trennebene vorzugsweise entlang einer geraden Linie
relativ zueinander verschiebbar gelagert. Bei dieser Ausführungsform
werden die Behälterteile
also durch eine Linearbewegung zwischen der ersten und der zweiten
Behälterstellung
verstellt.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform der
Erfindung sind die Behälterteile
um eine normal zu der Trennebene angeordnete Achse relativ zueinander
verdrehbar gelagert Auch bei dieser Ausführungsform können die
Behälterteile
auf einfache Weise zwischen der ersten und der zweiten Behälterstellung
verstellt werden.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Behälterteile
platten- oder scheibenförmig
ausgebildet sind und vorzugsweise an einander zugewandten Flachseiten
plan aneinander liegen. Die Behälterteile
können
dann mit Methoden der Halbleiter- bzw. Mikrosystemtechnik noch kostengünstiger
in Großserienfertigung
hergestellt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das erste Behälterteil und/oder das zweite
Behälterteil
ein Substrat auf, auf dem eine an die Trennebene angrenzende Gleitschicht
angeordnet ist, die vorzugsweise aus Teflon besteht. Die Behälterteile
lassen sich dann mit geringem Kraftaufwand zwischen der ersten und
der zweiten Behälterstellung
verstellen. Außerdem
ermöglicht
die Teflonschicht eine gute Abdichtung der Behälterteile gegeneinander.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist der mindestens eine Sensor wenigstens einen
Halbleiterchip auf, der vorzugsweise in dem Reaktionsraum angeordnet
ist und/oder an diesen angrenzt. Auf dem Halbleiterchip kann zur
Untersuchung der Biokomponenten mindestens ein Feldeffekttransistor,
insbesondere ein ISFET, ein optischer, kapazitiver und/oder induktiver
Detektor, eine Elektrode, ein Temperaturfühler und/oder Gassetektor (O2, N2, CO2) angeordnet sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Reaktionsraum durch Seitenwände des
ersten Behälterteils
und einen zu der Trennebene vorzugsweise parallel beabstandeten
Boden des ersten Behälterteils
begrenzt, wobei der Halbleiterchip am Boden angeordnet ist und/oder
diesen zumindest bereichsweise bildet An dem Halbleiterchip können dann
zu untersuchende Biokomponenten, insbesondere eine Zellkultur, angelagert
werden oder sich selbständig
adhärent
anlagern. Die Oberflächenstruktur
des Halbleiterchips ist bezüglich
ihrer Rauhigkeit bevorzugt derart ausgebildet, dass die Zelen den
Halbleiterchip als Nachbarn akzeptieren.
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Der
mindestens eine Halbleiterchip kann aber auch in eine an die Trennebene
angrenzende Oberflächenschicht
des zweiten Behälterteils
eingelassen oder integriert sein, wobei diese Oberflächenschicht
zumindest in der zweiten Behälterstellung
an den Reaktionsraum angrenzt. Die Oberflächenschicht besteht dabei bevorzugt
aus einem Halbleiterwerkstoff, insbesondere einem elektronischen Halbleiterchip.
Zusätzlich
zu dem mindestens einen in die an die Trennebene angrenzende Oberflächenschicht
des zweiten Behälterteils
eingelassen oder integrierten Sensor kann gegebenenfalls mindestens ein
weiterer Sensor am Boden und/oder der Seitenwand des ersten Behälterteils
angeordnet sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Sensor wenigstens einen in dem Reaktionsraum,
vorzugsweise an der Oberfläche
einer diesen begrenzenden Wand des ersten Behälterteils und/oder zweiten
Behälterteils
immobilisierten biologischen Rezeptor auf, der bei einem Kontakt
mit einem zu detektierenden Liganden eine spezifische Bindung mit
dem Liganden eingeht, wobei der Sensor Mittel zum Detektieren des
Bindungsereignisses aufweist. Dabei ist es sogar möglich, dass
der Sensor mehrere unterschiedliche Bereiche mit Rezeptoren aufweist,
die sich hinsichtlich der Art und/oder Konzentration der Rezeptoren
unterscheiden. Die Rezeptoren können
direkt auf einer den Reaktionsraum begrenzenden Wand des Behälters oder
auf einem separaten, in dem Reaktionsraum angeordneten Träger (Biochip
oder DNA-Chip) immobilisiert sein. Die Mittel zum Detektieren des
Bindungsereignisses weisen bevorzugt einen oder mehrere optische
Detektoren zum Erfassen von Lumineszenzstrahlung auf, die in Abhängigkeit
von der Bindung des Liganden an den Rezeptor auftritt. Die Mittel
zum Detektieren des Bindungsereignisses können ferner mindestens eine optische
Strahlungsquelle zur Aussendung einer die Abgabe der Lumineszenzstrahlung
induzierenden Anregungsstrahlung umfassen. Der mindestens eine optische
Detektor und/oder die mindestens eine optische Strahlungsquelle
sind bevorzugt in den Halbleiterchip integriert und vorzugsweise
direkt unter dem biologischen Rezeptor angeordnet.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Vorrichtung eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung zum Temperieren
zumindest des Vorratsraums aufweist In dem Vorratsraum befindliche
Biokomponenten, insbesondere DNA, können dann mittels PCR (Polymerase
Chain Reaction) on-Chip amplifiziert werden, um danach in dem Reaktionsraum
untersucht zu werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist das zweite Behälterteil mehrere seitlich voneinander
beabstandete, an die Trennebene angrenzende, vorzugsweise matrixförmig angeordnete
Vorratsräume
auf, die durch eine parallel zur Trennebene orientierte Relativbewegung
der Behälterteile
wahr oder wechselweise mit dem mindestens einen Reaktionsraum des
ersten Behälterteils
verbindbar sind. In den einzelnen Vorratsräumen können dann beispielsweise Wirkstoffe
oder Substanzen enthalten sein, die wahl- oder wechselweise mit
der in dem Reaktionsraum befindlichen Biokomponenten in Kontakt
gebracht werden können,
um die Reaktion der Biokomponenten auf den Wirkstoff oder die Substanz
zu testen.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Vorratsräume
derart angeordnet und relativ zu dem wenigstens einen Reaktionsraum
positionierbar sind, dass in mindestens einer ersten Behälterstellung
wenigstens zwei Vorratsräume
den Reaktionsraum derart gleichzeitig überdecken, dass die Vorratsräume über den
Reaktionsraum miteinander verbunden sind. Dabei ist es sogar möglich, dass
die in den Vorratsräumen
befindlichen flüssigen
Medien unterschiedliche Befüllungsniveaus
aufweisen, so dass die Flüssigkeit,
die in dem Vorratsraum mit dem größeren Befüllungsniveau angeordnet ist,
aufgrund der Schwerkraft in den Reaktionsraum strömt und dort
befindliches Medium in den Vorratsraum mit dem kleineren Befüllungsniveau
verdängt.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens ein Verdrängungselement,
insbesondere einen beweglichen Stempel auf, das in mindestens einen
Vorratsraum zum Verdrängen
des darin befindlichen Mediums und/oder zum Ansaugen des Mediums
in den Reaktionsraum hinein- und/oder
aus diesem herausbewegbar ist. Die Vorrichtung ermöglicht dann
einen kontrollierten Austausch der Medien zwischen den Vorratsräumen und
dem diese miteinander verbindenden Reaktionsraum. Der Stempel kann
mit einem Antrieb verbunden sein, insbesondere einem Linearantrieb.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung weist der mindestens eine Vorratsraum an seiner Oberseite
eine Einfüllöffnung für das flüssige Medium
und die Biokomponenten auf. Dabei sind die Einfüllöffnungen bevorzugt im Multiwell-Format in mehreren
Reihen und Spalten angeordnet. Der Vorratsraum kann dann mit Hilfe
einer Pipette oder einer konventionellen Handling- und Dosiervorrichtung
auf einfache Weise mit dem flüssigen
Medium oder Fluid befüllt
werden.
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Vorteilhaft
ist, wenn das erste Behälterteil mehrere
seitlich voneinander beabstandete, an die Trennebene angrenzende,
vorzugsweise matrixförmig
angeordnete Reaktionsräume
aufweist, und wenn diese Reaktionsräume durch eine parallel zur Trennebene
orientierte Relativbewegung der Behälterteile wahl- oder wechselweise
mit dem mindestens einen Vorratsraum des zweiten Behälterteils
verbindbar sind. Somit können
in mehreren Reaktionsräumen
gleichzeitig Messungen an Biokomponenten durchgeführt werden.
Dabei ist es insbesondere möglich,
dass in den einzelnen Reaktionsräumen
unterschiedliche Arten von Biokomponenten angeordnet sind. Den einzelnen
Reaktionsräume
kann jeweils mindestens ein eigener Sensor zugeordnet sein. Es ist
aber auch möglich,
für die
Messungen an den in den Reaktionsräumen befindlichen Biokomponenten
denselben Sensor zu verwenden und diesen nacheinander an den einzelnen
Reaktionsräumen
zu positionieren.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung mindestens zwei der aus den
plattenförmigen Behälterteilen
und dem mindestens einen Sensor gebildeten Anordnungen aufweist,
und wenn diese Anordnungen zu einem Plattenstapel miteinander verbunden
sind. Es sind also mehrere Behälterteile übereinandergestapelt,
wodurch eine Vorrichtung mit sehr kompakten Abmessungen entsteht,
die eine Vielzahl von Reaktionsräumen
und/oder Vorratsräumen
aufweisen kann.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen:
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1 einen
Teillängsschnitt
durch eine Vorrichtung zur Durchführung von Untersuchungen an Biokomponenten,
wobei die Vorrichtung zwei aneinander angrenzende, relativ zueinander
bewegbare Behälterteile
hat, von denen ein erstes Behälterteil
einen Reaktionsraum mit Sensoren und ein zweites Behälterteil
einen Vorratsraum aufweist, wobei die Behälterteile derart angeordnet
sind, dass der Reaktionsraum mit dem Vorratsraum verbunden ist,
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2 eine
Darstellung ähnlich 1,
wobei jedoch die Behälterteile
derart angeordnet sind, dass der Reaktionsraum von dem Vorratsraum
getrennt ist,
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3 eine
Teillängsschnitt
durch eine Vorrichtung, deren zweites Behälterteil mehrere voneinander
beabstandete Vorratsräume
aufweist, die in einer Reihe hintereinander angeordnet sind,
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4 eine
Teilansicht einer Vorrichtung, bei der das zweite Behälterteil
mehrere matrixförmig
nebeneinander angeordnete Vorratsräume aufweist, wobei die Reaktionsräume des
ersten Behälterteils nicht
näher dargestellt
sind,
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5 eine
Vorrichtung, die mehrere Vorratsräume aufweist, die durch Verdrehen
der Behälterteile
relativ zueinander nacheinander mit dem Reaktionsraum verbindbar
sind, wobei das erste Behälterteil
nur teilweise dargestellt ist,
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6 einen
Teillängsschnitt
durch eine Vorrichtung, bei der die Sensoren an dem zweiten Behälterteil
angeordnet sind,
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7 einen
Teillängsschnitt
durch eine Vorrichtung, bei der das zweite Behälterteil zwei Vorratsräume aufweist,
die über
den Reaktionsraum miteinander verbindbar sind und
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8 einen
Teillängsschnitt
durch eine Vorrichtung, die ein Verdrängungselement aufweist.
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Eine
im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Durchführung von
Untersuchungen an Biokomponenten, die sich in einem flüssigen Medium befinden,
weist einen Behälter
auf, der aus plattenförmigen, übereinandergeschichteten
Behälterteilen 2, 3 zusammengesetzt
ist. Ein erstes, in 1 bis 7 jeweils
unten dargestelltes Behälterteil 2 hat mindestens
einen als Hohlraum mit einer Öffnung ausgebildeten
Reaktionsraum 4 zur Aufnahme des Mediums und der Biokomponenten.
Bei den Ausführungsbeispielen
nach 1 bis 3, 5 und 7 sind
am Boden des ersten Behälterteils 2 Sensoren 5 zum
Durchführen
von Messungen an den Biokomponenten angeordnet.
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Ein
zweites Behälterteil 3 weist
mindestens einen Vorratsraum 6 zur Aufnahme eines Vorrats
des flüssigen
Mediums auf. Der Vorratsraum 6 ist als Durchtrittsöffnung ausgebildet,
die das zweite Behälterteil 3 quer
zu seiner Erstreckungsebene durchsetzt. An seiner Oberseite hat
der Vorratsraum 6 ein Öffnung
zum Einfüllen
des Mediums.
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Wie
in 1 besonders gut erkennbar ist, grenzen die Behälterteile 2, 3 mit
ihren einander zugewandten Flachseiten an einer gedachten, planen Trennebene 7,
die sich bis über
Reaktionsraum 4 und den Vorratsraum 6 erstreckt,
aneinander an. Dabei dichten die Behälterteile 2, 3 gegen
das in dem Reaktionsraum 4 und dem Vorratsraum 6 befindliche Medium
ab. Der Reaktionsraum 4 und der Vorratsraum 6 grenzen
jeweils an einer Seite die Trennebene 7 an.
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Durch
einen Vergleich von 1 und 2 ist erkennbar,
dass die Behälterteile 2, 3 zwischen
einer ersten Behälterstellung,
in welcher der Reaktionsraum 4 an der Trennebene 7 mit
dem Vorratsraum 6 verbunden ist, und einer zweiten Behälterstellung,
in welcher der Reaktionsraum 4 von dem Vorratsraum 6 getrennt
ist, parallel zu der Trennebene 7 relativ zueinander verschiebbar
sind. In der in 1 gezeigten ersten Behälterstellung
sind die Biokomponenten in einem vergleichsweise großen Volumen des
flüssigen
Mediums angeordnet, das sich aus dem Volumen des in dem Reaktionsraum 4 befindlichen
Mediums und dem Volumen des in dem Vorratsraum 6 befindlichen
Mediums zusammensetzt. Dabei kann das Medium zwischen dem Reaktionsraum 4 und
dem Vorratsraum 6 hin- und herdiffundieren.
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In
der in 2 gezeigten zweiten Behälterstellung sind die Biokomponenten
dagegen von einem relativ kleinen Volumen des Mediums umgeben. In
der zweiten Behälterstellung
können
Stoffe, die von den Biokomponenten gebildet oder verbraucht werden,
nicht in den Vorratsraum 6 diffundieren. Mit Hilfe der
Sensoren 5 können
deshalb Konzentrationsveränderungen
dieser Stoffe mit hoher Messauflösung
detektiert werden.
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Nach
Durchführung
einer Messung können die
Behälterteile 2, 3 wieder
in ihre Ausgangslage zurückbewegt
werden, um das Medium in dem Reaktionsraum 4 zu regenerieren.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
nach 1 bis 4 sowie 6 und 7 sind
die Behälterteile
parallel zu der Trennebene 7 in Richtung des Doppelpfeils
Pf1 linear verschiebbar. Bei den Ausführungsbeispielen nach 3, 4 und 7 weist das
zweite Behälterteil 3 jeweils
mehrere Vorratsräume 6 auf,
die in mindestens einer Reihe hintereinander angeordnet und voneinander
beabstandet sind. Bei dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind mehrere dieser Reihen mit Vorratsräume 6 parallel zueinander
beabstandet, so dass eine zweidimensionale Matrix mit Vorratsräumen 6 gebildet
ist. Die Behälterteile 2, 3 sind
derart parallel zu der Trennebene 7 relativ zueinander
bewegbar, dass die in der Reihe angeordneten Vorratsräume 6 nacheinander
an einem der Reihe zugeordneten Reaktionsraum 4 des ersten
Behälterteils 2 positioniert
werden können,
um das in dem Reaktionsraum 4 befindliche Medium mit dem
in dem betreffenden Vorratsraum 6 befindlichen Medium in
Kontakt zu bringen.
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Bei
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Behälterteile 2, 3 um
eine normal zu der Trennebene 7 angeordnete Achse 8 relativ
zueinander verdrehbar gelagert. Entlang einer zu der Achse 8 konzentrischen
Kreisbahn weist das zweite Behälterteil 3 mehrere
voneinander beabstandete Vorratsräume 6 auf, die durch
Verdrehen der Behälterteile 2, 3 relativ
zueinander um die Achse 8 nacheinander an dem in dem ersten
Behälterteil
vorgesehenen Reaktionsraum 4 positionierbar sind. Bei dem
in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das zweite
Behälterteil etwa
die Form einer Kreisscheibe auf. Es sind aber auch andere Geometrien
möglich.
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In 1 ist
erkennbar, dass das erste Behälterteil 2 mindestens
zwei Schichten 9, 10 aufweist, von denen eine
erste Schicht 9 den Boden des Reaktionsraums 4 und
eine zweite Schicht 10 die Seitenwände des Reaktionsraums 4 bildet.
In die erste Schicht 9 ist ein elektronischer Halbleiterchip 11 eingesetzt,
dessen Chipfläche
etwa der Grundfläche des
Reaktionsraums 4 entspricht. In den Halbleiterchip 11 sind
die Sensoren 5 integriert. In 1 ist deutlich
erkennbar, dass der Halbleiterchip 11 mehrere Sensoren 5 aufweist,
die matrixförmig
am Boden des Reaktionsraums 4 angeordnet sind.
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Bei
dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 5 in
eine dem ersten Behälterteil 2 zugewandte
Oberflächenschicht
des zweiten Behälterteils 3 integriert.
Deutlich ist erkennbar, dass dieser Oberflächenschicht in der in 6 dargestellten
zweiten Behälterstellung
an den Reaktionsraum 4 angrenzt. In der ersten Behälterstellung
sind die Sensoren 5 von dem Reaktionsraum 4 beabstandet und
durch das erste Behälterteil 2 abgedeckt
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Bei
dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das zweite
Behälterteil 3 zwei
durch eine Trennwand 12 voneinander beabstandete Vorratsräume 6 auf,
die derart angeordnet und durch eine Relativbewegung zwischen den
Behälterteilen 2, 3 an
dem Reaktionsraum 4 positionierbar sind, dass die Vorratsräume 6 über den
Reaktionsraum 4 miteinander verbunden sind. Die in den
Vorratsräumen 6 befindlichen
flüssigen
Medien können
unterschiedliche Befüllungsniveaus
aufweisen, so dass die Flüssigkeit,
die in dem Vorratsraum 6 mit dem höheren Befüllungsniveau angeordnet ist,
aufgrund der Schwerkraft in den Reaktionsraum 4 strömt und dort befindliches
Medium in den Vorratsraum 6 mit dem niedrigeren Befüllungsniveau
verdängt.
Dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit,
mit der dieser Austausch des Mediums erfolgt, von dem den Unterschied
zwischen den Befüllungsniveaus
und den Verbindungsquerschnitten zwischen den einzelnen Vorratsräumen 6 und
dem Reaktionsraum 4 und somit von der Relativposition,
welche die Behälterteile 2, 3 zueinander
aufweisen, abhängig.
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Bei
dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung
ein verstellbares stempelförmiges
Verdrängungselement 13 auf,
das in einen der Vorratsräume 6 hinein-
und aus diesem herausbewegbar ist, um Medium aus dem Vorratsraum 6 zu Verdrängen oder
in diesen anzusaugen. Das Verdrängungselement 13 ist
mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Positionierantriebs
in Richtung des Doppelpfeils Pf2 auf das erste Behälterteil 2 zu-
und von diesem wegbewegbar. Der Grundriss des Verdrängungselements 13 entspricht etwa
dem Grundriss des Vorratsraums 6. In Gebrauchstellung dichtet
der Außenumfang
des Verdrängungselements 13 gegen
die seitlich daran angrenzenden Innenwände des Vorratsraums 6 ab.