DE102004006470A1 - Photometrische Einmalmessküvette mit erhöhter Sensitivität - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine photometrische Messküvette für den einmaligen Gebrauch, die eine Sensitivitätssteigerung der Messung aufgrund einer Erhöhung der effektiven Schichtdicke erlaubt, ohne dass die geometrische Küvettenschichtdicke oder/und Küvettengeometrie verändert werden muss. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Küvette und damit in den Strahlengang der Messung eine poröse Matrix mit reflektierender innerer Oberfläche eingebracht und die zu bestimmende Substanz in die Poren oder an die Oberfläche der Matrix ein- bzw. angelagert wird. Die Auswertung erfolgt über die quantitative Erfassung des Transmissionslichtes in bekannter Art und Weise. Derartige Messküvetten können auf Basis von preiswerten polymeren Sinter-, Fasermaterialien oder Schüttgütern realisiert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einmalmessküvette für photometrische Messverfahren, durch deren Anwendung die Sensitivität sowie die Nachweisempfindlichkeit bei der Stoffanalyse von in gelöster oder dispergierter Form vorliegenden Substanzen, aber auch von adsorbierten Feststoffen verbessert werden kann. Sie ist insbesondere für Messungen von kleinen Probenvolumen gut geeignet.
  • Photometrische Messverfahren sind in der analytischen Praxis weit verbreitet. Als quantitative Analysemethode basieren sie darauf, dass die in einem definierten Messvolumen vorliegende feste, flüssige oder gasförmige Analysesubstanz mit Licht entsprechend der Anregungsbande des zu bestimmenden Stoffes durchstrahlt und das transmittierte Licht mit einem Strahlungsempfänger registriert wird. Für das von der Probe hindurch gelassene Licht liefert der Empfänger ein Signal, welches unter bestimmten Voraussetzungen durch das Lambert-Beersche Gesetz beschrieben wird. Danach gilt für das Verhältnis der Intensitäten des eingestrahlten zum durchgelassenen Licht bei definierter Wellenlänge die Beziehung: Ig(I0/I) = OD = ε·d·c (1)mit
  • I0
    in die Küvette eingestrahlte Strahlungsleistung,
    I
    gemessene Strahlungsleistung nach Durchgang des Lichtes durch die Küvette,
    OD
    optische Dichte,
    ε
    Extinktionskoeffizient,
    d
    Schichtdicke der absorbierenden Substanz (Küvettendicke)
    c
    Konzentration der zu bestimmenden Substanz.
  • Durch das Lambert-Beersche Gesetz wird das Verhalten von Farbstofflösungen im Bereich OD = 0 bis etwa OD = 2 in der Regel recht gut beschrieben. Trägt man daher in ein Koordinatensystem die optische Dichte in Abhängigkeit von der Konzentration des gelösten Stoffes (bei konstanter Schichtdicke) auf, so erhält man eine Gerade, deren Anstieg sich aus dem Produkt von Schichtdicke d und dem stoffspezifischen Extinktionskoeffizienten ε bestimmt. Mit Hilfe von in Vorversuchen ermittelten Kalibrationskurven lässt sich daher aus der gemessenen optischen Dichte die Konzentration c des zu bestimmenden Stoffes ermitteln.
  • Bei höheren OD-Werten weichen die Eichkurven vom Lambert-Beerschen Gesetz ab und zeigen ein Sättigungsverhalten. Prinzipiell können aber auch derartige Kurvenabschnitte ausgewertet werden, wenn der Messfehler akzeptabel bleibt.
  • Für die Bewertung einer photometrischen Messung sind die Parameter Sensitivität und Impräzision (Messfehler) von zentraler Bedeutung. Dabei ist die Sensitivität die differentiale Änderung des Messsignals bei differenzieller Änderung der Konzentration. Bei Gültigkeit des Lambert-Beereschen Gesetzes entspricht sie dem Anstieg der Eichfunktion, bei nichtlinearen Eichkurven ist sie konzentrationsabhängig. Nach Gleichung (1) ist die Sensitivität schichtdickenabhängig. Bei konstantem OD-Messfehler definiert sie zugleich die untere Nachweisgrenze des Messverfahrens, wie 1 zeigt. Danach ist die untere Nachweisgrenze bei photometrischen Messverfahren durch diejenige Konzentration festgelegt, bei der die optische Dichte mindestens den zweifachen Wert der Standardabweichung σ einer Nullprobe besitzt.
  • In der Praxis werden niedrige untere Nachweisgrenzen, d.h., möglichst kleine, mit den Verfahren noch sicher detektierbare Stoffkonzentrationen sowie ein breiter Messbereich angestrebt. Eine Erniedrigung der unteren Nachweisgrenze kann prinzipiell auf zwei Wegen erreicht werden: zum einen durch die Verringerung des Messfehlers, der wesentlich vom Rauschen der Messanordnung beeinflusst wird, zum anderen aber durch eine Erhöhung des Anstieges der Eichkurve. Der Reduzierung des Rauschens, z.B. durch schaltungstechnische Maßnahmen, sind durch die Elektronik physikalische Grenzen gesetzt. Kommerziell verfügbare Photometer stellen diesbezüglich schon bereits weitgehend optimierte Messanordnungen dar. Eine Erhöhung der Schichtdicke ist theoretisch zwar immer möglich, stößt aber praktisch vielfach auf Grenzen, weil nicht in jedem Fall ausreichend Messsubstanz zur Verfügung steht und der praktische Einsatz außerdem leicht befüllbare, kleinvolumige und kompakte Messanordnungen erforderlich macht. Zur Vergrößerung des optischen Weges der Messstrahlung durch die zu bestimmende Substanz sind Messanordnungen bekannt geworden, die – wie beispielsweise in DE 4104316 oder DE 4124545 dargelegt – reflektierende Elemente, wie teildurchlässige Spiegel oder spiegelnde Küvettenflächen besitzen. Eine Mikroküvette für die Absorptionsphotometrie mit totalreflektierenden Kapillarwandungen offenbart die Patentschrift DE 4308202 , bei der die Probenflüssigkeit mehrfach mit Strahlung durchsetzt wird. Derartige Maßnahmen zur Vergrößerung der durchlaufenen Wegstrecken sind allerdings mit einem erhöhten gerätetechnischen Aufwand verbunden. Aufgrund ihrer hohen Herstellungskosten eignen sie sich daher nicht oder nur eingeschränkt für die Produktion von Wegwerfküvetten zur Einmalnutzung.
  • Bei einer Vielzahl von praxisrelevanten photometrischen Tests, insbesondere auch außerhalb eines Analyselabors, wie z.B. im Umweltbereich oder in Arztpraxen, sind Einmaltestsysteme aber zwingend, da hier unter allen Umständen eine Probenverschleppung vermieden werden muss, in der Regel aber keine Möglichkeit zur einfachen und gefahrlosen Küvettenreinigung besteht.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung in Form einer Einmalmeßküvette zur Erhöhung der Sensitivität und Verbesserung der Nachweisgrenze für die photometrische Stoffanalyse zu entwickeln, welche die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik weitgehend vermeidet.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptanspruchs, wonach eine Messküvette ein poröses/heterogenes Füllmaterial mit reflektierender innerer Oberfläche enthält und sich der zu bestimmende Stoff entweder in gelöster oder dispergierter Form in den Poren des Füllmaterials befindet oder an dessen Oberfläche adsorbiert wird, wobei sich die optischen Brechungsindizes der Festphase von dem in den Poren befindlichem Lösungs- oder Dispersionsmittel unterscheiden, und die Messküvette in an sich bekannter Weise durchstrahlt und die Transmissionsstrahlung durch einen Strahlungsempfänger entsprechend registriert und ausgewertet wird.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand von mehreren Unteransprüchen. Danach verwendet man mit Vorteil als Füllmaterial vorzugsweise weiße Polymerpartikel mit einem mittleren Durchmesser zwischen 1 μm und 1 mm, die gegebenenfalls einem Sinterprozess unterzogen worden sind.
  • Beim Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Messküvette können auch mehrere Messstrahlen unterschiedlicher Raumrichtungen benutzt werden. In diesem Fall wird bei Auswertung der Messresultate mit geeigneten mathematischen Verfahren ein gemitteltes Signal gebildet.
  • Weiterhin kann die Küvette auch als Durchflussküvette ausgelegt werden, in die der Messstrahl entweder in Flussrichtung oder hierzu senkrecht eingestrahlt wird.
  • Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Messküvette lässt sich die Eichfunktion in nachfolgender Form beschreiben: Ig(I0/I) = ODe = ε·A·d·c (2)
  • Für die Anordnung entsprechend der Erfindung gilt dabei A > 1. Typische Werte für A liegen zwischen 1,5 und 10. A kann deshalb auch als Verlängerungsfaktor (prolongation factor) bezeichnet werden. Er entspricht gemäß Gleichung (3) einer Vergrößerung der effektiven Schicht- bzw. Küvettendicke. Der Verlängerungsfaktor A bzw. die effektive Schichtdicke deff lassen sich für die erfindungsgemäßen Küvetten experimentell aus OD-Messungen mit Eichsubstanzen auf der Basis von Gleichung (3) berechnen. Danach ist deff = A·d = ODe/OD, (3)wobei
  • d
    die geometrische Schichtdicke der Küvette,
    OD
    die optische Dichte, gemessen für eine Probe mit der Konzentration c in einer herkömmlichen Messküvette der geometrischen Schichtdicke d und
    ODe
    die optische Dichte, gemessen für eine Probe mit der Konzentration c in einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Küvette der geometrischen Schichtdicke d
    bedeuten.
  • Eine Erhöhung der effektiven Schichtdicke schlägt sich direkt in einer Vergrößerung des Anstieges der Eichfunktion und somit auch in einer erhöhten Sensitivität nieder. Der Verlängerungsfaktor kann konzentrationsabhängig sein und zeigt in diesem Falle – analog zu den photometrischen Eichkurven – ein Sättigungsverhalten im Bereich großer Konzentrationen.
  • Beim Einsatz der hier vorgeschlagenen Küvette lassen sich in photometrischen Messanordnungen Messungen mit erhöhter Sensitivität im gesamten oder/und überproportional im unteren Teil der Eichkurve realisieren, ohne dass die geometrischen Dimensionen der Küvette verändert werden müssten. Daraus resultiert die Möglichkeit, die (untere) Nachweisgrenze zu niedrigeren Konzentrationswerten hin zu verschieben oder/und die geometrische Schichtdicke der Küvette und das Probenvolumen zu reduzieren. Der Fall der überproportionalen Veränderung der effektiven Schichtdicke im unteren Konzentrationsbereich ist insbesondere bei photometrischen Schnelltestsystemen von praktischem Interesse, mit denen bestimmte Grenzwerte (cut off-Werte) sicher detektiert werden müssen. Hierbei wird ein cut off-Wert im unteren Konzentrationsbereich mit sehr guter Sensitivität und Präzision und gleichzeitig auch ein relativ breiter Messbereich angestrebt. Ein derartiges System kann diesen Forderungen genügen, weil dessen Sensitivität im oberen Konzentrationsbereich zwar abnimmt, aber für eine Trendanalyse noch ausreichend ist.
  • Anstelle der bereits erwähnten Sintermaterialien können auch preiswerte Fasermaterialien oder Schüttgüter eingesetzt werden. Aus herstellungstechnischer Sicht ist insbesondere der Einsatz von Formkörpern auf Basis von Polymersinter- oder Fasermaterialien günstig. Diese lassen sich in Form der jeweilig zur Verfügung stehenden Küvette herstellen und einfach einsetzen, ohne dass die Küvettenform verändert werden muss.
  • Die beschriebene Messküvette ist praktisch auf zwei unterschiedliche Arten nutzbar. So kann zum einen die zu bestimmende Substanz nach dem Einbringen in das Porenvolumen darin verbleiben und in gelöster oder dispergierter Form bestimmt werden, zum anderen kann die Substanz aber auch auf der Oberfläche der Festphase adsorbiert und in dieser Form quantifiziert werden. Das letztgenannte Verfahren ist insbesondere dann sinnvoll, wenn auf die Festphase spezifische Rezeptoren für die zu bestimmende Substanz aufgebracht werden können. In diesem Falle ist es möglich, die Messküvette als Durchflusszelle auszulegen und die zu bestimmende Substanz in einem Durchflussverfahren vor der Messung zusätzlich anzureichern. In beiden Fällen kann die Bildung der zu messenden Substanz auch durch chemische und biochemische Reaktionen in der Messküvette erfolgen, wobei gegebenenfalls ein Katalysator oder Biokatalysator in gelöster oder gebundener Form eingesetzt wird.
  • Im Falle der Messung von adsorbierten Farbstoffen lassen sich mit der Messküvette besonders hohe Sensitivitäten erreichen, wenn das in den Poren befindliche Lösungsmittel entfernt wird und die Poren mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen sowie den dazugehörigen Kurvendarstellungen näher erläutert. Selbstverständlich können alle in der Beschreibung und den Ansprüchen dargestellten wichtigen Merkmale sowohl einzeln, als auch in Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Es zeigen
  • 1 die Festlegung der Nachweisgrenze für ein photometrisches Messverfahren auf der Basis der 2-fachen Standardabweichung σ einer Nullprobe für zwei Messungen (a, b) unterschiedlicher Sensitivität,
  • 2 die Eichkurve für eine alkoholische Sudan IV-Lösung in einer herkömmlichen Photometerküvette und in einer erfindungsgemäßen Rechteckküvette mit Sinterkörpereinsatz,
  • 3 aus den OD-Werten nach 2 berechnete Verlängerungsfaktoren bei verschiedenen Konzentrationen,
  • 4 Eichkurven für eine ethanolische Sudan IV-Lösung in 5 mm-Rundküvetten mit und ohne Sinterkörpereinsatz,
  • 5 die entsprechenden Verlängerungsfaktoren für ethanolische Sudan IV-Lösungen in 5 mm-Rundküvetten für verschiedene Sinterkörpereinsätze, berechnet aus den OD-Werten nach 4,
  • 6 Eichkurven von wässrigen Sudan IV-Dispersionen (Streptavidin DSC-Rot) in 5 mm-Rundküvetten mit Sinterkörpereinsatz (Variante a – Dispersion in Poren; Variante b – Dispersion adsorbiert naß und Dispersion adsorbiert trocken) und ohne Sinterkörpereinsatz (wässrige Dispersion) sowie die
  • 7 entsprechende Verlängerungsfaktoren für die wässrigen Sudan IV-Dispersionen für verschiedene Konzentrationen, berechnet aus den OD-Werten nach 6.
  • Ausführungsbeispiel 1:
  • Rechteckküvetten mit Polymersinterkörpereinsätzen zur Messung von Farbstofflösungen
  • Es wurden Eichlösungen von Sudan IV in Ethanol hergestellt und in handelsübliche Einmalküvetten mit d = 10 mm (Polyacryl) gefüllt, wobei durch Einschieben einer 6 mm – Acrylglasscheibe die Schichtdicke auf 4 mm reduziert wurde. Von dieser Küvette wurde eine Referenzeichkurve mit einem Spektrophotometer (Shimazu UV-1202) bei 510 nm aufgenommen.
  • Anschließend erfolgten analoge Messungen in Rechteckküvetten mit Sintermatrixfüllung. Hierzu wurden in Küvetten neben die Acrylglasscheiben Sintereinsätze (HDPE Sintermaterial Porex GmbH Typ XS 4588, mittlerer Porendurchmesser 40 um, Porenvolumenanteil 50%) mit einer Schichtdicke von 4 mm eingesetzt. Die Küvetten wurden danach von oben befüllt und im Spektralphotometer vermessen. Deren Eichkurve im Vergleich zu der des 4 mm-Referenzsystems ist in 2 wiedergegeben, die nach Gleichung (3) berechneten Verlängerungsfaktoren sind aus 3 ersichtlich.
  • Wie die 3 zeigt, lassen sich mit der 4 mm-Rechteckküvette im unteren Konzentrationsbereich effektive Schichtdicken von nahezu 8 mm erreichen, bei höheren Konzentrationen geht der Effekt in eine Sättigung über. Es gilt aber bei allen Konzentrationen A > 1.
  • Ausführungsbeispiel 2:
  • Rundküvetten mit Polymersinterkörpereinsätzen zur Messung von Farbstofflösungen
  • Es wurden Polystyrenrundküvetten mit einem Innendurchmesser von 5 mm eingesetzt. Nach der Befüllung mit 100 μl Lösung erfolgte deren Vermessung in einem Leuchtdiodenphotometer (510 nm), bei dem drei in einem Winkel von 120° zueinander versetzte Leuchtdioden mit entsprechend gegenüberliegenden Sensoren angeordnet waren. Jeder Strahlengang wurde jeweils 5 sec eingeschaltet und die drei gemessenen Photospannungen gemittelt. Die Registrierung erfolgte mittels Photodiode und angeschlossenen OPV. Die Ausgangsintensität der Leuchtdioden wurde mit der jeweiligen nur mit Lösungsmittel befüllten Rundküvette konstant auf eine Photospannung von 2,2 V eingestellt. Danach erfolgte die Registrierung der zu den jeweiligen Proben zugehörigen Photospannungen sowie deren Auswertung entsprechend den Gleichungen (1) bzw. (2). Zur Herstellung von erfindungs gemäßen Einmalküvetten wurden in die Küvetten Sinterformkörper mit den Dimensionen 5 × 5 mm (d × h) eingesetzt und von oben mit 100 μl alkoholischer Sudan IV-Probenlösung befüllt und vermessen. Dabei kamen nachfolgende Sinterformkörper zum Einsatz:
    Figure 00090001
  • In den 4 und 5 sind die erhaltenen Eichkurven sowie die nach Gleichung (3) berechneten Verlängerungsfaktoren wiedergegeben.
  • Die Ergebnisse zeigen, dass die Verlängerungsfaktoren und somit die effektiven Schichtdicken stark von der Porosität des Materials abhängen. Bei dem Material mit 7 μm mittlerem Durchmesser erreichen die effektiven Schichtdicken im niedrigen Konzentrationsbereich bei einer geometrischen Schichtdicke von 5 mm Werte von 17 mm. Analog zur den Resultaten bei Rechteckküvetten fallen diese Werte bei höheren Konzentrationen ab.
  • Ausführungsbeispiel 3:
  • Rundküvetten mit Polymersinterkörpereinsätzen zur Messung von Farbstoffdispersionen und adsorbierten Feststoffen
  • Es wurden Rundküvetten und ein Leuchtdiodenphotometer entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 eingesetzt. Dazu erfolgte der Einsatz von Sinterformkörpern 5 × 5 mm (ca. 100 μl Volumen), bestehend aus gesintertem Polyethylen mit einem mittleren Porendurchmesser von 40 μm (Typ XM 0266 Porex GmbH) in zwei Varianten:
  • Variante a
  • Die Oberfläche des Polyethylens besitzt eine Schutzschicht von Rinderserumalbumin, die das Binden von Farbstoffpartikeln auf der Oberfläche verhindert.
  • Variante b
  • Die Oberfläche des Polyethylens ist mit biotinyliertem Rinderserumalbumin überzogen, welches eine spezifische Bindung/Biosorption von Strepavidin ermöglicht.
  • In die Küvetten mit Sinterkörpereinsätzen und in solche ohne Sinterkörpereinsatz (Referenzsystem) wurden verschiedene Verdünnungen einer Steptavidin-DSC-Rot Dispersion (DSC = Dye Suspensoid Conjugate) gefüllt und analog zu Ausführungsbeispiel 2 vermessen. Streptavidin-DSC besteht aus Sudan IV-Farbstoffpartikeln mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 300 nm, an deren Oberfläche Steptavidin gekoppelt wurde. Diese Konjugate bilden mit Biotin eine sehr starke Bindung aus und werden auf mit Biotin modifizierten Oberflächen entsprechend Variante b nahezu vollständig adsorbiert. Für die Experimente gelangten Dispersionen mit unterschiedlichem Partikelgehalt zum Einsatz. Die Küvetten mit adsorptiv gebundenen Dispersionen wurden nach der Vermessung im nassen Zustand mit Luft getrocknet und noch einmal vermessen
  • In 6 und 7 sind die in den drei 100 μl Messküvetten erhaltenen Eichkurven sowie die daraus auf die OD-Werte der wässrigen Dispersion bezogenen Verlängerungsfaktoren dargestellt.
  • Die Ergebnisse zeigen, dass mit einer luftgefüllten 5 mm Küvette mit adsorbiertem Farbstoff effektive Schichtdicken von bis zu 40 mm erreicht werden. Anders als bei gelösten Farbstoffen ist der Verlängerungsfaktor nur wenig konzentrationsabhängig.
  • Dieses Ergebnis trifft für beide Küvettenvarianten zu, wobei mit Küvetten ohne Oberflächensorption nur Verlängerungsfaktoren von etwa 1,5 erreicht wurden.

Claims (12)

  1. Photometrische Einmalmessküvette mit verbesserter effektiver Schichtdicke, dadurch gekennzeichnet, dass die Messküvette ein poröses/heterogenes Füllmaterial mit reflektierender innerer Oberfläche enthält und der zu bestimmende Stoff sich entweder in gelöster oder dispergierter Form in den Poren des Füllmaterials befindet oder an dessen Oberfläche adsorbiert wird, wobei sich die optischen Brechungsindizes der Festphase und der Poren voneinander unterscheiden, und die Messküvette in an sich bekannter Weise aus einer oder mehreren Raumrichtungen mit Licht durchstrahlt und das transmittierte Licht entsprechend registriert und ausgewertet wird.
  2. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial ein poröses, heterogenes Sintermaterial auf der Basis von Polyolefin- insbesondere Polyethylenbeads mit einem mittleren Porendurchmesser von 0,5 bis 500 μm eingesetzt wird und bei dem der Porenvolumenanteil 20% bis 80% des Gesamtvolumens beträgt.
  3. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial ein kondensiertes poröses Fasermaterial auf Basis von Polyolefinen, Polyestern, Cellulose oder Polyamid mit einem mittleren Porendurchmesser von 0,5 bis 500 μm eingesetzt wird und bei dem der Porenvolumenanteil 20% bis 80% beträgt.
  4. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial eine Schüttung von porösen oder nichtporösen Polymerbeads auf Basis von Palystyren, Polyvinyl benzencopolymerisat mit einem Partikeldurchmesser von 1 μm bis 1 mm eingesetzt wird.
  5. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Füllmaterials kationische oder/und anionische Gruppen enthält, mit denen der nachzuweisende Stoff adsorptiv eingebracht werden kann.
  6. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Füllmaterials hydrophobe Gruppen enthält, mit denen der nachzuweisende Stoff adsorptiv eingebracht werden kann.
  7. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Füllmaterials immobilisierte biospezifische Rezeptoren, wie Antikörper, Antigene, DNA, RNA, Lectine, Enzyme, Streptavidin oder Biotin enthält, mit denen der nachzuweisende Stoff biospezifisch adsorptiv eingebracht werden kann.
  8. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Oberfläche des Füllmaterials ein Katalysator oder Biokatalysator gekoppelt ist, an dem der nachzuweisende Stoff in löslicher oder unlöslicher Form gebildet wird.
  9. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator oder Biokatalysator, mit dem der nachzuweisende Stoff in löslicher oder unlöslicher Form gebildet wird, über eine biospezifische Bindung an die Oberfläche des Füllmaterials gekoppelt wird.
  10. Photometrische Messküvette nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messküvette eine Durchflussküvette ist.
  11. Photometrische Messküvette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfenster so angeordnet sind, dass die Messrichtung mit der Flussrichtung übereinstimmt.
  12. Photometrische Messanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfenster so angeordnet sind, dass sie Transmissionsmessungen in mindestens zwei Raumrichtungen senkrecht zur Flussrichtung zulassen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008145722A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH Device and process for binding assays
EP2264461A1 (de) 2009-06-19 2010-12-22 FZMB GmbH Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie Vorrichtung zur Durchführung eines affinitätschromatographischen Probentests
EP4446007A1 (de) 2023-04-13 2024-10-16 VELLAP Diagnostics GmbH Chromatographisches schnelltest-set zur untersuchung einer probe hinsichtlich pathogenen, biomolekülen, biomarkern und chemischen stoffen

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492396A (en) * 1967-03-13 1970-01-27 Becton Dickinson Co Agglutinate separation method and apparatus
US3961894A (en) * 1973-04-24 1976-06-08 Yissum Research Development Company Test for determination of triiodothyronine
US4039652A (en) * 1973-10-11 1977-08-02 Miles Laboratories, Inc. Column method of immunoassay employing an immobilized binding partner
GB1527264A (en) * 1975-04-07 1978-10-04 Becton Dickinson Co Immobilized immunoadsorbent
GB2017910A (en) * 1978-03-31 1979-10-10 Union Carbide Corp Reactor/separator device for use in automated solid phase immunoassay
EP0305337B1 (de) * 1987-08-24 1992-10-07 Stiftung Für Diagnostische Forschung Verfahren zum Nachweis von Antigenen und/oder Antikörpern sowie Testausrüstung zur Durchführung des Verfahrens
US5183740A (en) * 1990-02-23 1993-02-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Flow immunosensor method and apparatus
US5308771A (en) * 1992-04-13 1994-05-03 Geo-Centers, Inc. Chemical sensors
US5376551A (en) * 1991-03-12 1994-12-27 University Of Utah Research Foundation Apparatus for using fluorescently labeled ligands in studying interaction of a native ligand and its receptor
EP0816849A2 (de) * 1986-08-13 1998-01-07 Lifescan, Inc. Verfahren zum Nachweis von Analyten
DE19856703A1 (de) * 1998-12-09 2000-07-06 Deutsches Rotes Kreuz Blutspen Verfahren zum Nachweis von Antikörpern oder Antigenen
US6214560B1 (en) * 1996-04-25 2001-04-10 Genicon Sciences Corporation Analyte assay using particulate labels
DE10061515A1 (de) * 1999-12-09 2001-06-21 Deutsches Rotes Kreuz Blutspen Verfahren zum Nachweis von Antikörpern oder Antigenen sowie zur Blutgruppenbestimmung
US20030020910A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-30 Todd Peterson Use of light scattering particles in design, manufacture, and quality control of small volume instruments, devices, and processes

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2241080B (en) * 1990-02-19 1994-06-01 Perkin Elmer Ltd Improvements in or relating to analytical-sampling devices and associated spectrophotometric apparatus and method
US5125742A (en) * 1990-07-25 1992-06-30 General Analysis Corporation Long path gas absorption cell
DE4308202C2 (de) * 1993-03-15 1996-04-04 Meinrad Maechler Mikro-Küvettensystem für die Absorptionsphotometrie

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492396A (en) * 1967-03-13 1970-01-27 Becton Dickinson Co Agglutinate separation method and apparatus
US3961894A (en) * 1973-04-24 1976-06-08 Yissum Research Development Company Test for determination of triiodothyronine
US4039652A (en) * 1973-10-11 1977-08-02 Miles Laboratories, Inc. Column method of immunoassay employing an immobilized binding partner
GB1527264A (en) * 1975-04-07 1978-10-04 Becton Dickinson Co Immobilized immunoadsorbent
GB2017910A (en) * 1978-03-31 1979-10-10 Union Carbide Corp Reactor/separator device for use in automated solid phase immunoassay
EP0816849A2 (de) * 1986-08-13 1998-01-07 Lifescan, Inc. Verfahren zum Nachweis von Analyten
EP0305337B1 (de) * 1987-08-24 1992-10-07 Stiftung Für Diagnostische Forschung Verfahren zum Nachweis von Antigenen und/oder Antikörpern sowie Testausrüstung zur Durchführung des Verfahrens
US5183740A (en) * 1990-02-23 1993-02-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Flow immunosensor method and apparatus
US5376551A (en) * 1991-03-12 1994-12-27 University Of Utah Research Foundation Apparatus for using fluorescently labeled ligands in studying interaction of a native ligand and its receptor
US5308771A (en) * 1992-04-13 1994-05-03 Geo-Centers, Inc. Chemical sensors
US6214560B1 (en) * 1996-04-25 2001-04-10 Genicon Sciences Corporation Analyte assay using particulate labels
DE19856703A1 (de) * 1998-12-09 2000-07-06 Deutsches Rotes Kreuz Blutspen Verfahren zum Nachweis von Antikörpern oder Antigenen
DE10061515A1 (de) * 1999-12-09 2001-06-21 Deutsches Rotes Kreuz Blutspen Verfahren zum Nachweis von Antikörpern oder Antigenen sowie zur Blutgruppenbestimmung
US20030020910A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-30 Todd Peterson Use of light scattering particles in design, manufacture, and quality control of small volume instruments, devices, and processes

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008145722A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH Device and process for binding assays
DE102007025311A1 (de) 2007-05-30 2008-12-04 Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH Quantitativer heterogener schneller Bindungsassay mit breitem dynamischen Bereich und einfacher photometrischer Detektion
EP2264461A1 (de) 2009-06-19 2010-12-22 FZMB GmbH Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie Vorrichtung zur Durchführung eines affinitätschromatographischen Probentests
EP4446007A1 (de) 2023-04-13 2024-10-16 VELLAP Diagnostics GmbH Chromatographisches schnelltest-set zur untersuchung einer probe hinsichtlich pathogenen, biomolekülen, biomarkern und chemischen stoffen

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