DE102017223852A1

DE102017223852A1 - microtiter plate

Info

Publication number: DE102017223852A1
Application number: DE102017223852.6A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Wolf; Markus Hefele
Original assignee: Biochip Systems GmbH
Current assignee: Biochip Systems GmbH
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-07-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrotiterplatte mit einer Trägerplatte, auf deren Oberseite ein Mittel angebracht ist, das wenigstens eine über die Oberseite erhabene Kavität zumindest seitlich mit einer Kammerwand begrenzt.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb der Kavität auf der Oberseite der Trägerplatte wenigstens ein Oberflächenbereich vorgesehen ist, der zumindest teilweise peripher von einer Überströmungskulisse innerhalb der Kavität umfasst ist, die eine über den Kammerboden erhabene Kulissenwand aufweist, die eine Unterkavität innerhalb der Kavität begrenzt und eine maximale Kulissenwandhöhe besitzt, die kleiner bemessen ist als eine der Kammerwand zugeordnete Kammerwandhöhe.The invention relates to a microtiter plate with a support plate, on whose upper side a means is attached, which delimits at least one raised above the top cavity at least laterally with a chamber wall. The invention is characterized in that within the cavity on top of the support plate at least one surface area is provided, which is at least partially peripherally surrounded by a Überströmungskulisse within the cavity having a raised above the chamber floor sliding wall, which limits a lower cavity within the cavity and has a maximum backdrop wall height, which is smaller than one of the chamber wall associated chamber wall height.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrotiterplatte, mit der es möglich ist wenigstens eine stoffliche Eigenschaft einer Probe zu untersuchen. Insbesondere für Untersuchungen an chemischen oder biologischen Proben, die es in großer Anzahl zu analysieren gilt, dient die Mikrotieterplatte in vielzähliger Ausbildung und arrayförmiger Anordnung zur Realisierung einer Mikrotiter-Platte.The invention relates to a microtiter plate with which it is possible to examine at least one material property of a sample. In particular for investigations on chemical or biological samples, which are to be analyzed in large numbers, the microtiter plate serves in numerous training and array-shaped arrangement for the realization of a microtiter plate.

Stand der TechnikState of the art

Eine gattungsgemäße Sensoranordnung ist in der Druckschrift WO 2015/019260 A1 beschrieben, die zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe dient, bei der ein optisches Verhalten wenigstens eines Farbstoffes zum quantitativen Nachweis des Analyten genutzt wird. Der Farbstoff ist hierbei in einem Medium beigegeben, das in einem Sensorträger eingebracht ist, der für einen freien Zugang zwischen der zu analysierenden Probe und dem Medium sorgt. Um sicherzustellen, dass die zumeist wässrige Probe ohne äußere Krafteinwirkung möglichst das gesamte Volumen des den Farbstoff enthaltenen Mediums durchdringt, ist die Osmolalität des Mediums größer als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität gewählt. Eine Änderung des optischen Verhaltens des Farbstoffes, bedingt durch eine chemische und/oder physikalische Wechselwirkung zwischen dem in dem Medium enthaltenen Analyten und der Probe wird mittels Beleuchtung des Farbstoffes sowie einer optischen Detektion festgestellt. Hierzu kommen optische Elemente, bspw. in Form von Lichtwellenleiter und optischen Abbildungseinheiten zum Einsatz, die sehr großbauend und darüber hinaus kostenintensiv sind.A generic sensor arrangement is in the document WO 2015/019260 A1 described, which serves for the quantitative detection of an analyte in a sample, in which an optical behavior of at least one dye is used for the quantitative detection of the analyte. The dye is in this case added in a medium which is introduced into a sensor carrier, which ensures free access between the sample to be analyzed and the medium. To ensure that the mostly aqueous sample penetrates as far as possible the entire volume of the medium containing the dye without external force, the osmolality of the medium is chosen to be greater than a predetermined maximum sample osmolality. A change in the optical behavior of the dye caused by a chemical and / or physical interaction between the analyte contained in the medium and the sample is detected by means of illumination of the dye and an optical detection. For this purpose, optical elements, for example. In the form of optical waveguides and optical imaging units are used, which are very großbauend and beyond cost-intensive.

Die Druckschrift EP 2 181 188 B1 offenbart eine Mikrotiter-Platte mit mehreren Mikrobioreaktoren, die jeweils einen innerhalb eines Probenträgers integrierten, pumpenangetriebenen mit einem flüssigen Medium befüllten Fluidkanalkreislauf vorsehen, der einen 3D-Zellchip-Probenträgerbereich aufweist, in dem eine Probe, insbesondere in Form von Zellen oder biologischen Gewebe, eingebracht ist, die von dem flüssigen Medium längs des Fluidkanalkreislaufes durchströmt wird. Innerhalb eines unmittelbar am Probenträger angrenzenden optischen Sichtfenster sind transparente optische Sensoren integriert.The publication EP 2 181 188 B1 discloses a microtiter plate having a plurality of microbioreactors each providing a pump-driven fluid channel loop filled with a liquid medium integrated within a sample carrier having a 3D cell chip sample carrier region into which a sample, particularly in the form of cells or biological tissues, is introduced is, which is flowed through by the liquid medium along the fluid channel circulation. Within an optical viewing window directly adjacent to the sample carrier, transparent optical sensors are integrated.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Mikrotiterplatte, mit der eine sichere Detektion wenigstens einer stofflichen Eigenschaft einer Probe möglich sein soll. Insbesondere gilt es Untersuchungsbedingungen für eine Probe innerhalb einer Mikrotiterplatte zu schaffen, die Fehlmessungen aufgrund unbestimmter Messbedingungen ausschließen. Für die Realisierung einer derartigen Mikrotiterplatte sollen die Anzahl erforderlicher Komponenten sowie auch der finanzielle Beschaffungsaufwand möglichst gering gehalten werden. Darüber hinaus soll die Mikrotiterplatte Ansprüchen einer Miniaturisierung sowie dem Wunsch nach einer hohen Integrationsdichte gerecht werden.The invention is based on the object of a microtiter plate with which a reliable detection of at least one material property of a sample should be possible. In particular, it is necessary to provide examination conditions for a sample within a microtiter plate, which exclude incorrect measurements due to indeterminate measurement conditions. For the realization of such a microtiter plate, the number of required components as well as the financial procurement costs should be kept as low as possible. In addition, the microtiter plate should meet the requirements of miniaturization and the desire for a high integration density.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Eine bevorzuge Verwendung der Sensoranordnung ist Gegenstand des Anspruches 19. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1. A preferred use of the sensor arrangement is the subject of claim 19. The inventive concept advantageously further-forming features are the subject of the dependent claims and the further description in particular with reference to the exemplary embodiments.

Die lösungsgemäße Mikrotiterplatte mit einer Trägerplatte, auf deren Oberseite ein Mittel angebracht ist, das wenigstens eine über die Oberseite erhabene Kavität zumindest seitlich mit einer Kammerwand begrenzt, zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb der Kavität auf der Oberseite der Trägerplatte wenigstens ein Oberflächenbereich vorgesehen ist, der zumindest teilweise peripher von einer Überströmungskulisse innerhalb der Kavität umfasst ist, die eine über den Kammerboden erhabene Kulissenwand aufweist, die eine Unterkavität innerhalb der Kavität begrenzt und eine maximale Kulissenwandhöhe besitzt, die kleiner bemessen ist als eine der Kammerwand zugeordnete Kammerwandhöhe.The microplate according to the invention with a carrier plate, on the upper side of which a means is provided which delimits at least one cavity projecting above the upper side at least laterally with a chamber wall, is characterized in that at least one surface region is provided within the cavity on the upper side of the carrier plate, which is at least partially peripherally surrounded by a Überströmungskulisse within the cavity, which has a raised above the chamber floor backdrop wall which limits a lower cavity within the cavity and has a maximum backdrop wall height, which is smaller than a chamber wall associated chamber wall height.

Die Ausbildung einer Unterkavität innerhalb der von der Kammerwand umfassten Kammerwand trägt in erster Linie dazu bei, dass bei Befüllen des Kavität mit einer gasförmigen oder flüssigen Probe, die Unterkavität stets vollständig befüllt wird und bleibt, insbesondere im Fall einer dynamischen Durchflutung bzw. Durchströmung der Kavität mit einer gasförmigen oder flüssigen Probe. Die Unterkavität bildet innerhalb der Kavität eine Art Rückhaltebecken, das befüllt bleibt, selbst wenn das übrige Volumen der Kavität von der gasförmigen oder flüssigen Probe entleert ist. Dies stellt sicher, dass eine innerhalb der Unterkavität erfolgende Untersuchung an einer Probe mittels einer geeigneten Sensorik, stets in einem gleichbleibenden Milieu erfolgen kann.The formation of a lower cavity within the chamber wall enclosed by the chamber wall primarily contributes to the fact that, when the cavity is filled with a gaseous or liquid sample, the lower cavity is always completely filled and remains, in particular in the case of dynamic flow or throughflow of the cavity with a gaseous or liquid sample. The subcavity forms a kind of retention basin within the cavity, which remains filled even if the remaining volume of the cavity is emptied of the gaseous or liquid sample. This ensures that an examination taking place within the subcavity on a sample can be carried out by means of a suitable sensor system, always in a constant medium.

Die lösungsgemäße Mikrotiterplatte lässt sich in einer Vielzahl bevorzugter Ausführungsformen realisieren, die sich durch die nachfolgenden optionalen Merkmale jeweils in Alleinstellung oder durch deren Kombination auszeichnen:The microplate according to the invention can be realized in a multiplicity of preferred embodiments, which are distinguished by the following optional features in each case alone or by a combination thereof:

Die die Unterkavität umgebende Kulissenwand weist vorzugsweise wenigstens zwei den wenigstens einen Oberflächenbereich peripher zumindest abschnittweise umfassende Kulissenwandbereiche auf, deren Kulissenwandhöhen unterschiedlich ausgebildet sind.The backdrop wall surrounding the subcavity preferably has at least two circumferentially at least partially surrounding the at least one surface area Sliding wall areas, the backdrop wall heights are designed differently.

Die die Kavität umgebende Kammerwand und/oder die die Unterkavität umgebende Kulissenwand sind in Art einer Hohlzylinderwand, d.h. mit rundem Querschnitt, oder einer Innenwand eines hohlen prismatischen Körpers, d.h. mit n-eckigen Querschnitt ausgebildet.The chamber wall surrounding the cavity and / or the sliding wall surrounding the lower cavity are in the form of a hollow cylinder wall, i. with a round cross section, or an inner wall of a hollow prismatic body, i. formed with n-angular cross-section.

Die die Unterkavität umgebende Kulissenwand ist vorzugsweise zumindest abschnittweise porös ausgebildet oder weist wenigstens eine lokale Durchtrittsöffnung auf, so dass ein kontrollierter Zu- und/oder Abfluss in oder aus der Unterkavität erfolgen kann.The backdrop wall surrounding the lower cavity is preferably porous at least in sections or has at least one local passage opening, so that a controlled inflow and / or outflow into or out of the lower cavity can take place.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht innerhalb eines von der Überströmungskulisse zumindest seitlich zum wenigstens einen Oberflächenbereich begrenzten Strömungsvolumens wenigstens einen über die Oberseite der Trägerplatte erhabenen dornartigen Fortsatz, vorzugsweise in Art eines Dorn, vor.A further preferred exemplary embodiment provides, within a flow volume bounded at least laterally to the at least one surface region by the overflow passage, at least one spike-like projection, preferably in the manner of a spike, raised above the upper side of the carrier plate.

Vorzugsweise sind innerhalb der Kavität wenigstens zwei Überströmungskulissen angebracht, die gemeinsam mit der Kammerwand wenigstens drei seriell angeordnete Unterkavitäten ausbilden, eine erste, zweite und dritte Unterkavität, von denen die zweite Unterkavität zwischen der ersten und dritten Unterkavität angeordnet ist. Vorzugsweise ist hierbei das Kammervolumen der ersten Unterkavität gleich dem Kammervolumen der dritten Unterkavität. Ferner sind die Überströmungskulissen derart dimensioniert und ausgebildet, dass die erste Unterkavität in Bezug zur Oberseite der Trägerplatte einen Abstand aufweist, der der Kulissenwandhöhe der die zweite und dritte Unterkavität trennende Überströmungskulisse entspricht.Preferably, at least two Überströmungskulissen are mounted within the cavity, which form together with the chamber wall at least three serially arranged lower cavities, a first, second and third Unterkavität, of which the second Unterkavität between the first and third Unterkavität is arranged. Preferably, in this case the chamber volume of the first sub-cavity is equal to the chamber volume of the third sub-cavity. Further, the Überströmungskulissen are dimensioned and formed such that the first subcavity with respect to the upper side of the support plate has a distance corresponding to the backdrop wall height of the second and third subcavity separating Überströmungskulisse.

Jede von der Kammerwand umfasste Kavität ist gegenüberliegend zur Oberseite der Trägerplatte einseitig offen ausgebildet und ermöglicht somit einen freien Zugang in die Kavität. So kann auf diese Weise über den offenen Zugang die Kavität mit einer Probenflüssigkeit befüllt werden. Die Zuführung der Probeflüssigkeit kann mit an sich bekannten Zuführungsmitteln erfolgen, bspw. mittels einer Pipettenanordnung, die in der Regel eine einmalige Befüllung der Kavität mit der Probeflüssigkeit gestattet. Auch sind Probenzuführungen denkbar, die ein aktives Durchströmen der Kavität mit einer Probe ermöglichen, bei der die Probe über eine Zuführungsleitung in die Kavität und mittels einer entsprechend angeordneten Abflussleitung aus der Kavität herausgeführt werden kann.Each cavity enclosed by the chamber wall is open on one side open to the upper side of the carrier plate and thus allows free access into the cavity. Thus, the cavity can be filled with a sample liquid via the open access in this way. The supply of the sample liquid can be carried out with known feeding means, for example by means of a pipette arrangement, which usually allows a one-time filling of the cavity with the sample liquid. Sample feeds are also conceivable which enable an active flow through the cavity with a sample, in which the sample can be led out of the cavity via a feed line into the cavity and out of the cavity by means of a correspondingly arranged discharge line.

Durch Vorsehen wenigstens einer Unterkavität innerhalb jeder Kavität ist gewährleistet, dass die Unterkavität stets mit der gasförmigen oder flüssigen Probe befüllt ist. Ein Trockenfallen bzw. Trockenlaufen der Unterkavität kann nicht auftreten. Um eine Probenuntersuchung durchzuführen, entweder an der gasförmigen oder flüssigen Probe selbst oder an einer biol. Gewebeprobe, die in Wechselwirkung mit der gasförmigen oder flüssigen Probe tritt, befindet sich innerhalb der Unterkavität ein Messsensor, vorzugsweise in Form eines Sensormediums, im weiteren als Sensorspot bezeichnet, das über optisch stimulierbare Fluoreszenzeigenschaften verfügt, die von der wenigstens einen stofflichen Eigenschaft der Probe abhängen.Provision of at least one lower cavity within each cavity ensures that the lower cavity is always filled with the gaseous or liquid sample. Drying or dry running of the lower cavity can not occur. To perform a sample examination, either on the gaseous or liquid sample itself or on a biol. Tissue sample that interacts with the gaseous or liquid sample is located within the lower cavity a measuring sensor, preferably in the form of a sensor medium, hereinafter referred to as sensor spot, which has optically stimulable fluorescence properties that depend on the at least one material property of the sample ,

Zudem sind Form, Anordnung und Größe der innerhalb einer Kavität eingebrachten Kulissenwand unter Maßgabe einer verbesserten Wechselwirkung zwischen Sensorspot und Probe geeignet zu wählen. Auch sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, zumindest Bereiche der Kulissenwand aus porösem Material auszubilden, so dass die gasförmige oder flüssige Probe durch die porösen Kulissenwandbereiche hindurchtreten kann. Auch zusätzliche, im Bereich des Sensorspots oder angrenzend zum Sensorspot am angebrachte, dornartige Fortsätze dienen einer lokalen Verwirbelung der Probenströmung nahe der Sensorspotoberfläche.In addition, the shape, arrangement and size of the introduced within a cavity backdrop wall under the provision of an improved interaction between the sensor spot and sample are suitable to choose. Also provides a preferred embodiment, at least to form areas of the sliding wall of porous material, so that the gaseous or liquid sample can pass through the porous backdrop wall areas. Additional, in the region of the sensor spot or adjacent to the sensor spot on the attached, thorn-like projections serve a local turbulence of the sample flow near the Sensorpotoberfläche.

Die lösungsgemäße Mikrotiterplatte dient insbesondere zum quantitativen Nachweis wenigstens eines Analyten innerhalb einer chemischen oder biologischen fluiden Probe. Derartige Nachweise sind insbesondere im medizinischen oder pharmazeutischen Bereich von größtem Interesse.The microtiter plate according to the invention is used in particular for the quantitative detection of at least one analyte within a chemical or biological fluid sample. Such evidence is of particular interest in the medical or pharmaceutical field.

Bevorzugte weitere Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die nachstehende Figurenbeschreibung erläutert, so insbesondere eine bevorzugte Sensorik zur Erfassung des von Seiten des Sensorspots emittierten Fluoreszenzlichtes.Preferred further exemplary embodiments are explained with reference to the following description of the figures, in particular a preferred sensor system for detecting the fluorescent light emitted by the sensor spot.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

1a - d Darstellung von Kavitäten mit unterschiedliche ausgebildeten Überström ungsku lissen,
2a, b Darstellung von Querschnittsformen jeweils durch eine Kavität.
3 Längsschnitt durch eine lösungsgemäß ausgebildete Sensoranordnung sowie
4a, b, c Illustration eines Mehrschichtaufbaus zur Realisierung einer Mikrotiter-Platte

The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:

1a - d representation of cavities with different formed overflow gaps,
2a, b Representation of cross-sectional shapes in each case by a cavity.
3 Longitudinal section through a solution according to the sensor arrangement and
4a, b , c Illustration of a multilayer construction for the realization of a microtiter plate

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit Ways to carry out the invention, industrial usability

1a stellt stark schematisiert einen Längsschnitt durch die Trägerplatte 1 einer Mikrotiterplatte dar, an deren Oberseite 10 fluiddicht ein Mittel 9 zur seitlichen Begrenzung einer Kavität 10 mit einer Kammerwand 17 angebracht ist. Die Kammerwand 17 begrenzt die Kavität 10 gemeinsam mit dem Kammerboden 18, der einen Teilbereich der Oberseite 10 der Trägerplatte 1 ist. Gegenüberliegend zum Kammerboden 18 ist die Kavität 10 nach oben frei zugänglich. 1a represents highly schematic a longitudinal section through the support plate 1 a microtiter plate, at the top 10 fluid-tight a means 9 to the lateral boundary of a cavity 10 with a chamber wall 17 is appropriate. The chamber wall 17 limits the cavity 10 together with the chamber floor 18 , which is a partial area of the top 10 the carrier plate 1 is. Opposite to the chamber floor 18 is the cavity 10 upwards freely accessible.

Ferner ist innerhalb der Kavität 10 eine Überströmungskulisse 19 angebracht, bspw. in Form einer einen Oberflächenbereich X zumindest teilweise seitlich umgebenden Kulissenwand 20 mit einer maximalen Kulissenwandhöhe h2, die kleiner ist als die Kammerwandhöhe h1 und die eine Unterkavität 10U umfasst.Furthermore, inside the cavity 10 an overflow scene 19 attached, for example in the form of a surface area X at least partially laterally surrounding backdrop wall 20 with a maximum slotted wall height h2 which is smaller than the chamber wall height h1 and the one subcavity 10U includes.

Die Überströmungskulisse 19 trägt dazu bei, dass eine in die Kavität 10 einströmende gasförmige oder flüssige Probe P im Bereich der Unterkavität 10U Verwirbelung V unterliegt.The Überströmungskulisse 19 helps to get one into the cavity 10 incoming gaseous or liquid sample P in the area of the lower cavity 10U turbulence V subject.

Eine Draufsicht auf die Kavität 10 ist in 2a illustriert, bei der davon ausgegangen ist, dass die Kammerwand 17 eine hohlzylinderförmig ausgebildete Kavität 10 einschließt, innerhalb der die Kulissenwand 20 gleichsam eine hohlzylinderförmige Unterkavität 10U umgibt.A top view of the cavity 10 is in 2a illustrated, in which it was assumed that the chamber wall 17 a hollow cylindrical cavity 10 includes, within the backdrop wall 20 as it were a hollow cylindrical lower cavity 10U surrounds.

Denkbar sind auch von der Kreisform abweichende Kammerwand- und Kulissenwandgeometrien, wie sie bspw. in 2b illustriert ist, in der die Kammerwände jeweils n-eckige Kammerquerschnitte aufweisen. Selbstverständlich sind auch weitere, hiervon abweichende Kammerwandquerschnittsformen denkbar.Are also conceivable deviating from the circular chamber wall and backdrop wall geometries, as they are, for example. In 2 B is illustrated, in which the chamber walls each have n-sided chamber cross-sections. Of course, further, deviating from this Kammerwandquerschnittsformen are conceivable.

In 1b weist die Überströmungskulisse 19 Kulissenwandabschnitte mit unterschiedlich dimensionierten Kulissenwandhöhen h2 und h3 auf. Auch derartige Kulissenwandhöhenunterschiede unterstützen den Grad der Verwirbelung V der Probe innerhalb der Unterkavität 10U.In 1b has the Überströmungskulisse 19 Sliding wall sections with differently sized slotted wall heights h2 and h3 on. Also, such sliding wall height differences support the degree of turbulence V the sample within the subcavity 10U ,

In 1c ist im Bereich der Unterkavität 10U ein vertikal über den Oberflächenbereich X erhabener Dorn 21 angebracht, der gleichfalls als Überströmungskulisse dient. Der Dorn 21 kann je nach Ausbildung in Bezug auf Form und Größe auch nur als Befestigungsmittel zur Fixierung einer Probe, bspw. in Form eines Zellenverbundes bzw. einer Gewebeprobe innerhalb der Unterkavität 10U dienen, die mit einer flüssigen Probe oder einem flüssigen Reagenz zur Untersuchung der am Dorn 21 befestigten Probe befüllt bzw. durchströmt wird.In 1c is in the area of the lower cavity 10U a vertical over the surface area X raised thorn 21 attached, which also serves as a flow bypass. The thorn 21 Depending on the training in terms of shape and size and only as a fastener for fixing a sample, eg. In the form of a cell composite or a tissue sample within the lower cavity 10U Serve with a liquid sample or a liquid reagent to examine the on the mandrel 21 filled sample is filled or flowed through.

1d illustriert ein Ausführungsbeispiel mit einer Kavität 10, die gleichsam wie die Ausführungsbeispiele in den 1 a und b, drei Unterkavitäten U1, U2 und U3 besitzt, die jeweils von den Kulissenwänden 20 und 20' voneinander getrennt sind, wobei die den Unterkavitäten U1 und U3 zugeordneten Volumina V1, V3 gleichgroß dimensioniert sind, d.h. V1 = V3. Vorzugsweise ist auch das Volumen V2 der mittleren Unterkavität U2 gleichgroß mit V1 und V3 gewählt. 1d illustrates an embodiment with a cavity 10 , which are like the embodiments in the 1 a and b, three sub-cavities U1 . U2 and U3 owns, each from the backdrop walls 20 and 20 ' are separated from each other, wherein the lower cavities U1 and U3 assigned volumes V1 . V3 are the same size, ie V1 = V3. Preferably, the volume is also V2 the middle subcavity U2 the same size as V1 and V3 selected.

Das Einbringen der flüssigen Probe P in die Kavität 10 erfolgt stets in die erste Unterkavität U1, bspw. mit Hilfe einer manuell oder automatisch betriebenen Pipette. Aus der ersten Unterkavität U1 überströmt die Probe P die Kulissenwand 20 und gelangt in die mittlere Unterkavität U2. Im Weiteren überströmt die Probe P die Kulissenwand 20 in die dritte Unterkavität U3, aus der die Probe P mit Hilfe eines pumpengetriebenen Abfluß entnommen wird.The introduction of the liquid sample P into the cavity 10 always takes place in the first subcavity U1 , for example with the aid of a manually or automatically operated pipette. From the first subcavity U1 overflows the sample P the backdrop wall 20 and enters the middle subcavity U2 , Furthermore, the sample overflows P the backdrop wall 20 into the third subcavity U3 from which the sample P is taken with the help of a pump-driven drain.

Sämtliche in den 1 a) bis d) illustrierten Ausführungsbeispiele weisen Überströmungskulissen auf, die zum Einen dafür sorgen, dass innerhalb der Unterkavität 10U, eine maximale Strömungsverwirbelung vorhanden ist, zum anderen helfen die Überströmungskulissen zur Vermeidung eines Trockenlaufens der Unterkavität, in der vorzugsweise jeweils ein Sensorspot angebracht ist, so dass immer gewährleistet, dass der Sensorspot oder eine am Sensorspot angebrachte Gewebeprobe von Flüssigkeit umgegeben ist. Dies ist vor allen in den Ausführungsbeispielen der 1 a, b und d der Fall zumal hier der Sensorspot 2 jeweils zwischen zwei Überströmungskulissen 19, 20 angeordnet ist, die ein mit der Kammerwand 17 eingeschlossenes Becken bilden, das stets mit Flüssigkeit gefüllt ist.All in the 1 a) to d) illustrated embodiments have Überströmungskulissen on the one hand ensure that within the lower cavity 10U On the other hand, the Überströmungskulissen help to avoid dry running of the lower cavity, in each of which preferably a sensor spot is attached, so that always ensures that the sensor spot or attached to the sensor spot tissue sample is surrounded by liquid. This is above all in the embodiments of the 1 a, b and d the case especially here the sensor spot 2 each between two Überströmungskulissen 19 . 20 is arranged, the one with the chamber wall 17 enclosed pool, which is always filled with liquid.

Vorzugsweise weisen die Kulissenwandabschnitte 20 vollständig oder nur bereichsweise lokale Durchtrittsöffnungen auf oder sind aus porösem Material gefertigt, so dass sich die Kulissenwand 20 durchströmende Strömungsabschnitte innerhalb der Probe P ausbilden können, die zur Wirbelunterstützung V im Bereich oberhalb des Sensorspots 2 beitragen.Preferably, the link wall sections 20 completely or only partially regional through openings or are made of porous material, so that the backdrop wall 20 flowing flow sections within the sample P that can contribute to eddy support V in the area above the sensor spot 2 contribute.

Der Sensorspot 2 besteht vorzugsweise aus einem fluoreszierenden organischen Material, das in einer Sensoranordnung gemäß einem in 3 näher beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt.The sensor spot 2 is preferably made of a fluorescent organic material, which in a sensor arrangement according to one in. In 3 described embodiment is used.

3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Sensoranordnung mit zwei auf der Oberseite 10 einer transparent ausgebildeten Sensorträgerplatte 1 angebrachten Sensorspots 2, die jeweils aus einem organischen Material bestehen, das bei entsprechender optischer Anregung mit Anregungslicht A Fluoreszenzlicht F zu emittieren vermag. Nicht notwendigerweise müssen die Sensorspots 2 aus jeweils gleichem Material zusammengesetzt sein. 3 shows a longitudinal section through a sensor arrangement with two on the top 10 a transparent sensor carrier plate 1 attached sensor spots 2 , each consisting of an organic material, the corresponding optical excitation with excitation light A fluorescent light F to emit. Not necessarily, the sensor spots 2 be composed of the same material.

Beabstandet zur Unterseite 1u der Sensorträgerplatte 1 sind auf einer Leiterplatte 3 zwei Lichtquellen 4, jeweils in Form einer LED, sowie ein mittig zwischen den beiden Lichtquellen 4 angeordneter Lichtdetektor 5 in Form einer Photodiode angebracht.Distances to the bottom 1u the sensor carrier plate 1 are on a circuit board 3 two light sources 4 , each in the form of an LED, as well as a center between the two light sources 4 arranged light detector 5 attached in the form of a photodiode.

Zwischen den Lichtquellen 4 und dem mittig angeordneten Lichtdetektor 5 sind jeweils Lichtkulissen 6 angebracht, die sich stegartig über die Leiterplatte 3 erheben und jeweils aus einem Material gefertigt sind, das intransparent ist, zumindest für das von den Lichtquellen 4 emittierten, sog. Anregungslicht A. Die Lichtkulissen 6 vermeiden eine unmittelbare Bestrahlung des Lichtdetektors 5 mit dem von Seiten der Lichtquellen 4 emittierten Anregungslicht A.Between the light sources 4 and the centrally located light detector 5 are each light scenes 6 attached, the web-like over the circuit board 3 and are each made of a material that is intransparent, at least for that of the light sources 4 emitted, so-called excitation light A , The light scenes 6 avoid direct irradiation of the light detector 5 with the light sources 4 emitted excitation light A ,

Zudem ist zumindest oberhalb des Lichtdetektors 5 eine schichtförmig ausgebildete optische Filteranordnung 7 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel gemäß 3 an den Lichtkulissen 6 bündig aufliegt und den Lichtdetektor 5 brückenartig überspannt. Die optische Filteranordnung 7 ist intransparent für das von den Lichtquellen 4 emittierte Anregungslicht A, so dass durch mögliche Reflexionen an der Unterseite 1u der Sensorträgerplatte 1 das Anregungslichtes A nicht auf den Lichtdetektor 5 gelangen kann.In addition, at least above the light detector 5 a layered optical filter arrangement 7 arranged in the embodiment according to 3 at the light scenes 6 flush and the light detector 5 bridged like a bridge. The optical filter arrangement 7 is intransparent to that of the light sources 4 emitted excitation light A , so by possible reflections at the bottom 1u the sensor carrier plate 1 the excitation light A not on the light detector 5 can get.

Zwischen der optischen Filteranordnung 7 und der Unterseite 1u der Sensorträgerplatte 1 ist zudem ein räumlicher Abstand 8 vorgesehen, der es ermöglicht, dass zum einen jeweils von einer Lichtquelle 4 emittiertes Anregungslicht A weitgehend ungehindert jeweils einen Sensorspot 2 durch die Unterseite 1u der Sensorträgerplatte 1 beleuchtet und diesen zur Emission von Fluoreszenzlicht F anregt, das seinerseits wiederum weitgehend ungehindert nach unten Richtung Lichtdetektor 5 durch die optische Filteranordnung 7 abgestrahlt werden kann.Between the optical filter assembly 7 and the bottom 1u the sensor carrier plate 1 is also a spatial distance 8th provided, which makes it possible for each of a light source 4 emitted excitation light A largely unhindered each one sensor spot 2 through the bottom 1u the sensor carrier plate 1 illuminated and this for the emission of fluorescent light F stimulates, in turn, largely unhindered down towards the light detector 5 through the optical filter assembly 7 can be radiated.

In besonders vorteilhafter Weise ist die lösungsgemäß ausgebildete Sensoranordnung derart gestaltet, so dass ein einziger Lichtdetektor 5 Fluoreszenzlicht F von wenigstens zwei Sensorspots 2 zu empfangen vermag und entsprechend in elektrische Sensorsignale umwandelt. Hierzu sind die an der Oberseite 10 der Sensorträgerplatte 1 angeordneten Sensorspots 2 derart relativ zu dem auf der Leiterplatte 3 angebrachten Lichtdetektor 5 angeordnet, so dass jeweils ein Sensorspot 2 in Projektion auf die Oberseite 10 bzw. Unterseite 1u der Sensorträgerplatte 1 seitlich angrenzend zu oder teilweise überlappend mit dem Lichtdetektor 5 angebracht ist. Wie aus der Bilddarstellung gemäß 3 zu entnehmen ist, wird jeder der zwei Sensorspots 2 von einer an unterschiedlichen Bereichen auf der Leiterplatte 3 angeordneten Lichtquellen 4 beleuchtet, wobei das von Seiten des Sensorspots 2 emittierte Fluoreszenzlicht von einem gemeinsamen Lichtdetektor 5 empfangen wird.In a particularly advantageous manner, the sensor arrangement designed in accordance with the invention is configured such that a single light detector 5 fluorescent light F of at least two sensor spots 2 and converts accordingly into electrical sensor signals. These are the ones on the top 10 the sensor carrier plate 1 arranged sensor spots 2 so relative to that on the circuit board 3 attached light detector 5 arranged so that each one sensor spot 2 in projection on top 10 or bottom 1u the sensor carrier plate 1 laterally adjacent to or partially overlapping with the light detector 5 is appropriate. As shown in the picture below 3 As can be seen, each of the two sensor spots 2 from one to different areas on the circuit board 3 arranged light sources 4 illuminated, by the side of the sensor spot 2 emitted fluorescent light from a common light detector 5 Will be received.

Denkbar wäre ebenso eine an der Oberseite 10 der Sensorträgerplatte 1 angebrachte Vierfachanordnung von Sensorspots, die jeweils in Projektion zur Oberseite 10 der Sensorträgerplatte um einen gemeinsamen Lichtdetektor 5 angebracht ist. Jeder der einzelnen Sensorspots wird entsprechend von einer getrennt an der Leiterplatte angeordneten Lichtquelle 4 bestrahlt, wobei das von allen vier Sensorspots emittierte Fluoreszenzlicht von einem einzigen Lichtdetektor empfangen wird.It would also be conceivable one on the top 10 the sensor carrier plate 1 attached quadruple array of sensor spots, each in projection to the top 10 the sensor carrier plate around a common light detector 5 is appropriate. Each of the individual sensor spots is correspondingly arranged by a separately arranged on the circuit board light source 4 irradiated, wherein the fluorescent light emitted by all four sensor spots is received by a single light detector.

Die Wellenlänge des von einem Sensorspot 2 emittierten Fluoreszenzlichtes F und/oder die sogenannte Fluoreszenzlebensdauer ist/sind abhängig von wenigstens einer stofflichen Eigenschaft einer mit dem Sensorspot 2 in Wechselwirkung tretenden Probe P, die es zu analysieren gilt.The wavelength of a sensorpot 2 emitted fluorescent light F and / or the so-called fluorescence lifetime is / are dependent on at least one material property of one with the sensor spot 2 interacting sample P that needs to be analyzed.

Um die Sensorspots 2 mit einer Probe in Wechselwirkung zu bringen, ist an der Oberseite 1o der Sensorträgerplatte 1 ein Mittel 9 vorgesehen, das um die Sensorspots 2 eine seitlich begrenzte und nach oben frei zugängliche Kavität 10 einschließt, in das die flüssige Probe einfüllbar ist. Bevorzugte Ausführungsformen für die Ausbildung des Mittels 9 sind in den 3 a-d illustriert.To the sensor spots 2 interacting with a sample is at the top 1o the sensor carrier plate 1 a means 9 provided that to the sensor spots 2 a laterally limited and upwardly freely accessible cavity 10 includes, in which the liquid sample is fillable. Preferred embodiments for the formation of the agent 9 are in the 3 ad illustrated.

Die in 3 dargestellte Sensoranordnung verfügt über einen schichtförmigen Aufbau durch den die Leiterplatte 3 mittelbar mit der Sensorträgerplatte 1 fest verbunden ist. Die Sensoranordnung stellt somit eine einheitliche Baueinheit dar. Zum Zwecke einer möglichst ökonomischen Herstellung bietet es sich an, die auf der Leiterplatte 3 angebrachten elektrooptischen Komponenten als SMD-Bauteile auszubilden und anzubringen. Unmittelbar auf der Oberfläche der Leiterplatte 3 wird eine sog. Maskenschichtanordnung 11 aufgebracht, die vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen, opaken Kunststoffmaterial gefertigt ist und insbesondere die Lichtkulissen 6 bildet.In the 3 shown sensor assembly has a layered structure through which the circuit board 3 indirectly with the sensor carrier plate 1 is firmly connected. The sensor arrangement thus represents a unitary unit. For the purpose of the most economical production possible, it makes sense on the circuit board 3 form and attach attached electro-optical components as SMD components. Immediately on the surface of the circuit board 3 becomes a so-called mask layer arrangement 11 applied, which is preferably made of an opaque, opaque plastic material and in particular the light scenes 6 forms.

Eine derartige Maskenanordnung 11 ist in 4a in perspektivischer Draufsicht dargestellt. Die Maskenschichtanordnung 11 weist für jede Sensoranordnung jeweils eine für einer Lichtquelle 4 zugeordnete Durchtrittsöffnung 12 sowie eine für den zwischen Lichtquellen 4 angeordneten Lichtdetektor 5 vorgesehene Ausnehmung 13 auf. Die Zwischenstege 6 zwischen jeweils einer Durchtrittsöffnung 12 und der Ausnehmung 13 entsprechen jeweils den in 3 illustrierten Lichtkulissen 6.Such a mask arrangement 11 is in 4a shown in perspective plan view. The mask layer arrangement 11 has one for each sensor arrangement one for a light source 4 associated passage opening 12 and one for the between light sources 4 arranged light detector 5 provided recess 13 on. The intermediate bridges 6 between in each case one passage opening 12 and the recess 13 each correspond to the in 3 illustrated light scenes 6 ,

Auf der Maskenschichtanordnung 11 ist die schichtförmig ausgebildete, optische Filteranordnung 7 aufgebracht, siehe auch 4b, die deckungsgleich mit den Durchtrittsöffnungen 12 innerhalb der Maskenschichtanordnung 11 gleichförmig ausgebildete Durchtrittsöffnungen 14 besitzt, durch die ein freier Lichtweg für das von Seiten der Lichtquellen 4 emittierte Anregungslicht A geschaffen wird.On the mask layer arrangement 11 is the layered, optical filter assembly 7 upset, see also 4b , which coincide with the passage openings 12 within the mask layer arrangement 11 uniformly formed through openings 14 owns, through which a free light path for that from the side of the light sources 4 emitted excitation light A is created.

Auf der schichtförmig ausgebildeten, optischen Filteranordnung 7 ist eine, gleichsam aus intransparenten opaken, vorzugsweise Kunststoffmaterial gefertigte Distanzmaskenanordnung 15 aufgebracht, die jeweils Ausnehmungen 16 aufweist, die in Projektion auf die Oberseite der Leiterplatte 3 jeweils zwei Lichtquellen 4 sowie den zwischen den Lichtquellen 4 angeordneten Lichtdetektor 5 unterbrechungsfrei umfasst. Schließlich ist die Sensorträgerplatte 1 mit der Distanzmaskenanordnung 16 fest verbunden. Sämtliche die Sensoranordnung umfassende Schichten sind fest miteinander verbunden und bilden einen untrennbaren Schichtverbund.On the layered, optical filter assembly 7 is a, as it were from opaque opaque, preferably made of plastic material spacer mask assembly 15 applied, each recesses 16 which is projected onto the top of the circuit board 3 two light sources each 4 as well as between the light sources 4 arranged light detector 5 uninterrupted. Finally, the sensor carrier plate 1 with the distance mask arrangement 16 firmly connected. All layers comprising the sensor arrangement are firmly connected to one another and form an inseparable layer composite.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SensorträgerplatteSensor support plate
1010: Oberseite der SensorträgerplatteTop of the sensor carrier plate
1u1u: Unterseite der SensorträgerplatteBottom of the sensor carrier plate
22: Sensorspotsensor spot
33: Leiterplattecircuit board
44: Lichtquelle, LEDLight source, LED
55: Lichtdetektor, PhotodiodeLight detector, photodiode
66: Lichtkulisselight backdrop
77: schichtförmig ausgebildete optische Filteranordnunglayered optical filter arrangement
88th: Abstanddistance
99: Mittelmedium
1010: Kavitätcavity
10U10U: UnterkavitätUnterkavität
1111: MaskenschichtanordnungMask layer arrangement
1212: DurchtrittsöffnungThrough opening
1313: Ausnehmungrecess
1414: DurchtrittsöffnungThrough opening
1515: DistanzmaskenanordnungDistance mask arrangement
1616: Ausnehmungrecess
1717: Kammerwandchamber wall
1818: Kammerbodenchamber floor
1919: UmströmungskulisseUmströmungskulisse
2020: Kulissenwandbackdrop wall
2121: dornartiger Fortsatzthorn-like extension
PP: einströmende Probeincoming sample
VV: Verwirbelungturbulence
V1, V2, V3V1, V2, V3: Volumen der UnterkavitätenVolume of the lower cavities
U1, U2, U3U1, U2, U3: UnterkavitätenUnterkavitäten
AA: Anregungslichtexcitation light
FF: Fluoreszenzlichtfluorescent light
XX: Oberflächenbereichsurface area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015/019260 A1 [0002]
EP 2181188 B1 [0003]

Claims

Microtiter plate having a support plate, on the upper side of which a means is attached which delimits at least one cavity raised above the upper side at least laterally with a chamber wall, characterized in that within the cavity on the upper side of the support plate at least one surface area is provided which is at least partially peripheral is encompassed by an overflow within the cavity having a raised above the chamber floor sliding wall, which limits a lower cavity within the cavity and has a maximum backdrop wall height, which is smaller than a chamber wall associated chamber wall height.

After microtiter plate Claim 1 , characterized in that the sliding wall has at least two peripherally at least partially a peripheral surface area comprehensive Kulissenwandbereiche whose Kulissenwandhöhen are different.

After microtiter plate Claim 1 or 2 , characterized in that the chamber wall and / or the sliding wall in the manner of a hollow cylinder wall or an inner wall of a hollow prismatic body are / is formed.

Microtiter plate according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the sliding wall is formed at least partially porous, and / or that the sliding wall has at least one local passage opening.

Microtiter plate according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that within a limited by the overflow passage at least laterally to the at least one surface area flow volume at least one raised above the top of the support plate thorn-like extension is provided.

Microtiter plate according to one of Claims 1 to 5 characterized in that at least two overflow ducts are mounted within the cavity, forming together with the chamber wall at least three serially arranged sub-cavities, a first, second and third sub-cavity, of which the second sub-cavity is disposed between the first and third sub-cavities.

After microtiter plate Claim 6 , characterized in that the chamber volume of the first subcavity is equal to the chamber volume of the third subcavity.

After microtiter plate Claim 6 or 7 , characterized in that the Überströmungskulissen are dimensioned and formed such that the first subcavity with respect to the upper side of the support plate has a distance corresponding to the backdrop wall height of the second and third subcavity separating Überströmungskulisse.

Microtiter plate according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that within the at least one surface region, a sensor spot is arranged.

After microtiter plate Claim 9 , characterized in that the carrier plate having a top and bottom, is applied on the upper side within the at least one surface region of the at least one sensor spot having optically stimulable fluorescence properties, which depend on at least one material property of a sample with the sensor spot can be brought into interaction and that at least one light source and at least one light detector, respectively facing the bottom of the sensor support plate and optically separated from each other are arranged on a circuit board, so that emitted by the at least one light source excitation light passes through the support plate and the sensor spot stimulates the emission of fluorescent light and meet only portions of the fluorescent light through the support plate on the light detector.

After microtiter plate Claim 10 , characterized in that at least two mutually spatially separated sensor spots are applied to the upper side of the carrier plate so that portions of the fluorescent light of the at least two sensor spots strike the at least one light detector applied to the printed circuit board, and that each sensor spot has at least one light source arranged on the printed circuit board associated with their optical excitation.

After microtiter plate Claim 11 , characterized in that the at least two mutually spatially separated sensor spots are arranged in projection to the top and bottom of the support plate at least partially overlapping with or laterally adjacent to the at least one mounted on the circuit board light detector.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 12 , characterized in that between the at least one light detector and the at least one light source, a light backdrop is mounted, which prevents direct illumination of the light detector with excitation light.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 13 , characterized in that between the underside of the carrier plate and the at least one light detector, an optical filter assembly is attached, which is transparent to the fluorescent light and intransparent for the excitation light.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 14 , characterized in that the carrier plate and the printed circuit board are connected medium or directly fixed together and form a structural unit.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 15 , characterized in that on the circuit board, the at least one light source and the at least one light detector each laterally comprehensive mask layer arrangement is arranged, which has a mask surface with each for the at least one light source and the at least one light detector free access that on a mask-shaped, optical filter arrangement is applied to the mask surface, on the surface facing away from the mask surface a spacer mask arrangement is arranged with at least one recess which in projection on the mask surface at least the at least one light source and the at least one light detector without interruption that on the spacer mask arrangement the Carrier plate is arranged, and that the circuit board, the mask layer arrangement, the layer-formed, optical filter assembly, the spacer mask assembly and the support plate a solid S forming a network.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 16 , characterized in that the sensor spot contains organic material which has chemical double bonds whose compound properties are variable depending on the material properties of the sample, by which the fluorescent light can be influenced.

Microtiter plate according to one of Claims 10 to 17 , characterized in that a plurality of array-shaped arranged on the support plate sensor spots is provided, each sensor spot is surrounded by a chamber wall comprising a cavity, that each of the at least two sensor spots arranged adjacent to the support plate of a arranged on the circuit board at different locations light source can be acted upon with excitation light, and that the fluorescent light emitted from the at least two adjacent sensor spots together impinges on a arranged on the circuit board light detector.

Use of the microtiter plate according to one of Claims 1 to 18 for the quantitative detection of an analyte in a chemical or biological fluid sample.