DE10226072A1 - For the analysis of specific bondings, using molecules with conductive markers, a measured value is used according to the high frequency impedance of the measurement range - Google Patents

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Abstract

For the analysis or identification of specific bonding results, using molecules with conductive markers, the change is evaluated in a measured value through the occurrence of a specific bonding event. A measured value is selected according to the high frequency impedance of the measurement range. For bonding between a liquid containing the molecules and a surface sensitive to sound waves, the sample is applied in droplets to a structured measurement zone (12,13) with sound-sensitive elements (14), and in contact with the piezo electric surface (10) to measure the reaction dynamics. The sound waves are generated by at least one interdigital transducer (16).

Description

Die Erfindung betrifft Analyseverfahren zur Analyse und/oder zum Nachweis von spezifischen Bindungsereignissen zwischen in einer Flüssigkeit befindlichen Molekülen und einer funktionalisierten Oberfläche, eine entsprechende Vorrichtung und eine vorteilhafte Verwendung.The invention relates to analysis methods for analysis and / or detection of specific binding events between those in a liquid molecules and a functionalized surface, a corresponding device and an advantageous use.

In der medizinischen Diagnostik oder auch in der Genanalytik stellt sich oft das Problem, Hybridisierungs- oder allgemein spezifische Bindungsereignisse zwischen Makromolekülen wie DNA, Oligonukleotiden oder Proteinen insbesondere auf der Oberfläche eines festen Trägers nachzuweisen (siehe z. B. M. Schena: DNA Microarrays, Oxford University Press, 2000).In medical diagnostics or The problem of hybridization or generally specific binding events between macromolecules such as DNA, oligonucleotides or proteins in particular on the surface of a solid support (see e.g. M. Schena: DNA Microarrays, Oxford University Press, 2000).

Ein Ansatz hierzu ist das direkte Wiegen. Die Oberfläche wird mit einer Lösung mit den Molekülen in Verbindung gebracht. Nach Abwarten einer gewissen Reaktionszeit wird die Flüssigkeit in der Regel wieder entfernt und der zurückbleibende Massebelag, der durch die spezifische Bindung der Moleküle in der Flüssigkeit mit der Oberfläche entstanden ist, gewogen. Eine bekannte Methode dazu ist die Quarz-Micro-Balance. Ein Quarz-Volumenschwinger wird durch zusätzliche Masse auf seiner Oberfläche in seiner Resonanzfrequenz verstimmt. Diese Verstimmung wird gemessen und in einen Massebelag umgerechnet (Wu et al., PNAS, 1560–1564 (2001)). Bei anderen Verfahren wird die Dämpfung von Oberfächenschallwellen gemessen, die durch den zurückgebliebenen Massebelag hervorgerufen wird. Hier ist die Empfindlichkeit gegenüber Volumenschwingern erhöht, weil höhere Frequenzen möglich sind und die schwingende Masse kleiner ist als bei einem soliden Kristall, da bei Oberflächenschallwellen im wesentlichen nur eine dünne Schicht an der Oberfläche schwingt. Die Auswertung der Dämpfung einer Oberflächenschallwelle durch einen verbliebenen Massebelag ist allgemein z. B. in DE 199 44 452 beschrieben.One approach to this is direct weighing. The surface is brought into contact with the molecules with a solution. After waiting for a certain reaction time, the liquid is usually removed again and the remaining mass of mass, which is caused by the specific binding of the molecules in the liquid to the surface, is weighed. A known method for this is the quartz micro balance. A quartz volume oscillator is detuned in its resonance frequency by additional mass on its surface. This detuning is measured and converted into a mass coating (Wu et al., PNAS, 1560-1564 (2001)). In other methods, the attenuation of surface acoustic waves is measured, which is caused by the residual mass of material. Here the sensitivity to volume vibrators is increased because higher frequencies are possible and the vibrating mass is smaller than with a solid crystal, since only a thin layer vibrates on the surface with surface acoustic waves. The evaluation of the damping of a surface sound wave by a remaining mass coating is generally z. B. in DE 199 44 452 described.

In US 5,641,640 ist die Auswertung der sich durch einen Belag ändernden Dielektrizitätskonstante der Oberfläche beschrieben. Diese kann z. B. über eine Änderung des Winkels der Totalreflexion mit Oberflächenplasmonenresonanz festgestellt werden.In US 5,641,640 describes the evaluation of the dielectric constant of the surface that changes due to a coating. This can e.g. B. can be determined by changing the angle of total reflection with surface plasmon resonance.

Weitere bekannte Verfahren nutzen fluoreszenzmarkierte Assays, bei denen die Probenmoleküle, die sich in der Flüssigkeit befinden, mit einem Fluoreszenzmarkermolekül markiert worden sind. Die Flüssigkeit mit den fluoreszenzmarkierten Probenmolekülen wird auf die Oberfläche gebracht. Einige der fluoreszenzmarkierten Probenmoleküle hybridisieren mit an der Oberfläche vorgesehenen Fängermolekülen. Nach Entfernen der Probenflüssigkeit bleiben diese hybridisierten Probenmoleküle an der Oberfläche gebunden. Im Fall erfolgreicher Hybridisierung wird die Leuchtdichte bei der Auswertung der Fluoreszenz gegenüber nicht hybridisierten Bereichen deutlich erhöht (siehe z. B. M. Schena: DNA Microarrays, Oxford University Press, 2000). Ähnlich können radioaktiv markierte Assays ausgewertet werden.Use other known methods fluorescence-labeled assays in which the sample molecules that themselves in the liquid are marked with a fluorescent marker molecule. The liquid with the fluorescence-labeled sample molecules is brought to the surface. Some of the fluorescence-labeled sample molecules hybridize to the surface provided capture molecules. To Remove the sample liquid these hybridized sample molecules on the surface bound. In the case of successful hybridization, the luminance when evaluating the fluorescence against non-hybridized areas clearly increased (see e.g. M. Schena: DNA Microarrays, Oxford University Press, 2000). Similarly, radioactive labeled assays are evaluated.

In W. Fritsche et al. „New colloid gold-based detection scheme for DNA-chip technology", European Microscopy and Analysis, Juli 2001, Seiten 5–7 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem leitfähige Metall-Beads als Markierung benutzt werden. Kleine Goldkolloide werden mit einer Molekülsequenz versehen, die mit einer komplementären Molekülsequenz an der Oberfläche spezifisch binden kann. Die Anwesenheit dieser leitfähigen Kügelchen auf einem Spot wird nun entweder optisch nachgewiesen, z. B. durch Reflexionsmessungen. Alternativ kann man die Leitfähigkeit der Kügelchen direkt nachweisen, indem man die Gleichspannungsleitfähigkeit der durch die Goldkügelchen erzeugten Schicht, ggf. nach einer zusätzlichen elektrochemischen Versilberung mißt (siehe R. Möller et al. „Electrical classification of the concentration of bioconjugated metal colloids alter surface adsorption and silver enhancement", Langmuir 2001, 17, 5426–5430). Dazu müssen in der Regel die Kügelchen nachträglich vergrößert werden, da ein geschlossener Strompfad vorliegen muß.W. Fritsche et al. "New colloid gold-based detection scheme for DNA-chip technology", European Microscopy and Analysis, July 2001, pages 5-7 describes a method in which conductive metal beads are used as a label. Small gold colloids are provided with a molecular sequence The presence of these conductive beads on a spot is now either visually detected, for example by reflection measurements, or alternatively the conductivity of the beads can be demonstrated directly by measuring the direct voltage conductivity of the the gold spheres produced layer, possibly after an additional electrochemical silvering (see R. Möller et al. "Electrical classification of the concentration of bioconjugated metal colloids alter surface adsorption and silver enhancement", Langmuir 2001 . 17 . 5426-5430 ). For this purpose, the beads usually have to be enlarged subsequently, since a closed current path must be present.

Mit den Verfahren des Standes der Technik ist es nur sehr aufwendig oder gar nicht möglich, die Reaktionsdynamik zu untersuchen, also ggf. bereits während des Reaktionsprozesses die Messung zu beobachten, da in der Regel vor der Messung die Flüssigkeit mit den nicht spezifisch gebundenen Molekülen wieder entfernt werden muß (wie z. B. bei den Fluoreszenzmessungen oder den Messungen, die das direkte Wiegen eines Massebelages ausnutzen), oder es muß erst ein geschlossener Strompfad erzeugt werden (wie z. B. bei der Auswertung der Gleichstromleitfähigkeit). So sind nur Endpunktmessungen möglich.Using the state of the art Technology, it is only very complex or not possible at all, the reaction dynamics to be investigated, possibly already during the reaction process observe the measurement, as a rule, the liquid before the measurement are removed again with the non-specifically bound molecules must (like z. B. in the fluorescence measurements or the measurements that the direct Weighing of a mass base), or it must first have a closed current path generated (such as when evaluating the DC conductivity). So only end point measurements are possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem auch dynamische Messungen der spezifischen Bindungen bzw. der Hybridisierung möglich sind und das mit einfachen und kostengünstig herstellbaren Vorrichtungen durchgeführt werden kann.Object of the present invention is to specify a method that also uses dynamic measurements the specific bonds or hybridization are possible and that with simple and inexpensive to produce devices carried out can be.

Diese Aufgabe wird mit einem Analyseverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1, einem Untersuchungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 23, einem Untersuchungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 25, einem Untersuchungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 27 oder einer Analysevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 29 gelöst. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen gerichtet. Eine vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Anspruches 32.This task is done using an analytical method with the features of claim 1, an examination method with the features of claim 23, an examination method with the features of claim 25, an examination method with the features of claim 27 or an analysis device solved with the features of claim 29. The subclaims are to advantageous embodiments directed. An advantageous use is the subject of the claim 32nd

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine Flüssigkeit mit Molekülen, die einen leitfähigen Marker aufweisen, mit einem Meßbereich einer Oberfläche in Kontakt gebracht wird. Es wird die Änderung einer Meßgröße ausgewertet, die durch das Auftreten von spezifischen Bindungsereignissen der Moleküle an der Oberfläche ausgelöst wird. Die ausgewertete Meßgröße wird dazu derart ausgewählt, daß sie von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt.According to the invention, it is provided that a liquid with molecules having a conductive marker is brought into contact with a measuring area of a surface. The change in a measured variable is evaluated, which is caused by the occurrence of specific binding events of the moles cool on the surface is triggered. For this purpose, the measured variable evaluated is selected such that it depends on the high-frequency impedance of the measuring range.

Soll speziell das spezifische Bindungsverhalten von in der Flüssigkeit vorhandenen, ersten Molekülen, die mit einem leitfähigen Marker versehen sind, untersucht werden, so kann dazu der Meßbereich derart funktionalisiert werden, daß daran diese Moleküle direkt oder indirekt binden können, und die Änderung einer von der Hochfrequenzimpedanz abhängigen Meßgröße durch spezifische Bindungsereignisse der in der Flüssigkeit vorhandenen markierten Moleküle untersucht werden. Eine solche Funktionalisierung des Meßbereiches kann z. B. zweite Moleküle umfassen, die mit den ersten, mit dem leitfähigen Marker versehenen Molekülen eine spezifische Bindung eingehen können.Especially the specific binding behavior of in the liquid existing first molecules, the one with a conductive Markers are provided, can be examined, so can the measuring range be functionalized in such a way that these molecules are directly attached to them or bind indirectly, and the change a variable dependent on the high-frequency impedance through specific binding events the one in the liquid existing labeled molecules to be examined. Such functionalization of the measuring range can e.g. B. second molecules comprise a specific one with the first molecules provided with the conductive marker Can enter into a bond.

Soll andererseits das spezifische Bindungsverhalten von an einer Oberfläche gebundenen zweiten Molekülen untersucht werden, so kann eine Flüssigkeit mit ersten Molekülen, die mit einem leitfähigen Marker versehen sind, verwendet werden, die diese ersten Moleküle in bekannter Art und Konzentration enthält, wobei die ersten Moleküle derart ausgewählt sind, daß sie mit den zweiten Molekülen direkt oder indirekt eine spezifische Bindung eingehen können. Wird die Änderung einer von der Hochfrequenzimpedanz abhängigen Meßgröße durch das Auftreten spezifischer Bindungsereignisse bei einer solchen Verfahrensführung ausgewertet, erhält man Information über das spezifische Bindungsverhalten der an der Oberfläche als Funktionalisierung vorhandenen zweiten Moleküle. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Bindung zwischen den ersten und den zweiten Molekülen nicht direkt, sondern durch Vermittlung über eine oder mehrere weitere Moleküle geschieht.On the other hand, the specific Binding behavior of second molecules bound to a surface was investigated can be a liquid with first molecules, the one with a conductive marker are provided, these first molecules are used in a known manner Contains type and concentration, being the first molecules are selected that she with the second molecules can directly or indirectly enter into a specific bond. Becomes the change a measurement variable dependent on the high-frequency impedance due to the occurrence of specific Binding events evaluated in such a procedure, information about the specific binding behavior of the surface as functionalization existing second molecules. It can be provided that the No bond between the first and second molecules directly, but through mediation through one or more others molecules happens.

Schließlich umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren, um das Bindungsverhalten von in einer Flüssigkeit enthaltenen dritten Molekülen zu untersuchen. In der Flüssigkeit werden erste Moleküle eingebracht, die mit einem Marker versehen sind und mit den dritten Molekülen direkt oder indirekt eine spezifische Bindung eingehen können. Diese Flüssigkeit wird auf einen Meßbereich einer Oberfläche gebracht, die zumindest teilweise derart funktionalisiert ist, daß die dritten Moleküle spezifisch daran gebunden werden können. Wiederum wird die Änderung einer Meßgröße ausgewertet, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt, wobei die Änderung ausgewertet wird, die von der durch die dritten Moleküle vermittelten spezifischen Bindung der ersten Moleküle mit den Markern an dem zumindest einen funktionalisierten Meßbereich hervorgerufen wird. Eine solche Messung erlaubt also Aussagen über das Reaktionsverhalten, die Art bzw. die Menge der vorhandenen dritten Moleküle, ohne daß sie selbst mit einem Marker versehen werden müßten.Finally, the invention also includes a method the binding behavior of thirds contained in a liquid molecules to investigate. In the liquid become the first molecules introduced, which are provided with a marker and with the third molecules can directly or indirectly enter into a specific bond. This Liquid becomes to a measuring range a surface brought, which is at least partially functionalized such that the third molecules can be specifically bound to it. Again the change evaluated a measured variable, which depends on the high-frequency impedance of the measuring range, the change is evaluated by the mediated by the third molecules specific binding of the first molecules with the markers on the at least a functionalized measuring range is caused. Such a measurement allows statements to be made about this Responsiveness, the type or amount of third parties present molecules without them should be provided with a marker.

Bei diesem Verfahren kann die Funktionalisierung des Meßbereiches durch an der Oberfläche gebundene zweite Moleküle gebildet werden, die mit den dritten Molekülen direkt oder indirekt eine spezifische Bindung eingehen können. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Untersuchung von Makromolekülen. Zum Beispiel werden leitfähige Kolloide mit einer ersten Sequenz versehen, die an den ersten fünf Basenpaaren einer Probensequenz (dritte Moleküle) binden. Auf die Oberfläche des Meßbereiches wird eine zweite Sequenz, die an die letzten fünf Basenpaare der Probensequenz spezifisch bindet, aufgebracht. Die erfolgreiche Hybridisierung/Bindung der Probe kann dann durch Auswertung einer von der Hochfrequenzimpedanz abhängigen Meßgröße untersucht werden, ohne daß die Probensequenz selbst markiert werden müßte.With this method, the functionalization of the measuring range by being bound to the surface second molecules are formed which directly or indirectly form a with the third molecules can enter into a specific bond. This method is particularly suitable for the investigation of macromolecules. To the Example become conductive Provide colloids with a first sequence that is on the first five base pairs bind a sample sequence (third molecules). On the surface of the Measuring range a second sequence attached to the last five base pairs of the sample sequence specifically binds, applied. The successful hybridization / binding of the Sample can then be obtained by evaluating one of the high frequency impedance dependent Measured variable examined be without the Sample sequence itself would have to be marked.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind auch einsetzbar, um überhaupt das Vorhandensein bestimmter Moleküle bzw. Sequenzen in der Flüssigkeit bzw. an der Oberfläche oder das Auftreten bestimmter spezifischer Bindungsereignisse nachzuweisen.The methods according to the invention can also be used to at all the presence of certain molecules or sequences in the liquid or on the surface or to demonstrate the occurrence of certain specific attachment events.

Allen erfindungsgemäßen Verfahren ist gemeinsam, daß die Änderung einer Meßgröße ausgewertet wird, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt, also der Impedanz bei Frequenzen, die in der Regel größer als 100 kHz sind. Zur Auswertung der Hochfrequenzimpedanz ist kein geschlossener Strompfad notwendig, wie bei bekannten Gleichstrommessungen. Die einzelnen leitfähigen Marker, die an dem Meßbereich direkt oder indirekt gebunden werden, koppeln zueinander kapazitiv und sind damit einer Hochfrequenzimpedanzmessung zugänglich.All methods according to the invention has in common that the change evaluated a measured variable , which depends on the high-frequency impedance of the measuring range, that is the impedance at frequencies that are usually greater than 100 kHz. To the results the high-frequency impedance does not require a closed current path, as with known direct current measurements. The individual conductive markers, the at the measuring range bound directly or indirectly, capacitively couple to each other and are therefore accessible to a high-frequency impedance measurement.

Die Änderung der Hochfrequenzimpedanz bzw. einer davon abhängenden Größe läßt sich auch während des Reaktionsprozesses nachverfolgen, so daß Einblicke in die Reaktionsdynamik möglich sind. Da kein geschlossener Strompfad notwendig ist, muß nicht bis zum Abschluß der Reaktion gewartet werden. Anders als bei z. B. fluoreszenzmarkierten Assays muß die Flüssigkeit vor der Messung nicht entfernt werden.The change in the high-frequency impedance or one depending on it Greatness can be also during track the reaction process so that insights into reaction dynamics possible are. Since no closed current path is necessary, it does not have to until the completion of the Response to be waited for. Unlike z. B. fluorescent labeled assays must the liquid must not be removed before the measurement.

Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich besonders zur Untersuchung der Hybridisierung von Nukleinsäuren, Makromolekülen wie DNA, Oligonukleotiden, Proteinen oder Antigen-/Antikörper-Reaktionen.The methods according to the invention are particularly suitable to investigate the hybridization of nucleic acids, macromolecules such as DNA, oligonucleotides, proteins or antigen / antibody reactions.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind nicht auf die direkte Bindung beschränkt. Es können auch längere Ketten untersucht werden, wenn die einzelnen Bestandteile so ausgewählt sind, daß Rückschlüsse auf die zu untersuchende Molekülsorte möglich sind.The methods of the invention are not based on the direct bond is limited. It can even longer ones Chains are examined when the individual components are selected so that conclusions on the types of molecules to be examined are possible.

Je nach Anwendung kann die Flüssigkeit über mehrere separate Meßbereiche z. B. in Form eines Arrays verteilt werden, die z. B. unterschiedlich funktionalisiert sein können. Werden die Meßbereiche dann individuell ausgelesen, können mehrere Messungen zur Bestimmung der Bindungsereignisse bei unterschiedlicher Funktionalisierung simultan vorgenommen werden.Depending on the application, the liquid can have several separate measuring ranges z. B. distributed in the form of an array, the z. B. functionalized differently could be. Become the measuring ranges then read individually, can several measurements to determine the binding events at different Functionalization can be carried out simultaneously.

Schließlich können verschiedene Moleküle in der Flüssigkeit und mehrere unterschiedlich funktionalisierte Meßbereiche vorgesehen sein, so daß festgestellt werden kann, welcher Art die Moleküle in der Flüssigkeit sind.Finally, different molecules in the liquid and several differently functionalized measuring ranges can be provided, so that found can be what kind of molecules in the liquid are.

Je nach Ausgestaltung eines solchen Arrays können verschiedene Molekülsorten untersucht werden. Untersuchungen von bis zu mehreren 100 oder 1000 Molekülsorten sind denkbar, bevorzugt jedoch weniger als 10.Depending on the design of such Arrays can different types of molecules to be examined. Examinations of up to several 100 or 1000 types of molecules are conceivable, but preferably less than 10.

Die Flüssigkeit wird dabei vorteilhafterweise als Tropfen auf den Meßbereich aufgebracht. Dazu kann der Meßbereich so ausgestaltet sein, daß der Tropfen ihn ohne äußere Krafteinwirkung nicht verläßt. Eine einfache Möglichkeit dazu ist es, den Meßbereich mit Benetzungseigenschaften auszustatten, die zu einer bevorzugten Benetzung des Meßbereiches durch die Flüssigkeit des Tropfens im Vergleich zu der Umgebung des Meßbereiches führen. Dies kann z. B. bei wäßrigen Lösungen durch eine Silanisierung der Umgebung geschehen, die die Umgebung hydrophober gestaltet als den Meßbereich.The liquid is advantageously as Drops on the measuring range applied. The measuring range can be used for this be designed so that the drop him without external force does not leave. A easy way this is the measuring range to be equipped with wetting properties that become a preferred Wetting of the measuring range through the liquid of the drop compared to the surroundings of the measuring range. This can z. B. in aqueous solutions a silanization of the environment happen, which makes the environment more hydrophobic designed as the measuring range.

Als Marker können unterschiedliche metallische Kolloide eingesetzt werden, besonders vorteilhaft sind jedoch Goldkolloide, da diese einfach zu handhaben sind und eine hohe Leitfähigkeit aufweisen.Different metallic ones can be used as markers Colloids are used, but gold colloids are particularly advantageous, because they are easy to use and have a high conductivity exhibit.

Die Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches kann mit verschiedenen Meßmethoden bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die indirekte Untersuchung mit Oberflächenschallwellen, wobei als Meßgröße die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften des Meßbereiches für die Oberflächenschallwellen dienen. Oberflächenschallwellen haben eine hohe Oberflächensensitivität, so daß mit hoher Empfindlichkeit die spezifischen Bindungsereignisse von mit leitfähigen Markern versehenen Molekülen an der Oberfläche untersucht werden können. Dies ist speziell bei Messungen von Vorteil, bei denen sich die Flüssigkeit in Form eines Tropfens auf der Oberfläche befindet. Die bereits aus dem Tropfen an der Oberfläche gebundenen mit einem leitfähigen Marker versehenen Moleküle werden durch die Vermessung mit den Oberflächenschallwellen empfindlich erfaßt, während die noch in der Flüssigkeit und nicht an der Oberfläche gebundenen mit einem leitfähigen Marker versehenen Moleküle die oberflächensensitive Meßmethode weniger beeinflussen.The high frequency impedance of the measuring range can with different measurement methods be determined. However, the indirect one is particularly advantageous Examination with surface sound waves, whereby the transmission and / or reflection properties as a measured variable of the measuring range for the surface sound waves serve. Surface acoustic wave have a high surface sensitivity, so that with high Sensitivity the specific binding events of using conductive markers provided molecules on the surface can be examined. This is particularly advantageous for measurements in which the liquid in the form of a drop on the surface. The already out the drop on the surface bound with a conductive Labeled molecules become sensitive due to the measurement with the surface sound waves captured while the still in the liquid and not on the surface bound with a conductive Markers provided the molecules surface-sensitive Measurement Method influence less.

Die Hochfrequenzimpedanz eines Meßbereiches läßt sich mit Oberflächenschallwellen vermessen. Zur Erklärung wird auf 1 verwiesen. Dort ist schematisch ein Oberflächenschallwellenbauelement als Vierpol dargestellt. Durch den Port 1 wird ein Hochfrequenzsignal eingespeist und am Port 2 kann es abgegriffen werden. Ein solches Oberflächenschallwellenbauelement kann mit sogenannten S-Parametern Sij beschrieben werden, mit denen man die Transmission und die Reflexion des HF-Signals beschreibt. So beschreibt z. B. S1 2 die Transmission eines Hochfrequenzsignales von Port 1 zu Port 2 und S11 die an Port 1 gemessene Hochfrequenzleistung, die von Port 1 zu Port 2 propagiert ist, an diesem reflektiert wurde und dann an Port 1 gemessen wurde. Port 1 und Port 2 können z. B. Interdigitaltransducer sein, oder es kann Port 1 ein Interdigitaltransducer und Port 2 ein Reflektor sein. Die Impedanz eines Oberflächenschallwellenbauelementes schlägt sich in den S-Parametern nieder, die mit Hilfe der Oberflächenschallwellen vermessen werden können.The high-frequency impedance of a measuring range can be measured with surface acoustic waves. For explanation is on 1 directed. There, a surface acoustic wave component is shown schematically as a four-pole. Through the port 1 a high-frequency signal is fed in and at the port 2 it can be tapped. Such a surface acoustic wave component can be described with so-called S parameters S ij , which are used to describe the transmission and the reflection of the HF signal. For example, B. S 1 2 the transmission of a high frequency signal from port 1 to port 2 and S 11 the on port 1 measured high frequency power by port 1 to port 2 is propagated, reflected on it and then on port 1 was measured. port 1 and port 2 can e.g. B. Interdigital transducer, or it can be port 1 an interdigital transducer and port 2 be a reflector. The impedance of a surface acoustic wave component is reflected in the S parameters, which can be measured using the surface acoustic waves.

Die Transmissions-/Reflexionsparameter Sij sind von der Hochfrequenzimpedanz der Ports, dem genauen Design der einkoppelnden Elemente, z. B. der Transducer an den Ports, den Eigenschaften der Laufstrecke zwischen Port 1 und Port 2 und den akustischen Eigenschaften des Substrates abhängig. Erfindungsgemäß wird jedoch nur die Änderung der Meßgröße ausgewertet, die von der Hochfrequenzimpedanz abhängt. Parameter, die sich durch das Aufbringen der Flüssigkeit bzw. das Auftreten der zu untersuchenden spezifischen Bindungen nicht ändern, werden von der Messung der Änderung der Meßgröße nicht erfaßt. Die Änderung kann z. B. durch eine Relativmessung an einem Meßbereich oder durch Subtraktion der gemessenen Signale an einem funktionalisierten und an einem ansonsten identischen, aber nicht funktionalisierten Bereich erfolgen.The transmission / reflection parameters S ij are dependent on the high-frequency impedance of the ports, the exact design of the coupling elements, e.g. B. the transducer at the ports, the properties of the route between the ports 1 and port 2 and the acoustic properties of the substrate. According to the invention, however, only the change in the measured variable that depends on the high-frequency impedance is evaluated. Parameters that do not change due to the application of the liquid or the occurrence of the specific bonds to be examined are not recorded by the measurement of the change in the measured variable. The change can e.g. B. by a relative measurement on a measuring range or by subtracting the measured signals on a functionalized and on an otherwise identical but not functionalized area.

Die Verwendung von Oberflächenschallwellen zur Untersuchung der spezifischen Bindungseigenschaften birgt unter anderem den Vorteil, daß die Flüssigkeit in den Meßbereich z. B. mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen transportiert werden kann, wie es z. B. in DE-A-100 55 318 beschrieben ist.The use of surface acoustic waves to investigate the specific binding properties has the advantage, among other things, that the liquid in the measuring range z. B. can be transported by means of the impulse transfer of surface sound waves, as z. B. in DE-A-100 55 318 is described.

Um effektiv Oberflächenschallwellen anregen zu können, wird die Dicke des Materials, auf dem sich die Oberflächenschallwelle ausbreiten soll, sehr viel größer als die Wellenlänge der Oberflächenschallwelle, und die Wellenlänge der Oberflächenschallwelle sehr viel größer als die Amplitude gewählt.To effectively surface sound waves to be able to encourage becomes the thickness of the material on which the surface sound wave to spread, much larger than the wavelength the surface sound wave, and the wavelength the surface sound wave much larger than chosen the amplitude.

Besonders einfach lassen sich Oberflächenschallwellen auf piezoelektrischen Oberflächen unter Einsatz von Interdigitaltransducern erzeugen, wie sie in der Oberflächenwellenfiltertechnologie Verwendung finden.Surface sound waves are particularly easy on piezoelectric surfaces generate using interdigital transducers, as in the Surface acoustic wave filter technology Find use.

Interdigitaltransducer zur Anregung der Oberflächenschallwellen auf piezoelektrischen Oberflächen bestehen in der einfachsten Ausführungsform aus mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Metallstrukturen, die z. B. mit einem planartechnischen Prozeß auf eine Substratoberfläche aufgebracht werden. Wird an eine solche Interdigitalstruktur ein hochfrequentes Wechselspannungssignal (größer 100 kHz bis einigen 100 MHz) angelegt, so ergibt sich nach dem inversen piezoelektrischen Effekt eine Kristalldeformation, die die räumliche Periodizität des Interdigitalwanders und die zeitliche Periodizität der hochfrequenten Wechselspannung aufweist. Sofern das angelegte hochfrequente Wechselspannungssignal mit der Oberflächenschallgeschwindigkeit des betreffenden Substrats im wesentlichen in Resonanz gebracht ist, wird sich eine akustische Oberflächenschallwelle senkrecht zur Achse des Interdigitaltransducers ausbreiten. Die entsprechende Resonanzbedingung ergibt sich in bekannter Weise zu f = v/λ, mit f: Frequenz des angelegten Wechselfeldes, v: Oberflächenwellenschallgeschwindigkeit, λ: räumliche Periodizität des Interdigitaltransducers.In the simplest embodiment, interdigital transducers for excitation of the surface sound waves on piezoelectric surfaces consist of at least two intermeshing metal structures which, for. B. with a planar process on a substrate surface. If a high-frequency AC voltage signal (greater than 100 kHz to a few 100 MHz) is applied to such an interdigital structure, a crystal deformation results after the inverse piezoelectric effect, which reflects the spatial periodicity of the interdigital wander and the temporal Pe Has riodicity of the high-frequency AC voltage. If the applied high-frequency AC voltage signal is essentially resonated with the surface sound velocity of the substrate in question, an acoustic surface sound wave will propagate perpendicular to the axis of the interdigital transducer. The corresponding resonance condition results in a known manner as f = v / λ, with f: frequency of the alternating field applied, v: surface acoustic wave velocity, λ: spatial periodicity of the interdigital transducer.

Es kann ein vollständig piezoelektrisches Substrat eingesetzt werden oder ein Substrat mit einer piezoelektrischen Oberflächenschicht. Interdigitaltransducer lassen sich sehr einfach mit bekannten planartechnologischen Methoden auf Festkörperoberflächen erzeugen und stellen eine wohldefinierte rein elektrische Schnittstelle zwischen der Vorrichtung und einer eventuellen externen Ansteuerungs- und Kontrollelektronik dar. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß durch Verbindung mit einer entsprechenden Antenneneinkopplungseinrichtung die Interdigitaltransducer auch drahtlos angesteuert bzw. ausgelesen werden können.It can be a completely piezoelectric substrate be used or a substrate with a piezoelectric Surface layer. Interdigital transducers are very easy to use with known planar technology Generate methods on solid surfaces and put a well-defined purely electrical interface between the device and any external control and Control electronics. A particular advantage is that by Connection with a corresponding antenna coupling device the interdigital transducers are also controlled or read wirelessly can be.

Um dynamische Messungen der spezifischen Bindungen bzw. der Hybridisierung durchführen zu können, muß der Meßbereich während der Messung mit der Flüssigkeit in Kontakt bleiben. Oberflächenschallwellen mit Rayleigh-Wellen-Anteil haben Impulskomponenten, die nicht in der Ebene der Oberfläche liegen, und werden daher durch Flüssigkeit auf der Oberfläche stark gedämpft, so daß die Messung der Hochfrequenzimpedanz behindert würde. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird daher als Meßbereich ein Teil eines oberflächenschallwellensensitiven Elementes eingesetzt, der nicht im Schallpfad der mit einem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwelle liegt. Der andere Teil des oberflächenschallwellensensitiven Elementes liegt im Schallpfad der Oberflächenschallwelle, so daß Schallpfad und Meßbereich räumlich voneinander getrennt sind. Eine stärkere Dämpfung der Oberflächenschallwelle wird also verhindert, da sich die Flüssigkeit nicht im Schallpfad befindet. Bei der Auswahl des Substrates bzw. eines Kristallschnittes muß also nicht darauf geachtet erden, ob der Rayleigh-Wellen-Anteil groß oder klein ist. Durch die Hybridisierung bzw. die spezifischen Bindungsereignisse der leitfähigen markierten Moleküle an der Oberfläche des Meßbereiches ändert sich die Hochfrequenzimpedanz des oberflächenschallwellensensitiven Elementes im Meßbereich. Diese Änderung wirkt sich auf die Hochfrequenzimpedanz des gesamten oberflächenschallwellensensitiven Elementes aus, so daß die Hochfrequenzimpedanz insgesamt verändert wird, was sich in den Transmissions- bzw. Reflexionseigenschaften niederschlägt.To make dynamic measurements of the specific To be able to carry out bonds or hybridization, the measuring range must be during the measurement with the liquid keep in touch. Surface acoustic wave with Rayleigh wave component have impulse components that are not in the level of the surface lie, and therefore become strong due to liquid on the surface steamed, so the measurement the high frequency impedance would be impeded. With a particularly advantageous Design is therefore used as a measuring range part of a surface acoustic wave sensitive Elementes used that are not in the sound path with an interdigital transducer generated surface sound wave lies. The other part of the surface sound wave sensitive Elementes lies in the sound path of the surface sound wave, so that sound path and measuring range spatial are separated from each other. A stronger damping of the surface sound wave is thus prevented since the liquid is not in the sound path located. When selecting the substrate or a crystal cut, it is not necessary pay attention to whether the Rayleigh wave component is large or small. Through the Hybridization or the specific binding events of the conductive labeled molecules on the surface the measuring range changes the high frequency impedance of the surface acoustic wave sensitive Element in the measuring range. This change affects the high-frequency impedance of the entire surface acoustic wave sensitive Element so that the High frequency impedance is changed as a whole, which is reflected in the Transmission or reflection properties reflected.

Als oberflächenschallwellensensitives Element können unterschiedliche Anordnungen von Metallelektroden auf der Oberfläche eingesetzt werden, deren Reflexions- und/oder Transmissionsverhalten sich durch die kapazitive Kopplung der Elektro den über zwischen ihnen befindliche spezifisch gebundene Moleküle mit leitfähigen Markern ändert. Es kommen z. B. Multistripkoppler, Reflektoren oder Resonatoren in Betracht. Diese lassen sich sehr einfach durch eine Anordnung von Metallstreifen auf der Oberfläche realisieren. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird auf denjenigen jeweiligen Teil der Metallstreifen, auf den die Oberflächenschallwelle nicht trifft, die Flüssigkeit aufgebracht.As surface sound wave sensitive Element can different arrangements of metal electrodes used on the surface be, their reflection and / or Transmission behavior is due to the capacitive coupling of the electrodes between changes their specific bound molecules with conductive markers. It come z. B. multistrip couplers, reflectors or resonators in Consideration. These can be very easily arranged by Metal strips on the surface realize. In a preferred embodiment, the one respective part of the metal strip on which the surface sound wave does not hit the liquid applied.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Analyseverfahrens dieser Ausgestaltung umfaßt das oberflächenschallwellensensitive Element ein Reflektorelement, das aus einer Anordnung von Metallstreifen auf der Oberfläche besteht, die in der Art eines Bragg-Reflektors wirken, also einen Fingerabstand haben, der im wesentlichen kommensurabel mit der verwendeten Oberflächenschallwellenlänge ist. Diese Ausgestaltung macht sich zu Nutze, daß Oberflächenschallwellen an entsprechend periodischen Strukturen im Schallpfad reflektiert werden. Der Reflexionsfaktor solcher Reflektoren hängt einerseits von dessen Geometrie, Schichtdicke, Periodizität ab, andererseits aber auch von der Hochfrequenzimpedanz des Reflektorelementes. Das heißt z. B., wenn zwischen den Metallstreifen eines periodischen Reflektor-Arrays leitfähige Marker gebunden sind, werden diese über ihre Leitfähigkeit und die kapazitive Kopplung untereinander und mit den Elektroden des Reflektorelementes dessen Hochfrequenzimpedanz verändern. Damit ist der Reflexionsfaktor abhängig von der Dichte der leitfähigen Marker und das reflektierte Oberflächenschallwellensignal gibt als Maß für die Hochfrequenzimpedanz eine Information über die gebundenen Moleküle.With an advantageous further education The analysis method of this embodiment comprises the surface sound wave sensitive Element is a reflector element made up of an array of metal strips on the surface exists, which act like a Bragg reflector, i.e. one Have finger spacing that is essentially commensurable with the one used Is the surface sound wavelength. This configuration takes advantage of the fact that surface sound waves on accordingly periodic structures are reflected in the sound path. The reflection factor such reflectors hangs on the one hand on its geometry, layer thickness, periodicity, on the other but also on the high-frequency impedance of the reflector element. The is called z. B. if between the metal strips of a periodic reflector array conductive Markers are bound, these are based on their conductivity and the capacitive coupling with each other and with the electrodes of the Reflector element change its high-frequency impedance. In order to the reflection factor is dependent on the density of the conductive Marker and the reflected surface sound wave signal there as a measure of the high-frequency impedance information about the bound molecules.

Durch das Aufbringen der Flüssigkeit und die daraufhin stattfindende Änderung der Hochfrequenzimpedanz durch die spezifischen Bindungen von mit Markern versehenen Molekülen an der Oberfläche ändert sich in gleicher Weise auch das Transmissionsverhalten von entsprechenden Metallstreifenarrays. Aus der sich ändernden Transmission der Oberflächenschallwellen läßt sich also ebenfalls Information über die Hochfrequenzimpedanz des Bauelementes und damit über die Menge der im Meßbereich gebundenen Moleküle mit Markern erhalten.By applying the liquid and the subsequent change the high frequency impedance through the specific bonds of with markers provided molecules changes on the surface in the same way, the transmission behavior of the corresponding Metal strip arrays. From the changing transmission of the surface sound waves let yourself also information about the high-frequency impedance of the component and thus over the Quantity of the in the measuring range bound molecules received with markers.

Durch die räumliche Trennung des Schallpfades von dem Meßbereich ist es möglich, daß die Metallstreifen im Meßbereich einen anderen Abstand voneinander haben als im vom Schallpfad getroffenen Abschnitt. Auf diese Weise läßt sich das Verfahren an die unterschiedlichen Anforderungen anpassen, z. B. eine sehr niedrige Konzentration von Molekülen mit Markern in der Flüssigkeit, die einen meßbaren Effekt bei nur sehr kleinem Fingerabstand erlauben, der nicht zur optimalen Reflexion der Oberflächenschallwelle geeignet wäre. Solche Ausführungsformen sind sowohl bei Reflexions- als auch bei Resonatoruntersuchungen möglich.Due to the spatial separation of the sound path from the measuring area, it is possible for the metal strips in the measuring area to have a different distance from one another than in the section hit by the sound path. In this way, the method can be adapted to different requirements, e.g. B. a very low concentration of molecules with markers in the liquid, which allow a measurable effect with only a very small finger distance, which would not be suitable for optimal reflection of the surface sound wave. Such embodiments are in both reflection and Re sonator examinations possible.

Je nach Anforderung läßt sich die Geometrie der Metallstreifen in dem Meßbereich auch unterschiedlich wählen, um die Effizienz der Signaländerung zu verstärken. Oberflächenschallwellen sind an sich bereits sehr oberflächensensitiv. Die Elektrodenanordnung kann noch zusätzlich optimiert werden, daß sich das elektrische Feld besonders stark in der Ebene der Oberfläche konzentriert und das elektrische Feld außerhalb der Ebene der Oberfläche stark abfällt.Depending on the requirement, the geometry of the metal strips in the measuring range also differ choose, about the efficiency of the signal change to reinforce. Surface acoustic wave are already very sensitive to the surface. The electrode arrangement can be further optimized that the electric field is particularly concentrated in the plane of the surface and the electric field outside the level of the surface drops sharply.

Schließlich können Interdigitaltransducer zur Erzeugung und/oder dem Empfang der Oberflächenschallwellen und/oder das oberflächenschallwellensensitive Element in sogenannter getaperter Ausführung verwendet werden, d.h. streifenförmige Metallelektroden umfassen, deren Abstand zueinander entlang ihrer Länge nicht konstant ist. Ein solches getapertes Oberflächenschallwellenbauelement hat abhängig vom Ort eine unterschiedliche Resonanzfrequenz, so daß zusätzlich Ortsinformation über das Auftreten einer Störung, z. B. durch das Auftreten von spezifischen Bindungsereignissen von mit leitfähigen Markern versehenen Molekülen an der Oberfläche, erhalten werden kann.Finally, interdigital transducers for generating and / or receiving the surface sound waves and / or that surface acoustic wave sensitive Element in a so-called taped version can be used, i.e. strip Include metal electrodes, their distance from each other along their Length not is constant. Such a taped surface acoustic wave component has been dependent a different resonance frequency from the location, so that additional location information about the occurrence a disturbance, z. B. by the occurrence of specific binding events of with conductive markers provided molecules on the surface can be.

Das oberflächenschallwellensensitive Element kann auch der einkoppelnde Transducer selbst oder ein Empfängertransducer sein, der zur Messung der Transmission der Oberflächenschallwellen dient. Auch dessen Hochfrequenzimpedanz ändert sich durch das Vorhandensein von Molekülen mit leitfähigen Markern an der Oberfläche zwischen den Fingern der ineinander greifenden Elektroden.The surface sound wave sensitive element can also be the coupling transducer itself or a receiver transducer be used to measure the transmission of surface sound waves serves. Its high-frequency impedance also changes due to the presence of molecules with conductive Markers on the surface between the fingers of the interlocking electrodes.

Bei einer anderen Ausgestaltung wird eine sogenannte gewichtete Interdigitaltransducerstruktur als oberflächenschallwellensensitives Element eingesetzt. Ein gewichteter Interdigitaltransducer zeichnet sich dadurch aus, daß der Überlapp benachbarter Finger nach einer bestimmten Vorschrift nicht überall gleich ausgeführt ist. Die Vorschrift, die den Überlapp als Funktion der Koordinate der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenschallwelle beschreibt, steht in direktem Zusammenhang mit dem Frequenzgang. Durch geeignet gewählten Überlapp der benachbarten Finger läßt sich ein gewünschter Frequenzgang erzeugen, der der Fouriertransformierten der Gewichtungsfunktion entspricht. Mit Hilfe eines gewichteten Transducers läßt sich also ein ganz bestimmter Bereich des oberflächenschallwellensensitiven Elementes anhand des Frequenzresponses identifizieren. Auf diese Weise ist zusätzlich räumliche Information erhältlich.In another embodiment a so-called weighted interdigital transducer structure as surface sound wave sensitive Element used. A weighted interdigital transducer draws is characterized in that the overlap neighboring fingers are not the same everywhere according to a certain rule accomplished is. The regulation that overlaps as Function of the coordinate of the direction of propagation of the surface sound wave describes, is directly related to the frequency response. By suitably chosen overlap the neighboring finger can be a desired one Generate frequency response, that of the Fourier transform of the weighting function equivalent. With the help of a weighted transducer So a very specific area of the surface sound wave sensitive Identify the element using the frequency response. To this Way is additional spatial Information available.

Bei einer Weiterbildung wird ein gewichteter Interdigitaltransducer eingesetzt, dessen Wichtungsfunktion, die den Überlapp der einzelnen benachbarten Finger beschreibt, sin(x)/x-förmig gewichtet ist. Die Fouriertransformierte dieser Überlappfunktion entspricht einem Rechteck im Frequenzraum. Analyse des Frequenzresponses gibt also genaue Information über den Ort auf dem oberflächenschallwellensensitiven Element, an dem eine Änderung der Hochfrequenzimpedanz eingetreten ist, z. B. durch lokale spezifische Bindung von Molekülen mit leitfähigen Markern.In the case of further training, a weighted interdigital transducer used, its weighting function, the overlap of the individual neighboring fingers describes sin (x) / x-weighted is. The Fourier transform corresponds to this overlap function a rectangle in the frequency domain. Analysis of the frequency response there so exact information about the location on the surface sound wave sensitive Element on which a change the high frequency impedance has occurred, e.g. B. by local specific Binding of molecules with conductive Markers.

Dabei spiegelt sich die Information wesentlich in der Übertragungsfunktion wider.This reflects the information essential in the transfer function contrary.

Um eine erfindungsgemäße Verfahrensführung unter Verwendung von Oberflächenschallwellen zu ermöglichen, stellt eine erfindungsgemäße Analysevorrichtung eine piezoelektrische Oberfläche mit mindestens einem Interdigitaltransducer zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen und einem oberflächenschallwellensensitiven Element im Ausbreitungsbereich einer mit dem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwelle bereit, wobei das oberflächenschallwellensensitive Element aus einer Anordnung von leitfähigen Streifen besteht, die sich derart auf der Oberfläche erstrecken, daß sie jeweils nur teilweise von einer mit dem Interdi gitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwelle getroffen werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Analysevorrichtung weist ein oberflächenschallwellensensitives Element auf, bei dem die leitfähigen Streifen, die in dem Bereich, in dem sie von der Oberflächenschallwelle getroffen werden, einen anderen Abstand aufweisen als im Meßbereich. Um mehrere Untersuchungen gleichzeitig durchzuführen, ist es vorteilhaft, wenn mehrere derartige oberflächenschallwellensensitive Elemente parallel oder versetzt zueinander angeordnet sind und einen unterschiedlichen Abstand von dem oberflächenschallwellenerzeugenden Element bzw. dem oberflächenschallwellenempfangenden Element aufweisen. Werden auf die einzelnen oberflächenschallwellensensitive Elemente unterschiedliche Flüssigkeiten aufgebracht, so kann aus der Laufzeit des veränderten Reflexions- bzw. Transmissionssignales auf dasjenige oberflächenschallwellensensitive Element geschlossen werden, dessen Hochfrequenzimpedanz sich geändert hat. Ähnlich läßt sich mit einem solchen Element untersuchen, wie verschiedene Funktionalisierungen in den unterschiedlichen Meßbereichen auf die in der Flüssigkeit befindlichen Moleküle wirken.To carry out a process according to the invention under Use of surface sound waves too enable, represents an analysis device according to the invention a piezoelectric surface with at least one interdigital transducer for generating surface sound waves and a surface acoustic wave sensitive Element in the range of one with the interdigital transducer generated surface sound wave ready, the surface sound wave sensitive Element consists of an array of conductive strips that so on the surface extend that they only partially generated by one with the interdigital transducer Surface acoustic wave to be hit. An advantageous embodiment of the analysis device according to the invention has a surface sound wave sensitive Element on which the conductive Streaks in the area where they are from the surface sound wave have a different distance than in the measuring range. In order to carry out several examinations simultaneously, it is advantageous if several such surface acoustic wave sensitive Elements are arranged parallel or offset to each other and one different distance from the surface sound wave generating Element or the surface sound wave receiving Have element. Are sensitive to the individual surface sound waves Elements different liquids applied, so can be changed from the term of the Reflection or transmission signals on that surface sound wave sensitive Element are closed, the high-frequency impedance has changed. It can be similar with such an element examine how different functionalizations in the different measuring ranges to those in the liquid located molecules act.

Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens wird ein oberflächenschallwellensensitives Element eingesetzt, das zumindest einen zweiten Interdigitaltransducer mit einem dazu parallel geschalteten Meßelement umfaßt, das aus mindestens zwei Elektroden auf einem Oberflächenelement besteht, das als Meßbereich mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird. Wiederum können die Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften des zweiten Interdigitaltransducers ausgewertet werden, die eine Meßgröße für die Hochfrequenzimpedanz des oberflächenschallwellensensitiven Elementes darstellen. Durch das in Kontakt Bringen des Meßelementes mit der Flüssigkeit können an dem Meßbereich spezifische Bindungen der mit einem leitfähigen Marker versehenen Moleküle stattfinden, wodurch sich der Hochfrequenzwiderstand des Meßelementes verändert. Da dieser parallel zu dem zweiten Interdigitaltransducer geschaltet ist, ändert sich die Gesamthochfrequenzimpedanz des so gebildeten oberflächenschallwellensensitiven Elementes. Auswertung dieser Änderung gibt Information über die spezifi schen Bindungsereignisse im Meßbereich. Eine solche Ausführungsform ist z. B. besonders als Eintauchsensor für Mikrotiter-Platten geeignet.In another embodiment of the analysis method according to the invention, a surface sound wave sensitive element is used which comprises at least one second interdigital transducer with a measuring element connected in parallel, which consists of at least two electrodes on a surface element which is brought into contact with the liquid as a measuring area. Again, the reflection and / or transmission properties of the second interdigital transducer can be evaluated, which represent a measured variable for the high-frequency impedance of the surface sound wave sensitive element. By bringing the measuring element into contact with the liquid, specific bonds of the molecules provided with a conductive marker can take place at the measuring area the, whereby the high-frequency resistance of the measuring element changes. Since this is connected in parallel to the second interdigital transducer, the overall high-frequency impedance of the surface acoustic wave-sensitive element thus formed changes. Evaluation of this change provides information about the specific binding events in the measuring range. Such an embodiment is e.g. B. particularly suitable as an immersion sensor for microtiter plates.

Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung der stärkeren Dämpfung, wie sie bei Rayleigh-Wellen durch auf der piezoelektrischen Oberfläche befindliche Flüssigkeit auftritt, eine Oberfläche eines piezoelektrischen Kristalles eingesetzt, der in einer Richtung geschnitten ist und bei dem die Ausrichtung des oberflächenschallwellenerzeugenden Interdigitaltransducers derart ist, daß in der Ausbreitungsrichtung der mit dem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwellen im wesentlichen nur Scherwellen auftreten können. Scherwellen zeichnen sich durch einen hauptsächlich parallel zur Ebene gerichteten Impuls aus, so daß sie im wesentlichen nur elektrisch Wechselwirken und daher eine geringere Dämpfung auftritt als bei Rayleigh-Wellen. Eine solche Ausgestaltung kann günstig sein, wenn eine Trennung von Schallpfad und Meßbereich unerwünscht ist, wohingegen eine Ausführungsform mit vom Schallpfad getrenntem Meßbereich vorteilhaft ist, wenn eine aufwendige exakte Ausrichtung des Schnittes des piezoelektrischen Kristalls zu aufwendig ist.In another embodiment of the inventive method will avoid the stronger Damping, as in Rayleigh waves due to being on the piezoelectric surface liquid occurs, a surface a piezoelectric crystal used in one direction is cut and in which the orientation of the surface sound wave generating Interdigital transducers is such that in the direction of propagation the surface sound waves generated with the interdigital transducer essentially only shear waves can occur. Draw shear waves yourself through one mainly impulse parallel to the plane, so that it is essentially only electrical Interact and therefore less attenuation occurs than with Rayleigh waves. Such a configuration can be inexpensive be if a separation of sound path and measuring range is undesirable, whereas one embodiment with a measuring range separated from the sound path is advantageous if a complex exact alignment of the cut of the piezoelectric Crystal is too expensive.

Durch Verwendung von mindestens zwei Empfängertransducern kann man bei den Verfahrensführungen unter Verwendung von Oberflächenschallwellen das Meßsignal über z. B. homodynes Mischen in ein Gleichstromsignal verwandeln, das zeitlich von einem „Sendepuls" getrennt ist. Durch eine solche Autokorrelationsmessung ist eine zeitaufgelöste Messung nicht mehr notwendig, um Information über die Reaktionsdynamik zu bekommen.By using at least two receiver transducers you can in the procedures using surface acoustic waves the measurement signal via z. B. convert homodyne mixing into a DC signal that temporally is separated from a "transmission pulse" such an autocorrelation measurement is a time-resolved measurement no longer necessary to provide information about reaction dynamics to get.

Die Hochfrequenzimpedanz kann auch direkt ausgewertet werden. Zur Auswertung der Hochfrequenzimpedanz kann ein Vektorvoltmeter eingesetzt werden, das an zwei Elektroden angeschlossen ist, zwischen denen sich ein oder mehrere Meßbereiche befinden. Ein derartiges Vektorvoltmeter erlaubt die direkte Bestimmung der Hochfrequenzimpedanz des Bereiches zwischen den zwei Elektroden, die sich durch spezifische Bindungsereignisse von mit leitfähigen Markern versehenen Molekülen an dem Meßbereich verändert.The high frequency impedance can also can be evaluated directly. To evaluate the high-frequency impedance a vector voltmeter can be used, which is connected to two electrodes is connected, between which there are one or more measuring ranges are located. Such a vector voltmeter allows direct determination the high-frequency impedance of the area between the two electrodes, which are characterized by specific binding events of with conductive markers provided molecules at the measuring range changed.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens ist der Meßbereich Teil einer Brückenschaltung, z. B. einer Wheatstone-Brücke, die z. B. mit Hilfe von lithographischen Prozessen direkt auf einer Oberfläche realisiert werden kann. Mit einer Brückenschaltung lassen sich auch bei nur leicht unterschiedlichen Impedanzen sehr große Empfindlichkeiten erreichen, was besonders vorteilhaft vor dem Hintergrund ist, daß auch die Flüssigkeit oberhalb des Meßbereiches Partikel mit leitfähigen Markern enthält und somit zur Gesamtimpedanz beitragen kann. Unter der Annahme, daß die Dichte dieser in der Flüssigkeit verteilten Marker im wesentlichen homogen ist, ergibt sich ein räumlich konstantes Hintergrundsignal, das mit Hilfe von Brückenschaltungen in an sich bekannter Weise nicht mit gemessen wird.In an advantageous embodiment of the analysis method according to the invention is the measuring range Part of a bridge circuit, z. B. a Wheatstone bridge, the z. B. using lithographic processes directly on a surface can be realized. With a bridge circuit can also very large sensitivities with only slightly different impedances achieve, which is particularly advantageous against the background that the liquid above the measuring range Particles with conductive Contains markers and can thus contribute to the overall impedance. Under the assumption, that the density this in the liquid distributed marker is essentially homogeneous, there is a spatially constant Background signal that with the help of bridge circuits in itself known way is not measured.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens setzt den Meßbereich als Teil eines Schwingkreises ein, wobei die Verstimmung des Schwingkreises beim oder nach dem Aufbringen der Flüssigkeit auf den Meßbereich bestimmt wird. Teile des Schwingkreises sind dabei als planare Strukturen auf einer Festkörperoberfläche vorgesehen. Ändert sich die Hochfrequenzimpedanz eines Bauelementes dieses Schwingkreises durch das Vorhandensein von mit leitfähigen Markern versehenen an der Oberfläche gebundenen Molekülen, verstimmt sich der Schwingkreis und es kann Information über die Hochfrequenzimpedanz und damit über die Anzahl bzw. Dynamik der stattfindenden spezifischen Bindungsprozesse von mit einem Marker versehenen Molekülen an der Oberfläche gewonnen werden.Another advantageous embodiment of the analysis method according to the invention sets the measuring range as part of a resonant circuit, the detuning of the resonant circuit during or after applying the liquid to the measuring area is determined. Parts of the resonant circuit are planar structures provided on a solid surface. Changes the high-frequency impedance of a component of this resonant circuit due to the presence of conductive markers bound to the surface molecules the resonant circuit is out of tune and information about the High frequency impedance and thus over the number or dynamics of the specific binding processes taking place from molecules provided with a marker on the surface become.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von vorteilhaften Ausgestaltungen anhand der anliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt (jeweils schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu)The inventive method is based on advantageous embodiments explained with reference to the accompanying figures. there shows (each schematic and not necessarily to scale)

1: ein erläuterndes Bild zum Meßprinzip, 1 : an explanatory picture of the measuring principle,

2a: ein Ersatzschaltbild für den Zustand während der Messung, 2a : an equivalent circuit diagram for the state during the measurement,

2b: eine Detailansicht eines Meßelementes während der Messung, 2 B : a detailed view of a measuring element during the measurement,

3: eine erfindungsgemäße Analysevorrichtung bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Analyseverfahrens, 3 an analysis device according to the invention when carrying out an analysis method according to the invention,

4: eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Analysevorrichtung bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, 4 an alternative embodiment of the analysis device according to the invention when carrying out a method according to the invention,

5: eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Analysevorrichtung zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, 5 a further embodiment of an analysis device according to the invention for use in a method according to the invention,

6: ein Detail einer erfindungsgemäßen Analysevorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Analyseverfahrens, 6 a detail of an analysis device according to the invention for carrying out an analysis method according to the invention,

7a und 7b: Details von weiteren Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Analysevorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 7a and 7b Details of further refinements of analysis devices according to the invention for carrying out the method according to the invention,

8a: die Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens, 8a : the representation of an embodiment of the analysis method according to the invention,

8b: Meßsignale bei der Durchführung des Verfahrens gemäß 8a, 8b : Measurement signals when performing the method according to 8a .

9: eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 9 : another embodiment of the method according to the invention,

10: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 10 : a further embodiment of the method according to the invention,

11: erläuternde Ansichten zu einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 11 : explanatory views of a further embodiment of the method according to the invention, and

12: eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 12 : a further embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt das Prinzip einer Hochfrequenzimpedanzmessung, wie sie für die erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird. 1 shows the principle of a high-frequency impedance measurement, as it is used for the inventive method.

Das Oberflächenschallwellenbauelement ist mit 4 bezeichnet und hat Eingangs- bzw. Ausgangsport 1 bzw. 2. Mit den sogenannten S-Parametern Sij kann man die Transmission bzw. Reflexion eines Hochfrequenzsignales beschreiben, das nach Einspeisen eines Hochfrequenzsignales im Port i am Port j gemessen wird. S1 2 beschreibt dabei die Transmission eines Hochfrequenzsignales von Port 1 zu Port 2. S11 ist die am Port 1 gemessene Hochfrequenzleistung, die von Port 1 zu Port 2 propagiert ist, an diesem reflektiert wurde und dann an Port 1 gemessen wurde.The surface acoustic wave component is designated 4 and has an input or output port 1 respectively. 2 , The so-called S parameters S ij can be used to describe the transmission or reflection of a high-frequency signal which is measured at port j after a high-frequency signal has been fed into port i. S 1 2 describes the transmission of a high-frequency signal from port 1 to port 2 , S 11 is the one at the port 1 measured high frequency power by port 1 to port 2 is propagated, reflected on it and then on port 1 was measured.

Port 1 und 2 können Interdigitaltransducer zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen sein, wie sie weiter unten noch beschrieben werden. Ebenso kann aber auch z. B. nur Port 1 ein Interdigitaltransducer sein und Port 2 ein Reflexionselement.port 1 and 2 can be interdigital transducers for generating surface sound waves, as will be described further below. But also z. B. only port 1 be an interdigital transducer and port 2 a reflection element.

Die S-Parameter hängen empfindlich von der Hochfrequenzimpedanz der Ports, von dem genauen Design der Ports, z. B. der Interdigitaltransducer, von den Eigenschaften der Laufstrecke zwischen Port 1 und Port 2 und den akustischen Eigenschaften des Substrates ab.The S parameters are sensitive to the high frequency impedance of the ports, the exact design of the ports, e.g. B. the interdigital transducer, on the properties of the route between port 1 and port 2 and the acoustic properties of the substrate.

Die Änderung der Impedanz des Oberflächenschallwellenbauteiles 4 (also entweder des einkoppelnden Transducers, des empfangenden Transducers, des Reflektors oder des Resonators), die in dem Element 4 vorgesehen sein kann, schlägt sich in einer Änderung der S-Parameter nieder, die wiederum ausgewertet werden können um eine Änderung der Hochfrequenzimpedanz feststellen zu können.The change in the impedance of the surface acoustic wave component 4 (ie either the coupling transducer, the receiving transducer, the reflector or the resonator), which are in the element 4 can be provided, is reflected in a change in the S parameters, which in turn can be evaluated in order to be able to determine a change in the high-frequency impedance.

2a zeigt ein entsprechendes Ersatzschaltbild. Zwischen den Elektroden 6 seien durch spezifische Bindungen Moleküle mit leitfähigen Markern (sogenannten „beads") spezifisch gebunden. Zwischen diesen leitfähigen Markern, die vorteilhafterweise Goldkolloide sind, besteht eine Kapazität, die in dem Ersatzschaltbild mit 9 bezeichnet sind. Insgesamt verändert sich die Hochfrequenzimpedanz zwischen den Elektroden 6 durch die Anwesenheit der beads 8. 2a shows a corresponding equivalent circuit diagram. Between the electrodes 6 Let molecules with specific markers (so-called “beads”) be bound specifically by specific bonds. Between these conductive markers, which are advantageously gold colloids, there is a capacitance, which is denoted by 9 in the equivalent circuit diagram. Overall, the high-frequency impedance between the electrodes changes 6 by the presence of the beads 8th ,

In 2b ist dies am Beispiel eines Streifengitters dargestellt, wie es bei oberflächenschallwellensensitiven Elementen in noch zu beschreibender Weise eingesetzt wird.In 2 B this is illustrated using the example of a strip grating, as is used in a manner to be described in the case of elements sensitive to surface sound waves.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 10 bezeichnet einen piezoelektrischen Chip, z. B. aus Lithiumniobat einer Dicke von ca. 500 μm. Alternativ kann ein Chip mit einer piezoelektrischen Oberfläche, z. B. aus Zinkoxid eingesetzt werden. 16 bezeichnet einen Interdigitaltransducer zur Erzeugung einer Oberflächenschallwelle auf der piezoelektrischen Oberfläche des Chips 10. Nur schematisch dargestellt sind die fingerartigen Fortsätze 20 der Elektroden 18, die wechselseitig ineinander greifen. Der typische Abstand der Finger beträgt einige Mikrometer. Selbstverständlich sind auch andere Geometrien für Interdigitaltransducer denkbar, wie sie aus der Oberflächenwellenfiltertechnologie bekannt sind. Ein einzelner Interdigitaltransducer 16 umfaßt eine große Anzahl von ineinander greifenden Fingern 20, die in der 3 nur angedeutet sind. Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes in der Größenordnung von einigen bis einigen 100 MHz erzeugt eine Oberflächenschallwelle, die sich senkrecht zu dem Interdigitaltransducer 16 in Richtung 24 ausbreitet. 14 be zeichnet ein Reflektorelement aus metallischen Streifen 6. Diese Streifen haben einen Abstand, der in derselben Größenordnung ist wie der Abstand der Finger des Interdigitaltransducers. Ein solches Element wirkt in bekannter Weise für die Oberflächenschallwellen wie ein Bragg-Reflektor. Das reflektierte Signal ist mit 26 bezeichnet und propagiert zurück zu dem Interdigitaltransducer 16, wo es z. B. zeitaufgelöst wieder abgefragt werden kann. Das Reflexionselement 14 befindet sich nur teilweise im Schallpfad 24 der ausgesendeten Oberflächenschallwelle. In dem Bereich, in dem das Reflektorelement 14 nicht im Schallpfad ist, befindet sich der Meßbereich 12. Der Meßbereich kann so ausgestaltet sein, daß er von der Flüssigkeit mit den markierten Molekülen bevorzugt benetzt wird. Dies kann z. B. durch die Silanisierung der Umgebung des Meßbereiches erreicht werden, wodurch diese Umgebung hydrophob im Vergleich zum Meßbereich wird und von einer wäßrigen Flüssigkeit nicht benetzt wird. 3 shows an embodiment of the invention for performing the method according to the invention. 10 denotes a piezoelectric chip, e.g. B. from lithium niobate with a thickness of about 500 microns. Alternatively, a chip with a piezoelectric surface, e.g. B. made of zinc oxide. 16 denotes an interdigital transducer for generating a surface acoustic wave on the piezoelectric surface of the chip 10 , The finger-like extensions are only shown schematically 20 of the electrodes 18 that interlock with each other. The typical distance between the fingers is a few micrometers. Of course, other geometries for interdigital transducers, as are known from surface wave filter technology, are also conceivable. A single interdigital transducer 16 includes a large number of interlocking fingers 20 that in the 3 are only hinted at. Applying an alternating electric field on the order of a few to a few 100 MHz produces a surface sound wave that is perpendicular to the interdigital transducer 16 in the direction 24 spreads. 14 be a reflector element made of metallic strips 6 , These strips have a distance that is of the same order of magnitude as the distance between the fingers of the interdigital transducer. Such an element acts in a known manner for the surface sound waves like a Bragg reflector. The reflected signal is designated 26 and propagates back to the interdigital transducer 16 where it is e.g. B. can be queried again in a time-resolved manner. The reflection element 14 is only partially in the sound path 24 the emitted surface sound wave. In the area where the reflector element 14 the measuring range is not in the sound path 12 , The measuring range can be designed such that it is preferably wetted by the liquid with the labeled molecules. This can e.g. B. can be achieved by the silanization of the environment of the measuring range, which makes this environment hydrophobic compared to the measuring range and is not wetted by an aqueous liquid.

Eine solche Ausführungsform kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt eingesetzt werden. Erläutert wird eine Verwendung zur Untersuchung von DNA-Sequenzen.Such an embodiment can be used to carry out the inventive method like follows. explains becomes a use for the investigation of DNA sequences.

Im Meßbereich 12 findet sich eine Funktionalisierung, die z. B. aus Molekülsträngen der Sequenz TCCCG besteht. Auf diesen Meßbereich wird ein Tropfen einer Flüssigkeit aufgebracht, in der sich kleine Goldkolloide typischer Größe von 10 nm bis 100 nm (kleiner als der Abstand der metallischen Finger 6) in typischer Konzentration von nmol bis fmol befinden, die mit einer Sequenz versehen sind, z. B. AGCAG. Diese Sequenz an den Goldkolloiden kann mit den ersten fünf Basenpaaren einer Probensequenz TCGTCAGGGC binden, die sich ebenfalls in der Flüssigkeit befinden. Die anderen fünf Basenpaare der Probensequenz binden an die an der Oberfläche gebundene Sequenz TCCCG spezifisch. Dadurch werden die goldmarkierten Sequenzen im Meßbereich gebunden. In oben beschriebener Weise ändert sich dadurch die Hochfrequenzimpedanz der Metallstreifenanordnung. Mit Hilfe des Interdigitaltransducers 16 wird eine Oberflächenschallwelle in Richtung 24 erzeugt, die von dem Reflektorelement 14 reflektiert wird. Die Gesamtimpedanz des Reflektorelementes 14 wird durch die Änderung der Impe danz im Meßbereich 12 verändert, was sich im Reflexionsverhalten widerspiegelt. Das reflektierte Signal 26 ändert sich daher in charakteristischer Weise durch das Aufbringen der Flüssigkeit und dem Stattfinden der spezifischen Reaktion. Da die Oberflächenschallwelle durch die Flüssigkeit im Meßbereich 12 nicht gedämpft wird, da diese nicht im Schallpfad liegt, läßt sich so die Hochfrequenzimpedanzänderung durch die spezifische Bindung präzise und auch während des Reaktionsprozesses auswerten, um Informationen über die Reaktionsdynamik zu erhalten.In the measuring range 12 there is a functionalization z. B. consists of molecular strands of the sequence TCCCG. A drop of a liquid in which small gold colloids of typical size from 10 nm to 100 nm (smaller than the distance between the metallic fingers 6 ) are in a typical concentration from nmol to fmol, which are provided with a sequence, e.g. B. AGCAG. This sequence on the gold colloids can bind to the first five base pairs of a sample sequence TCGTCAGGGC, which are also in the liquid. The other five base pairs of the sample sequence bind specifically to the surface-bound sequence TCCCG. This binds the gold-marked sequences in the measuring area. As a result, the high-frequency impedance of the metal strip arrangement changes in the manner described above. With the help of the interdigital transducer 16 becomes a surface sound wave in the direction 24 generated by the reflector element 14 is reflected. The total impedance of the reflector element mentes 14 is by changing the impedance in the measuring range 12 changes what is reflected in the reflection behavior. The reflected signal 26 therefore changes characteristically due to the application of the liquid and the specific reaction taking place. Because the surface sound wave through the liquid in the measuring range 12 is not damped, since this is not in the sound path, the high-frequency impedance change can be evaluated precisely by the specific binding and also during the reaction process in order to obtain information about the reaction dynamics.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch für andere spezifische Bindungsprozesse eingesetzt werden. Dabei kann entweder die mit dem leitfähigen Marker versehene Molekülsequenz in bekannter Art und Konzentration vorhanden sein oder die zur Funktionalisierung des Meßbereiches 12 dienende Sequenz.The method according to the invention can of course also be used for other specific binding processes. Either the molecular sequence provided with the conductive marker can be present in a known type and concentration, or the one for functionalizing the measuring range 12 serving sequence.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Durchführung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens. Mehrere Reflexionselemente 14 sind parallel zueinander angeordnet. Je nach dem, in welchem der Meßbereiche 12 eine spezifische Reaktion zur Bindung von mit leitfähigen Markern versehenen Molekülen stattfindet, wird sich das Reflexionsverhalten dieses Reflektorelementes verändern. Aus einer Laufzeitmessung eines mit dem Interdigitaltransducer 16 erzeugten Signals läßt sich bestimmen, welches der Resonatorelemente in seinem Reflexionsverhalten verändert worden ist. Dabei kann jeder Meßbereich 12 eine einzelne Funktionalisierung aufweisen, um das spezifische Reaktionsverhalten einer Flüssigkeit mit einer Molekülsorte untersuchen zu können. Dazu kann der gesamte Bereich 13 mit der Flüssigkeit belegt werden, ohne daß eine genaue Positionierung notwendig sein würde. Bei anderer Verfahrensführung sind die einzelnen Meßbereiche 12 untereinander gleich, werden jedoch mit unterschiedlichen Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Bestandteilen belegt, um die Reaktionsdynamik von den unterschiedlichen Flüssigkeiten mit der gleichen Funktionalisierung des Meßbereiches 12 zu untersuchen. 4 shows a further embodiment for carrying out an embodiment of the method according to the invention. Several reflection elements 14 are arranged parallel to each other. Depending on which of the measuring ranges 12 If a specific reaction for binding molecules provided with conductive markers takes place, the reflection behavior of this reflector element will change. From a runtime measurement of one with the interdigital transducer 16 generated signal can be determined which of the resonator elements has been changed in its reflection behavior. Every measuring range 12 have a single functionalization in order to investigate the specific reaction behavior of a liquid with a molecular type The entire area can do this 13 can be coated with the liquid without an exact positioning being necessary. If the procedure is different, the individual measuring ranges are 12 identical to each other, but are occupied with different liquids with different constituents in order to determine the reaction dynamics of the different liquids with the same functionalization of the measuring range 12 to investigate.

Die gezeigte Ausführungsform weist parallele hintereinander angeordnete Reflexionselemente auf. Die Reflexionselemente können z. B. auch oder zusätzlich seitlich zueinander versetzt sein, um in Art eines Arrays ausgelesen werden zu können.The embodiment shown has parallel reflective elements arranged one behind the other. The reflection elements can z. B. also or additionally be laterally offset from one another in order to be read out in the manner of an array to be able to.

5 zeigt eine Transmissionsgeometrie. Hier ist das oberflächenschallwellensensitive Element 15 als Resonatorelement ausgebildet. Es besteht ebenso wie die Reflexionselemente aus metallischen Streifen. Auf der dem oberflächenschallwellenerzeugenden Interdigitaltransducer 16 gegenüberliegenden Seite des Resonatorelementes 15 befindet sich ein zweiter Interdigitaltransducer 17 von z. B. gleicher Bauart und Ausmaßen. Eine vom Interdigitaltransducer 16 erzeugte Oberflächenschallwelle wird von dem Resonatorelement in charakteristischer Weise transmittiert und von dem Interdigitaltransducer 17 empfangen. Ebenso wie die Reflexionseigenschaften sind auch die Transmissionseigenschaften eines derartigen oberflächenschallwellensensitiven Elementes 15 von der Hochfrequenzimpedanz abhängig, wie es oben mit Bezug zu der S-Matrix erläutert ist. Aufbringen einer Flüssigkeit mit zur spezifischen Bindung an der funktionalisierten Oberfläche geeigneten Molekülen mit entsprechenden leitfähigen Markern ändert die Hochfrequenzimpedanz des Resonatorelementes 15 und damit die Transmissionseigenschaften, was mit dem Interdigitaltransducer 17 auf einfache Weise nachgewiesen werden kann. Selbstverständlich kann auch eine solche Resonatorgeometrie mehrere parallel zueinander angeordnete Resonatoren aufweisen, wie es für das Reflexionselement in 4 beschrieben ist. 5 shows a transmission geometry. Here is the surface sound wave sensitive element 15 designed as a resonator element. Like the reflection elements, it consists of metallic strips. On the interdigital transducer that generates surface sound waves 16 opposite side of the resonator element 15 there is a second interdigital transducer 17 from Z. B. the same design and dimensions. One from the interdigital transducer 16 The generated surface sound wave is transmitted in a characteristic manner by the resonator element and by the interdigital transducer 17 receive. Just like the reflection properties are the transmission properties of such a surface sound wave sensitive element 15 depends on the high frequency impedance, as explained above with reference to the S matrix. Applying a liquid with molecules suitable for specific binding to the functionalized surface with corresponding conductive markers changes the high-frequency impedance of the resonator element 15 and thus the transmission properties, what with the interdigital transducer 17 can be demonstrated in a simple manner. Of course, such a resonator geometry can also have a plurality of resonators arranged parallel to one another, as is the case for the reflection element in FIG 4 is described.

Gemäß einer nicht gezeigten Ausgestaltung werden als oberflächenschallwellensensitives Element Koppler, insbesondere Multistripkoppler eingesetzt. Solche Koppler umfassen z. B. eine Anordnung von leitfähigen Metallstreifen, die derart bezüglich eines Interdigitaltransducers angeordnet sind, daß sie in einem Bereich von einer Oberflächenschallwelle getroffen werden, die mit diesem Interdigitaltransducer angeregt wird. Die streifenförmige Metallelektrodenanordnung des Kopplers sendet über die gesamte Ausdehnung des Kopplers Oberflächenschallwellen aus. Eine Anordnung von weiteren Interdigitaltransducern dient als Empfängerarray, wobei diese Empfangsinterdigitaltransducer derart angeordnet sind, daß sie jeweils nur Oberflächenschallwellen aus einem bestimmten Bereich des Kopplers empfangen. Befinden sich z. B. mehrere Meßbereiche im Bereich des Koppelelementes, so kann aus den Signalen, die an den Empfangsinterdigitaltransducern empfangen werden, abgelesen werden, in welchem Bereich des Kopplers eine Störung z. B. durch das Auftreten von spezifischen Bindungsereignissen von mit leitfähigen Markern versehenen Molekülen an der Oberfläche stattgefunden hat.According to an embodiment not shown as surface sound wave sensitive Element coupler, in particular multistrip coupler used. Such Couplers include e.g. B. an arrangement of conductive metal strips, such in terms of an interdigital transducer are arranged that they in an area hit by a surface acoustic wave be excited with this interdigital transducer. The strip Metal electrode arrangement of the coupler sends over the entire extent of the coupler surface sound waves out. An arrangement of further interdigital transducers serves as Receiver array, these receiving interdigital transducers being arranged in such a way that she only surface sound waves a specific area of the coupler. Are z. B. several measuring ranges in the area of the coupling element, so can from the signals that received interdigital transducers be in which area of the coupler a malfunction z. B. by the occurrence of specific binding events with conductive markers provided molecules on the surface has taken place.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen können die einzelnen Metallstreifen 6 sich parallel und in gleichem Abstand über das gesamte oberflächenschallwellensensitive Element 14, 15 erstrecken. Ist die Konzentration der mit leitfähigen Markern versehenen Moleküle in der Flüssigkeit jedoch sehr gering, kann es vorteilhaft sein, wenn der Abstand der einzelnen Metallstreifen 6 im Meßbereich 12 geringer ist, so daß eine merkliche kapazitive Kopplung über nur wenige metallische Beads zur Änderung der Hochfrequenzimpedanz möglich ist. Eine solche Ausführungsform zeigt im Detail die 6. Im Bereich 28 ist der Abstand der Metallstreifen 6 so gewählt, daß er den gewünschten Reflexionseigenschaften der verwendeten Oberflächenschallwelle optimal entspricht. Im Meßbereich 12 sind die einzelnen Metallstreifen näher zusammengeführt. Die Abstände der Streifen 6 werden hier zwischen einigen Nanometern und einigen Mikrometern gewählt, je nach Dichte der beads in der Flüssigkeit. Die Abstände sind größer als der bead-Durchmesser.In all of the described embodiments, the individual metal strips can 6 parallel and at the same distance over the entire surface acoustic wave sensitive element 14 . 15 extend. However, if the concentration of the molecules provided with conductive markers in the liquid is very low, it can be advantageous if the distance between the individual metal strips 6 in the measuring range 12 is less, so that a noticeable capacitive coupling via only a few metallic beads for changing the high-frequency impedance is possible. Such an embodiment shows in detail the 6 , In the area 28 is the distance between the metal strips 6 chosen so that it optimally corresponds to the desired reflection properties of the surface acoustic wave used. In the measuring range 12 the individual metal strips are brought closer together. The spacing of the strips 6 are chosen between a few nanometers and a few micrometers, depending according to the density of the beads in the liquid. The distances are larger than the bead diameter.

7 zeigt andere Geometrien, die vorteilhaft sein können, wenn z. B. die Konzentration gering ist. Diese Geometrien erhöhen die Sensitivität, da bei gleicher Fläche des Meßbereiches 12 die einzelnen Streifen näher beieinander liegen können und damit eine höhere Empfindlichkeit gewährleisten: Es sind auch Elektrodenkonfigurationen einsetzbar, die besonders optimiert sind, um das elektrische Feld in der Ebene der Oberfläche noch stärker zu konzentrieren, bzw. so, daß das elektrische Feld außerhalb dieser Ebene noch stärker abfällt. Bei einer nicht dargestellten Verfahrensführung bzw. Ausführungsform der Vorrichtung stehen sich im Bereich des Meßbereiches je zwei Elektroden halbkreisförmig gegenüber, so daß das elektrische Feld sich zwischen ihnen im Meßbereich konzentriert. 7 shows other geometries that can be advantageous when z. B. the concentration is low. These geometries increase the sensitivity since the same area of the measuring range 12 the individual strips can be closer together and thus ensure a higher sensitivity: electrode configurations can also be used which are particularly optimized in order to concentrate the electric field even more in the plane of the surface, or in such a way that the electric field is outside this plane drops even more. In a process control or embodiment of the device, not shown, two electrodes face each other semicircularly in the area of the measuring area, so that the electric field is concentrated between them in the measuring area.

8a zeigt als Beispiel die Durchführung eines homodynen Meßprozesses. Mit dem Interdigitaltransducer 16 wird die Oberflächenschallwelle in Richtung 24 erzeugt. Diese wird von dem Reflektorelement 14 in beschriebener Weise reflektiert, wobei die Reflexionseigenschaften von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches 12 in beschriebener Weise abhängen. Die Amplitude des Oberflächenschallwellensignals 24 ist mit A bezeichnet. Durch die Reflexion an dem Element 14 ändert sich die Amplitude zu αrA (α: Dämpfung, r: Reflexionskoeffizient). Ein zweiter Interdigitaltransducer 30 ist mit dem ersten Interdigitaltransducer 16 und einem Signalmischer 32 zusammengeschaltet, um einen homodynen Mischprozeß zu ermöglichen, wobei in dem Mischer 32 die Empfangssignale I und II der Interdigitaltransducer 16 und 30 analog multipliziert werden. Am Punkt 34 wird das Signal S abgegriffen. 8a shows as an example the implementation of a homodyne measurement process. With the interdigital transducer 16 is the surface sound wave in the direction 24 generated. This is from the reflector element 14 reflected in the manner described, the reflection properties of the high-frequency impedance of the measuring range 12 depend in the manner described. The amplitude of the surface sound wave signal 24 is labeled A. By reflecting on the element 14 the amplitude changes to αrA (α: attenuation, r: reflection coefficient). A second interdigital transducer 30 is with the first interdigital transducer 16 and a signal mixer 32 interconnected to enable a homodyne mixing process, in the mixer 32 the received signals I and II of the interdigital transducers 16 and 30 be multiplied analogously. At the point 34 the signal S is tapped.

Die Signale sind in 8b dargestellt. I zeigt als Rechteckpuls ein vom Interdigitaltransducer 16 ausgesendetes Oberflächenschallwellensignal, das am Reflexionselement 14 reflektiert wird und vom Interdigitaltransducer 16 registriert wird. Am zweiten Interdigitaltransducer 30 wird nur das reflektierte Signal 26 gemessen (II). Multiplikation der beiden Signale, wie sie der Mischer 32 durchführt, ergibt das Meßsignal, das in 8b unten (I × II) dargestellt ist. Durch diese Autokorrelationsmessung ist eine zeitaufgelöste Messung nicht notwendig und der Meßprozeß effizienter gestaltet.The signals are in 8b shown. I shows a rectangular pulse from the interdigital transducer 16 emitted surface sound wave signal that at the reflection element 14 is reflected and from the interdigital transducer 16 is registered. On the second interdigital transducer 30 only the reflected signal 26 measured (II). Multiply the two signals as the mixer 32 carries out, gives the measurement signal, which in 8b is shown below (I × II). With this autocorrelation measurement, a time-resolved measurement is not necessary and the measurement process is made more efficient.

9 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der Schallpfad und der Meßbereich getrennt sind. 40 bezeichnet einen zweiten Interdigitaltransducer, der bei der gezeigten Ausgestaltung mit dem oberflächenschallwellenerzeugenden Interdigitaltransducer 16 baugleich ausgestaltet ist. Mit den Elektroden dieses Interdigitaltransducers 40 ist über Zuleitungen 42 ein Meßelement 46 verbunden. Dies ist ein Oberflächenelement, auf dem sich Elektroden 44 in Verbindung mit den Zuleitungen 42 befinden. Dieses Meßelement wird zur Messung in ein Flüssigkeitsbad 48 getaucht, z. B. eine Öffnung einer konventionellen Mikrotiter-Platte. Das Meßelement 46 ist im Bereich der Elektroden ähnlich wie oben für den Meßbereich 12 beschrieben funktionalisiert, um eine spezifische Reaktion mit in der Flüssigkeit befindlichen Molekülen zu ermöglichen. Auf diese Weise können, wie oben für den Flüssigkeitstropfen auf dem Meßbereich 12 beschrieben, mit leitfähigen Markern versehene Moleküle an der Oberfläche des Meßelementes 46 gebunden werden, wodurch sich die Hochfrequenzimpedanz zwischen den Elektroden 44 ändert. Dadurch ändert sich auch die Gesamtimpedanz des oberflächensensitiven Elementes, das den Interdigitaltransducer 40 und das Meßelement 46 umfaßt. Diese Änderung der Gesamtimpedanz läßt sich mit der Oberflächenschallwelle 24 ausmessen, deren Reflexionsverhalten von der Gesamtimpedanz des oberflächenschallwellensensitiven Elementes abhängt. Abweichend von der gezeigten Geometrie ist auch eine Transmissionsmessung möglich, bei der sich auf der dem Interdigitaltransducer 16 gegenüberliegenden Seite des Interdigitaltransducers 40 ein weiterer Interdigitaltransducer befindet, der zum Empfang des transmittierten Teiles der Oberflächenschallwelle dient. 9 shows a further device for performing the method according to the invention, in which the sound path and the measuring range are separated. 40 denotes a second interdigital transducer which, in the embodiment shown, has the interdigital transducer which generates surface sound waves 16 is structurally identical. With the electrodes of this interdigital transducer 40 is about leads 42 a measuring element 46 connected. This is a surface element on which electrodes are located 44 in connection with the supply lines 42 are located. This measuring element is used for measuring in a liquid bath 48 submerged, e.g. B. an opening of a conventional microtiter plate. The measuring element 46 is similar in the area of the electrodes as above for the measuring area 12 described functionalized to enable a specific reaction with molecules in the liquid. In this way, as above for the liquid drop on the measuring area 12 described, provided with conductive markers on the surface of the measuring element 46 be bound, causing high frequency impedance between the electrodes 44 changes. This also changes the overall impedance of the surface-sensitive element, the interdigital transducer 40 and the measuring element 46 includes. This change in total impedance can be measured with the surface acoustic wave 24 measure, whose reflection behavior depends on the total impedance of the surface acoustic wave sensitive element. Deviating from the geometry shown, a transmission measurement is also possible, based on the interdigital transducer 16 opposite side of the interdigital transducer 40 there is another interdigital transducer which serves to receive the transmitted part of the surface sound wave.

10 zeigt die Meßgeometrie bei Auswertung der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches mit Hilfe eines Vektorvoltmeters 52. Ein solches Vektorvoltmeter dient der Messung der Frequenz (ω)-abhängigen Impedanz Z, dargestellt durch den Realteil X und den Imaginärteil y. Das Vektorvoltmeter 52 ist an Elektroden 50 auf einem Festkörperchip 10 angeschlossen. Zwischen den Elektroden 50 befindet sich der Meßbereich 12. Durch spezifische Bindung von metallisch markierten Molekülen an dem Meßbereich 12 ändert sich die Hochfrequenzimpedanz zwischen den Elektroden 50, was mit dem Vektorvoltmeter direkt gemessen werden kann. Das entsprechende Signal kann ausgewertet werden, um Information über die Menge bzw. die Reaktionsdynamik der zwischen den Elektroden 50 gebundenen Moleküle zu erhalten. Ein geschlossener Strompfad ist hierzu nicht notwendig. 10 shows the measurement geometry when evaluating the high-frequency impedance of the measurement range with the aid of a vector voltmeter 52 , Such a vector voltmeter is used to measure the frequency (ω) -dependent impedance Z, represented by the real part X and the imaginary part y. The vector voltmeter 52 is on electrodes 50 on a solid state chip 10 connected. Between the electrodes 50 is the measuring range 12 , Through specific binding of metal-labeled molecules to the measuring area 12 the high frequency impedance between the electrodes changes 50 what can be measured directly with the vector voltmeter. The corresponding signal can be evaluated to provide information about the quantity or the reaction dynamics between the electrodes 50 to get bound molecules. A closed current path is not necessary for this.

11a stellt die Messung in einer Brückenschaltung dar, wodurch in bekannter Weise die Hintergrundsignale eliminiert werden können und die Empfindlichkeit erhöht wird. 11a represents the measurement in a bridge circuit, whereby the background signals can be eliminated in a known manner and the sensitivity is increased.

In 11b ist gezeigt, wie dies mit Hilfe eines Referenzelementes auf dem Chip 10 erreicht werden kann. In dem Meßbereich 12 ist die Oberfläche zur Reaktion mit Molekülen in der Flüssigkeit 56, die mit metallischen Markern markiert ist, funktionalisiert. Gemessen werden soll der Hochfrequenzwiderstand Zx des Meßbereiches 12 an den Elektroden 11. In einem weiteren Meßbereich wird der Hochfrequenzwiderstand Zref abgegriffen, wobei dieser Bereich nicht funktionalisiert ist. Entsprechende Meßgeometrie gewährleistet, daß das Hintergrundsignal, das z. B. durch die homogen in der Flüssigkeit verteilten und nicht spezifisch gebundenen markierten Moleküle 7 erzeugt wird, nicht mit gemessen wird. Auf diese Weise kann z. B. gemessen werden, mit welcher Zeitkonstante sich die Moleküle 7 in der Flüssigkeit 56 im Meßbereich 12 an der funktionalisierten Oberfläche anlagern.In 11b is shown how this with the help of a reference element on the chip 10 can be achieved. In the measuring range 12 is the surface for reaction with molecules in the liquid 56 , which is marked with metallic markers, functionalized. The high-frequency resistance Z x of the measuring range is to be measured 12 on the electrodes 11 , The high-frequency resistance Z ref is tapped in a further measuring range, this range not being functionalized. Appropriate measurement geometry ensures that the background signal, the z. B. by the homogeneously distributed in the liquid and not specifically bound labeled Mo. leküle 7 is generated, not measured. In this way, e.g. B. measured with what time constant the molecules 7 in the liquid 56 in the measuring range 12 attach to the functionalized surface.

Für eine Referenzmessung kann auch ausgenutzt werden, daß ein Interdigitaltransducer in beiden Richtungen senkrecht zu seiner Längserstreckung Oberflächenschallwellen abstrahlt. Ein Interdigitaltransducer kann z. B. zwischen zwei Reflektorstrukturen angeordnet sein. Anregung einer Oberflächenschallwelle mit dem Interdigitaltransducer führt zur Abstrahlung von Oberflächenschallwellen in Richtung beider Reflektoren. Werden die Reflexionseigenschaften eines der Reflektoren durch Bindungsereignisse von mit leitfähigen Markern verbundenen Molekülen an der Oberfläche in z. B. einem vom Schallpfad getrennten Meßbereich geändert, so kann die Differenz der beiden Reflexionssignale ausgewertet werden.For a reference measurement can also be used that an interdigital transducer surface sound waves in both directions perpendicular to its longitudinal extent radiates. An interdigital transducer can e.g. B. between two reflector structures be arranged. Excitation of a surface sound wave with the interdigital transducer leads to Radiation of surface sound waves towards both reflectors. Become the reflection properties one of the reflectors due to binding events with conductive markers linked molecules on the surface in z. B. changed a measurement range separated from the sound path, the difference of the two reflection signals can be evaluated.

12 zeigt eine andere Ausgestaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist eine Schwingkreisgeometrie 60, wie sie z. B. teilweise auch direkt auf der Oberfläche eines Chips mit Hilfe von lithographischen Techniken dargestellt werden kann. Der Schwingkreis besteht aus einer schematisch dargestellten Spulengeometrie 58 und einer Kapazitätsgeometrie 59. Ein Meßbereich 12, der entsprechend funktionalisiert ist, wird mit einer Flüssigkeit mit den leitfähigen Markern in Verbindung gebracht. Diese binden spezifisch im Bereich der Spulengeometrie 58 und ändern damit über die kapazitive Kopplung deren Hochfrequenzimpedanz, wodurch der Schwingkreis in seiner Frequenz verstimmt wird. Diese Verstimmung läßt sich in bekannter Weise messen und auswerten. Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann der Meßbereich sich selbstverständlich auch im Bereich der Kapazität 59 befinden. 12 shows another embodiment for performing the method according to the invention. A resonant circuit geometry is shown 60 how they z. B. can sometimes be displayed directly on the surface of a chip using lithographic techniques. The resonant circuit consists of a schematically illustrated coil geometry 58 and a capacity geometry 59 , A measuring range 12 , which is appropriately functionalized, is associated with a liquid with the conductive markers. These bind specifically in the area of the coil geometry 58 and thus change the high-frequency impedance via the capacitive coupling, which detunes the frequency of the resonant circuit. This detuning can be measured and evaluated in a known manner. Deviating from the embodiment shown, the measuring range can of course also be in the range of the capacitance 59 are located.

Alle beschriebenen Verfahrensführungen können auch kombiniert bzw. parallel durchgeführt werden, um z. B. Vergleichsmessungen durchführen zu können.All procedures described can also can be combined or carried out in parallel, e.g. B. Comparative measurements perform to can.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ganz besonders dazu, die Dynamik von Hybridisierungs-/spezifischen Bindungsereignissen in situ zu studieren. Folgende weitere Anwendungen der Methode sind möglich:The method according to the invention is entirely suitable especially the dynamics of hybridization / specific binding events to study in situ. Following are other uses of the method possible:

Kompetitive Reaktionen (Ko-Hybridisierung):Competitive reactions (Co-hybridization):

Durch Markierung einer Spezies A mit nicht-leitenden Beads (Quarz, Plastik) und einer Spezies B mit leitfähigen Beads (z. B. Gold) kann über die Messung der Dynamik Information über kompetitive Hybridisierungsprozesse gewonnen werden. Nur die mit leitfähigen Beads markierten Prozesse tragen signifikant zu einer Veränderung des Hochfrequenzsignals bei. Jeder kompetitive Prozeß mit nicht-leitendem Bead an derselben Stelle schwächt naturgemäß das Signal ab, da die mittlere dielektrische Konstante und damit die kapazitive Kopplung dabei sinkt.By marking a species A with non-conductive beads (quartz, plastic) and a species B with conductive Beads (e.g. gold) can be made via the Measurement of dynamics information about competitive hybridization processes. Only those with conductive Bead-marked processes contribute significantly to a change of the high-frequency signal. Any competitive process with non-conductive bead on weakens in the same place naturally the signal because the mean dielectric constant and thus the capacitive Coupling decreases.

„Schmelzkurven"-Messungen:"Melting curves" measurements:

Hier kann man die Dynamik von Eindungs-/Hybridisierungsereignissen als Funktion der Temperatur dynamisch untersuchen. Bei Überschreiten einer gewissen Temperatur wird die Hybridisierung wieder aufgehoben und das Signal nimmt dementsprechend wieder ab.Here you can see the dynamics of indentation / hybridization events examine dynamically as a function of temperature. If exceeded At a certain temperature, the hybridization is canceled and the signal decreases accordingly.

In ähnlicher Weise kann eine „Schmelzkurve" in Abhängigkeit der Salzkonzentration der Lösung aufgenommen werden, in der sich die mit den leitfähigen Markern versehenen Moleküle befinden.Similarly, a "melting curve" can be dependent the salt concentration of the solution to be included in the with the conductive markers provided molecules are located.

Alle erfindungsgemäßen Verfahren bieten die Möglichkeit, auf einfache Weise spezifische Bindungsprozesse nachzuweisen bzw. nach Art und Konzentration der zu untersuchenden Moleküle zu analysieren. Die Auswertung der Hochfrequenzimpedanz ermöglicht es, auch die Reaktionsdynamik zu untersuchen, ohne daß ein geschlossener Strompfad notwendig ist. Ein Waschprozeß, der ebenfalls eine Untersuchung der Reaktionsdynamik verhindern würde, ist ebenfalls nicht notwendig.All methods according to the invention offer the opportunity to easily demonstrate specific binding processes or to analyze the type and concentration of the molecules to be examined. The evaluation of the high-frequency impedance also enables the reaction dynamics to investigate without a closed current path is necessary. A washing process, too would prevent an investigation of the reaction dynamics also not necessary.

Claims (32)

Analyseverfahren zur Analyse und/oder zum Nachweis von spezifischen Bindungsereignissen zwischen in einer Flüssigkeit befindlichen Molekülen und einer funktionalisierten Oberfläche, bei dem – eine Flüssigkeit mit Molekülen, die mit einem leitfähigen Marker versehen sind, mit mindestens einem funktionalisierten Meßbereich (12, 13) einer Oberfläche (10) in Kontakt gebracht wird, und – die Änderung einer Meßgröße durch das Auftreten von direkten oder indirekten spezifischen Bindungsereignissen der markierten Moleküle an dem funktionalisierten Meßbereich ausgewertet wird, wobei eine Meßgröße ausgewählt wird, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt.Analysis method for the analysis and / or for the detection of specific binding events between molecules in a liquid and a functionalized surface, in which - a liquid with molecules that are provided with a conductive marker with at least one functionalized measuring range ( 12 . 13 ) a surface ( 10 ) is brought into contact, and - the change in a measurement variable is evaluated by the occurrence of direct or indirect specific binding events of the labeled molecules on the functionalized measurement range, a measurement variable being selected which depends on the high-frequency impedance of the measurement range. Analyseverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeit in Form eines Tropfens auf den zumindest einen Meßbereich (12, 13) aufgebracht wird.Analysis method according to Claim 1, in which the liquid is in the form of a drop on the at least one measuring range ( 12 . 13 ) is applied. Analyseverfahren nach Anspruch 2, bei dem eine derart ausgestaltete Oberfläche eingesetzt wird, daß der Meßbereich (12, 13) von der Flüssigkeit stärker benetzt wird als seine Umgebung.Analysis method according to claim 2, in which a surface configured in such a way that the measuring range ( 12 . 13 ) is more wetted by the liquid than its surroundings. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die von der Hochfrequenzimpedanz abhängige Meßgröße während und/oder nach dem Aufbringen der Flüssigkeit zeitabhängig bestimmt wird, um die Reaktionsdynamik zu bestimmen.Analysis method according to one of claims 1 to 3, wherein the of dependent on the high frequency impedance Measured variable during and / or after applying the liquid time-dependent is determined to determine the reaction dynamics. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem als Marker (8) Goldkolloide eingesetzt werden.Analysis method according to one of Claims 1 to 4, in which the marker ( 8th ) Gold colloids turned on be set. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem als Meßgröße die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften des zumindest einen Meßbereiches (12, 13) für Oberflächenschallwellen verwendet werden.Analysis method according to one of Claims 1 to 5, in which the transmission and / or reflection properties of the at least one measuring range ( 12 . 13 ) can be used for surface sound waves. Analyseverfahren nach Anspruch 6, bei dem als Oberfläche eine zumindest teilweise piezoelektrische Oberfläche (10) eingesetzt wird und zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen zumindest ein Interdigitaltransducer (16) eingesetzt wird.Analysis method according to Claim 6, in which the surface is an at least partially piezoelectric surface ( 10 ) is used and at least one interdigital transducer () to generate surface sound waves ( 16 ) is used. Analyseverfahren nach Anspruch 7, bei dem als Meßbereich (12, 13) ein zweiter Teil eines oberflächenschallwellensensitiven Elementes (14, 15, 40) eingesetzt wird, dessen erster Teil (28) im Schallpfad der mit einem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle liegt und als Meßbereich der zweite Teil des oberflächenschallwellensensitiven Elementes (14, 15, 40) eingesetzt wird, der nicht im Schallpfad liegt.Analysis method according to Claim 7, in which the measuring range ( 12 . 13 ) a second part of a surface sound wave sensitive element ( 14 . 15 . 40 ) is used, the first part ( 28 ) in the sound path with an interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave and the second part of the surface sound wave sensitive element ( 14 . 15 . 40 ) is used that is not in the sound path. Anlayseverfahren nach Anspruch 8, bei dem das verwendete oberflächenschallwellensensitive Element (14, 15, 40) eine Anordnung von vorzugsweise streifenförmigen Metallelektroden (6) auf der Oberfläche (10) umfaßt.Analysis method according to Claim 8, in which the surface acoustic wave-sensitive element ( 14 . 15 . 40 ) an arrangement of preferably strip-shaped metal electrodes ( 6 ) on the surface ( 10 ) includes. Analyseverfahren nach Anspruch 9, bei dem als oberflächenschallwellensensitives Element ein Reflektorelement (14) eingesetzt wird, das eine Anordnung von leitfähigen Streifen (6) auf der Oberfläche im wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle umfaßt, und die Änderung der Reflexionseigenschaften für eine mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugte Oberflächenschallwelle untersucht wird, wobei die Flüssigkeit auf einen Bereich des Reflektorelementes (14) aufgebracht wird, in dem eine mit dem Interdigitaltransducer erzeugte Oberflächenschallwelle das Reflektorelement (14) nicht trifft.Analysis method according to Claim 9, in which a reflector element ( 14 ) is used, which is an arrangement of conductive strips ( 6 ) on the surface essentially perpendicular to the direction of propagation with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave, and the change in the reflection properties for a with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave is examined, the liquid being applied to an area of the reflector element ( 14 ) is applied in which a surface acoustic wave generated with the interdigital transducer the reflector element ( 14 ) does not hit. Analyseverfahren nach Anspruch 10, bei dem mehrere parallel zueinander angeordnete Reflektorelemente (14) mit unterschiedlichem Abstand zum oberflächenschallwellenerzeugenden Interdigitaltransducer (16) eingesetzt werden, und aus der Laufzeit eines durch das Aufbringen der Flüssigkeit veränderten Reflexionssignales festgestellt wird, welches der parallel angeordneten Reflektorelemente (14) veränderte Reflexionseigenschaften aufweist.Analysis method according to Claim 10, in which a plurality of reflector elements ( 14 ) at different distances from the interdigital transducer generating surface sound waves ( 16 ) are used, and it is determined from the running time of a reflection signal changed by the application of the liquid which of the reflector elements arranged in parallel ( 14 ) has changed reflection properties. Analyseverfahren nach Anspruch 9, bei dem als oberflächenschallwellensensitives Element ein Resonatorelement (15) eingesetzt wird, das eine Anordnung von leitfähigen Streifen auf der Oberfläche im wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle umfaßt, wobei die Flüssigkeit auf einen Bereich des Resonatorelementes (15) aufgebracht wird, in dem eine mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugte Oberflächenschallwelle das Resonatorelement (15) nicht trifft und die Transmission des Resonatorelementes (15) mit Hilfe eines zweiten Interdigitaltransducers (17) vermessen wird.Analysis method according to Claim 9, in which a resonator element ( 15 ) is used, which is an arrangement of conductive strips on the surface substantially perpendicular to the direction of propagation with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave, the liquid being applied to a region of the resonator element ( 15 ) is applied in which one with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave the resonator element ( 15 ) does not hit and the transmission of the resonator element ( 15 ) with the help of a second interdigital transducer ( 17 ) is measured. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das verwendete oberflächenschallwellensensitive Element streifenförmige Metallelektroden (6) umfaßt, die im Meßbereich (12), auf den die Flüssigkeit aufgebracht wird, einen anderen Abstand als in demjenigen Bereich (28) haben, in dem die von dem Interdigitaltransducer (16) erzeugte Oberflächenschallwelle auf das oberflächenschallwellensensitive Element trifft.Analysis method according to one of claims 9 to 12, in which the surface acoustic wave sensitive element used strip-shaped metal electrodes ( 6 ) which, in the measuring range ( 12 ) to which the liquid is applied, a different distance than in that area ( 28 ) in which the data from the interdigital transducer ( 16 ) generated surface acoustic wave hits the surface acoustic wave sensitive element. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das verwendete oberflächenschallwellensensitive Element Metallelektroden umfaßt, die im Meßbereich (12), der nicht im Schallpfad liegt, derart optimiert sind, daß das elektrische Feld zwischen ihnen sich hauptsächlich in der Ebene der Oberfläche befindet.Analysis method according to one of Claims 9 to 13, in which the surface acoustic wave-sensitive element used comprises metal electrodes which in the measuring range ( 12 ), which is not in the sound path, are optimized such that the electric field between them is mainly in the plane of the surface. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das verwendete oberflächenschallwellensensitive Element streifenförmige Metallelektroden aufweist, deren Abstand räumlich nicht konstant ist.Analysis method according to one of claims 9 to 13, in which the used surface acoustic wave sensitive Element strip-shaped Has metal electrodes whose spacing is not spatially constant. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem als oberflächenschallwellensensitives Element ein gewichteter Interdigitaltransducer eingesetzt wird.Analysis method according to one of claims 9 to 13, in which as a surface sound wave sensitive Element a weighted interdigital transducer is used. Analyseverfahren nach Anspruch 8, bei dem das verwendete oberflächenschallwellensensitive Element einen zweiten Interdigitaltransducer (40) mit einem dazu parallel geschalteten Meßelement (46) umfaßt, das aus mindestens zwei Elektroden (44) auf einem Oberflächenelement (46) besteht, das als Meßbereich mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird und die Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften des zweiten Interdigitaltransducers (17) als Meßgröße für die Hochfrequenzimpedanz ausgewertet werden.Analysis method according to Claim 8, in which the surface acoustic wave-sensitive element used comprises a second interdigital transducer ( 40 ) with a measuring element connected in parallel ( 46 ) comprising at least two electrodes ( 44 ) on a surface element ( 46 ) exists, which is brought into contact with the liquid as a measuring range and the reflection and / or transmission properties of the second interdigital transducer ( 17 ) are evaluated as a measured variable for the high-frequency impedance. Analyseverfahren nach Anspruch 7, bei dem die Oberfläche eines piezoelektrischen Kristalles eingesetzt wird, der in einer Richtung geschnitten ist und auf die der Interdigitaltransducer in einer Ausrichtung aufgebracht ist, daß in der Ausbreitungsrichtung der mit dem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwellen im wesentlichen nur Scherwellen auftreten.Analysis method according to claim 7, wherein the surface of a Piezoelectric crystal is used in one direction is cut and on which the interdigital transducer in one Alignment is applied in the direction of propagation of those generated with the interdigital transducer Surface acoustic wave essentially only shear waves occur. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 18, bei dem das Transmissions- bzw. Reflexionssignal durch einen homodynen Mischprozeß in ein Gleichspannungssignal umgewandelt wird.Analysis method according to one of the claims 6 to 18, in which the transmission or reflection signal is converted into a DC voltage signal by a homodyne mixing process. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Meßbereich (12) zwischen zwei Elektroden (50) angeordnet ist und als Meßgröße das Signal eines Vektorvoltmeters (52) ausgewertet wird.Analysis method according to one of Claims 1 to 5, in which the measuring range ( 12 ) between two electrodes ( 50 ) is arranged and the signal of a vector voltmeter ( 52 ) is evaluated. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 20, bei dem der Meßbereich den Ast einer Hochfrequenzbrückenschaltung zur Messung der Hochfrequenzimpedanz bildet.Analysis method according to one of claims 1 to 5 or 20, in which the measuring range the branch of a high-frequency bridge circuit for measuring the high-frequency impedance. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Meßbereich (12) einen Teil (58) eines Schwingkreises (60) umfaßt, der planar auf eine Oberfläche aufgebrachte Teile umfaßt, und als Meßgröße die Verstimmung des Schwingkreises (60) beim oder nach dem Aufbringen der Flüssigkeit auf den Meßbereich (12) bestimmt wird.Analysis method according to one of Claims 1 to 5, in which the measuring range ( 12 ) a part ( 58 ) of an oscillating circuit ( 60 ), which comprises parts applied to a surface in a planar manner, and the detuning of the resonant circuit as a measured variable ( 60 ) during or after applying the liquid to the measuring area ( 12 ) is determined. Untersuchungsverfahren zur Untersuchung und/oder zum Nachweis von spezifischen Bindungsereignissen von in einer Flüssigkeit befindlichen mit einem leitfähigen Marker (8) versehenen ersten Molekülen unter Verwendung eines Analyseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem – die Flüssigkeit mit mindestens einem funktionalisierten Meßbereich (12, 13) einer Oberfläche (10) in Kontakt gebracht wird, und – die Änderung einer Meßgröße durch das Auftreten von spezifischen Bindungsereignissen der ersten Moleküle an dem funktionalisierten Meßbereich (12, 13) ausgewertet wird, wobei eine Meßgröße ausgewählt wird, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt.Examination procedure for the examination and / or for the detection of specific binding events of those in a liquid with a conductive marker ( 8th ) provided first molecules using an analysis method according to one of claims 1 to 22, in which - the liquid with at least one functionalized measuring range ( 12 . 13 ) a surface ( 10 ) is brought into contact, and - the change in a measured variable due to the occurrence of specific binding events of the first molecules at the functionalized measuring region ( 12 . 13 ) is evaluated, a measurement variable being selected which depends on the high-frequency impedance of the measurement range. Untersuchungsverfahren nach Anspruch 23, bei dem die Funktionalisierung des mindestens einen Meßbereiches (12, 13) durch an die Oberfläche gebundene zweite Moleküle gebildet wird, die mit den ersten Molekülen eine spezifische Bindung eingehen können.Examination method according to Claim 23, in which the functionalization of the at least one measuring range ( 12 . 13 ) is formed by second molecules bound to the surface, which can form a specific bond with the first molecules. Untersuchungsverfahren zur Untersuchung und/oder zum Nachweis von spezifischen Bindungsereignissen von an einer Oberfläche gebundenen zweiten Molekülen unter Verwendung eines Analyseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem – zumindest ein Meßbereich (12, 13) der Oberfläche mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, die mit einem leitfähigen Marker (8) versehene erste Moleküle bekannter Art und in bekannter Konzentration enthält, und – die Änderung einer Meßgröße durch das Auftreten von spezifischen Bindungsereignissen der ersten mit den an der Oberfläche (10) gebundenen zweiten Molekülen ausgewertet wird, wobei eine Meßgröße ausgewählt wird, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt.Examination method for the examination and / or for the detection of specific binding events of second molecules bound to a surface using an analysis method according to one of Claims 1 to 22, in which - at least one measuring range ( 12 . 13 ) the surface is brought into contact with a liquid that is coated with a conductive marker ( 8th ) contains the first molecules of a known type and in a known concentration, and - the change in a measurement variable due to the occurrence of specific binding events of the first with those on the surface ( 10 ) bound second molecules is evaluated, a measurement variable being selected which depends on the high-frequency impedance of the measurement range. Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, bei dem in der Flüssigkeit zusätzlich dritte Moleküle enthalten sind, die die spezifische Bindung der ersten und zweiten Moleküle ermöglichen.Examination method according to one of claims 24 or 25, in which in the liquid additionally third molecules are included, the specific binding of the first and second molecules enable. Untersuchungsverfahren zur Untersuchung und/oder zum Nachweis von spezifischen Bindungsereignissen von in einer Flüssigkeit enthaltenen dritten Molekülen unter Verwendung eines Analyseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem – in die Flüssigkeit erste Moleküle eingebracht werden, die mit einem leitfähigen Marker (8) versehen sind und mit den dritten Molekülen direkt oder indirekt eine spezifische Bindung eingehen können, – die Flüssigkeit mit zumindest einem Meßbereich (12, 13) einer Oberfläche (10) in Kontakt gebracht wird, die zumindest teilweise derart funktionalisiert ist, daß die dritten Moleküle spezifisch daran gebunden werden können, und – die Änderung einer Meßgröße ausgewertet wird, die von der durch die dritten Moleküle vermittelten spezifischen Bindung der ersten Moleküle an dem zumindest einen funktionalisierten Meßbereich (12, 13) hervorgerufen wird, wobei eine Meßgröße ausgewählt wird, die von der Hochfrequenzimpedanz des Meßbereiches abhängt.Examination method for the examination and / or for the detection of specific binding events of third molecules contained in a liquid using an analysis method according to one of claims 1 to 22, in which - first molecules are introduced into the liquid which are labeled with a conductive marker ( 8th ) are provided and can directly or indirectly form a specific bond with the third molecules, - the liquid with at least one measuring range ( 12 . 13 ) a surface ( 10 ) is brought into contact, which is at least partially functionalized in such a way that the third molecules can be specifically bound to it, and - the change in a measured variable is evaluated, which is mediated by the third molecules' specific binding of the first molecules to the at least one functionalized Measuring range ( 12 . 13 ) is caused, with a measured variable being selected which depends on the high-frequency impedance of the measuring range. Untersuchungsverfahren nach Anspruch 27, bei dem die Funktionalisierung des Meßbereiches (12, 13) durch an der Oberfläche gebundene zweite Moleküle gebildet wird, die mit den dritten Molekülen direkt oder indirekt eine spezifische Bindung eingehen können.Examination method according to Claim 27, in which the functionalization of the measuring range ( 12 . 13 ) is formed by second molecules bound to the surface, which can directly or indirectly form a specific bond with the third molecules. Analysevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28, insbesondere der Ansprüche 9 bis 16, mit einer piezoelektrischen Oberfläche (10), mindestens einem Interdigitaltransducer (16) zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen, einem oberflächenschallwellensensitiven Element (14, 15) im Ausbreitungsbereich einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle, wobei das oberflächenschallwellensensitive Element (14, 15) aus einer Anordnung von leitfähigen Streifen (6) besteht, die sich derart auf der Oberfläche (10) erstrecken, daß sie jeweils nur teilweise von einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle getroffen werden.Analysis device for carrying out a method according to one of claims 1 to 28, in particular claims 9 to 16, with a piezoelectric surface ( 10 ), at least one interdigital transducer ( 16 ) for the generation of surface sound waves, a surface sound wave sensitive element ( 14 . 15 ) in the range of one with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave, the surface sound wave sensitive element ( 14 . 15 ) from an arrangement of conductive strips ( 6 ) exists on the surface ( 10 ) that they only partially extend from one with the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave. Analysevorrichtung nach Anspruch 29, bei der die leitfähigen Streifen (6) in demjenigen Bereich (12), in dem sie von einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle nicht getroffen werden, einen anderen Abstand haben als in dem Bereich (28), in dem sie von einer mit dem Interdigitaltransducer (16) erzeugten Oberflächenschallwelle getroffen werden.Analysis device according to claim 29, wherein the conductive strips ( 6 ) in that area ( 12 ) in which they are connected to the interdigital transducer ( 16 ) generated surface sound wave are not hit, have a different distance than in the area ( 28 ) in which it is from one with the Inter digital transducer ( 16 ) generated surface sound wave. Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, bei der mehrere parallel angeordnete oberflächenschallwellensensitive Elemente (14) vorgesehen sind, die einen unterschiedlichen Abstand zu dem oberflächenschallwellenerzeugenden Interdigitaltransducer (16) aufweisen.Analysis device according to one of Claims 29 or 30, in which a plurality of surface acoustic wave-sensitive elements ( 14 ) are provided, which are at a different distance from the interdigital transducer generating surface sound waves ( 16 ) exhibit. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28 oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31 zur Untersuchung des Hybridisierungsverhaltens von Nukleinsäuren, Makromolekülen wie DNA, Oligonukleotiden, Proteinen oder Antikörper-/Antigen-Reaktionen.Use of a method according to one of claims 1 to 28 or a device according to one of claims 29 to 31 for examining the Hybridization behavior of nucleic acids, macromolecules such as DNA, oligonucleotides, proteins or antibody / antigen reactions.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20110900A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-11 Consiglio Nazionale Ricerche PASSIVE AUTOMATIC CONTROL OF POSITIONING OF LIQUIDS IN MICROFLUID CHIPS

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361026A (en) * 1980-06-24 1982-11-30 Muller Richard S Method and apparatus for sensing fluids using surface acoustic waves
US5130257A (en) * 1988-09-29 1992-07-14 Hewlett-Packard Company Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device
US5622872A (en) * 1989-06-15 1997-04-22 Biocircuits Corporation Analyte detection through observed optical modulation of polymerized lipid layers
WO2001020781A1 (en) * 1999-09-16 2001-03-22 Advalytix Ag Device and method for high-sensitivity resolution detection
US20010054305A1 (en) * 2000-04-07 2001-12-27 Pedro Banda Acoustic wave based sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361026A (en) * 1980-06-24 1982-11-30 Muller Richard S Method and apparatus for sensing fluids using surface acoustic waves
US5130257A (en) * 1988-09-29 1992-07-14 Hewlett-Packard Company Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device
US5622872A (en) * 1989-06-15 1997-04-22 Biocircuits Corporation Analyte detection through observed optical modulation of polymerized lipid layers
WO2001020781A1 (en) * 1999-09-16 2001-03-22 Advalytix Ag Device and method for high-sensitivity resolution detection
US20010054305A1 (en) * 2000-04-07 2001-12-27 Pedro Banda Acoustic wave based sensor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. Möller et al., electrical classification of the concentration of bioconjugated metal colloids after surface adsorption and silver enhancement, Langumir 2001, 17, 5426-5430
R. Möller et al., electrical classification of theconcentration of bioconjugated metal colloids after surface adsorption and silver enhancement, Langumir 2001, 17, 5426-5430 *
W. Fritsche et al., New colloid gold-based detection scheme for DNA-chip technologie, European Microscopy and Analysis, Juli 2001, S. 5-7 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20110900A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-11 Consiglio Nazionale Ricerche PASSIVE AUTOMATIC CONTROL OF POSITIONING OF LIQUIDS IN MICROFLUID CHIPS
WO2013054265A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-18 Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia Automatic passive control of liquid positioning in microfluidic chips

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