Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sensorisches
Membran-Osmometer und
ein osmotisches Messverfahren bereitzustellen, das zur selektiven
Bestimmung von Analyten, insbesondere von niedermolekularen Analyten,
geeignet ist, die Konzentration eines spezifischen Analyten messen
kann und eine hohe Stereospezifität und Selektivität aufweist.
Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Patentansprüche 1 und 18 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Nach
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Membran-Osmometer eine semipermeable
Membran. An eine Seite der semipermeablen Membran grenzt eine Messlösung in
einer Messzelle und an die andere Seite der Membran grenzt eine
Untersuchungslösung.
Ferner umfasst das Membran-Osmometer eine Messvorrichtung zur Messung
einer Druckdifferenz in der Messzelle, bzw. an der semipermeablen
Membran, oder eines Volumenflusses durch die semipermeable Membran.
Erfindungsgemäß weist
die Messlösung
Liganden mit Bindungsstellen und Rezeptoren mit Bindungsgegenstellen auf.
Die Liganden und Rezeptoren können
durch eine Bindung der Bindungsstellen an die Bindungsgegenstellen
Ligandenkomplexe bilden und können
daher als Bindungspartner bezeichnet werden. Die Liganden und Rezeptoren
weisen eine ausreichende Affinität zueinander
auf, sodass sie auch als Affinitätsliganden
und Affinitätsrezeptoren
bezeichnet werden. Sie liegen in der Messlösung als gelöste Stoffe
vor, können
aber auch an unlöslichen
Partikeln oder porösen
Festkörpern
gebunden sein oder in Form eines Gels vorliegen. Innerhalb der Messlösung stellt
sich ohne Einwirkung von außen
ein Gleichgewicht zwischen Affinitätsrezeptoren, Affinitätsliganden
und Ligandenkomplexen ein. Es ist auch möglich, in der Messlösung verschiedene
Arten von Affinitätsliganden
mit Bindungsstellen, die zu den Bindungsgegenstellen der Affinitätsrezeptoren
passen, vorzusehen. Auch ist es denkbar, an einem Affinitätsrezeptor
mehrere Bindungsgegenstellen für
eine Sorte von Affinitätsliganden
oder verschiedenartige Bindungsgegenstellen für verschiedene Bindungsstellen
unterschiedlicher Affinitätsliganden
vorzusehen. Nach der Erfindung ist das Membran-Osmometer für eine Untersuchungslösung vorgesehen,
die Analyten mit einer Bindungsstelle zur Bindung an die Bindungsgegenstellen
der Affinitätsrezeptoren
aufweist. Auch die Analyten und die Affinitätsrezeptoren sind daher Bindungspartner.
Es kann daher entweder ein Affinitätsligand oder ein Analyt über deren
jeweilige Bindungsstellen an eine Bindungsgegenstelle eines Affinitätsrezeptors
binden, wobei entweder Ligandenkomplexe oder Analytkomplexe entstehen.
Die semipermeable Membran des Membran-Osmometers ist für die Analyten
durchlässig,
für die
Affinitätsrezeptoren
und für
die Affinitätsliganden
jedoch undurchlässig.
Die Ursache dafür,
dass ein Affinitätsrezeptor
oder ein Affinitätsligand
nicht durch die semipenneable Membran durchdringen, liegt vorzugsweise
darin, dass eine bestimmte Teilchengröße überschritten wird. Es ist jedoch
auch möglich
den Affinitätsrezeptor
und/oder den -liganden an einem Feststoff zu immobilisieren. Für die Funktion
des erfindungsgemäßen Membranosmometers
ist es ausreichend, wenn einer der nichtpermeablen Bindungspartner
nach der Auflösung
eines Komplexes in der Messlösung
diffusibel ist und damit osmotisch an der semipermeablen Membran,
d. h. in der Messzelle wirksam wird.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur selektiven Bestimmung eines spezifischen Analyten in einer Untersuchungslösung, vorzugsweise
auch zur Messung der Konzentration des spezifischen Analyten in
der Untersuchungslösung
mit einem vorher beschriebenen Membran-Osmometer diffundieren die
Analyten zumindest teilweise aus der Untersuchungslösung durch
die semipermeable Membran in die Messlösung der Messzelle. Dadurch
wird das Gleichgewicht innerhalb der Messlösung aus Affinitätsliganden,
Affinitätsrezeptoren
und Ligandenkomplexen verändert,
sodass eine von der Messvorrichtung messbare Druckänderung
innerhalb der Messzelle oder ein messbarer Volumenfluss durch die Membran
erzeugt wird. Es können
auch in der Messlösung
bereits Analyte vorhanden sein. Dann stellt sich zwischen den Liganden,
den Rezeptoren und den Ligandenkomplexen sowie den Analyten ein
entsprechendes Gleichgewicht ein. Das Verfahren beruht im Allgemeinen
auf dem Prinzip eines kompetitiven Affinitätsassays.
Das
Gleichgewicht der Messlösung
kann sich z. B. durch Dissoziation oder Assoziation der Ligandenkomplexe ändern, sobald
Analyten durch die semipermeable Membran in die Messzelle diffundieren.
Es ist auch möglich,
dass sich das Gleichgewicht dadurch ändert, dass anstelle der Affinitätsliganden die
Analyten mit ihren Bindungsstellen an die Bindungsgegenstellen der
Affinitätsrezeptoren
binden und auf diese Weise Analytkomplexe ausbilden. Bei der Gleichgewichtsänderung
erfolgt auch eine Druckänderung
in der Messlösung
in der Messzelle und ein Volumenstrom durch die semipermeable Membran.
Für das
erfindungsgemäße Verfahren
ist es deshalb notwendig, dass die Affinitätsliganden und -rezeptoren
in einer osmotisch wirksamen Konzentration vorliegen, die mit der
Messvorrichtung erfasst werden kann. Die Dissoziation der Ligandenkomplexe
durch die Analyte verändert
die hydraulische Wirkung der Messlösung an der semipermeablen
Membran. Das heißt,
die durch die Analyte beeinflusste Dissoziation oder Assoziation
der Ligandenkomplexe ist mit einer Veränderung des osmotischen Partialdrucks
der unpermeablen Affinitätspartner oder
mit einer Vergrößerung des
hydraulischen Effekts in der Messlösung verbunden. Die Druckänderung
oder Volumenänderung
kann durch die Messvorrichtung des Membran-Osmometers gemessen werden.
Mit
der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise biologische Stoffe
analysiert und quantitativ bestimmt, sodass ein solches Membran-Osmometer
als biosensorisches Membran-Osmometer bezeichnet werden kann.
Zusammengefasst
besteht das Wesen der Erfindung in einem Membran-Osmometer mit einer Messzelle
und einer semipermeablen Membran, wobei die Messzelle unpermeable
Affinitätsliganden
und Affinitätsrezeptoren
enthält,
sodass diese nicht durch die Membran diffundieren. Die Affinitätsliganden
weisen eine mit einem vorzugsweise niedermolekularen Analyten sterisch ähnliche
Bindungsstelle auf und konkurrieren mit den Analyten an den Affinitätsrezeptoren
mit deren Bindungsgegenstellen hinsichtlich der Bildung eines Affinitätskomplexes,
d.h. eines Ligandenkomplexes oder eines Analytkomplexes. Geeignete
Affinitätsrezeptoren
sind z. B. Immunglobuline, Lektine, Avidin, oder Enzyme sowie Polynukleotide,
z. B. DNA oder RNA. Außerdem
kann der Affinitätsrezeptor
eine polymergebundene oder immobilisierte biogene oder synthetisch
hergestellte Affinitätsbindungsdomände darstellen,
z. B. ein Oligonukleotid, ein Oligo- oder Polypeptid, ein Oligosaccharid, Cibachromglu
oder ein anderer komplexer organischer Stoff. Die Affinitätsrezeptoren
und Affinitätsliganden
sind vorzugsweise Polymere und auch einzeln, d.h. in nicht aneinander
gebundenem Zustand aufgrund ihrer Größe nicht permeabel durch die Membran
und bleiben daher in der Messzelle eingeschlossen, während der
Analyt permeabel ist und durch die semipermeable Membran der Messzelle leicht
diffundiert.
Niedermolekulare
Stoffe, wie z. B. Zucker, Salze, Aminosäuren und Ähnliches, ohne Affinität zum Affinitätsrezeptor
tragen zwar nicht oder nur mit einem geringen, vorübergehenden
Effekt zur Druckdifferenz an der semipermeablen Membran bei. Der Diffusionsaustausch
des Analyten mit der Messzelle führt
jedoch zur Dissoziation oder Assoziation der Ligandenkomplexe und
dies ist bei ausreichender Konzentration an Rezeptoren und Liganden,
bzw. Ligandenkomplexen, als Druckänderung detektierbar. Für niedermolekulare
Stoffe mit einer Affinität
zum Affinitätsrezeptor,
für die
jedoch noch kein konkurrierender Affinitätsligand verfügbar ist,
ist es möglich,
durch Konjugation mit einem Biogen oder künstlichen Polymer den niedermolekularen
Stoff zu vergrößern, ohne
dabei die Affinität
zum Affinitätsrezeptor
zu verlieren.
Für ein Messverfahren
gemäß der Erfindung mit
einem biosensorischen Membran-Osmometer
ist eine ausreichend hohe Konzentration an Bindungsstellen in der
Messzelle wesentlich. Da die Empfindlichkeit einer Messvorrichtung,
wie etwa eines elektronischen Druckwandlers mit einer Biegeplatte, technisch
begrenzt ist, sollte die Konzentration der Bindungsstellen in der
Messzelle vorzugsweise 0,2 mM überschreiten,
um entsprechend dem Vant-Hoffschen-Gesetz (24 mbar/mM) eine ausreichend
hohe Modulation der Druckdifferenz in der Messzelle durch eine Ablösung der
polymeren Affinitätsliganden
zu ermöglichen.
Für die
Auswahl geeigneter Affinitätsrezeptoren
sind daher die Löslichkeit
des Affinitätsrezeptors
und das Verhältnis
zwischen seiner Molekülgröße und der
Zahl der gebundenen Bindungsgegenstellen wichtig. Eine Konzentration
von 1 mM für
die Bindungsgegenstellen am Rezeptor erfordert bei Lektinen und
Immunglobulinen Proteinmassekonzentrationen von 25 bzw. 50 g/l.
Bei diesen Konzentrationen bildet nur ein Teil der in Frage kommenden Rezeptorproteine
stabile wässrige
Lösungen.
Jedoch kann die Löslichkeit
und die Lösungsstabilität von Rezeptorproteinen
im Bedarfsfall durch Modifikation oder Maskierung aggregationsfördernder
Domänen verbessert
werden, wie z. B. bei Kim, J.J. und Parker, J. „Glukose-Binding-Property
of Pegylated Concanavalin A",
Pharmaceutical Research, 2001, Vol. 18, S 794–799 beschrieben ist.
Es
ist auch möglich,
als Affinitätsrezeptor oder
als Affinitätsliganden
einen diffusiblen unpermeablen Polyelektrolyten mit hoher Ladungsdichte
zu verwenden, wenn die Ionenstärke
in der Untersuchungslösung
gering, ist. In diesem Fall wirken nicht nur die unpermeablen Polyelektrolyte,
sondern auch die an ihnen adsorbierten Gegenionen hydraulisch auf
die semipermeable Membran. Dadurch kann die Empfindlichkeit eines
erfindungsgemäßen Membranosmometers
weiter gesteigert werden, da der Partialdruck der durch den Ligandenaustausch
freigesetzten Polyelektrolyte den Wert, der sich aus einer molaren
Konzentrationsänderung
der Polyelektrolyte ergibt, übersteigt.
Nur
wenn die Massekonzentration der in der Messzelle eingeschlossenen
Polymere unter ihrer Überlappungskonzentration
liegt, wird bekanntlich die osmotische Druckdifferenz an der Dialysemembran
annähernd
durch das Vant-Hoffsche-Gesetz beschrieben. Bei höheren Polymerkonzentrationen
wird der osmotische Druck einer Lösung relativ unabhängig von
der Teilchenkonzentration und hängt
vor allem von der Massekonzentration ab. Die molare Überlappungskonzentration,
bei deren Überschreitung
sich die hydratisierten knäuelförmigen Polymermoleküle gegenseitig
durchdringen, sinkt mit zunehmender Molekülgröße, bzw. zunehmendem Viskositätsradius.
Die polymeren Affinitätsbindungsparten sollten
andererseits einen kritischen Stokes'schen Radius von 1,5 nm überschreiten,
um die Permeation durch die handelsüblichen Dialysemembranen zu verhindern.
Vorzugsweise wird ein Stokes'scher
Radius zwischen 2 nm und 4 nm gewählt. Dies ist bei den meisten
Proteinen der Fall. Bei Polysacchariden, Polyolen oder Polyethylenoxid
mit einem Stokes'schen
Radius von 2 bis 4 nm, die als polymere Liganden geeignet sind,
bleibt die Abhängigkeit des
osmotischen Drucks von der molaren Konzentration bis zu einem Wert
von 2 mM annähernd
linear. Polymere Affinitätsliganden
dieser Größe lassen
sich z. B. durch Konjugation des Analyten oder eines sterisch analogen
niedermolekularen Stoffes mit den genannten neutralen Hydrokolloiden
herstellen.
Erfindungsgemäß können fein
disperse, partikuläre
Affinitätsrezeptoren,
bzw. -liganden, d.h. z. B. an unlöslichen Partikeln gebundene
Bindungspartner, oder an einen porösen Festkörper gebundene Bindungspartner
eingesetzt werden, wenn hiermit eine ausreichende Volumenkonzentration
von Bindungsstellen und Bindungsgegenstellen für das biosensorische Messverfahren
erreicht werden kann. Befinden sich die für den polymeren Affinitätsliganden
zugänglichen
Bindungsgegenstellen in einer für den
Messvorgang ausreichenden Konzentration in einer porösen Feststoffinatrix
innerhalb der Messzelle, z. B. in porösem Glas, ist der Affinitätskomplex
mit dem polymeren Affinitätsliganden
osmotisch bzw. hydraulisch unwirksam. In diesem Fall tragen die
Affinitätsliganden
erst nach ihrer Ablösung
von dem Affinitätsrezeptor
durch den Austausch gegen einen Analyten zur Druckdifferenz oder
zum Volumenfluss an der semipermeablen Membran bei.
Erfindungsgemäß kann die
Messzelle als Messlösung
auch ein gelartiges System oder eine Netzwerkflüssigkeit von polymeren Rezeptoren
und Liganden enthalten, dessen Quellungsdruck von der Analytkonzentration
abhängt.
Werden polyvalente oder divalente polymere Affinitätsrezeptoren
mit polyvalenten oder divalenten Affinitätsliganden in einem geeigneten
Konzentrationsverhältnis
versetzt, entstehen Präzipitate,
in denen die Polymere in hoher Konzentration quer vernetzt vorliegen
und so z. B. das gelartige System bilden, jedoch keinen Beitrag zum
osmotischen Druck der Dispersion leisten. Bei Zugang z. B. eines
monovalenten niedermolekularen Analyten, der in Konkurrenz zu dem
Liganden steht, quellen die Präzipitate,
da die Zahl der quer vernetzenden Affinitätsbindungen abnimmt. Dieser
Vorgang kann in dem erfindungsgemäßen Membran-Osmometer zur Messung der Konzentration
niedermolekularer Analyte genutzt werden. Wird beispielsweise eine
Lösung
von D-Glucose (100 mM), Concanavalin A (40 mg/ml) und verzweigten
Dextranmolekülen
mit einem Molekulargewicht von 20 kDa (40 mg/ml) in die Messzelle
gefüllt
und letztere in einen Puffer bei pH 7,4 überführt, entsteht in der Messzelle nach
dem Austritt der Glucose ein Gel, in dem die terminalen nicht reduzierenden
Glucosereste mit dem tetravalenten Lektin durch Affinitätsbindungen
vernetzt sind. Wird der so gefüllten
Messzelle Glucose in unterschiedlichen Konzentrationen zugesetzt,
steigt der Quellungsdruck entsprechend der Konzentration, weil die
normalerweise bei der Umwandlung des Gels in ein Sol stattfindende
Volumenzunahme der Polymerdispersion durch die Begrenzung der Messzelle
verhindert wird. Bei einer sättigenden
Glucosekonzentration wird der maximale Quellungsdruck gemessen.
Er ist mit dem kolloidosmotischen Druck der eingeschlossenen Netzwerkflüssigkeit
identisch.
Um
eine Netzwerkflüssigkeit
in der Messzelle zu erhalten, ist es z. B. möglich, den Ligandenaustausch
in der Messzelle des Membran-Osmometers auszunützen. Ein konzentriertes Sol
mit vernetzungsfähigen
nichtpermeablen polymeren Affinitätsbindungspartnern, die mehrere
Bindungsstellen haben, lässt
sich z. B. mit Hilfe eines Lösungsmittels herstellen,
das eine für
die Affinitätsbindung
ungünstige
Ionenzusammensetzung aufweist oder einen monovalenten niedermolekularen
Affinitätsliganden enthält. Ein
niedermolekularer Analyt besitzt im Allgemeinen nur eine Bindungsstelle
pro Teilchen. Er kann daher im Allgemeinen bei ausreichender Konzentration
eine Vernetzung verhindern, indem er den Affinitätsliganden aus einer Bindung
mit dem Rezeptor verdrängt.
Wird das Sol mit den vernetzungsfähigen unpermeablen Bindungspartnern
in eine Messzelle mit einer semipermeablen Membran gefüllt und bringt
diese mit einer Untersuchungslösung
in Kontakt, entsteht in der Messzelle eine Netzwerkflüssigkeit,
deren Druck an der semipermeablen Membran wirksam ist. Wird der
Messlösung
ein Analyt in unterschiedlichen Konzentrationen zugesetzt, steigt
der hydraulische Effekt an der Membran.
Bei
dem Messverfahren mit dem erfindungsgemäßen Membran-Osmometer ist es
vorteilhaft, wenn der Ligandenaustausch mit dem Analyten am Affinitätsrezeptor
schnell erfolgt. Hierzu darf bekanntlich die Affinität des polymeren
Affinitätsliganden
am Affinitätsrezeptor
nicht sehr hoch sein, d.h. die Dissoziationskonstante sollte mehr
als 10 mM betragen. Ist die Affinität des Affinitätsrezeptors
für den
Analyten ebenfalls vergleichsweise gering, stellt sich das Bindungsgleichgewicht
zwischen den Affinitätsliganden, den
Analyten und den Affinitätsrezeptoren
auch nach Reduktion der Analytkonzentration schnell ein. Daher ist
das Membran-Osmometer bei schwachen Affinitätsbindungen für kontinuierliche
Messvorgänge
einsetzbar. Vorzugsweise werden Analytkonzentrationen von circa
0,1 mM oder mehr verwendet.
Ein
wichtiger Anwendungsfall für
ein kompetitives Affinitätsassay
mit schnellem Ligandenaustausch an einem erfindungsgemäß stereospezifischen
Rezeptor ist die Messung der Glucosekonzentration mit dem pflanzlichen
Rezeptorprotein Concanavalin. Diese Anwendung wird in den viskosimetrischen
und optischen Affinitätssensoren
für Glucose im
Blut und in der interstitiellen Flüssigkeit realisiert, wie z.
B. in der
DE 197 14 087 beschrieben
ist. Dieses Rezeptorprotein ist auch für den Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Membran-Osmometer
zur Glucosebestimmung geeignet, weil z. B. Concanavalin A in wässrigen
Pufferlösungen
langzeitstabil und in Konzentrationen bis zu 4 mM löslich ist,
wie von Kim J.J. und Park K. in der bereits zitierten Veröffentlichung
beschrieben wird. Außerdem
stehen verschiedene monovalente polymere Affinitätsbindungspartner für Concanavalin
A, z. B. Glycoside des Polyethylenoxids und Insulin, sowie polyvalente
Affinitätsbindungspartner
wie Dextran mit einer optimalen Molekülgröße zur Verfügung. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Membran-Osmometers
gegenüber
den bisher bekannten Affinitätssensoren
auf der Basis von Concanavalin A besteht darin, dass mit der Messung
von Druckdifferenzen ein einfaches Signalwandlungsprinzip ausgenützt werden
kann.
Bei
einer hohen Affinität
des Affinitätsrezeptors
für den
Analyten und einer vergleichsweise geringen Affinität für den eingeschlossenen
polymeren Affinitätsliganden
können
sehr geringe Analytkonzentrationen mit dem biosensorischen Membran-Osmometer erfasst
werden. In diesem Fall ist jedoch die Diffusion des Analyten geschwindigkeitsbestimmend für die Gleichgewichtseinstellung.
Sie erfordert bei hohen Akkumulationsraten in der Messzelle einen längeren Zeitraum.
Ferner ist bei einer hohen Affinität für den Analyten dessen Bindung
an den Affinitätsrezeptor
nicht in kurzer Zeit reversibel. Um eine Trennung des Analyten vom
Affinitätsrezeptor
zu beschleunigen, kann z. B. im Fall von Immunglobulinen und Lektinen
die Affinität
z. B. durch Veränderung des
pH-Wertes, der Ionenstärke
oder durch organische Zusätze
im Vergleich zu der Untersuchungslösung reversibel um mehrere
Größenordnungen
verändert
werden. Vor jeder neuen Nutzung kann die Messzelle in ein solches
geeignetes Elutionsmedium eingeführt
werden, um die Analyten abzulösen.
Günstig für eine schnelle
Einstellung des Diffusionsgleichgewichts des Analyten in der Messzelle ist
die Verwendung des Aufbaus eines Membran-Osmometers nach der
DE 197 14 586 , wonach die
semipermeable Membran durch ein Segment einer Mikrodialyse- Hohlfaser gebildet
werden kann. Dadurch wird eine für
die Messung vorteilhafte Ausgestaltung der Messzelle erreicht, die
eine große
Oberfläche und
im Vergleich dazu ein geringes Volumen aufweist. Es wird besonders
bevorzugt, wenn die Messzelle in Bezug auf die Ausdehnungsrichtung
der Messlösung
im Bereich der Membran auf 1 mm begrenzt ist. Hierdurch kann das
Verhältnis
zu dem Volumen der Messzelle und der Membranoberfläche auf
einen Wert unter 200 mM herabgesetzt werden. Als Druckmessvorrichtung
sind z. B. Druckwandler mit einer Biegeplatte oder einer deformierbaren Membran,
vorzugsweise einer Halbleitermembran, geeignet. Wenn ein an die
Membran angrenzendes Fluid unter Atmosphärendruck steht, d.h. ein mit
der Atmosphäre
isobares Fluid vorliegt, misst der Druckwandler beispielsweise die
Druckdifferenz zur Atmosphäre
und erfasst damit die Druckdifferenz über der semipermeablen Membran.
Bei der Erfindung kann das Fluid von der Untersuchungs- oder Messlösung gebildet
werden.
Das
erfindungsgemäße Membran-Osmometer
weist eine Messzelle und wenigstens eine Referenzzelle mit einer
semipermeablen Membran auf, wobei die semipermeablen Membranen der
Messzelle und der Referenzzelle in Qualität und Fläche übereinstimmen. Die Biegeplatte
des Druckwandlers liegt zwischen der Messzelle und der Referenzzelle.
Die Referenzzelle unterscheidet sich von der Messzelle darin, dass
sie eine Referenzlösung
beinhaltet, in der mindestens einer der polymeren Affinitätsbindungspartner,
d.h. eine An eines Liganden oder eines Rezeptors fehlt. Dabei enthalten
vorzugsweise die Messzelle und die Referenzzelle die Affinitätsbindungspartner
in gleichen Konzentrationen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
dass die unspezifischen osmotischen Effekte des Fluids, wie der
Untersuchungs- oder Messlösung;
auf die semipermeable Membran der Messzelle und damit unerwünschte Einflüsse auf
die Druckänderung
durch Vergleich zwischen Mess- und Referenzzelle kompensiert werden
können.
Mit dieser Anordnung können
z. B. kolloidosmotische Effekte von Proteinen und Polyanionen ausgeglichen
werden, welche die Druckdifferenz an einer semipermeablen Membran
von der Ionenkonzentration des Mediums abhängig machen.
Die
Messzelle und die Referenzzelle können als parallel angeordnete
und am Ende verschlossene Hohlfasersegmente ausgebildet werden,
die an einem Träger
befestigt sind.
Die
Halbleitermembran des Druckwandlers ist als eine An Trennwand zwischen
der Messzelle und der Referenzzelle angebracht, sodass die Zellen mit
den beiden Flächen
der Druckwandlermembran kommunizieren. Hierdurch können z.
B. mögliche Druckgradienten
in der Untersuchungslösung
kompensiert werden, die z. B. durch die Schwerkraft oder Strömungen entstehen
können.
Die so gestaltete Messzelle und Referenzzelle können mit einer Einfüllvorrichtung
für die
Messlösung
und die Referenzlösung
versehen werden. Die Parallelanordnung der beiden Hohlfasersegmente
bietet den Vorteil, dass die gesamte Membranfläche auf einer nadelähnlichen
Sonde untergebracht werden kann. Letztere ist in ein sehr kleines
Flüssigkeitsvolumen
oder in lebendes Gewebe einführbar.
Grundsätzlich
ist aber auch eine andere zur Messung geeignete Anordnung der Messzelle
und der Referenzzelle denkbar.
Erfindungsgemäß kann das
Membran-Osmometer mit einer Messvorrichtung versehen werden, bei
der die osmotisch bedingten Spannungsänderungen an der deformierbaren
Biegeplatte des Druckwandlers kompensiert werden. In diesem Fall werden
die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung an der Biegeplatte
des Druckwandlers erforderlichen Gegenkräfte gemessen. Diese Ausführung des
biosensorischen Membran-Osmometers hat
den Vorteil einer geringen zeitlichen Verzögerung bei der Einstellung
des osmotischen Gleichgewichts, da der Druckwandler für den eigentlichen
Messprozess keinen Volumenfluss erfordert.