NL1008411C2 - Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor. - Google Patents

Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor. Download PDF

Info

Publication number
NL1008411C2
NL1008411C2 NL1008411A NL1008411A NL1008411C2 NL 1008411 C2 NL1008411 C2 NL 1008411C2 NL 1008411 A NL1008411 A NL 1008411A NL 1008411 A NL1008411 A NL 1008411A NL 1008411 C2 NL1008411 C2 NL 1008411C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
contact
sensor
analyte
sensor device
reagent
Prior art date
Application number
NL1008411A
Other languages
English (en)
Inventor
Wouter Olthuis
Piet Bergveld
Sebastian Boehm
Gerardus Antonius Jo Besselink
Gijsbert Frans Dirks
Original Assignee
Technologiestichting Stw
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technologiestichting Stw filed Critical Technologiestichting Stw
Priority to NL1008411A priority Critical patent/NL1008411C2/nl
Priority to PCT/NL1999/000085 priority patent/WO1999044046A1/en
Priority to AU26438/99A priority patent/AU2643899A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1008411C2 publication Critical patent/NL1008411C2/nl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een sensor-inrichting voor het meten van de concentratie van een in een vloeistof aanwezige stof, bijvoorbeeld een proteïne, volgens een werkwijze waarbij die stof als een ioniseerbaar analyte 5 in contact wordt gebracht met sensormiddelen, omvattend een eerste reagenshouder voor een eerste reagens dat bij contact met het analyte een eerste verandering in elektrische lading van het analyte veroorzaakt, sensormiddelen voor het detecteren van een verandering in de elektrische lading van 10 het analyte, en een monsterhouder voor het houden van een monster van de vloeistof en het in contact met de sensormiddelen brengen van de in die vloeistof aanwezige stof in de vorm van een ioniseerbaar analyte.
Onder het begrip analyte wordt hier in beginsel elke stof 15 verstaan waarvan de moleculen een elektrisch geladen groep dan wel een ioniseerbare groep bevatten, zoals proteïnen, of waarvan de moleculen zich laten koppelen, bijvoorbeeld door croBB-linking, met een polyelektrolyt die als zogeheten ladingslabel fungeert, zoals heparine of polylysine. Onder 20 ioniseerbaar analyte wordt verstaan een analyte waarvan de elektrische lading beïnvloedbaar is.
Een dergelijke sensor is bijvoorbeeld van belang voor het bepalen van de concentratie van bepaalde proteïnen in menselijk of dierlijk bloed.
25 Bekend uit het Amerikaanse octrooi nr. 4.151.049 is een inrichting waarin een elektrode, gecoat met een laag van een voor een bepaald proteïne specifiek reactieve polymeersamenstelling, in samenwerking met een referentie-elektrode, een elektrisch gevoelig systeem vormt voor het 30 meten van een verandering in de concentratie van dat proteïne in oplossing.
Om de bekende inrichting te kunnen gebruiken voor de bepaling van een proteïne-concentratie in een bloedmonster is bediening door een hoog opgeleide persoon, bijvoorbeeld een 1008411 2 laboratoriummedewerker, een vereiste, wat uiteraard een kostenverhogend effect heeft voor een dergelijke bepaling. Toepassing van de bekende inrichting is voorts beperkt tot een laboratorium-omgeving.
5 Een ander, wellicht belangrijker nadeel, is gelegen in de aard van de bepaling die met de bekende inrichting wordt uitgevoerd: deze is in wezen statisch, wat leidt tot een beperkte nauwkeurigheid. Verbeteren van de nauwkeurigheid door verlenging van de meettijd brengt het risico van 10 degradatie van een monster met zich mee, en leidt vrijwel altijd tot driftverschijnselen die de weer een verslechtering van de nauwkeurigheid tot gevolg hebben.
Een nadeel van statische metingen in het algemeen, althans die waarbij gebruik wordt gemaakt van 15 potentiometrische sensors, is dat deze ongeschikt zijn om te worden uitgevoerd met sensors voor immuno-proteinen (zogenaamde immunosensors) en alle andere sensors die zijn gebaseerd op detectie van een op de sensor geïmmobiliseerde laag proteïne-moleculen. De reden hiervan is dat macro-20 moleculen in feite altijd zijn afgeschermd door een geleidende vloeistof. Dit betekent dat door de protelne-moleculen veroorzaakte elektrische velden voorbij een met de Debye-lengte corresponderende kleine afstand niet meer detecteerbaar zijn.
25 Het is een doel van de uitvinding een sensor-inrichting te verschaffen die op eenvoudige wijze ook door anderen dan alleen laboratoriummedewerkers bediend kan worden.
Een ander doel is het verschaffen van een sensor-inrichting die ook buiten een laboratorium op ruime schaal 30 toegepast kan worden, bijvoorbeeld aan een ziekenhuisbed, in een huisartsenpraktijk, in de thuiszorg, in situaties van eerste hulpverlening of bij bepalingen van verontreinigingen in lucht, water of bodem.
Nog een doel is het verschaffen van een sensor-inrichting 35 die een hogere nauwkeurigheid heeft dan de bekende inrichting.
Deze doelen worden bereikt, en andere voordelen worden 100 841 1 <|' Ί 3 behaald, met een sensor-inrichting van de in de aanhef genoemde soort, waarin overeenkomstig de uitvinding de eerste reagenshouder, de sensormiddelen en de monsterhouder zijn verschaft op een drager waarop voorts is verschaft ten minste 5 een tweede reagenshouder voor een tweede reagens dat bij contact met het analyte een tweede verandering in elektrische lading van het analyte veroorzaakt.
Het verschaffen van de genoemde componenten van een sensor-inrichting op een drager maakt deze inrichting 10 geschikt om te worden bediend door anderen dan hoog opgeleide laboratoriummedewerkers, terwijl de plaats van gebruik ook niet beperkt is tot een laboratorium.
Het verschaffen van een tweede reagenshouder in een sensor-inrichting volgens de uitvinding maakt deze inrichting 15 geschikt voor het uitvoeren van dynamische metingen, waardoor de gevoeligheid sterk wordt verhoogd ten opzichte van de statische meting die met een sensor-inrichting met slechts één reagenshouder kan worden uitgevoerd. Bij een dynamische meting in een sensor-inrichting volgens de uitvinding wordt 20 een analyte-systeem aan een sensor-oppervlak gestimuleerd door bijvoorbeeld een concentratieverandering van een elektrolyt, en wordt de respons op deze stimulus gemeten. De amplitude van deze respons is gerelateerd aan de soort en de concentratie van het geïmmobiliseerde analyte.
25 In een voordelige uitvoeringsvorm van een sensor- inrichting overeenkomstig de uitvinding omvat deze een cassette die geschikt is voor het inbrengen in een contact-inrichting die is voorzien van aansluitcontacten voor de sensormiddelen.
30 Een sensor-inrichting die een cassette omvat maakt het op eenvoudige wijze mogelijk het vullen van de monsterhouder (bijvoorbeeld met een druppel bloed van een bedlegerige patiënt) en de analyse van dat monster (bijvoorbeeld in een ziekenhuislaboratorium) door eenzelfde, niet in 35 laboratoriumtechnieken geschoolde persoon, te laten uitvoeren.
In weer een uitvoeringsvorm zijn de eerste en tweede 10UÖ411 4 reagenshouder (bij voorkeur afzonderlijk) te openen door het daarop uitoefenen van een bepaalde druk.
In een voordelige uitvoeringsvorm omvatten de sensormiddelen in een sensor-inrichting overeenkomstig de 5 uitvinding potentiometrische sensor.
In een zeer voordelige uitvoeringsvorm omvat deze potentiometrische sensor een ion-gevoelige veldeffecttransistor (ISFET) waarvan het oppervlak modificeerbaar is door absorptie daaraan van analyte, en zijn 10 het eerste en het tweede reagens zodanig gekozen dat deze bij contact met het analyte een verschillende verandering in elektrische lading van het analyte veroorzaken.
Bij voorkeur is deze laatste sensor-inrichting ingericht voor het afwisselend in contact brengen van het eerste en het 15 tweede reagens met de ISFET voor het veroorzaken van respectieve door de ISFET te meten verschillende veranderingen in elektrische lading van het analyte. Het eerste en het tweede reagens bevatten hiertoe bijvoorbeeld respectievelijk een eerste en een tweede analyte van 20 verschillende concentratie.
' Het afwisselende contact van analyt uit de monsterhouder met respectievelijk het eerste en het tweede reagens veroorzaakt telkenmale een zogenaamde ion-stap in de ISFET.
In een uitvoeringsvorm waarin de sensormiddelen een ISFET 25 omvatten, omvatten deze voorts een referentie-elektrode. Om te bevorderen dat de spanning op deze referentie-elektrode niet wordt beïnvloed door een ion-stap, bevatten in een voordelige uitvoeringsvorm de eerste en de tweede elektrolyt verschillende bestanddelen.
30 Bij voorkeur omvat een sensor-inrichting overeenkomstig de uitvinding een overloophouder voor vloeistof.
In deze overloophouder worden vloeistofmonster of bestanddelen daarvan en overtollig eerste en tweede reagens opgevangen, zodat de drager respectievelijk de cassette 35 tijdens het uitlezen van de sensormiddelen schoon en droog blijven, en de monstervloeistof, bijvoorbeeld een bloedmonster, niet in contact kan komen met de persoon die de 1008411 5 betreffende meting verricht.
In een uitvoeringsvorm waarin de sensormiddelen een ISFET omvatten, omvatten deze voorts een referentie-elektrode, die in een voordelige uitvoeringsvorm is verschaft in een 5 overloophouder voor monstervloeistof.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een contact-inrichting voor een hierboven beschreven sensor-inrichting, welke contact-inrichting overeenkomstig de uitvinding is voorzien van actuatormiddelen voor het in contact brengen van 10 het eerste respectievelijk het tweede reagens met in contact met de sensormiddelen gebracht analyte.
Afhankelijk van de uitvoeringsvorm van de sensor-inrichting is de contact-inrichting voorzien van drukmiddelen voor het uitoefenen van een bepaalde druk op de eerste en 15 tweede reagenshouder.
Deze drukmiddelen omvatten bijvoorbeeld een over het oppervlak van de cassette beweegbare aandrukrol of een op het oppervlak van de cassette plaatsbare aandrukstempel.
Afhankelijk van de uitvoeringsvorm van de sensor-20 inrichting zijn de actuatormiddelen in de contact-inrichting ingericht voor het afzonderlijk in contact brengen van het eerste respectievelijk het tweede reagens met vloeistof in de monsterhouder.
Afhankelijk van de uitvoeringsvorm van de sensor-25 inrichting is de contact-inrichting voorzien van contactmiddelen voor een ion-gevoelige veldeffecttransistor (ISFET), waarbij de actuatormiddelen bijvoorbeeld zijn ingericht voor het afwisselend in contact brengen van het eerste en het tweede reagens met in contact met de 30 sensormiddelen gebracht analyte.
In weer een uitvoeringsvorm van een contact-inrichting is deze voorzien van contactmiddelen voor een referentie-elektrode .
Een cassette volgens de uitvinding is op eenvoudige wijze 35 vervaardigbaar uit plaatmaterialen zoals karton, kunststoffen of laminaten, waarbij de reagenshouders uit kunststoffolies gevormd kunnen zijn op een wijze die op zich bekend is uit de 1008411 - 6 fabricage van reservoirs voor ontwikkelaar voor instant-fotopapier, of uit de verpakkingsindustrie bekende zogeheten kunststof "blistermaterialen". Een aldus vervaardigde cassette voor eenmalig gebruik is bijvoorbeeld geschikt voor 5 maar niet beperkt tot het verrichten van medische, biotechnologische, milieu-technische of veterinaire bepalingen.
De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, met verwijzing naar de 10 bijgevoegde tekeningen.
In de tekeningen tonen
Fig. 1 in perspectivisch aanzicht een eerste uitvoeringsvorm van een cassette en een schematische weergave van een uitleesinrichting volgens de uitvinding, 15 Fig. 2 in bovenaanzicht een tweede uitvoeringsvorm van een cassette volgens de uitvinding,
Fig. 3 in een langsdoorsnede de cassette van Fig. 2, ingebracht in een tweede uitvoeringsvorm van een uitleesinrichting onder een drukstempel, 20 Fig. 4 in een dwarsdoorsnede de cassette van Fig. 2, ingebracht in een tweede uitvoeringsvorm van een uitleesinrichting,
Fig. 5 in bovenaanzicht een derde uitvoeringsvorm van een cassette volgens de uitvinding, en 25 Fig. 6 een grafische weergave van het verloop van de stroom van de aandrijfmotor van het drukstempel van Fig. 3 als functie van de tijd gedurende het aandrijven van dit stempel.
In de figuren zijn overeenkomstige onderdelen met 30 dezelfde verwijzingsgetallen aangeduid.
Fig. 1 toont een cassette 1 en een daarvoor geschikt uitleesapparaat 3. Op een dragerplaat 7 van de cassette 1 zijn een eerste reservoir 4, gevuld met een oplossing van KC1 (concentratie 10 mM) en een tweede reservoir 8, gevuld met 35 een oplossing van KC1 (concentratie 10 mM) en KN03 (concentratie 90 mM) aangebracht, elk vervaardigd uit een flexibel foliemateriaal en ter plaatse van respectieve ; 1008411 i 7 kanalen 9, 10 afgesloten door respectieve lassen 11, 12 die bij het uitoefenen van een druk op de reagentia in de reservoirs 4, 8 openbarsten. De kanalen 9, 10 zijn gevormd door de dragerplaat 7, daarop aangebrachte tussensegmenten 13 5 en een dekplaat (niet getoond), en leiden naar een ISFET 5 met een daarin geïntegreerde Ag/AgCl referentie-elektrode. In de dekplaat is een opening gevormd die toegang biedt tot een monsterholte 6 boven de ISFET 5. Over de dekplaat leiden contactstroken 14-16 voor respectievelijk source en drain van 10 de ISFET 5 en de referentie-elektrode (niet getoond). Het schematisch weergegeven uitleesapparaat 3 omvat drukrollen 17, 17' en 18, 18' voor respectievelijk het eerste 4 en tweede reservoir 8, en contactstroken 14'-16' die corresponderen met de respectieve contactstroken 14-16 op de 15 cassette 1.
De getoonde cassette 1 is bijvoorbeeld toepasbaar als immuno-sensor, geschikt voor het bepalen van een antigeen-concentratie. Hiertoe is op een poreus polystyreen membraan op de ISFET 5 als "ligand" een antilichaam (proteïne) 20 geïmmobiliseerd. In de monsterhouder 6 wordt een monster met antigenen ingebracht, waarvan de concentratie moet worden bepaald. Vervolgens wordt de cassette 1 volgens de richting van de pijl 19 in het uitleesapparaat 3 geschoven. Hierbij ontstaat eerst een contact tussen de contactstroken 14-16 en 25 de corresponderende contactstroken 14'-16', wordt vervolgens de lasnaad 11 van het eerste reservoir 4 onder druk van de drukrollen 17, 17' geopend en stroomt het eerste reagens uit het eerste reservoir 4 via kanaal 9 naar de ISFET 5, waarna de lasnaad 12 van het tweede reservoir 8 onder druk van de 30 drukrollen 18, 18' wordt geopend en het tweede reagens uit het tweede reservoir 8 via kanaal 10 naar de ISFET 5 stroomt. De concentratie van het monster met antigenen kan vervolgens worden bepaald uit een meting van de respons van de ISFET 5 op de aangeboden stap in ion-concentratie van het reagentia. 35 De respons van de ISFET 5 is een gevolg van de tijdelijke verandering in zuurgraad (pH) van het membraan ten gevolge van een zogenaamde protonen-afgifte van titreerbare groepen 1008411 δ van de aan de ISFET geïmmobiliseerde proteïne-moleculen. Deze snelle en tijdelijke pH-verandering wordt gemeten door de ISFET 5 met geïntegreerde referentie-elektrode.
Ligand/analyte-koppels die een geschikte de stimulus-respons 5 vertonen omvatten bijvoorbeeld (van een geschikt ladingslabel voorzien) progesteron/anti-progesteron en protamine/heparine. Gevonden is dat een voor de bepaling van een analyte benodigd ligand niet altijd op een membraan hoeft te zijn geïmmobiliseerd, maar dat sommige liganden, bijvoorbeeld het 10 eiwit protamine, rechtstreeks aan het oppervlak van een ISFET geïmmobiliseerd kunnen worden. Protamine is bijvoorbeeld geschikt als ligand in een sensor-inrichting voor de bepaling van de concentratie heparine in een bloedmonster.
Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een cassette 15 2. Op uit een polycarbonaat vervaardigde dragerplaat 7 met een oppervlak van ca. 60 x 70 mm zijn een eerste reservoir 4, gevuld met een oplossing van KC1 (concentratie 10 mM) en een tweede reservoir 8, gevuld met een oplossing van KC1 (concentratie 11,3 mM) en KN03 (concentratie 88,7 mM) 20 aangebracht, elk vervaardigd uit een flexibel foliemateriaal en ter plaatse van respectieve kanalen 9, 10 afgesloten door respectieve lassen 11, 12 die bij het uitoefenen van een druk op de reagentia in de reservoirs 4, 8 openbarsten. De kanalen 9, 10, die zijn gevormd door de dragerplaat 7, daarop 25 aangebrachte tussensegmenten 13 en een dekplaat (26, getoond in fig. 3), hebben een dwarsdoorsnede van ca. 1000 x 150 μπι en leiden naar een ISFET 5. De ISFET 5 is op een op zich bekende wijze vervaardigd met een gate uit Ta2Os, voorzien van contactstroken 20, 21 voor respectievelijk de source en 30 drain van de ISFET 5, en is met epoxyhars op de dragerplaat 7 bevestigd, op zodanige wijze dat de gate met zijn grootste afmeting dwars op de stromingsrichting van monstervloeistof en reagentia is geplaatst. In de dekplaat is een opening gevormd die toegang biedt tot een monsterhouder 6 boven de 35 ISFET 5. De monsterhouder 6 is aan zijn onderzijde afgesloten = door een membraan 32 van nitrocelullose, dat als filter werkt. Bij inbrengen van bijvoorbeeld een bloedmonster in de ] 1008411 si 9 monsterhouder 6 blijven bloedcellen daarin achter, terwijl bloedplasma met proteïnen waarvan de concentratie moet worden bepaald via overloopkanaal 22 in contact komt met de ISFET 5, die dan wordt geïncubeerd met de proteïnen. Overloopkanaal 22 5 leidt naar een van een ontluchtingsopening 23 voorzien overloopreservoir 24 met een daarin aanwezige Ag/AgCl referentie-elektrode 25. Teneinde interferentie van de respons van de referentie-elektrode 25 met de respons van de ISFET 5 te vermijden kan bij wijze van alternatief de 10 referentie-elektrode 25 geplaatst zijn in een van de kanalen 9, 10, waarin de concentratie elektrolyt constant is.
Fig. 3 is een langsdoorsnede van de cassette 2 van Fig. 2 langs de lijn III-III, getoond in een situatie waarin de cassette 2 is ingebracht in een tweede uitvoeringsvorm van 15 een uitleesinrichting onder een drukstempel 27. Getoond is hoe het eerste reservoir 4 ter plaatse van de lasnaad 11 met behulp van een siliconenrubber 28 is vastgehecht tussen de dragerplaat 7 en de dekplaat 26, welke platen 7, 26 door tussensegmenten 13 gescheiden zijn, en waartussen ruimtes 20 zijn gevormd voor een overloopreservoir 24 en (niet in deze doorsnede getoond) de kanalen 9, 10 en de monsterhouder 6.
Fig. 4 is een dwarsdoorsnede van de cassette 2 van Fig. 2 langs de lijn IV-IV, getoond in een situatie waarin de cassette 2 is ingebracht in een tweede uitvoeringsvorm van 25 een uitleesinrichting onder contactpennen 20', 21' voor de corresponderende contactstroken 20, 21 van respectievelijk de source en drain van de ISFET 5. Getoond is hoe de ISFET 5 met behulp van een epoxyhars 30 in een holte in de polycarbonaat dragerplaat 7 is bevestigd.
30 Het uitleesapparaat voor in de figuren 2-4 getoonde cassette 2 bevat twee door een gelijkstroommotor aangedreven stempels (27, Fig. 3) en een interface. Teneinde het openen van de reservoirs 4, 8 te kunnen detecteren en de vloeistofstromen te kunnen regelen wordt de motorstroom 35 gemeten. Hiermeer vervalt de behoefte aan druk- en geleidbaarheidsensors. Uit de motorstroom en -spanning kunnen zowel de hoeksnelheid van de motor (die een maat is voor de 10084 1 1 10 vloeistofstroom) als het koppel (dat een maat is voor de door een stempel uitgeoefende druk) worden afgeleid. Aan het begin van een meetcyclus wordt een eerste stempel 27 volgens pijl 29 (Fig. 3) neerwaarts gedrukt teneinde het eerste reservoir 5 4 te openen. Het openbarsten van de eerste lasnaad 11 wordt waargenomen als een plotselinge daling in de motorstroom, veroorzaakt door een plotselinge daling in de belasting. Deze plotselinge stroomdaling wordt door een banddoorlaatfilter geconverteerd in een spanningspiek die een Schmitt-trigger 10 stuurt, die op zijn beurt een relais bedient om de motor uit te schakelen. Als beide reservoirs 4, 8 geopend zijn, en de stempels 27 stil gezet zijn, zijn de kanalen 9, 10 volledig gevuld met vloeistof uit de reservoirs 4, 8. De belasting die de stempels 27 vanaf dat moment ondervinden is nagenoeg 15 constant. Bijgevolg kan worden volstaan met een beturingssysteem voor de verplaatsing van de stempels 27 om te waarborgen dat het vloeistofdebiet voor iedere vervolgens uit te voeren ion-stap constant is. Het interface in het uitleesapparaat omvat de versterkers voor de aandrijfmotoren 20 voor de stempels 27, de detectoren voor het openen van de lasnaden 11, 12 en positiebepalers voor de stempels 27. Ook is een passief niet-lineair hoogdoorlaatfilter opgenomen in het interface teneinde een gelijkstroomcomponent in het signaal van de ISFET 5 af te snijden.
25 Fig. 5 toont een derde uitvoeringsvorm van een cassette 33, die verschilt van de cassette 2 van Fig. 2 doordat de monsterhouder 6 niet boven maar op enige afstand van de ISFET 5 is geplaatst, daarmee verbonden via een capillair kanaal 31. Het capillair kanaal 31 is gevuld met een geschikt poreus 30 dragermateriaal, bijvoorbeeld nitrocellulose, waaraan een geschikt ladingslabel is geadsorbeerd. Cassette 33 is in het bijzonder bedoeld voor het bepalen van concentraties van stoffen waarvan de moleculen zelf geen geladen of ioniseerbare groepen bezitten, maar die door cross-linking 35 met het ladingslabel wel tot een door de sensor detecteerbare analyte getransformeerd kunnen worden. De crosB-linking vindt plaats tijdens de periode dat vloeistof uit de monsterhouder Ί 1008411 11 6 via het capillaire kanaal 31 naar de ISFET 5 wordt getransporteerd.
Fig. 6 een grafische weergave van het verloop van de stroom van de aandrijfmotor van het drukstempel 27 van Fig. 3 5 als functie van de tijd gedurende het aandrijven van dit stempel 27 om het reservoir 4 te openen. Getoond is hoe gedurende een eerste periode (a) van ca. 2,4 s een druk wordt opgebouwd, waarna in een korte periode (b) de lasnaad 11 openbarst en de druk geheel wegvalt. Het negatieve gedeelte 10 (c) van de grafiek wordt veroorzaakt door het uitschakelen van de motorstroom. Na detectie van het openen van de reservoirs en het inacht nemen van een rustperiode teneinde de ISFET te laten stabiliseren wordt de concentratie van reagens ter plaatse van de ISFET gealterneerd door de twee 15 aanwezige stempels in het uitleesapparaat (waarvan alleen het eerste stempel 27 is getoond in Fig. 3) alternerend aan te drijven, in de beschreven uitvoeringsvorm met pulsen van 20 V met een duur van 40 ms. Een puls resulteert in een vloeistoftransport van cal 50 μΐ reagens. De stempels hebben 20 een voldoende mechanische stijfheid en vertonen een korte mechanische tijdconstante (ca. 15 ms), waarmee een snelle en duidelijke responsie van het vloeistofsysteem in de cassette op de aangelegd motorspanning gewaarborgd is. De krachten die de stempels kunnen uitoefenen zijn veel groter dan de door de 25 vloeistof in de kanalen 9, 10, 22 ondervonden weerstand, zodat de stempels functioneren als debietregelaars in plaats van drukregelaars. Een meetcyclus met een cassette en een uitleesapparaat volgens de uitvinding verloopt bijvoorbeeld volgens de stappen van (i) het detecteren van het openen van 30 de reservoirs (4, 8) met reagentia, (ii) het stabiliseren van de ISFET (5) en de benodigde versterker gedurende een periode van 5 s, (iii) het gedurende een periode van 100 ms voorpompen met beide stempels (27), (iv) het wijzingen van de ionenconcentratie ter plaatse van de ISFET (5) door het 35 actieve stempel elke seconde te wisselen (40 ms pompen, 960 ms rust), (v) het verwerken van de resultaten, en (vi) het terugverplaatsen van de stempels naar de startpositie.
1008411

Claims (22)

1. Sensor-inrichting (1, 2, 33) voor het meten van de concentratie van een in een vloeistof aanwezige stof, bijvoorbeeld een proteïne, volgens een werkwijze waarbij die stof als een ioniseerbaar analyte in contact wordt gebracht 5 met sensormiddelen, omvattend een eerste reagenshouder (4) voor een eerste reagens dat bij contact met het analyte een eerste verandering in elektrische lading van het analyte veroorzaakt, sensormiddelen (5, 25) voor het detecteren van een 10 verandering in de elektrische lading van het analyte, en een monsterhouder (6) voor het houden van een monster van de vloeistof en het in contact met de sensormiddelen (5, 25) brengen van de in die vloeistof aanwezige stof in de vorm van een ioniseerbaar analyte, met het kenmerk, dat de eerste 15 reagenshouder (4), de sensormiddelen (5, 25) en de monsterhouder (6) zijn verschaft op een drager (7) waarop voorts is verschaft ten minste een tweede reagenshouder (8) voor een tweede reagens dat bij contact met het analyte een tweede verandering in elektrische lading van het analyte 20 veroorzaakt.
2. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze een cassette (1, 2, 33) omvat die geschikt is voor het inbrengen in een contact-inrichting (3) die is voorzien van aansluitcontacten (14'-16') voor de 25 sensormiddelen (5, 25).
3. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste (4) en tweede reagenshouder (8) zijn te openen door het daarop uitoefenen van een bepaalde druk.
4. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste (4) en tweede reagenshouder (8) afzonderlijk zijn te openen.
5. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sensormiddelen 1008411 een potentiometrische sensor omvatten.
6. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de potentiometrische sensor een ion-gevoelige veldeffecttransistor (ISFET) (5) omvat waarvan het 5 oppervlak modificeerbaar is door adsorptie daaraan van analyte uit de vloeistof, en het eerste en het tweede reagens zodanig zijn gekozen dat deze bij contact met het analyte een verschillende verandering in elektrische lading van het analyte veroorzaken.
7. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat deze is ingericht voor het afwisselend in contact brengen van het eerste en het tweede reagens met de ISFET (5) voor het veroorzaken van respectieve door de ISFET (5) te meten verschillende veranderingen in elektrische 15 lading van het geadsorbeerde analyte.
8. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het eerste en het tweede reagens respectievelijk een eerste een een tweede elektrolyt van verschillende concentratie bevatten.
9. Sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede elektrolyt verschillende bestanddelen bevatten.
10. Sensor-inrichting (l, 2, 33) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sensormiddelen 25 een referentie-elektrode (25) omvatten.
11. Sensor-inrichting (2) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een overloophouder (24) omvat.
12. Sensor-inrichting (2) volgens conclusie 10 en 11, met 30 het kenmerk, dat de referentie-elektrode (25) in de overloophouder (24) is verschaft.
13. Contact-inrichting voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat deze is voorzien van actuatormiddelen voor het in contact brengen van 35 het eerste respectievelijk het tweede reagens met in contact met de sensormiddelen (5, 25) gebracht analyte.
14. Contact-inrichting volgens conclusie 13 voor een 1008411 sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 3, met het kenmerk. dat deze is voorzien van drukmiddelen (17, 17', 18, 18', 27) voor het uitoefenen van een bepaalde druk op de eerste (4) en tweede reagenshouder (8).
15. Contact-inrichting (3) volgens conclusie 14, met het kenmerk. dat de drukmiddelen een over het oppervlak van de cassette beweegbare aandrukrol (17, 17',18, 18') omvatten.
16. Contact-inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk. dat de drukmiddelen een op het oppervlak van de 10 cassette plaatsbare aandrukstempel (27) omvatten.
17. Contact-inrichting volgens een der conclusies 14-16, met het kenmerk, dat deze een detectieschakeling omvat voor het detecteren van een discontinue verandering in de op de ; eerste (4) respectievelijk de tweede reagenshouder (8) 15 uitgeoefende druk.
18. Contact-inrichting volgens een der conclusies 13-17 voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de actuatormiddelen (17, 17', 18, 18', 27) zijn ingericht voor het afzonderlijk in contact brengen 20 van het eerste respectievelijk het tweede reagens met in contact met de sensormiddelen (5, 25) gebracht analyte.
19. Contact-inrichting volgens een der conclusies 13-18 voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze is voorzien van contactmiddelen 25 voor een potentiometrische sensor.
20. Contact-inrichting volgens conclusies 19 voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 6, met het kenmerk. dat deze is voorzien van contactmiddelen (14^161, 20', 21') voor een ion-gevoelige veldeffecttransistor (ISFET) 30 (5) .
21. Contact-inrichting volgens conclusie 20 voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 7, met het kenmerk. dat de actuatormiddelen (17, 17', 18, 18', 27) zijn ingericht voor het afwisselend in contact brengen van het 35 eerste en het tweede reagens met in contact met de - sensormiddelen (5, 25) gebracht analyte.
22. Contact-inrichting volgens een der conclusies 15-21 1008411 voor een sensor-inrichting (1, 2, 33) volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat deze is voorzien van contactmiddelen voor een referentie-elektrode (25). 1008411
NL1008411A 1998-02-25 1998-02-25 Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor. NL1008411C2 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1008411A NL1008411C2 (nl) 1998-02-25 1998-02-25 Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor.
PCT/NL1999/000085 WO1999044046A1 (en) 1998-02-25 1999-02-17 Cartridge with protein-sensor and reading device therefore
AU26438/99A AU2643899A (en) 1998-02-25 1999-02-17 Cartridge with protein-sensor and reading device therefore

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1008411 1998-02-25
NL1008411A NL1008411C2 (nl) 1998-02-25 1998-02-25 Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1008411C2 true NL1008411C2 (nl) 1999-08-26

Family

ID=19766610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1008411A NL1008411C2 (nl) 1998-02-25 1998-02-25 Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor.

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2643899A (nl)
NL (1) NL1008411C2 (nl)
WO (1) WO1999044046A1 (nl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562210B1 (en) * 1999-12-30 2003-05-13 Roche Diagnostics Corporation Cell for electrochemical anaylsis of a sample
EP1392860B1 (en) * 2001-04-23 2008-12-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for fabricating a molecular detection chip
US20050133697A1 (en) * 2003-12-23 2005-06-23 Potyrailo Radislav A. Sensor devices containing co-polymer substrates for analysis of chemical and biological species in water and air

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0127958A2 (en) * 1983-05-05 1984-12-12 MediSense, Inc. Sensor electrode systems
EP0306158A2 (en) * 1987-08-29 1989-03-08 THORN EMI plc Cartridge with sensor
WO1990002938A1 (en) * 1988-09-15 1990-03-22 I-Stat Corporation Disposable sensing device for real time fluid analysis
WO1991009373A1 (en) * 1989-12-15 1991-06-27 Boehringer Mannheim Corporation Biosensing instrument and method
GB2293883A (en) * 1994-06-30 1996-04-10 Nok Corp Electrochemical protein biosensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0127958A2 (en) * 1983-05-05 1984-12-12 MediSense, Inc. Sensor electrode systems
EP0306158A2 (en) * 1987-08-29 1989-03-08 THORN EMI plc Cartridge with sensor
WO1990002938A1 (en) * 1988-09-15 1990-03-22 I-Stat Corporation Disposable sensing device for real time fluid analysis
WO1991009373A1 (en) * 1989-12-15 1991-06-27 Boehringer Mannheim Corporation Biosensing instrument and method
GB2293883A (en) * 1994-06-30 1996-04-10 Nok Corp Electrochemical protein biosensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999044046A1 (en) 1999-09-02
AU2643899A (en) 1999-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2176659B1 (en) Microfluidic sensor complex structure
EP3210009B1 (en) Paper substrate diagnostic apparatus and related methods and systems
JP3339836B2 (ja) 分析デバイスの製造方法
JP4891079B2 (ja) 免疫参照電極を有する免疫測定装置
US6001307A (en) Device for analyzing a sample
US6548311B1 (en) Device and method for detecting analytes
JP4461393B2 (ja) 改善した試料クロージャを有する免疫測定装置
US5837199A (en) Measurement apparatus for analyzing fluids
US20090178935A1 (en) Miniaturised Biosensor with Optimized Amperometric Detection
US20070240986A1 (en) Microfluidic Device with Minimized Ohmic Resistance
CA3033979A1 (en) Systems and methods for detecting a target analyte in a breath sample
RU2007117732A (ru) Определение концентрации в диффузионном барьерном слое
JP2006516721A (ja) 多孔質層上に試薬を含む複層化された電気化学系微小流体センサー
WO2019092531A1 (en) Ph control for analyte detection
CN108120755A (zh) 检测装置及其应用
KR101730288B1 (ko) 펄스화된 dc 블록을 갖는 테스트 시퀀스로 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법들, 및 그것을 통합한 디바이스들, 장치들 및 시스템들
NL1008411C2 (nl) Cassette met proteïne-sensor en uitleesinrichting daarvoor.
KR20150131362A (ko) 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 디스크립터-기반 방법들 및 그것을 통합한 디바이스들, 장치들 및 시스템들
US20140090981A1 (en) Flow control method and apparatuses
WO2014108689A1 (en) Electrochemical detection system air washing
Dirks et al. o. Abstract
JP3541231B2 (ja) 液体試料移送方法及び液体試料分析用試験具
JP4283112B2 (ja) 試験装置
Dirks et al. Development of a Disposable Biosensor Chipcard System
Chakraborty et al. Interdigited Electrodes with Nanoporous Insulator for Sensitive, Selective and Affordable Biosensing System

Legal Events

Date Code Title Description
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20020901