GÖTZ, Jürgen (Romeisstr. 6 A, Höchstadt/Aisch, 91315, DE)
OSTERMAIER, Jochen (Heinrich-Kirchner-Straße 28, Erlangen, 91056, DE)
BARLAG, Heike (Pilotystr. 17, Nürnberg, 90408, DE)
GÖTZ, Jürgen (Romeisstr. 6 A, Höchstadt/Aisch, 91315, DE)
OSTERMAIER, Jochen (Heinrich-Kirchner-Straße 28, Erlangen, 91056, DE)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors aufweisend - Mittel zur fluidischen und Mittel zur thermischen Ankopp- lung des Sensors, - einen Klappmechanismus (26) mit einem darin positionierten Sensor, wobei im geschlossenen Zustand des Klappmechanismus der Sensor gleichzeitig fluidisch und thermisch angekoppelt ist, - ein Temperierelement, zum abwechselnden Aufheizen oder Kühlen des Sensors, - wobei die Mittel zur fluidischen Ankopplung durch die Mittel zur thermischen Ankopplung hindurchgeführt sind, so dass der Sensor thermisch und fluidisch von einer einzigen Seite ankoppelbar ist, und - wobei die Mittel zur fluidischen Ankopplung und darin enthaltene Fluide temperierbar sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur elektrischen Ankopplung im geschlossenen Zustand des Klappmechanismus durch elektrische Taststifte (6,7) zwischen Vorrichtung und Sensor vorhanden sind. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur fluidischen Ankoppplung mindestens zwei Durchgänge, insbesondere zwei beabstandete parallele Bohrungen, in dem Sensor sind, zur Einführung von Hohlnadeln (8) von außen. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Zustand des Klappmechanismus die Vorrichtung verriegelt ist. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch dass Mittel zur fluidischen Ankoppplung zwischen Vorrichtung und Sensor eine am Sensor vorhandene Flusszelle (25) abgedichtet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass, zur Abdichtung der Flusszelle mindestens eine, insbesondere Feder unterstützte, Platte (5) vorhanden ist, zum Andrücken eines Deckels (2) des Klappmechanismus (26). 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur thermischen Ankopplung des Sensors durch eine Positionierung des Sensors im Bereich eines Temperierelements mit einem Temperierblock (13) auf der dem Sensor zugewandten Seite und mit einem Temperaturausgleichsblock (15) auf der Gegenseite, dargestellt ist,. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor direkt oder indirekt durch den Deckel (2) des Klappmechanismus gegen den Termperierblock (13) und gegen Dichtmaterial um die Hohlnadeln gedrückt wird, zur Darstellung der fluidischen Abdichtung. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement durch ein Peltierelement (14) mit einem Temperierblock (13) auf der dem Sensor zugewandten Seite und mit einem Temperaturausgleichsblock (15) auf der Gegenseite dargestellt ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierblock zumindest partiell durch einen Luftspalt von umgebendem Material der Vorrichtung beabstandet ist, womit ein Temperaturübergang optimierbar ist. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Biosensor ist. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierblock in etwa die Größe der Flusszelle auf dem Sensor oder Biosensor aufweist. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (16) vorhanden ist, zur Messung der Sensortemperatur. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet dass der Klappmechanismus (26) einen Wippmechanismus aufweist, zur Unterstützung der Ankopplung. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Klappmechanismus zur Sensorauf- nähme aus einer Grundplatte (1) besteht und einem Deckel (2), wobei beide Teile drehbar miteinander verbunden sind und ein geöffneter sowie ein geschlossener Zustand der Vorrichtung jeweils durch Schwenken des Deckels einstellbar ist. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Deckel (2) befestigte Leiste (9) und ein Bolzen (10) auf einen Hebel (11) wirken, der an einer Grundplatte (1) befestigt ist und an seinen äußeren Enden jeweils gegenläufige Wippbewegungen aufweist. 17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) eine Aussparung (4) zur Positionierung des Chips (17) aufweist, wobei im geschlossenen Zustand der Chip (17) über die Chipdeckplatte (23) in der Aussparung angedrückt ist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (2) ein Rastbolzen (18) integriert ist, der mit der Leiste (9) zusammenwirkt, so dass zumindest im geschlossenen Zustand den Deckel (2) fixiert ist. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Abdichtung der Flusszelle durch mindestens eine Platte (5) , die insbesondere Feder unter- stützt ist, dargestellt sind. 20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgänge im Chip (17) mittels eines Dichtmaterials oder einer Folie gegen Verunreinigung geschützt sind, wobei das Dichtmaterial oder die Folie von Hohlnadeln (8) durchstoßbar ist. 21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappmechanismus, der Wippmechanismus und/oder die Einrast Funktion am Deckel Motor unterstützt sind. 22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsbegrenzung (19) der Aussparung (4) in der Grundplatte (1) vorhanden ist, zur Anpassung auf verschiedene Chipdurchmesser. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Detektion in Fluiden die Abdichtung der Flusszelle mit transparentem Material geschieht und der Deckel (2) mindestens einen korrespondierenden optisch transparenten Durchgang (20) aufweist. 24. Biosensor zum Einsatz an der Vorrichtung zur Aufnahme eines Biosensors, der zur Ankopplung an die Vorrichtung Mittel aufweist zur Abdichtung zwischen der Vorrichtung und dem Biosensor und zur thermischen Ankopplung. 25. Verfahren zur Ankopplung eines Biosensors an eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors, welches gekennzeichnet ist durch folgende Schritte : im geöffneten Zustand wird der Biosensor in Form eines Chips in eine Aussparung (4) einer Grundplatte (1) eingelegt und durch Schließen eines Klappmechanismus wird ein geschlossener Zustand hergestellt, in dem gleichzeitig eine fluidische Ankopplung über Hohlnadeln zur Zufuhr von Fluiden zu ei- ner Flusszelle des Sensors und eine thermische Ankopplung an ein Temperierelement hergestellt wird. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im geschlossenen Zustand des Klappmechanismus über elektrische Taststifte zwischen Vorrichtung und Sensor kontaktiert wird. 27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem ein in die Vorrichtung zur Aufnahme eingelegter Chip eines Biosensors mit einer internen Flusszelle von oben mittels einer Deckplatte (5) verschlossen wird, sodass die Flusszelle abgedichtet ist, eine elektrische Kontaktierung durch gefederte Tast- stifte (6, 7) erzeugt wird, eine fluidische Ankopplung des Biosensors durch Hohlnadeln (8) geschieht, die in den Chip in Aussparungen eingeführt sind, und eine thermische Ankopplung des Biosensors an ein Temperierelement erfolgt. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27 bei dem eine Regelung der Temperatur des Chips durch einen Temperatursensor (16) geschieht, der im Bereich der Heizung unterhalb des Chips (17) angeordnet ist. 29. Verwendung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 - 23 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 25 - 28 zur Messung von Enzyminhibitoren. 30. Verwendung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 - 23 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 25 - 28 zur Überwachung von Wasser, wie Trinkwasser, Oberflächenwasser, Abwasser, Brauchwasser. 31. Verwendung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 - 23 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 25 - 28, zur Überwachung von Prozesswasser, wie in Herstellungsprozessen der Nahrungs- und Genuss- mittel-Industrie und bei pharmazeutischen Erzeugnissen. 32. Verwendung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 - 23 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 25 - 28, zur Qualitätsuntersuchung von Nahrungs- und Genussmitteln und pharmazeutischen Erzeugnis- sen . 33. Verwendung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Biosensors nach einem der Ansprüche 1 - 23 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 25 - 28, zur Bestimmung von Proteinen, Bakterien, DNA-Sequenzen, Haptenen und endokrinen Substanzen . |
Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme eines Sensors
Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur Aufnahme eines
Sensors, insbesondere eines Biosensors, zur Messung von Enzyminhibitoren, sowie ein Verfahren zur Ankopplung des Sensors an die Vorrichtung.
Biosensoren, die unterschiedliche organische Stoffe erfassen, sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Je nach Präparation Biosensorelements ist beispielsweise eine einfache und schnelle Quantifizierung von unterschiedlichen Bestandteilen einer Probe mit großer Genauigkeit möglich.
Zur Versorgung eines Biosensors sind unterschiedliche elektrische, fluidische, thermische Kontaktierungen oder Ankopplungen notwendig, und die Verwendung von bestimmten Reagenzien erfordert einen entsprechenden fluidischen Strom, der exakt kanalisiert, d. h. abgedichtet sein muss. Zum Betrieb einer Sensoraufnahme zur Messung von beispielsweise Enzyminhibitoren mit einem Biosensor ist der Biosensor mit entsprechenden Funktionen zw. Materialien zu versorgen. Beispielsweise ist er elektrisch zu kontaktieren, fluidisch an das Sensoraufnahme anzubinden, thermisch anzukoppeln, und sonstig abzudichten.
Bei bisherigen Sensoraufnahmen für Biosensoren zur Messung von beispielsweise Enzyminhibitoren wurden die Kontaktierun- gen, die fluidischen und thermischen Ankopplungen und das Abdichten der Flusszelle einzeln erledigt. Diese Vorgehensweise ist arbeits- und zeitintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoraufnah- me und ein Verfahren anzugeben, womit ein Sensor, insbesondere ein Biosensor, zu dessen Betrieb dieser an die Vorrichtung fluidisch und thermisch anzukoppeln ist. Die Ankopplung und zugehörige Abdichtung soll möglichst einfach erfolgen. Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die entsprechende Merkmalskombination der Hauptansprüche.
Die Erfindung basiert auf dem Einsatz eines Klappmechanismus für Sensoren, wobei zur Kontaktierung oder Ankoppelung eines Sensors, insbesondere eines Biosensors, dieser in Form eines Chips an einer Grundplatte im geöffneten Zustand positioniert wird und im geschlossenem Zustand nach der Betätigung des Klappmechanismus in einem einzigen Schritt, thermisch und fluidisch kontaktiert und abgedichtet ist, wobei Mittel zur thermischen Ankopplung durch Mittel zur fluidischen Ankopp- lung hindurchgeführt sind, so dass der Sensor thermisch und fluidisch von einer einzigen Seite ankoppelbar ist und Mittel zur fluidischen Ankopplung und darin enthaltene Fluide tempe- rierbar sind.
Die Vorrichtung zur Aufnahme eines Sensors, insbesondere eines Biosensors, in Form eines Chips weist dazu entsprechende Mittel auf, die für die elektrische Kontaktierung in Form von elektrischen Taststiften vorteilhaft gestaltet sind. Die
Taststifte werden an elektrischen Kontaktpunkten einer Leiterplatte des Biosensors in der Regel federunterstützt angedrückt .
Die thermische Ankopplung geschieht in vorteilhafter Weise durch ein Peltierelement, welches beidseitig ergänzt ist, einmal durch einen Heizblock und einmal durch einen Temperaturblock. Wesentlich ist, dass der Biosensor in der Sensoraufnahme mit dem Peltierelement in Kontakt steht oder zumin- dest durch einen Luftspalt auf Abstand ist.
Weiterhin ist ein Mittel zur fluidischen Ankopplung derart ausgeführt, dass zwei beabstandete, parallele Bohrungen an der Leiterplatte des Chips eingebracht sind, in die in ge- schlossenem Zustand der Klappvorrichtung Hohlnadeln zur Versorgung einer Flusszelle mit Fluid eingeführt sind.
Die Abdichtung der im Biosensor vorhandenen Flusszelle ge- schieht durch eine Platte, welche auf den Deckel des Klappmechanismus wirkt.
Für eine genaue Temperatureinstellung am Biosensor wird ein Temperatursensor direkt unterhalb des Biosensors positioniert. Die Temperatureinstellung geschieht mit Hilfe des PeI- tierelements mit Heizblock und Temperaturblock.
Der Klappmechanismus kann in vorteilhafter Weise als Wippme- chanismus ausgeführt sein oder mit einem solchen gekoppelt sein. Wippbewegungen werden insbesondere durch einen Hebel ausgeführt, der an der Unterseite der Grundplatte des Klappmechanismus drehbar angeordnet ist und der mit der Öffnung oder Schließung des Deckels als Wippe bewegbar ist.
Es ist besonders vorteilhaft, die im Biosensor unterseitig vorhandenen Durchgänge entweder durch ein dichtendes Material oder durch eine Folie vor Verschmutzung zu schützen, wobei bei der Sensoraufnahme dieses Material oder die Folie durch entsprechend einzuführende Hohlnadeln zur Versorgung der Flusszelle mit Fluid durchstochen werden muss.
Die Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Aufnahme eines Biosensors in einer Sensoraufnahme mit thermischer und flui- dische Ankopplung, sowie der Abdichtung des fluidischen Systems, der Flusszelle.
Für die gleichzeitige Anwendung sämtlicher, sowohl elektrischer als auch thermischer, fluidischer und dichtungsbezoge- ner Kontaktierung wird ein Klappmechanismus verwendet, der eine Sensoraufnahme durch Bewegen bzw. durch Schwenken eines Deckels öffnet, eine Positionierung eines Biosensors in Form eines Chips ermöglicht und durch Schließen des Deckels durch entgegengesetztes Schwenken den Chip in der Sensoraufnahme positioniert. Bei dieser Positionierung geschehen die genannten Kontaktierungs-, Ankopplungs- und Abdichtvorgänge in einem einzigen Schritt gleichzeitig. Somit ist der Chip als wesentlicher Bestandteil des Biosensors mit einer externen Elektronik verbunden, an ein thermisches Regulierungssystem angekoppelt, an ein fluidisches System zur Zuführung von Fluiden angebunden, und die enthaltene Flusszelle ist insgesamt nach außen hin abgedichtet. Um diese Vorteile zu erzielen, ist der Klappmechanismus zumindest teilweise als Wippmechanismus ausgebildet.
Es ist besonders einfach zu realisieren, im geschlossenen Zustand den Biosensor über die Chipdeckplatte (23) des Biosen- sors in der Sensoraufnahme anzudrücken und abzudichten.
Der Sensorbetrieb wird sehr vorteilhaft beeinflusst, falls die Hohlnadeln zur Vorwärmung von durchfließendem Fluid an den Heizblock angekoppelt sind.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Temperierblock in etwa die Größe der Flusszelle auf dem Sensor oder Biosensor aufweist.
Im Folgenden werden anhand von schematischen, die Erfindung nicht einschränkenden Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben .
Figur IA zeigt einen Klappmechanismus in Seitenansicht mit Grundplatte und Deckel mit Griff, wobei die Hebel 11, der Hebel mit Wippfunktion, und der Temperaturblock 15 sichtbar sind.
Figur IB zeigt die aus der Figur IA nach unten gedrehte Darstellung der Figur IA, wobei der Deckel 2 in der Aufsicht mit dem Scharnier 3 dargestellt ist,
Figur IC zeigt eine Darstellung entsprechend Figur.
IA um 90° nach oben gedreht, wobei die Rundplatte 1 von unten sichtbar ist, Figur ID zeigt die Aufsicht der Grundplatte ohne Deckel, wobei der Chip 17 in einer Aufnahme sichtbar ist,
Figuren IE bis IG zeigen Schnittdarstellungen entsprechend der in Figur. IA durch Pfeile angedeuteten Blickrichtungen, wobei in Figur. IE ein Schnitt im Bereich des zum Wippmechanismus gehörenden Hebels dargestellt ist, in Figur. IF und IG jeweils ein Schnitt im Bereich der Ebene des Chips 17 sichtbar ist,
Figur. 2 zeigt die Einzelheit A entsprechend der Figur. IE, wobei der Bolzen 10 und der Bolzen 11 der zum Wippmechanismus gehörende Hebel darstellt,
Figur. 3 zeigt die mit Taststiften 6,7 kontaktierte Leiterplatte 22 des Chips 17,
Figur. 4 zeigt die wesentliche Konstellation eines in geschlossenem Zustand der Sensoraufnahme in einem beanspruchten Sensoraufnahme aufgenommenen Biosensors in Form eines Chips 17, bestehend aus Leiterplatte 22, Chipdeckplatte 23 und Dichtmatte 24, wobei der Chip entsprechend Figur 3 elektrisch kontaktiert ist, mittels der Hohlnadeln (8) fluidisch angekoppelt ist, durch die von oben aufliegende und angedrückte Platte 5 über die Chipdeckplatte 23 hinsichtlich der Flusszelle im Chip abgedichtet ist und thermisch sowohl temperaturvariabel als auch hinsichtlich der Temperatur regelbar ausgeführt ist,
Figur. 5 zeigt die Einzelheit D aus der Figur. IA, wobei eine in einer Nut eines Rastbolzens (18) eingebrachte Leiste 9 dargestellt ist sowie ein Ende des Hebels (11), der zu einem Wippmechanismus zählt.
Ein Biosensor 27, der in eine Sensoraufnahme 0 einzusetzen ist, besteht zunächst aus einem Chip, der durch elektrische Kontaktierung, fluidische und thermische Ankopplung und durch Abdichtung des Fluidsystems eines Biosensor ausgebildet wird. Der Chip als zentrales Element des Biosensors besteht zunächst aus einem Trägerwerkstoff, insbesondere einer Leiterplatte, auf welchem Elektroden, Leiterbahnen und Kontaktpunkte, in der Regel auf der Ober- und auf der Unterseite, vor- handen sind, zur Ankopplung des Biosensors 27 an eine Biosensor externe Elektronik. Zudem besitzt der Biosensor zwei Löcher, insbesondere in der Leiterplatte bzw. in dem Chip 17, über welche der Biosensor fluidisch an die Sensoraufnahme angekoppelt werden kann. Über den Elektroden befindet sich eine Dichtmatte 24, die die Flusszelle enthält sowie eine Chipdeckplatte 23 für den Biosensor, welche die Flusszelle von oben her verschließt. Die Dichtmatte 24 mit der Flusszelle dichtet Chip und Deckplatte beim Zusammenpressen des Biosensoraufbaus beim Schließen der Sensoraufnahme ab.
Die Durchgänge des Chips 17 können zum Schutz vor Verunreinigungen auf der Unterseite mit einem Material verschlossen werden, welches sich mit den Hohlnadeln 8 durchstechen lässt. Alternativ ist auch denkbar eine Folie oberflächlich zu ver- wenden.
Die Erfindung besteht aus einem Klappmechanismus, mit dem man die Sensoraufnahme öffnen und verschließen kann. Dies wird in der geschnittenen Seitenansicht des Klappmechanismus entspre- chend Figur IA deutlich. Dieser Klappmechanismus besteht aus einer Grundplatte 1 und einem Deckel 2 mit Griff. Diese zwei Teile sind miteinander über ein Scharnier 3 verbunden, wobei der Deckel mit der Grundplatte verbunden ist und die Bewegung eine Dreh- oder Schwenkbewegung ist. Um den Chip 17 bequem einlegen und entnehmen zu können, besitzt die Grundplatte 1 eine Aussparung 4. Damit der Chip fehlerfrei eingelegt werden kann, ist in der Grundplatte eine Mulde vorgesehen, die den Chip positioniert. Dabei wird der Chip in allen Richtungen von den Seitenwänden der Mulde in Position gehalten, das heißt, entsprechend beabstandet. Beim Schließen der Anordnung drückt eine gefederte Platte 5 auf die Chipdeckplatte 23 des Chips 17 und dichtet somit die Flusszelle 25 ab. Die Fluss- zelle ist in etwa zwischen den Enden der Hohlnadeln 8 im Bereich des Chips 17, das heißt der Leiterplatte 22 und der, beispielsweise als Gummimatte ausgeführten, Dichtmatte 24 positioniert. Gleichzeitig wird der Chip an den Kontaktpunkten oben und unten durch gefederte Taststifte 6, 7 an externe Elektronik angebunden. Die fluidische Ankopplung an ein Zufuhrsystem für Fluide erfolgt durch teilweise an Schläuche gekopppelte Hohlnadeln 8, die durch den Verschluss der Durchgänge an der Unterseite des Chips gestoßen werden.
Die Bewegung der Hohlnadeln 8 wird durch die Schließung der Sensoraufnahme gesteuert. Dazu drückt eine Leiste 9, die am Deckel befestigt ist, auf einen Bolzen 10, der durch die Grundplatte durchgeführt ist. Die Bolzen 10 drücken auf einen Hebel 11, der an der Grundplatte aufgehängt ist. Der Hebel 11 erzeugt an seinem anderen Ende eine gegenläufige Bewegung, mit der die Hohlnadeln 8 in die Bohrungen des Biosensors gedrückt werden. Die Hohlnadeln und der Chip werden durch einen Dichtring 12 abgedichtet.
Der Aufbau zur Temperatursteuerung oder Regelung des Biosensors beinhaltet Federn, die für eine Rückstellung des Klappmechanismus in die ursprüngliche Position sorgen.
Die thermische Ankopplung erfolgt durch den gleichen Mecha- nismus. Die Hohlnadeln werden in einem Heizblock 13 fixiert, wenn diese ihren Endpunkt bei der Einführung in die Bohrungen des Chips erreicht haben. Dies kann durch einen entsprechenden Anschlag signalisiert werden. Dadurch, dass die Nadeln im Heizblock fixiert sind, hat dieser Aufbau den Vorteil, dass die Flüssigkeiten beim Füllen der Flusszelle bereits erwärmt oder beim Kühlen gekühlt sind. Die Beheizung oder Kühlung erfolgt über ein Peltierelement 14, welches am Heizblock 13 be- festigt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Peltierele- mentes 14 ist ein Temperaturblock 15 angebracht zum Zu- oder Abführen von Wärme. Dieser enthält eine Führung zur positionsgenauen Einfüllung der Nadeln in die Durchgänge am Chip. Heizblock und Temperaturblock sind aufgrund der Wärmeleitfä- higkeit aus Aluminium gefertigt, wobei auch Bauteile aus Kupfer oder andere Materialien mit ähnlich hoher Wärmeleitfähigkeit in Frage kommen. Geregelt wird das Peltierelement durch einen Temperatursensor 16, dargestellt in Figur 4. Der Temperatursensor, der sich in oder am Heizblock 13 befindet, dient zur genauen Temperierung korrespondierend mit dem unter dem Chip 17 befindlichen Temperatursensor 16.
Beim Schließen der Vorrichtung rastet die Leiste 9, die im Deckel befestigt ist, an Rastbolzen 18 in der Grundplatte 1 ein. Dadurch wird die Vorrichtung gegen den Druck der Federn geschlossen. Der Klappmechanismus kann von Hand bedient werden oder auch durch technische Maßnahmen vereinfacht werden wie durch den Einsatz eines Motors. Zur Unterstützung der Bewegung des Klappmechanismus kann eine Feder im Bereich des Scharniers vorgesehen werden, um zu verhindern, dass der Deckel 2 beim Einlegen oder Entnehmen des Chips zufällt sowie zur Unterstützung der Klappbewegung. Die Begrenzung der Aussparung in Form einer Mulde kann einstellbar ausgeführt sein, um Chips mit unterschiedlichen Größen bzw. Durchmessern ein- bauen zu können.
Die federunterstützte Platte 5 zum Abdichten der Flusszelle 25 kann aus durchsichtigem Material gefertigt werden, um eine optische Detektion zu ermöglichen, beispielsweise um Luftbla- sen oder sonstige Probleme im Fluidsystem erkennen zu können. Dies gilt auch für die Messung eines Farbspektrums. Dazu sollte eine entsprechende Öffnung 20 im Deckel 2 der Klappvorrichtung vorgesehen werden. Die Bewegung der Hohlnadeln kann durch einen Motor ebenfalls gesteuert werden. Falls eine Erwärmung der Flüssigkeiten durch den Heizblock bereits während des Zuflusses durch die Hohlnadeln nicht erwünscht ist, kann dies durch das Anbringen einer Isolationsschicht zwi- sehen Heizblock und den Nadeln verhindert werden. Die Rastbolzen 18 können auch durch die Motoren angetrieben werden. Bei Aufnahmen von Biosensoren zur Messung von Enzyminhibitoren wurden bisher die Kontaktierung, die fluidische und thermische Ankopplung und das Abdichten der Flusszelle einzeln erledigt. Durch die einfach zu bedienende Aufnahme werden elektrische Kontaktierung, fluidische und thermische Ankopplung und Abdichten der Flusszelle in einem Schritt ermöglicht. Außerdem werden Fehler vermieden, insbesondere Verwechslungsfehler vermieden. Dadurch erhält man ein Sensorauf- nähme , welches schnell betriebsbereit ist und einfach zu bedienen ist.
In den Figuren 1A-1G ist in Form verschiedener, teilweise geschnittener Ansichten ein Klappmechanismus dargestellt. Die mit mehreren Schnittlinien versehene Figur IA zeigt in der
Seitenansicht eine Grundplatte 1 und einen Deckel 2, der auf der rechten Seite einen Eingriff aufweist. Dadurch wird zunächst die Klappvorrichtung, die mittels eines Scharniers 3 einseitig miteinander drehbar oder schwenkbar verbunden ist, ausgeführt. Auf der gegenüberliegenden, im Bild rechten Seite der Figur IA befindet sich, entsprechend der Einzelheit D, die in Figur 5 dargestellte Untereinheit. Diese besteht aus einer Verriegelung, enthalten im Rastbolzen 18, welche durch Einrasten der Leiste 9 zustande kommt. Im geschlossenen Zu- stand der Klappvorrichtung ist diese Einrastung vollzogen.
Gleichzeitig ist der Chip angedrückt und sämtliche, aufgelisteten Funktionen sind zwischen Chip und Sensoraufnahme hergestellt. In Figur IA ist weiterhin der Hebel 11 sichtbar, der durch entsprechende konstruktive Maßnahmen als Wipphebel funktioniert und wodurch die Drehbewegung des Deckels 2 betätigt wird. Die Schnitte entlang der Ebenen C-C, D-D und E-E betreffen der Reihe nach die Darstellungen der Figuren IG, IF und IE. In Figur IG ist die Schnittebene im Chip 17 platziert. In der Figur IF liegt die Schnittebene ebenfalls im Bereich des Chips 17, wobei hier in der Einzelheit B die entsprechende Kontaktierung dargestellt ist. In der Figur IE liegt der
Schnitt im Endbereich des Hebels 11, wobei die Bolzen 10 genauer dargestellt sind.
Die Figuren IB und IC entsprechen jeweils der Darstellung nach Figur IA, wobei eine Klappung um 90° nach unten zur Figur IB oder um 90° nach oben zur Figur IC vorgenommen ist. In Figur IB ist der Deckel 2 mit einer durchsichtigen Öffnung 20, die mit durchsichtigem Material ausgefüllt ist, sichtbar. Diese Aufsicht zeigt auch am linken Rand das Scharnier 3. Ähnliches gilt für die Figur IC, die die Unteransicht der entsprechenden Anordnung darstellt.
Figur ID entspricht der Aufsicht entsprechend Figur IB, jedoch ohne den Deckel 2. Somit ist die Grundplatte 1 sichtbar, die eine Aussparung 4 zur Positionierung eines Chips 17 zeigt, wobei die Aussparung 4 durch eine Mulde dargestellt sein kann, deren Begrenzungen 19 variabel einstellbar sind.
Die Einzelheiten aus den Figuren IE, IF, IG und IA, bezeich- net mit den Buchstaben A, B, C, D, sind in den folgenden Figuren 2, 3, 4 und 5 der Reihe nach dargestellt.
Figur 2 zeigt die Einzelheit A entsprechend Figur IE. Dargestellt ist die Relation zwischen Hebel 11, der senkrecht zur Blattebene steht, und Bolzen 10.
Die Figur 3 zeigt im Einzelnen anhand von Taststiften 6, 7, wie der Chip 17 bzw. dessen Leiterplatte 22 mit entsprechenden Leiterbahnen oder Kontaktpunkten versehen, kontaktiert wird. Die Taststifte 6, 7 sind derart konstruiert, dass sie auf Kontaktpunkten aufsetzen, jedoch nicht in eine Leiterplatte eindringen. Figur 5 zeigt die Einzelheit D entsprechend der Figur IA. Der zur Wippeinrichtung zählende Hebel 11 ist angedeutet. Weiterhin ist der Rastbolzen 18 dargestellt, welcher mit einer V- förmigen, federunterstützten Arretierung in eine im Rastbol- zen ausgeformte Nut die Leiste 9 aufnimmt und adaptiert.
Figur 4 zeigt die zentralen Bauelemente in Form des Chips 17 mit den umgebenden wesentlichen Bauteilen zur Darstellung eines Biosensors, der in einer Sensoraufnahme aufgenommen ist. Dargestellt ist der Chip 17, bestehend aus einer Leiterplatte 22, die mit ober- und unterseitigen Kontaktierungs- oder elektrischen Leiterelementen versehen ist. Darüber angeordnet ist eine Dichtmatte 24, die in Kombination mit der Leiterplatte 22 zwischen den Enden zweier Hohlnadeln bzw. zwischen den Enden zweier Durchgänge in der Leiterplatte, die die
Hohlnadeln aufnehmen, eine Flusszelle darstellen. Eine Chipdeckplatte 23 ist oberhalb der Dichtmatte 24 aufgelegt und angedrückt. Im geschlossenen Zustand der Sensoraufnahme liegt über der Chipdeckplatte eine Platte 5 zum Andrücken des ge- samten Chips.
Der Chip 17 ist nach unten hin auf einer Anordnung von PeI- tierelement 14 mit Heizblock 13 und Temperaturblock 15 aufgesetzt. Ein Temperatursensor 16 dient der Regelung der Chip- temperatur.
Die Hohlnadeln 8 sind, zumindest teilweise, über Schlauchverbindungen zur entsprechenden Zuleitung an die Durchgänge, insbesondere Bohrungen, in der Leiterplatte 22 des Chips 17 eingepasst.