Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer unter Verwendung einer

Reaktionskammer

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer unter Verwendung einer Reaktionskammer, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.

Sogenannte Lab-on-Chip-(LoC)-Systeme erlauben die miniaturisierte und integrierte Durchführung komplexer Arbeitsabläufe für den spezifischen

Nachweis verschiedenster Moleküle. In LoC-Systemen für die DNA-Analytik kann das zu untersuchende Probenmaterial mittels Polymerase- Kettenreaktion (PCR) amplifiziert und anschließend auf einem Mikroarray als Sensorträger mit

Sensorelementen analysiert werden. Dabei werden die zu detektierenden Moleküle während der Amplifikation mit Fluoreszenzmolekülen markiert. Diese Moleküle binden dann an spezifische Bindungsstellen (Spots) auf dem

Mikroarray und können dort beispielsweise fluorometrisch nachgewiesen werden.

Fluoreszenzsignale werden beispielsweise mit Durch- oder Auflichtverfahren gemessen. Sollen die Fluoreszenzsignale eines wie oben beschriebenen

Mikroarray- Experiments in Anwesenheit der Reaktionslösung in Echtzeit gemessen werden, übersteigen die Signale der in der Lösung befindlichen Fluorophore (Hintergrundfluoreszenz) meistens die Fluoreszenzsignale der Spots. Im Stand der Technik werden daher Ausleseverfahren wie beispielsweise Ellipsometrie, Reflektometrische Interferenzspektroskopie (RlfS), oder Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) eingesetzt, bei denen nur oberflächennahe Fluoreszenzsignale gemessen werden.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer unter Verwendung einer Reaktionskammer, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet oder umsetzt sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer unter

Verwendung einer Reaktionskammer, in der ein durch eine Membran bedeckbarer Sensorträger mit zumindest einem Sensorelement zur Reaktion mit dem Analysematerial aus dem Analysepuffer angeordnet ist, wobei das

Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Einleiten des Analysepuffers in die Reaktionskammer;

Spülen der Reaktionskammer mit einem vorgegebenen Spülpuffer;

Drücken der Membran auf den Sensorträger; und

Auslesen des Sensorträgers, um den zumindest einen Parameter des Analysematerials in dem Analysepuffer zu bestimmen.

Unter einer Reaktionskammer kann beispielsweise ein Hohlraum zum Einleiten von flüssigen oder gasförmigen zu untersuchenden Stoffen verstanden werden. Unter einem Analysepuffer kann ein Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas verstanden werden, indem das Analysematerial enthalten ist, dessen Parameter zu bestimmen ist. Unter einem solchen Parameter kann beispielsweise das Vorhandensein des Analysematerials in dem Analysepuffer, eine Beschaffenheit oder eine Konzentration des Analysematerials in dem Analysepuffer verstanden werden. Unter einem Sensorträger kann ein

Trägerelement verstanden werden, in dem oder auf dem ein, vorzugsweise jedoch mehrere Sensorelemente fixiert, d. h. unbeweglich, angeordnet sind. Ein solches Sensorelement kann beispielsweise eine chemische oder physikalische Beschaffenheit aufweisen, um sich mit dem Analysematerial zu verbinden oder an dem sich das Analysematerial anlagert. Hierdurch kann beispielsweise ein Farbwechsel oder eine Änderung von (beispielsweise optischen) Eigenschaften des Materials des Sensorelementes bzw. des Analysematerials auch unter

Verwendung von Fluoreszenzmaterialien erfolgen, das zusammen mit dem Analysematerial zum Sensorelement verbracht werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise der Sensorträger optisch auswerten, indem ein solcher Farbwechsel oder die Änderung der Eigenschaften des Materials des

Sensorelements bzw. des darin eingelagerten Analysematerials erfasst und interpretiert wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer Lage oder Membran, die lichtdurchlässig ist, insbesondere für Licht, welches im Schritt des Auslesens direkt auf den Sensorträger abgestrahlt wird, um eine Reaktion des Materials des zumindest einen Sensorelementes mit dem Analysematerial auszuwerten. Unter einer Reaktion des Analysematerials kann vorliegend eine chemische Veränderung des Materials der Sensorelemente und/oder eine Anlagerung von Partikeln oder Molekülen des Analysematerials an das Material des zumindest einen Sensorelementes verstanden werden. Unter einem vorgegebenen Spülpuffer kann ein Fluid verstanden werden, welches (beispielsweise an einer Oberfläche des Sensorträgers gebundene) Fluorophore möglichst wenig quencht. Beispielsweise kann der Spülpuffer derart ausgebildet sein, dass eine Fluoreszenz von auf einer Oberfläche des

Sensorträgers gebundenen Fluorophoren um maximal 50 Prozent reduziert wird, insbesondere kann der Spülpuffer derart ausgebildet sein, dass eine Fluoreszenz von auf einer Oberfläche des Sensorträgers gebundenen Fluorophoren um maximal 20 Prozent reduziert wird. Ferner kann der Spülpuffer eine geringere Konzentration des Analysematerials als im Analysepuffer oder gar keine

Konzentration von Analysematerial aufweist. Durch das Spülen der

Reaktionskammer mit dem Spülpuffer wird somit weitgehend nicht an dem zumindest einen Sensorelement gebundenes Analysematerials aus der

Reaktionskammer gespült.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch das Spülen mit dem vorgegebenen Spülpuffer eine Verminderung der Fluoreszenz der (insbesondere an der Oberfläche des Sensorträgers gebundenen) Fluorophore möglichst optimal verhindert werden kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine präzise und genaue Auswertung des an dem Sensorträger angelagerten Analysematerials erfolgen kann, sodass einem Signalverlust durch eine Beeinträchtigung des Fluoreszenzverhaltens von (insbesondere an der Oberfläche des Sensorträgers gebundenen) Fluorophoren durch die Wahl eines optimal gewählten Spülpuffers möglichst effizient vorgebeugt werden kann.

Ferner wird durch das nachfolgende Drücken der Membran auf den Sensorträger bewirkt, dass möglichst wenig Puffer (entweder verbliebener Analysepuffer oder Spülpuffer) über dem Sensorträger verbleibt. Hierdurch lässt sich erreichen, dass möglichst wenig ungebundenes Analysematerial (insbesondere mit daran gebundenem Fluoreszenzmaterial) beim Auslesen des Sensorträgers störende Messwertverfälschungen liefert, sondern lediglich das am Sensorelement angelagerte oder gebundene Analysematerial beim Auslesen erfasst wird.

Vielmehr lässt sich der Grad der Verfärbung bzw. Umfärbung des zumindest einen Sensorelements nach der Reaktion mit dem Analysematerial präzise und genau bestimmen.

Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes im Schritt des Spülens ein Spülpuffer verwendet wird, der höchstens eine Konzentration des Analysematerials aufweist, die der Hälfte der

Konzentration des Analysematerials im Analysepuffer entspricht. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil eines besonders schnellen Spülens der Reaktionskammer.

Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes im Schritt des Spülens ein Spülpuffer verwendet werden, der zumindest teilweise Alkohol umfasst, insbesondere wobei der Spülpuffer zumindest 80 Prozent Alkohol aufweist. Ein solcher Alkohol kann beispielsweise Ethanol, Methanol, Isopropanol oder dergleichen sein. Eine solche

Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass insbesondere bei der Verwendung von DNA als Analysematerial die

Reaktionskammer sehr schnell und gründlich gespült werden kann. Gleiches gilt auch für eine weitere Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem im Schritt des Spülens ein Spülpuffer verwendet wird, der zumindest teilweise eine Natrium-Verbindung und/oder Kalium-Verbindung aufweist, insbesondere wobei der Spülpuffer Natriumchlorid, Natriumeitrat, Natriumphosphat, Kaliumchlorid und/oder Kaliumphosphat aufweist.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem im Schritt des Spülens ein Spülpuffer verwendet wird, der eine

Konzentration von Natriumchlorid aufweist, die kleiner oder gleich zwei Mol pro Liter ist und/oder wobei der Spülpuffer eine Konzentration von Natriumeitrat aufweist, die kleiner oder gleich 500 Millimol pro Liter ist. Eine solche

Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass einerseits breit verfügbare und weitgehend ungiftige Materialien im Spülpuffer verwendbar sind, die andererseits zugleich im medizinischen Bereich optimale Spüleigenschaften zur schnellen und gründlichen Spülung der Reaktionskammer aufweisen.

Um eine hohe Prozessautomatisierung bei einer geringen technischen

Komplexität eines Analysesystems zu erreichen, erfolgt gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes der Schritt des Drückens durch eine pneumatische Drucksteigerung auf einer dem Sensorträger gegenüberliegenden Seite der Membran.

Günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem im Schritt des Drückens die Membran zumindest teilweise in Kontakt mit einer Oberfläche des Sensorträgers gebracht wird. Eine derartige Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass möglichst kein Puffer zwischen der Membran und dem Sensorträger verbleibt, sodass das zumindest eine Sensorelement möglichst präzise ausgelesen werden kann. Störungen durch nicht an dem zumindest einen Sensorelement gebundenen oder angelagerten Analysematerial können somit reduziert oder gar ganz vermieden werden.

Denkbar ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem im Schritt des Einleitens ein Analysepuffer in die Reaktionskammer eingeleitet wird, in dem Komponenten des Analysematerials zumindest teilweise mit Fluoreszenzmolekülen gekoppelt sind, wobei im Schritt des Auslesens der Sensorträger mit einem Ausleselicht beleuchtet wird. Eine solche

Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer technisch besonders einfachen, kostengünstigen und zugleich präzisen

Bestimmung des Parameters des Analysematerials.

Besonders günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der im Schritt des Auslesens als Parameter das Vorhandensein des

Analysematerials und/oder eine Konzentration des Analysematerials im

Analysepuffer bestimmt wird.

Besonders präzise kann der Parameter des Analysematerials bestimmt werden, wenn im Schritt des Auslesens eine Mehrzahl von Teilbereichen des

Sensorträgers ausgelesen werden, um den Parameter zu bestimmen. Hierbei können beispielsweise die einzelnen Teilbereiche des Sensorträgers jeweils Sensorelemente aufweisen, die unterschiedlich empfindlich auf das

Analysematerials reagieren. Hierdurch lässt sich beispielsweise besonders vorteilhaft eine Konzentration des Analysematerials im Analysepuffer über einen weiten Konzentrationsbereich erfassen.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in

entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend

beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Auch schafft der hier vorgestellte Ansatz eine Analyseeinheit mit folgenden Merkmalen:

einer Reaktionskammer, die zumindest eine Pufferöffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten des Analysepuffers und/oder des Spülpuffers aufweist; einem an einer Wand der Reaktionskammer angeordneten Sensorträger, der zumindest ein Sensorelement zur Reaktion mit dem Analysematerial aus dem Analysepuffer aufweist; und

einer auslenkbaren Membran, die an einer dem Sensorträger

gegenüberliegenden Wand der Reaktionskammer angeordnet ist, um den Sensorträger zumindest teilweise zu bedecken.

Auch durch eine solche Analyseeinheit lässt sich der hier vorgestellte Ansatz vorteilhaft umsetzen.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten

Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung von Ergebnissen des Auslesens des Sensorträgers bei Verwendung von unterschiedlichen Spülpuffern.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren

dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche

Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Analyseeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist in der Fig. 1 der Aufbau der Analyseeinheit 100 dargestellt, die ein Mikroarray 110 als

Sensorträger umfasst, welches auf einem Bodensubstrat 115 angeordnet ist. Auf dem Bodensubstrat 115 sind ein Abstandshalter 120 und ein Deckelsubstrat 125 angebracht. Das Bodensubstrat 115, der Abstandshalter 120 (der im Bereich des Sensorträgers 110 eine Öffnung aufweist, sowie das Deckelsubstrat 125 bilden einen Hohlraum, der als Reaktionskammer 132 dient. Die Öffnung könnte auch wo anders in der Kammer liegen; vorausgesetzt, die Membran 130 kann durch Beaufschlagung des Durchlochst mit Druckluft ausgelenkt werden. An dem Deckelsubstrat 125 ist eine elastische Membran 130 an dessen Außenbereichen befestigt, die durch Anlegen eines (pneumatischen) Überdrucks von Luft 135, die von einem Außenbereich der Analyseeinheit 100 durch ein Durchloch 140 in dem Deckelelement 125 auf die Membran 130 wirkt, sodass die Membran 130 auf eine Oberfläche des Mikroarrays 110 auslenkbar ist, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Um nun das Analysematerial oder einen Parameter des Analysematerials in einem Analysepuffer zu bestimmen, lässt sich die Analyseeinheit wie folgt verwenden:

Zunächst wird über eine Öffnung 145, ein Analysepuffer mit dem zu

analysierenden Analysematerial in die Reaktionskammer 132 geführt. Der Analysepuffer kann beispielsweise ein Trägerfluid, also eine Flüssigkeit oder ein Gas sein, in dem das Analysematerial beispielsweise in Molekülform oder in Partikelform enthalten ist. Insbesondere kann das Analysematerial ein DNA- Material sein, wenn die Analyseeinheit 100 zur Bestimmung eines Parameters im medizinischen, umwelttechnischen oder kriminaltechnischen Bereich verwendet werden soll. Dabei umspült der Analysepuffer den Sensorträger 110, auf dem beispielsweise mehrere voneinander getrennte Sensorelemente 150 fixiert sind. Die Sensorelemente 150 sind beispielsweise aus einem Material aufgebaut, welches mit dem Analysematerial reagiert und dabei seine Eigenschaften (beispielsweise seine optischen Eigenschaften in Bezug auf eine Reflektion von eingestrahltem Licht) ändert. Auch können die Sensorelemente ausgebildet sein, das Analysematerial zu binden oder zu fixieren. Insbesondere bei der

Verwendung von Analysematerial mit an dem Analysematerial angelagerten oder gebundenen Fluorophoren kann hierdurch eine Fluoreszenzwirkung von den an den Sensorelementen 150 angelagerten und/oder gebundenen Fluorophoren erreicht werden, die bei einer Beleuchtung/Anregung des Sensorträgers 110 auswertbar ist. Ferner können die Sensorelemente 150 beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie unterschiedlich intensiv mit dem Analysematerial reagieren oder sich das Analysematerial unterschiedlich stark an den

Sensorelementen 150 anlagert. Beispielsweise kann ein erstes der

Sensorelemente 150 so ausgebildet sein, dass es sehr viele Partikel oder Moleküle des Analysematerial binden oder fixieren kann, wogegen ein zweites der Sensorelemente 150 eine geringere Affinität der Anlagerung oder Bindung von Partikeln oder Molekülen des Analysematerials aufweist. Hierdurch kann eine Unterscheidung von unterschiedlichen Konzentrationen des

Analysematerials in dem Analysepuffer erfolgen. Beispielsweise ist das erste der Sensorelement 150 bei einer niedrigen Konzentration der Partikel des

Analysematerials im Analysepuffer vorteilhaft verwendbar, wogegen das zweite der Sensorelement 150 Bereich einer hohen Konzentration der Partikel oder Moleküle des Analysematerials im Analysepuffer ist.

Ist nun der Analysepuffer mit dem Analysematerial in die Reaktionskammer eingeleitet, erfolgt die Einlagerung oder Reaktion des Analysematerials mit dem

Material der einzelnen Sensorelemente 150. Um nun eine Auswertung des Sensorträgers 110 bzw. der Sensorelemente 150 auf dem Sensorträger 110 möglichst präzise vornehmen zu können, sollte Analysematerial aus dem

Analysepuffer, welches nicht an Sensorelementen 150 des Sensorträgers 110 gelagert ist, vor der Auswertung bzw. Auslesung aus der Reaktionskammer 132 entfernt werden.

Um eine solche Entfernung des überschüssigen Analysematerials möglichst sauber und gründlich vornehmen zu können, wird die Reaktionskammer 132 mit einem Spülpuffer gespült. Dabei kann entweder der verbliebene Analysepuffer vor Einleitung des Spülpuffers aktiv aus der Reaktionskammer 132 entfernt werden oder es wird einfach ein Spülpuffer in die Reaktionskammer 132 bei darin befindlichen Analysepuffer eingeleitet. Das Entfernen des Analysepuffers kann dabei entweder über die Öffnung 145 erfolgen, oder über eine weitere, in der Fig. 1 nicht dargestellten weiteren Öffnung. Um eine effektive Senkung der

Konzentration des Analysematerials in der Reaktionskammer 132 zu erreichen, sollte der Spülpuffer eine niedrigere Konzentration von Analysematerial oder vorzugsweise gar kein Analysematerial enthalten.

Ferner sollte auch ein Spülpuffer verwendet werden, dessen Material die verwendeten Fluorophore möglichst wenig quencht. Hierdurch kann

beispielsweise verhindert werden, dass eine für eine optische Auslesung des Sensorträgers 110 ungewollte Reduktion des Fluoreszenzverhaltens erfolgt. Dies würde in einer Verminderung des Signal- Rausch- Verhältnisses resultieren, die in Konsequenz zu einer weniger empfindlichen Erkennung von Partikeln oder Molekülen des an dem Sensorträger 110 angelagerten Analysematerials führt.

Um weiterhin zu vermeiden, dass noch Restpartikel oder Moleküle des

Analysematerials sich an den Sensorelementen 150 des Sensorträgers 110 anlagern können oder sich mit diesem Sensorelementen 150 verbinden können, wird nun die Membran 130 mit dem pneumatischen Überdruck aus dem

Durchloch 140 beaufschlagt, sodass diese auf die Oberfläche des Sensorträgers bzw. die auf dem Sensorträger 110 befindlichen Sensorelement 150

niedergedrückt wird. Günstigerweise wird damit ein direkter Kontakt zwischen der Membran 130 und der Oberfläche des Sensorträgers 110 hergestellt, sodass der

Spülpuffer (mit eventuell darin noch befindlichen Analysematerials) von der Oberfläche des Sensorträgers 110 und somit der Reaktionsfläche der

Sensorelemente 150 weggedrückt wird. Überschüssiger Spülpuffer kann dabei durch die Öffnung 145 verdrängt werden.

Zur Auswertung oder Auslesung des Sensorträgers 110 bzw. der

Sensorelemente 150 kann nun die Analyseeinheit 100 von einer Rückseite (d. h. beispielsweise durch das Bodensubstrat 115) mit einem geeigneten Scanner abgetastet werden. Dabei kann beispielsweise ein entsprechendes Ausleselicht 155 auf das Bodensubstrat 115 gerichtet werden und eine entsprechende

Reaktion des Materials der Sensorelemente 150, die mit dem Analysematerial reagiert haben oder an die sich das Analysematerial angelagert hat ausgewertet werden. Werden beispielsweise Partikel oder Moleküle eines Analysematerials verwendet, welches Fluorophore aufweist, kann der zu bestimmende Parameter des Analysematerials durch entsprechende Fluoreszenzsignale bestimmt werden, die vom Sensorträger 110 bzw. den darauf fixierten Sensorelementen 150 resultieren.

Alternativ ist es auch denkbar, dass die Auswertung der Sensorelemente 150 aus Richtung des Deckelsubstrats 125 erfolgt. In diesem Fall braucht nicht das

Bodensubstrat 115 (wie im Szenario aus Fig. 1) für das Ausleselicht 155 durchlässig sein, sondern es sollte das Deckelsubstrat 125 bzw. die Membran 130 für das entsprechende Ausleselicht durchlässig sein. Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer unter Verwendung einer Reaktionskammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend bereits bei der Beschreibung der Funktionsweise der Analyseeinheit 110 kurz skizziert wurde. Das Verfahren 200 wird unter Verwendung einer Analyseeinheit 100 gemäß der Fig. 1 ausgeführt, wobei in der Analyseeinheit 100 ein durch eine Membran bedeckbarer

Sensorträger mit zumindest einem Sensorelement zur Reaktion mit dem

Analysematerial aus dem Analysepuffer angeordnet ist. Das Verfahren umfasst einen Schritt 210 des Einleitens des Analysepuffers in die Reaktionskammer und einen weiteren Schritt 220 des Spülens der Reaktionskammer mit einem

Spülpuffer, der eine geringere Konzentration des Analysematerials als im

Analysepuffer oder gar kein Analysematerial aufweist. Ferner umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 230 des Drückens der Membran auf den

Sensorträger und einen Schritt 240 des Auslesens des Sensorträgers, um den zumindest einen Parameter des Analysematerials in dem Analysepuffer zu bestimmen.

Ein wichtiger Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes kann somit darin gesehen werden, einen Spülpuffer zu verwenden, beispielsweise einen Puffer, ein Lösemittel, eine Salzlösung, eine wässrige Lösung, eine organische Lösung das - in Kontakt mit Fluoreszenzmolekülen - die emittierte Fluoreszenzsignale nur minimal quencht. Ein solches Reagenz bzw. ein solcher Spülpuffer kann beispielsweise in einem Chip (wie der hier vorgestellten Analyseeinheit 100) zum Einsatz kommen, bei dem sich in einer Reaktionskammer ein DNA-Mikroarray 110 und eine elastische Membran 130 befinden. Durch Auslenkung der Membran 130 wird das über dem Array 110 befindliche Reagenz verdrängt.

Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine Erhöhung der emittierten Fluoreszenzsignale von oberflächengebundenen Fluoreszenzmolekülen, die mit einer Flüssigkeit überschichtet sind, da die emittierten Signale durch die Beschaffenheit der Flüssigkeit nur minimal über Schwingungsrelaxation oder Absorption verloren gehen. Zugleich kann eine Erhöhung der Hintergrund-bereinigten

Intensitätssignale erreicht werden, da ein erhöhter Fluoreszenzhintergrund bei einer Auswertung, der durch nicht an den Sensorelementen 150 gebundene Partikel oder Moleküle des Analysematerials verursacht wird, durch die

Verwendung des Spülpuffers sowie die Verdrängung von der Oberfläche des Sensorträgers 110 und somit der Aktionsfläche der Sensorelemente 150 minimiert werden kann. Eine solche Erhöhung der Hintergrund-bereinigten Intensitätssignale wird dadurch erzielt, dass die ausgespülten, nicht an den Sensorelementen 150 gebundenen Partikel oder Moleküle des Analysematerials nicht mehr als Störquellen bei der optischen Auslesung der Sensorelemente 150 wirken können. Es werden bei der optischen Auslesung lediglich diejenigen Partikel des Analysematerials detektiert, die an den Sensorelementen 150 gebunden sind.

Ein Aspekt der hier vorgestellten Erfindung ist daher die Beschreibung eines Vorgehens, um beispielsweise in einer geeigneten Struktur maximal hohe Signale von immobilisierten Fluoreszenzmolekülen zu messen. Besonders günstig ist eine Analyseeinheit 100 bei der Polymersubstrate wie beispielsweise Thermoplaste (z. B. Polykarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Cycloolefin Copolymer (COP), Polyetheretherketon (PEEK)) als Substrate 115, 120 und 125 verwendet werden. Die Membran 130 kann vorteilhaft als Polymermembran, beispielsweise als Elastomer, thermoplastisches Elastomer (TPE), Thermoplaste, Heißklebefolien,

Siegelfolien für Mikro titerplatten, Latex, ... ausgebildet sein.

Beispielhafte Drücke für die Aktuierung einer Polymermembran können mit 0,2 bar 5 bar angegeben werden.

Für den Spülpuffer haben sich insbesondere die folgenden beispielhaften Reagenzien ausgezeichnet:

• Alkohole wie Ethanol, Methanol, Isopropanol,

• Puffer wie PCR-Puffer, Natriumphosphatpuffer, SSC-Puffer, Natrium- Chlorid- Puffer, Kalium-Chlorid-Puffer, Hybridisierungspuffer

Fig. 3 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung 300 zum Bestimmen zumindest eines Parameters eines Analysematerials in einem Analysepuffer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 300 umfasst eine Analyseeinheit 100 mit einer Reaktionskammer 132 zum

Einleiten des Analysepuffers 310 mit dem Analysematerial 312 in die

Reaktionskammer 132. Der Analysepuffer 310 kann beispielsweise aus einem Analysepufferreservoir 315 (die beispielsweise als Einheit zum Einleiten bezeichnet werden kann) entnommen werden und über ein Ventil 320 durch in die Öffnung 145 in die Reaktionskammer 132 eingeleitet werden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 300 eine Einheit 325 zum Spülen der Reaktionskammer mit einem Spülpuffer 330 (der beispielsweise einem entsprechenden

Spülpufferreservoir entnommen wird), wobei der Spülpuffer 330 der eine geringere Konzentration des Analysematerials als im Analysepuffer 310 oder gar kein Analysematerial aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 300 eine Einheit 335 zum Drücken der Membran 130 auf den Sensorträger 110. Die Einheit 335 kann beispielsweise als Gebläse oder Druckerhöhungseinheit ausgebildet sein, und durch das Durchloch 140 einen pneumatischen Druck auf die Membran 130 ausüben, um diese auf die Oberfläche des Sensorträgers 110 zu drücken. Schließlich kann die Vorrichtung 300 eine Einheit 340 zum Auslesen des Sensorträgers 110 aufweisen, um den zumindest einen Parameter des Analysematerials in dem Analysepuffer zu bestimmen. Die Einheit 340 kann hierbei eine Ausleselichtquelle 345 zum Beleuchten des Sensorträgers 110 mit dem Ausleselicht 155 und eine Kamera 350 zum Erfassen der von dem

Sensorträger bzw. den Sensorelementen 150 reflektierten Strahlen 355 aufweisen. In der Kamera 350 oder einer mit der Kamera 350 verbundenen Einheit kann dann die Auswertung der reflektierten Strahlen 355 erfolgen, um den Parameter des Analysematerials in dem Analysepuffer zu bestimmen.

Fig. 4 zeigt die Abnahme der gemessenen Fluoreszenzsignale in Abhängigkeit verschiedener Reagenzien in einem Aufbau mit einer Analyseeinheit 100 gemäß Fig. 1. Für die getesteten Reagenzien als Spülpuffer wie Hybridisierungspuffer ohne Fluorophore, 8 x SSC (SSC = engl. Standard Saline Citrate), 97 % Ethanol, Colorless GoTaq® Flexi Buffer (Promega) und 100 mM Natrium- Phosphatpuffer wurden Abnahmen von 10,0 %, 11,0 %, 6,6 %, 4,3 %, und 8,4 Prozent gemessen. In der Fig. 4 wird dabei die Abnahme der Intensitäten auf der Ordinate für verschiedene Kontaktmedien (von links nach rechts) 8xSSC, Ethanol, 5xFlexi PCR-Puffer und lOOmM Natriumphosphat-Puffer (NaPi), jeweils ohne Druck (linke Säule) und mit Druck auf die Membran (rechte Säule der Darstellungen) bei der Auswertung von 4 Sensorelementen auf dem

Sensorträger wiedergegeben. Die Werte der in dem Diagramm aus Fig. 4 eingetragenen Intensitäten lassen sich dabei derart erhalten, dass der

Sensorträger zuerst trocken (Reaktionskammer mit Luft gefüllt) im nicht- ausgelenkten Zustand der Membran ausgelesen wird (jeweils linker Balken), dann ein Spülpuffer nachgeführt wird, die Membran ausgelenkt wird und dann erneut ausgelesen wird (jeweils rechter Balken).

Die in Diagramm 4 zu erkennenden Schwankungen der jeweils linken Balken sind auf eine Herstellungsprozess-bedingte Schwankung der Qualität der verwendeten Mikroarrays zurück zu führen.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.