用于通过在消逝场中的激发之后测量荧光放射来检测液体样本中的目标分子的测量盒和测量设备

摘要

本发明涉及可换式一次性测量盒，其可供插入到测量装置中以用于通过测量荧光放射来检测液体样本中的目标分子，其中该测量盒具有流量测量格，在该流量测量格中，由该测量装置提供的激发辐射在该液体样本中产生超越该液样本和该测量格的边界层的消逝场。为了能更好地确保没有样本液体能够从该测量格越到该测量装置中，尤其是到荧光检测器或激发源中，本发明提出，该测量盒包括主体和基座，该主体包括光学透明材料，该基座与该主体的下侧接触，其中该测量格由设在主体中、基座中、或主体和基座两者中的切除部形成，其中该主体和该基座围绕此切除部彼此相叠的那些区域借助于激光焊接来直接并以流体密封方式彼此连通。

说明书

本发明涉及可换式一次性测量盒，其可供引入到测量设备中，以用于通过 测量荧光放射来检测液体样本中的目标分子，其中该测量盒具有流过式 （flow-through）测量格，在该流过式测量格中，由该测量设备提供的激发辐射 在该液体样本中产生位于该液体样本和测量格的边界表面的另一侧的消逝场。 本发明还涉及用于生产此类测量盒、以及测量设备的过程，该测量设备用于通 过在消逝场中的激发之后测量荧光放射来检测液体样本中的目标分子，其中该 测量设备具有用于上述测量盒的插入井。本发明还涉及通过在消逝场中的激发 之后测量荧光放射来检测液体样本中的目标分子的方法，在该方法中采用上述 测量盒或上述测量设备。

有了上述类型的测量盒或测量设备，就能通过在消逝场中的激发之后测量 荧光放射来定性地或定量地记录液体样本中的目标分子。所提及的目标分子或 能通过消逝场激发来自身放射荧光辐射，或（若其不能进行这样的自身放射则） 能通过与荧光标记物耦合来使其能被恰适地检测到。

在消逝场中的荧光激发中，合适波长的光（激发辐射）被导向到待分析的 液体样本与光学透明材料表面之间的边界表面上，从而使得该激发辐射被全反 射，与此同时在液体样本中产生消逝场。该消逝场与该液体样本相互作用，并 且能激发存在于此场中的荧光团进行荧光辐射。此荧光能利用检测器来记录。

从现有技术中已知有能用以进行此类测量的测量设备。DE 196 28 002和 DE 197 11 281描述了一用于通过借助于消逝场激发来进行荧光免疫测定的设 备，在该设备中一光束以适合于全反射的角度被导向到以小杯的形式构造的接 收区域的边界表面上，其中该接收区域被布置在一光学透明底板与一盖板之 间。该接收区域在此优选具有在0.001到0.5mm之间的厚度，并且由布置在 该基板与该盖板之间的衬垫限定。在此上下文中，该衬垫优选是在两侧上均设 有粘性膜的薄箔片、或是在一方面能被粘在该基板上且另一方面能被粘在该盖 板上的薄粘性膜。

在上述来自现有技术的设备中，激发辐射是通过透明基板来实现的，并且 荧光放射同样也是通过该透明基板在向下方向上露出的。用于记录荧光放射的 该检测器和该激发源相应地被布置在由基板、衬垫和盖板形成的该测量格的下 方。

来自现有技术的具有粘性箔片或粘性膜的该系统的一缺点是，粘性箔片和 粘性膜只有有限的储藏稳定性，由此在长储藏期间，可能发生材料上的变化， 其在某些情况下甚至导致在该测量盒上出现非流体密封区域，例如，由于粘性 箔片或粘性膜中的小裂口。如果此类非流体密封区域出现，那么液体样本有可 能会从该测量格布局漏泄出来并进入到测量设备中。在上述来自现有技术的设 备的情形中，该样本在此可能例如滴到布置在测量格下方的荧光放射检测器或 同样布置在此区域中的激发源上，这可能导致荧光检测受损，并且因此导致所 有进一步的测量受损。

而且，具有粘性膜的此类设备只能用大量手工劳动来生产，因为此粘性膜 的敷设要自动化是很困难的。

而且，按常规粘性膜是由柔性材料制成的，其在某些情况下随着时间推移 而松弛，结果是该测量格的高度可能发生改变。从现有技术所知的具有粘性箔 片或粘性膜的系统因此还具有如下缺点，即测量格的高度可能随时间而改变， 并且取决于基板和盖上所承受的压力量，此改变可能与不希望的测量不准确性 相关联。

因此，需要对从现有技术所知的用于通过测量荧光放射来检测液体样本中 的目标分子的设备进行改进，以确保样本液体不能从液体样本被激发以进行荧 光放射的测量格中的区域到达荧光检测器。

本发明的目标因此在于提供用于通过测量荧光放射来检测液体样本中的 目标分子的设备，在该设备中，更好程度地确保来自测量格的样本液体不能进 入到测量设备中，尤其不能到达荧光检测器或到达激发源。

根据本发明，通过提供上述类型的测量盒来达到此目标，其中该测量盒包 括主体和基座，该主体为光学透明材料，并且该基座位于毗邻该主体的下侧之 处，其中该测量格是由设在该主体中、该基座中、或该主体和基座两者中的凹 部形成的，其中该主体和该基座围绕此凹部彼此相叠的那些区域通过激光焊接 来直接地并且以流体密封方式彼此结合。

与从现有技术所知的那些设备的测量格形成对比的是，根据本发明的测量 盒的测量格被构造成使得光学透明区域由主体的光学透明材料来设在其上侧。 荧光激发和荧光测量相应地是从上方通过主体的光学透明材料来实现的。荧光 检测器能相应地被布置在测量格区域上方，这避免了样本液体从测量格的区域 漏泄而到达荧光检测器。而且，如果光学组件被布置在测量格下方，则它们更 容易被灰尘所污染。如果使用从上方来操作的光学系统，则因灰尘污染光学组 件的危险就被显著降低。

另外，为了确保来自测量格的区域的样本液体不能进入测量设备中，本发 明还将测量盒的形成测量格的各部分制备为通过激光焊接来直接地并且以流 体密封方式彼此接合。更精确而言，本发明将测量盒制备成为形成测量格的目 的而包括主体和基座，该主体为光学透明材料，并且该基座位于毗邻该主体的 下侧之处。在此上下文中，该测量格或由设在该主体的透明材料中的凹部、或 由设在该基座中的凹部形成。在此上下文中，该凹部由另一特定组件（基座或 主体）所覆盖。替换底，该凹部还能设在主体和基座两者中，其中在一侧上（例 如，在主体中）的凹入区域和在另一侧上（例如，在基座中）的凹入区域一起 定义了形成该测量格的区域的凹部。

在每一种情形中，该主体和该基座的出现在位于围绕该凹部彼此毗邻之处 的那些区域通过激光焊接被直接地并且以流体密封方式彼此结合。通过激光焊 接来结合具有胜过如由在上述现有技术中提供的测量格组件的胶合的优势，即 借助于此，在这些组件之间产生了直接结合，而在这些组件之间没有另一种材 料层存在。

根据本发明的通过激光焊接进行的结合绝对确保测量格对于存在于测量 格中的液体而言是密封的。在此上下文中，此绝对密封在测量格中的液体负有 压力的情况下（例如，在样本液体受压地移过该测量格的情况下）仍得到确保。 例如，根据本发明的测量盒既使在高达300mbar（毫巴）的压力下仍确保绝对 流体密封性。这反过来也适用于测量格中的负压力情形。例如，如果在测量格 中产生低达-300mbar的减压，则确保了由于测量盒是以流体密封方式闭合的， 因此没有空气能从外界进入到该测量格中。

通过激光焊接进行结合还具有比从现有技术所知的经由粘性箔片或粘性 膜进行结合显著更高的长期稳定性。

通过激光焊接来结合限定该测量格的各组件从生产角度来看也具有优势， 因为只加工两个组件，而无须将所需形状的粘性箔片或粘性层布置或敷设在这 些组件之间。因此使得根据本发明的测量盒的生产自动化到更好的程度是可能 的。

此配置还更加用户友好，因为借助与此，在来自现有技术的对应设备的情 形中所需的清洁步骤就被省略了，现有技术的对应设备的情形中需要清洁步骤 是因为一旦已知设备中的粘性膜变为非流体密封的，则位于测量格下方的所有 光学组件就必须被清洁。

术语“光学透明”在此被如此使用以表明光学透明材料对激发辐射和荧光 放射两者均是透明的。优选地，主体的透明材料是玻璃或光学透明塑料。在塑 料的情形中，这些材料可选自例如聚碳酸酯（PC）、聚（甲基丙烯酸甲酯） （PMMA，Rohaglas）以及聚烯烃（Topas，COC）。优选地，在塑料的情形中， 这是适合激光焊接的塑料，其中适合激光焊接的光学透明塑料是本领域技术人 员所知的。

制作基座的材料优选是塑料。该塑料尤其优选是聚（甲基丙烯酸甲酯） （PMMA）或聚烯烃。

如果主体的材料是不适合激光焊接的玻璃或塑料，那么基座的材料必须由 适合激光焊接的塑料制成。另一方面，如果基座是由不适合激光焊接的材料制 成，那么主体的材料必须是适合激光焊接的塑料材料。尤其优选的是，主体材 料和基座材料是适合激光焊接的相同塑料材料。

有利的是，主体和基座各自是单组件式部件，它们优选以铸模工艺来生产。 这具有使得这些组件没有不同材料之间的缝隙或转变点的优势，而通过此类缝 隙或转变点，样本液体有可能会漏泄或者空气可能会被吸入——在该系统中建 立有正压或负压的情况下尤甚。

从样本液体中捕捉感兴趣的分子并且将其固定到边界表面上以使得荧光 能在此被激发和测量的诱捕分子优选被布置在主体的光学透明材料与样本液 体之间的边界表面处的光学区域中。可为此采用各种受体-配体系统。这些系 统包括抗体-抗原、凝集素-碳水化合物、DNA或RNA互补核酸、DNA或RNA 蛋白质、激素受体、酶-酶辅因子、蛋白质G或蛋白质A免疫球蛋白或抗生物 素蛋白-生物素。优选地，诱捕分子借助于印刷工艺（例如，借助于压电分配 系统）被印刷到该边界表面上。

在本发明的一个实施例中，该测量盒具有样本沟道，该样本沟道与测量格 呈流体接触，并且其上设有以下布局a)到c)中的至少一者：

a)用于溶解示踪剂的区，

b)样本混合区域和/或

c)液体检测区域，

其中该样本沟道和设于其上的布局a)、b)和/或c)由设在主体中、基座中、或主 体和基座两者中的凹部形成，其中该主体和基座围绕此凹部彼此相叠的那些区 域通过激光焊接来直接地并且以流体密封方式彼此结合。

优选地，该样本沟道的高度不超过300μm。尤其优选地，该沟道的高度 在从100到300μm的范围里。

优选地，一个或更多个液体检测区域（射流传感器）设在该样本沟道上。 样本沟道上的此类液体检测区域用于检测该样本沟道中不期望的气泡、或通过 确定该样本沟道中空气与样本之间的转变来确定样本液体是否出现在该样本 沟道的特定点处。

在本发明的优选实施例中，液体检测是通过光学方法来实现的，在该方法 中，使光束通过该样本沟道，以在该光束的折射的帮助下确定样本沟道中在此 点出现的是空气还是样本液体。就此点而言，将该样本沟道的至少一些区段嵌 入在光学透明材料中以使得能使光束通过该样本沟道以用于流体检测目的是 便捷且有利的。优选地，使该样本沟道中要进行液体检测的区段出现在主体的 透明材料中。在本发明的此类实施例中，如果基座是由对光束不透明的材料制 成的，则使光束在进入样本沟道之前能藉以进入或在透照样本沟道之后能够藉 以露出的凹部出现在该光束的射束路径的该区域中以用于检测该测量盒的基 座中的液体是便利的。

该液体检测区域还能被用于确定所采用的样本容积，例如经由时间和泵速 参数或这些传感器彼此相对的位置。

在样本中感兴趣的分子（目标分子）本身不能被激发以进行荧光放射的情 形中，这些分子用合适的荧光标记物（示踪剂）来标记。在本发明的优选实施 例中，为此在设于主体中的样本沟道上设置至少一个用于溶解示踪剂的区以及 可任选地设置至少一个样本混合区域，以用于与测量盒中的样本进行反应/转化 的目的。在此区中，还能溶解进一步的试剂（例如，用于调节该样本的pH的 试剂、用于减少非特定键合的裂解缓冲液或试剂），并且同样可使其在混合区 域中与样本混合。

在本发明的一个实施例中，测量盒的主体是在铸模工艺中作为单组件式部 件来生产的。在另一个实施例中，基座是在铸模工艺中作为单组件式部件来生 产的。在又一进一步的实施例中，主体和基座两者各自均是在铸模工艺中作为 单组件式部件来生产的。

经荧光标记的示踪剂优选借助于印刷工艺（例如，借助于压电分配系统） 被印刷到为其溶解所设的区中。

样本混合区域优选是所谓的迂回混合器，在其中通过样本沟道的蛇形布局 能实现样本的高效充分混合。

当根据本发明的测量盒被引入到合适的测量设备中时，可能容易从理想位 置发生微小的偏离。即便这些偏离只是微小的，这对此精确的光学测量方法也 可能有显著的影响。在本发明的优选实施例中，在激发辐射进入主体的点处， 主体因此形成会聚透镜，藉此，该激发辐射的射束总是被可靠地导向到液体样 本与主体的透明材料的表面的边界表面的期望点上。此整合到主体中的会聚透 镜能补偿上面描述的插入变动。尤其，与从现有技术所知的系统相比，借助于 此，消逝场的与定位相关的变动（穿透深度、强度）能被显著减小，因为由会 聚透镜对激发辐射所作的对准总是确切地在产生于此的荧光放射要被测量的 区域处实现的，即在该区域的预定限度以内。

优选地，激发辐射由会聚透镜对准到要被测量的荧光放射将被产生的区域 上，即，沿测量格的纵轴来中心对准。优选地，激发区域的面积是圆形的或椭 圆形的。尤其优选地，激发区域的面积是尺寸在约0.7×0.25mm的区域中的椭 圆形。

该测量盒具有样本填注开口，用于以液体样本来填注该测量盒。优选地， 该样本填注开口设在测量盒的主体的上侧上。在本发明的一个实施例中，该样 本填注开口能够以压力密闭的方式闭合。优选地，该样本填注开口能被闭合并 且能在高达+/-100mbar的压力或减压下呈压力密闭。优选地，为此设置压力 密封件，其尤其优选由聚丙烯制成。在尤其优选的实施例中，用于闭合该样本 填注开口的闭合件是滑阀，其能在填注样本之后从打开位置推到闭合位置，其 中该滑阀由于滑轨的几何形态而被压紧到设在样本填注开口上的压力密封件 上。

为了能够在根据本发明的测量盒的样本沟道中产生正压或负压，在本发明 的优选实施例中，设置至少一个压力开口，其能被连接到压力源并且与样本沟 道呈（“压力”）接触。以此方式，能在样本沟道中建立正压或负压，借助于 此，能使样本移过该样本沟道。优选地，这些压力开口被配置成使得能够施加 至少+/-100mbar的压力。在这些实施例中，样本沟道还被便利地配置成使得 其毫无问题地承受此压力。

在一特定实施例中，在测量盒中处于样本沟道的端部处设置样本废料区 域，在此样本废料区域中能容纳已被分析过的样本液体。这有如下优势：已被 分析过的样本液体在流过测量格之后并不离开测量盒，而是仍留在该测量盒 中。该样本废料区域能被设置在该测量盒的主体或基座中。

在本发明的一个实施例中，除了主体和基座外，还在测量盒上设置至少部 分地覆盖主体的盖子，其中诸凹部至少设在激发辐射和荧光放射的射束路径的 区域中，以使得该主体在此区域中不被此盖子所覆盖。此盖子坚固地连接到主 体和基座的单元。优选地，此盖子与主体和基座的连接是通过延伸穿过此盖子 的热捻缝来实现的。在有盖子的这些实施例中，在其样本沟道中有用于液体的 光学检测的液体检测区域的情况下，此盖子中的凹部被设在用于液体检测的光 束的射束路径的区域中，以使得尽管有盖子仍能进行液体的光学检测。

对于每个测量盒批次，还需要供应因批次而异的校准数据。在已知系统中， 这是由存储介质来实现的，诸如条形码或存储器芯片（EEPROM）。理想情况 下，此类介质应在每个测量盒上提供，由此用于标识测量盒的所有信息，尤其 是相关联的批次校准信息在生产过程中被直接应用于此并且在用此类测量盒 进行测量时能由测量仪器记录和校验。然而，原则上，批次校准数据总是只能 在批次的生产已经完全结束（即，包括封装）之后才能被确定。批次的诸第一 部件的生产与所述校准数据的确定之间的时段可能是数小时至数天。为了维持 此类测量盒中的试剂的稳定性，这要求其被封装成不透气和不透光的。为了将 所述具有校准数据的所述介质应用于该测量盒，因此就需要附加的、成本和时 间密集的拆封和封装步骤，在此期间可能会外加地发生对测量盒的损坏。在许 多已知系统的情形中，作出了通过将这些介质之一单独地包封在一封装单元中 来避免此步骤的尝试。然则用户在首次使用之前抑或必须插入具有所述信息的 存储器芯片抑或必须将条形码读到该装置中。

为了规避此繁琐且未必无错的过程，根据本发明的测量盒的优选实施例设 有电子存储器芯片，其甚至在该测量盒的封装之后仍能透过封装被写和盖写。 优选地，此电子存储器芯片是RFID标签。该RFID标签能附加地设有视觉上 可读的信息，也可不设有此类信息。

在批次的生产过程期间可连续地将该电子存储器芯片应用于每个测量盒。 每个测量盒由此接收单独的电子号码。每个测量盒能在其组装之后直接被封装 在期望的封装（例如合适的初级封装）中，并存储在所要求的存储条件下。然 后，后续确定的因批次而异的信息（例如，校准数据）的应用能在任何时间， 甚至例如在冷冻的环境中透过该封装以非接触式方式来实现。此过程的进一步 优势在于，在对批次的生命周期的常规生产监视的上下文中，甚至在数个月之 后仍能够实现必要的重新校准，而无损于产品完好性。

根据本发明的又一方面，提供了用于生产上述类型的测量盒的工艺，其中 在此工艺中，主体和基座是在铸模工艺中作为单组件式部件来生产的。主体和 基座两者由此在各自的情形中均是能各自从一种材料来生产的单体组件。在除 了主体和基座外还有盖子的测量盒实施例中，此盖子也优选在铸模工艺中作为 单组件式部件来生产。在测量盒具有用于闭合样本填注开口的闭合件的实施例 中，此闭合件优选是上面设有该闭合件的该单组件式部件的整体组成部分。

在优选工艺中，在生产有盖子的测量盒时，将盖子连接到主体和基座的单 元是通过热捻缝来实现的。为此，此盖子具有恰适的塑料插脚，它们穿过处于 主体和基座中的对应点处的孔，并且通过热成形在基座处建立盖子到主体的强 制锁定（positive-locking）连接。

本发明的又一方面涉及测量设备，其用于通过在消逝场中的激发之后测量 荧光放射来检测液体样本中的目标分子，其中该测量设备具有用于对应的测量 盒的插入井。在该测量设备的插入井中，测量盒被布置在至少一个位置处，以 使得布置在该测量设备中的用于激发辐射的光源能提供遭遇液体样本与测量 格的边界表面的激发辐射，从而实现对此激发辐射的全反射以在液体样本中形 成消逝场。该消逝场的穿透深度以及强度能经由对入射激发射束的角度的选取 来影响。优选地，激发辐射遭遇边界表面的角度是约8度。

根据本发明的上述类型的具有用于测量盒的插入井的测量设备尤其被要 求保护。此外，根据本发明的上述类型的测量设备与一个或更多个测量盒的完 整系统也被要求保护。上述类型的在插入井中插入有根据本发明的测量盒的测 量设备尤其被要求保护。

在根据本发明的测量设备的优选实施例中，其还包括能藉以实现测量盒相 对于用于激发辐射的光源的相对移动以由此使各个测量格区域进入激发辐射 的射束路径中的布局。以此方式，就能在测量格中设置数个不同的诱捕区，以 仅使用一个光源来响应于在这些不同诱捕区的数种不同的被分析物。

在上述实施例的一个替换方案中，插入井中的测量格可任选地沿移动轴以 连续方式或以逐步方式从第一位置至少移到第二位置，以使各个测量格区域进 入激发辐射的射束路径中。作为其替换方案，根据本发明的测量设备也可被配 置成使得用于激发辐射的光源能沿移动轴连续地或以逐步方式移动，以使得它 将其激发射束对准到该测量格的各个区域。

无论所选取的替换方案是哪个，用于激发辐射的光源均优选被设在测量设 备中，以使得激发辐射的射束以与测量盒相对于该光源的相对运动的运动方向 成90度的角度与测量格相遇。此外，激发射束穿过主体的路径以此方式被最 小化。此外，光学透明材料总是只有一小区段被照射。激发射束穿过主体的路 径在被该激发射束行进穿过的整个区域上也总是相同的。此外，整体上实现了 激发光在测量格内更好的局部分辨率。根据本发明的测量设备的这一优势意味 着实现了更好的信噪比。

在根据本发明的测量设备的一个实施例中，区别之处在于它有压力源，在 测量盒被插入到插入井中且在样本沟道上有压力开口的情形中，该压力源被连 接到样本沟道的这些压力开口，以使得能借助于由该压力源产生的正压或负压 来使出现在样本沟道中的样本移过该样本沟道。优选地，该压力源以及该压力 源与这些压力开口的连接被配置成使得能够施加至少+/-100mbar的压力。

在本发明的又一方面，描述了用于通过在消逝场中的激发之后测量荧光放 射来检测液体样本中的目标分子的方法，其中在此方法中将根据本发明的测量 盒与根据本发明的测量设备组合地采用。在此，上述类型的其中以对应方式分 析水性样本的所有方法均可行，例如还有环境和食品分析中的对应方法。根据 本发明的方法优选是免疫测定法或DNA键合化验。然而，本发明绝非被限定 于这些方法，而是包括就通过在消逝场中的激发之后测量荧光放射来定性地和 /或定量地记录液体样本中的目标分子这一点而言能够实现的所有方法。

在根据本发明的方法的一个实施例中，被加以测量的样本是用于食品或环 境分析的经处理或未经处理的水性样本。就本发明而言，经处理样本应被理解 为意味着已从样本源取得并已由本领域技术人员所知的用于实现测量的目的 的措施加以处理以促成或改善测量规程的样本。样本处理的一种可能性是例如 先从该样本移除有可能干扰该测量的组分。

在根据本发明的方法的替换实施例中，被加以测量的样本是经处理或未经 处理的体液。体液在此可从例如血、尿、唾液等之中选择。经处理的体液可以 是例如血浆和血清。在根据本发明的方法的其中样本是全血的实施例中，利用 了在测量格中的层流下发生血球的集中这一情况，从而能在全血中不会因血球 对激发或辐射放射造成损害的区域中实现消逝场的激发。

处于原始公开的目的，在此指出，所有特征均能与本描述或表现所公开的 其他特征或特征群组合，只要这未曾被明确地排除或未因技术情况使得此类组 合不可能或无意义即可，上述所有特征诸如有由本描述、附图和权利要求书对 本领域技术人员所揭示的那些特征，包括其仅已结合某些进一步的特征来具体 描述、或在后续附图中表现的情况，以单独形式以及以任何期望的组合形式两 者皆可。在此，省却了对所有可设想到的特征组合的详尽的、显式的解释或表 现仅仅是为了本描述的简要性和可读性。

本发明进一步的单独特征以及特征组合、以及本发明的单独特征和特征组 合进一步的优势从本申请的附图以及以下对其的描述浮现。鉴于此，我们指出， 对于本领域技术人员不言而喻的是，附图中所表现的实施例仅用于借助于示例 来只是本发明的可行实施例基础上的示例特征以及特征组合。本领域技术人员 将显而易见地理解，在附图中所表现的实施例以外，具有在权利要求书和本描 述中提及的根据本发明的特征或特征组合的所有其他实施例均落在本发明的 保护范围以内。在此省却了对所有可设想到的实施例的详尽的、显式的解释或 表现仅仅是为了本描述的简要性和可读性。

附图详细示出：

图1：根据本发明的测量盒的实施例的平面视图，其包括透明主体以及基 座，

图2：根据本发明的测量盒的实施例的从主体的面向基座的一侧的下方来 看的平面视图（未示出位于顶上的基座），

图3：根据本发明的测量盒的实施例的从主体的面向基座的一侧的顶部来 看的平面视图（未示出位于顶上的基座），

图4：根据本发明的测量盒的实施例中的射流传感器在样本沟道填注有空 气的情形中(a)以及在样本沟道填充有样本液体的情形中(b)的原理图，

图5：根据本发明的测量盒的实施例的穿过其中布置有测量格的区域的截 面的视图，

图6：根据本发明的测量盒的替换实施例的穿过其中布置有测量格的区域 的截面的视图，其中在该区域中设有用于激发辐射的会聚透镜，以及

图7：根据本发明的测量设备的实施例的图示。

图1示出根据本发明的测量盒的平面视图，其包括透明主体(1)以及基座 (9)，它们通过激光焊接工艺被彼此结合。主体(1)和基座(9)是在铸模工艺中作 为单组件式部件来生产的。

图2示出根据本发明的测量盒的主体的从面向基座的一侧的下方来看的 平面视图（未示出在此侧上位于该主体上的基座）。该主体部件包括用于填注 样本的样本填注开口(3)，其直接且无分支地连接到微沟道结构（样本沟道）， 该微沟道结构具有混合区域(4)，用于溶解示踪剂的区(5)、以及又一混合区域 (6)、光学区域(2)以及后续的样本废料区域(7)。沟道端部(8a)和(8b)被配置成使 得它们在出现在那里的压力连接开口(11a)和(11b)处被连接到基座(9)。

在图3的根据本发明的测量盒的主体的从面向基座的一侧的顶部来看的 平面视图（未示出位于顶上的主体）中，看到了出现在基座(9)中且在图2的描 述中提及的压力连接开口(11a)和(11b)。

在此上下文中，对应的测量设备应被配置成使得测量盒能在齿状结构(13) 的帮助下被完全自动地拉入并且在测量操作结束之后再被完全自动地弹出。此 拉入还被配置成使得在将测量盒插入到对应测量设备中期间的用户差错被排 除。

图2和3中所示的根据本发明的测量盒的实施例被配置成使得所填注入的 样本能藉由该样本与压力连接开口(11a)或(11b)之间的正压或负压来从样本填 注开口(3)移过流体微沟道(4-6)并流过测量格(12)。为了产生所需的压力，根 据本发明的其中引入了用于实现该分析的测量盒的测量设备的实施例便利地 具有压力源（诸如注射器）以及在测量盒的压力连接开口(11a)或(11b)上的连接 可行性，其中该压力源与压力连接开口之间的连接优选被配置成使得能够使用 至少+/-100mbar的压力。如果经由端口11a来使用正/负压，则样本入口必须 被闭合。另一方面，如果使用端口11b，则样本入口的闭合不是必需的。

在此处所示的实施例中，主体部件(1)中的微沟道(4-6)的特征在于，没有 使得气泡能被陷住的交汇处，并且在最小与最大沟道横截面之间的最大横截面 差是2倍，从而不可能发生膜形成且因此不可能发生射流中的扰动。

在测量盒的生产期间，经荧光标记的示踪剂借助于印刷工艺（例如，压电 分配系统）被印刷到这些混合区域(4,6)之间的微沟道区域(5)中。诱捕分子(21) 借助于同样的工艺被印刷到测量格(12)的区域内的光学原件(2)的边界表面(19) 上。

图4解说根据本发明的测量盒的一个实施例中用于流体检测的射流传感 器的原理。在此上下文中，流体检测是通过耦合光(15)（例如，借助于LED） 来实现的，其中从被耦合的光束的折射能够看出样本液体是否出现在此沟道区 域中。如果沟道是空的，那么在此实施例中，主体与空气之间的折射率差被选 择成使得入射射束仅被折射到遭遇位于反面的检测器(16)（例如，光电二极管） 的程度，而当沟道被填注时的折射率差意味着入射射束被折射以使得其在主体 -基座边界表面处被反射并且不到达位于反面的检测器(16)。由此，在空沟道的 情形中，光束能到达所述检测器，在基座(9)中的恰适点处设置诸凹部(14)。

图5示出根据本发明的测量盒的实施例的穿过布置有测量格的区域的截 面的视图。

测量格(12)可经由微沟道结构被填注以要被分析的样本，微沟道结构诸如 是举例而言图2和3中所示的结构。该测量格(12)具有光学透明区域(2)，其为 位于基座(9)上的主体(1)的组成部分。此光学透明区域(2)具有光进入区域(18) 以及全反射边界表面(19)。该光学透明区域(2)的材料便利地具有比要被测量的 样本高的折射率。

当来自在其中布置有图5的测量盒的测量设备的光源(17)的光（优选为单 色光）作为具有特定几何形态（优选为椭圆形或圆形）的射束以合适的角度经 由光进入区域(18a)进入到光学透明区域(2)中时，遭遇边界表面(19)的光束即经 历全反射。

作为由边界表面(19)产生的全反射的结果，在其反向产生消逝场。所述消 逝场的穿透深度以及强度能经由对入射光束的角度的选取来影响。

在此处所示的实施例中，在基座部件(9)中设有凹部，其与边界表面(19) 组合即形成测量格(12)，样本（例如，来自于混合区(6)的样本）借助于正压或 负压优选以恒定的、均匀的流速移过该测量格。在此，此测量格(12)的特征在 于，与可任选的上游和/或下游微射流结构的其他沟道相比，其高度尤其低。结 果，样本体积就被利用到最优的程度，因为这使得在尽可能最高的流速得到尽 可能最长的测量时间成为可能。测量格(12)的优选高度是≤300μm。

在测量格(12)中的边界表面(19)处，设有至少一个诱捕区(21)，在该诱捕区 中布置有诱捕分子，它们从样本液体中捕捉感兴趣的分子，并将其固定到边界 表面上，从而荧光能在那里被激发并测量。

为了对荧光进行测量，在其中布置有图5的测量盒的测量设备中设有检测 器(20)（例如，PMT或CCD相机），用于测量关于时间改变的荧光强度。

在图5的实施例中，光进入区域是平面(18a)。在图6中所示的根据本发明 的测量盒的替换实施例中，为了激发辐射，光进入区域被配置为会聚透镜(18b)。 会聚透镜(18b)确保在此实施例中，来自光源(17)的光束总是在测量格(12)的区 域内中心地遭遇边界表面(19)，并且插入上的变动对在全反射下形成的消逝场 的影响由此得到补偿。与已知系统相比，此补偿减少了消逝场中与定位有关的 变动，即其穿透深度或者强度。

图7是根据本发明的测量设备的实施例的图示。示出了来自光源(17)的激 发光的射束路径以及来自测量格的荧光去往检测器(20)的射束路径等。

在该测量装置中，光源(17)和检测器(20)被机械地彼此连接在一个平面内 以形成单元。此单元和具有主体(1)和基座(9)的用于测量的测量盒被相对于彼 此移动。在此上下文中，将光源(17)与移动方向呈横向地布置，由此光束与移 动方向呈横向地辐射到边界表面(19)上。有此配置，要避免已知系统本质上的 缺点就已可行，因为(i)所述光束穿过光学透明区域(2)的路径被最小化，(ii)光 学透明区域(2)总是只有一小区段被照射，(iii)激发光穿过所述光学透明区域(2) 的路径在整个检测区域之上总是具有相同长度，并且(iv)实现了更好的局部分 辨率。

在此，光学透明区域(2)的厚度要被独立于诱捕区(21)的数目地来选取。因 此能仅使用一个光源(17)并且对所有被分析物仅使用一种荧光染料，以各个诱 捕区(21)处的一次测量来确定大量被分析物，在整个扫描区域之上能创建相同 的激发和检测条件，并且塑料固有的自身荧光效应能被显著减少并且因此信噪 比能得以显著改善。

参考符号列表

1    主体

2    光学区域

3    样本填注开口

4    混合区域

5    用于溶解示踪剂的区

6    第二混合区域

7    样本废料区域

8    沟道端部

9    基座

11   压力连接开口

12   测量格

13   齿状结构

14   凹部

15   光的耦合

16   检测器

17   光源

18   光进入区域

19   边界表面

20   荧光检测器

21   诱捕区