JPH04270966A - フローインジエクシヨン用センサ装置 - Google Patents

フローインジエクシヨン用センサ装置

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JPH04270966A
JPH04270966A JP2410156A JP41015690A JPH04270966A JP H04270966 A JPH04270966 A JP H04270966A JP 2410156 A JP2410156 A JP 2410156A JP 41015690 A JP41015690 A JP 41015690A JP H04270966 A JPH04270966 A JP H04270966A
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JP
Japan
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sensor device
flow injection
injection analysis
flow
sensor
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Pending
Application number
JP2410156A
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English (en)
Inventor
Bernd A Dremel
ベルント・ドレメル
Detlef H Hanisch
デトレフ・ハニシュ
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GES BIOTECHNOL FORSCH MBH <GBF>
Original Assignee
GES BIOTECHNOL FORSCH MBH <GBF>
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Publication date
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Publication of JPH04270966A publication Critical patent/JPH04270966A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/18Apparatus specially designed for the use of free, immobilized or carrier-bound enzymes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G01N35/085Flow Injection Analysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酵素反応器および化学的
/物理的センサからなるフローインジエクシヨン分析用
センサ装置に関する。酵素反応器はここでは、特定の基
板特異性を保証することができる、酵素、抗体等のごと
きすべての不動にされた生物学的成分を意味するものと
理解される。
【0002】
【従来の技術】フローインジエクシヨン(流れ注入)分
析(FIA)は近年において貴重なかつ頻繁に使用され
る方法に適するように開発した湿式化学分析方法である
。フローインジエクシヨン分析において、分析されるべ
きサンプルは適切な液体(担体液)の流れに注入されか
つこの液とともに検出装置へ搬送される。検出装置にお
いてサンプルの通路が確立されそしてサンプルの分析物
含量が評価装置において出力信号から定量的に測定され
る。フローインジエクシヨン分析は連続分析方法出はな
いけれども、個々の測定の繰り返し率はそれにも拘わら
ず一般に多くの用途の場合においてその方法はある意味
で連続していると見做されることができるように高い。
【0003】フローインジエクシヨン分析はかくして従
来の分析実験技術を連続フロー方法に変換することがで
きる。電極またはオプトードによつて全自動のピペツト
による移動、希釈および混合過程ならびに化学反応また
は測定を実施することができる。
【0004】適切な検出器は化学検出反応を電気信号に
定量的に変換する装置である。検出器の例は光度計、蛍
光計、屈折計、発行検出器、濁度計、pPおよびイオン
感知電極、電圧および電流検出器、伝導性測定計、サー
ミスタ、半導体構造(FETs)等のごとき化学的/物
理的センサおよび変換器である。
【0005】誤差のない分析のための1の予備条件は気
泡がしばしば完全に偽せの分析結果を結果として生じる
ので液体の流れの中に気泡が存在すべきでないというこ
とである。インジエクシヨン(注入)容量が減じられる
と、混合および反応誤差および検出装置の測定誤差を導
く。フローインジエクシヨン装置中の気泡を防止するか
または除去する手段は比較的高価でありかつ危険がなく
はない使用される液体を脱気することからなる。装置内
に存在する空気を打ち消すための最近の提案はフロー装
置内に存在する気泡を捕らえかつそれらを前方に運ぶ気
泡トラツプの使用を必要とする。
【0006】フローインジエクシヨン分析は湿式化学測
定に制限されない。分解されたまたは不動にされた形に
おける酵素、不動にされた抗原/抗体、細胞小器官およ
び微生物を使用することにより、フローインジエクシヨ
ン分析の応用範囲が非常に広げられる。フローインジエ
クシヨン分析における酵素の使用はまた複雑な媒体中の
分析物の特殊な測定を許容する。酵素は通常不動にされ
る、すなわち、分析物、例えば、酸素のごとき抽出物の
消費および、例えば二酸化炭素のごとき生成物のまたは
酸の形成による酵素による変換の測定を許容する。正確
な分析結果を達成するために、生物学的成分がこれまで
は化学的/物理的センサに直接適用されそして化学的/
物理的センサ(変換器)は1つの構成要素部品に組み込
まれた。装置はこの場合に分析物が酵素層を通って化学
的/物理的センサに分散すべきであるようになつている
。かなりの空間的近接が分散または環境とのガス交換の
結果として急速に減少することから化学的/物理的セン
サによつて測定されるべき分析物の濃度を阻止する。 しかしながら、望ましくない方法において応答作動およ
び直線測定範囲を変更しないために、制限された酵素の
量のみが、すなわち、特定の厚さの酵素層が使用される
。この結果としてセンサ装置は干渉に非常に感知する。
【0007】生物学的成分が化学的/物理的センサから
分離されるフローインジエクシヨン分析用の他のセンサ
装置が開発されている。この構造は低活性および/また
は安定性の酵素を有するバイオセンサにとくに好都合で
ある。生物学的成分および変換器の層配置に対して、空
間的分離は使用されるべきより多量の酵素を許容する。 かくして得られる酵素の過剰は干渉イオン(例えば、重
金属イオン)および変動pH値に関連して装置の感度の
減少を結果として生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学的
/物理的センサからの生物学的成分の分離の不都合は測
定されるべきガスがセンサ装置内に漏出することができ
るということであり、その結果これらのガスは下流の化
学的/物理的センサにより不完全にのみ検出されるかも
知れない。これはとくに低い流量を生じる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は酵素反応器およ
び化学的/物理的センサからなり、それらが1つの構成
部品に組み込まれかつ充分に多量の酵素の使用が許容さ
れるフローインジエクシヨン分析用のセンサ装置を提供
する目的に基礎を置いている。
【0010】この目的は、本発明によれば、請求項1に
記載された特徴を有する請求項装置において達成される
。本発明によるセンサ装置のさらに他の好都合な展開は
従属の請求項の主題を形成する。
【0011】かくして本発明によるフローインジエクシ
ヨン分析用センサ装置は酵素反応器および化学的/物理
的センサからなりそして1つのモジユールとして設計さ
れ、その点において大きな長さのフロー通路が前記モジ
ユール内に収容される。構造のこの一体化方法によれば
、流量が低いとしても、壁を通る、例えば、酸素および
二酸化炭素のごときガスの干渉分散がない。それゆえ、
バイオセンサにおいて発生されるかまたは消費されるガ
スが化学的/物理的センサを収容するモジユール内に留
まるので、検出されるべきガスと環境との間の干渉ガス
交換がなく、その結果として検出ひずみは発生すること
ができない。大きな長さのフロー通路の使用は高い流量
での作動を可能にしかくして多分形成されるかまたあと
に残されている気泡の不都合を最小に減少する。モジユ
ール構造のさらに他の利点はセンサ装置が酵素反応器と
同様に容易に交換されることができるということからな
る。本発明によるセンサ装置において、生物学的成分が
変換器上で直接層配置において直接不動にされる場合よ
り多量の酵素を使用することができそして酵素過剰は拡
散現象が応答時間およびセンサの測定範囲に影響を逆に
及ぼすことができるので制限された範囲に対してのみ得
られることができる。本発明による酵素反応器の寸法は
一定の限界内で非常に順応性があるようにすることがで
きる。
【0012】フロー通路のとくに好都合な設計はそれに
屈曲形状を有することからなり、それによりとくに大き
な通路長さが設けられ一方空間を節約することができる
。さらに気泡によつて発生される干渉は、これらの気泡
が高い流量によつて流されるので減少されることができ
る。
【0013】本発明によるセンサ装置において、反応器
が交換可能な挿入カートリツジとして好都合に設計され
る。これは要求されるとき酵素反応器の簡単な交換を許
容し、一方、例えば、酸素および二酸化炭素オプトード
のごとき長い寿命の化学的/物理的センサがモジユール
内に留まる。この方法において分析コストは著しく減少
される。この装置のさらに他の利点は迅速な交換または
変換が他の分析方法を実施するために可能であるという
ことである。
【0014】挿入カートリツジのとくに簡単な交換は、
挿入カートリツジがモジユールに螺合される場合に達成
されることができる。
【0015】本発明によるセンサ装置の好適な実施例に
おいて、酵素反応器の収容部はプレキシガラス(ポリテ
トラフルオロエチレン)または純粋なPVC(ポリ塩化
ビニル)から作られる。製造コストは有利である。
【0016】モジユールがフロー通路を収容するフロー
室を有し、その室の上に化学的/物理的センサ用の固定
装置が締め付けられる。この構造は自己密封するように
設計され、その結果、例えば、脆弱または捩じれのごと
き対応する欠点を有するゴム密封体を必要としない。密
封は締め付け、すなわち、フロー室部分上への化学的/
物理的センサの固定装置の押圧によつて達成される。
【0017】締め付け接続のとくに簡単な設計は結合ナ
ツトおよび対向ネジを有する配置からなる。  化学的
/物理的センサは好ましくはフロー通路と接触しかつ光
信号を放出する送信機、透明な窓、および前記窓の後ろ
に配置された光受信機からなる。この配置において測定
検出は測定変換から分離し、測定変換は分離(窓)の結
果として媒体独立である。
【0018】光受信機は好都合には空間節約方法におい
て配置されることができる光フアイバ束である。
【0019】光学窓好ましくははサフアイヤまたは石英
から作られる。
【0020】光学変換器の好都合な設計は支持フイルム
および該支持フイルム上に配置された指示器層からなる
オプトードである。この配置は非常に高い感度でありか
つ同時に空間を節約する。
【0021】支持フイルムはエチレングリコールおよび
テレフタル酸を基礎にしたポリリエステルフイルム、す
なわちマイラーフイルムであり、指示器層は好ましくは
蛍光指示器を備えたシリコン層である。
【0021】とくに簡単な構造は送信機および光学窓が
固定装置に気密に押圧され、その点において前記送信機
は密封層を有し、そして反移動手段が前記送信機のため
に設けられることによつて付与される。この方法におい
て、追加の部品は必要とされず、そして構体は簡単化さ
れる。
【0022】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。
【0023】
【実施例】図1はフローインジエクシヨン分析用の本発
明によるセンサ装置の実施例を示す。黒いPVC(塩化
ポリビニール)から作られたハウジングを一般に有する
センサ装置は酵素反応器2および化学的/物理的センサ
4からなり、それら両方がフメロー室6に収容されたフ
ロー通路8と接触している。化学的/物理的センサ4は
VA鋼から作られる結合ナツト12および対向ネジ14
によつてフロー室6上に締め付けられる。
【0024】酵素反応器2は中央孔20,22およびこ
れらを接続する中央受容シリンダ24を備えたプレクシ
ガラス(アクリルガラス)から作られるハウジングから
なる。酵素反応器2は、フロー室6の端部分として中央
孔32を有する、フロー室6の外ネジ付き支持体30上
に孔20によつて直接螺合される。生物学的成分の実際
の構体が酵素反応器2の受容シリンダ24内に収容され
る。孔22は測定ライン、例えば光伝導単一フアイバ等
の接続および案内に向けられる。
【0025】フロー室6は図2および図3に詳細に示さ
れる。フロー室6は筒状室34および外部に支持体30
を支持するフランジ38からなり、支持体30の孔32
はさらに記載されるようなオプトード70であるかぎり
フランジ36および室34を通って継続する。孔32の
反対に、室34はフランジ36の大きな孔40に合流す
る他の孔38を有する。オプトード70のレベルで終端
する孔32,38は屈曲通路42によつて互いに接続さ
れる。屈曲通路に隣接して、室34は孔32および38
の互いからの距離にほぼ対応する直径を有する筒状凹所
44を有する。該凹所44はオプトード70を受容する
ようになされている。凹所44は後述されるような固定
ピン72を受容するための2つの軸方向に向けた孔48
,50をその基部に備えたより大きな直径を有するさら
に他の筒状凹所に広がる。フロー通路8用の接続として
の入口および出口孔52,54は図2および図3に単に
略示される。
【0026】図4および図5は結合ナツト12を正面図
および側面図で示す。結合ナツト12は、中央開口64
を有する、平らな底面62を備えた筒状環状体60から
なる。環状体60の内部にはネジ山66を有し、これに
より結合ナツト12および対向ネジ14が互いに螺合さ
れる。
【0027】図6および図7は化学的/物理的センサ4
用の固定装置10の側面図および正面図を示す。固定装
置10は筒状体74からなり、該筒状体74は筒状リン
グ76に広がり、該筒状リング76はより大きな直径を
有しかつ筒状リング76の前側に凹所46の直径にほぼ
対応する直径を有する筒状付属体78が接続される。筒
状体74は中央孔80を有する。該孔80は付属体78
の凹所82に合流し、その点において付属体78の直径
は凹所44の直径に対応する。また、付属体78に設け
られるのは固定ピン72を受容するための孔48,50
に対応する孔84,86である。ほぼ中央区域において
筒状体74はネジ付きの半径方向孔88を有し、該孔8
8は外方に延在しかつVA鋼からなる調整ネジ90を受
容するために設けられる。該調整ネジ90は固定装置1
0内に導入されかつ化学的/物理的センサ4用の信号ラ
インとして向けられる光フアイバ束(図示せず)を固定
するために設けられる。
【0028】図8および図9は対向ネジ14の正面図お
よび側面図を示し、対向ネジ14は同時に後述されるよ
うな窓100用の固定装置の機能を有する。対向ネジ1
4は僅かに小さい直径の筒状リング104に合流する筒
状リング102からなる。該筒状リング102はその直
径が筒状体64の外径に対応する中央孔106を有しそ
して他方の筒状リング104はその内径が筒状リング7
6の外径に対応する中央孔108を有する。筒状リング
104はさらに環状体60のネジ山66に対応する外部
ネジ山110を有する。結合ナツト12およびその対向
ネジ14をともに螺合することにより、それらの間に配
置された固定装置10およびフロー室6はともに押圧さ
れる。
【0029】図10ないし図14はセンサ装置の部品を
個々に示す説明図である。図10は図示実施例において
はサフアイヤである光学窓100を示す。窓100に横
たわっているオプトード70は図11に示されかつ図1
5に拡大して示される。オプトード70は支持フイルム
92からなり、該支持フイルム92は、図示実施例にお
いては、マイラーフイルム、すなわち、エチレングリコ
ールおよびテレフタル酸に基礎をおいたポリエステルフ
イルムである。支持フイルム92はシリコンからなる指
示器層94およびその中に収容される蛍光指示器を備え
ている。指示器層94によつて放出される光信号は光学
窓100を通って光フアイバ束に伝送される。
【0030】図12は固定装置10内に光学フアイバ束
を固定するための調整ネジ90を示す。オプトード用の
反移動手段として設けられる筒状固定ピン72は図13
に示される。固定ピン72は孔48,50内に収容され
る。
【0031】最後に、図14はバイオセンサ2を示す。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフローイ
ンジエクシヨン分析装置用センサ装置は酵素反応器およ
び化学的/物理的センサからなりそして1つのモジユー
ルとして設計され、その点において大きな長さのフロー
通路が前記モジユール内に収容されるため、流量が低い
としても、壁を通る、例えば、酸素および二酸化炭素の
ごときガスの干渉分散がなく、それゆえ、バイオセンサ
において発生されるかまたは消費されるガスが化学的/
物理的センサを収容するモジユール内に留まるので、検
出されるべきガスと環境との間の干渉ガス交換がなく、
その結果として検出ひずみは発生することができず、大
きな長さのフロー通路の使用は高い流量での作動を可能
にするという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ともに螺合されるバイオセンサおよび化学的/
物理的センサを有するセンサ装置を示す部分破断図であ
る。
【図2】図1のセンサ装置の1部を形成しかつフロー通
路を含んでいるフロー室を酵素反応器および固定装置を
除去して示す側面図である。
【図3】図2と同様な装置を示す正面図である。
【図4】結合ナツトおよび対向ネジを示す正面図である
【図5】図4と同様な装置を示す側面図である。
【図6】化学的/物理的センサ用固定装置を示す側面図
である。
【図7】図6と同様な装置を示す正面図である。
【図8】窓固定装置を示す正面図である。
【図9】窓固定装置を示す側面図である。
【図10】光学窓を示す正面図および側面図である。
【図11】オプトードを示す正面図および側面図である
【図12】調整ネジを示す正面図および側面図である。
【図13】固定ピンを示す正面図および側面図である。
【図14】酵素反応器を示す正面図および側面図である
【図15】オプトードを示す側面図である。
【符号の説明】
2      酵素反応器 4      化学的/物理的センサ 6      フロー室 8      フロー通路 10    固定装置 12    結合ナツト 14    対向ネジ 44    フロー通路 48    反移動手段 50    反移動手段 52    反移動手段 70    変換器 92    指示フイルム 94    指示器層 100  光学窓 12

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  酵素反応器および化学的/物理的セン
    サからなるフローインジエクシヨン分析用センサ装置に
    おいて、該センサ装置が密封されたモジユールとして設
    計され、そして大きな長さのフロー通路(8)が前記モ
    ジユール内に収容されることを特徴とするフローインジ
    エクシヨン分析用センサ装置。
  2. 【請求項2】  前記フロー通路(8,42)が屈曲形
    状を有することを特徴とする請求項1に記載のフローイ
    ンジエクシヨン分析用センサ装置。
  3. 【請求項3】  前記酵素反応器(2)が交換可能な挿
    入カートリツジとして設計されることを特徴とする請求
    項1または2に記載のフローインジエクシヨン分析用セ
    ンサ装置。
  4. 【請求項4】  前記挿入カートリツジが前記モジユー
    ルに螺合されることを特徴とする請求項3に記載のフロ
    ーインジエクシヨン分析用センサ装置。
  5. 【請求項5】  前記バイオセンサ(2)の収容部はプ
    レキシガラス(ポリテトラフルオロエチレン)または純
    粋なPVC(ポリ塩化ビニル)から作られることを特徴
    とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のフロー
    インジエクシヨン分析用センサ装置。
  6. 【請求項6】  前記モジユールが前記フロー通路(8
    )を収容するフロー室(6)を有しそしてその上に前記
    化学的/物理的センサ(4)用の固定装置(10)が締
    め付けられることを特徴とする請求項1ないし5のいず
    れか1項に記載のフローインジエクシヨン分析用センサ
    装置。
  7. 【請求項7】  結合ナツト(12)および対向ネジ(
    14)が締め付け固定手段として設けられることを特徴
    とする請求項6に記載のフローインジエクシヨン分析用
    センサ装置。
  8. 【請求項8】  前記化学的/物理的センサ(4)は前
    記フロー通路(8)と接触しかつ光信号を放出する送信
    機(70)、透明な窓(100)、および前記窓の後ろ
    に配置された光受信機からなることを特徴とする請求項
    1ないし7のいずれか1項に記載のフローインジエクシ
    ヨン分析用センサ装置。
  9. 【請求項9】  前記光受信機は光フアイバ束であるこ
    とを特徴とする請求項8に記載のフローインジエクシヨ
    ン分析用センサ装置。
  10. 【請求項10】  前記光学窓はサフアイヤまたは石英
    から作られることを特徴とする請求項8または9に記載
    のフローインジエクシヨン分析用センサ装置。
  11. 【請求項11】  前記光学送信機(70)は支持フイ
    ルム(92)および該支持フイルム(92)上に配置さ
    れた指示器層(94)からなるオプトードであることを
    特徴とする請求項8ないし10のいずれか1項に記載の
    フローインジエクシヨン分析用センサ装置。
  12. 【請求項12】  前記支持フイルム(92)はエチレ
    ングリコールおよびテレフタル酸を基礎にしたポリリエ
    ステルフイルム(マイラーフイルム)でありおよび/ま
    たは前記指示器層(94)が蛍光指示器を備えたシリコ
    ン層であることを特徴とする請求項11にフローインジ
    エクシヨン分析用センサ装置。
  13. 【請求項13】  前記送信機(70)および前記光学
    窓(100)は前記固定装置(10)と気密に押圧され
    、その点において前記送信機は密封層を有し、そして反
    移動手段(48,50,52)が前記送信機のために設
    けられることを特徴とする請求項8ないし12に記載の
    フローインジエクシヨン分析用センサ装置。
JP2410156A 1989-12-13 1990-12-13 フローインジエクシヨン用センサ装置 Pending JPH04270966A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3941162.1 1989-12-13
DE3941162A DE3941162A1 (de) 1989-12-13 1989-12-13 Sensoranordnung fuer die fliessinjektionsanalyse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Family

ID=6395386

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2410156A Pending JPH04270966A (ja) 1989-12-13 1990-12-13 フローインジエクシヨン用センサ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5223224A (ja)
EP (1) EP0432758A3 (ja)
JP (1) JPH04270966A (ja)
DE (1) DE3941162A1 (ja)

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