DE10132761A1

DE10132761A1 - Climatic chamber for reactions of very small samples on slides, comprises that it controls the slide temperature and surrounding microclimate

Info

Publication number: DE10132761A1
Application number: DE2001132761
Authority: DE
Inventors: Maik Frede; Benno Radt; Gereon Huettmann; Bjoern Lange
Original assignee: MED LASERZENTRUM LUEBECK GmbH; Medizinisches Laserzentrum Luebeck GmbH
Current assignee: MED LASERZENTRUM LUEBECK GmbH; Medizinisches Laserzentrum Luebeck GmbH
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: DE10132761B4

Abstract

Climatic chamber for reactions of very small samples on slides, comprises that the slide temperature and surrounding conditions are controlled. An Independent claim is also included for the corresponding method of tempering and climitizing a sample.

Description

Die Erfindung betrifft eine klimatisierbare Probenkammer, insbesondere für Proben mit kleinen Volumina im Bereich von Piko- bis Nanolitern. The invention relates to an air-conditioned sample chamber, in particular for Samples with small volumes in the range from pico to nanoliters.

Für den Bereich der biologischen, chemischen und medizinischen Forschung sind verschiedene Diagnose- und Untersuchungsgeräte mit rasterförmiger Anordnung der Trägerkompartimente bekannt, um eine Vielzahl von Proben parallel untersuchen und lagern zu können. Um auch kleine Probenvolumina während der Versuchsdurchführung erhalten und die klimatischen Bedingungen versuchsgerecht einstellen und einhalten zu können, werden die miniaturisierten Proben in Feuchtekammern inkubiert. For the field of biological, chemical and medical research are various diagnostic and examination devices with a grid Arrangement of the carrier compartments is known to accommodate a variety of samples to be able to examine and store in parallel. To even small sample volumes preserved during the experiment and the climatic conditions to be able to adjust and adhere to experiments, the miniaturized samples incubated in humidity chambers.

Eine solche Kammer bespielsweise ist aus Litborn E. et al. Chip-based nanovials for tryptic digest and capillary electrophoresis, Analytica Chimica Acta 401 (1999) 11-19) bekannt. Die Probenkammer besteht aus einem geschlossenen Plexiglaskasten und ist mit einem Thermostatwasserbad ausgestattet. Durch Öffnungen im Deckel wird das gewünschte Instrumentarium wie z. B. Mikropipetten eingeführt. Der Probenträger wird zur Temperatureinstellung teilweise in das Wasserbad eingetaucht und für die Zugabe weiterer Reagenzien über einen xyz-Translator bewegt, wobei die ablaufenden Reaktionen mit Hilfe eines oberhalb der Kammer angebrachten Mikroskops beobachtet werden können. Die Volumenregulation erfolgt durch die Zugabe von Wasser über eine Nanopipette in festen Zeitabständen. Der Nachteil dieser Probenkammer besteht darin, daß die unmittelbar über der Wasseroberfläche angeordnete Probe nach kurzer Zeit die Temperatur des Wasserbades annimmt. Das führt dazu, daß das Wasserbad nicht auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann, die für eine schnelle und ausreichend hohe Feuchtigkeitsabgabe erforderlich wäre, ohne auch in der Probe die für biochemische Reaktionen üblicherweise notwendigen physiologischen Versuchstemperaturen erheblich zu überschreiten. Such a chamber, for example, is from Litborn E. et al. Chip-based nanovials for tryptic digest and capillary electrophoresis, Analytica Chimica Acta 401 ( 1999 ) 11-19). The sample chamber consists of a closed plexiglass box and is equipped with a thermostatic water bath. Through openings in the lid, the desired instruments such. B. introduced micropipettes. The sample holder is partially immersed in the water bath for temperature adjustment and moved over an xyz translator for the addition of further reagents, the reactions taking place being able to be observed with the aid of a microscope attached above the chamber. The volume is regulated by adding water via a nanopipette at fixed intervals. The disadvantage of this sample chamber is that the sample immediately above the water surface quickly takes on the temperature of the water bath. The result of this is that the water bath cannot be heated to a high temperature which would be necessary for a rapid and sufficiently high release of moisture without significantly exceeding the physiological test temperatures usually required for biochemical reactions in the sample.

Darüber hinaus ist die Inkubation von Proben in einer Feuchtekammer im Anschluß an die außerhalb der Kammer stattfindende Beschickung der Probengefäße bekannt (Oldenburg K. R. et al. Assay Miniaturization for Ultra-High Throughput Screening of Combinatorial and Discrete Compound Libraries: A 9600-Well (0,2 Microliter) Assay System, J. of Biomolecular Screening, Volume 3, Number 1, 1998). Die Auswertung der Reaktionen erfolgt ebenfalls außerhalb der Feuchtekammer, da die elektronischen Auswerteinstrumente der in der Feuchtekammer vorherrschenden 100%igen Luftfeuchtigkeit nicht standhalten Der Nachteil dieser Anordnung liegt in dem erheblichen Volumenverlust beim Transfer der Probe in die Feuchtekammer und ebenso beim Transport aus dieser heraus zur Auswertung außerhalb der Probenkammer. In addition, the incubation of samples in a moisture chamber following the loading of the sample vessels taking place outside the chamber is known (Oldenburg KR et al. Assay Miniaturization for Ultra-High Throughput Screening of Combinatorial and Discrete Compound Libraries: A 9600-Well (0, 2 microliters) Assay System, J. of Biomolecular Screening, Volume 3 , Number 1 , 1998 ). The reactions are also evaluated outside the moisture chamber, since the electronic evaluation instruments cannot withstand the 100% humidity prevailing in the moisture chamber.The disadvantage of this arrangement is the considerable loss of volume when the sample is transferred to the moisture chamber and also when it is transported out of it for evaluation outside the sample chamber.

Als Probenträger sind seit langem aus Kunststoff gefertigte, sogenannte Welt Platten (z. B. 96-, 384-, 864-Well-Platten) bekannt. Die Vertiefungen dieser Probenträger können gegebenenfalls mit Beschichtungen versehen sein, die die dann ablaufenden Reaktionen fördern bzw. ermöglichen. So sind die Vertiefungen für diagnostische Untersuchungen häufig mit organischen Carboxylgruppen enthaltenden Materialien beschichtet, so daß Biomoleküle (z. B. Proteine) kovalent an die Böden der Platten gekoppelt werden können. Ein Standardverfahren dieser Art ist der ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) Test. The so-called world has long been used as a sample carrier Plates (e.g. 96-, 384-, 864-well plates) are known. The deepening of this Sample carriers can optionally be provided with coatings that promote or enable the reactions that then take place. That's how they are Wells for diagnostic examinations often with organic Materials containing carboxyl groups coated so that biomolecules (e.g. Proteins) can be covalently coupled to the bottoms of the plates. On The standard method of this type is the ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) Test.

In den letzten Jahren ist in der High Throughput Technologie die Miniaturisierung von Probenträgern und Auslesegeräten weiter vorangeschritten, wobei die Zahl der Probenaufnahmegefäße auf einer Plattform auf 1536 Wells und auch darüber gestiegen ist. Die Probenvolumina wurden auf 10 µl und weniger verkleinert. Probenträger in der Biochip-Technologie arbeiten inzwischen mit Probenvolumina bis in den Pikoliterbereich. In recent years, high throughput technology has Miniaturization of sample carriers and readers has advanced further, with the Number of sample receptacles on a platform on 1536 wells and also has risen above. The sample volumes were reduced to 10 µl and less. Sample carriers in biochip technology are now working with Sample volumes down to the picoliter range.

Die Volumenverkleinerung der Proben auf Kleinstvolumina verursacht Probleme, die sich nicht auf die linear mit dem Probenvolumen sinkende Menge an Reaktionsprodukten beschränken. Eine besondere Problematik ergibt sich aus der unzureichenden Dispensiergenauigkeit herkömmlicher Dispensiergeräte, die nach dem Verdrängerprinzip arbeiten. Für diesen Volumenbereich stehen jedoch bereits Entwicklungen zur Verfügung, die Einzug in die Praxis des Kleinvolumenbereichs gehalten haben. So sind z. B. Piezodispensierköpfe bekannt, die - mit einer Technologie analog zur Ink-Jet Technologie in der Drucktechnik - ein Dispensieren von Pikoliterproben erlauben. Diese Köpfe, die Volumina von 30-100 pl pipettieren können, ermöglichen es, auch Substanzen bis in Volumenbereiche von Nanolitern zu mischen und so komplexe Reaktionen in kleinsten Volumina ablaufen zu lassen. Insbesondere für Untersuchungen im Rahmen des High Throughput Screenings (HTS) finden solche Dispensiertechniken Anwendung (Technologieanalyse Lasergestützte Verfahren für das Hochdurchsatz-Screening; Zukünftige Technologien Nr. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928). The volume reduction of the samples to very small volumes causes problems which are not limited to the amount of reaction products which decreases linearly with the sample volume. A particular problem arises from the inadequate dispensing accuracy of conventional dispensing devices which operate on the displacement principle. For this volume range, however, developments are already available that have found their way into the practice of the small volume range. So z. B. known piezo dispensing heads that - with a technology analogous to ink-jet technology in printing technology - allow dispensing picoliter samples. These heads, which can pipette volumes of 30-100 pl, make it possible to mix substances up to volume ranges of nanoliters and thus allow complex reactions to take place in the smallest volumes. Such dispensing techniques are used in particular for examinations within the framework of high throughput screening (HTS) (technology analysis, laser-based methods for high throughput screening; future technologies No. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928 ).

Ein besonderes Problem bei der Miniaturisierung der Probenvolumina stellt die schnelle Verdunstung dar. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn die gewünschten Reaktionen über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis Stunden ablaufen sollen. Proben von ca. 150 pl verdampfen z. B. unter Laborbedingungen innerhalb weniger Sekunden. Eine Analyse der Reaktionsprodukte ist demnach nur möglich, wenn die Reaktionen in dem Probenvolumen sehr schnell ablaufen und die Reaktionsprodukte auch im eingetrockneten Zustand oder nach einmaligem Eintrocknen noch auswertbar sind. Dies ist bei empfindlichen biochemischen Reaktionen oft nicht gegeben. Zudem werden häufig Reaktionszeiten von mehreren Stunden benötigt. Plattformen, in denen Submikrolitervolumina genutzt werden, sind daher i. d. R. nur für wenige Reaktionen geeignet, von denen bekannt ist, daß sie innerhalb der durch Verdunstung vorgegebenen Zeiten ablaufen und sich auswerten lassen. Wobei auch dann das Problem nicht konstanter Versuchsbedingungen aufgrund der Konzentrationsänderung entsteht. Ein Beispiel hierfür ist die Hybridisierung von fluoreszenzmarkierten Stoffen mit DNA auf Biochips. The poses a particular problem with the miniaturization of the sample volumes rapid evaporation. This is particularly disadvantageous if the desired reactions over a period of several minutes to hours should expire. Evaporate samples of approx. 150 pl. More colorful Laboratory conditions within a few seconds. An analysis of the reaction products is therefore only possible if the reactions in the sample volume are very high run off quickly and the reaction products even in the dried state or can still be evaluated after drying once. This is at sensitive biochemical reactions are often not given. They are also common Response times of several hours are required. Platforms in which submicroliter volumes are therefore used i. d. Usually only for a few reactions suitable, which are known to be within evaporation predetermined times expire and can be evaluated. And even then Problem of non-constant test conditions due to Change in concentration occurs. An example of this is the hybridization of fluorescence-labeled substances with DNA on biochips.

Andere Systeme zur Untersuchung kleinster Volumina arbeiten im Durchflußverfahren, wobei eine Probe über ein Kapillarsystem verschiedene fertig präparierte Analyseorte erreicht (Technologieanalyse Lasergestützte Verfahren für das Hochdurchsatz-Screening; Zukünftige Technologien Nr. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928). Derartige Systeme werden von der amerikanischen Firma Agilent angeboten. Other systems for examining the smallest volumes work in the flow-through method, whereby a sample reaches various prepared analysis locations via a capillary system (technology analysis laser-based methods for high-throughput screening; future technologies No. 33; Düsseldorf 05.2000; ISSN 1436-5928 ). Such systems are offered by the American company Agilent.

Zur Reduzierung der ungewünschten Verdunstung ist es bekannt, Proben in kleine, luftdicht verschlossene Kompartimente zu bringen, wie es zum Beispiel bei Multi-Well-Platten geschieht. Für eine hohe Anzahl sehr kleiner Volumina werden dazu aufwendig strukturierte Probenträger benötigt. Ein späteres Zufügen von Substanzen zu den Proben ist bei dieser Vorgehensweise sehr schwierig. To reduce unwanted evaporation, it is known to sample in to bring small, airtight compartments, such as happens with multi-well plates. For a large number of very small volumes complex structured sample carriers are required. A later one Adding substances to the samples is great with this approach difficult.

So bietet die amerikanische Firma Corning Inc. unter der Marke CMT-GAPS eine Hybridisierungskammer an, die durch eine mit zwei Klammern fixierte Abdeckung Feuchtigkeit im Reaktionsraum hält. Bei dieser Kammer handelt es sich jedoch um eine kleine, in der Größe eines typischen Objektträgers gestaltete Probenkammer, die keine Steuerung der Feuchtigkeit erlaubt und nicht für weitere Manipulationen an der Probe geeignet ist. For example, the American company Corning Inc. offers CMT-GAPS a hybridization chamber attached by one with two clamps Cover keeps moisture in the reaction space. This chamber is concerned however, is a small, the size of a typical slide designed sample chamber that does not allow humidity control and not for further manipulations on the sample is suitable.

Eine weitere bekannte Methode ist das Überschichten der Proben mit einer leichtflüchtigen Flüssigkeit, wie z. B. Oktan, die sich nicht mit den Proben mischt. Dieses Verfahren ist aber technisch aufwendig und mit einem hohen Kontaminationsrisiko behaftet. Durch Kondensationseffekte besteht zudem die Gefahr des Überlaufens der Probengefäße und damit der Vermischung der unterschiedlichen Proben (Litborn E. et al. Liquid lid for chemical reactions in chip-based nanovials, J. of Chromatography B, 137-147 (2000)). Another known method is to overlay the samples with a volatile liquid, such as. B. octane, which does not mix with the samples. However, this process is technically complex and involves a high risk of contamination. Due to condensation effects, there is also the risk of the sample vessels overflowing and thus mixing the different samples (Litborn E. et al. Liquid lid for chemical reactions in chip-based nanovials, J. of Chromatography B, 137-147 ( 2000 )).

Ein übereinstimmender Nachteil bekannter Vorrichtungen und Verfahren liegt insbesondere in der Schwierigkeit, eine stark miniaturisierte Probe ohne Volumenverlust auf die erforderlichen Versuchsbedingungen einzustellen und diese entweder während der Versuchsdauer konstant zu behalten oder gezielt zu verändern. Ebenso ist es schwierig, unterschiedliche Dispensoren, Wasch- oder Mess- bzw. Auswertevorrichtungen einzusetzen. There is a corresponding disadvantage of known devices and methods especially in the difficulty of having a highly miniaturized sample without Volume loss to set the required test conditions and these either to keep constant during the trial period or to deliberately change. It is also difficult to use different dispensers, washing or use measuring or evaluation devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen. The invention has for its object one compared to the prior art Technology improved device and a corresponding method provide.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine klimatisierbare Probenkammer nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche. The task is solved by an air-conditioned sample chamber according to the independent claims. Advantageous configurations are in each case Subject of dependent claims.

Der Begriff "chemische, biochemische, biologische oder physikalische Reaktionen" umfaßt jegliche Art von Reaktionen, die geeignet sind, auf einem Probenträger abzulaufen. Der Begriff "Mittel zur Temperierung einer Probe " umfaßt jede Art von Vorrichtungen zur Temperatureinstellung wie z. B. ein Heizblock, ein Kühlaggregat, ein intern oder extern erzeugter Luftstrom, Bestrahlung etc. Der Begriff "klimatisierter Luftstrom" beinhaltet im Sinne der Erfindung mindestens die Einstellung eines Klimaparameters wie Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit in einem Luftstrom. Der Begriff "temperierbares Klimatisierungsmediumreservoir" umfaßt jegliche Art von Vorrichtungen zur Beeinflussung der Temperatur eines beliebigen Klimatisierungsmediums, wie z. B. Wasser. Der Begriff "Gerätschaften" beinhaltet jegliche Art von Dispensier- und, Probenbehandlungsgeräten wie z. B. Wascheinrichtungen sowie Mess- und Auswertegeräte wie z. B. Fluoreszenz/Lumineszenzdetektoren, Geräte zur SPR-Auswertung, Mikroskope etc. Unter dem Begriff "konfokaler Aufbau" sind Anordnungen zu verstehen, bei denen die eingesetzten Geräte einen oder mehrere gemeinsame Brennpunkte besitzen. The term "chemical, biochemical, biological or physical Reactions "includes any type of reaction that is suitable for one Run off sample carrier. The term "means for tempering a sample" includes any type of temperature adjustment devices such as B. a heating block, a cooling unit, an internally or externally generated air flow, radiation, etc. The term “air-conditioned air flow” includes in the sense of the invention at least the setting of a climate parameter such as temperature, pressure or Moisture in an air stream. The term "temperable Air conditioning medium reservoir "includes any kind of devices for Influencing the temperature of any air conditioning medium, such as z. B. water. The term "equipment" includes any kind of dispensing and, sample treatment devices such. B. washing facilities and measuring and evaluation devices such. B. fluorescence / luminescence detectors, devices for SPR evaluation, microscopes etc. Under the term "confocal structure" are Understand arrangements in which the equipment used one or have multiple focal points.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine klimatisierbare Probenkammer zur Verfügung zu stellen, in der physikalische Parameter der Probe so beeinflußt werden können, daß sich optimale Reaktionsbedingungen auch bei kleinen Probenvolumina erreichen und konstant halten lassen. Dies kann erfindungsgemäß durch die Kombination eines temperierbaren Probenträgers mit einer klimatisierten Probenumgebung vorzugsweise durch Mittel zur Erzeugung eines klimatisierten Luftstroms und/oder mit Hilfe eines temperierbaren Klimatisierungsmediumreservoirs erreicht werden. Der Luftstrom kann über eine Vorrichtung, beispielsweise einen Ventilator oder einen Abzug erzeugt werden. Das Klimatisierungsmediumreservoir kann den Probenträger an seinen Längs- und Querseiten umschließen. The invention is based on the idea of an air-conditioned one Provide sample chamber in the physical parameters of the sample so can be influenced that optimal reaction conditions reach small sample volumes and keep them constant. This can according to the invention by combining a temperature-adjustable sample carrier with an air-conditioned sample environment, preferably by means of generation an air-conditioned air flow and / or with the help of a temperature-controlled Air conditioning medium reservoirs can be reached. The airflow can over generates a device, for example a fan or a fume cupboard become. The air conditioning medium reservoir can be attached to the sample carrier Enclose long and short sides.

Um die klimatischen Parameter besonders effektiv zu kontrollieren, kann die Probenkammer einen geschlossenen Probenraum aufweisen. Die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur über der Probe können mit Hilfe von Feuchtigkeitsdetektoren und Temperatursensoren, die in der direkten Probenumgebung angebracht sein können, ermittelbar und regulierbar sein. In order to control the climatic parameters particularly effectively, the Sample chamber have a closed sample space. The Humidity and the temperature above the sample can be checked using Moisture detectors and temperature sensors in the direct sample environment may be appropriate, determinable and adjustable.

Durch Verwendung von Heiz- und Kühlvorrichtungen zur Temperatureinstellung des Klimatisierungsmediums im Reservoir und den Einsatz eines Umluftsystems zur Regulierung der Luftfeuchtigkeitsverteilung innerhalb der Kammer kann ein geeigneter Luftstrom erzeugt werden, der Feuchtigkeit aus dem Reservoir aufnimmt und diese zur Herstellung einer definierten Luftfeuchtigkeit in den Raum über den Proben transportiert. Die der Erzeugung eines definierten Klimas in der Probenumgebung dienenden Vorrichtungen können über eine computergestützte Steuereinheit gekoppelt sein, die die Kondensations- und/oder Verdunstungsraten und Temperaturen steuert. Die Steuerung der Kondensations- und/oder Verdunstungsraten erfolgt vorzugsweise über das Umluftsystem. Ein definiertes Anfeuchten des Luftstromes kann auch über ein außerhalb der Probenkammer angeordnetes regelbares Lüftungssystem erfolgen. Des weiteren kann die Probenkammer mit einem außerhalb der Kammer angeordneten Reservoir zur Anfeuchtung der Luft verbunden sein, so daß eine externe Feuchtigkeitsanreicherung erfolgen kann. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Probenkammer mit einem Überwachungssystem ausgestattet sein, das eventuell im Laufe einer Versuchsdurchführung auftretende Undichtigkeiten der Probenkammer automatisch durch Änderung der Klimaparameter ausgleicht. By using heating and cooling devices for temperature adjustment of the air conditioning medium in the reservoir and the use of a Air circulation system for regulating the distribution of air humidity within the A suitable air stream can be generated that removes moisture from the chamber the reservoir and this to produce a defined Humidity is transported into the room above the samples. The generation a defined climate serving devices in the sample environment can be coupled via a computer-aided control unit, which the Controls condensation and / or evaporation rates and temperatures. The Control of the condensation and / or evaporation rates takes place preferably via the air recirculation system. A defined moistening of the Air flow can also be arranged outside the sample chamber adjustable ventilation system. The sample chamber can also be used a reservoir arranged outside the chamber for moistening the Air must be connected so that external moisture accumulation takes place can. In addition, the sample chamber according to the invention can be equipped with a Surveillance system, which may be in the course of a Leakage of the sample chamber compensates automatically by changing the climate parameters.

Bei der erfindungsgemäßen Probenkammer kann die Feuchtigkeitsaufnahme des Luftstroms durch eine vergrößerte Oberfläche des Klimatisierungsmediumreservoirs bzw. des Klimatisierungsmediums beschleunigt werden. Vorzugsweise erfolgt dies durch durch die Verwendung eines schwammartigen Körpers oder durch den Einsatz eines Verneblers. Die Oberflächenvergrößerung hat den Vorteil, daß sich die gewünschten Klimabedingungen in besonders kurzer Zeit einstellen lassen. In the sample chamber according to the invention, the moisture absorption can of the air flow through an enlarged surface of the Air conditioning medium reservoirs or the air conditioning medium be accelerated. This is preferably done through use a spongy body or by using a nebulizer. The Surface enlargement has the advantage that the desired ones Have the climate set in a particularly short time.

Über eine Bestrahlung, z. B. durch eine Lichtquelle, kann die Temperatur an bestimmten Probenorten gezielt verändert werden, um so die Kondensation bzw. das Verdunsten an diesem Ort zu beeinflussen. Zum anderen kann die Strahlenquelle dazu dienen, die Temperatur in der Probe so einzustellen, daß bestimmte chemische Reaktionen, die ein definiertes Temperaturoptimum erfordern, bevorzugt oder benachteiligt ablaufen. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß unterschiedliche Versuchsparameter parallel geprüft werden können, was wiederum bei aufwendigen Versuchsanordnungen eine Zeitersparnis bedeuten kann. Darüber hinaus kann die Bestrahlung auch zur Anregung von photochemischen Reaktionen in der Probe bzw. an dem Probeort genutzt werden. Die Bestrahlung des Probenträgers kann mit Hilfe einer Maske, die auf dem Probenträger abgebildet wird oder durch Abrastern des Probenträgers mit einem Lichtstrahl erfolgen. Die Steuerung des Aufbaus kann unter Zuhilfenahme einer zentralen rechnerbasierten Steuereinheit optimiert werden. About radiation, e.g. B. by a light source, the temperature can certain sample locations can be changed in a targeted manner, in order to avoid condensation or to influence the evaporation at this location. On the other hand, it can Radiation source serve to adjust the temperature in the sample so that certain chemical reactions that have a defined temperature optimum require, run preferentially or at a disadvantage. This results in the further one Advantage that different test parameters are checked in parallel can, which in turn saves time in complex experimental arrangements can mean. In addition, the radiation can also be used to excite photochemical reactions in the sample or at the sample location become. Irradiation of the sample holder can be done with the help of a mask is displayed on the sample holder or by scanning the sample holder with a beam of light. The structure can be controlled under A central computer-based control unit can be optimized.

Bei der erfindungsgemäßen Probekammer werden die eigentliche Kammer, das Klimatisierungsmediumreservoir und der Probenträger vorzugsweise unabhängig voneinander temperiert. Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt in der großen Flexibilität, die es der durchführenden Person erlaubt, besonders für komplizierte, mehrstufige und/oder zeitlich aufwendige Reaktionsabläufe die jeweils optimalen Bedingungen einzustellen, zu erhalten oder zu verändern. Damit besteht die Möglichkeit, ein Probenfeld bezüglich der Probenorte und der Probenzusammensetzung nach den jeweiligen Versuchserfordernissen optimal einzustellen. In the test chamber according to the invention, the actual chamber, the air conditioning medium reservoir and the sample carrier preferably independently tempered. The advantage of such a construction is in the great flexibility that the performing person allows, especially for complicated, multi-stage and / or time-consuming reaction processes to set, maintain or change optimal conditions. This makes it possible to create a sample field with regard to the sample locations and the Sample composition optimally according to the respective test requirements adjust.

Mit der erfindungsgemäßen Probenkammer kommen vorzugsweise stahlungsdurchlässige, insbesondere transparente Probenträger, wie Objekträger aus Glas oder Polycarbonat, zum Einsatz. Die Transparenz der Probenträger bietet den Vorteil, optische Auswertungen und Manipulationen ohne ein Öffnen der Kammer durchführen zu können. Insbesondere erlaubt die stahlungsdurchlässige Ausgestaltung die Beobachtung der Probe während des Reaktionsablaufes mit Hilfe eines Mikroskops. Preferably come with the sample chamber according to the invention radiation-permeable, in particular transparent specimen slides, such as specimen slides Glass or polycarbonate, for use. The transparency of the sample carrier offers the advantage of optical evaluations and manipulations without opening the Chamber to be able to perform. In particular, the design permeable to radiation, the observation of the sample during the Reaction process using a microscope.

In einer bevorzugten Probenkammer ist erfindungsgemäß eine vollständige Trennung des eigentlichen Probenraumes zu den der Probenherstellung und - auswertung dienenden Gerätschaften möglich. Die Abdeckung der Probenkammer kann zu diesem Zweck als Lochplatte ausgestaltet sein. Durch diese Lochplatte können die Dispensoren und Wascheinrichtungen zur Herstellung und Bearbeitung der Proben eingeführt werden. Die externe Anordnung dieser Geräte bietet den Vorteil, daß die Dispensier- und auch die der Auswertung dienenden Messgeräte nicht wasserfest gearbeitet sein müssen. Dadurch ist eine deutlich kostengünstigere Konstruktion möglich. According to the invention, a complete sample chamber is in a preferred sample chamber Separation of the actual sample room from that of sample production and equipment used for evaluation. The cover of the sample chamber can be designed as a perforated plate for this purpose. Through this Perforated plate can be used to manufacture the dispensers and washing devices and processing of the samples are introduced. The external arrangement of this Devices has the advantage that the dispensing and also the evaluation measuring devices need not be waterproof. This is a significantly cheaper construction possible.

Für die Behandlung und Auswertung der Proben können in der erfindungsgemäßen Probenkammer Mittel unterschiedlicher Art insbesondere optische Mittel aber auch z. B. Mikrowellen oder mechanische Mittel zum Einsatz kommen. Als Detektoren zur Messung von beispielsweise Fluoreszenzen oder Lumineszenzen aus den Proben können je nach benötigter Empfindlichkeit Photomultiplier, Avalachedioden oder Kamerasysteme in Frage kommen. Um nur in einzelnen räumlichen Bereichen der Proben Messungen durchzuführen, kann ein konfokaler optischer Aufbau benutzt werden. Ein solcher Aufbau bietet den Vorteil, daß der Einfluß von störenden Randeffekten wie einsetzende Trocknung oder Vermischung der Probe mit winzigen Kondensationströpfchen in der direkten Nachbarschaft der Probe unterdrückt werden kann. Für bestimmte Messungen kann die Probenkammer lichtdicht verschlossen werden, so daß beispielsweise kein Umgebungslicht die Messung stören kann. Die jeweilige optische Meßvorrichtung kann sich unterhalb des strahlungsdurchlässig gestalteten Probenträgers befinden. Gleichzeitig können auch Lichtstrahlen in die Probenkammer eingekoppelt werden, so daß einzelne Areale des Probenträgers gezielt bestrahlt werden können. Die jeweiligen optischen Wege können sich lichtdicht kapseln lassen. Mit Hilfe von geeigneten elektronischen Verschlüssen kann das Eindringen von Störlicht verhindert und die Beleuchtung bzw. Bestrahlung der Proben gezielt gesteuert werden. Die Auswertung kann je nach Versuchsanordnung beispielsweise über radioaktive Stoffe, über Oberflächenplasmonen-Anregung oder Kontaktverfahren wie der Rasterkraftmikroskopie erfolgen. For the treatment and evaluation of the samples in the Sample chamber according to the invention means of different types, in particular optical means but also z. B. microwaves or mechanical means are used. As Detectors for measuring, for example, fluorescence or Luminescence from the samples can vary depending on the sensitivity required Photomultipliers, avalanche diodes or camera systems come into question. Around only carry out measurements in individual spatial areas of the samples, a confocal optical setup can be used. Such a structure offers the advantage that the influence of disturbing edge effects such as onset Drying or mixing the sample with tiny condensation droplets can be suppressed in the immediate vicinity of the sample. For The sample chamber can be closed light-tight for certain measurements so that, for example, no ambient light can interfere with the measurement. The respective optical measuring device can be below the radiation-permeable sample carrier. Can at the same time also light rays are coupled into the sample chamber, so that individual Areas of the sample carrier can be irradiated in a targeted manner. The respective optical paths can be encapsulated in a light-tight manner. With the help of suitable electronic closures can prevent the intrusion of stray light and the illumination or irradiation of the samples can be specifically controlled. The Depending on the experimental setup, evaluation can be done, for example, using radioactive Substances, via surface plasmon excitation or contact processes like that Atomic force microscopy.

Für Untersuchungen im Rahmen des High Throughput Screenings kann die erfindungsgemäße Probenkammer mit Nanoliter-Probenfelder beispielsweise zur Analyse von DNA/RNA-Molekülen, Proteinen, Peptiden und/oder Polysacchariden ausgestattet werden. Durch den Vorteil der getrennten Klimatisierung der einzelnen Kompartimente der Probenkammer können gerade für empfindliche - überwiegend unter physiologischen Bedingungen ablaufende - Reaktionen optimaler Versuchsbedingungen geschaffen werden. For investigations in the context of high throughput screening, the sample chamber according to the invention with nanoliter sample fields, for example for the analysis of DNA / RNA molecules, proteins, peptides and / or Polysaccharides are equipped. Because of the advantage of separate air conditioning of the individual compartments of the sample chamber can be used for sensitive - mostly occurring under physiological conditions - Reactions of optimal test conditions are created.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das die Proben mit den erforderlichen Klimawerten versorgende gasförmige Medium beispielsweise durch die in den Ausführungsbeispielen genannten Vorrichtungen auf bestimme Klimaparameter eingestellt werden. Im Anschluß daran kann in der geschlossenen Kammer die Temperierung des Probenträgers erfolgen. Durch den unmittelbaren Transport des bereits eingestellten gasförmigen Mediums und eine entsprechende Temperierung des Probenträgers können die Proben ohne Verdunstungsgefahr den für den Versuchsablauf optimalen Bedingungen ausgesetzt werden. Eine zusätzliche Einflußnahme auf die Einstellung der Klimaparameter besteht durch die Bestrahlung der Probenträgerorte. According to the method according to the invention, the samples with the required gaseous medium supplying climate values, for example determine the devices mentioned in the exemplary embodiments Climate parameters can be set. Subsequently, in the closed chamber, the temperature of the sample carrier. By the immediate transport of the already set gaseous medium and one appropriate temperature control of the sample holder can be carried out without Risk of evaporation under optimal conditions for the test procedure get abandoned. An additional influence on the attitude of the Climate parameters exist due to the irradiation of the sample carrier locations.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von Reaktionen in Nano- und Pikoliterproben kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Aufbringen einer Pikoliter-Substanzmatrix aus einer ersten Substanz auf den Probenträger nachfolgende Substanzen hinzugefügt werden und dabei die Konzentration der ersten Substanz variiert werden, indem ein bis mehrere Pikolitertropfen der nachfolgenden Substanz an einen Probenort abgegeben werden. Des weiteren besteht durch das Hinzufügen von Substanzen, die einen gewünschten Reaktionspartner am Probenort immobilisieren, die Möglichkeit, mehrere Reaktions- und Waschvorgänge in einem Probenvolumen durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungform werden magnetische Partikel verwendet, die mit Hilfe eines Elektromagneten am Probenort gehalten werden. Auf diese Weise kann ein Reaktionspartner an magnetische Partikel immobilisiert und diese im ersten Reaktionsschritt dispensiert werden. Bei Waschschritten können diese Partikel durch einen Elektromagneten, der unter dem Waschort befestigt ist, auf dem Probenträger fixiert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein besonders kostengünstiges Screening mit unterschiedlichen Reaktionen, da die Probenträger nicht für jede Reaktion spezifisch präpariert werden müssen. According to a method according to the invention for analyzing reactions in Nano and picoliter samples can be read using the device according to the invention the application of a picoliter substance matrix from a first substance Subsequent substances are added to the sample carrier and the Concentration of the first substance can be varied by one to several Picoliter drops of the following substance are delivered to a sample location become. Furthermore, by adding substances that immobilize a desired reaction partner at the sample location, the Possibility of several reaction and washing processes in one sample volume perform. In a preferred embodiment, magnetic particles used, which are held at the sample location with the help of an electromagnet. In this way, a reactant to magnetic particles immobilized and dispensed in the first reaction step. at These particles can be washed by an electromagnet under the Wash place is fixed, be fixed on the sample holder. This The procedure enables a particularly cost-effective screening with different reactions, since the sample carrier is not specific for each reaction have to be prepared.

Ein einfaches Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Probenkammer ist ein miniaturisierter ELISA (enzyme linked immunosorbent assay). Es können aber auch komplexe biochemische Synthesen und Reaktionsketten durchgeführt werden, bei denen ein Reaktionspartner an einem Reaktionsort auf dem dafür präparierten Probenträger immobilisiert wird. Ein weiteres Beispiel ist eine EDC Kopplung von Proteinen an einen mit Gold bedampften, beschichteten Glasobjektträger, der für eine Auswertung von SPR (surface plasmon resonance)-Signalen geeignet ist. Die erfindungsgemäße Probenkammer eignet sich darüber hinaus für Reaktionen, denen eine Kopplung von Antikörpern an eine Trägeroberfläche vorangeht und zu denen Untersuchungsmaterial hinzugegeben wird, das beispielsweise ein entsprechendes Antigen enthält. A simple application example for the sample chamber according to the invention is a miniaturized ELISA (enzyme linked immunosorbent assay). It can but also complex biochemical syntheses and reaction chains be carried out in which a reactant at a reaction site on the prepared sample carrier is immobilized. Another example is one EDC coupling of proteins to a gold-vapor-coated coating Glass slide used for an evaluation of SPR (surface plasmon resonance) signals is suitable. The sample chamber according to the invention is suitable are also interested in reactions involving a coupling of antibodies a carrier surface precedes and to which test material is added, which contains, for example, a corresponding antigen.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Probenkammer der Durchführung von Zellassays mit vereinzelten pro- bzw. eukaryontischen Zellen dienen, da jeder Probenort auch ein Behältnis für eine einzelne oder wenige Zellen darstellen kann, die in darauf folgenden Schritten z. B. auf die Wirkung von toxischen oder pharmazeutisch wirksamen Stoffen untersucht werden kann. In addition, the sample chamber according to the invention can be carried out of cell assays with isolated pro- or eukaryotic cells, because each sample location also a container for a single or a few cells can represent the z. B. on the effect of toxic or pharmaceutically active substances can be examined.

Die erfindungsgemäße Probenkammer bietet den großen Vorteil unterschiedlicher Auswertemöglichkeiten und damit die Flexibilität, eine Vielzahl von Versuchsanordnungen durchführen zu können. The sample chamber according to the invention offers the great advantage different evaluation options and thus the flexibility to use a variety of To be able to carry out experimental arrangements.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Probenkammer dargestellt. Es zeigen: In the drawing is an embodiment of the invention Sample chamber shown. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der klimatisierbaren Probenkammer; Fig. 1 is a schematic sectional view of the air-conditioned sample chamber;

Fig. 2 Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Probenträgers mit lokaler Beeinflussung der Temperatur des Probenträgers
a) durch eine Heiz- oder Kühlvorrichtung
b) durch einen temperierten Luftstrom;
c) durch temperierbare Stempel;
d) durch Strahlung; Fig. 2 sectional view of a sample holder according to the invention with local influence on the temperature of the sample holder
a) by a heating or cooling device
b) by a temperature-controlled air flow;
c) by temperature-controlled stamps;
d) by radiation;

Fig. 3 Darstellung der Positionierung:
a) des erfindungsgemäßen Probenträgers,
b) des Dispensors,
c) von Teilen der erfindungsgemäßen Kammer, die jeweils mit Probenträger und Dispensor fest verbunden sind,
jeweils zum Dispensieren/Auslesen der Proben an beliebigen Orten des Probenträgers; Fig. 3 showing the positioning of:
a) the sample carrier according to the invention,
b) the dispenser,
c) parts of the chamber according to the invention, each of which is firmly connected to the sample carrier and dispenser,
each for dispensing / reading out the samples at any location on the sample carrier;

Fig. 4 Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen von Probenträgern:
a) planer Probenträger,
b) beschichteter Probenträger,
c) strukturierte Probenträger; FIG. 4 shows sectional views of different embodiments of sample carriers:
a) flat sample carrier,
b) coated sample carrier,
c) structured sample carriers;

Fig. 5 Darstellung der optischen Wege beim Auslesen von Signalen und zum Heizen von Probenträgerbereichen; Fig. 5 showing the optical paths during read-out of signals and for heating sample support areas;

Fig. 6 Darstellung der optischen Wege zum Nachweis von Massenanlagerungen mit Hilfe der Oberflächenplasmonen-Resonanz und der Ellipsometrie; Fig. 6 illustration of the optical paths for the detection of mass accumulations by means of surface plasmon resonance and ellipsometry;

Fig. 7 Probenkammer mit den Zugängen für Dispensier-, Heiz-, Kühl-, Bestrahlungs-, Magnet- und Auslesevorrichtungen etc.; Fig. 7 sample chamber with the accesses for dispensing, heating, cooling, radiation, magnetic and readout devices, etc .;

Fig. 8 Probenkammer mit Probenträgerwechselvorrichtung. Fig. 8 sample chamber with sample carrier changing device.

In einer Probenkammer 6 befindet sich ein Probenträger 1 mit Proben 2, temperierbare Wasserreservoirs 5 für die Regulation des Kammerklimas, Sensoren 4 zu dessen Überwachung und Dispensier- und Waschgeräte 7 in einem Gehäuse mit einer Abdeckung 9. Außerhalb des Gehäuses sind Auswertegeräte 8 angeordnet. In a sample chamber 6 there is a sample carrier 1 with samples 2 , temperature-controllable water reservoirs 5 for regulating the chamber climate, sensors 4 for its monitoring and dispensing and washing devices 7 in a housing with a cover 9 . Evaluation devices 8 are arranged outside the housing.

Zur Herstellung, Behandlung und Auswertung von Proben mit Volumina bis hinunter in den Pikoliterbereich wird der Probenträger 1 zunächst in die Kammer 6 eingesetzt und die Proben 2 dann durch einen in einer Lochplatte in der Abdeckung 9 der Probenkammer angeordneten Dispensor 7 auf den Probenträger 1 aufgebracht. Das Volumen der Probe 2 wird nach dem Aufbringen durch eine gezielte Beeinflussung der Verdunstung über eine Zeit von bis zu mehreren Stunden computergestützt reguliert. Dazu werden in der Probenkammer 6 die Luftfeuchtigkeit über der Probe 2, die Lufttemperatur und die Temperatur des Probenträgers 1 so geregelt, daß sich eine gewünschte Verdunstungs- oder Kondensationsrate auf dem Probenträger 1 kurzfristig einstellt. For the production, treatment and evaluation of samples with volumes down to the picoliter range, the sample carrier 1 is first inserted into the chamber 6 and the samples 2 are then applied to the sample carrier 1 by a dispenser 7 arranged in a perforated plate in the cover 9 of the sample chamber. After application, the volume of sample 2 is regulated by means of a computer-aided control of the evaporation over a period of up to several hours. For this purpose, the air humidity above the sample 2 , the air temperature and the temperature of the sample carrier 1 are regulated in the sample chamber 6 in such a way that a desired evaporation or condensation rate on the sample carrier 1 is set at short notice.

Die Wasserreservoirs 5 der Probenkammer 6 besitzen zu diesem Zwecks Heiz- bzw. Kühlvorrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit in dem Luftraum über der Probe 2. For this purpose, the water reservoirs 5 of the sample chamber 6 have heating or cooling devices for generating a specific temperature and air humidity in the air space above the sample 2 .

Über einen an der Stirnseite der Kammer 6 befindlichen Auslaß 101, Schläuche 104, über eine variierbare Pumpe 102 und einen Einlaß 106 wird die Luft umgewälzt, um einen homogenen Luftstrom über der Probe 2 zu erzeugen. Die Strömung der Luft über der Probe 2 und über den Wasserreservoirs ist durch Pfeile 3 gekennzeichnet. The air is circulated via an outlet 101 , hoses 104 , a variable pump 102 and an inlet 106 located at the end of the chamber 6 in order to produce a homogeneous air flow over the sample 2 . The flow of air over sample 2 and over the water reservoirs is indicated by arrows 3 .

Zur Vergrößerung des Probenvolumens wird die Luftfeuchtigkeit im Luftstrom 3 soweit erhöht, daß das Wasser der Reservoirs an den Proben kondensiert. Für eine Aufkonzentrierung der Probe wird hingegen die Luftfeuchtigkeit im Luftstrom so weit gesenkt, daß Probenflüssigkeit verdunstet. To increase the sample volume, the air humidity in the air stream 3 is increased to such an extent that the water in the reservoirs condenses on the samples. For a concentration of the sample, on the other hand, the air humidity in the air stream is reduced to such an extent that sample liquid evaporates.

Eine Steigerung der Feuchtigkeitsaufnahme wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch die Vergrößerung der Oberfläche des Reservoirs durch ein schwammartiges Gewebe oder durch den Einsatz eines Verneblers erreicht. Eine weitere Alternative ergibt sich erfindungsgemäß aus der Möglichkeit, den Luftstrom außerhalb der Kammer mit einer bestimmten Feuchtigkeit anzureichern. An increase in moisture absorption is preferred in one Embodiment by enlarging the surface of the reservoir by a sponge-like tissue or by using a nebulizer reached. Another alternative according to the invention results from the Possibility of airflow outside the chamber with a certain humidity to enrich.

Indem die Kammer 6, das Klimatisierungsmediumreservoir 5 und der Probenträger 1 getrennt heizbar ausgebildet sind, können Temperaturunterschiede zwischen der zu 100% gesättigten Luft und Punkten auf dem Probenträger für eine gezielte Verdampfung oder Kondensation des Klimatisierungsmediums optimal genutzt werden. Das Verdunsten kleiner Probenvolumina wird in der geschlossenen Probenkammer durch eine Luftfeuchtigkeit von annähernd 100% auf ein Minimum reduziert, während die durch eine Übersättigung der Luft mit Wasser oder einem anderen Klimatisierungsmedium eintretende Kondensation zur gezielten Volumenvergrößerung eingesetzt werden kann. By designing the chamber 6 , the air conditioning medium reservoir 5 and the sample carrier 1 to be heatable separately, temperature differences between the 100% saturated air and points on the sample carrier can be optimally used for targeted evaporation or condensation of the air conditioning medium. The evaporation of small sample volumes in the closed sample chamber is reduced to a minimum by an air humidity of approximately 100%, while the condensation caused by oversaturation of the air with water or another air conditioning medium can be used for targeted volume increase.

Wie in Fig. 2 dargestellt erfolgt die Temperierung des Probenträgers 1 durch einen Heizwiderstand oder ein Peltierelement 15, das sich im direkten Kontakt mit dem Probenträger 1 befindet, durch einen von unten an den Probenträger herangeführten Luftstrom 16, durch temperierbare Stempel 17 oder durch Strahlen 18 einer geeigneten Wellenlänge, die beispielsweise durch einen Laser 20 erzeugt und über eine Focussier- oder Ablenkeinrichtung 19 auf den Probenträger 1 gelenkt werden. Der Strahlengang wird durch eine Maske mit entsprechender Abbildungsoptik oder durch einen optischen Scanner 18 an die vorgesehen Orte geleitet. So kann mit Hilfe des Bestrahlungsmusters und durch die Wahl einer geeigneten Leistung, die Kondensations- bzw. Verdunstungsrate des Klimatisierungsmediums an verschiedenen Reaktionsorten unterschiedlich eingestellt werden. As shown in Fig. 2, the temperature of the sample carrier 1 is performed by a heating resistor or a Peltier element 15, which is in direct contact with the sample carrier 1 by a zoom out of the bottom of the sample carrier air stream 16 through heatable punch 17, or by jets 18 a suitable wavelength, which is generated, for example, by a laser 20 and directed onto the sample carrier 1 via a focusing or deflection device 19 . The beam path is guided to the intended locations through a mask with appropriate imaging optics or through an optical scanner 18 . With the help of the radiation pattern and the choice of a suitable power, the condensation or evaporation rate of the air conditioning medium can be set differently at different reaction sites.

Der Probenträger 1 und die Dispensoren 7 sind relativ zueinander bewegbar (Fig. 3), um die Proben an den vorgesehenen Positionen des Probenträgers aufzubringen. Diese Relativbewegung erfolgt durch die Bewegung des Probenträgers 1, des Dispensors 7 oder beider. Zur Abdichtung der beweglichen Bauteile werden z. B. Balgendichtungen oder Flüssigkeitsfilme 21 eingesetzt. The sample carrier 1 and the dispensers 7 can be moved relative to one another ( FIG. 3) in order to apply the samples to the intended positions of the sample carrier. This relative movement takes place through the movement of the sample carrier 1 , the dispenser 7 or both. To seal the moving components such. B. bellows seals or liquid films 21 are used.

In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel a) ist der Probenträger 11 in Form einer planaren Glasplatte 11 vorgesehen, während in dem Ausführungsbeispiel b) die Oberfläche 12 des Probenträgers durch eine Beschichtung 23 hydrophob und durch eine Beschichtung 24 hydrophil strukturiert ist, so daß die Proben an bestimmten Orten auf dem Probenträger stabil vorliegen. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel c) sind Vertiefungen 13, 14 für die Aufnahme der Proben vorgesehen. In the embodiment a) shown in Fig. 4, the sample carrier 11 is provided in the form of a planar glass plate 11 , while in the embodiment b) the surface 12 of the sample carrier is hydrophobic by a coating 23 and a hydrophilic structure by a coating 24 , so that the Samples are stable at certain locations on the sample carrier. In the exemplary embodiment c) shown in FIG. 3, depressions 13 , 14 are provided for receiving the samples.

Die Fig. 5 und 6 zeigen vorteilhafte Auswertevorrichtungen 8 für die Messungen der unterschiedlichen, in den Proben ablaufenden Vorgänge. Diese sind unterhalb der Probenkammer 6 angebracht und können für optische Meßverfahren wie Chemolumineszenz, Fluoreszenz (z. B. mit einer Xenonlampe 27), und Oberflächenplasmonen-Anregung, vorgesehen sein. Das Auslesen von Fluoreszenz und Chemolumineszenz ist in Fig. 5 über ein Photomultiplier 28 dargestellt, während ein Laserstrahl 29 über einen Scanner 30 auf den Probenträger 1 gelenkt wird. Die Proben werden von einem Aufbau analog zu einem Fluoreszenzmikroskop auf einen Detektor 28 abgebildet. Im Fall der Oberflächenplasmonenresonanz-Auswertung oder der Ellipsometrie, wie in Fig. 6 dargestellt, wird der Träger mit einer geeigneten Beschichtung wie z. B. einer Goldbedampfung versehen, die entsprechende Resonanzen aufweist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, radioaktiv markierte Proben mit einem in einer unter dem Probenträger 1 vorgesehenen Filmhalterung angeordneten Film zu untersuchen. FIGS. 5 and 6 show advantageous evaluation devices 8 for the measurements of the different processes occurring in the sample operations. These are attached below the sample chamber 6 and can be provided for optical measurement methods such as chemiluminescence, fluorescence (eg with a xenon lamp 27 ) and surface plasmon excitation. The reading out of fluorescence and chemiluminescence is shown in FIG. 5 via a photomultiplier 28 , while a laser beam 29 is directed onto the sample carrier 1 via a scanner 30 . The samples are imaged onto a detector 28 by a structure analogous to a fluorescence microscope. In the case of surface plasmon resonance evaluation or ellipsometry, as shown in Fig. 6, the carrier is coated with a suitable coating such as. B. provided a gold vapor deposition, which has corresponding resonances. In addition, there is the possibility of examining radioactively marked samples with a film arranged in a film holder provided under the sample holder 1 .

Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Räumen: der Probenkammer 6, in der der Probenträger 1 fixiert wird, einem Raum, der die Probenkammer umschließt und einem Raum unterhalb der Probenkammer, in dem sich das jeweilige Instrumentarium für optische Messungen 8 befindet. Der Probenträger 1 wird über eine xy-Positioniereinheit 25 relativ zu den Dispensier- und Waschköpfen 7 positioniert, ohne daß dabei die Probenkammer 6 geöffnet werden muß. Durch die als Lochmaske ausgestaltete Abdeckung 9 der Probenkammer 6 ragen die beweglich konstruierten Dispensier- und Waschvorrichtungen 7. Die Abdeckung 9 verschließt die Kammer 6 luftdicht und ist strahlungsdurchlässig ausgebildet, um einen optischer Zugang zu den Proben 1 zu ermöglichen. Die Abdeckung 9 besteht aus Glas, Quarz oder Plexiglas. Der Probenträger 1 ist in einer Aussparung in der unteren Wandung 26 der Kammer 6 so gelagert, daß durch reines Aufliegen oder durch eine zusätzliche Dichtung 21 die Kammer 6 luftdicht verschlossen ist. Auf diese Weise bildet der Probenträger 1 einen Teil der Wandung der Kammer 6 und ermöglicht, die Proben 2 direkt durch den Probenträger 1 zu analysieren. Der untere Teil 26 der Probenkammer 6 wird mit Hilfe eines xy-Positioniersystems 25 relativ zu den verschiedenen Dispensier-, Wasch- und Ausleseorten 7, 8 angeordnet. The device shown in FIG. 7 essentially consists of three rooms: the sample chamber 6 , in which the sample holder 1 is fixed, a room which surrounds the sample chamber and a room below the sample chamber in which the respective instruments for optical measurements 8 are located located. The sample holder 1 is positioned via an xy positioning unit 25 relative to the dispensing and washing heads 7 without the sample chamber 6 having to be opened. The movably constructed dispensing and washing devices 7 protrude through the cover 9 of the sample chamber 6 designed as a perforated mask. The cover 9 closes the chamber 6 in an airtight manner and is designed to be radiation-permeable in order to allow optical access to the samples 1 . The cover 9 is made of glass, quartz or plexiglass. The sample holder 1 is mounted in a recess in the lower wall 26 of the chamber 6 in such a way that the chamber 6 is sealed airtight by lying thereon or by an additional seal 21 . In this way, the sample holder 1 forms part of the wall of the chamber 6 and enables the samples 2 to be analyzed directly through the sample holder 1 . The lower part 26 of the sample chamber 6 is arranged with the aid of an xy positioning system 25 relative to the various dispensing, washing and reading locations 7 , 8 .

Fig. 8 zeigt eine detaillierte Zeichnung der Probenträgerwechselvorrichtung und die Lagerung des Probenträger 1 im dem ihm umgebenden Klimatisierungsmediumreservoir 22. Die Probenkammer 6 verfügt über eine untere Wandung 26, in die der Probenträger 1 eingesetzt wird und damit zu einem Teil der Wandung der Probenkammer wird. Von besonderer Bedeutung ist die gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung 21 zwischen Probenkammer 6 und Probenträger 1. Die untere Wand der Probenkammer 6 ist entweder fest mit dieser verbunden oder in Form einer Schublade ausgebildet, die mehrere Aufnahmen für Probenträger 1 enthält, so daß durch Verschieben der Kammer 6 gegenüber der unteren Wandung 26 der Probenträger 1 frei wird und damit gewechselt werden kann, ohne daß die Kammer 6 vollständig geöffnet werden muß. Die Probenkammer 6 selber ist derart ausgebildet, daß sie dicht mit der unteren und der oberen Wandung 26 abschließt. Die Flächen zwischen den einzelnen Komponenten - untere Wandung, obere Wandung und Probenträger werden unter anderem durch einen Flüssigkeitsfilm abgedichtet, der die Kapillarwirkung von Spalten nutzt. Fig. 8 is a detailed drawing of the sample carrier changing device and the storage shows the sample carrier 1 in the surrounding climate it medium reservoir 22. The sample chamber 6 has a lower wall 26 into which the sample carrier 1 is inserted and thus becomes part of the wall of the sample chamber. The gas- and liquid-tight connection 21 between the sample chamber 6 and the sample carrier 1 is of particular importance. The lower wall of the sample chamber 6 is either firmly connected to it or is designed in the form of a drawer which contains a plurality of receptacles for sample holder 1 , so that the sample holder 1 becomes free and can be exchanged by moving the chamber 6 relative to the lower wall 26 , without the chamber 6 having to be opened completely. The sample chamber 6 itself is designed such that it closes tightly with the lower and the upper wall 26 . The areas between the individual components - bottom wall, top wall and sample holder are sealed, among other things, by a liquid film that uses the capillary effect of gaps.

Claims

1. Air-conditioned sample chamber for carrying out chemical, biochemical, biological or physical reactions on a sample carrier, characterized by means for tempering the sample carrier and means for air-conditioning the sample environment.

2. Air-conditioned sample chamber according to claim 1, characterized by a temperature-controlled air conditioning medium reservoir.

3. Air-conditioned sample chamber according to one of claims 1 or 2, characterized by means for generating an air-conditioned air flow. 4. Air-conditioned sample chamber according to one of the preceding Claims, characterized by a closed sample room.

5. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by moisture detectors and temperature sensors ( 4 ).

6. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by heating and cooling devices ( 5 ).

7. sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by a recirculation system to regulate the Humidity distribution within the chamber.

8. sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by a computerized control unit for controlling the Condensation and / or evaporation rates and / or temperature.

9. sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by means for moistening the air flow outside the Sample chamber.

10. sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by an outside connected to the test chamber the same arranged reservoir for humidifying the air.

11. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by means of monitoring compliance with the Climate parameters.

12. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by means for increasing the surface of the Cooling medium.

13. Sample chamber according to claim 12, characterized by a spongy body.

14. Sample chamber according to claim 12, characterized by a Nebulizer.

15. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by a radiation source for irradiating the Sample carrier locations.

16. Sample chamber according to claim 15, characterized by one on the Mask that can be imaged.

17. Sample chamber according to claim 15, characterized by means for Scanning the sample carrier with a light beam.

18. Sample chamber according to claim 15, characterized by a central computer-based control unit.

19. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by means for independent temperature control of the chamber ( 6 ), the air conditioning medium reservoir ( 22 ) and the sample carrier ( 1 ).

20. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by a sample field that is related to the dispensing and Washing devices and the evaluation devices can be positioned.

21. Air-conditioned sample chamber for carrying out chemical, biochemical, biological or physical reactions on one Sample holder, characterized by a radiation-permeable sample holder and means for irradiating or evaluating the samples outside the Sample chamber and below the sample holder.

22. Sample chamber according to claim 21, characterized by a confocal structure of the means for radiation or evaluation.

23. Air-conditioned sample chamber for carrying out chemical, biochemical, biological or physical reactions on one Sample carriers, characterized by those arranged outside the sample chamber Equipment.

24. Sample chamber according to claim 23, characterized by a cover of the sample chamber designed as a sealable perforated plate ( 9 ).

25. Sample chamber according to claim 23, characterized by dispensers and washing devices ( 7 ) in the perforated plate ( 9 ).

26. Sample chamber according to claim 23, characterized by optical means for the treatment and evaluation of samples.

27. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by a sample holder with nano- and / or picoliter Sample fields.

28. Sample chamber according to one of the preceding claims, characterized by seals of the sample chamber over liquid films.

29. Method for the air conditioning of samples located on a sample carrier, characterized by the following steps:

- adjusting the gaseous medium to certain climate parameters,

- tempering the sample carrier,

- Transport of the gaseous medium to the sample.

30. A method for the air conditioning of samples according to claim 29, characterized by irradiation of the sample carrier locations

31. Method for analyzing reactions in nano and picoliter samples with an air-conditioned sample chamber according to one of the preceding Device claims with the following procedural steps:

Applying a picoliter substance matrix from a first substance to a sample carrier;

- Adding subsequent substances or air conditioning media, the concentration of the first substance being varied by delivering a different amount of the subsequent substances or air conditioning medium to the respective sample locations.

- Adding substances that immobilize a desired reaction partner at the sample location.

32. Use of magnetic particles on a sample holder Air-conditioned sample chamber according to one of the preceding Claims, wherein the particles are held at the sample location with the aid of a magnet become.

33. Use of an air-conditioned sample chamber according to one of the previous claims in cell assays with single or few pro- or eukaryotic cells.