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Brevets

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Numéro de publicationDE102014107837 A1
Type de publicationDemande
Numéro de demandeDE201410107837
Date de publication17 déc. 2015
Date de dépôt4 juin 2014
Date de priorité4 juin 2014
Numéro de publication1410107837, 201410107837, DE 102014107837 A1, DE 102014107837A1, DE 2014/10107837 A1, DE-A1-102014107837, DE102014107837 A1, DE102014107837A1, DE1410107837, DE2014/10107837A1, DE201410107837
InventeursLorenz Fischer
DéposantPresens Precision Sensing Gmbh
Exporter la citationBiBTeX, EndNote, RefMan
Liens externes: DPMA (Office allemand des brevets et des marques), Espacenet
Optischer Sensor zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe und Verfahren zur Herstellung des Sensors An optical sensor for the quantitative detection of an analyte in a sample and methods for manufacturing the sensor Langue du texte original : Allemand
DE 102014107837 A1
Résumé  Langue du texte original : Allemand
Es ist ein Sensor (1) zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe (7) offenbart. There is a sensor (1) for the quantitative detection of an analyte in a sample (7) is disclosed. Der Sensor (1) umfasst ein Medium (3) mit einem Farbstoff (2), welcher ein optisches Verhalten aufweist, das innerhalb des Sensors (1) durch den Analyten beeinflussbar ist. The sensor (1) includes a medium (3) having a dye (2) having an optical behavior that is influenced by the analyte within the sensor (1). Der Sensor (1) weist eine Osmolalität im Medium (3) auf, welche größer ist als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität, für welche der Sensor (1) vorgesehen ist. The sensor (1) has an osmolality in the medium (3), which is greater than a predetermined maximum Probenosmolalität, which is provided for the sensor (1). Das Medium (3) befindet sich innerhalb des Sensors (1) in mindestens einem Hohlfaserabschnitt (4). The medium (3) is located within the sensor (1) in at least one hollow fiber section (4). Durch das Zusammenwirken des mindestens einen Hohlfaserabschnitts (4), welcher ein Anschwellen des Mediums (3) mechanisch behindert, und der vorgegebenen Osmolalität im Medium (3) ergibt sich eine verringerte Querempfindlichkeit des Sensors (1) hinsichtlich der Probenosmolalität. Through the cooperation of at least one hollow fiber section (4), which is mechanically impeded swelling of the medium (3), and the predetermined osmolality in the medium (3) in a reduced cross sensitivity of the sensor (1) results in terms of Probenosmolalität. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensors (1) offenbart. Furthermore, a method for producing a sensor (1) according to the invention is disclosed. Mindestens eine Hohlfaser (5) wird dabei mit den Farbstoff (2) enthaltendem Medium (3) befüllt und in Hohlfaserabschnitte (4) zerteilt. At least one hollow fiber (5) is in this case with the dye (2) containing medium (3) is filled and divided in hollow fiber sections (4).
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Revendications(22)  Langue du texte original : Allemand
  1. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe ( ) For the quantitative detection of an analyte in a sample ( 7 7 ), wobei der Sensor ( ), Wherein the sensor ( 1 1 ) zumindest wenigstens einen Farbstoff ( ) At least at least one dye ( 2 2 ), der ein optisches Verhalten aufweist, welches innerhalb des Sensors ( ) Having an optical behavior that within the sensor ( 1 1 ) durch den Analyten beeinflussbar ist, und ein Medium ( ) Is influenced by the analyte, and a medium ( 3 3 ), das den Farbstoff ( ), The dye ( 2 2 ) enthält, umfasst, gekennzeichnet durch mindestens einen Hohlfaserabschnitt ( ) Which comprises, characterized by at least one hollow fiber section ( 4 4 ), in dessen Innerem sich das Medium ( ), Inside which the medium ( 3 3 ) befindet, und durch eine Osmolalität im Medium ( ), And by an osmolality in the medium ( 3 3 ), welche größer ist als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität, für die der Sensor ( ), Which is greater than a predetermined maximum Probenosmolalität for which the sensor ( 1 1 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  2. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach Anspruch 1, wobei der Farbstoff mit einer Pufferlösung vermischt ist. ) According to claim 1, wherein the dye is mixed with a buffer solution.
  3. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Osmolalität im Medium ( ) According to one of the preceding claims, wherein the osmolality in the medium ( 3 3 ) durch Zusatz wenigstens einer Substanz zum Medium ( ) By adding at least one substance to the medium ( 3 3 ) eingestellt ist. ) Is set.
  4. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das optische Verhalten des wenigstens einen Farbstoffs ( ) According to one of the preceding claims, wherein the optical behavior of the at least one dye ( 2 2 ) mindestens eine Lumineszenz oder eine Farbe oder eine Lichtreflektion oder eine Lichtabsorption oder eine Polarisation beinhaltet. ) Includes at least one luminescence or a color or a light reflection or light absorption or polarization.
  5. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Hohlfaserabschnitt ( ) According to one of the preceding claims, wherein the at least one hollow fiber section ( 4 4 ) der Abschnitt einer Glashohlfaser ist. ) Is the portion of a glass hollow fiber.
  6. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material desmindestens einen Hohlfaserabschnitts ( ) According to one of the preceding claims, wherein the material desmindestens a hollow fiber section ( 4 4 ) für den Analyten permeabel ist. ) Is permeable for the analyte.
  7. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei der Sensor ( ) According to one of the preceding claims, wherein the sensor ( 1 1 ) eine hygroskopische Substanz beinhaltet. ) Includes a hygroscopic substance.
  8. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Hohlfaserabschnitt ( ) According to one of the preceding claims, wherein the at least one hollow fiber section ( 4 4 ) in eine Trägersubstanz( ) In a carrier substance ( 10 10 ) eingebettet ist. ) Is embedded.
  9. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach Anspruch 8, wobei die Trägersubstanz( ) According to claim 8, wherein the carrier substance ( 10 10 ) gaspermeabel ist. ) Is gas-permeable.
  10. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Trägersubstanz( ) According to claim 8 or 9, wherein the carrier substance ( 10 10 ) hydrophob ist. ) Is hydrophobic.
  11. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Trägersubstanz ein Polymer ( ) According to one of claims 8 to 10, wherein the carrier substance is a polymer ( 10 10 ) oder ein Silikon ist. ) Or a silicone.
  12. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Enden ( ) According to one of claims 1 to 11, wherein ends ( 4a 4a , . 4b 4b ) des mindestens einen Hohlfaserabschnitts ( ) Of at least one hollow fiber section ( 4 4 ) offen sind. ) Are open.
  13. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Enden ( ) According to one of claims 1 to 11, wherein ends ( 4a 4a , . 4b 4b ) des mindestens einen Hohlfaserabschnitts ( ) Of at least one hollow fiber section ( 4 4 ) durch jeweils einen Pfropfen ( ) By a respective plug ( 4c 4c ) oder eine Kappe ( ) Or a cap ( 4d 4d ) verschlossen sind. ) Are closed.
  14. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der mindestens eine Hohlfaserabschnitt ( ) According to one of claims 1 to 11, wherein the at least one hollow fiber section ( 4 4 ) so geformt ist, dass Enden ( ) Is shaped so that ends ( 4a 4a , . 4b 4b ) des mindestens einen Hohlfaserabschnitts ( ) Of at least one hollow fiber section ( 4 4 ) verschlossen sind. ) Are closed.
  15. Sensor ( Sensor ( 1 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sensor ( ) According to one of the preceding claims, wherein the sensor ( 1 1 ) eine Vielzahl von Hohlfaserabschnitten ( ) A plurality of hollow fiber sections ( 4 4 ) umfasst, in deren Innerem sich das Medium ( ) Includes, in the interior of the medium ( 3 3 ) befindet. ) Is.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Sensors ( A method for producing a sensor ( 1 1 ) zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe ( ) For the quantitative detection of an analyte in a sample ( 7 7 ), umfassend die Schritte: a) Befüllen mindestens einer Hohlfaser ( ), Comprising the steps of: a) filling at least one hollow fiber ( 5 5 ) mit einem Medium ( ) With a medium ( 3 3 ), wobei das Medium ( ), Wherein the medium ( 3 3 ) wenigstens einen Farbstoff ( ) At least one dye ( 2 2 ) enthält, der ein optisches Verhalten aufweist, welches innerhalb des Sensors ( ), Which has an optical behavior that within the sensor ( 1 1 ) durch den Analyten beeinflussbar ist, und wobei das Medium ( ) Can be influenced by the analyte, and wherein the medium ( 3 3 ) eine Osmolalität aufweist, welche größer ist als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität, für die der Sensor ( ) Has a osmolality that is greater than a predetermined maximum Probenosmolalität for which the sensor ( 1 1 ) vorgesehen ist; ) is provided; b) Zerteilen der befüllten mindestens einen Hohlfaser ( b) cutting the filled at least one hollow fiber ( 5 5 ) in Hohlfaserabschnitte ( ) In hollow fiber sections ( 4 4 ); ); c) Vermischen der Hohlfaserabschnitte ( c) mixing of the hollow fiber sections ( 4 4 ) mit einer fluiden Form einer Trägersubstanz ( ) With a fluid form of a carrier substance ( 10 10 ); ); d) Verteilen der mit der Trägersubstanz ( d) distributing the carrier with the substance ( 10 10 ) vermischten Hohlfaserabschnitte ( ) Mixed hollow fiber sections ( 4 4 ) über eine Fläche; ) Over a surface; und e) Aushärten der Trägersubstanz ( and e) curing the carrier substance ( 10 10 ). ).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Farbstoff ( The method of claim 16, wherein the dye ( 2 2 ) mit einer Pufferlösung vermischt ist. ) Is mixed with a buffer solution.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Befüllen der mindestens einen Hohlfaser ( The method of claim 16 or 17, wherein the filling of the at least one hollow fiber ( 5 5 ) mit dem Medium ( ) With the medium ( 3 3 ) Kapillarkräfte ausnutzt, und dabei ein Ende ( ) Capillary exploits, while an end ( 5a 5a ) der mindestens einen Hohlfaser ( ) Of at least one hollow fiber ( 5 5 ) in einen Vorrat des Mediums ( ) Into a reservoir of the medium ( 3 3 ) eingetaucht wird. ) Is immersed.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei eine Vielzahl von Hohlfasern ( The method of claim 18, wherein a plurality of hollow fibers ( 5 5 ) in Form eines Bündels ( ) In the form of a bundle ( 6 6 ) mit einem Ende ( ) With one end ( 5a 5a ) in den Vorrat des Mediums ( ) In the supply of the medium ( 3 3 ) eingetaucht wird, nach dem Befüllen der Hohlfasern ( ) Is immersed, after filling of the hollow fibers ( 5 5 ) mit dem Medium ( ) With the medium ( 3 3 ) die Enden ( ) The ends ( 5a 5a , . 5b 5b ) der Hohlfasern ( ) Of the hollow fibers ( 5 5 ) verschlossen werden, und das zwischen den Hohlfasern ( ) Are closed, and that between the hollow fibers ( 5 5 ) befindliche Medium ( ) Contained medium ( 3 3 ) abgewaschen wird, ehe die Hohlfasern ( ) Is washed before the hollow fibers ( 5 5 ) gemäß Schritt b in Hohlfaserabschnitte ( ) In accordance with step b in hollow fiber sections ( 4 4 ) zerteilt werden. ) Are broken.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Trägersubstanz ein Polymer ( Method according to one of claims 16 to 19, wherein the carrier substance is a polymer ( 10 10 ) oder ein Silikon ist. ) Or a silicone.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Zerteilen der befüllten Hohlfaser ( Method according to one of claims 16 to 20, wherein said cutting of the filled hollow fiber ( 5 5 ) in Hohlfaserabschnitte ( ) In hollow fiber sections ( 4 4 ) dadurch geschieht, dass Hohlfaserabschnitte ( ) Thus happens that hollow fiber sections ( 4 4 ) von der Hohlfaser ( ) Of the hollow fiber ( 5 5 ) durch ein Werkzeug abgequetscht werden, welches eine Temperatur aufweist, bei welcher das Material der Hohlfaser ( ) Are squeezed by a tool which has a temperature at which the material of the hollow fiber ( 5 5 ) plastisch deformierbar ist. ) Is plastically deformable.
  22. Verwendung eines Sensors ( Using a sensor ( 1 1 ) nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl der Hohlfaserabschnitte ( ) According to claim 15, wherein the plurality of hollow fiber sections ( 4 4 ) in der Probe ( ) In the sample ( 7 7 ) dispergiert ist. ) Is dispersed.
Description  Langue du texte original : Allemand
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft einen Sensor zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe, bei dem ein optisches Verhalten wenigstens eines Farbstoffs zum quantitativen Nachweis des Analyten genutzt wird. The invention relates to a sensor for the quantitative detection of an analyte in a sample, in which an optical behavior of at least one dye is used for the quantitative detection of the analyte. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a sensor.
  • [0002] [0002]
    Die Übersetzung The translation DE 694 30 003 T2 DE 694 30 003 T2 der europäischen Patentschrift European Patent Specification EP 0 731 664 B1 EP B1 0731664 zur internationalen Anmeldung the international application PCT/US94/12146 PCT / US94 / 12146 offenbart einen Sensor mit einem in einer wässrigen Phase enthaltenen Indikatorfarbstoff. discloses a sensor with an indicator dye contained in an aqueous phase. Der Farbstoff kann sich in einer an Teilchen ad- oder in Teilchen absorbierten Flüssigkeit befinden, die Teilchen ihrerseits sind dabei in ein gas- und lichtdurchlässiges polymeres Material eingebettet, welches kein flüssiges Wasser durchlässt. The dye can be found in an ad of particles or absorbed into particles liquid, the particles themselves are embedded in a gas- and light-permeable polymeric material which does not transmit liquid water. Die wässrige Phase kann auch in Mikrokammern eingeschlossen sein. The aqueous phase may also be entrapped in micro-chambers. Ferner kann die wässrige Phase einen Puffer enthalten sowie Salze zur Einstellung einer gewünschten Osmolarität. Further, the aqueous phase may contain a buffer and salts to set a desired osmolarity.
  • [0003] [0003]
    Die internationale Veröffentlichung The international publication WO 00/26655 A1 WO 00/26655 A1 der internationalen Anmeldung International Application PCT/US99/25506 PCT / US99 / 25506 offenbart einen Farbstoff, der in einer Vertiefung einer Sensormembran eingeschlossen ist. discloses a dye, which is enclosed in a recess of a sensor membrane. Eine perforierte Metallscheibe ist unter der Sensormembran angeordnet, um ein Anschwellen der Farbstoffschicht zu verhindern. A perforated metal plate is disposed below the sensor membrane, to prevent swelling of the dye layer.
  • [0004] [0004]
    Die deutsche Übersetzung The German translation DE 692 19 061 T2 DE 692 19 061 T2 der europäischen Patentschrift European Patent Specification EP 0 539 175 B1 EP B1 0539175 beschreibt unter anderem die Imprägnierung eines Trägers mit einer Reagenzzusammensetzung. describes inter alia the impregnation of a support with a reagent composition. Diese enthält einen Puffer und kann als Bindemittel zB Cellulose, Gummi arabicum oder Polyvinylpyrrolidon enthalten. This includes a buffer and may arabic as binders such as cellulose, rubber or polyvinylpyrrolidone.
  • [0005] [0005]
    Die deutsche Übersetzung The German translation DE 696 12 017 T2 DE 696 12 017 T2 der europäischen Patentschrift European Patent Specification EP 0 873 517 B1 EP B1 0873517 zur internationalen Anmeldung the international application PCT/US96/16469 PCT / US96 / 16469 beschreibt eine wässrige Phase mit Indikator und Puffer, welche sich in einer zweiten hydrophoben Phase befindet. describes an aqueous phase with indicator and buffer, which is located in a second hydrophobic phase. Dabei kann diese Emulsion Feuchthaltemittel enthalten. In this case, this emulsion humectant. Die wässrige Phase befindet sich in Mikrokompartimenten. The aqueous phase is in micro-compartments. Es können Substanzen zugegeben werden, welche den osmotischen Druck regeln. It may be added substances which regulate the osmotic pressure.
  • [0006] [0006]
    Die deutsche Offenlegungsschrift German Offenlegungsschrift DE 2 134 910 DE 2134910 betrifft einen Farbstoff zum Anfärben weißer Blutzellen sowie ein Verfahren zur analytischen Bestimmung von weißen Blutzellen im Blut. relates to a dye for staining white blood cells and a method for the analytical determination of white blood cells in the blood. Eine wässrige Lösung mit einem Farbstoff wird mit einer Blutprobe versetzt. An aqueous solution with a dye is mixed with a blood sample. Dabei enthält die wässrige Lösung Zusatzstoffe, um einen pH-Wert und eine Osmolalität innerhalb der normalen Bereiche für menschliches Blutplasma zu halten. The aqueous solution contains additives to maintain a pH and osmolality within normal ranges for human blood plasma.
  • [0007] [0007]
    Die internationale Veröffentlichung The international publication WO 2009/140559 A1 WO 2009/140559 A1 zur internationalen Anmeldung the international application PCT/US2009/044048 PCT / US2009 / 044048 offenbart ein Sensorelement mit Schichtstruktur. discloses a sensor element having a layer structure. Ein Indikator ist dabei an eine poröse Stützmembran gebunden, welche auf einem Polymersubstrat angeordnet ist. An indicator is bound to a porous support membrane which is disposed on a polymer substrate. Die Stützmembran kann auch aus Plastikgewebe bestehen. The support membrane can also consist of plastic fabric.
  • [0008] [0008]
    Die US-Veröffentlichung The US release US 2004/171094 A1 US 2004/171094 A1 betrifft einen in hydrophobe Polymerteilchen eingeschlossenen Farbstoff mit analytabhängiger Phosphoreszenz. relates to a hydrophobic polymer particles entrapped in dye with analytabhängiger phosphorescence. Die Teilchen können ihrerseits in eine Schicht oder Matrix eingebettet sein, welche wasseraufnehmend sein und bei Wasseraufnahme anschwellen kann. The particles may themselves be embedded in a layer or matrix be water absorbent and can swell when they absorb water.
  • [0009] [0009]
    Die US-Veröffentlichung The US release US 2008/215254 A1 US 2008/215254 A1 beschreibt Sensoren, welche aus einer oder mehreren auf einem transparenten Träger angeordneten Schichten bestehen. describes sensors which consist of one or more arranged on a transparent carrier layers. Die Schichten können aus einem Polymer bestehen und beispielsweise in den Kavitäten einer Mikrotiterplatte oder am Ende eines Lichtleiters angeordnet werden. The layers may consist of a polymer, and for example be arranged in the cavities of a microtiter plate or at the end of a light guide.
  • [0010] [0010]
    Optische Sensoren zur Detektion saurer oder basischer Gase, zum Beispiel Ammoniak oder Schwefeldioxid, in gasförmigen Proben oder in Flüssigkeiten gelöst, sind hinlänglich bekannt. Optical sensors for the detection of acidic or basic gases such as ammonia or sulfur dioxide, in gaseous samples or dissolved in liquids, are well known. Diese Sensoren verfügen über einen Farbstoff mit einem optischen Verhalten, das durch das nachzuweisende Gas beeinflusst wird, oftmals indirekt, etwa über eine Änderung des pH-Werts einer den Farbstoff enthaltenden Pufferlösung. These sensors feature a dye having an optical behavior that is influenced by the gas to be detected, often indirectly, such as by a change in the pH of the dye-containing buffer solution. In der Regel ist die Pufferlösung mit dem Farbstoff von der zu untersuchenden Probe durch ein gaspermeables Material, zum Beispiel ein gaspermeables Polymer, getrennt. In general, the buffer solution is separated with the dye of the sample to be tested by a gas-permeable material, for example a gas-permeable polymer. Gelangt nun Wasser aus der Probe in die Pufferlösung, weil das gaspermeable Material selbst wasseraufnahmefähig ist und Wasser dann aus dem gaspermeablen Material in die Pufferlösung gelangt, oder weil Wasser in Form von Dampf durch das gaspermeable Material in die Pufferlösung diffundiert, so ändert sich die Konzentration des Puffers und damit der pH-Wert. Now passes water from the sample in the buffer solution because the gas permeable material itself is water-receptive and water then passes from the gas permeable material in the buffer solution, or because the water in the form of vapor diffuses through the gas permeable material in the buffer solution, the concentration changes of the buffer, and thus the pH. Dadurch ergeben sich Bedingungen im Sensor, welche nicht mehr der Kalibrierung des Sensors entsprechen. This conditions arising in the sensor which no longer correspond to the calibration of the sensor. Da der Wassertransport in die Pufferlösung von den Osmolalitäten der Pufferlösung und der Probe bestimmt wird, resultiert eine Osmolalitätsquerempfindlichkeit des Sensors. Because of water transport is determined in the buffer solution of the osmolality of the buffer solution and the sample results in a Osmolalitätsquerempfindlichkeit the sensor. Diese ist vor allem dann problematisch, wenn sich die Osmolalität der Probe über die Zeitdauer einer Messung ändert. This is especially problematic when changing the osmolality of the sample over the duration of a measurement. Diese Problematik tritt beispielsweise im Biotechnologie-Bereich auf, hier werden Sensoren der beschriebenen Art zur Überwachung von Bioprozessen, etwa Fermentationen oder Zellkultivierungen eingesetzt. This problem occurs, for example in the biotechnology area, here sensors of the type described for monitoring bioprocesses, such fermentations or cell cultivations are used. Auch im medizinischen Bereich, bei online oder offline Messungen in Blut, Urin oder Geweben, können starke Änderungen der Osmolalität auftreten, welche bei den beschriebenen Sensoren nach dem Stand der Technik zu großen Messfehlern führen. Also in the medical field, in online or offline measurements in blood, urine or tissues can occur strong changes in osmolality, which result in the described sensors according to the prior art to large measurement errors.
  • [0011] [0011]
    Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor bereitzustellen, der eine gegenüber dem Stand der Technik verringerte Osmolalitätsquerempfindlichkeit aufweist, und dessen Kalibrierung somit von der Osmolalität der Probe weitgehend unabhängig ist. The object of the invention is to provide a sensor which has a relative to the prior art Osmolalitätsquerempfindlichkeit reduced, and thus the calibration of the osmolality of the sample is largely independent.
  • [0012] [0012]
    Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor gemäß Anspruch 1. This object is achieved by a sensor according to claim. 1
  • [0013] [0013]
    Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Sensor hergestellt werden kann, der eine gegenüber dem Stand der Technik verringerte Osmolalitätsquerempfindlichkeit aufweist, und dessen Kalibrierung somit von der Osmolalität der Probe weitgehend unabhängig ist. Another object of the invention is to provide a method, with which a sensor can be produced which has a relative to the prior art Osmolalitätsquerempfindlichkeit reduced, and thus the calibration of the osmolality of the sample is largely independent.
  • [0014] [0014]
    Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 16. This object is achieved by a method according to claim 16.
  • [0015] [0015]
    Der erfindungsgemäße Sensor zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe umfasst wenigstens einen Farbstoff, der ein optisches Verhalten aufweist, welches innerhalb des Sensors durch den Analyten beeinflussbar ist, welches also direkt oder, bedingt durch die Ausgestaltung des Sensors, indirekt von dem Analyten abhängt. At least, the inventive sensor for the quantitative detection of an analyte in a sample comprising a dye having an optical behavior that is influenced within the sensor by the analyte, which thus, indirectly depends directly or, due to the configuration of the sensor of the analyte. Dies bedeutet, aus dem optischen Verhalten des wenigstens einen Farbstoffs kann quantitativ auf den Analyten geschlossen werden, es kann also beispielsweise eine Konzentration oder ein Partialdruck für den Analyten ermittelt werden. This means out of the optical response of the at least one dye can be quantitatively concluded for the analyte, so it can, for example, a concentration or a partial pressure for the analyte to be determined. Hierzu wird vorteilhaft eine Kalibrierung des Sensors verwendet. For this purpose, a calibration of the sensor is used to advantage. Unter quantitativem Nachweis des Analyten wird verstanden, dass ein Wert für die Konzentration oder den Partialdruck des Analyten bis auf fachübliche Fehlergrenzen bestimmt wird, aber auch, dass lediglich festgestellt wird, dass die Konzentration oder der Partialdruck des Analyten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen; Under quantitative detection of the analyte is understood that a value for the concentration or partial pressure of the analyte is determined up to usual technical error limits, but that is only found that the concentration or the partial pressure of the analyte within a predetermined range; der vorgegebene Bereich kann dabei eine Untergrenze und eine Obergrenze, oder nur entweder eine Untergrenze oder eine Obergrenze haben. the predetermined region may have a lower limit and an upper limit, or has either a lower limit or an upper limit.
  • [0016] [0016]
    Ferner umfasst der erfindungsgemäße Sensor ein Medium, in welchem der wenigstens eine Farbstoff enthalten ist; Further, the sensor of the invention comprises a medium in which the at least one dye is present; das Medium kann beispielsweise eine Flüssigkeit umfassen, in welcher der wenigstens eine Farbstoff gelöst ist; the medium can include, for example, a liquid in which the at least one dye is dissolved; je nach Ausführungsform kann das Medium weitere Komponenten beinhalten, wie im Weiteren noch dargelegt wird. Depending on the embodiment, the medium may contain other components, as will be explained in the following.
  • [0017] [0017]
    Erfindungsgemäß umfasst der Sensor mindestens einen Hohlfaserabschnitt, in dessen Innerem sich das Medium mit dem Farbstoff befindet, und ebenso erfindungsgemäß ist im Medium eine Osmolalität gegeben, welche größer ist als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität, für welche eine Verwendung des Sensors vorgesehen ist. According to the invention, the sensor comprises at least one hollow fiber section, in the interior of which the medium is located with the dye, and also according to the invention has an osmolality is added in the medium, which is greater than a predetermined maximum Probenosmolalität for which there is provided a use of the sensor. Für Proben mit einer Osmolalität größer als diese maximale Probenosmolalität sollte der erfindungsgemäße Sensor nicht eingesetzt werden, da die Messergebnisse in solch einem Fall nicht verlässlich wären. For samples with an osmolality greater than this maximum Probenosmolalität the sensor of the invention should not be used because the measurement results in such a case would not be reliable. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sensor eine Vielzahl von Hohlfaserabschnitten, in deren Innerem sich das Medium befindet. In a preferred embodiment, the sensor comprises a plurality of hollow fiber sections, in the interior of which the medium is located.
  • [0018] [0018]
    Der mindestens eine Hohlfaserabschnitt bewirkt eine mechanische Einschränkung einer Volumenveränderung des Mediums. The at least one hollow-fiber portion causes a mechanical restriction of a volume change of the medium. Durch die Kombination dieser mechanischen Einschränkung mit der gegebenen Osmolalität im Medium ergibt sich eine definierte Aufnahme von Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, in das Medium, wenn der Sensor mit einer Probe in Kontakt gebracht wird, in welcher der Analyt, also der nachzuweisende Stoff, in dem Lösungsmittel gelöst ist. By combining these mechanical constraint with the given osmolality in the medium results in a defined absorption of solvent, for example water, into the medium, if the sensor is brought into contact with a sample in which the analyte, ie the substance to be detected, in the solvent is dissolved. Für gasförmige Proben kann entsprechend Wasser in Form von in der Probe enthaltenem Wasserdampf in den Sensor gelangen, und es ergibt sich analog eine definierte Aufnahme von Wasser. For gaseous samples can accordingly in the form of water contained in the sample water vapor entering the sensor, and the result is analogous to a defined receiving water. Solange die Osmolalität im Medium größer ist als in der Probe, wirkt der osmotische Druck auf ein Einströmen des Lösungsmittels in das Medium hin. As long as the osmolality of the medium is greater than in the sample, the osmotic pressure of an inflow of the solvent into the medium is working towards. Dieser Zustrom von Lösungsmittel würde zu einem Anschwellen des Mediums führen. This influx of solvent would lead to a swelling of the medium. Durch den mindestens einen Hohlfaserabschnitt ist die Volumenveränderung des Mediums, also insbesondere ein Anschwellen, aber scharf begrenzt; The at least one hollow fiber section is the change in volume of the medium, ie, in particular swelling, but sharply defined; dadurch ist auch die Aufnahme von Lösungsmittel in das Medium klar begrenzt. thereby also the absorption of solvent into the medium is clearly limited. In der Folge ergibt sich für einen gegebenen Sensor eine definierte Aufnahme von Lösungsmittel in das Medium, unabhängig von der Osmolalität der Probe, solange die Osmolalität der Probe geringer als die Osmolalität im Medium ist. As a result is obtained for a given sensor, a defined absorption of solvent into the medium, regardless of the osmolality of the sample, as long as the osmolality of the sample is less than the osmolality in the medium. Diese definierte Aufnahme von Lösungsmittel kann bei der Kalibrierung des Sensors berücksichtigt werden. This defined inclusion of solvent can also be considered in the calibration of the sensor. Damit wird eine Kalibrierung des Sensors unabhängig von der Osmolalität der Probe, in welcher der Sensor eingesetzt wird, solange die Osmolalität der Probe geringer als die Osmolalität im Medium ist. Thus, a calibration of the sensor regardless of the osmolality of the sample in which the sensor is used, as long as the osmolality of the sample is less than the osmolality in the medium.
  • [0019] [0019]
    In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist der wenigstens eine Farbstoff mit einer Pufferlösung vermischt, die dann als Teil des Mediums anzusehen ist. In one embodiment of the inventive sensor of at least one dye with a buffer solution is mixed, which is to be regarded as part of the medium. Dies findet vor allem bei jenen Sensoren Anwendung, bei denen die Sensorwirkung auf einem pH-Wert-abhängigen optischen Verhalten des wenigstens einen Farbstoffs beruht, und der Analyt eine pH-Wert-Änderung im Medium bewirkt. This takes place especially in those sensors application in which the sensor action is based on a pH-dependent optical response of the at least one dye, and the analyte causes a pH change in the media.
  • [0020] [0020]
    Die Osmolalität im Medium kann bei der Herstellung des Sensors durch Zusatz wenigstens einer Substanz zum Medium eingestellt werden. The osmolality of the medium can be adjusted during manufacture of the sensor by adding at least one substance to the medium. In Ausführungsformen kann die wenigstens eine Substanz mit dem wenigstens einen Farbstoff vermischt werden. In embodiments, the at least one substance at least one dye are mixed with the. Als Substanzen zur Einstellung der Osmolalität im Medium können beispielsweise Salze, etwa NaCl oder KCl, Polyelektrolyte oder Neutralmoleküle wie zum Beispiel Zucker, etwa Glucose, Fructose, Mannose, Saccharose, verwendet werden. As substances for adjusting the osmolality of the medium can, for example, salts such as NaCl or KCl, polyelectrolytes or Neutral molecules such as sugars, such as glucose, fructose, mannose, sucrose, may be used. Auch diese zugesetzten Substanzen sind als Teil des Mediums anzusehen. These added substances are to be regarded as part of the medium. Wichtig ist hierbei selbstverständlich, dass die zugesetzten Substanzen den quantitativen Nachweis des Analyten nicht stören. It is important, of course, that the added substances do not interfere with the quantitative detection of analytes.
  • [0021] [0021]
    Das optische Verhalten des Farbstoffs, welches zum quantitativen Nachweis eines Analyten genutzt wird, kann beispielsweise eine Lumineszenz sein, wobei Lumineszenz mindestens Phosphoreszenz und Fluoreszenz umfasst. The optical behavior of the dye, which is used for the quantitative detection of an analyte, may for example be a luminescence wherein the luminescence comprises at least phosphorescence and fluorescence. Ebenso kann eine Lichtreflektion oder Lichtabsorption zum quantitativen Nachweis des Analyten genutzt werden. Also, a light reflection or absorption of light can be used for the quantitative detection of analytes. Eine weitere Möglichkeit ist, eine Farbe des Farbstoffs zu nutzen. A further possibility is to use a color of the dye. Dabei zeigen jeweils die Farbe des Farbstoffs, die Lichtreflektion oder -absorption, oder die Lumineszenz eine Abhängigkeit von dem Analyten. In each case, the color of the dye, the light reflection or absorption, or the luminescence showing a function of the analyte. Diese Abhängigkeit kann im Falle einer Lumineszenz darin bestehen, dass eine Relaxationszeit der Lumineszenz, es kann sich hierbei um eine Relaxationszeit für die Intensität der Lumineszenz oder für eine Polarisation der Lumineszenz handeln, von dem Analyten abhängt. This dependence can be made in the case of luminescence that a relaxation time of the luminescence, this can be be a relaxation time of the intensity of the luminescence or polarization of the luminescence, depending on the analyte. Ebenso ist es denkbar, dass Intensität oder Wellenlänge des auftretenden Lumineszenzlichts von dem Analyten abhängen. It is also conceivable that the intensity or wavelength of the luminescent light occurring from the analyte dependent. Im Falle einer Farbe kann der Farbstoff je nach Konzentration oder Partialdruck des Analyten eine andere Farbe annehmen. In the case of a color dye may take a different color depending on the analyte concentration or partial pressure. Im Falle von Lichtreflektion oder -absorption kann sich die Reflektivität beziehungsweise der Absorptionsgrad einer den Farbstoff enthaltenden Schicht für bestimmte Lichtwellenlängen in Abhängigkeit vom Analyten ändern. In the case of light reflection or absorption of the reflectivity or absorptivity of the dye-containing layer for certain wavelengths of light, depending on the analyte can change. Es kann auch mehr als eine Art optisches Verhalten für die Messung ausgenutzt werden, etwa eine Relaxationszeit der Lumineszenz und ein Absorptionsverhalten. It can also be more than one type optical behavior for the measurement can be utilized, such as a relaxation time of the luminescence and absorption behavior. Zu diesem Zweck kann mehr als ein Farbstoff verwendet werden, so dass etwa das Lumineszenzverhalten eines ersten Farbstoffs und das Absorptionsverhalten eines zweiten Farbstoffs ausgewertet werden, um einen Analyten quantitativ zu bestimmen. For this purpose, more than one dye may be used so that as the luminescence of a first dye and a second dye, the absorption behavior is evaluated to determine an analyte quantitatively. Bei Verwendung mehr als eines Farbstoffs kann auch die Effizienz strahlungsloser Energieübertragung zwischen den Farbstoffen, beispielsweise der Förster-Resonanzenergietransfer, soweit diese Effizienz quantitativ vom Analyten abhängt, zur quantitativen Bestimmung des Analyten genutzt werden. When using more than one dye can also improve the efficiency-radiative energy transfer between the dyes, for example, the Förster resonance energy transfer, as far as this depends on the efficiency of quantitative analyte be used for the quantitative determination of the analyte.
  • [0022] [0022]
    Die Abhängigkeit des optischen Verhaltens vom Analyten kann aus einer direkten Wechselwirkung zwischen dem Analyten und dem wenigstens einen Farbstoff resultieren, etwa einem Energieaustausch oder einer chemischen Reaktion zwischen Molekülen des Farbstoffs und des Analyten, oder aus einer indirekten Wechselwirkung über dem Farbstoff zugesetzte Substanzen.Generelle Voraussetzung für das Funktionieren des Sensors ist damit, dass der Analyt mit dem wenigstens einen Farbstoff in eine solche direkte oder indirekte Wechselwirkung treten kann. The dependence of the optical behavior of the analyte may consist of a direct interaction between the analyte and the at least result a dye, such as an exchange of energy or a chemical reaction between molecules of the dye and the analyte or an indirect interaction via the dye added Substanzen.Generelle prerequisite for the functioning of the sensor is so that the analyte can contact at least with a dye in such a direct or indirect interaction. Bei einem erfindungsgemäßen Sensor, bei dem etwa Farbstoff und Pufferlösung im Inneren des mindestens einen Hohlfaserabschnittes vorliegen, muss der Analyt das Gemisch aus Farbstoff und Pufferlösung erreichen können. In an inventive sensor in which such dye and buffer are present in the interior of at least one hollow fiber section, the analyte must be able to reach the mixture of dye and buffer solution.
  • [0023] [0023]
    Beispiele für Analyte sind Gase in gasförmigen Gemischen oder in Flüssigkeiten gelöste Gase. Examples of analytes are gases in gaseous mixtures or liquids in dissolved gases. Beispielsweise kann in Wasser gelöstes Gas, etwa Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Ammoniak durch einen erfindungsgemäßen Sensor erfasst werden. For example, can be detected by a sensor according to the invention in water dissolved gas, such as sulfur dioxide, carbon dioxide, carbon monoxide or ammonia. So ist das in Wasser basisch reagierende Ammoniak ein Beispiel, bei dem als Farbstoff für den Sensor ein Farbstoff mit pH-Wert-abhängigem optischem Verhalten gewählt werden kann. So the basic reaction in water, ammonia is an example in which a dye with pH-dependent optical behavior can be selected as the colorant for the sensor. In Abhängigkeit von der Konzentration des in der Probe gelösten Ammoniaks stellt sich innerhalb des Mediums ein pH-Wert ein, welcher aus dem optischen Verhalten des Farbstoffs bestimmt werden kann. Depending on the concentration of dissolved ammonia in the sample arises within the medium a pH-value which can be determined from the optical behavior of the dye. Indirekt ist so ein Rückschluss auf die Ammoniakkonzentration möglich. Indirectly a conclusion on the ammonia concentration is possible. Selbstverständlich ist eine direkte Kalibrierung der Ammoniakkonzentration gegen das optische Verhalten möglich, eine tatsächliche Bestimmung eines pH-Wertes ist dann nicht erforderlich. Of course, a direct calibration of the ammonia concentration to the optical behavior is possible an actual determination of pH is not then required. Das eben angeführte Beispiel des Ammoniak-Nachweises ist auch ein Beispiel für eine indirekte Wechselwirkung zwischen dem Farbstoff und dem Analyten, hier also dem Ammoniak. The just mentioned example, the detection of ammonia is also an example of an indirect interaction between the dye and the analyte, in this case the ammonia. Die Wechselwirkung geschieht hier über eine mit dem Farbstoff vermischte Pufferlösung, indem der Analyt den pH-Wert der Pufferlösung ändert, und das optische Verhalten des Farbstoffs vom pH-Wert seiner Umgebung, hier also der Pufferlösung, abhängt. The interaction takes place here on a mixed with the dye buffer solution by the analyte changes the pH of the buffer solution, and the optical behavior of the dye on the pH of its surroundings, in this case the buffer solution depends. Analoge Aussagen gelten auch für Schwefeldioxid und weitere Gase. Analogous statements also apply to sulfur dioxide and other gases. Ein Beispiel für einen Farbstoff mit einem pH-Wert-abhängigen Fluoreszenzverhalten, mit dem Kohlendioxid nachzuweisen ist, ist Hydroxypyrentrisulfonsäure (HPTS). An example of a dye with a pH-dependent fluorescence behavior is demonstrated with the carbon dioxide, is hydroxypyrene (HPTS). Zur Messung von Schwefeldioxid kann etwa Bromkresolrot verwendet werden. For the measurement of sulfur dioxide can be used as Bromocresol. Für den quantitativen Nachweis von Ammoniak kann Bromthymolblau oder Bromphenolblau eingesetzt werden. For the quantitative determination of ammonia or bromothymol blue bromophenol blue can be used. Zahlreiche weitere Farbstoffe und ihre Einsatzmöglichkeiten für den quantitativen Nachweis unterschiedlichster Stoffe sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Numerous other dyes and their uses for the quantitative detection of various substances are known to the skilled worker.
  • [0024] [0024]
    Es sei noch darauf hingewiesen, dass zur expliziten quantitativen Bestimmung des Analyten aus dem optischen Verhalten des wenigstens einen Farbstoffs über eine entsprechende Kalibrierung diverse Möglichkeiten bekannt sind. It should also be noted that the explicit quantitative determination of the analyte from the optical behavior are known at least one dye via an appropriate calibration diverse ways. So kann etwa eine Relaxationszeit einer Lumineszenz des wenigstens einen Farbstoffs gegen Partialdruck oder Konzentration des Analyten kalibriert werden. For about a relaxation of a luminescence of at least one dye against partial pressure or concentration of the analyte to be calibrated. Statt die Relaxationszeit selbst zu benutzen, können auch davon abhängige, mit unter experimentell einfacher und unmittelbarer zu bestimmende Größen genutzt werden, wie zum Beispiel Quotienten von Integralen über den Zeitverlauf von Lumineszenzsignalen oder Phasenverschiebungen zwischen einem modulierten Anregungssignal und der Lumineszenzantwort des Farbstoffs. Instead of using the relaxation time itself, can also dependent thereon, can be used with under experimentally simple and immediate to be determined sizes, such as quotients of integrals over the time course of luminescence signals or phase shift between a modulated excitation signal and the luminescence of the dye. Diese und weitere Möglichkeiten sind im Stand der Technik hinreichend beschrieben, beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung These and other options are described in the prior art sufficiently, for example, in German Patent Application DE 10 2011 055 272 A1 DE 10 2011 055 272 A1 und den darin zitierten Schriften. and the documents cited therein.
  • [0025] [0025]
    Erfindungsgemäße Sensoren können aber auch zum quantitativen Nachweis anderer gelöster Stoffe, auch von Ionen, verwendet werden. But the invention can also sensors for the quantitative detection of other dissolved substances, are also used by ions.
  • [0026] [0026]
    In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist der mindestens eine Hohlfaserabschnitt in eine Trägersubstanz eingebettet. In one embodiment of the sensor according to the invention the at least one hollow-fiber portion is embedded in a carrier substance. Bevorzugt wird eine Vielzahl von Hohlfaserabschnitten verwendet, und die Trägersubstanz fixiert dabei die Hohlfaserabschnitte relativ zueinander. Preferably, a plurality of hollow fiber sections is used, and the carrier substance is fixed while the hollow fiber portions relative to one another. In diesem Fall muss der Analyt in der Lage sein, durch die Trägersubstanz hindurch zu dem Medium im Inneren des mindestens einen Hohlfaserabschnittes zu gelangen. In this case, the analyte in the must be able to pass through the carrier substance to the medium in the interior of at least to reach a hollow fiber section. Dies kann beispielsweise durch Diffusion des Analyten in die Trägersubstanz geschehen. This can be done for example by diffusion of the analyte in the carrier substance. In diesem Zusammenhang ist in einer Ausführungsform die Trägersubstanz gaspermeabel. In this context, in one embodiment, the carrier gas permeable substance. In Ausgestaltungen ist die Trägersubstanz hydrophob. In embodiments, the carrier is hydrophobic. In speziellen Ausgestaltungen ist die Trägersubstanz ein Polymer oder ein Silikon. In specific embodiments, the carrier substance is a polymer or a silicone.
  • [0027] [0027]
    In einer speziellen Ausführungsform beinhaltet der Sensor eine hygroskopische Substanz. In a specific embodiment, the sensor includes a hygroscopic substance. Solche Ausführungsformen lassen sich in gasförmigen Proben, etwa an der Atmosphäre, einsetzen. Such embodiments can be in gaseous samples, running about in the atmosphere. Die hygroskopische Substanz nimmt aus der Probe Wasser auf, welches in der Probe etwa als Wasserdampf vorliegt. The hygroscopic substance absorbs from the sample water, which is present as water vapor in the sample. Damit wird für den wenigstens einen Farbstoff eine wässrige Umgebung erzeugt. Thus, an aqueous environment is created for the at least one dye. Es können daher Farbstoffe und Zusätze wie etwa Puffer verwendet werden, welche sonst auf wässrige Proben beschränkt sind, um Messungen in der Gasphase vorzunehmen. It can be used therefore, dyes and additives such as buffers, which are otherwise limited to aqueous samples, to make measurements in the gas phase. Vorzugsweise ist die hygroskopische Substanz mit dem wenigstens einen Farbstoff vermischt. Preferably, the hygroscopic substance is mixed with the at least one dye.
  • [0028] [0028]
    In bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors ist der mindestens eine Hohlfaserabschnitt aus Glas, dh es handelt sich um einen Abschnitt einer Glashohlfaser. In certain embodiments of the inventive sensor is at least one hollow fiber section of glass, that is a portion of a glass hollow fiber. Glas besitzt eine hinreichend hohe mechanische Stabilität, um das durch den osmotischen Druck bedingte, vorstehend erwähnte Anschwellen des Mediums wirksam mechanisch einzuschränken. Glass has a sufficiently high mechanical stability in order to effectively limit the mechanically caused by the osmotic pressure of the above-mentioned swelling medium. Es können für die Hohlfasern aber auch andere Materialien verwendet werden, welche eine zur wirksamen mechanischen Einschränkung des Anschwellens des Mediums hinreichende mechanische Stabilität aufweisen. It can be used for the hollow fibers but also other materials are used, which for an effective mechanical constraint of swelling of the medium have sufficient mechanical stability. Unter einer wirksamen mechanischen Einschränkung des Anschwellens des Mediums wird dabei verstanden, dass die durch den osmotischen Druck bedingte Volumenänderung des Mediums auf einen Wert limitiert wird, bei welchem ein durch diese Volumenänderung bedingter Messfehler unter einem vom Hersteller bzw. Benutzer des Sensors festgelegten Wert bleibt, etwa ein relativer Messfehler unter 5%, bevorzugt unter 1% und besonders bevorzugt unter 0,1%. By an effective mechanical constraint of swelling of the medium is understood to mean that the conditional by the osmotic pressure volume change of the medium is limited to a value at which a conditional by this volume change measurement error remains below a specified by the manufacturer or user of the sensor value, about a relative measurement error of less than 5%, preferably below 1% and more preferably below 0.1%.
  • [0029] [0029]
    In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors sind die Hohlfaserabschnitte nicht in einer Trägersubstanz fixiert, sondern dazu vorgesehen, in einer Probe dispergiert zu werden. In another embodiment of the sensor according to the invention, the hollow fiber sections are not fixed in a carrier substance, but this intended to be dispersed in a sample. Die Hohlfaserabschnitte sind dann innerhalb der Probe beweglich. The hollow fiber sections are then movable within the sample. Insbesondere können die Hohlfaserabschnitte in der Probe schwimmen oder schweben. In particular, the hollow fiber sections can swim or float in the sample. Vorzugsweise sind die Enden der Hohlfaserabschnitte dabei verschlossen, und das Material der Hohlfaserabschnitte selbst ist für den Analyten durchlässig. Preferably, the ends of the hollow fiber sections are closed thereby, and the material of the hollow fiber sections itself is permeable to the analyte. Hohlfaserabschnitte aus für den Analyten durchlässigem Material sind natürlich auch in Ausführungsformen denkbar, in denen der mindestens eine Hohlfaserabschnitt in eine Trägersubstanz eingebettet ist. Hollow fiber portions of permeable material for the analyte are also in embodiments are conceivable in which the at least one hollow fiber section is embedded in a carrier substance. Dabei können die Enden des mindestens einen Hohlfaserabschnitts offen oder verschlossen sein. The ends of the at least one hollow fiber section can be open or closed.
  • [0030] [0030]
    Unabhängig davon, ob der mindestens eine Hohlfaserabschnitt in eine Trägersubstanz eingebettet ist oder dafür vorgesehen ist, direkt in eine Probe eingebracht zu werden, können die Enden des mindestens einen Hohlfaserabschnitts durch jeweils einen Pfropfen verschlossen sein. Regardless of whether the at least one hollow fiber section is embedded in a carrier or is intended to be introduced directly into a sample, the ends may be the at least one hollow fiber section closed by a respective plug. Ein solcher Pfropfen kann etwa aus einem Klebstoff, einem Polymer, einem Silikon oder einem Wachs bestehen. Such grafting can be made for example from an adhesive, a polymer, a silicone or a wax. Die Enden des mindestens einen Hohlfaserabschnitts können auch durch Kappen verschlossen sein; The ends of the at least one hollow fiber section can also be closed by caps; solche Kappen können beispielsweise mit dem Hohlfaserabschnitt verklebt sein, oder lediglich auf die Enden des Hohlfaserabschnitts aufgesteckt und dort reibschlüssig gehaltert sein.Diese Möglichkeiten zum Verschluss der Enden des mindestens einen Hohlfaserabschnitts sind prinzipiell stets möglich, bieten sich aber insbesondere bei Hohlfaserabschnitten an, welche aus Glas oder einem nicht thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise Polyurethan (PU) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen. Such caps can be bonded, for example, with the hollow fiber section, or simply plugged onto the ends of the hollow fiber section and there frictionally held sein.Diese options for closing the ends of the at least one hollow fiber section are in principle always possible, but are particularly appropriate in hollow fiber sections which made of glass or a non-thermoplastic material such as polyurethane (PU) or polytetrafluoroethylene (PTFE). Das Material der Pfropfen oder der Kappen kann für den Analyten durchlässig sein. The material of the plug or the caps may be permeable to the analyte.
  • [0031] [0031]
    Alternativ kann der mindestens eine Hohlfaserabschnitt selbst so geformt sein, dass die Enden des mindestens einen Hohlfaserabschnitts verschlossen sind. Alternatively it can be formed of at least one hollow fiber section saying that the ends of at least one hollow fiber section are closed. Bestehen die Hohlfaserabschnitte etwa aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyethersulfon(PES), so können die Enden eines Hohlfaserabschnitts durch Quetschen mit einem Werkzeug hinreichend hoher Temperatur verschlossen werden. Pass the hollow fiber sections for instance from a thermoplastic material, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyethersulfone (PES), so the ends of a hollow fiber section can be closed by crimping with a tool sufficiently high temperature. In diesem Zusammenhang ist eine Temperatur dann hinreichend hoch, wenn bei dieser Temperatur der jeweilige Kunststoff plastisch deformierbar ist, so dass das Material des Hohlfaserabschnitts durch das Werkzeug deformiert werden kann; In this connection, a temperature is then sufficiently high when at that temperature, the respective plastic is plastically deformable, so that the material of the hollow fiber section can be deformed by the tool; die hierfür erforderliche Temperatur hängt vom jeweiligen Kunststoff ab.Durch die Deformation des Materials des Hohlfaserabschnitts an den Enden des Hohlfaserabschnitts resultiert in dem beschriebenen Fall eine Form des Hohlfaserabschnitts, bei der die Enden des Hohlfaserabschnitts verschlossen sind. The required temperature depends on the particular plastic ab.Durch the deformation of the material of the hollow fiber section resulting at the ends of the hollow fiber section, in the described case, a shape of the hollow fiber section, in which the ends of the hollow fiber section are closed.
  • [0032] [0032]
    Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sensors zum quantitativen Nachweis eines Analyten in einer Probe umfasst die folgenden Schritte: The inventive method for producing a sensor for quantitatively detecting an analyte in a sample comprising the steps of:
    Mindestens eine Hohlfaser wird mit einem Medium befüllt. At least one hollow fiber is filled with a medium. Das Medium ist dabei von der vorstehend beschriebenen Art, das heißt, das Medium enthält wenigstens einen Farbstoff, der ein optisches Verhalten aufweist, welches innerhalb des Sensors durch den Analyten beeinflussbar ist, und das Medium weist eine Osmolalität auf, welche größer ist als eine vorgegebene maximale Probenosmolalität, für die der Sensor vorgesehen ist. The medium is of the type described above, that is, the medium contains at least one dye having an optical behavior that is influenced within the sensor by the analyte, and the medium has an osmolality that is greater than a predetermined Probenosmolalität maximum, which is provided for the sensor.
  • [0033] [0033]
    Die mindestens eine, nunmehr befüllte, Hohlfaser wird in Hohlfaserabschnitte zerteilt. The at least one, now filled, hollow fiber is cut into hollow fiber sections. Das Zerteilen kann beispielsweise durch Schneiden, Sägen, Stanzen oder Brechen erfolgen. The cutting can be done for example by cutting, sawing, punching or breaking. Besteht die Hohlfaser aus einem thermoplastischen Kunststoff, so kann das Zerteilen der Hohlfaser auch dadurch geschehen, dass Abschnitte der Hohlfaser vom Rest der Hohlfaser durch ein Werkzeug hinreichend hoher Temperatur abgequetscht werden. There is a hollow fiber made of a thermoplastic plastic, the cutting of the hollow fiber can also be done, that portions of the hollow fiber to be squeezed out from the rest of the hollow fiber through a die sufficiently high temperature. Dabei werden zugleich die Enden der so entstehenden Hohlfaserabschnitte deformiert, so dass die Enden dieser Hohlfaserabschnitte verschlossen sind. In this case, at the same time the ends of the resulting hollow fiber sections are deformed so that the ends of these hollow fiber sections are closed. In diesem Zusammenhang ist eine Temperatur dann hinreichend hoch, wenn bei dieser Temperatur der jeweilige Kunststoff plastisch deformierbar ist, so dass das Material der Hohlfaser durch das Werkzeug deformiert werden kann; In this connection, a temperature is then sufficiently high when at that temperature, the respective plastic is plastically deformable, so that the material of the hollow fiber may be deformed by the tool; die hierfür erforderliche Temperatur hängt vom jeweiligen Kunststoff ab. The required temperature depends on the plastic. Als Werkzeug zum Abquetschen kann beispielsweise ein Draht verwendet werden; As a tool for squeezing can be used for example a wire; der Draht kann über einen durch ihn getriebenen elektrischen Strom auf die erforderliche Temperatur gebracht und auf dieser Temperatur gehalten werden. the wire can be brought about by a driven him electric current to the required temperature and maintained at this temperature.
  • [0034] [0034]
    Die Hohlfaserabschnitte werden mit einer Trägersubstanz vermischt, etwa durch Rühren; The hollow fiber portions are mixed with a carrier substance, for example, by stirring; die Trägersubstanz liegt dabei in einer fluiden Form, beispielsweise als Gel oder als Flüssigkeit, vor. the carrier substance lies in a fluid form, for example as a gel or as a liquid before. Das Gemisch aus Hohlfaserabschnitten und Trägersubstanz wird über eine Fläche verteilt, schließlich wird die Trägersubstanz ausgehärtet. The mixture of hollow fiber sections and carrier substance is distributed over an area, and finally the carrier material is cured. Die Hohlfaserabschnitte sind damit in der Trägersubstanz fixiert. The hollow fiber sections are thus fixed in the carrier substance.
  • [0035] [0035]
    Die Fläche, über die das Gemisch aus Hohlfaserabschnitten und Trägersubstanz verteilt wird, kann die Oberfläche einer Platte sein, welche als Trägerplatte für den Sensor fungieren soll. The area over which the mixture of hollow fiber sections and carrier substance is distributed may be the surface of a plate, which is intended to act as a carrier plate for the sensor. Es ist dabei denkbar, dass das Gemisch aus Hohlfaserabschnitten und Trägersubstanz großflächig über eine Platte verteilt wird, die Trägersubstanz dann gehärtet wird, und anschließend aus der Platte einzelne Sensoren etwa durch Schneiden, Sägen, Stanzen oder Brechen erhalten werden. It is conceivable that the mixture of hollow fiber sections and carrier substance is distributed over a large area on a plate, the carrier substance is then cured, and then get out of the plate individual sensors such as by cutting, sawing, punching or breaking. In der Platte können dazu Sollbruchstellen vorgesehen sein. The plate can be provided to predetermined breaking points.
  • [0036] [0036]
    In Ausführungsformen des Verfahrens ist die Trägersubstanz ein Polymer oder ein Silikon. In embodiments of the method the carrier substance is a polymer or a silicone. Das Aushärten der Trägersubstanz kann in diesem Fall das Vernetzen der Polymerketten oder Silikonketten umfassen. The hardening of the carrier substance may include cross-linking of the polymer chains or silicone chains in this case.
  • [0037] [0037]
    Die fluide Form der Trägersubstanz ist in Ausführungsformen dadurch gebildet, dass die Trägersubstanz in einem Lösungsmittel gelöst ist. The fluid form of the carrier is formed by embodiments in that the carrier substance is dissolved in a solvent. Das Aushärten der Trägersubstanz wird dann dadurch bewirkt, dass die Lösung der Trägersubstanz getrocknet wird. The hardening of the carrier substance is then effected in that the solution of the carrier material is dried. Insbesondere kann das Lösungsmittel abgedampft werden. In particular, the solvent can be evaporated. Handelt es sich bei der Trägersubstanz um ein Polymer oder ein Silikon, so kann das Polymer oder Silikon insbesondere in einem organischen Lösungsmittel gelöst sein, welches zum Aushärten der Trägersubstanz abgedampft wird. If it is in the carrier substance is a polymer or a silicone as the polymer or silicone may be dissolved in particular in an organic solvent which is evaporated for curing the carrier. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Toluol, Tetrahydrofuran (THF), Hexan, Cyclohexan, Chloroform und Octan. Examples of suitable solvents are toluene, tetrahydrofuran (THF), hexane, cyclohexane, chloroform, and octane.
  • [0038] [0038]
    Entsprechend der oben diskutierten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensors kann der Farbstoff im Medium mit einer Pufferlösung vermischt sein. According to the above-discussed embodiments of the inventive sensor, the dye may be mixed in the medium with a buffer solution.
  • [0039] [0039]
    In Ausprägungen des Verfahrens werden zum Befüllen der mindestens einen Hohlfaser Kapillarkräfte ausgenutzt. In variants of the method can be utilized for filling the at least one hollow fiber capillary. Dazu wird ein Ende der mindestens einen Hohlfaser in einen Vorrat des Mediums eingetaucht. For this purpose, one end of the at least one hollow fiber is dipped into a supply of the media. Durch die Kapillarkräfte wird dann Medium mit Farbstoff in das Innere der Hohlfaser gezogen. Due to the capillary medium is then pulled with dye in the interior of the hollow fiber. Je nach Ausgestaltung des Verfahrens kann das Befüllen der mindestens einen Hohlfaser durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden, etwa durch Pumpen. Depending on the configuration of the process filling the at least one hollow fiber can be supported by additional measures, such as pumps.
  • [0040] [0040]
    In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Vielzahl von Hohlfasern zeitgleich befüllt. In one embodiment of the method a plurality of hollow fibers is filled at the same time. Die Hohlfasern liegen dabei als ein Bündel vor. The hollow fibers lie before as a bundle. Ein Ende des Bündels und damit jeweils ein Ende der das Bündel bildenden Hohlfasern wird in den Vorrat des Mediums getaucht. One end of the bundle and so that each one end of the bundle forming the hollow fibers is immersed in the reservoir of the medium. Auf diese Weise werden die Hohlfasern unter Ausnutzung von Kapillarkräften befüllt, wie vorstehend erwähnt. In this way, the hollow fibers are filled using capillary forces, as mentioned above. Das Medium dringt in das Bündel aber auch in die Zwischenräume zwischen den Hohlfasern ein, dh es befindet sich nach dem Befüllen Medium auf der Außenseite der Hohlfasern. The medium passes in the bundles but also in the interstices between the hollow fibers, ie it is located after the filling medium on the outside of the hollow fibers. Dieses wird in einem folgenden Schritt abgewaschen, jedoch werden zuvor, um das Medium im Inneren der Hohlfasern vor dem Waschvorgang zu schützen, die Enden der Hohlfasern verschlossen. This is washed off in a subsequent step, however, be before, in order to protect the medium in the interior of the hollow fibers prior to the washing process, the closed ends of the hollow fibers.
  • [0041] [0041]
    Nach dem Abwaschen des Mediums von der Außenseite der Hohlfasern werden die Hohlfasern zu Hohlfaserabschnitten zerteilt und weiterverarbeitet wie zuvor bereits beschrieben. After washing away the medium from the outside of the hollow fibers, the hollow fibers are cut to hollow fiber sections and further processed as already described above.
  • [0042] [0042]
    Das Medium kann weitere Stoffe enthalten. The medium may contain further substances. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensors. In particular, the inventive method allows the production of an inventive sensor.
  • [0043] [0043]
    Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erörtert. In the following the invention will be discussed in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
  • [0044] [0044]
    1 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors. shows a schematic sectional view of an embodiment of a sensor according to the invention.
  • [0045] [0045]
    2 2 zeigt schematisch das Befüllen einer Hohlfaser. schematically illustrates the filling of a hollow fiber.
  • [0046] [0046]
    3 3 zeigt schematisch das Befüllen eines Bündels von Hohlfasern. schematically illustrates the filling of a bundle of hollow fibers.
  • [0047] [0047]
    4 4 zeigt schematisch einen Hohlfaserabschnitt. schematically shows a hollow fiber section.
  • [0048] [0048]
    5 5 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Sensor in einer Probe. schematically illustrates a sensor according to the invention in a sample.
  • [0049] [0049]
    6 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors, bei dem die Hohlfaserabschnitte des Sensors in einer Probe dispergiert sind. schematically shows an embodiment of the sensor according to the invention, in which the hollow portions of the sensor fiber are dispersed in a sample.
  • [0050] [0050]
    7 7 zeigt schematisch einen Hohlfaserabschnitt, dessen Enden durch Pfropfen verschlossen sind. schematically shows a hollow fiber portion whose ends are closed by grafting.
  • [0051] [0051]
    8 8th zeigt schematisch einen Hohlfaserabschnitt, dessen Enden durch Kappen verschlossen sind. schematically shows a hollow fiber portion whose ends are closed by caps.
  • [0052] [0052]
    9 9 zeigt schematisch einen Hohlfaserabschnitt, der so geformt ist, dass seine Enden verschlossen sind. schematically shows a hollow fiber section which is shaped so that its ends are closed.
  • [0053] [0053]
    1 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors shows a sectional view of an embodiment of a sensor according to the invention 1 1 . , Hohlfaserabschnitte Hollow fiber sections 4 4 sind in eine Trägersubstanz eingebettet, welche hier ein Polymer are embedded in a carrier substance which is here a polymer 10 10 ist. is. Die Hohlfaserabschnitte The hollow fiber sections 4 4 sind mit einem Medium are a medium 3 3 befüllt. filled. Das Medium enthält einen hier nicht explizit gezeigten Farbstoff The medium comprises a dye not explicitly shown here, 2 2 , der ein optisches Verhalten aufweist, welches innerhalb des Sensors Having an optical behavior that within the sensor 1 1 durch einen Analyten beeinflussbar ist. can be influenced by an analyte. Das Polymer The polymer 10 10 ist auf einer Trägerplatte is on a support plate 11 11 angeordnet. arranged. Auf der der Trägerplatte On the support plate 11 11 gegenüberliegenden Seite des Polymers opposite side of the polymer 10 10 ist das Polymer is the polymer 10 10 mit einer Deckschicht and a top layer 12 12 bedeckt. covered.
  • [0054] [0054]
    Beispielsweise kann die Trägerplatte For example, the support plate 11 11 für die bei der Messung mittels des Sensors for in the measurement by the sensor 1 1 auftretenden Lichtwellenlängen transparent sein. occurring wavelengths of light to be transparent. Handelt es sich bei dem optischen Verhalten des Farbstoffs If it is in the optical behavior of the dye 2 2 etwa um eine Lumineszenz, so sollte also die Trägerplatte So about a luminescence, so should the carrier plate 11 11 für das Licht durchlässig sein, welches zur Anregung der Lumineszenz genutzt wird und durchlässig für das Lumineszenzlicht. be transparent to the light which is used to excite the luminescence and transparent to the luminescent light. Vorteilhaft ist in diesem Fall die Deckschicht It is advantageous in this case, the top layer 12 12 für das zur Anregung der Lumineszenz verwendete Licht sowie für das Lumineszenzlicht reflektierend ausgebildet. designed to be reflective of that used to excite the luminescent light and the luminescent light. Alternativ kann natürlich auch die Deckschicht Alternatively, the outer layer, of course, 12 12 für die entsprechenden Lichtwellenlängen durchlässig sein, und dafür ist dann die Trägerplatte for the corresponding wavelengths of light to be permeable, and it is then the carrier plate 11 11 für diese Lichtwellenlängen reflektierend ausgebildet. designed to be reflective for these light wavelengths.
  • [0055] [0055]
    In jedem Fall müssen das Polymer In any event, the polymer must 10 10 , und vorteilhaft auch die Trägerplatte , And advantageously also the carrier plate 11 11 und / oder die Deckschicht and / or the cover layer 12 12 für den Analyten durchlässig sein, so dass der Analyt das Medium be permeable for the analyte so that the analyte, the medium 3 3 in den im Polymer in the polymer 10 10 eingebetteten Hohlfaserabschnitten embedded hollow fiber portions 4 4 erreichen kann. can reach.
  • [0056] [0056]
    Die Enden The ends 4a 4a und and 4b 4b eines jeden Hohlfaserabschnitts of each hollow fiber section 4 4 sind in der gezeigten Ausführungsform offen. are open in the illustrated embodiment. Durch diese offenen Enden Through these open ends 4a 4a und and 4b 4b ist das Medium is the medium 3 3 in den Hohlfaserabschnitten in the hollow fiber sections 4 4 auf jeden Fall zugänglich, sobald der Analyt in das Polymer in any case, accessible once the analyte in the polymer 10 10 eingedrungen ist. has penetrated. Zusätzlich kann auch das Material der Hohlfaserabschnitte In addition, the material of the hollow fiber sections 4 4 selbst für den Analyten durchlässig sein. be transparent even for the analyte.
  • [0057] [0057]
    Eine Schichtdicke A layer thickness 15 15 der die Hohlfaserabschnitte the portions of the hollow fiber 4 4 enthaltenden Schicht der Trägersubstanz, hier des Polymers containing layer of the carrier substance, here the polymer 10 10 , beträgt in typischen Ausführungsformen 200 µm bis 300 µm; , Is in typical embodiments 200 microns to 300 microns; die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf diesen Schichtdickenbereich beschränkt. but the invention is expressly not limited to this layer thickness range.
  • [0058] [0058]
    Prinzipiell kann ein erfindungsgemäßer Sensor auch ohne Trägerplatte In principle, an inventive sensor can also, without backing plate 11 11 und Deckschicht and topcoat 12 12 arbeiten, das bedeutet insbesondere, die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. work, which means, in particular, the invention is not limited to the embodiment shown. Die genannten Elemente haben jedoch Vorteile. However, the elements mentioned have advantages. So kann eine Trägerplatte Thus, a support plate 11 11 , etwa aus Glas oder Kunststoff, die Schicht aus dem Polymer , For example from glass or plastic, the layer of the polymer 10 10 mit eingebetteten Hohlfaserabschnitten with embedded hollow fiber portions 4 4 mechanisch stabilisieren, so dass der Sensor mechanically stabilize, so that the sensor 1 1 einfacher zu handhaben und widerstandsfähiger gegen Beschädigung wird. easier to handle and is more resistant to damage. Auch die Deckschicht The top layer 12 12 kann einen mechanischen Schutz für die Schicht aus dem Polymer may have a mechanical protection for the layer of the polymer 10 10 bilden. form. Eine für das Lumineszenzlicht reflektierend ausgebildete Deckschicht One of the luminescent reflective trained topcoat 12 12 erhöht die Empfindlichkeit des Verfahrens, da eine höhere Intensität des Lumineszenzlichts für die Auswertung zur Verfügung steht, wenn Lumineszenzlicht von der Deckschicht increases the sensitivity of the method, since a higher intensity of luminescence is for evaluation purposes when luminescence of the top layer 12 12 zu einem Detektor reflektiert wird. is reflected to a detector. Analoges gilt für den Fall einer reflektierend ausgebildeten Trägerplatte The same applies to the case of a reflective trained support plate 11 11 . ,
  • [0059] [0059]
    2 2 ist eine schematische Darstellung der Befüllung einer Hohlfaser is a schematic representation of the filling of a hollow fiber 5 5 . , Ein Ende An end 5a 5a der Hohlfaser the hollow fiber 5 5 ist in einen Vorrat des Mediums is a supply of the medium 3 3 getaucht. dipped. Ein Vorratsbehälter A reservoir 12 12 für das Medium for the medium 3 3 ist dabei symbolisch gezeigt. is shown symbolically. Das Medium The media 3 3 enthält den Farbstoff containing the dye 2 2 . ,
  • [0060] [0060]
    Durch Kapillarkräfte wird ein Teil des Mediums By capillary action, a portion of the medium 3 3 mit Farbstoff with colorant 2 2 in die Hohlfaser in the hollow fiber 5 5 eingesogen. imbibed. Nach Abschluss des Befüllungsvorgangs liegt eine mit Medium After completion of the filling process is one with medium 3 3 und Farbstoff and dye 2 2 gefüllte Hohlfaser filled hollow fiber 5 5 vor, welche dann in Hohlfaserabschnitte before, which then in hollow fiber sections 4 4 zerteilt werden kann. can be parted.
  • [0061] [0061]
    3 3 entspricht weitgehend der largely corresponds to the 2 2 , nur wird hier ein Bündel , Only here is a bundle 6 6 von Hohlfasern of hollow fibers 5 5 mit dem den Farbstoff with the dye 2 2 enthaltenden Medium containing medium 3 3 befüllt. filled. Jede Hohlfaser Each hollow fiber 5 5 des Bündels the bundle 6 6 ist mit einem Ende has one end 5a 5a in einen Vorrat des Mediums into a reservoir of the medium 3 3 getaucht. dipped. Das Bündel The bundle 6 6 kann eine einfache Zusammenpackung von Hohlfasern a simple mixed packing of hollow fibers 5 5 sein, es ist aber auch möglich, dass die Hohlfasern be, but it is also possible that the hollow fibers 5 5 in dem Bündel in the bundle 6 6 umeinander verdrillt sind, so dass das Bündel are twisted about each other, so that the bundle 6 6 eine Art Garn bildet. a kind of yarn forms.
  • [0062] [0062]
    Werden mehrere zu einem Bündel If more than a bundle 6 6 zusammengefasste Hohlfasern combined hollow fibers 5 5 befüllt, so dringt Medium filled, so penetrating medium 3 3 auch in die Zwischenräume zwischen den Hohlfasern also in the interstices between the hollow fibers 5 5 im Bündel in bundle 6 6 ein. on. Vor der Zerteilung der befüllten Hohlfasern Before the division of the filled hollow fibers 5 5 in Hohlfaserabschnitte in hollow fiber sections 4 4 wird das Bündel daher gewaschen oder gespült, um das sich in diesen Zwischenräumen und somit an den Außenseiten der Hohlfasern Therefore, the bundle is rinsed or washed around which in these gaps and thus on the outer sides of the hollow fibers 5 5 befindliche Medium contained medium 3 3 zu entfernen. to remove. Um das im Inneren der Hohlfasern befindliche Medium To the left in the interior of the hollow fibers medium 3 3 bei dem Wasch- oder Spülvorgang davor zu schützen, aus den Hohlfasern to protect wherein the washing or rinsing process before that, from the hollow fibers 5 5 wieder entfernt zu werden, werden die Enden to be removed, the ends are 5a 5a und and 5b 5b der Hohlfasern the hollow fibers 5 5 vor dem Wasch- bzw. Spülvorgang verschlossen. closed before washing or rinsing. Die derart gereinigten Hohlfasern The thus purified hollow fibers 5 5 werden dann in Hohlfaserabschnitte then in hollow fiber sections 4 4 zerteilt. parts.
  • [0063] [0063]
    4 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Ausgestaltung eines Hohlfaserabschnitts shows a schematic representation of a section through an embodiment of a hollow fiber section 4 4 , wie er in dem erfindungsgemäßen Sensor verwendet werden kann. As it can be used in the sensor according to the invention. Im Inneren des Hohlfaserabschnitts Inside the hollow fiber section 4 4 befindet sich Farbstoff is dye 2 2 enthaltendes Medium containing medium 3 3 . , Der erfindungsgemäße Sensor The inventive sensor 1 1 umfasst zumindest einen Hohlfaserabschnitt comprises at least one hollow fiber section 4 4 , beispielsweise der hier gezeigten Ausgestaltung, bevorzugt eine Vielzahl Hohlfaserabschnitte , For example, the embodiment shown here, preferably a plurality of hollow fiber sections 4 4 . , Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit Medium In the method according to the invention are with medium 3 3 und Farbstoff and dye 2 2 befüllte Hohlfaserabschnitte filled hollow fiber sections 4 4 in eine Trägersubstanz, beispielsweise ein Polymer in a carrier substance, such as a polymer 10 10 oder ein Silikon, eingerührt, welche nach Aufbringen auf einen Träger ausgehärtet wird. or a silicone, stirred, which is cured after application to a support. In einer Ausführungsform beträgt ein Außendurchmesser In one embodiment, an outer diameter 16 16 eines solchen Hohlfaserabschnitts 10 µm bis 12 µm, ein Innendurchmesser of such a hollow fiber section 10 microns to 12 microns, an inner diameter 17 17 zwischen 5 µm und 6 µm, und eine Länge between 5 microns and 6 microns, and a length 18 18 des Hohlfaserabschnitts zwischen 0,5 mm und 1 mm. of the hollow fiber section is between 0.5 mm and 1 mm. Es sei betont, dass die Erfindung nicht auf diese Abmessungen der Hohlfaserabschnitte It should be emphasized that the invention is not to these dimensions of the hollow fiber sections 4 4 beschränkt ist. is limited.
  • [0064] [0064]
    5 5 zeigt schematisch eine Probe schematically shows a sample 7 7 in einem Probenbehälter in a sample container 13 13 . , Ein erfindungsgemäßer Sensor An inventive sensor 1 1 ist im Inneren des Probenbehälters is in the interior of the sample container 13 13 angeordnet und in Kontakt mit der Probe and disposed in contact with the sample 7 7 . , Insbesondere kann der in der Probe In particular, in the sample of 7 7 enthaltene, mit dem Sensor contained, with the sensor 1 1 nachzuweisende Analyt so in das Polymer analyte to be detected as in the polymer 10 10 , in die Hohlfaserabschnitte , In the hollow fiber sections 4 4 und letztlich in das Medium and ultimately into the medium 3 3 gelangen, um das optische Verhalten des im Medium access to the optical behavior of the medium 3 3 enthaltenen Farbstoffs dye contained 2 2 zu beeinflussen. to influence. Zur Untersuchung des optischen Verhaltens werden optische Verfahren verwendet. To study the optical behavior optical methods are used. Symbolisch ist hier ein Ende eines Lichtleiters Symbolically this is an end of an optical fiber 14 14 gezeigt. shown. Handelt es sich bei dem optischen Verhalten etwa um eine Lumineszenzerscheinung, so kann über den Lichtleiter If it is in the optical behavior of such a luminescence phenomenon, it is possible via the optical fiber 14 14 Licht zur Anregung der Lumineszenz zum Sensor Light to excite the luminescence to the sensor 1 1 und damit letztlich zum Farbstoff and ultimately to the dye 2 2 gelangen, und Lumineszenzlicht kann vom Farbstoff arrive, and luminescence can by dye 2 2 über den Lichtleiter via the optical fiber 14 14 zur Auswertung geführt werden. be performed for evaluation.
  • [0065] [0065]
    6 6 zeigt eine Probe shows a sample 7 7 in einem Probenbehälter in a sample container 13 13 . , In der hier gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors In the embodiment of the sensor according to the invention shown here, 1 1 ist die Vielzahl von Hohlfaserabschnitten the plurality of hollow fiber sections 4 4 des Sensors the sensor 1 1 in der Probe in the sample 7 7 dispergiert. dispersed. In der gezeigten Ausführungsform sind die Enden In the embodiment shown, the ends 4a 4a , . 4b 4b der Hohlfaserabschnitte of the hollow fiber sections 4 4 verschlossen und das Material der Hohlfaserabschnitte closed and the material of the hollow fiber sections 4 4 ist für den Analyten durchlässig. is permeable to the analyte.
  • [0066] [0066]
    Ferner ist eine beispielhafte Messanordnung Furthermore, an exemplary measuring arrangement 20 20 gezeigt, welche zur Erfassung des optischen Verhaltens des in den Hohlfaserabschnitten shown that for detecting the behavior of the optical fiber portions in the hollow 4 4 innerhalb des Mediums within the medium 3 3 enthaltenen wenigstens einen Farbstoffs vorgesehen ist. contained a dye is at least provided. Die Messanordnung The measuring arrangement 20 20 umfasst eine Steuer- und Auswerteeinheit comprises a control and evaluation unit 22 22 , dieser zugehörige Lichtquellen , These associated light sources 24 24 und eine ebenfalls der Steuer- und Auswerteeinheit and also the control and evaluation 22 22 zugehörige Kamera associated camera 26 26 . , Die Lichtquellen The light sources 24 24 liefern dabei Licht für die Auswertung des optischen Verhaltens des Farbstoffs, beispielsweise Licht zur Anregung einer Lumineszenzerscheinung des Farbstoffs. deliver this light to evaluate the optical behavior of the dye, for example, light to excite a luminescence phenomenon of the dye. Die Steuer- und Auswerteeinheit The control and evaluation unit 22 22 wertet mit der Kamera evaluates with the camera 26 26 aufgenommene Bilder der Probe captured images of the sample 7 7 samt dem darin befindlichen Sensor together with the sensor therein 1 1 aus und kann dadurch eine quantitative Bestimmung des Analyten ortsaufgelöst durchführen. and can thereby perform spatially resolved quantitative determination of the analyte. Die aufgenommenen Bilder enthalten Informationen über das optische Verhalten, etwa hinsichtlich der Lumineszenz, des Farbstoffs in einem jeweiligen Hohlfaserabschnitt The captured images provide information about the optical behavior, such as with respect to the luminescence of the dye in a respective hollow fiber section 4 4 an einem jeweiligen Ort innerhalb der Probe at a respective location within the sample 7 7 . , Bei der Auswertung der aufgenommenen Bilder greift die Steuer- und Auswerteeinheit In the evaluation of the recorded images, the control and evaluation unit picks 22 22 vorteilhaft auf in der Steuer- und Auswerteeinheit advantageously in the control and evaluation 22 22 abgespeicherte Kalibrierdaten stored calibration data 23 23 des Sensors the sensor 1 1 zurück. back.
  • [0067] [0067]
    Die beispielhafte Messanordnung The exemplary measuring arrangement 20 20 zeigt eine prinzipielle Möglichkeit, wie eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors shows a possibility in principle, as an embodiment of the inventive sensor 1 1 genutzt werden kann. can be used. Der erfindungsgemäße Sensor ist jedoch nicht auf die Verwendung mit einer Messanordnung der gezeigten Art beschränkt. However, the sensor according to the invention is not limited to use with a measuring arrangement of the type shown. Wichtig für den Einsatz des erfindungsgemäßen Sensors ist lediglich, dass ein analytabhängiges optisches Verhalten des in dem mindestens einen Hohlfaserabschnitt Important for use of the sensor according to the invention is merely that an analyte dependent optical behavior in the at least one hollow fiber section 4 4 befindlichen Farbstoffs untersucht werden kann. located dye can be examined.
  • [0068] [0068]
    7 7 zeigt schematisch eine Ausgestaltung eines Hohlfaserabschnitts schematically shows an embodiment of a hollow fiber section 4 4 , wie sie bei dem erfindungsgemäßen Sensor verwendet werden kann. As it can be used in the sensor of the invention. Im Inneren des Hohlfaserabschnitts Inside the hollow fiber section 4 4 befindet sich Farbstoff is dye 2 2 enthaltendes Medium containing medium 3 3 . , Bei dem gezeigten Hohlfaserabschnitt In the hollow fiber section shown 4 4 sind die Enden the ends 4a 4a und and 4b 4b des Hohlfaserabschnitts of the hollow fiber section 4 4 jeweils durch einen Pfropfen each through a plug 4c 4c verschlossen. closed.
  • [0069] [0069]
    8 8th zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung eines Hohlfaserabschnitts shows schematically a further embodiment of a hollow fiber section 4 4 , wie sie bei dem erfindungsgemäßen Sensor verwendet werden kann. As it can be used in the sensor of the invention. Im Inneren des Hohlfaserabschnitts Inside the hollow fiber section 4 4 befindet sich Farbstoff is dye 2 2 enthaltendes Medium containing medium 3 3 . , Bei dem gezeigten Hohlfaserabschnitt In the hollow fiber section shown 4 4 sind die Enden the ends 4a 4a und and 4b 4b des Hohlfaserabschnitts of the hollow fiber section 4 4 jeweils durch einen Kappe each by a cap 4d 4d verschlossen. closed. Die Kappe The cap 4d 4d kann beispielsweise mit dem Hohlfaserabschnitt For example, with the hollow fiber section 4 4 verklebt sein. be glued. Es ist aber auch denkbar, dass die Kappen However, it is also conceivable that the caps 4d 4d auf die Enden on the ends 4a 4a bzw. or. 4b 4b des Hohlfaserabschnitts of the hollow fiber section 4 4 aufgesteckt sind und dort reibschlüssig gehaltert werden. are plugged and are held there by friction.
  • [0070] [0070]
    9 9 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung eines Hohlfaserabschnitts shows schematically a further embodiment of a hollow fiber section 4 4 , wie sie bei dem erfindungsgemäßen Sensor verwendet werden kann. As it can be used in the sensor of the invention. Im Inneren des Hohlfaserabschnitts Inside the hollow fiber section 4 4 befindet sich Farbstoff is dye 2 2 enthaltendes Medium containing medium 3 3 . , Der gezeigte Hohlfaserabschnitt The hollow fiber section shown 4 4 weist eine Form auf, durch welche die Enden has a shape by which the ends 4a 4a und and 4b 4b des Hohlfaserabschnitts of the hollow fiber section 4 4 geschlossen sind. are closed. Eine solche Form kann beispielsweise durch plastische Deformation des Materials des Hohlfaserabschnitts Such a shape may, for example, by plastic deformation of the material of the hollow fiber section 4 4 ausgebildet werden. be formed. Hierzu kann das Material der Hohlfaserabschnitts For this purpose, the material of the hollow fiber section 4 4 lokal einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, etwa, indem zur Deformation ein beheiztes Werkzeug verwendet wird. be locally exposed to an elevated temperature, for example by a heated tool is used to deform. Die erwähnte Temperatur muss dabei so hoch sein, dass das Material des Hohlfaserabschnitts The mentioned temperature must be so high that the material of the hollow fiber section 4 4 bei dieser Temperatur plastisch ist. is plastically at this temperature. Insbesondere ist dieses Vorgehen dann möglich, wenn der Hohlfaserabschnitt In particular, this approach is possible if the hollow fiber section 4 4 aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. consists of a thermoplastic material. Selbstverständlich sollten durch die erhöhte Temperatur weder der Farbstoff Of course, should the increased temperature, the dye neither 2 2 noch Bestandteile des Mediums nor components of the medium 3 3 soweit geschädigt werden, dass die Funktionalität des Sensors beeinträchtigt wird. be damaged in so far as, that the functionality of the sensor is impaired.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES contained in the description
  • [0071] [0071]
    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant has been generated automatically and is recorded exclusively to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA shall not be liable for any errors or omissions.
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Classifications
Classification internationaleG01N21/78, G01N15/14, G01N31/22
Classification coopérativeG01N21/78, G01N2021/773, G01N2021/7786, G01N21/80, G01N21/645, G01N31/22
Événements juridiques
DateCodeÉvénementDescription
4 juin 2014R012Request for examination validly filed
19 juin 2015R016Response to examination communication