BE1018827A3

BE1018827A3 - Led densitometer voor micro titer plaat.

Info

Publication number: BE1018827A3
Application number: BE2009/0434A
Authority: BE
Original assignee: Praet Peter Van
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-09-06
Also published as: WO2011008299A2; EP2454579A2; US9243996B2; EP2454579A4; WO2011008299A3; US20120182556A1

Abstract

De LED densitometer voor Micro Titer Plaat laat toe de optische densiteit te meten van vloeistoffen in een Micro Titer Plaat (MTP). Als lichtbron worden LED's gebruikt waarvan de golflengte zo goed mogelijk correspondeert met de golflengte waarbij de meting moet gebeuren. De LED's worden typisch in een rooster opgesteld van typisch 4 kolommen (vier golflengtes) met typisch 8 LED's per kolom. Op deze manier kunnen densiteiten bi 4 verschillende golflengten bepaald worden. De LED's worden één na één aangeschakeld en uitgeschakeld, en de corresponderende detectoren worden één na één uitgelezen om daaruit de corresponderende densiteiten te bepalen.

Description

Beschrijving LED densitometer voor Micro Titer Plaat

Doel

De uitvinding vindt zijn gebruik in de medische diagnose wereld waar de optische densiteit van vloeistoffen in putjes van een Micro Titer Plaat (MTP) moet worden gemeten. Algemeen wordt de densiteit gemeten bij meer dan één golflengte. Tests welke gebruik maken van deze densitometers zijn bijvoorbeeld de EIA en ELISA tests.

Stand van de techniek

Een typische opstelling is de volgende: Een halogeen lamp van bijvoorbeeld 50 watt (Fig 1.1) zendt licht uit doorheen een infrarood filter. De taak van dit filter is de schadelijke warmtestralen te absorberen of te reflecteren (Fig 1.2). Aan de uitgang van dit filter wordt het licht door een interferentiefiIter geleidt (Fig 1.3) waardoor alleen het licht met de gewenste golflengte wordt doorgelaten. In de praktijk wordt niet slechts één maar een reeks golflengten doorgelaten. Typisch van -5 tot +5 nm van de gewenste golflengte. Daarna wordt dit licht vertikaal, van boven naar onder, door de te meten vloeistof geleid (Fig 1.4). De vloeistof bevindt zich in een van de 96 putjes van de MTP (Fig 1.5). Afhankelijk van de aard van de vloeistof wordt meer of minder van het licht geabsorbeerd. Onder het putje wordt het niet geabsorbeerde licht opgevangen en naar een detector (Fig 1.7) geleid. Daar wordt de lichtsterkte gemeten, en kan de absorptie worden berekend

Om de meetsnelheid op te drijven worden gewoonlijk meerdere putjes t.z.t. gemeten. Het licht dat uit het interferentiefilter komt wordt daarom vaak b.m.v. optische geleiders (Fig 1.6) in bijvoorbeeld 8 gesplitst. Elke geleider wordt boven een apart putje van de MTP gepositioneerd. Onder elk van deze 8 putjes bevindt zich een detector. Op deze wijze gaat het uitlezen van alle putjes van de MTP 8 keer sneller.

Uitvoering

De genummerde onderdelen in de figuren 2 en 3 betekenen:

Fig 2.1 : Rail waarlangs de densitometer kan bewegen.

Fig 2.2: Wagen waarmee de densitometer op de rail gemonteerd is.

Fig 2.3: Micro Titer Plaat (MTP).

Fig 2.4: Behuizing van de lichtbronnen.

Fig 2.5: Behuizing van de detectoren.

Fig 3.1: Behuizing van de lichtbronnen.

Fig 3.2: Light Emitting Diode (LED).

Fig 3.3: Detector.

Fig 3.4: Gedrukte schakeling van de LED’s.

Fig 3.5: Gedrukte schakeling van de detectoren.

Getailleerde uiteenzetting

Er wordt geen gebruik gemaakt van de klassieke halogeen lichtbron, infraroodfilter en interferentiefilter. Deze drie componenten worden vervangen door een Light Emitting Diode (LED). De LED wordt zodanig gekozen dat de golflengte van het licht dat hij uitzendt, overeenkomt met de golflengte waarvan men de absorptie door de vloeistof in het putje van de MTP wenst te meten.

De klassieke lichtgeleiders welke het licht van de halogeenlamp opsplitsen in 8 delen (Fig 1.6) wordt hier vervangen door een rij van 8 identieke LED’s, die éllen licht van éénzelfde golflengte uitzenden. De LED’s worden geselecteerd op basis van intensiteit, van de golflengte van de emissie piek en van de breedte van het spectrum van het licht dat wordt uitgezonden.

De behuizing van de LED’s (Fig 3.1) heeft onderaan een reeks gaatjes, één per LED, waardoor het licht naar onder kan ontsnappen. De gaatjes (al of niet uitgerust met een lens) hebben als taak om het licht te concentreren op de onderliggende putjes (en detectoren vertikaal daaronder gelegen) en af te schermen van de aangrenzende putjes en detectoren (Fig 3.3).

Daar het vaak de bedoeling is om metingen uit te voeren bij verschillende golflengten, kunnen er meerdere reeksen van 8 LED’s opgesteld worden. In Figuur 3 zijn 4 reeksen van 8 LED’s te zien. Elk van deze reeksen van 8 LED’s zendt licht uit op een verschillende golflengte. Typische golflengten waarin men geïnteresseerd is zijn: 405, 450, 550 en 620 nm. Elk van de 32 LED’s heeft een corresponderende detector (Fig 3.3). In de opstelling die hier als voorbeeld wordt gebruikt zijn er dus 32 detectoren. Deze detectoren kunnen identiek zijn als ze voldoende gevoelig zijn voor de verschillende golflengten. In het andere geval kunnen het per golflengte (per kolom van 8) verschillende detectoren zijn.

Een meting gebeurt als volgt. LED nr. 1 van kolom 1 wordt aangeschakeld (er zijn 4 kolommen). Het uitgezonden licht valt, na absorptie door de te meten vloeistof, op de corresponderende detector. Het elektrische signaal van de detector wordt uitgelezen. Daarna wordt LED nr. 2 van kolom 1 aangeschakeld en LED nr. 1 van kolom 1 wordt uitgeschakeld. Een nieuwe meting wordt gedaan, deze maal door detector 2 van kolom 1. Zo worden alle 8 LED’s één na één aangeschakeld (en uitgeschakeld), en worden er 8 detectoren uitgelezen. Het resultaat is dat elk van de 8 putjes van de MTP bij één golflengte werd gelezen.

Wil men deze zelfde reeks van 8 putjes meten bij een andere golflengte, dan moet de wagen (Fig2.2) over de rail (Fig 2.1) bewegen totdat de tweede kolom LED’s en detectoren boven de te lezen putjes gepositioneerd staat. De meting gebeurt dan zoals hierboven beschreven, maar nu gebruikmakend van kolom 2 van LED’s en detectoren.

Er is altijd slechts één LED t.z.t. aangeschakeld. Dit om de invloed van de naburige vloeistoffen te minimaliseren. Dit is een groot voordeel van deze uitvinding t.o.v. de klassieke opstelling waarbij het licht in 8 wordt gesplitst door lichtgeleiders. Daar in dit geval 8 putjes t.z.t. belicht worden, en ook 8 detectoren t.z.t. licht opvangen. Het is in dit geval niet uitgesloten dat een detector een deel van het licht afkomstig van een naburige lichtgeleider opvangt, waardoor de meting fout is. Dit nadeel is bij deze uitvinding onbestaande.

Claims

1. De LED densitometer voor Micro Titer Plaat laat toe de optische densiteit te meten van vloeistoffen in een Micro Titer Plaat (MTP) en is voorzien van een reeks Light Emitting Diodes (LED’s), een reeks detectoren, een elektronische eenheid om een meting uit te voeren en een voorziening om de LED’s en detectoren samen ten opzichte van de MTP te bewegen.

2. Een LED densitometer volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de aangehaalde LED’s worden opgesteld in bijvoorbeeld vier kolommen van bijvoorbeeld acht LED’s , en waarbij alle LED’s binnen een kolom allen licht van eenzelfde golflengte uitzenden en waarbij de afstand tussen de LED’s binnen een kolom zo kan worden gekozen dat hij correspondeert met de afstand tussen de putjes van een MTP en waarbij het aantal kolommen het aantal verschillende golflengten bepaalt waarbij de absorptie of densiteit kan gemeten worden.

3. LED’s volgens conclusie 2 en hierdoor gekenmerkt doordat er op gelijk welk tijdstip maximaal één LED aangeschakeld is.

4. LED’s volgens conclusie 2 en 3 en hierdoor gekenmerkt doordat ze één na één worden aangeschakeld en uitgeschakeld en waarbij dit aan- en uitschakelen gebeurt eerst achtereenvolgens bij alle LED’s binnen de eerste kolom (eerste golflengte), daarna achtereenvolgens bij alle LED’s binnen de tweede kolom (tweede golflengte) enz.

5. Een LED densitometer volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt door het gebruik van evenveel detectoren als LED’s en waarbij deze zo zijn opgesteld dat elke detector zich in de optische as van de corresponderende LED bevindt en waarbij de te meten vloeistof zich bevindt zich tussen de LED en de detector.

6. Detectoren volgens conclusie 5 en hierdoor gekenmerkt doordat ze de gemeten lichtsterkte omzetten in een elektrisch signaal waarvan de frequentie proportioneel is met de gemeten lichtsterkte en waarbij hun uitgangen gemultiplexed zijn en waarbij door een systeem van detector adressering de gewenste detector kan geselecteerd worden en zijn frequentie uitgelezen kan worden door een microprocessor.

7. Een elektronische eenheid volgens conclusie 1en hierdoor gekenmerkt doordat een microprocessor (of andere rekeneenheid) de LED’s binnen een kolom één na één aanschakelt, het signaal van de corresponderende detector uitleest, en de LED uitschakelt waarbij hierdoor bijvoorbeeld 8 metingen gedaan worden (indien een kolom uit 8 LED-detector koppels bestaat) met het resultaat dat hierdoor de absorpties van 8 putjes in de MTP gemeten worden, allen bij dezelfde golflengte.

8. Een voorziening volgens conclusie 1en hierdoor gekenmerkt doordat het een willekeurige kolom LED-detectoren tegenover een willekeurige kolom putjes van de MTP kan positioneren waarbij elke kolom putjes van de MTP, volgens het mechanisme van conclusie 7, gemeten kan worden bij de gewenste golflente door ervoor te zorgen dat de kolom LED’s met de gewenste golflengte boven de te meten kolom putjes gepositioneerd staat.