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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen
Echtzeitanalyse von fluoreszierenden Proben nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Solche
Verfahren werden u. a. in der klinischen Diagnostik im Zusammenhang
mit einer Polymerase-Kettenreaktion, der sog. PCR (Polymerase Chain
Reaction), zur Bestimmung der Menge der DNA (Desoxyribonukleinacid)
eingesetzt. In einem wiederkehrenden Zyklus wird eine Probe mit DNA-Molekülen, die
kopiert bzw. vervielfältigt
werden sollen, mit Primern, die als Start-DNA dienen, und mit Nukleotiden,
die an die Primer angehängt
werden, in einem ersten Zyklusschritt auf 95°C erhitzt, wodurch sich die
beiden komplementären
Stränge
der DNA denaturieren. Durch das Herabsetzen der Temperatur auf 55°C in einem
zweiten Zyklusschritt erfolgt die Hybridisierung, bei der sich die
Primer mit der DNA verbinden. In einem, dritten Zyklusschritt wird
die Probe auf 72°C
erwärmt.
Bei dieser Arbeitstemperatur bauen die Polymerasen weitere Nukleotide
an die entstehenden DNA-Stränge an und
die losen Verbindungen zwischen Primern und nicht vollständig komplementären DNA-Abschnitten
brechen wieder auf. Bei der ständigen
Wiederholung des aus diesen drei Zyklusschritten bestehenden Zykluses
verdoppelt sich in jedem neuerlichen Zyklus die Anzahl der kopierten
DNA-Moleküle.
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Um
die Anzahl der sich gebildeten DNA-Moleküle zu bestimmen, werden die
Proben mit einem Farbstoff, z.B. Ethidiumbromid (EtBr), versehen,
der fluoresziert, wenn er in doppelsträngigen DNA-Moleküle eingelagert
ist und mit Licht angeregt wird. Aus der Intensität des durch
die Fluoreszenz emittierten Lichtes kann auf die Menge der gebildeten
DNA geschlossen werden.
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Bei
einem bekannten Analyseverfahren zur Analyse von Proben (
EP 0 902 271 A2 )
wird Licht von einer Vielzahl von Lichtquellen über eine gleiche Anzahl von
Lichtleitern zu jeweils einer Probe geleitet. Von jeder der Proben
wird aufgrund der Lichtanregung infolge Fluoreszenz Licht zu aufeinanderfolgenden
Zeiten emittiert, die mit den Zeiten, zu denen die Proben durch
die Lichtquellen angeregt werden, übereinstimmen. Zum Detektieren
der von der Vielzahl von Proben ausgesendeten Lichtmenge, der sog.
Lichtintensität,
wird ein einziger Lichtdetektor verwendet, zu dem eine Vielzahl
von den Proben ausgehender Lichtleiter geführt ist. Dabei werden sich
gabelnde Lichtleiter verwendet, die einen Stamm und zwei davon abgehende Äste aufweisen. Jeder
der sich gabelnden Lichtleiter ist mit seinem Stammende einer Probe
zugeordnet, während
das eine Gabelende einer Lichtquelle zugeordnet ist und das andere
Gabelende am Lichtdetektor liegt. Alle am Lichtdetektor liegenden
Gabelenden sind in einem Verbinder (octopus connector) zusammengefasst.
Zwischen dem Ausgang des Verbinders mit der Vielzahl der Lichtleiterenden
und dem Lichtdetektor ist ein Grünfilter
angeordnet. Als Lichtquellen werden LEDs mit einer im Blaulichtspektrum
liegenden Wellenlänge
verwendet. Als Lichtdetektor wird bevorzugt eine lichtempfindliche
Verstärkerröhre, ein
sog. Photomultiplier (PM), eingesetzt. Der Photomultiplier generiert
ein elektrisches Signal, das äquivalent
ist der Intensität
des detektierten Lichtes. Dieses elektrische Signal wird in einem
Mikrocontroller gespeichert. Die Lichtquellen werden sequentiell
jeweils für
eine vorgegebene Dauer eingeschaltet und die Lichtintensität der Proben
einzeln abgespeichert, bis alle Lichtquellen einmal eingeschaltet
waren. Dann wiederholen sich die Messvorgänge wieder mit erneuter, sequentieller
Einschaltung aller Lichtquellen, beginnend mit der ersten Lichtquelle.
Die Vielzahl der Messungen für
jede Probe ergibt bei Auftragung der gemessenen Intensität über die
Zahl der Messungen eine glockenförmige
Kurve. Bei 80% des Maximums wird aus der Zahl der pro Probe durchgeführten Messungen
die Anzahl der z.B. in der Probe enthaltenen DNA bestimmt.
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Ein
bekanntes Fluorometer zur Detektion und Messung von durch Fluoreszenz
ausgelösten Lichtemissionen
(
WO 01/35079 A1 ),
das insbesondere in Verbindung mit PCR-basierenden Untersuchungen
verwendet wird, besitzt eine Vielzahl von Lichtquellen, vorzugsweise
Leuchtdioden LEDs, zur Belichtung von in kleinen Behältern aufgenommenen Proben,
einen ersten optischen Pfad zwischen jeder LED und dem dieser zugeordneten
Behälter
und einen zweiten optischen Pfad zwischen jedem Behälter und
optoelektronischen Mitteln zum Sensieren der optischen Strahlung,
die von den Proben ausgeht, wenn sie zur Fluoreszenz angeregt werden.
Als optoelektronische Mittel werden eine lichtempfindliche Verstärkerröhre, ein
sog. Photomultiplier, der bei Empfang eines jeden Photons einen
Lade- oder Signalimpuls generiert, und eine CCD-Kamera verwendet.
Mit dem Fluorometer wird das Verfahren zur Analyse von durch PCR
vervielfältigtem
Material in der Weise durchgeführt,
dass Proben, die einer PCR-Vervielfältigung unterliegen sollen,
in die Behälter
eingefüllt
werden, die Proben durch die LEDs sequentiell belichtet werden und
das von den Proben aufgrund der Fluoreszenz emittierte Licht mit
den optoelektronischen Mitteln detektiert und die Größe der Lichtmessung,
also die Lichtintensität,
mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen wird.
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Um
ein zuverlässiges
Analyseergebnis zu erhalten, ist eine ausreichend hohe Lichtintensität für den Messvorgang
erforderlich; denn das Messen geringer Lichtintensitäten ist
durch Rauschen, insbesondere eines als Lichtdetektor eingesetzten
Photomultipliers, durch Körperschall,
kapazitive und induktive Einstrahlungen, Netzschwankungen und dgl. stark
beeinträchtigt.
Eine ausreichend hohe Lichtintensität setzt aber z.B. bei einer
PCR zur Bestimmung der DNA-Mengen eine Vielzahl von zu wiederholenden
Zyklen voraus, in denen die DNA kopiert werden, so dass die Analyse
insgesamt sehr zeitaufwendig wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so zu verbessern, dass bereits geringe Lichtintensitäten sehr genau
gemessen werden können
und damit die Zeitdauer zur Erzielung einer zuverlässigen Analyse stark
verkürzt
wird.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass durch das periodische Ein- und Ausschalten
jeder Lichtquelle während
eines definierten Zeitintervalls und durch die Messung der Intensität des in
diesem Zeitintervall von der Probe emittierten Lichtes ausschließlich während der
Einschalt- oder Hellphase der Lichtquelle in der Aus- oder Dunkelphase
der Lichtquelle auftretende Störsignale
und auftretendes Rauschen nicht erfasst werden; denn sämtliche
Störgrößen, die
nicht die gleiche Frequenz- und/oder Phasenlage wie die Taktimpulsfolge haben,
werden ausgeblendet und gehen nicht in die Messung der Lichtintensität ein. Je
größer die
Zahl der Taktimpulse pro Zeitintervall ist, desto besser ist die
erzielte Ausfilterung der Störgrößen. Das
insgesamt erhaltene S/N-Verhältnis
ist dadurch bereits bei geringer Lichtintensität so gut, dass eine zuverlässige Auswertung
des die Lichtintensität
repräsentierenden
elektrischen Signals möglich
ist. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Zeitspanne
vom Start bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein S/N-Verhältnis vorliegt,
das eine zuverlässige
Messung ermöglicht,
extrem verkürzt
und damit die für das
Analyseverfahren benötigte
Zeitdauer stark verringert.
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Zweckmäßige Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit vorteilhaften Weiterbildung und Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 bis 9.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird die Tastimpulsfolge mit einem Tastverhältnis 1:2
generiert und in jedem der aufeinanderfolgenden Zeitintervallen
ein Paar Lichtquellen angesteuert, wobei die eine Lichtquelle des
Lichtquellenpaars mit der Taktimpulsfolge und die andere Lichtquelle
mit der um eine Impulsdauer verschobenen – und damit zur originären Taktimpulsfolge
inversen – Taktimpulsfolge
angesteuert wird. Dies hat den Vorteil, dass die Vielzahl der vorhandene
Proben und zugeordneten Lichtquellen nicht einzeln zeitlich nacheinander
abgearbeitet werden, sondern paarweise, so dass die erforderliche
Analysezeit sich zusätzlich
halbiert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird das von jeder Probe ausgehende Emissionslicht in
ein elektrisches Analogsignal umgesetzt, dieses zu durch die Taktimpulse
vorgegebenen Zeitpunkten abgetastet und der Abtastwert analog/digital
gewandelt. Alle im Zeitintervall abgenommenen und digitalisierten
Abtastwerte werden addiert und die gemittelte Summe der Abtastwerte
wird als Maß für die Lichtintensität ausgegeben.
Dadurch, dass nur ein Abtastwert des analogen Ausgangssignals des
Bandverstärkers
und nicht das gesamte Ausgangssignal analog/digital gewandelt wird,
werden an den hierzu verwendeten A/D-Wandler nur geringe Anforderungen
bezüglich
Dynamik und Rauschunempfindlichkeit gestellt, so dass auf preiswerte, langsame
A/D-Wandler zurückgegriffen
werden kann. Die Addition der ausschließlich frequenz- und phasengleichen
Abtastwerte benötigt
im Vergleich zu anderen Auswerteverfahren, wie z.B. Korrelation- oder Frequenzanalyseverfahren,
einen nur geringen Hardwareaufwand und ist rechenzeitsparend.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird das Abtasten des Analogsignals etwa in der Mitte
der Impulsdauer eines jeden Taktimpulses, vorzugsweise aus der Mitte
heraus zum Ende der Impulsdauer hin verschoben, durchgeführt. Das hat
den Vorteil, dass die Abtastung in einem Signalbereich des Analogsignals
durchgeführt
wird, in dem das Analogsignal seinen eingeschwungenen Zustand erreicht
hat, somit der Einschwingvorgang des Analogsignals, das bei der
Umsetzung des Emissionslichtes in ein elektrisches Signal entsteht,
insbesondere dann, wenn hierfür
die bekannten, lichtempfindlichen Verstärkerröhren oder Multiplier mit nachgeschaltetem
Strom/Spannungswandler und Bandpassverstärker verwendet werden, unterdrückt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird das Analogsignal hochpassgefiltert, strom/spannungsgewandelt
und bandbegrenzt verstärkt.
Dies hat den Vorteil, dass die insbesondere tieffrequenten Störsignale
wie Körperschall,
kapazitive und induktive Einstrahlungen, Netzstörungen und dgl., sowie tieffrequentes
Rauschen eliminiert sind und nur ein im Durchlassbereich des Bandpasses
liegendes Analogsignal in die Messung eingeht. Durch die Hochpassfilterung
wird eine Übersteuerung
der Strom/Spannungswandlung durch niederfrequente Störungen vermieden.
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Eine
vorteilhafte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in Anspruch 10 angegeben.
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Zweckmäßige Ausführungsformen
und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich
in den Ansprüchen
11 bis 17.
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zur quantitativen Echtzeitanalyse
von fluoreszierenden Proben,
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2 eine
Darstellung des Funktionsprinzips einer modifizierten Steuereinheit
zur Ansteuerung von Lichtquellen in der Vorrichtung gemäß 1,
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3 Diagramme
des Signalverlaufs an verschiedenen Bauelementen der Vorrichtung.
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In 1 ist
das Blockschaltbild einer Vorrichtung dargestellt, mit der eine
quantitative Echtzeitanalyse von fluoreszierenden Proben durchgeführt werden
kann. Beispielhaft wird die Vorrichtung in Verbindung mit einer
Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zur Bestimmung der Menge von gebildeten
DNA eingesetzt. Hierbei wird eine Vielzahl von Proben mit DNA-Molekülen, die
kopiert bzw. vervielfältigt
werden sollen, in wiederkehrenden, dreistufigen Zyklen, wie eingangs
beschrieben, erhitzt und abgekühlt,
wobei sich ein fluoreszierender Farbstoff in die doppelsträngigen DNA
einlagert und bei Anregung durch Fremdlicht fluoresziert. Um die
Anzahl der in jedem Zyklus kopierten DNA in einer Probe zu ermitteln
wird mit der Vorrichtung die Intensität des von der Probe, emittierten
Lichts gemessen.
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Die
Vorrichtung weist ein Tablett 10 mit einer Vielzahl von
kleinen Behältern 11 auf,
in die die Proben mit DNA-Molekülen, den
Primern, den Nukleotiden und dem fluoreszierenden Farbstoff eingefüllt werden.
Das Tablett 10 wird innerhalb der vorstehend beschriebenen
Zyklen wechselweise erhitzt und abgekühlt. Jedem Behälter 11 im
Tablett 10 ist eine elektrische Lichtquelle 12 zugeordnet,
die durch eine Optik 13 die in einem zugeordneten Behälter 11 enthaltene
Probe zu belichten vermag, so dass insoweit jede. Lichtquelle 12 als
probenindividuelle Lichtquelle 12 bezeichnet werden kann.
Im Beispiel einer DNA-Analyse sind die Lichtquellen als Leuchtdioden (LEDs) 14,
ausgeführt,
die z.B. monochromatisches Licht im Blaulichtspektrum mit einer
Wellenlänge
von λ≈470nm aussenden.
Die Optik 13 umfasst einen halbdurchlässigen Strahlteiler 27,
der das von den LEDs 14 ausgesendete Licht zu den Behältern 11 führt und
das von den Proben emittierte Fluoreszenzlicht zu einem Lichtsammler 28 umlenkt.
Dem Lichtsammler 28 ist eine lichtempfindliche Verstärkerröhre 15,
ein sog. Multiplier, vorzugsweise ein Channel-Photomultiplier (CPM),
nachgeordnet. In 1 ist beispielhaft der Strahlverlauf
des von einer LED 14 ausgesendeten Lichtes und des von
der durch das Licht zur Fluoreszenz angeregten Probe emittierten Lichtes,
das an den Lichtsammler 28 gelangt, durch die Optik 13 hindurch
jeweils strichliniert eingezeichnet. Der Verstärkerröhre 15 sind Signalverarbeitungsmittel
nachgeschaltet, die einen Strom/Spannungswandler mit integriertem
Hochpass 16, einen Bandpassverstärker 17, einen A/D-Wandler 18,
mit einem Steuereingang zur zeitselektiven Initiierung der A/D-Wandlung
und einen Mittelwertbildner 20 aufweisen.
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Ein
Taktimpulsgenerator 23 generiert eine Taktimpulsfolge konstanter
Frequenz, z.B. 100kHz, mit einem Tastverhältnis von 1:2, wie sie in 3a dargestellt ist. Unter Tastverhältnis wird
hier, wie üblich,
das Verhältnis
von Impulsdauer zur Takt- oder Periodendauer verstanden. Die Taktimpulsfolge
ist an eine Steuereinheit 24 zum Steuern der LEDs 14, an
einen Impulszähler 25 mit
einem Taktimpulseingang, einem Reset-Eingang und einem Zählausgang,
und über
ein Zeitverzögerungsglied 26,
in dem die Verzögerungszeit τ eingestellt
ist, an den Steuereingang des A/D-Wandlers 18 gelegt. Der
Impulszähler 25 steht
hier stellvertretend für
einen Zeitgeber, der Zeitimpulse mit festem Zeitabstand ausgibt.
Aufeinanderfolgende Zeitimpulse legen das Zeitintervall fest, in
dem eine LED 14 von der Taktimpulsfolge angesteuert wird.
Der Impulszähler 25 realisiert
dieses Zeitintervall durch Zählen
einer vorgegebenen Zahl von Taktimpulsen des Taktgenerators 23 und
gibt mit Erreichen der vorgegebenen Zahl an seinem Zählausgang
den das Zeitintervall begrenzenden Zeitimpuls aus.
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Die
Steuereinheit 24 gemäß 1 ist
so ausgebildet, dass sie die einzelnen LEDs 14 sequentiell,
d.h. während
zeitlich aufeinanderfolgender Zeitintervalle, ansteuert, so dass
in jedem Zeitintervall nur eine einzelne Leuchtdiode mit der Taktimpulsfolge
des Taktimpulsgenerators 23 angesteuert wird. Die jeweils
angesteuerte LED 14 wird innerhalb einer Taktperiode T
der Taktimpulsfolge (3a) periodisch
ein- und ausgeschaltet,
so dass die Einschalt- oder Hellphasen der LED 14 mit der
Impulsdauer der Taktimpulsfolge (3a)
zusammenfällt.
Die Taktimpulse werden im Impulszähler 25 gezählt, und
bei Erreichen der festgelegten Anzahl von Taktimpulsen gibt der
Impulszähler 25 an
seinem Zählausgang
den Zeitimpuls aus, der einerseits über den Reset-Eingang den Impulszähler 25 zurücksetzt
und andererseits zur Steuereinheit 24 gelangt und dort
eine Ansteuerung der nächsten
LED 14 mit der Taktimpulsfolge des Taktimpulsgenerators 23 auslöst. Die
Anzahl der Taktimpulse, die zu einem Zeitimpuls des Zählimpulses
des Impulszählers 25 führen, legt
das Zeitintervall fest, in dem jeweils eine LED 14 angesteuert
wird. Das Zeitintervall ist somit durch zwei aufeinanderfolgende
Zeitimpulse definiert. Während des
Zeitintervalls wird die LED 14 durch den Taktimpulsgenerator 23 wiederholt
ein- und ausgeschaltet und dadurch die dieser LED 14 zugeordnete
Probe im Behälter 11 belichtet
und zur Lichtemission während
des Zeitintervalls angeregt. Die Messung der Intensität des Emissionslichts
der Probe erfolgt aufgrund der Ausbildung der Signalverarbeitungsmittel ausschließlich in
den Einschalt- oder Hellphasen der LED 14.
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Das
am Ausgang der Verstärkerröhre aufgrund
der Lichtemission auftretende Stromsignal wird in dem Strom-/Spannungswandler
mit integriertem Hochpass 16 in ein Spannungssignal konvertiert. Die
untere Grenzfrequenz des der Strom/Spannungswandlung vorgeschalteten
Hochpasses ist kleiner als die Taktfrequenz der Taktimpulsfolge.
Das Spannungssignal am Ausgang des Strom-/Spannungswandlers 16 wird
im Bandpassverstärker 17 verstärkt, und
das analoge Ausgangssignal des Bandpassverstärkers 17 gelangt zum
A/D-Wandler 18.
Die untere Grenzfrequenz des Bandpassverstärkers 17 ist gleich
der unteren Grenzfrequenz des Hochpasses im Strom-/Spannungswandler 16 und die
obere Grenzfrequenz des Bandpassverstärkers 17 ist um das
Fünf- bis
Zehnfache größer bemessen als
die der Taktfrequenz der Taktimpulsfolge.
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In 3b ist das analoge Ausgangssignal des
Bandpassverstärkers 17 dargestellt.
Im A/D-Wandler 18 wird das Ausgangssignal mit jedem Taktimpuls
der Taktimpulsfolge einmal abgetastet und der Abtastwert analog/digital
gewandelt. Um den Einschwingvorgang des Ausgangssignals auszublenden,
wird die Abtastung zeitversetzt zur Anstiegsflanke des Taktimpulses
durchgeführt,
wie dies in 3c dargestellt ist, die
die Abtastwerte des analogen Ausgangssignals zeigt. Hierzu ist die
Taktimpulsfolge über
das Zeitverzögerungsglied 26 mit
der Verzögerungszeit τ an den Steuereingang
des A/D-Wandlers 18 gelegt. Die Verzögerungszeit τ im Zeitverzögerungsglied 26 ist
so eingestellt, dass die Abtastung des Ausgangssignals etwa in der
Mitte der Impulsdauer der Taktimpulse oder von der Mitte etwas zum
Ende der Impulsdauer hin verschoben erfolgt. Da die Einschalt- oder
Hellphase der LEDs 14 mit der Impulsdauer zusammenfällt, erfolgt
die Abtastung des Ausgangssignals entsprechend in der Mitte der
Einschaltphase der LEDs 14 bzw. etwas aus der Mitte zum
Ende hin verschoben. Alle innerhalb eines Zeitintervalls anfallenden,
digitalen Abtastwerte werden addiert, und die Summe wird gemittelt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung erfolgt dies im Mittelwertbildner 20. Hierzu umfasst
der Mittelwertbildner 20 üblicherweise einen Addierer
und einen Dividierer, der die Summe der innerhalb eines Zeitintervalls
anfallenden, digitalen Abtastwerte durch die Anzahl der Taktimpulse
und damit durch die Anzahl der Abtastwerte dividiert. Der Mittelwertbildner 20 wird
am Ende eines jeden Zeitintervalls und nach Ausgabe des von dem
Mittelwert gebildeten elektrischen Messwerts für die momentane Lichtintensität von dem
Zeitimpuls des Impulszählers 25 zurückgesetzt.
Dieser Vorgang wird für
jede der LEDs 14 wiederholt. Alle gewonnenen elektrischen Messwerte
für die
momentanen Lichtintensitäten
der belichteten Proben werden in Zuordnung zu der jeweiligen Probe
getrennt abgespeichert und registriert.
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In
jedem der sich wiederholenden Zyklen der PCR wird für jede der
LEDs 14 der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt.
Die in jedem Zyklus pro individueller LED 14 bzw. Probe
erhaltenen Messwerte werden in Zuordnung zu der Zykluszahl abgespeichert
und zur Analyse der Proben ausgewertet.
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In
einem gegenüber
dem vorstehend beschriebenen Verfahren modifizierten Verfahrens
zur quantitativen Echtzeitanalyse werden die LEDs 14 nicht
einzeln sequentiell angesteuert, sondern paarweise, d.h. dass in
jedem der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle immer ein Paar LEDs 14 angesteuert wird,
so dass die Messzeit gegenüber
dem vorstehend beschriebenen Verfahren halbiert wird. Die Ansteuerung
der LED-Paare ist dabei so vorgenommen, dass immer die eine LED 14 mit
der Taktimpulsfolge und die andere LED 14 mit der um eine
Impulsdauer verschobenen, also inversen, Taktimpulsfolge angesteuert
wird. Hierzu ist, wie dies in 2 nur prinzipiell
und nicht in schaltungstechnischer Ausführung angedeutet ist, die eine
LED 14 direkt und die andere LED 14 über einen
Inverter 29 von der Taktimpulsfolge angesteuert. Am Ende
des Zeitintervalls wird dann durch jeden Zeitimpuls des Impulszählers 25 das
nächste
LED-Paar dem Taktimpulsgenerator 23 zugewiesen. Die Einschaltung
der einzelnen LEDs 14 kann, wie beispielsweise in der gegenüber 1 modifizierten
Steuereinheit 24' in 2 dargestellt
ist, mittels elektronischer Schalter 31 vorgenommen werden,
die die Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle 30 auf
die LEDs 14 für
die Dauer eines jeden Taktimpulses aufschalten. Die sequentielle
Rufsteuerung der jeweils einem LED-Paar zugeordneten Schalterpaare
erfolgt beispielhaft über einen
Multiplexer 32, an dem der Ausgang des Taktimpulsgenerators 23 angeschlossen
ist und dessen Steuereingang mit dem Zählausgang des Impulszählers 25 verbunden
ist. Mit jedem Zeitimpuls am Zählausgang
des Zählimpulszählers 25 wird über den Multiplexer 32 die
Taktimpulsfolge an die Steuereingänge des folgenden Paars von
elektrischen Schaltern 31 gelegt, und zwar an den Steuereingang
des einen elektrischen Schalters 31 unmittelbar und an den
Steuereingang des anderen elektrischen Schalters 31 durch
den Inverter 29 invertiert.
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Die
Erfindung kann über
den beispielhaft beschriebenen Anwendungsbereich einer DNA-Analyse
hinaus auch für
andere Analyseverfahren eingesetzt werden, bei denen ein Wachstum
oder eine Vermehrung von Bestandteilen der Proben erfasst und quantitativ
bewertet werden soll.