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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop zur Detektion von Objekten
in einem Fluidstrom, das: einen Kanal, durch den Fluid enthaltend
die zu detektierende Objekten strömt, und eine optische
Abbildungseinrichtung aufweist, die ein einen Fokalbereich aufweisendes
Objektiv umfaßt und im Fokalbereich befindliche Objekte
abbildet, wobei der Fokalbereich um eine Fokalebene herum liegt,
welche im Kanal liegt.
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Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur mikroskopischen
Detektion von Objekten in einem Fluidstrom, wobei der Fluidstrom
in einem Kanal geführt wird, eine optische Abbildungseinrichtung
verwendet wird, die ein einen Fokalbereich aufweisendes Objektiv
umfaßt, wobei der Fokalbereich um eine Fokalebene herum
liegt, welche im Kanal liegt, und im Fokalbereich befindliche Objekte
optisch abgebildet werden.
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Die
mikroskopische Detektion von Objekten in einem Fluidstrom ist in
vielen Anwendungen erforderlich. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um
Moleküle, Partikel oder Zellen handeln. Typische Anwendungen
sind die Zytometrie, die Partikelzählung oder die Proteinextraktion.
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Der
Stand der Technik kennt eine Vielzahl von Mikroskopen, die für
solche Anwendungen geeignet oder angepaßt sind. Exemplarisch
wird auf die
US 6432630 oder
die
US 7214298 verwiesen,
bei denen ein Mikrofluidsystem mit einem abbildenden Mikroskop kombiniert
ist, das Objekte, die in einen Fluidstrom, welcher durch das Mikrofluidsystem
geführt wird, optisch abbildet. Nachteilig bei diesen optischen
Abbildungen ist es, daß die Kanalwand, die im optischen
Abbildungsbereich liegt, zu Abbildungsfehlern führt. Auch
verursacht die fluidstrombedingte Bewegung der Objekte eine nicht
behebbare Bildunschärfe. Diese Bewegung ist auch dadurch
bedingt, daß der Kanal signifikant größer
sein muß als die Objekte, um eine Blockierung des Kanals
zu vermeiden.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Mikroskop zur Detektion
von Objekten in einem Fluidstrom bzw. ein Verfahren zur mikroskopischen
Detektion von Objekten in einem Fluidstrom so auszugestalten, daß eine
verbesserte Abbildung erreicht ist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Mikroskop der eingangs
genannten Art, bei dem die Fokalebene und der Kanal so zueinander
ausgerichtet sind, daß das Fluid auf die Fokalebene zuströmt.
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Die
Aufgabe wird gleichermaßen mit einem Verfahren der eingangs
genannten Art gelöst, bei dem die Fokalebene so zum Kanal
ausgerichtet wird, daß der Fluidstrom auf die Fokalebene
zu- oder wegströmt.
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Die
Erfinder erkannten, daß wesentliche Probleme des Standes
der Technik dadurch verursacht sind, daß die Flußrichtung
im wesentlichen längs der Fokalebene verläuft.
Nachdem nun die Fokalebene im wesentlichen senkrecht zur Flußrichtung
des zuströmenden Fluides ausgerichtet ist, ist sichergestellt,
daß jedes Objekt mit hundertprozentiger Sicherheit den
Fokalbereich und insbesondere die Fokalebene der optischen Abbildungseinrichtung
bzw. deren Objektiv durchläuft. Zugleich ist eine parallele und
simultane Detektion mehrerer Objekte, die gleichzeitig die Fokalebene
durchlaufen, möglich. Bewegungen der Objekte durch den
Fluidstrom verlaufen nun im wesentlichen längs der optischen
Achse des Objektives. Da die Auflösung in dieser Richtung
geringer ist, wirken sich solche Bewegungen deutlich schwächer
aus, als wenn die Bewegung quer zur optischen Achse verliefe, wie
dies im Stand der Technik der Fall ist. Somit sind negative Beeinflussungen
durch den Fluidstrom deutlich gemindert.
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Das
Zufließen des Fluides auf die Fokalebene bewirkt, daß das
Fluid im wesentlichen längs der optischen Achse des Objektivs
durch den Fokalbereich strömt.
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Die
Ausrichtung der Fokalebene zur Flußrichtung des zuströmenden
Fluides bedingt automatisch, das die optische Achse des Objektives
im wesentlichen parallel zur Flußrichtung liegt. Die Begriffe „senkrecht” bzw. „parallel” sind
dabei nicht im strikten geometrischen Sinne zu verstehen. Vielmehr
ist im Sinne dieser Erfindung die Fokalebene dann im wesentlichen
senkrecht zur Flußrichtung des zufließenden Fluides
bzw. die optische Achse des Objektivs dann parallel zur Flußrichtung
des zufließenden Fluides, wenn der vom Objektiv erfaßte
Bildbereich den Querschnitt des zufließenden Fluidstromes überdeckt,
und der Bildbereich mikroskopisch auf einen Detektor abgebildet
werden kann. Je nach Größe des Bildbereiches,
den die Abbildungseinrichtung abbildet, ist damit auch ein Zufluß des
Fluides auf die Fokalebene unter einem schrägen Winkel
zur Fokalebene im wesentlichen senkrecht zur Fokalebene bzw. im
wesentlichen längs der optischen Achse im Sinne dieser
Beschreibung.
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Die
erfindungsgemäßen Vorteile und insbesondere die
vollständige Detektion der im Fluidstrom mitgeführten
Objekte werden bzw. wird dadurch erreicht, daß der Fokalbereich
den Querschnitt des zuströmenden Fluides überdeckt.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausrichtung von Fokalebene
bzw. Fokalbereich zur Flußrichtung des zuströmenden
Fluides und damit automatisch zum Kanal, durch den der Fluidstrom
läuft, mindert Störungen durch die Kanalwände,
da diese nun entlang der vergleichsweise höher aufgelösten
Achsen der optischen Abbildung orientiert sind. Sie können
in der Abbildung folglich leicht erkannt werden und stellen anders
als im Stand der Technik keine Quelle für Artefakte dar.
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Unter
einem Mikroskop wird hier jede geeignet vergrößernd
abbildende Vorrichtung verstanden, insbesondere ein sogenannter
Reader.
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In
vielen Anwendungen wird das zu untersuchende Fluid durch ein Röhrchen,
das einen Zuleitungskanal realisiert, zugeführt. Die optische
Anordnung des Objektivs und damit der Fokalebene zum Kanal ist dann
besonders einfach, wenn der Kanal einen Zuleitungskanal umfaßt,
durch den das Fluid strömt, wobei der Zuleitungskanal auf
ein Deckglas mündet, über das das Fluid seitlich
in mindestens einen Kanal abläuft. Bezogen auf die Fluidströmung
im Zuleitungskanal unter dem Deckglas liegt das Objektiv, wobei
die Fokalebene entweder im Zuleitungskanal oder vor dessen Mündung
liegt. Der Fluidstrom wird also vom Zuleitungskanal über
das Deckglas umgelenkt, und die Fokalebene liegt vor oder im Bereich
dieser Umlenkung.
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Eine
erhöhte Auflösung der optischen Abbildungseinrichtung
geht üblicherweise mit einer Bildfeldverkleinerung einher.
Für eine besonders hochauflösende Abbildung ist
es deshalb zweckmäßig, den Fluidstrom auf einen
möglichst geringen Querschnitt einzuengen. Hierfür
kann ein Hüllstromkanal vorgesehen werden, durch den ein
Hüllfluid strömt, wobei der Hüllstromkanal
den Zuleitungskanal umgibt, ebenfalls auf das Deckglas mündet
und so das vom Zuleitungskanal ausströmende Fluid einhüllt. Der
Hüllstrom fokussiert den zufließenden Fluidstrom in
lateraler Richtung, so daß der erforderliche Abbildungsbereich,
d. h. das Bildfeld kleiner ist, was einer hochauflösenden
Abbildung entgegen kommt. So können besonders kleine Objekte
gut erfaßt werden. Weiter ist diese Anordnung vorteilhaft,
da Reflexionen am Ende des Zuleitungskanals nicht mehr in der Bildebene
liegen. Die Alternative, eine Bildfeldverkleinerung über
eine Verkleinerung des Durchmessers des Zuführkanals umzusetzen,
birgt die Gefahr der Probenverstopfung. Zudem ist durch den fokussierten
Hüllstrom gewährleistet, daß das Fluid
gänzlich durch die Fokusebene strömt, auch wenn
diese vor der Mündung des und nicht im Zuflußkanal
angeordnet ist.
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Die
optische Abbildung kann sowohl in Durchlichtbetrieb als auch in
Auflichtbetrieb erfolgen. Für eine Auflichtmessung wird
die Beleuchtung im Bereich der optischen Abbildung eingespiegelt
und durch das Objektiv aufgebracht. Zur selektiven Anregung einer
sehr dünnen Grenzschicht am Deckglas kann Totalreflexion
(TIRF) eingesetzt werden, die mit Objektiven mit ausreichender Apertur
umgesetzt wird. Für eine Durchlichtabbildung kann parallel
zum Zuleitungskanal eine Beleuchtungskanüle angeordnet
werden, durch die Durchlichtbeleuchtung eingebracht wird. Bei einem
zylindrischen Zuleitungskanal, beispielweise in Form eines Röhrchens,
kann die Beleuchtungskanüle eine ringförmige Beleuchtung
bewirken. Bei der Verwendung eines koaxialen Hüllstromkanals
kann die Beleuchtungskanüle zwischen Zuleitungs- und Hüllstromkanal
liegen. Weitere Beleuchtungssysteme sind möglich, die ein
Lichtblatt zur Fluoreszenzanregung oder Dunkelfeldbeleuchtung in
den Fokusbereich des Objektivs einstrahlen. Dieses kann insbesondere
durch den Zuleitungskanal erfolgen, der als Lichtleiter genutzt
werden kann und bei entsprechender Verspiegelung und Formung am
Ende ein lokales und homogenes Beleuchtungs- und Anregungslichtfeld
erzeugt.
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Die
optische Abbildung mittels des Objektivs kann zum Sortieren von
Objekten verwendet werden, wenn der Kanal sich nach dem Durchtritt
des Fluidstromes durch die Fokalebene in mindestens zwei Zweige
verzweigt und weiter eine Einrichtung zur selektiven Blockierung
mindestens eines der Zweige vorgesehen ist. Durch Betätigung
dieser Einrichtung in Abhängigkeit vom Abbildungsergebnis,
d. h. der Detektion vorbestimmter Objekte, kann so dafür
gesorgt werden, daß die vorbestimmten Objekte in einen
der beiden Zweige geleitet werden.
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Das
erfindungsgemäße Mikroskop erlaubt auch eine Strukturaufklärung
der Objekte durch eine Abbildung der Objekte in unterschiedlichen
Drehstellungen, wenn der Kanal einen Zuleitungskanal und einen parallel
dazu verlaufenden Rückleitungskanal umfaßt, durch
die das Fluid strömt. Der Zuleitungskanal mündet
auf ein Deckglas und dieses lenkt das Fluid in den Rückleitungskanal
um. Das Objektiv liegt unter dem Deckglas seine Fokalebene befindet
sich im Zuleitungskanal oder im Bereich der Umlenkung des Fluides.
Objekte werden dann gegenüber der Abbildungsoptik durch
die Fluidstromumlenkung am Deckglas gedreht, so daß sie
in verschiedenen räumlichen Lagen abgebildet werden.
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Eine
weitere Strukturaufklärung ist möglich, wenn die
Objekte innerhalb des Fokusbereiches in der Fokusebene mehrfach
in unterschiedlichen axialen Lagen optisch abgebildet werden. Man
erhält dann für jede Abbildung eine Darstellung
des Objektes in einem anderen optischen Schnitt durch das Objekt.
Diese Schnittbilder können dann zu einer 3D-Abbildung des
Objektes zusammengefügt werden.
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Das
Prinzip eines Hüllstromes kann gegenüber dem bereits
erwähnten, koaxial zum Zuleitungsstrom verlaufenden Hüllstrom
abgewandelt werden, wenn der Zuleitungskanal über das Deckglas
in einen querlaufenden Hüllstromkanal mündet,
so daß der Hüllstrom das vom Zuleitungskanal ausströmende Fluid
zu mindestens einem Abflußkanal mitführt. Verwendet
man zwei Abflußkanäle und lagert den Zuleitungskanal
in einer elastischen Manschette derart, daß durch Verschiebung
des Zuleitungskanals einstellbar ist, in welchen der Abflußkanäle
der Hüllstrom das vom Zuleitungskanal ausströmende
Fluid mitführt, kann eine Sortierung von Objekten erfolgen, indem
die Verschiebung des Zuleitungskanals abhängig vom Bildungsergebnis
vorgenommen wird.
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Es
versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen
Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten
Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren,
noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 Eine
schematische Schnittdarstellung eines Mikroskops zur Detektion von
Objekten in einem Fluidstrom,
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2 eine
Abwandlung des Mikroskops der 1,
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3a–d Schemadarstellungen von
Bildern, die mit dem Mikroskop der 1 aufgenommen
wurden,
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4 eine
weitere Abwandlung des Mikroskops der 1,
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5 eine
weitere Abwandlung des Mikroskops der 1 mit TIRF-Beleuchtung,
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6 eine
Draufsicht auf einen Fluidkanal einer weiteren Abwandlung des Mikroskops
der 1 und
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7 eine
Schnittdarstellung des Mikroskops der 6 entlang
der Linie A-A.
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1 zeigt
schematisch ein Mikroskop zur Detektion von Objekten, die in einem
Fluidstrom mitgeführt werden. Das Mikroskop umfaßt
eine Abbildungsanordnung 1 die Bilder aus einem Fluidstrom gewinnt,
welcher durch ein zum Mikroskop gehörendes Kapillarsystem
fließt. In diesem Kapillarsystem strömt das Fluid
in Richtung eines Pfeiles 2 durch einen Kanal 3,
der einen Zuflußkanal 3a sowie seitlich davon
wegführende Abflußkanäle 3b und 3c umfaßt. Der
Zuflußkanal 3a läuft durch ein Röhrchen,
das dichtend in einen Fluidik-Chip 5 eingesetzt ist. Der vom
Röhrchen 4 gebildete Zuflußkanal 3a mündet
in einen Bereich oberhalb eines Deckglases 6, das für die
Abbildungsanordnung 1 transparent ist. Das längs
des Pfeiles 2 durch den Zuflußkanal 3a zuströmende
Fluid fließt durch das Röhrchen 4 und
tritt aus diesem aus, woraufhin es in Richtung der Pfeile 10 und 11 in
den Abflußkanälen 3b und 3c abgeführt wird.
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In 2 ist
der Einfachheit halber von der optischen Abbildungsanordnung 1 nur
die Fokusebene 14 gezeigt. Gleiches gilt für die
nachfolgenden 4, 5 und 7.
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Bezogen
auf die Richtung des Pfeiles 2 unter dem Deckglas 6 liegt
die Abbildungsanordnung 1, die ein Objektiv 7 umfaßt,
welches längs einer optischen Achse 8 ein Bild
auf einem Bildsensor 9 abbildet. Zur Symbolisierung des
abgebildeten Bildbereiches ist in 1 ein Fokus 12 des
Objektives 7 eingezeichnet, der in einer Fokusebene 14 liegt.
Die Fokusebene 14 befindet sich noch im Zuflußkanal 3a,
so daß im Zuflußkanal 3a durch das Röhrchen 4 in
Richtung des Pfeiles 2 zuströmendes Fluid auf
die Fokusebene 4 zufließt und durch diese hindurch
tritt. Wenn aufgrund der hydrodynamischen Gegebenheiten sichergestellt
ist, daß das zuströmende Fluid durch die Fokusebene 4 strömt,
kann diese auch außerhalb des Zuflußkanals 3a liegen.
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Die
Abbildungsanordnung 1 beleuchtet mittels eines Strahlteilers 25 und
einer Lichtquelle 19 das aus dem Zuflußkanal 3a ausströmende
Fluid in einer Auflichtanordnung und bildet einen in der Fokusebene 14 liegenden
Bildbereich auf einen Bildsensor 9 ab. Diese Abbildung
erlaubt es, im Fluid mitgeführte Objekte, z. B. Partikel,
Proteine etc., auf dem Bildsensor 9 abzubilden.
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Die
optische Abbildungsanordnung 1 hat längs der optischen
Achse 8 einen Fokusbereich, der um die Fokusebene 14 herum
liegt und im wesentlichen durch die Tiefenschärfe der Abbildungsanordnung 1 begrenzt
ist.
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Die
weiter in 1 ein gezeichneten Ebenen 22 bis 24 werden
für eine besondere Betriebsweise des Mikroskops verwendet
und später anhand der 3 erläutert.
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2 zeigt
eine Abwandlung des Mikroskops der 1. Elemente
die hinsichtlich ihrer Struktur oder Funktion Elementen entsprechen,
welche bereits anhand der 1 erläutert
wurden, tragen in 2 sowie in allen weiteren Figuren
dieselben Bezugszeichen, so daß auf ihre nochmalige Erläuterung verzichtet
wird.
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In
der Bauweise der 2 wird das durch das Röhrchen 4 in
Richtung des Pfeiles 2 durch den Zuflußkanal 3a zuströmende
Fluid durch einen koaxial umgebenden Hüllstrom 17 eingehüllt,
der in Richtung eines Pfeiles 16 in einen das Röhrchen 4 koaxial umgebenden
Hüllkanal 15 eingespeist wird. Der Hüllstrom
hat zur Folge, daß das durch den Zuflußkanal 3a strömende
Fluid nach dem Austritt aus dem Röhrchen 4 eingeengt,
also fokussiert wird. Die innerhalb der Fokusebene 14 erforderliche
Bildfeldgröße ist damit geringer, so daß eine Abbildungsanordnung
mit höherer Auflösung verwendet werden kann, die
es auch erlaubt, vergleichsweise kleinere Objekte zu erfassen. Auch
kann nun die Fokusebene 14 außerhalb des Zuflußkanals 3a liegen,
was unter dem Gesichtspunkt reduzierter optischer Störungen
günstig ist.
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Die 2 zeigt
weiter eine Bauweise, bei der eine Durchlichtbeleuchtung erfolgt,
indem seitlich des Röhrchens 4 über ein
Lichtleitfaserbündel 18 Strahlung der Lichtquelle 19 eingekoppelt
wird. Diese Beleuchtung tritt an der Unterseite des Röhrchens 4, d.
h. den Fluidstrom umgebend aus und bewirkt eine Durchlichtbeleuchtung
des abzubildenden Bildbereiches. Natürlich kann diese Art
der Beleuchtung auch bei der Bauweise der 1 oder einer
der noch später zu erläuternden Bauweisen zur
Anwendung kommen.
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Weiter
ist in 2 eingezeichnet, daß in den Abflußkanälen 3b und 3c Sperrventile 20 bzw. 21 angeordnet
sind, die es erlauben, diese Kanäle zu blockieren. Solche
Sperrventile können natürlich auch in der Bauweise
der 1 oder einer anderen der hier beschriebenen Varianten
zur Anwendung kommen. Sie erlauben es nach Auswertung des Bildes,
das vom Bildsensor 9 erfaßt wird, die Abflußkanäle 3b und 3c selektiv
zu sperren. Dadurch kann dafür gesorgt werden, daß vorbestimmte
Objekte nach ihrer Erkennung mittels der Abbildungsanordnung 1 in
einen bestimmten der Abflußkanäle 3b bzw. 3c gelangen,
indem der jeweils andere Abflußkanal blockiert wird, wenn
ein vorbestimmtes Objekt im Bild gefunden wurde.
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Die 3a–3d zeigen
verschiedene Bilder, die beispielsweise mit der Abbildungsanordnung
der 1 oder der 2 (oder
einer anderen der hier beschriebenen Ausführungsformen)
gewonnen werden kann. Bild 26 3a wurde
in der Ebene 24 gewonnen und erlaubt keine weitere Strukturaufklärung des
abgebildeten Objektes 27, was durch die gestrichelte Zeichnung
des Objektes verdeutlicht werden soll. Allerdings wird dieses Signal
als Trigger genutzt, da bei bekannter Flußgeschwindigkeit
die Zeit festliegt und berechenbar ist, die ein Objekt benötigt,
um von der Ebene 24 bis zur Fokusebene zu gelangen. Mit
sehr kurzen Beleuchtungszeiten erfolgt nun wiederholt eine Abbildung
der Objekte, ohne den Fluß zu mindern oder zu stoppen.
Jede Aufnahme liefert ein Bild, das einen anderen optischen Schnitt
durch das den Trigger auslösende Teilchen darstellt. Falls
hohe Durchsatzraten angestrebt werden, kann zum Trigger auch ein
einfacher Flächendetektor verwendet werden, der unabhängig
von Bildaufnahme und Bildauswertung über den Detektor 9 ist
und in einer Ebene positioniert wird, die konjugiert zur Ebene 24 liegt. Die
Trennung der Lichtwege kann analog zur Auflichtbeleuchtung über
einen Farb- oder Strahlteiler erfolgen. Sobald in der Ebene 24 ein
Objekt gefunden wird, dient dies als Trigger für die sequentielle Bildgebung
in der Fokusebene 14. Mit diesem Modus kann sehr schnell
eine 3D-Aufnahme des Objektes erfolgen, ohne das Objektiv mit einem
motorisierten z- Trieb bewegen zu müssen. Die mehreren Bilder (28, 29, 32)
werden zu Zeitpunkten aufgenommen, zu denen das Objekt über
den Fluidfluß unterschiedlich weit transportiert wurde.
Aus Zeitabständen und Strömungsgeschwindigkeit
folgt der axiale Transportweg.
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Somit
lassen sich die Bilder 28, 30 und 32 zusammenfügen
und eine dreidimensionale Abbildung eines Objektes im Fokusbereich
wird dadurch erzeugt. Eine Alternative stellt das Vorgehen dar,
die Probe in den Bereich der Fokusebene 14 zu bringen und
den Fluß zu stoppen. Falls dann keine störende Sedimentation
auftritt, d. h. bei geeigneten Proben, kann dann über ein
Verfahren des Objektivs entlang der optischen Achse ein Bildstapel
aufgenommen werden. Falls Sedimentation stark ist, ist abzuwarten, bis
die Probe sedimentiert ist, um dann den Bildstapel aufzunehmen.
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4 zeigt
eine weitere Abwandlung des Mikroskops der 1, bei dem
koaxial zum Zuflußkanal 3a, in dem das Fluid in
Richtung des Pfeiles 2 zuströmt, ein Rückflußkanal 3b gebildet
ist, in dem das Fluid in Richtung des Pfeiles 10 abfließt.
Der Zuflußkanal 3a mündet oberhalb des
Deckglases 6, wodurch sich eine Umlenkung 37 (symbolisiert
durch einen gestrichelten Pfeil) des Fluidstromes im Bereich der
Fokusebene 14 ergibt. Objekte, z. B. Partikel, die im Fluidstrom
zufließen werden deshalb bei der Umlenkung gedreht, so
daß sich eine Abbildung des Objektes in unterschiedlichen
Drehlagen ergibt.
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Zur
Realisierung des Zuflußkanals 3a sowie des Rückflußkanals 3b ist
parallel zum Röhrchen 4 ein entsprechendes Rückflußröhrchen 35 angeordnet,
das beispielsweise wie das Röhrchen 4 einen rechteckigen
Querschnitt hat. Diese Querschnittsform kommt grundsätzlich
für alle Kanäle, die hier erwähnt werden,
in Frage.
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5 zeigt
eine Weiterbildung des Mikroskops der 1, bei dem
die Beleuchtung von der Lichtquelle 38 auf das Deckglas 6 von
der Unterseite her mit einem Winkel 38 eingestrahlt wird,
der unterhalb des Totalreflexionswinkels liegt. Somit kann lediglich
ein evaneszentes Feld die Beleuchtung der Substanzen in den zufließenden
Fluidstrom bewirken. Diese an und für sich bekannte TIRF-Beleuchtung
wird in der Ausführungsform der 5 vorzugsweise
(nicht zwingend) damit kombiniert, daß das Röhrchen 4 an
seinem Mündungsende 39 derart an das Deckglas 6 ragt,
daß nur ein schmaler Spalt 40 verbleibt, der in
der Größenordnung der Ausbreitungslänge
des evaneszenten Feldes ist. Dadurch ist sicher gestellt, daß sämtliches
Fluid, das in Richtung des Pfeiles 2 zufließt,
TIRF-beleuchtet ist. Dieses Vorgehen ist nur einsetzbar für
Partikel bzw. Moleküle, die kleiner sind als die Eindringtiefe
des evaneszenten Feldes (200 nm). Bei dem kleinen verbleibenden
Spalt ist der Fluß hoch, falls übliche Probenvolumen
von wenigen μl in einer vertretbaren Zeit zu analysieren
sind. Falls eine 100% Analyse des Probenflusses erforderlich ist,
muß der Probenfluß mit der Aufnahmezeit des Sensors
(Kamera) synchronisiert werden, wobei zu Totzeiten der Kamera der
Fluß gestoppt wird. Dies kann entweder über Sperrventile
in Abfluß- oder Zuflußkanälen erfolgen,
oder durch entsprechende Steuerung von den Probenfluß treibenden
Pumpen.
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6 zeigt
eine Abwandlung des Fluidsystems zur Sortierung vorbestimmter Objekte
im Fluidstrom. Im Gegensatz zu den bisherigen Abbildungen ist 6 eine
Draufsicht, also in der Richtung des Pfeiles 2 der 1, 2, 4 und 5 gesehen.
Durch das Röhrchen 4 fließt das Fluid
zu. Dieses Röhrchen 4 und damit der Zuflußkanal 3a mündet,
wie die 7, welche einen Schnitt entlang
der Linie A-A der 6 zeigt, veranschaulicht, im
wesentlichen rechtwinklig zu einem Hüllstromkanal 41, in
dem ein Hüllstrom längs des Pfeiles 16 fließt.
Der Hüllstrom nimmt das durch den Zuflußkanal 3a fließende
Fluid mit. Das Röhrchen 4 befindet sich in einer
elastischen Manschette 42, so daß es innerhalb der
Manschette verschoben werden kann. Durch die Lage des Röhrchens 4 ist
eingestellt, ob der durch die Abflußkanäle 43 und 44 abfließende
Höhlstrom das durch das Röhrchen 4 zugeführte
Fluid in den Abflußkanal 43 oder den Abflußkanal 44 mitnimmt.
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Beobachtet
man nun mittels der (in 7 nicht dargestellten) optischen
Anordnung 1 durch das Deckglas 6 hindurch den
zufließenden Fluidstrom kann durch Verschiebung des Röhrchens 4 eine
Sortierung vorbestimmter Objekte derart erfolgen, daß diese
alle in denselben Abflußkanal, beispielsweise den Abflußkanal 43,
gelangen, indem jedesmal, wenn ein entsprechendes Objekt im zufließenden
Fluid entdeckt wird, das Röhrchen 4 so gestellt
wird, daß der Hüllstrom, welcher aus dem Hüllstromkanal 41 zufließt,
den Fluidstrom aus dem Zuflußkanal 3a in den Ausgang 43 mitnimmt.
Solange kein vorbestimmtes Objekt mit der optischen Abbildungsanordnung 1 detektiert
wurde, wird das Röhrchen 4 hingegen so verschoben,
daß der Hüllstrom aus dem Hüllstromkanal 41 den
durch das Röhrchen 4 zugeführten Fluidstrom
zum Abflußkanal 44 leitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6432630 [0004]
- - US 7214298 [0004]