DE102012219491A1 - Analysis device and analysis method for the optical analysis of an analysis material - Google Patents

Analysis device and analysis method for the optical analysis of an analysis material Download PDF

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Melanie Hoehl
Alexander H. Slocum
Juergen Steigert
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Analysevorrichtung (140) zur optischen Analyse eines Analysematerials (210). Die Analysevorrichtung (140) umfasst eine Analysematerialaufnahmeeinheit (215) zur Aufnahme eines Behälter (200) mit Analysematerial (210) und zumindest eine Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c), um ein in der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordnetes Analysematerial (210) mit zumindest einem Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums zu beleuchten. Schließlich umfasst die Analysevorrichtung (140) zumindest eine Detektoreinheit (250a, 250b, 250c), um das von der Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c) ausgestrahlte Licht zu empfangen, wobei die Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) ausgebildet ist, um unter Verwendung des empfangenen Lichts eine Analyse des Analysematerials (210) durchzuführen oder vorzubereiten.The invention relates to an analysis device (140) for the optical analysis of an analysis material (210). The analysis device (140) comprises an analysis material receiving unit (215) for receiving a container (200) with analysis material (210) and at least one illumination unit (230a, 230b, 230c), with at least one analysis material (210) arranged in the analysis material receiving unit (215) to illuminate a light of a predefined area of the optical spectrum of light. Finally, the analysis device (140) comprises at least one detector unit (250a, 250b, 250c) for receiving the light emitted by the illumination unit (230a, 230b, 230c), wherein the detector unit (250a, 250b, 250c) is designed to be under Using the received light to perform or prepare an analysis of the analysis material (210).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Analysevorrichtung und ein Analyseverfahren zur optischen Analyse eines Analysematerials, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to an analysis device and an analysis method for the optical analysis of an analysis material, to a corresponding control device and to a corresponding computer program product.

Die Durchführung biochemischer Prozesse basiert auf der Handhabung von Flüssigkeiten. Typischerweise wird diese Handhabung manuell mit Hilfsmitteln wie Pipetten, Reaktionsgefäßen, aktiven Sondenoberflächen oder Laborgeräten durchgeführt. Durch Pippetierroboter oder Spezialgeräte sind diese Prozesse zum Teil bereits automatisiert.The implementation of biochemical processes is based on the handling of liquids. Typically, this manipulation is done manually with tools such as pipettes, reaction vessels, active probe surfaces or laboratory equipment. By tilting robots or special equipment, these processes are already partially automated.

Sogenannte Lab-on-a-Chip-Systeme (Westentaschenlabor oder Chiplabor) sind mikrofluidische Systeme, welche die gesamte Funktionalität eines makroskopischen Labors auf einem nur plastikkartengroßen Kunststoffsubstrat unterbringt. Lab-on-a-Chip-Systeme bestehen typischerweise aus zwei Hauptkomponenten. Ein Testträger oder eine Einwegkartusche beinhaltet Strukturen und Mechanismen für die Umsetzung der fluidischen Grundoperationen (z. B. Mischer), welche aus passiven Komponenten wie Kanäle, Reaktionskammer, vorgelagerte Reagenzien oder auch aktiven Komponenten wie Ventile oder Pumpen bestehen können. Die zweite Hauptkomponente sind Aktuations-, Detektions- und Steuereinheiten. Das System ermöglicht es, biochemische Prozesse vollautomatisiert zu prozessieren.So-called lab-on-a-chip systems (vest pocket lab or chip lab) are microfluidic systems that accommodate all the functionality of a macroscopic lab on a plastic plastic-sized plastic substrate. Lab-on-a-chip systems typically consist of two major components. A test carrier or disposable cartridge includes structures and mechanisms for the implementation of basic fluidic operations (eg, mixers), which may consist of passive components such as channels, reaction chamber, upstream reagents, or even active components such as valves or pumps. The second main component is actuation, detection and control units. The system makes it possible to fully process biochemical processes.

Derzeit ist eine Vielzahl von Systemen zur Automatisierung biochemischer Prozesse realisiert. Prinzipiell lassen sich die Systeme in zwei Kategorien unterscheiden. Zum einen Pipettierroboter mit Hilfe derer die Flüssigkeiten mittels Pipetten präzise abgemessen und in verschiedene funktionale Reaktionsgefäße überführt werden. Für die Prozessierung kommen eventuell noch weitere Komponenten wie z. B. eine Zentrifuge zum Einsatz. Zum anderen existieren kartuschenbasierte Systeme, wobei die Flüssigkeiten typischerweise in einem Spezialgerät in einer Kartusche prozessiert werden. Eine Übersicht über den derzeitigen Stand bezüglich Durchführung biochemischer Prozesse mittels Zentrifugensysteme ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2010 003 223 A1 dargestellt.Currently, a variety of systems for the automation of biochemical processes is realized. In principle, the systems can be divided into two categories. On the one hand, a pipetting robot with the aid of which the liquids are precisely measured by means of pipettes and transferred into various functional reaction vessels. For the processing may come other components such. B. a centrifuge used. On the other hand, there are cartridge-based systems, wherein the liquids are typically processed in a special device in a cartridge. An overview of the current status with regard to carrying out biochemical processes by means of centrifugal systems is in the published patent application DE 10 2010 003 223 A1 shown.

In der Offenlegungsschrift DE 10 2010 003 223 A1 ist bereits ein System beschrieben, wobei verschiedene Revolver im Format eines Standard-Zentrifugenröhrchens axial übereinander angeordnet werden und somit in eine Zentrifuge eingesetzt werden können. Die Revolver beinhalten Kanäle, Reaktionskammern und weitere Strukturen für die Durchführung von fluidischen Einheitsoperationen. Über eine integrierte Kugelschreibermechanik können die Revolver bezüglich ihrer Positionen zueinander rotiert werden, wobei sich Kavitäten zueinander schalten lassen. Die Aktuation erfolgt über die Änderung der Drehzahl der Zentrifuge und damit der Zentrifugalkraft, welche auf das Mikrofluidiksystem wirkt und die Kugelschreibermechanik aktuiert. Die Flüssigkeiten werden entlang dem Kraftvektor der Zentrifugalkraft vom radial innenliegenden Punkten zum radial außenliegenden Punkten transportiert.In the published patent application DE 10 2010 003 223 A1 already a system is described, with different revolvers are arranged in the format of a standard centrifuge tube axially superimposed and thus can be used in a centrifuge. The turrets include channels, reaction chambers and other structures for performing fluidic unit operations. An integrated ballpoint pen mechanism allows the turrets to be rotated relative to one another with their cavities being interconnected. The actuation takes place via the change in the rotational speed of the centrifuge and thus the centrifugal force, which acts on the microfluidic system and actuates the ballpoint pen mechanism. The liquids are transported along the force vector of the centrifugal force from the radially inner points to the radially outer points.

Normalerweise werden Proben, die in einem Lab Tube, beispielsweise gemäß der Druckschrift DE 10 2010 003 223 A1 , aufgereinigt und präpariert werden, durch externe Ausleseeinheiten optisch ausgelesen. Dazu gehören beispielsweise Spektrofotometer oder Fluorometer.Normally, samples are taken in a lab tube, for example according to the document DE 10 2010 003 223 A1 , are cleaned and prepared, optically read by external readout units. These include, for example, spectrophotometers or fluorometers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird vorliegend eine Analysevorrichtung, ein Analyseverfahren, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, an analysis device, an analysis method, and finally a corresponding computer program product according to the main claims are presented here. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Vorliegend wird eine Analysevorrichtung zur optischen Analyse eines Analysematerials vorgestellt, wobei die Analysevorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

  • – eine Analysematerialaufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Behälter mit Analysematerial;
  • – zumindest eine Beleuchtungseinheit, die ausgebildet ist, um ein in der Analysematerialaufnahmeeinheit angeordnetes Analysematerial mit zumindest einem Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums zu beleuchten; und
  • – zumindest eine Detektoreinheit, die ausgebildet ist, um das von der Beleuchtungseinheit ausgestrahlte Licht zu empfangen, wobei die Detektoreinheit ausgebildet ist, um unter Verwendung des empfangenen Lichts eine Analyse des Analysematerials durchzuführen oder vorzubereiten.
In the present case, an analysis device for optical analysis of an analysis material is presented, wherein the analysis device has the following features:
  • - An analysis material receiving unit for receiving a container with analysis material;
  • At least one illumination unit, which is designed to illuminate an analysis material arranged in the analysis material recording unit with at least one light of a predefined area of the optical light spectrum; and
  • At least one detector unit configured to receive the light emitted by the illumination unit, wherein the detector unit is configured to perform or prepare an analysis of the analysis material using the received light.

Weiterhin wird ein Analyseverfahren zur optischen Analyse eines Analysematerials unter Verwendung einer Analysevorrichtung gemäß einer hier beschriebenen Variante vorgestellt, wobei das Analyseverfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • – Beleuchten des Analysematerials mit Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums unter Verwendung der zumindest einen Beleuchtungseinheit;
  • – Detektieren des von der Beleuchtungseinheit ausgesandten Lichts unter Verwendung der zumindest einen Detektoreinheit; und
  • – Ausgeben eines Signals an eine außerhalb der Analysevorrichtung angeordneten Einrichtung, wobei das Signal eine Eigenschaft des unter Verwendung des detektierten Lichts analysierten Analysematerials repräsentiert.
Furthermore, an analysis method for the optical analysis of an analysis material using an analysis device according to a variant described here is presented, wherein the analysis method comprises the following steps:
  • Illuminating the analysis material with light of a predefined region of the optical light spectrum using the at least one illumination unit;
  • Detecting the light emitted by the illumination unit using the at least one detector unit; and
  • Outputting a signal to a device arranged outside the analysis device, the signal representing a property of the analysis material analyzed using the detected light.

Unter einer Analysevorrichtung kann eine Einheit verstanden werden, die zur Erkennung von Bestandteilen eines Analysematerials ausgebildet ist. Ein Analysematerial kann dabei beispielsweise ein Fluid, Feststoff, Gas und/oder Gemische aus mehreren unterschiedlichen Bestandteilen, eine Suspension oder ein ähnliches Stoffgemisch sein, welches in einer Zentrifuge zentrifugiert wird, um es für die Analyse aufzubereiten. Als Beispiel für ein solches Analysematerial, welches durch die vorstehend vorgestellte Analysevorrichtung als Assay prozessiert werden kann, lassen sich isothermale DNA oder RNA Amplifikation, PCR, Immunoassays (z.B. Antikörperreaktionen, ELISA), kinetische Assays (z. B. Enzymbasiert), Mg und Calcium Nachweise etc. nennen. Außerdem können andere chemische Reaktionen auch außerhalb von biochemischen Anwendungen nachgewiesen werden, wie z. B. Nachweise von Giftstoffen oder Verunreinigungen oder Herstellung/Synthese von Stoffen im System – diese können alle entweder fluorszent, photometrisch, biolumineszent oder turbidimetrisch nachgewiesen werden. An analysis device can be understood to mean a unit which is designed to recognize components of an analysis material. An analysis material may be, for example, a fluid, solid, gas and / or mixtures of several different constituents, a suspension or a similar substance mixture which is centrifuged in a centrifuge in order to prepare it for analysis. As an example of such an analysis material which can be assayed by the above-presented analyzer, isothermal DNA or RNA amplification, PCR, immunoassays (eg, antibody reactions, ELISA), kinetic assays (eg, enzyme-based), Mg, and calcium Give evidence, etc. In addition, other chemical reactions can also be detected outside of biochemical applications, such. B. Detection of toxins or impurities or production / synthesis of substances in the system - these can all be detected either fluorescent, photometric, bioluminescent or turbidimetric.

Unter einer Analysematerialaufnahmeeinheit kann beispielsweise eine Innenöffnung oder Innenausnehmung der Analysevorrichtung verstanden werden, in welche ein Behälter mit dem Analysematerial eingesetzt werden kann. Unter einem Behälter mit Analysematerial kann beispielsweise ein Laborröhrchen als Glas oder Kunststoff verstanden werden, in welches das Analysematerial eingefüllt ist und wobei der Behälter insbesondere für das Licht mit der vorbestimmten Wellenlänge transparent ist. Unter einer Beleuchtungseinheit kann eine Einheit verstanden werden, die Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Spektrums in Richtung des Analysematerials oder in Richtung des Behälters mit dem Analysematerial abstrahlt. Unter einem vordefinierten Bereich des optischen Lichtspektrums kann beispielsweise ein bestimmter Spektralbereich des Lichts, beispielsweise rotes Licht, grünes Licht, blaues Licht oder ultraviolettes Licht, verstanden werden. Die Beleuchtungseinheit kann beispielsweise durch eine Lampe, eine Laserdiode, eine LED oder Ähnliches Licht-aussendendes Element gebildet sein. Unter einer Detektoreinheit kann eine Einheit verstanden werden, die ausgebildet ist, um Licht, welches von der Beleuchtungseinheit ausgesandt wurde, zu empfangen. Dabei kann die Detektoreinheit besonders empfindlich im Bereich des Lichts des vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums sein, um eine oder mehrere Eigenschaften des Analysematerials aus dem empfangenen Licht extrahieren zu können. Die Detektoreinheit kann dabei ferner eine Auswertungseinheit umfassen, die das empfangene Licht analysiert und hieraus einen Rückschluss auf die Eigenschaft des Analysematerials bezieht. Beispielsweise kann die Detektoreinheit ausgebildet sein, um Spektrallinien aus dem das Analysematerial durchstrahlenden Licht zu erkennen und hieraus auf einen Bestandteil des Analysematerials zu schließen. Denkbar ist weiterhin, dass die Detektoreinheit lediglich ausgebildet ist, um ein Signal auszugeben, dass das empfangene Licht repräsentiert, sodass eine Auswertung des empfangenen Lichts, das heißt, eine Analyse des Analysematerials außerhalb der Analysevorrichtung ermöglicht wird. By an analysis material receiving unit can be understood, for example, an inner opening or inner recess of the analysis device into which a container with the analysis material can be inserted. A container with analysis material may, for example, be understood as a glass or plastic laboratory tube into which the analytical material is filled and in which the container is transparent in particular to the light of the predetermined wavelength. A lighting unit can be understood as a unit which radiates light of a predefined area of the optical spectrum in the direction of the analysis material or in the direction of the container with the analysis material. A predefined region of the optical light spectrum can be understood, for example, to be a specific spectral range of the light, for example red light, green light, blue light or ultraviolet light. The lighting unit may be formed by, for example, a lamp, a laser diode, an LED or the like light-emitting element. A detector unit may be understood as a unit which is designed to receive light emitted by the lighting unit. In this case, the detector unit can be particularly sensitive in the region of the light of the predefined region of the optical light spectrum in order to be able to extract one or more properties of the analysis material from the received light. The detector unit may further comprise an evaluation unit which analyzes the received light and draws a conclusion therefrom on the property of the analysis material. For example, the detector unit can be designed to detect spectral lines from the light which transmits the analysis material and to deduce therefrom a component of the analysis material. It is also conceivable that the detector unit is merely designed to output a signal that represents the received light, so that an evaluation of the received light, that is, an analysis of the analysis material outside the analysis device is made possible.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass die Auswertung oder Analyse eines Analysematerials durch eine optische Auswertung von Licht erfolgen kann, welches das Analysematerial durchstrahlt. Hierdurch kann technisch sehr einfach und effizient eine (oder mehrere) Eigenschaft(en) des Analysematerials erkannt werden. Ferner kann gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch bereits in der Zentrifuge bzw. im oder am Rotor der Zentrifuge eine solche Auswertung des Analysematerials erfolgen. Hierzu kann die Analysevorrichtung direkt am oder im Rotor oder zumindest im Innenraum der Zentrifuge befestigt sein oder werden, sodass die zu analysierende Probe bzw. das Analysematerial zur Analyse nicht mehr aus dem Rotor der Zentrifuge oder einer Zentrifugenkammer der Zentrifuge herausgenommen werden braucht. Zugleich kann auch eine Analyse oder Untersuchung des Analysematerials während einer Rotation des Rotors der Zentrifuge erfolgen. Hierdurch kann eine wesentlich detailliertere Analyse mit aussagekräftigeren Ergebnissen erhalten werden. Insbesondere ist es durch den hier vorgestellten Ansatz möglich, eine Echtzeitauslese bzw. ein Realtime Aassay zu ermöglichen, wodurch ein Informationsgewinn in Bezug auf eine Endzeitauslese (end-point assay) nach der Prozessierung erreicht werden kann. Denkbar ist es ferner, dass besonders genaue und schnelle Analyseergebnisse erhalten werden können, wenn alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend genannten Anordnung der Analysevorrichtung das Analysematerial zur Durchführung des Assays temperiert wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass für gewünschte Reaktionen des Analysematerials dieses schnell auf eine ausreichend hohe bzw. niedrige Temperatur gebracht werden kann, um die gewünschte Reaktion im Analysematerial ablaufen zu lassen.The approach presented here is based on the knowledge that the evaluation or analysis of an analysis material can be carried out by an optical evaluation of light which irradiates the analysis material. This makes it technically very easy and efficient one (or more) property (s) of the analysis material can be detected. Furthermore, according to a particular embodiment of the invention, such an evaluation of the analysis material can also take place already in the centrifuge or in or on the rotor of the centrifuge. For this purpose, the analysis device can be attached directly to or in the rotor or at least in the interior of the centrifuge, so that the sample or the analysis material to be analyzed no longer needs to be taken out of the rotor of the centrifuge or a centrifuge chamber of the centrifuge for analysis. At the same time, an analysis or examination of the analysis material can take place during a rotation of the rotor of the centrifuge. This allows a much more detailed analysis to be obtained with more meaningful results. In particular, it is possible by the approach presented here to enable a real-time readout or a real-time Aassay, whereby an information gain in terms of an end-time readout (end-point assay) can be achieved after processing. It is also conceivable that particularly accurate and rapid analysis results can be obtained if, alternatively or in addition to the above-mentioned arrangement of the analysis device, the analysis material for carrying out the assay is tempered. In this way it can be ensured that for desired reactions of the analysis material, this can be brought quickly to a sufficiently high or low temperature in order to run the desired reaction in the analysis material.

Der hier vorgestellte Ansatz bietet somit den Vorteil, dass neben einer deutlichen Stärkung des Aussagegehalts der Ergebnisse einer hier vorgestellten Analysevorrichtung auch noch eine Vereinfachung der Handhabung und des Ablaufs der Analyse möglich ist. Dies resultiert insbesondere daraus, dass zur Ausführung der Analyse der Behälter mit dem Analysematerial nicht mehr aus dem Rotor der Zentrifuge herausgenommen werden braucht, sodass neben einer Analyse während des Betriebs der Zentrifuge beispielsweise auch eine Verunreinigung oder ein Verlust eines durch die Zentrifuge aufbereiteten Analysematerials weitestgehend vermieden werden kann. Ferner kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch die Temperierung auch erreicht werden, dass ohne Herausnahme des Behälters mit dem Analysematerial die Analyse schnell und kostengünstig durchgeführt werden kann. The approach presented here thus offers the advantage that in addition to a significant strengthening of the validity of the results of an analysis device presented here also a simplification of the handling and the flow of the analysis is possible. This results in particular from the fact that to carry out the analysis of the container with the Analysis material no longer needs to be taken out of the rotor of the centrifuge, so that in addition to analysis during operation of the centrifuge, for example, contamination or loss of an analyzed by the centrifuge analysis material can be largely avoided. Furthermore, according to a particularly advantageous embodiment of the invention can be achieved by the temperature control that without removing the container with the analysis material, the analysis can be performed quickly and inexpensively.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a control unit which is designed to carry out or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die zumindest eine Detektoreinheit auf einer der zumindest einen Beleuchtungseinheit gegenüberliegenden Seite Analysematerialaufnahmeeinheit angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Analysematerial derart angeordnet ist, dass es von dem Licht der Beleuchtungseinheit durchstrahlt wird, ohne dass technische Vorrichtungen zur Umleitung oder Spiegelung des Lichts der Beleuchtungseinheit erforderlich sind. Auch ermöglicht diese Anordnung eine platzsparende radiale Positionierung von mehreren für die Analyse des Analysematerials erforderlichen Komponenten um die Analysematerialaufnahmeeinheit herum.An embodiment of the present invention is particularly advantageous, in which the at least one detector unit is arranged on an analysis material receiving unit side opposite the at least one illumination unit. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the analysis material is arranged such that it is irradiated by the light of the illumination unit, without the need for technical devices for diverting or reflecting the light of the illumination unit. Also, this arrangement allows space-saving radial positioning of several components required for the analysis of the analysis material around the analysis material receiving unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest eine Filtereinheit vorgesehen sein, die für Licht des vordefinierten Bereichs des optischen Spektrums transparent ist und für Licht außerhalb des vordefinierten Spektrums intransparent ist, wobei die Filtereinheit in einem Strahlenweg oder Strahlengang zwischen der zumindest einen Beleuchtungseinheit und der zumindest einen Detektoreinheit angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass kostengünstige breitbandige Lichtquellen zum Verbau in der Beleuchtungseinheit verwendet werden können, wobei die Filtereinheit einen bestimmten zur Analyse des Analysematerials benötigten spektralen Bereich des von der Beleuchtungseinheit bereitgestellten Lichts herausfiltert oder polarisiert. Auf diese Weise lässt sich das Analysematerial mit technisch einfachen Mitteln einer sehr genauen optischen Analyse unterziehen, wobei die Eigenschaften des Analysematerials präzise erkannt werden können.According to a further embodiment of the present invention, at least one filter unit may be provided which is transparent to light of the predefined region of the optical spectrum and is non-transparent to light outside the predefined spectrum, wherein the filter unit is located in a beam path between the at least one illumination unit and the at least one detector unit is arranged. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that cost-effective broadband light sources can be used for installation in the illumination unit, wherein the filter unit filters out or polarizes a specific spectral range of the light provided by the illumination unit needed for analysis of the analysis material. In this way, the analysis material can be subjected to a very precise optical analysis with technically simple means, whereby the properties of the analysis material can be precisely recognized.

Um möglichst viele Parameter oder Eigenschaften des Analysematerials erfassen zu können, kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine optische Analyse des Analysematerials unter Verwendung eines zweiten spektralen Bereichs von Licht durchgeführt werden. Hierzu kann gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Analysevorrichtung zumindest eine weitere Beleuchtungseinheit und zumindest eine weitere Detektoreinheit aufweisen, wobei die weitere Beleuchtungseinheit ausgebildet ist, um ein in der Analysematerialaufnahmeeinheit angeordnetes Analysematerial mit zumindest einem Licht eines zweiten vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums zu beleuchten, wobei sich der zweite vordefinierte Bereich des optischen Lichtspektrums von dem vordefinierten Bereich des optischen Lichtspektrums unterscheidet und wobei die zumindest eine weitere Detektoreinheit ausgebildet ist, um das von der weiteren Beleuchtungseinheit ausgestrahlte Licht zu empfangen, wobei die weitere Detektoreinheit ferner ausgebildet ist, um unter Verwendung des empfangenen Lichts eine Analyse des Analysematerials durchzuführen oder vorzubereiten.In order to capture as many parameters or properties of the analysis material as possible, according to another embodiment of the present invention, an optical analysis of the analysis material can be performed using a second spectral range of light. For this purpose, according to this embodiment of the present invention, the analysis device can have at least one further illumination unit and at least one further detector unit, wherein the further illumination unit is designed to illuminate an analysis material arranged in the analysis material acquisition unit with at least one light of a second predefined area of the optical light spectrum the second predefined region of the optical spectrum of light differs from the predefined region of the optical spectrum of light and wherein the at least one further detector unit is adapted to receive the light emitted by the further illumination unit, the further detector unit being further adapted to use the received Light to perform or prepare an analysis of the analysis material.

Bestimmte Eigenschaften des Analysematerials können dann besonders gut erkannt werden, wenn Fluoreszenzeffekte ausgewertet werden, die in dem Analysematerial durch eine Beleuchtung von Licht der Beleuchtungseinheit ausgelöst werden. In diesem Fall sollte jedoch sichergestellt sein, dass das tatsächlich nur die Fluoreszenzeffekte erfasst werden, nicht jedoch Anteile des von der Beleuchtungseinheit ausgesandten Lichts. Hierzu kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Analysevorrichtung zumindest eine Fluoreszenzlichtdetektoreinheit aufweisen, die außerhalb eines Strahlenwegs von der Beleuchtungseinheit zur Detektoreinheit angeordnet ist und wobei die Fluoreszenzlichtdetektoreinheit ausgebildet ist, um zumindest durch Licht von der Beleuchtungseinheit ausgelöste Fluoreszenzeffekte in dem Analysematerial zu erfassen. Certain properties of the analysis material can be recognized particularly well when fluorescence effects are triggered, which are triggered in the analysis material by illumination of light of the illumination unit. In this case, however, it should be ensured that actually only the fluorescence effects are detected, but not proportions of the Lighting unit emitted light. For this purpose, according to an embodiment of the present invention, the analysis device may comprise at least one fluorescent light detector unit, which is arranged outside a beam path from the illumination unit to the detector unit, and wherein the fluorescent light detector unit is designed to detect fluorescence effects in the analysis material triggered at least by light from the illumination unit.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ferner eine Befestigungseinheit zur Befestigung der Analysevorrichtung an einer Zentrifuge, insbesondere an einem Rotor einer Zentrifuge, oder zum Einsetzen der Analysevorrichtung in einen Rotor der Zentrifuge vorgesehen ist. Unter einer Befestigungseinheit kann beispielsweise eine Außenform und/oder Außenabmessung der Analysevorrichtung verstanden werden, die ein Befestigen der Analysevorrichtung an einem Rotor der Zentrifuge ermöglicht. Beispielsweise kann die Befestigungseinheit durch eine im Querschnitt kreisrunde Außenform der Analysevorrichtung gebildet sein, sodass die Analysevorrichtung sich in ein Aufnahmeelement in den Rotor der Zentrifuge einsetzen lässt. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungseinheit auch Befestigungselemente wie Schrauben oder Innengewinde in Löchern aufweisen, um die Analysevorrichtung an einem Rotor der Zentrifuge zu fixieren, damit sich die Analysevorrichtung gemeinsam mit dem Rotor der Zentrifuge gemeinsam drehen kann. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Möglichkeit zur besonders präzisen Analyse des Analysematerials, da die Analyse beispielsweise während des Zentrifugierens durchgeführt werden kann, sodass Zwischenstadien der Reaktion auswertbar sind und andererseits kein Herausnehmen des Analysematerials erforderlich ist, wodurch dieses kontaminiert werden könnte. Particularly advantageous is an embodiment of the present invention, in which there is further provided a fastening unit for fastening the analysis device to a centrifuge, in particular to a rotor of a centrifuge, or for inserting the analysis device into a rotor of the centrifuge. A fastening unit can be understood, for example, to be an outer shape and / or outer dimension of the analysis device, which makes it possible to attach the analysis device to a rotor of the centrifuge. For example, the fastening unit may be formed by a circular cross-sectional outer shape of the analysis device, so that the analysis device can be inserted into a receiving element in the rotor of the centrifuge. Alternatively or additionally, the fastening unit can also have fastening elements such as screws or internal threads in holes in order to fix the analysis device to a rotor of the centrifuge, so that the analysis device can rotate together with the rotor of the centrifuge. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a possibility for particularly precise analysis of the analysis material, since the analysis can be carried out during centrifugation, for example, so that intermediate stages of the reaction can be evaluated and, on the other hand, no removal of the analysis material is required, as a result of which it could be contaminated.

Besonders günstig ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Möglichkeit besteht, die Temperatur des Analysematerials beispielsweise während des Betriebs der Zentrifuge verändern zu können. Auf diese Weise können bestimmte Reaktionen im Analysematerial ausgelöst werden, die ohne dass Temperieren während des Betriebs der Zentrifuge nicht möglich wären. Dies beinhaltet z. B. die Amplifikation von Nukleinsäuren oder andere biochemische Reaktionen. Unter einem Temperieren kann beispielsweise ein Erhitzen oder Abkühlen des Analysematerials verstanden werden. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Analysevorrichtung somit zumindest eine Temperierungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um das Analysematerial oder einen in der Analysematerialaufnahmeeinheit angeordneten Behälter mit dem Analysematerial zur erhitzen oder zu kühlen, insbesondere wobei die Temperierungseinheit eine Wärmelichtbeleuchtungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, um das Analysematerial oder einen in der Analysematerialaufnahmeeinheit angeordneten Behälter mit dem Analysematerial mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen, um das Analysematerial in dem Behälter zu erwärmen. Unter einer Wärmelichtbeleuchtungseinheit kann beispielsweise eine Einheit verstanden werden, die Infrarotstrahlung ausstrahlt, um das Analysematerial zu erwärmen. Beispielsweise kann die Infrarotstrahlung auch dazu ausgebildet sein, um eine Wand oder ein Material des Behälters zu erwärmen, indem das Analysematerial sich befindet, sodass durch die Erwärmung des Materials des Behälters auch das darin befindliche Analysematerial erwärmt wird.Particularly favorable is an embodiment of the present invention in which the possibility exists of being able to change the temperature of the analysis material, for example, during operation of the centrifuge. In this way, certain reactions in the analysis material can be triggered, which would not be possible without tempering during operation of the centrifuge. This includes z. As the amplification of nucleic acids or other biochemical reactions. By tempering, for example, a heating or cooling of the analysis material can be understood. According to this embodiment of the present invention, the analysis device can thus have at least one temperature control unit which is designed to heat or cool the analysis material or a container arranged in the analysis material receiving unit with the analysis material, in particular wherein the temperature control unit has a heat-light illumination unit which is designed to irradiate the analysis material or a container disposed in the analysis material receiving unit with the analysis material with electromagnetic radiation to heat the analysis material in the container. A heat-light illumination unit may, for example, be understood to mean a unit which emits infrared radiation in order to heat the analysis material. For example, the infrared radiation can also be designed to heat a wall or a material of the container by the analysis material is located, so that by the heating of the material of the container and the analysis material therein is heated.

Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Temperierungseinheit ausgebildet ist, um das in dem Behälter angeordnete Analysematerial aus einer Richtung zu temperieren, die nicht in einer Rotationsebene der Zentrifuge liegt. Unter einer Rotationsebene kann eine Ebene verstanden werden, in der die Drehrichtung der Zentrifuge liegt. Besonders günstig kann die Temperierungseinheit angeordnet werden, wenn sie beispielsweise nicht auf in der gleichen Ebene liegt, in der die zumindest eine Beleuchtungseinheit und die zumindest eine Detektoreinheit angeordnet sind, wobei diese Ebene, in der die Beleuchtungseinheit und die Detektoreinheit angeordnet sind, meist in einer Rotationsebene der Zentrifuge liegt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das bei einer Anordnung von mehreren Beleuchtungseinheiten und Detektoreinheiten die Temperierungseinheit keinen Platz benötigt, der für eine (weitere) Detektoreinheit, eine Fluoreszenzlichtdetektoreinheit und/oder eine (weitere) Beleuchtungseinheit benötigt würde. Hierbei wird ausgenutzt, dass eine Temperierung, insbesondere eine Erwärmung (oder Abkühlung) beispielsweise auch von einem Boden des Behälters mit dem Analysematerial erfolgen kann, wobei in diesem Fall eine sehr gleichmäßige Temperierung (Erwärmung oder Abkühlung) des Analysematerials möglich wird.Also particularly advantageous is an embodiment of the present invention, in which the temperature control unit is designed to temper the analysis material arranged in the container from a direction which is not in a plane of rotation of the centrifuge. A plane of rotation can be understood as meaning a plane in which the direction of rotation of the centrifuge lies. The temperature control unit can be arranged particularly expediently if, for example, it is not located in the same plane in which the at least one lighting unit and the at least one detector unit are arranged, this plane in which the lighting unit and the detector unit are arranged usually in one Rotation level of the centrifuge is located. In this way, it can be ensured that, in the case of an arrangement of a plurality of illumination units and detector units, the temperature control unit does not require any space which would be needed for a (further) detector unit, a fluorescent light detector unit and / or a (further) illumination unit. In this case, use is made of the fact that tempering, in particular heating (or cooling), for example, can also take place from a bottom of the container with the analysis material, in which case a very uniform tempering (heating or cooling) of the analysis material becomes possible.

Um eine energieeffiziente, dynamische und schnelle Temperierung des Analysematerials zu ermöglichen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Analysematerialaufnahmeeinheit, die Befestigungseinheit und/oder der Behälter eine Isolationsschicht aufweisen, die ausgebildet ist, um das Analysematerial und/oder den Behälter von einem Bereich außerhalb der Analysevorrichtung thermisch zu isolieren. In order to enable energy-efficient, dynamic and rapid tempering of the analysis material, according to a further embodiment of the present invention, the analysis material receiving unit, the fastening unit and / or the container may comprise an insulating layer, which is formed to the analysis material and / or the container of a range thermally isolate outside the analyzer.

Besonders günstig ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Temperierungseinheit ausgebildet ist, um eine Temperatur des Analysematerials und/oder des Behälters zu erfassen und ansprechend auf die erfasste Temperatur das Analysematerial und/oder den Behälter zu temperieren. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, die tatsächliche Temperatur des Analysematerials zu erfassen und auf diese Weise sicherzustellen, dass die Rahmenbedingungen für eine gewünschte Reaktion des Analysematerials auch gewährleistet sind. Beispielsweise kann die Temperatur des Analysematerials durch eine Auswertung einer vom Analysematerial oder dem Behälter mit dem Analysematerial ausgesandten Infrarotstrahlung erfolgen.An embodiment of the present invention in which the tempering unit is designed to increase a temperature of the analysis material and / or of the container is particularly favorable capture and temper the analysis material and / or the container in response to the detected temperature. Such an embodiment of the present invention has the advantage of detecting the actual temperature of the analysis material and thus ensuring that the framework conditions for a desired reaction of the analysis material are also ensured. For example, the temperature of the analysis material can be determined by an evaluation of an infrared radiation emitted by the analysis material or the container with the analysis material.

Denkbar ist ferner eine Temperierung des Analysematerials oder des Behälters auch mittels eines oder mehrerer normaler Widerstandsheizer oder auch Luftströmungen (erwärmte oder kalte Luft ermöglicht schnelles Hoch und Runterheizen der Zentrifuge) in der Zentrifuge.Also conceivable is a temperature control of the analysis material or the container by means of one or more normal resistance heaters or air currents (heated or cold air allows rapid up and down the centrifuge) in the centrifuge.

Um die Analysevorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, damit sie auch im oder am Rotor der Zentrifuge eine optische Analyse oder eine Vorbereitung einer optischen Analyse des Analysematerials ausführen kann, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest eine Energieversorgungseinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um zumindest die Beleuchtungseinheit und/oder die Detektoreinheit mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere wobei die Energieversorgungseinheit einen elektrochemischen Energiespeicher, eine Induktionsspule und/oder einen Energieanschlusskontakt zur Befestigung einer Energieversorgungsleitung aufweist.In order to provide the analyzer with electrical energy so that it can perform an optical analysis or a preparation for an optical analysis of the analysis material in or on the rotor of the centrifuge, according to another embodiment of the present invention, at least one power supply unit may be provided which is designed in order to supply at least the lighting unit and / or the detector unit with electrical energy, in particular wherein the power supply unit has an electrochemical energy store, an induction coil and / or a power connection contact for fixing a power supply line.

Denkbar ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der zumindest eine Datenausgabeschnittstelle vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um ein das von der Detektoreinheit empfangene Licht oder ein Ergebnis der Analyse repräsentierendes Signal an eine Einheit außerhalb der Zentrifuge zu übertragen, insbesondere wobei die Datenausgabeschnittstelle einen Datenausgabeanschlusskontakt zum Anschluss eines elektrisch leitfähigen Datenübertragungskabels, einen Datenausgabeanschlusskontakt zum Anschluss einer Glasfaserleitung und/oder eine Funkschnittstelle aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, das Ergebnis der Analyse einfacher, schneller und sicher an eine Datenempfangseinheit zu übertragen, die außerhalb des Rotors der Zentrifuge angeordnet ist und somit eine Weiterverarbeitung des Analyseergebnisses der Analysevorrichtung ermöglicht.Also conceivable is an embodiment of the present invention in which at least one data output interface is provided, which is designed to transmit a signal received by the detector unit or a signal representing the result of the analysis to a unit outside the centrifuge, in particular wherein the data output interface is a Data output terminal contact for connection of an electrically conductive data transmission cable, a data output terminal contact to the connection of a glass fiber cable and / or a radio interface. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of transferring the result of the analysis easier, faster and more securely to a data receiving unit, which is arranged outside the rotor of the centrifuge and thus allows further processing of the analysis result of the analysis device.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Querschnittsdarstellung einer Zentrifuge zur Verwendung mit einer Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht; 1 a cross-sectional view of a centrifuge for use with an analysis device according to an embodiment of the present invention in plan view;

2 eine Querschnittsdarstellung einer Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht; 2 a cross-sectional view of an analysis device according to an embodiment of the present invention in plan view;

3 eine Querschnittsdarstellung einer Analysevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht; 3 a cross-sectional view of an analysis device according to another embodiment of the present invention in plan view;

4A und 4B Querschnittsdarstellungen einer von Analysevorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Draufsicht; 4A and 4B Cross-sectional views of one of analysis devices according to further embodiments of the present invention in plan view;

5 eine Querschnittsdarstellung einer Analysevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht; 5 a cross-sectional view of an analysis device according to another embodiment of the present invention in plan view;

6 eine Querschnittsdarstellung einer Analysevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung perspektivischer Ansicht; und 6 a cross-sectional view of an analysis device according to another embodiment of the present invention in perspective view; and

7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Zentrifuge 100 zur Verwendung mit einer Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. Die Zentrifuge 100 umfasst ein Zentrifugengehäuse 110, in dem sich ein Rotor 120 in eine Drehrichtung 130 (Zentrifugationsrichtung) bewegen oder drehen kann, wenn die Zentrifuge 100 in Betrieb ist. Der Rotor 120 umfasst vier integrierte oder herausnehmbare Zentrifugen-Röhrchenhalter 140, die als nachfolgend näher beschriebene Analysevorrichtung ausgebildet sind. Der Halter 140 bzw. die Analysevorrichtung 140 kann dabei in einem Aufnahmebecher 150 des Rotors 120 eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Analysevorrichtung 140 direkt mit dem Rotor 120 verschraubt oder anderes an den Rotor 120 befestigt werden, sodass sich die Analysevorrichtung 140 zusammen mit dem Rotor 120 beim Betrieb der Zentrifuge 100 in die Drehrichtung 130 dreht. Es ist jedoch auch denkbar, dass weniger als vier Analysevorrichtungen 140 in Aufnahmebecher 150 des Rotors 120 eingesetzt werden, je nach dem welcher Anzahl von durchzuführenden Analysen oder welche Menge eines Analysematerials zu analysieren ist. Denkbar ist ferner, dass in jedem der Analysevorrichtung ein anderes Analysematerial beim Betrieb der Zentrifuge 100 analysiert wird, wobei dieses Analysieren durch die Anordnung von unterschiedlichen Analysevorrichtungen 140 unterschiedlichen Aufnahmebechern 150 der Zentrifuge 100 in einem einzigen Arbeitsschritt zeiteffizient erfolgt. 1 shows a cross-sectional view of a centrifuge 100 for use with an analysis device according to an embodiment of the present invention in plan view. The centrifuge 100 includes a centrifuge housing 110 in which there is a rotor 120 in one direction of rotation 130 (Centrifugation direction) can move or rotate when the centrifuge 100 is in operation. The rotor 120 includes four integrated or removable centrifuge tube holders 140 , which are formed as an analysis device described in more detail below. The holder 140 or the analysis device 140 can do it in a receiving cup 150 of the rotor 120 be used. Alternatively or additionally, the analysis device 140 directly with the rotor 120 bolted or other to the rotor 120 be attached, so that the analyzer 140 together with the rotor 120 during operation of the centrifuge 100 in the direction of rotation 130 rotates. It is however, it is also conceivable that less than four analyzers 140 in reception mug 150 of the rotor 120 be used, depending on the number of analyzes to be carried out or the amount of an analysis material to analyze. It is also conceivable that in each of the analysis device another analysis material during operation of the centrifuge 100 which is analyzed by the arrangement of different analyzers 140 different reception cups 150 the centrifuge 100 time efficient in a single step.

Die optische Anordnung der Elemente der Analysevorrichtungen 140 kann somit in den Zentrifugenrotor 120 eingebaut sein. Diese Anordnung benötigt ein Nachrüsten oder eine Spezialanfertigung einer Zentrifuge. Alternativ dazu kann die optische Anordnung in die austauschbaren Probenhalter 150 (Aufnahmebecher) der Zentrifuge 100 eingebaut sein. In einem solchen Fall ist kein Nachrüsten der Zentrifuge 100 notwendig. Der Nutzer der Zentrifuge 100 kann vielmehr je nach Bedarf optische Probenhalter oder Analysevorrichtungen 140 für seine Zentrifuge 100 nachkaufen. Diese können beispielsweise so gestaltet werden, dass die mit Bezug zu nachfolgenden Figuren beschriebenen Filter und/oder Lichtquellen je nach Bedarf für optische Spektra vom Anwender ausgetauscht werden können.The optical arrangement of the elements of the analysis devices 140 can thus be in the centrifuge rotor 120 be installed. This arrangement requires a retrofit or a custom-made centrifuge. Alternatively, the optical assembly may be placed in the exchangeable sample holders 150 (Receiving cup) of the centrifuge 100 be installed. In such a case, there is no retrofitting of the centrifuge 100 necessary. The user of the centrifuge 100 Rather, it can handle optical sample holders or analyzers as needed 140 for his centrifuge 100 buy more. These may be designed, for example, such that the filters and / or light sources described with reference to subsequent figures can be exchanged by the user as required for optical spectra.

2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Analysevorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. Diese Analysevorrichtung 140 bildet einen Zentrifugen-Röhrchenhalter, der ein Zentrifugen-Röhrchen 200 (im weiteren auch einfach als Behälter bezeichnet) mit dem Analysematerial 210 in einer Öffnung als Analysematerialaufnahmeeinheit 215 im Inneren der Analyseeinheit 140 aufnehmen kann. Die Analysevorrichtung 140 umfasst dabei gebaut eine Befestigungseinheit 220, die beispielsweise als zylindrischer Mantel der Analysevorrichtung 140 ausgebildet ist. Dieser zylindrische Mantel als Befestigungseinheit 220 bietet somit die Möglichkeit, die Analysevorrichtung 140 in entsprechende Aufnahmebecher 150 in den Rotor 120 der Zentrifuge 100 einsetzen zu können. Alternativ kann die Befestigungseinheit 220 auch derart ausgebildet sein, dass sie fest mit dem Rotor 120 der Zentrifuge 100 verbunden werden kann (beispielsweise mittels eines Klebematerials oder unter Verwendung von Schrauben). 2 shows a cross-sectional view of an analysis device 140 according to an embodiment of the present invention in plan view. This analyzer 140 forms a centrifuge tube holder containing a centrifuge tube 200 (Also referred to simply as a container) with the analysis material 210 in an opening as an analysis material receiving unit 215 inside the analysis unit 140 can record. The analyzer 140 includes built a fastening unit 220 , for example, as a cylindrical jacket of the analyzer 140 is trained. This cylindrical jacket as a fastening unit 220 thus offers the possibility of the analysis device 140 in appropriate receptacle 150 in the rotor 120 the centrifuge 100 to be able to use. Alternatively, the attachment unit 220 also be designed such that they are fixed to the rotor 120 the centrifuge 100 can be connected (for example by means of an adhesive material or using screws).

Die Analysevorrichtung 140 umfasst weiterhin eine erste Beleuchtungseinheit 230a, die ausgebildet ist, um Licht einer ersten vorbestimmten Wellenlänge (beispielsweise gelbes Licht) auszusenden. Die erste Beleuchtungseinheit 230a kann beispielsweise als Lampe zur Aussendung eines breitbandigen Lichtspektrums, eine LED oder eine Laser-Lichtquelle ausgestaltet sein. In einem ersten Strahlengang 235a eines von der ersten Beleuchtungseinheit 230a ausgesandten Lichtstrahls ist eine erste Filtereinheit 240a angeordnet, die ausgebildet ist, um das von der ersten Beleuchtungseinheit 230a ausgesandte Licht derart zu filtern, das Licht mit der ersten vorbestimmten Wellenlänge die erste Filtereinheit 240a passieren kann und Licht mit einer von der ersten vorbestimmten Wellenlänge abweichenden Wellenlänge die erste Filtereinheit 240a nicht passieren kann. Dies ermöglicht, den (günstigerweise für das Licht mit der ersten vorbestimmten Wellenlänge transparenten) Behälter 200 mit dem Analysematerial 210 lediglich dem Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge auszusetzen, sodass die Eigenschaften des Analysematerials 210 in Reaktion auf das Licht mit der ersten vorbestimmten Wellenlänge besonders klar ausgewertet werden können. Auf einer der ersten Filtereinheit 240a und der ersten Beleuchtungseinheit 230a gegenüberliegenden Seite des Behälters 200 ist im ersten Strahlengang 235a zunächst eine erste Empfangsfiltereinheit 245a sowie eine erste Detektoreinheit 250a angeordnet. Die erste Empfangsfiltereinheit 245a kann wiederum ausgebildet sein, um das Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge (beispielsweise gelbes Licht) passieren zu lassen und Licht mit einer von der ersten vorbestimmten Wellenlänge abweichenden Wellenlänge nicht passieren zu lassen oder zu unterdrücken. Die erste Detektoreinheit 250a kann ausgebildet sein, um das Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge besonders empfindlich zu erfassen und beispielsweise hinsichtlich einer empfangenen Lichtintensität auszuwerten. Insbesondere kann durch ein solches Vorgehen erkannt werden, dass während oder nach dem Zentrifugieren das Analysematerial eine Änderung des Transparenzgrades für das Licht mit der ersten vorbestimmten Wellenlänge erfahren hat, was auf eine Veränderung der Zusammensetzung des Analysematerials hindeuten kann. Zur technischen Implementierung einer solchen Erkennung kann die erste Detektoreinheit 250a beispielsweise eine Auswertungseinheit 255 aufweisen, die eine solche Auswertung als optische Analyse des Analysematerials durchführt, und ein Signal 257, welches das Ergebnis der optischen Analyse repräsentiert, an eine entsprechende Übertragungseinheit 260 überträgt. Die Übertragungseinheit, die beispielsweise auch als Datenübertragungsschnittstelle bezeichnet werden kann, kann als Steckkontakt, als Funkschnittstelle oder als anderes Element ausgebildet sein, um das Signal 257 an eine Einheit außerhalb der Analysevorrichtung 140 übertragen.The analyzer 140 further comprises a first lighting unit 230a which is configured to emit light of a first predetermined wavelength (for example, yellow light). The first lighting unit 230a For example, it can be designed as a lamp for emitting a broadband light spectrum, an LED or a laser light source. In a first beam path 235a one of the first lighting unit 230a emitted light beam is a first filter unit 240a arranged, which is adapted to that of the first lighting unit 230a To filter emitted light in such a way, the light with the first predetermined wavelength filters the first filter unit 240a can happen and light with a deviating from the first predetermined wavelength wavelength, the first filter unit 240a can not happen. This enables the container (conveniently transparent to the light of the first predetermined wavelength) 200 with the analysis material 210 only subject to the light of the first predetermined wavelength, so that the properties of the analysis material 210 be particularly clearly evaluated in response to the light of the first predetermined wavelength. On one of the first filter unit 240a and the first lighting unit 230a opposite side of the container 200 is in the first ray path 235a first, a first receive filter unit 245a and a first detector unit 250a arranged. The first receive filter unit 245a In turn, it may be configured to pass the light of the first predetermined wavelength (for example yellow light) and not to let pass or suppress light having a wavelength deviating from the first predetermined wavelength. The first detector unit 250a can be designed to detect the light of the first predetermined wavelength particularly sensitive and evaluate, for example, with respect to a received light intensity. In particular, it can be recognized by such a procedure that during or after centrifuging the analysis material has undergone a change in the degree of transparency of the light of the first predetermined wavelength, which may indicate a change in the composition of the analysis material. For the technical implementation of such a detection, the first detector unit 250a for example, an evaluation unit 255 which performs such evaluation as optical analysis of the analysis material and a signal 257 , which represents the result of the optical analysis, to a corresponding transmission unit 260 transfers. The transmission unit, which may also be referred to as a data transmission interface, for example, may be designed as a plug-in contact, as a radio interface or as another element to the signal 257 to a unit outside the analyzer 140 transfer.

Um nun weitere Parameter oder Eigenschaften des Analysematerials zu erhalten, kann eine optische Analyse dieses Analysematerials mit Licht weiterer vorbestimmter Wellenlängen durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine zweite Beleuchtungseinheit 230b vorgesehen sein, um blaues oder ultraviolettes Licht in einem (vom ersten Strahlengang 235a abweichenden) zweiten Strahlengang 235b auf den (nun günstigerweise auch für das von der zweiten Beleuchtungseinheit 230b ausgesandte Licht mit einer zweiten vorbestimmten Wellenlänge transparenten) Behälter 200 mit dem Analysematerial 210 auszusenden. Dabei kann das von der zweiten Beleuchtungseinheit 230b ausgesandte Licht vor dem Eintritt in den Behälter 200 durch eine zweite Filtereinheit 240b gefiltert werden. Die zweite Filtereinheit kann ausgebildet sein, um Licht mit der zweiten vorbestimmten Wellenlänge passieren zu lassen und Licht mit einer von der zweiten vorbestimmten Wellenlänge nicht passieren zu lassen. Im zweiten Strahlengang 235b ist auf einer in Bezug zum Behälter 200 gegenüberliegenden Seite zur zweiten Beleuchtungseinheit 230b eine zweite Empfangsfiltereinheit 245b sowie eine zweite Detektoreinheit 250b angeordnet. Die zweite Empfangsfiltereinheit 245b kann ebenfalls wiederum dazu ausgebildet sein, um Licht mit der zweiten vorbestimmten Wellenlänge passieren zu lassen und Licht mit einer von der zweiten vorbestimmten Wellenlänge abweichenden Wellenlänge nicht passieren zu lassen. Die zweite Detektoreinheit 250b kann besonders empfindlich für die Erkennung von Licht mit der zweiten vorbestimmten Wellenlänge (wie vorliegend blaues oder ultraviolettes Licht) sein. Für Auswertung des von der zweiten Detektoreinheit 250b empfangenen Lichts kann die zweite Detektoreinheit 250b ebenfalls wiederum eine Auswerteeinheit 255 aufweisen, die beispielsweise eine Intensitätsänderung des von der zweiten Detektoreinheit 250b empfangenen Lichts mit der zweiten vorbestimmten Wellenlänge erkennt und hieraus ein Signal 257 ermittelt, welches ebenfalls mittels der Datenübertragungsschnittstelle 260 an eine Einheit außerhalb der Analysevorrichtung 140 übertragen werden kann. Dieses von der zweiten Detektoreinheit 250b gelieferte Signal kann somit einen Hinweis darauf geben, dass sich ein Transparenzgrad des Analysematerials während oder nach der Rotation des Rotors 120 der Zentrifuge in Bezug auf Licht der zweiten vorbestimmten Wellenlänge verändert hat. Hieraus kann ebenfalls eine Veränderung der Zusammensetzung oder von bestimmten Eigenschaften des Analysematerials gezogen werden. In order to obtain further parameters or properties of the analysis material, an optical analysis of this analysis material can be carried out with light of further predetermined wavelengths. For example, a second lighting unit 230b be provided to blue or ultraviolet light in a (from the first beam path 235a deviating) second beam path 235b on the (now conveniently also for the second lighting unit 230b emitted light having a second predetermined wavelength transparent) container 200 with the analysis material 210 send out. In this case, that of the second lighting unit 230b emitted light before entering the container 200 through a second filter unit 240b be filtered. The second filter unit may be configured to pass light at the second predetermined wavelength and not to pass light at one of the second predetermined wavelength. In the second beam path 235b is on one in relation to the container 200 opposite side to the second lighting unit 230b a second receive filter unit 245b and a second detector unit 250b arranged. The second receive filter unit 245b may in turn be configured to pass light of the second predetermined wavelength and not to let light of a wavelength deviating from the second predetermined wavelength. The second detector unit 250b may be particularly sensitive to the detection of light of the second predetermined wavelength (such as blue or ultraviolet light herein). For evaluation of the second detector unit 250b received light, the second detector unit 250b again an evaluation unit 255 have, for example, a change in intensity of the second detector unit 250b received light with the second predetermined wavelength and detects a signal 257 determined, which also by means of the data transmission interface 260 to a unit outside the analyzer 140 can be transferred. This from the second detector unit 250b Thus, the supplied signal can give an indication that a degree of transparency of the analysis material during or after the rotation of the rotor 120 the centrifuge has changed with respect to light of the second predetermined wavelength. From this, a change in the composition or of certain properties of the analysis material can also be drawn.

Um weitere Parameter oder Eigenschaften des Analysematerials erkennen zu können, kann noch eine dritte Beleuchtungseinheit 230c vorgesehen sein, um grünes Licht in einem dritten Strahlengang 235c auf den (nun günstigerweise auch für das von der dritten Beleuchtungseinheit 230c ausgesandte Licht mit einer dritten vorbestimmten Wellenlänge transparenten) Behälter 200 mit dem Analysematerial 210 auszusenden. Dabei kann das von der dritten Beleuchtungseinheit 230c ausgesandte Licht vor dem Eintritt in den Behälter 200 durch eine dritte Filtereinheit 240c gefiltert werden. Die dritte Filtereinheit 240c kann ausgebildet sein, um Licht mit der dritten vorbestimmten Wellenlänge passieren zu lassen und Licht mit einer von der dritten vorbestimmten Wellenlänge nicht passieren zu lassen. Im dritten Strahlengang 235c ist auf einer in Bezug zum Behälter 200 gegenüberliegenden Seite zur dritten Beleuchtungseinheit 230c eine dritte Empfangsfiltereinheit 245c sowie eine dritte Detektoreinheit 250c angeordnet. Die dritte Empfangsfiltereinheit 245c kann ebenfalls wiederum dazu ausgebildet sein, um Licht mit der dritten vorbestimmten Wellenlänge passieren zu lassen und Licht mit einer von der dritten vorbestimmten Wellenlänge abweichenden Wellenlänge nicht passieren zu lassen. Die dritte Detektoreinheit 250c kann besonders empfindlich für die Erkennung von Licht mit der dritten vorbestimmten Wellenlänge (wie vorliegend grünes Licht) sein. Für Auswertung des von der dritten Detektoreinheit 250c empfangenen Lichts kann die dritte Detektoreinheit 250c ebenfalls wiederum eine Auswerteeinheit 255 aufweisen, die beispielsweise eine Intensitätsänderung des von der dritten Detektoreinheit 250c empfangenen Lichts mit der dritten vorbestimmten Wellenlänge erkennt und hieraus ein Signal 257 ermittelt, welches ebenfalls mittels der Datenübertragungsschnittstelle 260 an eine Einheit außerhalb der Analysevorrichtung 140 übertragen werden kann. Dieses von der dritten Detektoreinheit 250c gelieferte Signal 257 kann somit einen Hinweis darauf geben, dass sich ein Transparenzgrad des Analysematerials während oder nach der Rotation des Rotors 120 der Zentrifuge in Bezug auf Licht der dritten vorbestimmten Wellenlänge verändert hat. Hieraus kann ebenfalls eine Veränderung der Zusammensetzung oder von bestimmten Eigenschaften des Analysematerials gezogen werden.In order to be able to recognize further parameters or properties of the analysis material, a third illumination unit can also be used 230c be provided to give the go-ahead in a third beam path 235c on the (now conveniently also for the third lighting unit 230c emitted light with a third predetermined wavelength transparent) container 200 with the analysis material 210 send out. This can be done by the third lighting unit 230c emitted light before entering the container 200 through a third filter unit 240c be filtered. The third filter unit 240c may be configured to pass light of the third predetermined wavelength and not to let light of one of the third predetermined wavelength pass. In the third beam path 235c is on one in relation to the container 200 opposite side to the third lighting unit 230c a third receive filter unit 245c and a third detector unit 250c arranged. The third receive filter unit 245c may also be configured, in turn, to pass light of the third predetermined wavelength and not to allow light of a wavelength different from the third predetermined wavelength to pass. The third detector unit 250c may be particularly sensitive to the detection of light of the third predetermined wavelength (as in the present case green light). For evaluation of the third detector unit 250c received light, the third detector unit 250c again an evaluation unit 255 have, for example, a change in intensity of the third detector unit 250c received light at the third predetermined wavelength detects and from this a signal 257 determined, which also by means of the data transmission interface 260 to a unit outside the analyzer 140 can be transferred. This from the third detector unit 250c delivered signal 257 can thus give an indication that a degree of transparency of the analysis material during or after the rotation of the rotor 120 the centrifuge has changed with respect to light of the third predetermined wavelength. From this, a change in the composition or of certain properties of the analysis material can also be drawn.

Besonders wenig Bauraum für die Anordnung der Beleuchtungseinheiten 230, der Filtereinheiten 240 der Empfangsfiltereinheit 245 sowie der Detektoreinheiten 250 ist dann aufzuwenden, wenn die vorstehend genannten Einheiten in einer Ebene angeordnet sind, insbesondere die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene ist, in der die Rotation der Zentrifuge ausgeführt wird oder in der die Drehrichtung des Rotors 120 der Zentrifuge 100 liegt. Eine solche Anordnung ermöglicht ferner, das Analysematerial 210 in einer Mitte des Behälters 200 in mehreren Strahlengängen 235 liegt, sodass das gleiche Analysematerial in Bezug auf seine Eigenschaften zu Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen hin untersucht oder optisch analysiert werden kann. Dies stellt sicher, dass dieses Analysematerial 210, welches in mehreren Strahlengängen 235 liegt, zugleich auf unterschiedliche Parameter oder Eigenschaften hin untersucht werden kann, die sich durch die Auswertung von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen erfassen lässt.Especially little installation space for the arrangement of the lighting units 230 , the filter units 240 the receive filter unit 245 and the detector units 250 is to be applied when the above-mentioned units are arranged in a plane, in particular which is substantially parallel to a plane in which the rotation of the centrifuge is carried out or in which the direction of rotation of the rotor 120 the centrifuge 100 lies. Such an arrangement further enables the analysis material 210 in a middle of the container 200 in several beam paths 235 so that the same analysis material can be examined for its properties with respect to light of different wavelengths or optically analyzed. This ensures that this analysis material 210 , which in several beam paths 235 at the same time can be examined for different parameters or properties, which can be detected by the evaluation of light with different wavelengths.

Um zumindest die Beleuchtungseinheiten 230, die Detektoreinheiten 250, die Auswerteeinheit 255 und/oder die Datenübertragungsschnittstelle 260 mit elektrischer Energie zu versorgen, kann beispielsweise eine Energieversorgungseinheit 270 vorgesehen sein. Diese Energieversorgungseinheit 270 kann beispielsweise einen elektrochemischen Energiespeicher wie eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen, der die zuvor genannten Einheiten auch während des Betriebs der Zentrifuge, das heißt bei Rotation des Rotors 120, mit elektrischer Energie versorgt. Denkbar ist jedoch auch, dass die Energieversorgungseinheit 270 eine Induktionsspule aufweist, die mit einer außerhalb des Rotors 120 angeordneten (in der 2 nicht dargestellten) Gegeninduktionsspule in Wechselwirkung treten kann, um bei Rotation des Rotors 120 elektromagnetische Energie induktiv an die Energieversorgungseinheit 270 oder die mit der Energieversorgungseinheit 270 verbundenen Komponenten zu übertragen. Denkbar ist auch, dass die Energieversorgungseinheit 270 einen Steckkontakt aufweist, der mit einem Energieversorgungskabel elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Energieversorgungskabel durch den Rotor 120 oder am Rotor 120 entlang geführt ist und elektrische Energie von außerhalb des Rotors 120 an die Energieversorgungseinheit 270 leiten kann.At least the lighting units 230 , the detector units 250 , the evaluation unit 255 and / or the communication interface 260 can supply with electrical energy, for example, a power supply unit 270 be provided. This power supply unit 270 For example, it may comprise an electrochemical energy store, such as a battery or an accumulator, which also supplies the abovementioned units during operation of the centrifuge, that is, during rotation of the rotor 120 , supplied with electrical energy. However, it is also conceivable that the power supply unit 270 an induction coil with one outside the rotor 120 arranged (in the 2 not shown) can interact counterinduction coil to upon rotation of the rotor 120 electromagnetic energy inductively to the power supply unit 270 or the one with the power supply unit 270 to transfer connected components. It is also conceivable that the power supply unit 270 a plug contact, which is electrically connected to a power supply cable, wherein the power supply cable through the rotor 120 or on the rotor 120 is guided along and electrical energy from outside the rotor 120 to the power supply unit 270 can guide.

Dargestellt ist in der 2 somit ein Zentrifugen-Röhrchen-Halter 140, der entweder fest in den Zentrifugen-Rotor 120 eingebaut oder aber von Hand austauschbar und befestigbar ist. In der Mitte befindet sich das Zentrifugen-Röhrchen 200, welches von Lichtquellen 230, Detektoren 250 und Filtern 235, 245 umgeben ist. Die runde Geometrie erlaubt es, die Probe 210 mit mehr als einer Lichtquelle 230 simultan zu beleuchten.Shown in the 2 thus a centrifuge tube holder 140 that is either stuck in the centrifuge rotor 120 installed or hand-replaceable and fastened. In the middle is the centrifuge tube 200 , which of light sources 230 , Detectors 250 and filters 235 . 245 is surrounded. The round geometry allows the sample 210 with more than one light source 230 to illuminate simultaneously.

Ein System nach der Offenlegungsschrift DE 10 2010 003 223 A1 weist bereits einzelne mechanische und fluidische Funktionalität auf. Zur Automatisierung komplexer biochemischer Prozesse und für die Detektion können jedoch noch weitere Funktionalitäten notwendig sein. Neben dem Schalten und dem Transport von Flüssigkeiten ist auch die optische Auslese von Proben wichtig, vor allem wenn diese mit Assays gekoppelt sind. Hierzu ist es ferner denkbar, das System aus der DE 10 2010 003 223 A1 mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz zu kombinieren, um einerseits eine optimale Aufbereitung der Assays zu ermöglichen und andererseits sehr detaillierte Analyseergebnisse zu erhalten. A system according to the publication DE 10 2010 003 223 A1 already has individual mechanical and fluidic functionality. However, additional functionalities may be required to automate complex biochemical processes and for detection. In addition to the switching and transport of liquids, the optical selection of samples is important, especially when coupled with assays. For this purpose, it is also conceivable, the system of the DE 10 2010 003 223 A1 to combine with the proposed approach, on the one hand to allow optimal preparation of the assays and on the other hand to obtain very detailed analysis results.

Normalerweise werden Proben, die im Lab Tube aufgereinigt und präpariert werden, durch externe Ausleseeinheiten optisch ausgelesen. Dazu gehören beispielsweise Spektrofotometer oder Fluorometer. Diese bestehen in der Regel aus preisintensiven Lichtquellen, die in der Lage sind verschiedene Spektralbereiche von 300–900 nm zu erzeugen. Sie beinhalten außerdem teure Diffraktionsgradienten und Präzisionsbauteile. Dies alles macht die standardmäßig genutzten Ausleseeinheiten teuer. Zusätzlich kann standardmäßig nur ein Spektralbereich pro Zeiteinheit erzeugt und ausgelesen werden. Das Auslesen mehrerer Wellenlängen gleichzeitig ist standardmäßig nicht möglich. Der Informationsgehalt nur einer Wellenlänge ist limitiert, weshalb beispielweise Hintergrundsignale schlechter normalisiert/subtrahiert werden können und eine niedrigere Sensitivität erreichbar ist, als wenn man mehrere Wellenlängen gleichzeitig anschauen kann. Letztlich bedeutet ein externes Auslesegerät auch immer, dass die Probe von der Zentrifuge in ein anderes Gerät transferiert werden muss. Dadurch können Verunreinigungen in die Probe gelangen. Zusätzlich kann man optische Informationen der Probe erst nach Ende der Zentrifugation erhalten, sobald die Probe ins Auslesegerät transferiert wurde. Ein real-time-Assay während, vor oder direkt nach dem Zentrifugiervorgang ist deshalb nicht möglich.Normally, samples that have been cleaned and prepared in the Lab Tube are optically read out by external readout units. These include, for example, spectrophotometers or fluorometers. These usually consist of expensive light sources that are able to produce different spectral ranges from 300-900 nm. They also include expensive diffraction gradients and precision components. All this makes the standard readout units expensive. In addition, by default only one spectral range per unit of time can be generated and read out. The reading of several wavelengths at the same time is not possible by default. The information content of only one wavelength is limited, which is why, for example, background signals can be normalized / subtracted worse and a lower sensitivity can be achieved than if you can watch several wavelengths at the same time. Ultimately, an external readout device always means that the sample has to be transferred from the centrifuge to another device. This can lead to contamination in the sample. In addition, optical information of the sample can be obtained only after the end of the centrifugation, as soon as the sample has been transferred to the reader. A real-time assay during, before or directly after the centrifugation process is therefore not possible.

In dem hier vorgestellten Ansatz wird eine optische Anordnung in einer Zentrifuge 100 beschrieben, mit welcher eine Probe 210, die sich in einem Zentrifugenröhrchen 200 befinden, während, vor oder nach der Zentrifugation optisch ausgelesen werden können. Die runde Geometrie der optischen Anordnung erlaubt es, eine oder mehrere Wellenlängen-Bereiche gleichzeitig auszulesen. Durch das Auslesen von einem oder mehreren Wellenlängenbereichen gleichzeitig, sowie durch das Auslesen von optischen Daten in Echtzeit kann die Sensitivität eines Assays im Vergleich zu Standard-Methoden, wie z. B. Spektrofotometer oder Fluorometer, signifikant erhöht werden.In the approach presented here is an optical arrangement in a centrifuge 100 described with which a sample 210 which are in a centrifuge tube 200 can be optically read during, before or after centrifugation. The round geometry of the optical arrangement allows one or more wavelength ranges to be read simultaneously. By reading one or more wavelength ranges at the same time as well as by reading real-time optical data, the sensitivity of an assay can be compared to standard methods such as: As spectrophotometer or fluorometer can be significantly increased.

Durch das Datenauslesen in der Zentrifuge 120 ergeben sich folgende Vorteile:

  • – Ein externes Auslesegerät braucht nicht gekauft werden, da die Datenauslese direkt in der Zentrifuge 100 abläuft.
  • – Die Probe 210 muss nach Prozessierung in der Zentrifuge 100 nicht in ein anderes Gerät transferiert werden, d. h. dass Zeit gespart und potentielle Kontaminationen verhindert werden können
  • – Die Probe 210 braucht nach Prozessierung in der Zentrifuge 100 nicht in ein anderes Gerät transferiert werden, da die Probe direkt in der gestapelten mikrofluiden Anordnung ablaufen kann. Die Probe muss nicht aus der Anordnung heraus pipettiert und in ein anderes Gerät transferiert werden, d. h. dass Zeit gespart und potenzielle Kontaminationen verhindert werden können.
  • – Die Daten können automatisiert ausgelesen und bspw. über Internet oder Mobiltelefon aufgezeichnet werden.
  • – Die Temperaturprofile können individuell, auf den Assay spezifisch eingestellt werden und rapide hoch- und runtergefahren werden. Das schnelle Temperatur-Zyklieren ermöglicht chemische Assays, wie beispielsweise PCR.
  • – Es können kinetische Assays in Echtzeit ablaufen (d. h., die Proben werden während der Reaktion ausgelesen) und somit können mehr Parameter aufgezeichnet und damit eine höhere Sensitivität und Qualität des Assays erreicht werden.
  • – Im Vergleich zum Fluorometer oder UV/VIS Spektrofotometer kann man aufgrund der runden, optischen Konfiguration zwei oder mehrere Wellenlängen gleichzeitig aufzeichnen. Dadurch kann ebenfalls eine neue Qualität und Sensitivität des Assays erreicht werden.
  • – Durch Einsetzen von Wärmelichtquellen kann die optische Anordnung als Temperatursteuerung verwendet werden.
  • – Die Vorrichtung 140 zur optischen Datenauslese ist robust.
  • – Der Preis der in der Zentrifuge integrierten Optik kann unter Umständen niedriger sein als der von Standardauslesegeräten.
  • – Die Vorrichtung 140 zur optischen Datenauslese ist leicht zu handhaben (auch von nichtspezialisiertem Personal), da die Prozessschritte durch das Zentrifugenprotokoll automatisiert sind.
By reading data in the centrifuge 120 There are the following advantages:
  • - An external readout device does not need to be purchased, since the data readout directly in the centrifuge 100 expires.
  • - The sample 210 must after processing in the centrifuge 100 can not be transferred to another device, which saves time and prevents potential contamination
  • - The sample 210 needs after processing in the centrifuge 100 can not be transferred to another device because the sample can drain directly into the stacked microfluidic device. The sample does not need to be pipetted out of the array and transferred to another device, which saves time and prevents potential contamination.
  • - The data can be read automatically and recorded, for example, via the Internet or mobile phone.
  • - The temperature profiles can be customized, specific to the assay, and ramped up and down rapidly. Fast temperature cycling enables chemical assays, such as PCR.
  • - Kinetic assays can be run in real time (ie the samples are read out during the reaction) and thus more parameters can be recorded, thus increasing the sensitivity and quality of the assay.
  • - Compared to the fluorometer or UV / VIS spectrophotometer you can record two or more wavelengths simultaneously due to the round, optical configuration. This also allows a new quality and sensitivity of the assay can be achieved.
  • - By using heat-light sources, the optical arrangement can be used as a temperature control.
  • - The device 140 for optical data readout is robust.
  • The price of the optics integrated in the centrifuge may be lower than that of standard readers.
  • - The device 140 For optical data readout is easy to handle (even by non-specialized personnel), since the process steps are automated by the centrifuge protocol.

In dem hier vorgeschlagenen Ansatz wird eine optische Anordnung in einer Zentrifuge 100 beschrieben, mit welcher Proben 210, die sich in einem Zentrifugenröhrchen 200 befinden, während oder nach der Zentrifugation optisch ausgelesen werden können. Wie in 2 dargestellt, handelt es sich bei dem hier vorgestellten Ansatz um eine optische Anordnung beispielsweise mit runder Geometrie. Dabei besteht die Anordnung aus einer oder mehreren Lichtquellen 230, Filtern 235, 245 und Detektoren 250. Die runde Geometrie erlaubt es, die Probe mit mehr als einer Lichtquelle simultan zu beleuchten. Zudem kann ein Detektor 250 zum Auslesen mehrerer Wellenlängen/Lichtquellen genutzt werden, z.B. wenn diese sequentiell angesteuert werden. Beispielsweise wenn eine UV-Lichtquelle im Winkel von 180° und eine Fluoreszenz-Lichtquelle im Winkel von 60° ausgelesen werden. Ein Aufbau einer solchen Anordnung ist in der 3 näher dargestellt. In the approach proposed here is an optical arrangement in a centrifuge 100 described with which samples 210 which are in a centrifuge tube 200 can be optically read during or after centrifugation. As in 2 shown, the approach presented here is an optical arrangement, for example, with a round geometry. In this case, the arrangement consists of one or more light sources 230 , Filters 235 . 245 and detectors 250 , The circular geometry allows the sample to be illuminated simultaneously with more than one light source. In addition, a detector can 250 be used to read several wavelengths / light sources, for example, if they are controlled sequentially. For example, when a UV light source at an angle of 180 ° and a fluorescent light source at an angle of 60 ° are read. A structure of such an arrangement is in 3 shown in more detail.

3 zeigt eine Querschnittansicht einer Analysevorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. Dabei ist im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nun keine erste Beleuchtungseinheit 230a (und keine erste Filtereinheit 235a) zum Abstrahlen von Licht mit der ersten vorbestimmten Wellenlänge und auch keine erste Empfangsfiltereinheit 245a und keine erste Detektoreinheit 250a vorgesehen. Vielmehr ist anstelle der ersten Detektoreinheit 250a, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung aus 2 wiedergegeben ist, eine beispielsweise von der Energieversorgungseinheit 270 mit elektrischer Energie versorgbare Fluoreszenzlichtdetektoreinheit 300 vorgesehen. Die Fluoreszenzlichtdetektoreinheit 300, der ein Fluoreszenzfilter 310 in einem Fluoreszenzstrahlengang 320 vorgeschaltet ist, ist so ausgelegt, dass sie beispielsweise sequenziell Fluoreszenz-Signale erfassen kann, die von dem Analysematerial 210 ansprechend auf eine Anregung durch die Bestrahlung von Licht aus der zweiten Beleuchtungseinheit 230b und/oder der dritten Beleuchtungseinheit 230c abgestrahlt werden. Hierzu ist die Fluoreszenzlichtdetektoreinheit 300 auch nicht im zweiten Strahlengang 235b oder dritten Strahlengang 235c angeordnet, sondern in dem zuvor beschriebenen Winkel zu zumindest dem zweiten oder dritten Strahlengang. Auch ist es denkbar, dass sowohl die zweite Detektoreinheit 250b als auch die dritte Detektoreinheit 250c als für UV-Licht sensitive Detektoreinheiten 250 ausgebildet sind. 3 shows a cross-sectional view of an analysis device 140 according to an embodiment of the present invention in plan view. It is different from the one in 2 illustrated embodiment, no first lighting unit 230a (and no first filter unit 235a ) for emitting light of the first predetermined wavelength and also no first receiving filter unit 245a and no first detector unit 250a intended. Rather, instead of the first detector unit 250a , as in the embodiment shown in the illustration 2 is reproduced, for example, from the power supply unit 270 electrically powered fluorescence light detector unit 300 intended. The fluorescent light detector unit 300 containing a fluorescence filter 310 in a fluorescence beam path 320 is upstream, is designed so that it can sequentially capture, for example, fluorescence signals from the analysis material 210 in response to an excitation by the irradiation of light from the second illumination unit 230b and / or the third lighting unit 230c be radiated. For this purpose, the fluorescent light detector unit 300 not in the second beam path either 235b or third beam path 235c arranged but at the angle described above to at least the second or third beam path. It is also conceivable that both the second detector unit 250b as well as the third detector unit 250c as detector units sensitive to UV light 250 are formed.

Die optische Anwendung bzw. Analysevorrichtung 140 kann somit beispielsweise aufgrund der runden Geometrie dazu genutzt werden, mehrere Wellenlängen-Bereiche zu detektieren, beispielsweise wenn diese sequenziell angesteuert werden. Beispielsweise kann eine UV-Lichtquelle 230b (durch die zweite Detektoreinheit 250b) im Winkel von 180° und eine Fluoreszenz-Lichtquelle durch die Fluoreszenzlichtdetektoreinheit 300 im Winkel von 60° (d. h. im Fluoreszenzstrahlengang 320) auslesen, wie es in der 3 dargestellt.The optical application or analysis device 140 Thus, for example, due to the circular geometry, it can be used to detect several wavelength ranges, for example when they are driven sequentially. For example, a UV light source 230b (through the second detector unit 250b ) at an angle of 180 ° and a fluorescent light source through the fluorescent light detecting unit 300 at an angle of 60 ° (ie in the fluorescence beam path 320 ), as it is in the 3 shown.

Die Lichtquellen 230 können z. B. LEDs, Laser oder Lampen sein. Die Filter 235 bzw. 245 können z. B. preisgünstige Theaterlicht-/Plastikfilter oder hochwertigere mikroskopische Filter sein. Die optische Anordnung kann entweder in den Zentrifugenrotor oder als Einsatz in den Rotor bzw. Zentrifugenbecher eingebaut sein. Diese Anordnung benötigt ein Nachrüsten oder eine Spezialanfertigung einer Zentrifuge bzw. Rotor. Alternativ dazu kann die optische Anordnung in die Probenhalter der Zentrifuge eingebaut sein, wie dies in der 1 dargestellt ist. In einem solchen Fall ist kein Nachrüsten der Zentrifuge 100 notwendig. Ein Kunde kann vielmehr je nach Bedarf optische Probenhalter 140 für seine Zentrifuge 100 nachkaufen. Diese können beispielsweise so gestaltet werden, dass die Filter 235 bzw. 245 und/oder Lichtquellen 230 (bzw. die Messsignale ausgelesen werden) je nach Bedarf für optische Spektra vom Anwender ausgetauscht werden können.The light sources 230 can z. As LEDs, lasers or lamps. The filters 235 respectively. 245 can z. B. inexpensive theater light / plastic filters or higher quality microscopic filters. The optical assembly may be incorporated either in the centrifuge rotor or as an insert in the rotor or centrifuge cup. This arrangement requires a retrofit or a custom-made centrifuge or rotor. Alternatively, the optical assembly may be incorporated into the sample holders of the centrifuge, as shown in FIG 1 is shown. In such a case, there is no retrofitting of the centrifuge 100 necessary. On the contrary, a customer can use optical sample holders as needed 140 for his centrifuge 100 buy more. These can, for example, be designed so that the filters 235 respectively. 245 and / or light sources 230 (or the measurement signals are read out) can be exchanged by the user as required for optical Spektra.

Die Elemente der optischen Anordnung bzw. der Analysevorrichtung 140 können über verschiedene Methoden durch die Energieversorgungseinheit 270 elektrisch angetrieben oder betrieben werden:

  • 1. Als Stromquelle kann eine Batterie oder ein Akku dienen.
  • 2. Alternativ dazu kann die Zentrifugation dazu genutzt werden mittels (magnetischer) Induktion oder energy harvesting (bspw. Induktion über eine Feder wie in Chen et al, Proceedings of PowerMEMS 2008+ beschrieben) Strom zu erzeugen.
  • 3. Der Strom kann auch leitungsgebunden extern über beispielsweise den Zentrifugendeckel oder Rotor eingespeist werden.
The elements of the optical arrangement or the analysis device 140 can through different methods through the power supply unit 270 electrically powered or operated:
  • 1. The power source can be a battery or a rechargeable battery.
  • 2. Alternatively, the centrifugation can be used by means of (magnetic) induction or energy harvesting (eg induction over a spring as described in Chen et al, Proceedings of PowerMEMS 2008+) to generate electricity.
  • 3. The stream can also be fed externally via cable via, for example, the centrifuge lid or rotor.

Für das Ansteuern der Optik und das Auslesen der Daten von der Zentrifuge können z. B. ein Computer, Tablet-PC oder Handy benutzt werden. Dabei können Daten z.B. mittels folgender Methoden über die Datenübertragungsschnittstelle 260 übermittelt werden.

  • 1. Über Kabel in der Zentrifuge oder dem Zentrifugenhalter
  • 2. Ansteuerung über wireless Internet
  • 3. Ansteuerung über andere kabellose Methoden, wie beispielsweise radio-frequency identification, RFID
For driving the optics and reading the data from the centrifuge z. As a computer, tablet PC or mobile phone can be used. In this case, for example, data can be transmitted via the data transmission interface by means of the following methods 260 be transmitted.
  • 1. Via cable in the centrifuge or centrifuge holder
  • 2. Control via wireless internet
  • 3. Control via other wireless methods, such as radio-frequency identification, RFID

Die optische Anordnung, d. h. die Analyseeinheit 140, im Zentrifugenrotor 120 oder Zentrifugenhalter kann mit anderen Funktionalitäten, wie z.B. einer Heizung oder einer Kühlung, verbunden werden. Diese können z. B. für das Ablaufen bestimmter Assays und Reaktionen notwendig sein. Als Temperaturkontrolle kommen diverse elektrische, chemische und optische Methoden infrage, wie sie beispielhaft in den 4A und 4B dargestellt sind. The optical arrangement, ie the analysis unit 140 , in the centrifuge rotor 120 or centrifuge holder can be connected to other functionalities such as heating or cooling. These can be z. B. be necessary for the running of certain assays and reactions. As temperature control come various electrical, chemical and optical methods in question, as exemplified in the 4A and 4B are shown.

4A zeigt eine Querschnittsansicht einer Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. Zusätzlich zu der in 2 dargestellten Anordnung von Komponenten der Analysevorrichtung 140, ist eine Temperierungseinheit 400 vorgesehen, die in dem in 4A dargestellten Ausführungsbeispiel als Wärmelichtquelle (das heißt als Infrarot-Lichtquelle) ausgebildet ist. Die Temperierungseinheit 400 kann ausgebildet sein, um Infrarotlicht auf den Behälter 200 abzustrahlen, und den Behälter 200 hierdurch zu erwärmen. Dabei wird die Wärme der Behälterwand 200 an das Analysematerial 210 übertragen, wodurch sich dieses erhitzt. Ferner kann die Temperierungseinheit 400 in gleicher Ebene wie die Beleuchtungseinheiten 230, die Detektoreinheiten 250 sowie die Filtereinheiten 235 und die Empfangsfiltereinheiten 245 angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich eine baulich sehr einfache Analysevorrichtung 140 herstellen, die insbesondere im Schnittpunkt der Strahlengänge 235 das Analysematerial 210 möglichst schnell auf die gewünschte Temperatur bringt. Um sicherzustellen, dass lediglich die gewünschte Infrarotstrahlung auf die Wand des Behälters 200 trifft, kann ein Temperierungsfilter 410 vorgesehen sein, der lediglich für die gewünschte Infrarotstrahlung transparent ist. Denkbar ist ferner, dass die Temperierungseinheit 400 ein Peltierelement aufweist, um auch die Wand des Behälters 200 oder das Analysematerial 210 zu kühlen und somit eine gewünschte Temperaturreduzierung des Analysematerials zu erreichen. Zusätzlich zu den für die optische Auslese notwendigen Lichtquellen 230 (z. B. für gelbes, blaues und/oder grünes Licht), kann eine optische Wärmelichtquelle 400 mit oder ohne vorgeschalteten Filter 410 in das System der Analysevorrichtung 140 eingefügt werden. Die Wärmelichtquelle 400 kann beispielsweise als optische Lichtquelle ausgebildet sein, die Licht im Infarotbereich abstrahlt. Die Probe 210 kann sich zusätzlich in einem Behälter 200 befinden, welcher aus einem Material (z. B. ein Glas oder Plastik) besteht, welches Licht im Wärmewellenlängenbereich absorbiert (z. B. Infrarot) und gleichzeitig das von den Beleuchtungseinheiten 230 ausgesandte Licht im Wellenlängenbereich der optischen Auslese (z. B. UV- und Fluoreszenz) durchlässt. Es ist weiterhin auch denkbar, dass zusätzlich zu der Wärmelichtquelle (Infrarotlichtquelle) noch eine weitere Temperierungseinheit 400 vorgesehen ist, die an einer Innenseite des Mantels der Befestigungseinheit 220 angebracht ist. Diese Temperierungseinheit kann beispielsweise als wärme- oder kältespendende Folie ausgestaltet sein und sich entlang des zylindrischen Mantels der Analysevorrichtung 140 erstrecken. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Erwärmung oder Kühlung (Temperierung) des in der Analysematerialaufnahmeeinheit 215 angeordneten Analysematerials und/oder des Behälters erreicht werden. 4A shows a cross-sectional view of an analysis device according to an embodiment of the present invention in plan view. In addition to the in 2 illustrated arrangement of components of the analysis device 140 , is a temperature control unit 400 provided in the in 4A illustrated embodiment as a heat light source (that is, as an infrared light source) is formed. The temperature control unit 400 may be configured to transfer infrared light to the container 200 to radiate, and the container 200 to warm by this. In doing so, the heat of the container wall 200 to the analysis material 210 transferred, which heats up this. Furthermore, the temperature control unit 400 in the same plane as the lighting units 230 , the detector units 250 as well as the filter units 235 and the receiving filter units 245 be arranged. In this way, a structurally very simple analysis device can be 140 produce, in particular at the intersection of the beam paths 235 the analysis material 210 as quickly as possible to the desired temperature brings. To ensure that only the desired infrared radiation to the wall of the container 200 can meet a tempering filter 410 be provided, which is transparent only for the desired infrared radiation. It is also conceivable that the temperature control unit 400 a Peltier element to also the wall of the container 200 or the analysis material 210 to cool and thus to achieve a desired temperature reduction of the analysis material. In addition to the light sources necessary for optical readout 230 (eg for yellow, blue and / or green light) may be an optical heat source 400 with or without upstream filter 410 into the system of the analyzer 140 be inserted. The heat-light source 400 For example, it can be designed as an optical light source which emits light in the infra-red range. The sample 210 can also be in a container 200 which consists of a material (eg a glass or plastic) which absorbs light in the thermal wavelength range (eg infrared) and at the same time that of the lighting units 230 emitted light in the wavelength range of the optical readout (eg UV and fluorescence) passes. It is also conceivable that, in addition to the heat light source (infrared light source) still another tempering 400 is provided, which on an inner side of the shell of the fastening unit 220 is appropriate. This tempering unit can be designed, for example, as a heat or cold-donating film and along the cylindrical jacket of the analysis device 140 extend. In this way, a particularly uniform heating or cooling (temperature control) of the in the analysis material receiving unit 215 arranged analysis material and / or the container can be achieved.

Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Ausführungsbeispiel realisiert werden, in dem die Analysevorrichtung keine Befestigungseinheit zum Befestigen an einem Rotor oder der Innenwand der Zentrifuge 100 aufweist, sondern insbesondere zur Analyse das Analysematerial und/oder den Behälter mittels der Temperierungseinheit 400 temperiert. Hierbei sollte dann der Behälter mit dem Analysematerial 200 aus der Zentrifuge 100 herausgenommen werden und in eine als von der Zentrifuge 100 separate Analysevorrichtung eingesetzt werden. Durch eine solche separate Analysevorrichtung kann dann eine sehr gute und dynamische Temperierung des Analysematerials erfolgen, die bei einer Anordnung der Analysevorrichtung in der Zentrifuge 100 oder am Rotor 120 der Zentrifuge 100 beispielsweise wegen eines geringen zur Verfügung stehenden Bauraumes für eine hochwirksame (große) Temperierungseinheit 400 nicht möglich ist. The present invention can also be realized in an embodiment in which the analysis device does not have a fixing unit for attachment to a rotor or the inner wall of the centrifuge 100 but, in particular for analysis, the analysis material and / or the container by means of the temperature control unit 400 tempered. This should then be the container with the analysis material 200 from the centrifuge 100 be taken out and in as one of the centrifuge 100 separate analyzer can be used. By means of such a separate analysis device, a very good and dynamic temperature control of the analysis material can then take place, which can be achieved with an arrangement of the analysis device in the centrifuge 100 or on the rotor 120 the centrifuge 100 for example, because of a small available space for a highly effective (large) tempering unit 400 not possible.

4B zeigt eine Querschnittsansicht einer Analysevorrichtung 410 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. Im Unterschied zu dem in 4A dargestellten Ausführungsbeispiel einer Analysevorrichtung 140 ist die Temperierungseinheit 400 nun am Boden des Behälters 200 angeordnet, sodass eine Richtung eines von der Temperierungseinheit 400 weg oder zur Temperierungseinheit 400 hin führender Wärmestrom nun aus der Zeichenebene heraus oder in die Zeichenebene hinein resultieren würde. Somit wird eine Richtung eines von einer derart angeordneten Temperierungseinheit 400 bewirkten Wärmestroms nicht mehr in einer Anordnungsebene von weiteren Komponenten 230, 240, 245 und 250 der Analysevorrichtung 140 liegen, insbesondere senkrecht zu der Anordnungsebene der weiteren Komponenten 230, 240, 245 und 250 der Analysevorrichtung 140 angeordnet sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Temperierungseinheit 400 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4B ein Peltier-Element zur Bewirkung einer Kühlung des Analysematerials aufweist. Die Temperierungseinheit 400, hier die als optische Wärmelichtquelle ausgebildet ist, kann somit auch unterhalb des Probebehälters 200, statt seitlich angebracht sein. Dadurch wird eine gleichmäßigere Verteilung der Wärmeenergie erzielt. 4B shows a cross-sectional view of an analysis device 410 according to another embodiment of the present invention in plan view. Unlike the in 4A illustrated embodiment of an analysis device 140 is the temperature control unit 400 now at the bottom of the container 200 arranged so that a direction of one of the temperature control unit 400 away or to the tempering unit 400 leading heat flow would now result out of the drawing plane or into the drawing plane. Thus, a direction of a tempering unit arranged in this way becomes 400 caused heat flow no longer in an assembly level of other components 230 . 240 . 245 and 250 the analyzer 140 lie, in particular perpendicular to the assembly plane of the other components 230 . 240 . 245 and 250 the analyzer 140 be arranged. It is also conceivable that the temperature control unit 400 according to the embodiment 4B a Peltier element for effecting cooling of the analysis material. The temperature control unit 400 , which is designed here as an optical heat source, can thus also below the sample container 200 instead of being attached laterally. This results in a more even distribution of heat energy.

Elektrisch kann die Temperatur bzw. die Ansteuerung der Temperierungseinheit 400 beispielsweise über die Energieversorgungseinheit 270 mit einer Batterie oder andere Stromquelle geregelt werden. Wärmeverluste können durch ein Wärmeisolationselement 420 ausgeglichen werden, die beispielsweise als ein Mantel, der um die Außenwand der Analysevorrichtung gelegt ist oder als thermisch isolierende Befestigungseinheit ausgebildet ist. Alternativ kann über exotherme und endotherme Reaktionen im „tube“ (d. h. Behälter) die Temperatur auch chemisch durch ein oder mehrere entsprechende aktivierbare chemische Temperatursteuerungselemente gesteuert werden. Eine Beispielausführung für eine optische Heizung ist in der 4A beschrieben. Anstelle einer LED zur optischen Datenauslese kann eine Infrarotlampe oder andere aufgezeichnet auf die Probe scheinen oder aber von unten, wie dies in dem Ausführungsbeispiel entsprechend der 4B dargestellt ist. Filter 410 können, müssen aber nicht verbaut werden. Um ein gleichmäßigeres Aufheizen der Probe zu erreichen, kann das Lab Tube aus einem Glas oder anderem Material (bspw. Polymer, Plastik, Gummi) hergestellt werden, welches Infrarot/Wärmelicht absorbiert und UV/Fluoreszenzlicht, welches zur optischen Messung der Probe benötigt wird, durchlässt.Electrically, the temperature or the control of the temperature control 400 for example via the power supply unit 270 be regulated with a battery or other power source. Heat losses can be caused by a heat insulation element 420 balanced, for example, as a jacket, which is placed around the outer wall of the analysis device or as a thermally insulating fastening unit is formed. Alternatively, via exothermic and endothermic reactions in the "tube" (ie, vessel), the temperature may also be chemically controlled by one or more corresponding activatable chemical temperature control elements. An example embodiment for an optical heater is in the 4A described. Instead of an LED for optical data readout, an infrared lamp or others may be recorded recorded on the sample or from below, as in the embodiment according to the 4B is shown. filter 410 can, but do not have to be installed. To achieve a more uniform heating of the sample, the Lab Tube may be made of a glass or other material (eg polymer, plastic, rubber) which absorbs infrared / heat-light and UV / fluorescent light needed for optical measurement of the sample. pass through.

Die optische, temperaturgeregelte Anordnung von Elementen der Analysevorrichtung 140 kann so konzipiert sein, dass Proben 210 direkt nach der Aufreinigung ohne Umpipettieren in die Anordnung zur temperaturkontrollierten, optischen Auslese gesetzt werden können. Beispielsweise kann für eine solche Anordnung auch eine Kombination von Elementen aus der 2 mit dem Isolationselement aus 4A bzw. 4B verwendet werden, wie es in der Querschnittdarstellung einer Analysevorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht wiedergegeben ist. Dargestellt ist in der 5 somit eine Anordnung 140 zur temperaturkontrollierten, optischen Auslese von Proben 210 aus der gestapelten, mikrofluiden Anordnung. In der Mitte befindet sich die gestapelte mikrofluide Anordnung als zu untersuchendes Analysematerial 210, welche von Lichtquellen 230, Detektoren 250 und Filtern 235, 245 umgeben ist. Die runde Geometrie der Analysevorrichtung 140 erlaubt es, die Probe 210 mit mehr als einer Lichtquelle 230 simultan zu beleuchten. Außen um die Analysevorrichtung 140 herum und beispielsweise als Befestigungselement wirkend, befinden sich (zumindest) ein Heizelement 410 und (zumindest) ein Isolationselement 420 zur Temperatursteuerung. Dies bedeutet, es kann entweder eine gesamte gestapelte mikrofluide Anordnung in das System 140 eingesetzt werden oder aber ein herausnehmbares Behältnis 200, welches die aufgereinigte Probe beinhaltet. Eine Beispielausführung ist in 6 zu sehen, in der der Behälter 200 mit der Probe bzw. dem zu analysierenden Material (d. h. dem Analysematerial) als gestapelte mikrofluidische Anordnung oder als BD tube in die Analysevorrichtung 140 als Gerät zum temperaturgesteuerten, optischen Auslesen von Daten eingesetzt wird. Die optische Anordnung der Analysevorrichtung 140 kann auch kompatibel mit anderen Probenbehältnissen sein, beispielsweise Glas- oder Plastikkuvetten oder Zentrifugenröhrchen. Die optische Anordnung der Analysevorrichtung 140 ist kompatibel mit dem Zentrifugenröhrchen 200 (oder einem anderen herausnehmbaren Behälter 200), welches die aufgereinigte Probe 210 aus der gestapelten mikrofluiden Anordnung enthält. Dies bedeutet, dass die gestapelte mikrofluide Anordnung 140 entweder direkt nach der Prozessierung in die Anordnung 140 zum Auslesen gesetzt werden kann oder aber ein herausnehmbares Behältnis 200 direkt ohne Umpipettieren aus der gestapelten Mikrofluidik in die optische Anordnung eingesetzt werden kann.The optical, temperature-controlled arrangement of elements of the analysis device 140 can be designed to be samples 210 can be placed directly after the purification without pipetting into the arrangement for temperature-controlled, optical read-out. For example, for such an arrangement, a combination of elements of the 2 with the insulation element 4A respectively. 4B can be used, as in the cross-sectional representation of an analysis device 140 is shown in plan view according to an embodiment of the present invention. Shown in the 5 thus an arrangement 140 for temperature-controlled, optical readout of samples 210 from the stacked, microfluidic arrangement. In the middle is the stacked microfluidic arrangement as the analysis material to be examined 210 , which of light sources 230 , Detectors 250 and filters 235 . 245 is surrounded. The round geometry of the analyzer 140 it allows the sample 210 with more than one light source 230 to illuminate simultaneously. Outside the analyzer 140 around and acting as a fastener, for example, there are (at least) a heating element 410 and (at least) an isolation element 420 for temperature control. This means it can either be an entire stacked microfluidic assembly in the system 140 be used or a removable container 200 containing the purified sample. An example implementation is in 6 to see in which the container 200 with the sample or material to be analyzed (ie, the analysis material) as a stacked microfluidic assembly or as a BD tube into the analyzer 140 used as a device for temperature-controlled, optical readout of data. The optical arrangement of the analysis device 140 may also be compatible with other sample containers, for example glass or plastic cuvettes or centrifuge tubes. The optical arrangement of the analysis device 140 is compatible with the centrifuge tube 200 (or another removable container 200 ), which is the purified sample 210 from the stacked microfluidic device. This means that the stacked microfluidic arrangement 140 either directly after the processing in the arrangement 140 can be set to read or a removable container 200 can be used directly without repumpaging from the stacked microfluidics in the optical arrangement.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Analyseverfahren 700 zur optischen Analyse eines Analysematerials unter Verwendung einer Analysevorrichtung gemäß einer vorstehend vorgestellten Variante. Das Analyseverfahren 700 umfasst einen Schritt 710 des Beleuchtens des Analysematerials mit Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums unter Verwendung der zumindest einen Beleuchtungseinheit. Ferner umfasst das Analyseverfahren 700 einen Schritt 720 des Detektierens des von der Beleuchtungseinheit ausgesandten Lichts unter Verwendung der Detektoreinheit und einen Schritt 730 des Ausgebens eines Signals an eine außerhalb der Analysevorrichtung angeordneten Einrichtung, wobei das Signal eine Eigenschaft des unter Verwendung des empfangenen Lichts analysierten Analysematerials repräsentiert. 7 shows a flowchart of an embodiment of the present invention as an analysis method 700 for optical analysis of an analysis material using an analysis device according to a variant presented above. The analysis method 700 includes a step 710 illuminating the analysis material with light of a predefined region of the optical light spectrum using the at least one illumination unit. Furthermore, the analysis method comprises 700 one step 720 detecting the light emitted from the illumination unit using the detector unit and a step 730 outputting a signal to a device located outside the analyzer, the signal representing a property of the analyte analyzed using the received light.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be complete or in relation to individual ones Features are combined with each other. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010003223 A1 [0004, 0005, 0006, 0047, 0047] DE 102010003223 A1 [0004, 0005, 0006, 0047, 0047]

Claims (14)

Analysevorrichtung (140) zur optischen Analyse eines Analysematerials (210), wobei die Analysevorrichtung (140) die folgenden Merkmale aufweist: – – eine Analysematerialaufnahmeeinheit (215) zur Aufnahme eines Behälter (200) mit Analysematerial (210); – zumindest eine Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c), um ein in der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordnetes Analysematerial (210) mit zumindest einem Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums zu beleuchten; und – zumindest eine Detektoreinheit (250a, 250b, 250c), um das von der Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c) ausgestrahlte Licht zu empfangen, wobei die Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) ausgebildet ist, um unter Verwendung des empfangenen Lichts eine Analyse des Analysematerials (210) durchzuführen oder vorzubereiten. Analysis device ( 140 ) for the optical analysis of an analysis material ( 210 ), the analysis device ( 140 ) has the following features: - an analysis material receiving unit ( 215 ) for receiving a container ( 200 ) with analysis material ( 210 ); At least one lighting unit ( 230a . 230b . 230c ) in the analysis material receiving unit ( 215 ) arranged analysis material ( 210 ) with at least one light of a predefined area of the optical spectrum of light; and at least one detector unit ( 250a . 250b . 250c ) to the light from the lighting unit ( 230a . 230b . 230c ) received light, wherein the detector unit ( 250a . 250b . 250c ) is configured to analyze the analysis material using the received light ( 210 ) or to prepare. Analysevorrichtung (140) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) auf einer der zumindest einen Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c) gegenüberliegenden Seite der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordnet ist. Analysis device ( 140 ) according to claim 1, characterized in that the at least one detector unit ( 250a . 250b . 250c ) on one of the at least one illumination unit ( 230a . 230b . 230c ) opposite side of the analysis material receiving unit ( 215 ) is arranged. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine Filtereinheit (240a, 240b, 240c, 245a, 245b, 245c), die für Licht des vordefinierten Bereichs des optischen Spektrums transparent ist und für Licht außerhalb des vordefinierten Spektrums intransparent ist, wobei die Filtereinheit (240a, 240b, 240c, 245a, 245b, 245c) in einem Strahlenweg (235a, 235b, 235c) zwischen der Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c) und der Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) angeordnet ist. Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one filter unit ( 240a . 240b . 240c . 245a . 245b . 245c ) which is transparent to light of the predefined region of the optical spectrum and is non-transparent to light outside the predefined spectrum, the filter unit ( 240a . 240b . 240c . 245a . 245b . 245c ) in a ray path ( 235a . 235b . 235c ) between the lighting unit ( 230a . 230b . 230c ) and the detector unit ( 250a . 250b . 250c ) is arranged. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine weitere Beleuchtungseinheit (230b, 230c) und zumindest eine weitere Detektoreinheit (250b, 250c), wobei die weitere Beleuchtungseinheit (230b, 230c) ausgebildet ist, um ein in der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordnetes Analysematerial (210) mit zumindest einem Licht eines zweiten vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums zu beleuchten, wobei sich der zweite vordefinierte Bereich des optischen Lichtspektrums von dem vordefinierten Bereich des optischen Lichtspektrums unterscheidet und wobei die zumindest eine weitere Detektoreinheit (250b, 250c) ausgebildet ist, um das von der weiteren Beleuchtungseinheit (230b, 230c) ausgestrahlte Licht zu empfangen, wobei die weitere Detektoreinheit (250b, 250c) ferner ausgebildet ist, um unter Verwendung des empfangenen Lichts eine Analyse des Analysematerials (210) durchzuführen oder vorzubereiten.Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one further illumination unit ( 230b . 230c ) and at least one further detector unit ( 250b . 250c ), wherein the further illumination unit ( 230b . 230c ) is designed to be in the analysis material receiving unit ( 215 ) arranged analysis material ( 210 ) with at least one light of a second predefined region of the optical light spectrum, wherein the second predefined region of the optical light spectrum differs from the predefined region of the optical light spectrum, and wherein the at least one further detector unit ( 250b . 250c ) is adapted to that of the further lighting unit ( 230b . 230c ) received light, wherein the further detector unit ( 250b . 250c ) is further configured to use the received light to analyze the analysis material ( 210 ) or to prepare. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest Fluoreszenzlichtdetektoreinheit (300), die außerhalb eines Strahlenwegs (235b, 235c) von der Beleuchtungseinheit (230b, 230c) zur Detektoreinheit (250b, 250c) angeordnet ist und wobei die Fluoreszenzlichtdetektoreinheit (300) ausgebildet ist, um zumindest durch Licht von der Beleuchtungseinheit (230b, 230c) ausgelöste Fluoreszenzeffekte in dem Analysematerial (210) zu erfassen. Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least fluorescent light detector unit ( 300 ) outside a beam path ( 235b . 235c ) of the lighting unit ( 230b . 230c ) to the detector unit ( 250b . 250c ) and wherein the fluorescent light detector unit ( 300 ) is formed to at least by light from the lighting unit ( 230b . 230c ) triggered fluorescence effects in the analysis material ( 210 ) capture. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Befestigungseinheit (220) zur Befestigung der Analysevorrichtung (140) an einer Zentrifuge (100) oder an einem Rotor (120) einer Zentrifuge (100) oder zum Einsetzen der Analysevorrichtung (140) in einen Rotor (120) der Zentrifuge (100). Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by a fastening unit ( 220 ) for attaching the analysis device ( 140 ) on a centrifuge ( 100 ) or on a rotor ( 120 ) a centrifuge ( 100 ) or to insert the analysis device ( 140 ) in a rotor ( 120 ) of the centrifuge ( 100 ). Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine Temperierungseinheit (400) die ausgebildet ist, um das Analysematerial (210) oder einen in der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordneten Behälter (200) mit dem Analysematerial (210) zur erhitzen oder zu kühlen, insbesondere wobei die Temperierungseinheit (400) eine Wärmelichtbeleuchtungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, um das Analysematerial (210) oder einen in der Analysematerialaufnahmeeinheit (215) angeordneten Behälter (200) mit dem Analysematerial (210) mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen, um das Analysematerial (210) in dem Behälter (200) zu erwärmen.Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one tempering unit ( 400 ) which is adapted to the analysis material ( 210 ) or one in the analysis material receiving unit ( 215 ) arranged containers ( 200 ) with the analysis material ( 210 ) for heating or cooling, in particular wherein the temperature control unit ( 400 ) has a thermal light illumination unit which is designed to hold the analysis material ( 210 ) or one in the analysis material receiving unit ( 215 ) arranged containers ( 200 ) with the analysis material ( 210 ) to irradiate with electromagnetic radiation in order to obtain the analysis material ( 210 ) in the container ( 200 ) to heat. Analysevorrichtung (140) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinheit (400) ausgebildet ist, um die das in dem Behälter (200) angeordnete Analysematerial (210) aus einer Richtung zu temperieren, die nicht in einer Ebene der Rotationsrichtung der Zentrifuge (100) liegt. Analysis device ( 140 ) according to claim 7, characterized in that the temperature control unit ( 400 ) is adapted to the in the container ( 200 ) analysis material ( 210 ) from a direction that is not in a plane of rotation of the centrifuge ( 100 ) lies. Analysevorrichtung (140) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysematerialaufnahmeeinheit (215), die Befestigungseinheit (220) und/oder der Behälter (200) eine Isolationsschicht (420) aufweist, die ausgebildet ist, um das Analysematerial (210) und/oder den Behälter (200) von einem Bereich außerhalb der Analysevorrichtung (140) thermisch zu isolieren. Analysis device ( 140 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the analysis material receiving unit ( 215 ), the fastening unit ( 220 ) and / or the container ( 200 ) an insulation layer ( 420 ), which is adapted to the Analysis material ( 210 ) and / or the container ( 200 ) from an area outside the analyzer ( 140 ) thermally isolate. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinheit (400) ausgebildet ist, um eine Temperatur des Analysematerials (210) und/oder des Behälters (200) zu erfassen und ansprechend auf die erfasste Temperatur das Analysematerial (210) und/oder den Behälter (200) zu temperieren. Analysis device ( 140 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the temperature control unit ( 400 ) is adapted to a temperature of the analysis material ( 210 ) and / or the container ( 200 ) and, in response to the detected temperature, the analysis material ( 210 ) and / or the container ( 200 ) to temper. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine Energieversorgungseinheit (270), die ausgebildet ist, um zumindest die Beleuchtungseinheit (230a, 230b, 230c) und/oder die Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere wobei die Energieversorgungseinheit (270) einen elektrochemischen Energiespeicher, eine Induktionsspule und/oder einen Energieanschlusskontakt zur Befestigung einer Energieversorgungsleitung aufweist.Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one energy supply unit ( 270 ), which is designed to at least the lighting unit ( 230a . 230b . 230c ) and / or the detector unit ( 250a . 250b . 250c ), in particular with the energy supply unit ( 270 ) has an electrochemical energy storage, an induction coil and / or a power terminal for attaching a power supply line. Analysevorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine Datenausgabeschnittstelle (260), die ausgebildet ist, um ein das von der Detektoreinheit (250a, 250b, 250c) empfangene Licht oder ein Ergebnis der Analyse repräsentierendes Signal (257) an eine Einheit außerhalb des Rotors (120) und/oder außerhalb der Zentrifuge (100) zu übertragen, insbesondere wobei die Datenausgabeschnittstelle (260) einen Datenausgabeanschlusskontakt zum Anschluss eines elektrisch leitfähigen Datenübertragungskabels, einen Datenausgabeanschlusskontakt zum Anschluss einer Glasfaserleitung und/oder eine Funkschnittstelle aufweist. Analysis device ( 140 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one data output interface ( 260 ), which is adapted to receive a signal from the detector unit ( 250a . 250b . 250c ) received light or a signal representing the result of the analysis ( 257 ) to a unit outside the rotor ( 120 ) and / or outside the centrifuge ( 100 ), in particular wherein the data output interface ( 260 ) has a data output terminal contact for connection of an electrically conductive data transmission cable, a data output terminal contact for connection of a glass fiber line and / or a radio interface. Analyseverfahren (700) zur optischen Analyse eines Analysematerials unter Verwendung einer Analysevorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Analyseverfahren die folgenden Schritte aufweist: – Beleuchten (710) des Analysematerials mit Licht eines vordefinierten Bereichs des optischen Lichtspektrums unter Verwendung der zumindest einen Beleuchtungseinheit; – Detektieren (720) des von der Beleuchtungseinheit ausgesandten Lichts unter Verwendung der Detektoreinheit; und – Ausgeben (730) eines Signals an eine außerhalb der Analysevorrichtung angeordneten Einrichtung, wobei das Signal eine Eigenschaft des unter Verwendung des empfangenen Lichts analysierten Analysematerials repräsentiert.Analytical method ( 700 ) for the optical analysis of an analysis material using an analysis device according to one of the preceding claims, wherein the analysis method comprises the following steps: 710 ) the analysis material with light of a predefined region of the optical spectrum of light using the at least one illumination unit; - Detect ( 720 ) of the light emitted by the illumination unit using the detector unit; and - spend ( 730 ) of a signal to a device located outside the analyzer, the signal representing a property of the analyzed material analyzed using the received light. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Analyseverfahrens nach Anspruch 13, wenn das Programmprodukt auf einem Steuergerät ausgeführt wird.A computer program product with program code for performing the analysis method according to claim 13, when the program product is executed on a controller.
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