-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroplatten-Lesegerät mit einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Mikroplatte, die eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, und mit einem optischen Detektor zur Erfassung einer optischen Strahlung an jeweils einzelnen der Vertiefungen einer in der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Mikroplatte an einer Messposition, wobei die Aufnahmevorrichtung und der optische Detektor in zumindest einer Raumrichtung und in einer Senkrechten zu dieser Raumrichtung beweglich zueinander angeordnet sind, um die aufgenommene Mikroplatte bezüglich des optischen Detektors für aufeinanderfolgende Messungen an unterschiedlichen Vertiefungen und/oder in unterschiedlichen Abständen zueinander zu positionieren.
-
Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Durchführen von optischen Messungen an einzelnen Vertiefungen einer Mikroplatte mit einem Mikroplatten-Lesegerät, wobei mit einem optischen Detektor eine optische Strahlung an jeweils einzelnen der Vertiefungen der in einer Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Mikroplatte erfasst wird.
-
Bei einer Mikroplatte handelt es sich um einen Probenträger zur Durchführung photometrischer oder anderer Messungen, wobei der Probenträger eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen angeordnete Vertiefungen aufweist, in welchen die einzelnen Proben ausgebildet sind. Ein Mikroplatten-Lesegerät dient dabei zum „Auslesen“ von Mikroplatten, indem an den einzelnen Vertiefungen, auch „Wells“ genannt, photometrische Messungen durchgeführt werden oder Messwerte über elektrische Kontaktierung, bzw. kapazitiv oder induktiv ermittelt werden. Hierzu besitzt das Mikroplatten-Lesegerät Mess- und Analysemodule, wie etwa einen Photomultiplier, Photodioden, CCD Arrays und/oder andere optische Sensoren, mittels welchen die Lumineszenz, Fluoreszenz und/oder Absorption der Proben in den Vertiefungen der Mikroplatte ermittelt wird. Die Mikroplatte wird hierzu in eine Aufnahmevorrichtung eingesetzt, die über eine Positioniermechanik zumindest in einer, vorzugsweise in X- und Y-Richtung beweglich ist. Zum sequenziellen Auslesen der Vertiefungen werden diese nacheinander von der Positioniermechanik in der Messposition in einen Erfassungsbereich eines optischen Elements gebracht.
-
Die photometrische Untersuchung von Proben in einer Mikroplatte mit einem Mikroplatten-Lesegerät kommt in breiten Anwendungsfeldern zum Einsatz, unter anderem zum Erkennen von biologischen, chemischen, biochemischen oder physikalischen Reaktionen der Proben. Je nach Anwendungsfall können Zusatzfunktionen benötigt werden, um entsprechende Reaktionen auszulösen, zu unterhalten oder in sonstiger Weise zu unterstützen. Darüber hinaus können auch Messsensoren für zusätzliche Messfunktionen benötigt werden.
-
Zur Analyse der Proben wird die Mikroplatte innerhalb des Mikroplatten-Lesegerätes angeordnet, insbesondere in einem Probenbereich, wobei zur Erzeugung bestimmter Messbedingungen die Mikroplatte bei Bedarf auch beheizt werden kann. Zudem kann das Mikroplatten-Lesegerät in seinem Inneren mit einem gasförmigen Medium versorgt werden, wobei es sich bei dem gasförmigen Medium bevorzugt nicht um Luft handelt. Hierdurch können die bei bestimmten Anwendungen erforderliche Gas-Atmosphäre wie auch gleichbleibende Messbedingungen für die Analyse der Proben geschaffen werden.
-
Im Mikroplatten-Lesegerät sind üblicherweise mehrere Einrichtungen zur Erzeugung und Messung optischer Strahlung realisiert, diese werden auch als MultiMode-Mikroplatten-Lesegeräte bezeichnet. Typischerweise sind diese MultiMode-Mikroplatten-Lesegeräte zur Ermittlung von Lumineszenz, Fluoreszenz und Absorption der Proben ausgelegt. Dabei können sowohl optische Messungen durch den in diesem Fall transparenten Mikroplattenboden, auch als „Bottom Reading“ bezeichnet, wie auch optische Messungen direkt an der Probe erfolgen, was auch als „Top Reading“ bezeichnet wird. Beim „Top Reading“ kann gegebenenfalls eine spezielle Abdeckung auf die Mikroplatte aufgebracht werden, welche auch als Sealer bezeichnet wird.
-
Jede Art der Ermittlung oder Detektion von optischer Strahlung ist jedoch an spezielle Anforderungen geknüpft, insbesondere hinsichtlich der Fokussierung der optischen Strahlung auf die Probe und die Verwendung von speziellen Optiken.
-
So ist es beispielsweise aus der
US 9 733 124 B2 bekannt, optische Bauelemente wie einen Spiegel oder eine Linse über jeweils einen eigenständigen Bewegungsmechanismus in einen optischen Weg der Strahlung zu bewegen. Dieses System hat sich grundsätzlich bewährt. Allerdings sind die optischen Bauelemente an den jeweiligen Bewegungsmechanismus gekoppelt und es wird daher ein entsprechender Platzbedarf benötigt. Zudem werden für unterschiedliche Proben auch eine Vielzahl unterschiedlicher optischer Bauelemente benötigt, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden.
-
Die
DE 10 2006 036 171 B4 offenbart eine Anordnung zur mehrkanaligen Fluoreszenzmessung in PCR-Proben mit einer Aufnahme für Kavitäten in einer Mikrotiterplatte und einem Messkopf, in welchem sich eine Anregungslichteinheit, eine Detektionseinheit sowie eine mechanische Einheit befinden, wobei die Detektionseinheit eine drehbare Scheibe mit Strahlteilermodulen, einem Umlenkspiegel sowie einem Detektor umfasst, wobei die mechanische Einheit einen von einem Motor beweglichen Schlitten umfasst, um eine Reihe von Lichtleitern schrittweise über die Kavitäten hinweg zu bewegen und wobei das Fluoreszenzlicht der Proben von den Kavitäten über einen dichroitischen Strahlteiler und über einen Spiegel auf den Detektor geleitet wird, wobei der Strahlteiler in einem der Strahlteilermodule angeordnet ist.
-
Die
WO 2005/068976 A2 offenbart eine Vorrichtung zur Untersuchung von biologischen Proben mittels Fluoreszenzmessungen, wobei oberhalb einer Mikroplatte mit einer Vielzahl von Vertiefungen eine drehbare Plattform mit einer Vielzahl von optischen Vorrichtungen angeordnet ist, wobei die optischen Vorrichtungen beispielsweise optische Linsen, Filter sowie einen Strahlteiler umfassen können.
-
Die
US 7 782 454 B2 offenbart ein Universal-Multidetektion-System zur Analyse von Proben in Vertiefungen einer Mikroplatte, wobei das System eine Lichtquelle zur Erzeugung von Anregungslicht, eine spektrale Anregungsvorrichtung zur Auswahl eines Bandes des Anregungslichtes, eine Erregungs-Emissions-Trennvorrichtung zur Trennung von emittiertem Licht und Ausgangsstrahlung sowie eine Emissionsstrahlungsübertragungsvorrichtung und einen Detektor zum Analysieren der emittierten Strahlung aufweist, wobei die Erregungs-Emissions-Trennvorrichtung mehrere Elemente umfasst, die in Abhängigkeit der Messmethode in den optischen Strahlengang bewegt werden.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroplatten-Lesegerät sowie ein Verfahren zum Durchführen von optischen Messungen mit einem Mikroplatten-Lesegerät anzugeben, mittels welchem einfach und schnell unterschiedliche Messungen an einer Mikroplatte, insbesondere an einer Messposition ermöglicht werden.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroplatten-Lesegerät anzugeben, mittels welchem das Mikroplatten-Lesegerät für unterschiedliche Messungen kompakter ausgebildet werden kann.
-
Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch ein Mikroplatten-Lesegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Durchführen von optischen Messungen mit einem Mikroplatten-Lesegerät nach Anspruch 17. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Mikroplatten-Lesegerätes sind in den Ansprüchen 2 bis 16 dargelegt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 18 und 19 dargelegt.
-
Das Mikroplatten-Lesegerät oder eine vorteilhaften Ausgestaltungsform hiervon ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren oder eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon ist bevorzugt zur Durchführung mit einem erfindungsgemäßen Mikroplatten-Lesegerät oder einer vorteilhaften Ausgestaltungsform hiervon ausgebildet.
-
Erfindungsgemäß ist bei einem Mikroplatten-Lesegerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass zwischen dem Detektor und der Mikroplatte in einem optischen Weg der optischen Strahlung ein beweglicher Elementträger mit zumindest zwei optischen Bauelementen angeordnet ist, wobei ein optisches Bauelement als ein Umlenkspiegel ausgebildet ist und wobei das zumindest eine weitere optische Bauelement eine optische Linse umfasst, und dass zwischen dem Detektor und dem Elementträger ein Strahlteiler angeordnet ist, welcher in den oder aus dem optischen Weg bewegbar ist, wobei Elementträger und Strahlteiler separat voneinander bewegbar sind.
-
Durch das Anordnen der optischen Bauelemente auf einem beweglichen Elementträger können diese über einen Bewegungsmechanismus entsprechend der durchzuführenden Messung in den optischen Weg bewegt werden. Entsprechendes gilt auch für den Strahlteiler, welcher nicht für alle Arten von Messungen benötigt wird. Der Elementträger ist zumindest in einer Ebene beweglich ausgebildet, so dass das entsprechende optische Bauelement auf dem Elementträger in den optischen Weg eingefahren werden kann.
-
Ein Bediener des Mikroplatten-Lesegerätes kann somit individuell ein bestimmtes optisches Bauelement über eine Mechanik in den optischen Weg bewegen oder über eine Steuereinrichtung die entsprechende Mechanik ansteuern. Vorzugsweise erfolgt die Positionierung eines bestimmten optischen Bauelements im optischen Weg automatisch in Abhängigkeit der durchzuführenden Messung. Zwischen unterschiedlichen Messungen kann somit das jeweils benötigte optische Bauelement schnell in den optischen Weg gebracht werden.
-
An der Messposition sind die Vertiefung in der Mikroplatte wie auch weitere Elemente zur Erfassung von optischer Strahlung im Mikroplatten-Lesegerät so angeordnet, dass eine Erfassung der optischen Strahlung an der entsprechenden Vertiefung erfolgt.
-
Bei dem optischen Weg handelt es sich um den Strahlengang der optischen Strahlung. Der optische Weg kann insbesondere von einer Quelle ausgehen, insbesondere von einer Strahlungsquelle oder der Probe selbst, beispielsweise bei Lumineszenz-Messungen, über optische Bauelemente geleitet werden und schließlich zu einem Detektor führen.
-
Vorzugsweise ist der Strahlteiler in einer Messposition zur Erfassung der optischen Strahlung im optischen Weg oder außerhalb des optischen Wegs angeordnet. Alternativ oder vorzugsweise ergänzend ist der Strahlteiler in den optischen Weg manuell oder über eine Mechanik, bevorzugt eine angetriebene Mechanik, bewegbar.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass die Aufnahmevorrichtung über eine Positioniermechanik zumindest in der Senkrechten zur Raumrichtung, verstellbar ist, wobei sich die Senkrechte zur Raumrichtung vorzugsweise durch eine vertikale Bewegung auszeichnet. Über die Positioniermechanik kann somit die Aufnahmevorrichtung bzw. die Mikroplatte entsprechend relativ zu dem Elementträger bewegt werden und ein bestimmter Trägerabstand zwischen Mikroplatte und optischem Element eingestellt werden. Somit kann beispielsweise eine gezielte Fokussierung der optischen Strahlung auf die jeweilige Probe erfolgen. Weiter bevorzugt ist die Positioniermechanik für die Aufnahmevorrichtung ausgebildet die Positionierung der Mikroplatte bzw. der einzelnen Vertiefungen der Mikroplatte in der Raumrichtung vorzunehmen.
-
Vorzugsweise umfasst das weitere optische Bauelement zusätzlich zu der optischen Linse eine Blende, wobei die optische Linse zu der Blende in einem Abstand entlang des optischen Wegs hintereinander angeordnet ist. Die optische Linse und die Blende bilden zusammen das optische Bauelement und vorzugsweise ist der Abstand von Linse zu Blende fest. Durch die Blende erfolgt eine Abschirmung gegenüber störenden Lichtsignalen aus der Umgebung. Zudem kann die Blende auch so ausgebildet sein, dass nur bestimmte optische Strahlung durchtreten kann. Die optische Linse und die Blende sind aufeinander abgestimmt, insbesondere hinsichtlich der Fokussierung der optischen Strahlung, der Blendenöffnung und ihrem Abstand zueinander.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei optische Bauelemente mit einer optischen Linse und einer Blende auf dem Elementträger unmittelbar nebeneinander oder in einem Elementabstand nebeneinander angeordnet, wobei sich die optischen Bauelemente in der Linse, bevorzugt in einer Brennweite der Linse, in der Blende, bevorzugt in einer Blendenöffnung, und/ oder in dem Abstand von der Blende zur Linse zueinander und/oder in einer Lage der Blende und/oder Linse innerhalb des optischen Bauelements und/oder in einer Ausformung und/oder einem Material der Linse unterscheiden. Durch die reihenweise Anordnung mehrerer optischer Bauelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften können für bestimmte Messungen gezielt die jeweiligen optischen Bauelemente verwendet werden, welche für die jeweilige Messung in den optischen Weg bewegt werden. Mittels unterschiedlicher Linsen kann eine gezielte Fokussierung oder De-Fokussierung der optischen Strahlung erfolgen. Insbesondere kann durch die Verwendung von Linsen unterschiedlicher Brennweite ein Arbeitsbereich des Mikroplatten-Lesegerätes erweitert werden. Somit können eine Vielzahl unterschiedlicher Mikroplatten, welche sich insbesondere in einer Höhe der Vertiefungen unterscheiden, in das Mikroplatten-Lesegerät eingesetzt und die Proben darin analysiert werden. Durch unterschiedliche Blenden, insbesondere unterschiedliche Blendenöffnungen, kann der Einfluss von Streulicht oder weiteren störenden Lichtsignalen durch entsprechende Auswahl eingegrenzt werden. Insbesondere kann die Blendenöffnung entsprechend einer Öffnung der Vertiefungen in der Mikroplatte ausgewählt und/oder angepasst werden. Durch eine Änderung der Lage der Linse und/oder der Blende innerhalb des Bauelements und/oder der Ausformung der Linse wird ebenfalls der optische Weg entsprechend beeinflusst. Damit wird die Analyse der Proben und insbesondere deren Genauigkeit weiter verbessert.
-
Als Elementabstand wird insbesondere der Abstand zwischen zwei optischen Bauelementen auf dem Elementträger angesehen. Der Elementabstand beträgt null, wenn die Elemente unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Bei einem von null verschiedenen Elementabstand kann der Zwischenraum frei von weiteren Elementen sein oder mit einem Zwischenteil aufgefüllt sein.
-
Vorzugsweise ist die Blende das zur Probe nächstgelegene optische Bauelement mit einer baulichen Fassung, die einen geringstmöglichen Abstand zur Oberkante der Mikroplatten zulässt. Durch einen geringen Abstand zwischen der Oberkante der Mikroplatte und der Blende wird der Einfluss von unerwünschter Strahlung in einem Detektionspfad entlang des optischen Wegs reduziert.
-
Bevorzugt umfasst das weitere optische Element mehrere Linsen, die im optischen Weg hintereinander angeordnet sind. Durch die mehreren Linsen kann die optische Strahlung im Strahlengang entsprechend den Anforderungen der Messmethode aufgeweitet, gestreut, fokussiert und/oder de-fokussiert werden.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass mehrere optische Bauelemente umfassend zumindest eine optische Linse auf dem Elementträger unmittelbar nebeneinander oder in einem Elementabstand angeordnet sind, wobei sich die optischen Linsen in einer Brennweite und/oder in der Lage im optischen Bauelement und/oder in einer Ausformung und/oder einem Material unterscheiden. Die Lage der Linse im optischen Bauelement wird durch Ihre Anordnung innerhalb des Bauelementes bestimmt. Somit sind verschiedene Ausführungen von optischen Bauelementen auf dem Elementträger angeordnet, welche je nach Art der Messmethode, in Abhängigkeit der Mikroplatte oder in Abhängigkeit der Proben in den Vertiefungen der Mikroplatte in den optischen Weg eingebracht werden können.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Mikroplatten-Lesegerätes umfasst der Elementträger eine Leerstelle, welche frei von dem optischen Bauelement ist. Somit kann auch optische Strahlung unmittelbar auf die Probe geleitet werden, ohne durch ein optisches Bauelement beeinflusst zu werden.
-
Vorzugsweise umfasst der Elementträger ein weiteres optisches Bauelement mit einer weiteren Strahlungsquelle oder einem Anschluss für eine weitere Strahlungsquelle, wobei das weitere optische Bauelement bevorzugt eine oder mehrere optische Linsen und/oder Spiegel, insbesondere teildurchlässige Spiegel, und/oder optische Filter umfasst. Die eine oder mehrere optische Linsen und/ oder Spiegel und/oder optischen Filter des weiteren optischen Bauelementes können so angeordnet sein, dass diese gleichzeitig eine Bestrahlung der Probe in der Vertiefung der Mikroplatte durch die weitere Strahlungsquelle und eine Detektion von der Probe ausgesandten Strahlung ermöglichen.
-
Insbesondere liegt ein Vorteil der Anordnung von dem weiteren optischen Bauelement im optischen Weg darin, dass eine Bestrahlung der Probe in der Vertiefung der Mikroplatte und eine Detektion der von der Probe ausgesendeten optischen Strahlung zeitgleich erfolgen kann, wenn die Bestrahlung und Messung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen liegen. Wenn Bestrahlung und Messung zeitgleich nicht möglich sind, dann ergibt sich durch die Anordnung der Vorteil, dass schnell zwischen Bestrahlung und Detektion gewechselt werden kann, ohne mechanische oder optische Elemente zu bewegen. So können beispielweise Umschaltzeiten für den Wechsel von Bestrahlung zu Detektion von weniger als 1µs erreicht werden, wodurch auch geringfügige Signaländerungen der Probe besser detektiert werden können.
-
Bevorzugt ist die weitere Strahlungsquelle mittels eines Lichtleiters an den Anschluss anschließbar ausgebildet. Die mit dem Anschluss über den Lichtleiter verbundene weitere Strahlungsquelle kann vorzugsweise innerhalb oder außerhalb des Gehäuses des Mikroplatten-Lesegerätes angeordnet sein.
-
Der Anschluss kann alternativ auch so ausgestaltet sein, dass dieser mit der weiteren Strahlungsquelle zusammenwirkend derart ausgebildet ist, dass die optische Strahlung der weiteren Strahlungsquelle in das weitere optische Bauelement einkoppeln kann. In diesem Fall besteht zwischen der weiteren Strahlungsquelle oder dem Lichtleiter und dem Anschluss keine Verbindung. Dies ermöglicht, dass die die weitere Strahlungsquelle oder auch der Lichtleiter an einer festen Position in der Mikroplatte positioniert werden kann und nicht mit dem Elementträger bewegt wird. In diesem Fall ist der Anschluss insbesondere als Öffnung ausgestaltet, um die optische Strahlung der weiteren Strahlungsquelle in das weitere optische Bauelement einzukoppeln. Durch eine feststehende Strahlungsquelle bzw. Lichtleiter wird eine verbesserte Bestrahlung der Probe durch die optische Strahlung der weiteren Strahlungsquelle ermöglicht.
-
Durch die zusätzliche, über den Anschluss wirkverbundene oder auf dem Elementträger angeordnete weitere Strahlungsquelle kann die Probe gezielt mit einer bestimmten optischen Strahlung beleuchtet und/oder angeregt werden. Die weitere Strahlungsquelle kann vorzugsweise eine optische Strahlung erzeugen, welche von der optischen Strahlung der Strahlungsquelle des Mikroplatten-Lesegerätes verschieden ist. Durch die Linsen und/oder Spiegel kann die optische Strahlung der weiteren Strahlungsquelle im optischen Bauelement entsprechend geleitet und beeinflusst werden, um eine entsprechende Messung an der Probe in der Vertiefung der Mikroplatte durchzuführen. Die weitere Strahlungsquelle des optischen Bauelements kann vorzugsweise alternativ zur Strahlungsquelle verwendet werden oder in Ergänzung hierzu. Damit können weitere, neue Anwendungen im Bereich einer Bestrahlung oder Lichtanregung von Proben realisiert werden.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass das weitere optische Bauelement, welches mit der weiteren Strahlungsquelle wirkverbunden ist, so angeordnet ist, dass eine Bestrahlung von zumindest einer Vertiefung der Mikroplatte erfolgt, welche außerhalb der Messposition, insbesondere neben der Messposition angeordnet ist. So kann während der Messung an einer Vertiefung eine Probe in einer weiteren Vertiefung bereits mit optischer Strahlung bestrahlt und insbesondere angeregt werden.
-
Mittels der weiteren Strahlungsquelle ergeben sich auch weitere Nutzungsmöglichkeiten. So kann beispielsweise mittels der weiteren Strahlungsquelle eine Probe in einer Vertiefung neben der eigentlichen Messposition zunächst bestrahlt werden und erst anschließend in die Messposition zur Detektion von optischer Strahlung, insbesondere der Fluoreszenz der Probe, bewegt werden. Die Bestrahlung neben der Messposition kann auch so ausgebildet sein, dass mehrere Proben gleichzeitig bestrahlt werden. Für die Bestrahlung von Proben in Vertiefungen neben der Messposition mit der weiteren Strahlungsquelle ist es nicht erforderlich, dass das weitere optische Bauelement auf dem Elementträger angeordnet ist. Vielmehr kann das weitere optische Bauelement für und/oder mit der weiteren Strahlungsquelle separat ausgebildet sein. So kann es neben dem Elementträger angeordnet sein und/oder auch eigenständig bewegbar sein.
-
Das Bestrahlen von einer oder mehreren Proben in einer bzw. mehreren Vertiefungen neben der Messposition mittels optischer Strahlung der weiteren Strahlungsquelle sowie das Bewegen der Mikroplatte zur Bestrahlung und/oder zur Messung in die Messposition erfolgt über die Steuereinrichtung des Mikroplatten-Lesegerätes.
-
Alternativ oder vorzugsweise ergänzend ist der Elementträger in der zumindest einen Raumrichtung beweglich ausgebildet und in der Senkrechten zu der Raumrichtung, insbesondere in der vertikalen Richtung, festgelegt. Bei der Raumrichtung kann es sich insbesondere um eine horizontale Richtung und/oder Ebene handeln, in welcher der Elementträger beweglich ist. Durch die Bewegung des Elementträgers werden die einzelnen optischen Bauelemente in den optischen Weg der Strahlung eingefahren. Somit kann schnell zwischen verschiedenen optischen Elementen umgeschaltet werden, insbesondere wenn mehrere Messungen mit unterschiedlichen Messmethoden an einer Probe in einer Vertiefung der Mikroplatte durchgeführt werden sollen.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass ein Trägerabstand zwischen Elementträger und Mikroplatte einstellbar ist, wobei vorzugsweise die Aufnahmevorrichtung der Mikroplatte beweglich ausgebildet ist und dafür entsprechend bewegt oder eingestellt wird. Der Trägerabstand liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 mm bis 60 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 30 mm.
-
Als Trägerabstand wird insbesondere der Abstand zwischen Mikroplatte, bevorzugt einer Oberkante der Mikroplatte, und dem Elementträger, insbesondere eine Unterkante des Elementträgers, angesehen. Durch die Anpassung des Trägerabstandes können verschiedene Mikroplatten, insbesondere Mikroplatten unterschiedlicher Höhe, in dem Mikroplatten-Lesegerät verwendet werden. Weiter können auch Probleme beim Ein- und Ausfahren von Mikroplatten aus dem Mikroplatten-Lesegerät vermieden werden, in dem beispielsweise der Trägerabstand bei einem Wechsel der Mikroplatte zunächst maximiert wird. Gleichzeitig kann der Trägerabstand für Messungen an den einzelnen Proben auf ein Minimum reduziert werden, so dass beispielsweise der Einfluss von Streulicht oder weiteren störenden Lichtsignalen auf das Messsignal reduziert oder sogar vollständig eliminiert wird.
-
Vorzugsweise sollte eine gegebenenfalls im optischen Bauelement umfasste Blende möglichst nah zur Mikroplatte positioniert werden können, insbesondere in einem Abstand von 0,01 mm bis 0,1 mm. Bei geringen Abständen zwischen Blende und Mikroplatte ergibt sich eine bessere Verminderung von unerwünschter Strahlung in dem Detektionspfad. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Blende bzw. Blenden am Elementträger so angeordnet sind, dass sie den geringsten Abstand zwischen Elementträger und Mikroplatte darstellen.
-
Vorzugsweise ist der Trägerabstand der Mikroplatte zu dem Elementträger automatisch einstellbar, insbesondere in Abhängigkeit der verwendeten Mikroplatte und/oder des optischen Bauelements und/oder der verwendeten Messmethode. Durch eine automatische Einstellung des Trägerabstandes erfolgt stets eine optimierte Einstellung für die entsprechende Messung. Der Trägerabstand kann hierbei von der verwendeten Messmethode, einem oder mehreren Messergebnissen, dem verwendeten optischen Bauelement oder der verwendeten Mikroplatte abhängen.
-
Bevorzugt umfasst der Elementträger zumindest drei, bevorzugt zumindest vier, besonders bevorzugt zumindest sechs optische Bauelemente. Eine Vielzahl von optischen Bauelementen ermöglicht eine hohe Flexibilität und ermöglicht ein Anwendungsspektrum des Mikroplatten-Lesegerätes für eine Vielzahl unterschiedlicher Proben und/oder Mikroplatten.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform umfasst das Mikroplatten-Lesegerät weitere Spiegel, welche mit dem als Umlenkspiegel ausgebildeten optischen Bauelement derart zusammenwirkend ausgebildet sind, den optischen Weg innerhalb des Mikroplatten-Lesegerätes zu lenken, insbesondere um die Mikroplatte herum. Durch weitere Spiegel kann die optische Strahlung innerhalb des Mikroplatten-Lesegerätes entsprechend den Anforderungen, beispielsweise für das „Bottom Reading“, gelenkt werden.
-
Vorzugsweise sind am Elementträger, um den Elementträger und/oder unterhalb und/oder oberhalb der Mikroplatte ein oder mehrere Heizelemente angeordnet. Mit dem zumindest einen Heizelement kann insbesondere auch der Bereich um die Mikroplatte sowie des Elementträgers erwärmt werden, wodurch insbesondere die Mikroplatte bzw. die Proben in den Vertiefungen der Mikroplatte auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden können.
-
Bevorzugt kann der Elementträger direkt durch zumindest ein Heizelement, welches unmittelbar an dem Elementträger angeordnet ist, beheizt werden. Alternativ oder vorzugsweise ergänzend kann der Elementträger auch indirekt beheizt werden durch zumindest ein Heizelement, welches in einer Umgebung des Elementträgers angeordnet ist. Insbesondere kann durch die Erwärmung des Elementträgers die Bildung von Kondensat auf den optischen Bauelementen oder den weiteren Komponenten des Mikroplatten-Lesegerätes vermieden werden. Weiter wird auch Kondensation an einer gegebenenfalls vorhandenen Abdeckung der Mikroplatte vermieden. Derartige Kondensation kann ungünstigen Einfluss auf die Messung nehmen. Durch die Vermeidung der Bildung von Kondensat wird die Messqualität entsprechend erheblich erhöht.
-
Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement an dem Elementträger als Heizfolie oder Heizwiderstand ausgebildet. Insbesondere bei der Ausbildung des Elementträgers aus Metall, beispielsweise Aluminium, wird der komplette Elementträger durch das zumindest eine Heizelement mittels Kontaktwärme und Wärmeleitung auf eine bestimmte Temperatur erwärmt.
-
Bevorzugt handelt es sich bei dem zumindest einen Heizelement, welches um den Elementträger und/oder unterhalb und/oder oberhalb der Mikroplatte angeordnet ist, um eine Heizplatine, einen Leistungshalbleiter oder einen Heizwiderstand.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Heizelement unterhalb und/oder oberhalb der Mikroplatte als ein großflächiges Heizelement ausgebildet, welches zumindest eine Öffnung für die optische Strahlung an zumindest einer Messposition aufweist. Somit kann die Mikroplatte flächig und insbesondere gleichmäßig beheizt werden und trotzdem die Messungen an der Mikroplatte über die Öffnung durchgeführt werden. Insbesondere kann das großflächige Heizelement auch aus mehreren einzelnen Heizelementen zusammengesetzt sein.
-
Vorzugsweise ist bei einer Anordnung von oberhalb und unterhalb der Mikroplatte angeordneten Heizelementen im Bereich des Abstandes zwischen den Heizelementen zumindest ein weiteres Element angeordnet. Insbesondere kann das zumindest eine weitere Element so angeordnet sein, dass durch die Heizelemente und das zumindest eine weitere Element ein insbesondere geschlossener Raum ausgebildet wird, in welchem die Mikroplatte beweglich ist. Hierzu ist beispielsweise das zumindest eine weitere Element im seitlichen Bereich zwischen den beiden Heizelementen angeordnet. Somit wird durch die Ausbildung eines Raumes der Probenbereich, in welchem die Mikroplatte angeordnet ist, gegenüber den weiteren Bereichen des Mikroplatten-Lesegerätes insbesondere thermisch getrennt. Dies erlaubt beispielsweise eine verbesserte Einstellung von Temperatur und Feuchte im Probenbereich.
-
Vorzugsweise ist das zumindest eine weitere Element als ein weiteres Heizelement ausgebildet oder mit den oberhalb und unterhalb der Mikroplatte angeordneten Heizelementen verbunden. Somit kann der durch die Heizelemente gebildete Raum besser und gleichmäßiger temperiert werden, wodurch auch die Mikroplatte und insbesondere die einzelnen Vertiefungen im Raum gleichen Bedingungen ausgesetzt sind.
-
Alternativ oder vorzugsweise ergänzend kann es sich bei dem zumindest einen weiteren Element auch um ein nicht-beheiztes, insbesondere isolierendes Element handeln, wodurch die thermischen Verhältnisse im Probenbereich sowie den weiteren Bereichen des Mikroplatten-Lesegerätes verbessert werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Heizelement steuerbar oder regelbar, insbesondere sind bei mehreren Heizelementen diese jeweils separat steuerbar oder regelbar. Weiter bevorzugt sind die einzelnen Heizelemente jeweils einschaltbar oder ausschaltbar und/oder in ihrer Temperatur einstellbar ausgebildet.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass die optischen Bauelemente jeweils als Modul, insbesondere als würfelartiges Modul, ausgebildet sind, welche austauschbar auf dem Elementträger fixiert sind. Die einzelnen Module können somit einfach auf dem Elementträger ausgetauscht werden.
-
Weiter bevorzugt ist der Elementträger im Mikroplatten-Lesegerät austauschbar ausgebildet.
-
Der Detektor selbst und/oder eine Auswerteeinheit für die optische Strahlung können bevorzugt Verstärker- und Detektionselemente umfassen, mittels welchen die zu erfassende optische Strahlung oder das erfasste Signal selbst verstärkt wird. Beispielsweise erfolgt eine Umwandlung und Verstärkung des Messsignals durch Photomultiplier, welche in einem optischen Weg zu einer Detektionsfläche angeordnet sind.
-
Eine weitere Lösung der Aufgabe und der weiteren Aufgaben ist gegeben durch ein Verfahren zum Durchführen von optischen Messungen an einzelnen Vertiefungen einer Mikroplatte mit einem Mikroplatten-Lesegerät, wobei mit einem optischen Detektor eine optische Strahlung an jeweils einzelnen der Vertiefungen der in einer Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Mikroplatte erfasst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für eine vorgegebene oder ausgewählte optische Messung ein optisches Bauelement oder ein weiteres optisches Bauelement, welche zusammen auf einem beweglichen Elementträger angeordnet sind, sowie ein Strahlteiler in eine Messposition bewegt werden, wobei Elementträger und Strahlteiler separat voneinander beweglich sind und in der Messposition das für die Messung verwendete optische Bauelement in einem optischen Weg der optischen Strahlung und der Strahlteiler im optischen Weg oder außerhalb des optischen Wegs angeordnet werden.
-
Vorzugsweise werden die als Modul, insbesondere würfelartiges Modul, ausgebildeten optischen Bauelemente auf den Elementträger austauschbar fixiert. Die einzelnen Module können somit einfach auf dem Elementträger ausgetauscht werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elementträger austauschbar ausgebildet und entsprechend der verfolgten Messmethoden mit geeigneten optischen Bauelemente ausgestattet.
-
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Mikroplatten-Lesegeräts;
- 2 ein detaillierter Ausschnitt eines Mikroplatten-Lesegeräts mit einem Elementträger und einer Mikroplatte; und
- 3 ein detaillierter Ausschnitt eines Mikroplatten-Lesegeräts mit einem weiteren Elementträger und einer Mikroplatte.
-
Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mikroplatten-Lesegerät 1 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Das Mikroplatten-Lesegerät 1 umfasst ein Gehäuse, welches das Mikroplatten-Lesegerät 1 im Wesentlichen vollständig umschließt. In einem Bereich des Gehäuses ist ein Mechanismus zur Öffnung ausgebildet, über welchen mittels einer Aufnahmevorrichtung 2 eine Mikroplatte 3 in einen Probenbereich des Mikroplatten-Lesegerätes 1 eingebracht wird. Nach Einführung der Mikroplatte 3 mittels der Aufnahmevorrichtung 2 wird der Mechanismus zur Öffnung im Gehäuse wieder vollständig verschlossen, so dass das Mikroplatten-Lesegerät 1 im Wesentlichen gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Die Mikroplatte 3 selbst weist eine Vielzahl von Vertiefungen 4 auf, in welche die mittels des Mikroplatten-Lesegerätes 1 zu untersuchenden Proben eingebracht sind.
-
Weiter umfasst das Mikroplatten-Lesegerät 1 eine Strahlungsquelle 6 zur Aussendung einer optischen Strahlung, mittels welcher die Proben in den Vertiefungen 4 der Mikroplatte 3 analysiert werden. Die von den Proben in den einzelnen Vertiefungen 4 der Mikroplatte 3 emittierte und/oder in Fluoreszenz reflektierte optische Strahlung wird in einem Detektor 5 erfasst. Die erfassten Signale werden von dem Detektor 5 an eine Auswerteeinheit 8 übermittelt, in welcher eine Auswertung der entsprechenden Signale und Daten erfolgt. Der Detektor 5 selbst und/oder die Auswerteeinheit 8 können noch Verstärkerelemente umfassen, mittels welchen die zu erfassende Strahlung oder das erfasste Signal selbst verstärkt wird.
-
Im optischen Weg 9 der optischen Strahlung ist weiter ein beweglicher Strahlteiler 7 angeordnet, mittels welchem die optische Strahlung entsprechend geleitet und umgelenkt wird. Vorliegend dient der Strahlteiler 7 dazu, einerseits die optische Strahlung der Strahlungsquelle 6 umzulenken, um entsprechende Messungen an den Proben der Mikroplatte 3 durchzuführen, und andererseits die von den Proben emittierte oder reflektierte Strahlung auf den Detektor 5 hindurchzu-lassen. Bei einer Fluoreszenzmessung, wie in 1 dargestellt, wird die Strahlung der Strahlungsquelle 6 durch ein Anregungsfilter 6a geschickt, um die Fluoreszenz der Probe nach dem Passieren des dichroitischen Strahlteilers 7 und dem Emissionsfilter 5a im Detektor 5 zu messen. In Abhängigkeit der Messung kann des Strahlteiler 7, insbesondere zusammen mit dem Anregungsfilter 6a und dem Emissionsfilter 5a, im optischen Weg 9 angeordnet sein oder über eine Mechanik aus dem optischen Weg 9 genommen werden, beispielsweise bei einer Lumineszenz-Messung, bei der die Probe, zum Beispiel durch eine chemische Reaktion, selbst Strahlung aussendet.
-
Oberhalb der Mikroplatte 3 ist ein Elementträger 10 angeordnet, auf welchem ein optisches Bauelement 11 sowie weitere optische Bauelemente 12, 12a, 12b, 12c angeordnet sind. Die einzelnen optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c sind dabei auf dem Elementträger 10 so angeordnet, dass zwischen ihnen ein Elementabstand 18 ausgebildet wird. Somit berühren sich die einzelnen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c nicht unmittelbar. Insgesamt sind somit fünf optische Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c auf dem Elementträger 10 angeordnet. Neben dem optischen Bauelement 11 in Form eines Umlenkspiegels umfassen die weiteren optischen Bauelemente 12, 12a, 12b, 12c verschiedener optische Linsen 15, 15a, 15b, 15c und/oder Blenden 14, 14a, wie dies in 2 detailliert für eine Ausführungsformen des Elementträgers 10 dargestellt ist.
-
Der Elementträger 10 ist innerhalb des Mikroplatten-Lesegerätes 1 beweglich in der Raumrichtung 22 angeordnet, sodass die einzelnen optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c je nach Bedarf und Anwendungsfall durch Bewegen des Elementträgers 10 in den optischen Weg 9 bewegt werden können. Somit wird für die jeweilige Messung das entsprechende optische Bauelement 11, 12,12a, 12b, 12c in den optischen Weg 9 eingefahren, um die Messung mit der jeweils passenden Optik durchzuführen. Durch die kompakte Anordnung aller optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c auf dem Elementträger 10 ist das Mikroplatten-Lesegerät 1 kompakter ausgebildet und ermöglich in flexibler Weise das Durchführen einer Vielzahl von verschiedenen Messmethoden mit einem Mikroplatten-Lesegerät 1.
-
Weiter umfasst das Mikroplatten-Lesegerät 1 mehrere Spiegel 21, welche mit dem optischen Bauelemente 11 in Form eines Umlenkspiegels dazu ausgebildet sind, eine optische Strahlung um die Mikroplatte 3 herum umzulenken. Hierdurch werden auch optische Messungen von unten durch den in diesem Fall strahlungsdurchlässigen Boden der Mikroplatte 3 ermöglicht, welche als „Bottom Reading“ bezeichnet werden. In der 1 ist lediglich ein unterhalb der Mikroplatte 3 angeordneter Spiegel 21 dargestellt. Das optische Bauelement 11 in Form eines Umlenkspiegels ist so ausgebildet und angeordnet, dass die optische Strahlung aus der Bildebene heraus bzw. in die Bildebene hinein reflektiert wird. Die weiteren Spiegel zur Umlenkung der optischen Strahlung von dem optischen Bauelement 11 auf den weiteren Spiegel 21 sind somit entsprechend vor bzw. hinter der Bildebene ausgebildet und daher nicht dargestellt.
-
Schließlich umfasst das Mikroplatten-Lesegerät 1 noch Heizelemente 19, 19a, 19b, mittels welchen die Mikroplatte 3, die Proben in der Mikroplatte 3 sowie die Umgebung der Mikroplatte 3, insbesondere der Elementträger 10, im Bedarfsfall auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt werden. Durch die Heizelemente 19, 19a, 19b werden auch weitere Komponenten des Mikroplatten-Lesegerätes 1 erwärmt werden, um beispielsweise die Bildung von Kondensat an diesen Komponenten zu vermeiden. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist das Heizelement 19 als großflächiges Element unterhalb der Mikroplatte 3 angeordnet und weist lediglich eine Öffnung für die Durchführung von Messung durch den Boden der Mikroplatte 3 auf. Neben dem Elementträger 10 sind zwei weitere Heizelemente 19a, 19b angeordnet, welche einerseits den Elementträger 10 wie auch die Mikroplatte 3 von oben erwärmen. Alternativ kann ein Heizelement 19, 19a, 19b auch unmittelbar am Elementträger 10 angeordnet sein, wie dies in 3 für das Heizelement 19c dargestellt ist. Im Bereich zwischen den Heizelementen 19, 19a, 19b können noch weitere Elemente, insbesondere weitere Heizelemente, angeordnet sein. Hierdurch kann der Probenbereich, in welchem sich die Mikroplatte 3 bewegt, als Raum, insbesondere als im Wesentlichen geschlossener Raum, ausgebildet werden. Die Heizelemente 19, 19a, 19b sind hierbei jeweils als Heizwiderstände ausgebildet, welche separat regelbar sind.
-
Der Elementträger 10 ist in der vorliegenden Darstellung nur in der Raumrichtung 22 beweglich. Um einen Trägerabstand 20 zwischen Elementträger 10 und der Mikroplatte 3 zu verändern ist die Aufnahmevorrichtung 2 bzw. die Mikroplatte 3 in der Senkrechten 23 zur Raumrichtung 22 beweglich ausgebildet. Neben der Fokussierung der optischen Strahlung durch Veränderung des Trägerabstandes 20 wird durch die Beweglichkeit der Mikroplatte 3 in der Senkrechten 23 zur Raumrichtung 22 auch ermöglicht Mikroplatten 3 unterschiedlicher Höhe in dem Mikroplatten-Lesegerät 1 zu verwenden. Des Weiteren kann durch die Veränderung des Trägerabstandes 20 gezielt eine Fokussierung oder De-Fokussierung der optischen Strahlung auf die Probe in der Vertiefung 4 in der Mikroplatte 3 erfolgen. Der Trägerabstand 20 liegt vorliegend in einem Bereich von 0,1 mm bis 30 mm. Der Trägerabstand 20 kann auch für weitere Funktionen im Mikroplatten-Lesegerät 1 verändert werden. So kann er vorteilhaft zur Erkennung einer Anwesenheit und/oder einer Höhe der eingelegten Mikroplatte 3 oder zur Einstellung eines Abstandes zu weiteren Elementen für eine Injektion von Substanzen in die Mikroplatte 3 eingestellt werden.
-
In 2 ist der Bereich um einen Elementträger 10 sowie die Mikroplatte 3 in einer detaillierten Ansicht dargestellt. Wie auch in 1 umfasst der Elementträger 10 insgesamt fünf optische Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c, welche nun unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, so dass kein Elementabstand 18 zwischen den einzelnen optischen Bauelementen 11, 12, 12a, 12b, 12c besteht. Der Elementträger 10 umfasst hierbei ein optisches Bauelement 11 in Form eines Umlenkspiegels, welches an einer äußeren Position des Elementträgers 10 angeordnet ist. Das optische Bauelement 11 in Form des Umlenkspiegels ermöglicht es die optische Strahlung weg vom Elementträger 10 zu lenken, vorliegend aus der Bildebene heraus, um diese beispielsweise in Verbindung mit den Spiegeln 21 für eine Messung mittels „Bottom Reading“ zu nutzen.
-
Die weiteren optischen Bauelemente 12, 12a, 12b, 12c auf dem Elementträger 10 umfassen jeweils eine optische Linse 15, 15a, 15b, 15c. Die optischen Linsen 15, 15a, 15b, 15c unterscheiden sich in ihrer Lage innerhalb des jeweiligen optischen Bauelements 12, 12a, 12b, 12c, in Ihrer Brennweite oder durch die Kombination mit weiteren Komponenten. Weiter können sich die Linsen 15, 15a, 15b, 15c auch in einer Ausformung und/oder in einem Material unterscheiden. So umfassen die weiteren optischen Bauelemente 12,12a jeweils eine Blende 14, 14a, die in einen Abstand 17 zu der optischen Linse 14, 14a angeordnet sind. Durch die Verwendung von Blenden 14, 14a wird der Einfluss von Streulicht reduziert und es kann somit eine gezielte Erfassung der optischen Strahlung der Probe in der Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 erfolgen. Die Blenden 14, 14a unterscheiden sich vorliegend im Wesentlichen durch ihre Blendenöffnung. Weiter dargestellt sind in 2 auch die Heizelemente 19, 19a, 19b, welche den Elementträger 10 sowie die Mikroplatte 3 umgeben. Die Heizelemente 19a, 19b können auch zwischen Elementträger 10 und Mikroplatte 3 angeordnet sein, um den Elementträger 10 von unten sowie die Mikroplatte 3 von oben zu erwärmen.
-
Wie in 2 dargestellt, ist vorliegend das weitere optische Bauelemente 12b zur Messung einer Probe in der Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 entsprechend in der Messposition positioniert worden. Neben der Positionierung des optischen Bauelements 12b wurde die Mikroplatte 3 mittels der Aufnahmevorrichtung 2 entsprechend positioniert, sodass sich ein Trägerabstand 20 für eine optimierte Fokussierung der optischen Strahlung mittels der optischen Linse 15b auf die Probe in der Vertiefung 4 ergibt. Bei Verwendung anderer optischer Bauelemente 12, 12a, 12b, 12c kann der Trägerabstand 20 entsprechend verändert werden, um die optische Strahlung entsprechend den Anforderungen der Messmethode auf die Probe in der Vertiefung 4 zu richten. Durch eine Veränderung des Trägerabstandes 20 kann auch der Einfluss von Streulicht auf die optische Messung beeinflusst werden.
-
In 3 ist eine weitere Ausführungsform des Elementträgers 10 dargestellt. Gegenüber der Darstellung des Elementträgers 10 in 2 unterscheidet sich der Elementträger 10 der 3 im Wesentlichen dadurch, dass dieser ein weiteres optisches Bauelement 13 umfasst sowie durch die Anordnung eines Heizelementes 19c unmittelbar an dem Elementträger 10.
-
Im Gegensatz zu den vorgenannten optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c umfasst das Bauelement 13 einen Anschluss 16 für eine weitere Strahlungsquelle, deren optische Strahlung über optische Linsen 15d, 15e sowie einen teildurchlässigen Spiegel 24 entsprechend geleitet wird. Über den Anschluss 16 wird die weitere Strahlungsquelle über einen Lichtleiter angeschlossen. Die weitere Strahlungsquelle ist an einem dem Anschluss 16 gegenüberliegenden Ende des Lichtleiters angeordnet. Das Ende des Lichtleiters liegt hierbei innerhalb des Mikroplatten-Lesegerätes 1, kann aber auch außerhalb des Gehäuses des Mikroplatten-Lesegerätes 1 liegen. Alternativ kann die weitere Strahlungsquelle unmittelbar am Anschluss 16 angeschlossen bzw. ausgebildet sein oder anstatt des Anschlusses 16 am optischen Bauelement 13 angeordnet sein.
-
Die optische Strahlung der mit dem Anschluss 16 verbundenen weiteren Strahlungsquelle unterscheidet sich von der Strahlung der Strahlungsquelle 6. Somit kann eine Probe in der Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 mit einer von der Strahlungsquelle 6 verschiedenen optischen Strahlung beleuchtet und/oder angeregt werden, wodurch sich weitere Messmöglichkeiten und Analysemethoden eröffnen. Die mit dem optischen Bauelement 13 wirkverbundene weitere Strahlungsquelle kann alternativ zur Strahlungsquelle 6 verwendet werden oder in Ergänzung hierzu. Auch kann ein veränderter oder veränderbarer Trägerabstand 20 bei der Verwendung des optischen Bauelements 13 in Verbindung mit der weiteren Strahlungsquelle eingestellt werden.
-
Die Anordnung von optischen Bauelement 13 im optischen Weg 9 hat den Vorteil, dass eine Bestrahlung der Probe in der Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 und eine Detektion der von der Probe ausgesendeten optischen Strahlung zeitgleich erfolgen kann, wenn die Bestrahlung und Messung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen liegen. Wenn Bestrahlung und Messung zeitgleich nicht möglich sind, so kann durch diese Anordnung schnell zwischen Bestrahlung und Detektion gewechselt werden kann, ohne mechanische oder optische Elemente, insbesondere den Elementträger 10, zu bewegen. Die Umschaltzeit für den Wechsel von Bestrahlung zu Detektion liegt somit im Bereich kleiner 1µs, wodurch auch geringfügige Signaländerungen der Probe besser detektiert werden können.
-
Zur Verbesserung der Eigenschaften der optischen Strahlung der weiteren Strahlungsquelle, insbesondere der Wellenlängeneigenschaften, ist zwischen der optischen Linse 15d und dem teildurchlässigen Spiegel 24 ein optischer Filter 25 angeordnet, um Beeinflussungen zwischen einer oder mehreren Messwellenlängen und einer oder mehreren Wellenlängen der optischen Strahlung zu minimieren. Die Anordnung von Spiegel 24, optischem Filter 25, Linse 15d und Anschluss 16 kann auch gegenüber der Darstellung in 3 um 90° gedreht ausgebildet sein, so dass diese Elemente vor bzw. hinter der Bildebene angeordnet sind.
-
Weiter ist, wie in 3 dargestellt, das Heizelement 19c in Form einer Heizfolie direkt an dem Elementträger 10 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Dies ermöglicht eine direkte Erwärmung des Elementträgers 10 und eine präzise Temperaturkontrolle seiner Temperatur. Durch die Ausführung des Elementträgers 10 aus Aluminium wird auch die durch das Heizelement 19c erzeugte Wärme gleichmäßig auf den gesamten Elementträger 10 verteilt, so dass dieser eine einheitliche Temperatur aufweist. Daher kann das Heizelement 19c als Platine oder Leistungshalbleiter ausgeführt und an einer beliebigen Stelle des Elementträgers 10 angebracht sein. Durch die Erwärmung des Elementträgers 10 wird auch indirekt die Mikroplatte 3 von oben beheizt. Daneben erfolgt weiterhin eine Erwärmung der Mikroplatte 3 von der Bodenseite der Mikroplatte 3 durch das Heizelement 19.
-
In der Ausführungsform der 3 ist zudem das weitere optische Bauelemente 12 für optische Messungen an einer Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 angeordnet. In diesem Fall ist für die Kombination aus der optischen Linse 15 und der Blende 14 der Trägerabstand 20 des optischen Bauelements 12 zur Oberkante der Mikroplatte 3 auf ein Minimum reduziert und liegt im Bereich kleiner 0,5 mm, weshalb auf einer Darstellung des Trägerabstands 20 in 3 verzichtet wurde. Somit kann gezielt die optische Strahlung der Probe in der Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 untersucht und analysiert werden.
-
Durch die Bewegung des Elementträgers 10 in Raumrichtung 22 werden über einer Vertiefung 4 der Mikroplatte 3 nacheinander verschiedene optische Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 platziert, um verschiedene Messungen an einer Probe durchzuführen.
-
Die optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 sind vorliegend als einzelne, würfelartige Module ausgebildet, welche auf dem Elementträger 10 lösbar fixiert sind. In Abhängigkeit der jeweils durchzuführenden Messungen und Messmethoden können somit einzelne Module auf dem Elementträger 10 im Mikroplatten-Lesegerät 1 ausgetauscht werden, so dass die optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 entsprechend auf die durchzuführenden Messungen und Messmethoden angepasst und abgestimmt sind. Alternativ oder ergänzend kann auch der gesamte Elementträger 10 austauschbar ausgebildet sein.
-
Neben der Durchführung von mehreren Messungen für eine Probe bietet der Elementträger 10 auch die Flexibilität mit nur einem Mikroplatten-Lesegerät 1 eine Vielzahl von verschiedenen Messungen durchführen zu können, um ein breites Spektrum der Analyse von Proben abzudecken. Das Bewegen der optischen Bauelemente 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 in den optischen Weg 9 erfolgt hierbei über eine Mechanik. Hierbei wird das entsprechende optische Bauelement 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 automatisch in Abhängigkeit der jeweiligen Messung in den optischen Weg 9 bewegt und der entsprechende Trägerabstand 20 eingestellt. Alternativ kann eine Positionierung des entsprechenden optischen Bauelements 11, 12, 12a, 12b, 12c, 13 auch manuell durch einen Bediener erfolgen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Mikroplatten-Lesegerät
- 2
- Aufnahmevorrichtung
- 3
- Mikroplatte
- 4
- Vertiefungen
- 5
- Detektor
- 5a
- Emissionsfilter
- 6
- Strahlungsquelle
- 6a
- Anregungsfilter
- 7
- Strahlteiler
- 8
- Auswerteeinrichtung
- 9
- optischer Weg
- 10
- Elementträger
- 11
- optisches Bauelement
- 12, 12a, 12b,...
- optisches Bauelement
- 13
- optisches Bauelement
- 14, 14a
- Blende
- 15, 15a, 15b,...
- Linse
- 16
- Anschluss
- 17
- Abstand
- 18
- Elementabstand
- 19, 19a, 19b,...
- Heizelement
- 20
- Trägerabstand
- 21
- Spiegel
- 22
- Raumrichtung
- 23
- Senkrechte zur Raumrichtung
- 24
- Spiegel
- 25
- optischer Filter
