DE10326369A1

DE10326369A1 - Transilluminator

Info

Publication number: DE10326369A1
Application number: DE2003126369
Authority: DE
Inventors: Heiko Mixtacki
Original assignee: BIOSTEP LABOR und SYSTEMTECHNI; BIOSTEP LABOR- und SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: TECHNE GMBH, DE
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2005-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transilluminator, auch Leuchttisch genannt, zur quantitativen oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben, insbesondere von medizinischen oder biologischen Untersuchungsmaterialien, wie beispeilsweise molekularbiologische mit fluoreszierenden oder sichtbaren Farbstoffen markierte Elektrophoresegele, über die Farbeigenschaften, Wellenlänge und/oder Intensität. DOLLAR A Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Transilluminator zu schaffen, der ohne wesentliche Vergrößerungen der geometrischen Abmessungen bisheriger Transilluminatoren folgenden Anforderungen entspricht: DOLLAR A È Einschalten/Ausschalten und Intensität einstellen (wie bekannt), DOLLAR A È Homogenität über die gesamte Leuchtfläche muss besser 5% sein, DOLLAR A È Ansteuerung von bis zu x verschiedenen Wellenlängen, DOLLAR A È Selektion einer oder mehrerer Wellenlängen aus x-Wellenlängen und Ansteuerung nur dieser Wellenlängen, DOLLAR A È gleichzeitige Ansteuerung auch von allen x-Wellenlängen, DOLLAR A È Betriebsstundenzähler, DOLLAR A È integrierte automatische Abschaltung nach einem vorgegebenen Zeitlimit, DOLLAR A È integrierte Notabschaltung bei thermischen Problemen, DOLLAR A È Erfassung der Röhrenalterung und Nachregelung, DOLLAR A È Ansteuerung unterschiedlicher Leuchtmittel: UV-Röhren, Weißlichtröhren, LED-Matrix, DOLLAR A È Ansteuerung unterschiedlicher Leistungsstufen: 4W, 6W, 8W, 15W, 25W und DOLLAR A È Ansteuerung jedes einzelnen eingesetzten Leuchtmittels. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ...

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Transilluminator, auch Leuchttisch genannt, zur quantitativen oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben, insbesondere von medizinischen oder biologischen Untersuchungsmaterialien, wie beispielsweise molekularbiologische mit fluoreszierenden oder sichtbaren Farbstoffen markierte Elektrophoresegele, über die Farbeigenschaften Wellenlänge und/oder Intensität.

Über dieses Anwendungsgebiet hinaus gibt es aber schon über lange Zeit ein breites Anwendungsspektrum für Transilluminatoren im Bereich qualitativer Analysen, wie beispielsweise Kontrolle von Geldscheinen, Kontrolle von Fotos oder Röntgenbildern, Anregung von Mineralien oder Durchleuchtung von Fischteilen zur Kontrolle, ob Würmer oder restliche Gräten enthalten sind, aber auch präparativer Techniken, wie beispielsweise Austrocknung von Materialien (z.B. Klebstoffe).

Für diese qualitativen und präparativen Anwendungsfälle sind auch seit langer Zeit Einrichtungen zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung der Transilluminatoren, wie z.B. Deckglas auf den Leuchtmitteln als Milchglas oder andere Spezialgläser ausgebildet, bekannt.

Lediglich für reine Raumbeleuchtungssysteme bieten verschiedene Hersteller, wie z.B. Osram, eine Hochfrequenzansteuertechnik für ihre verwendeten Leuchtmittel an. Diese Hochfrequenzansteuertechnik ist nur in folgenden Funktionen ansteuerbar:

1. Einschalten/Ausschalten und
2. Intensität einstellen.

Damit könnte diese Hochfrequenzansteuertechnik, aber nur mit ihren begrenzten Steuerfunktionen, nach entsprechender geometrischer Anpassung an die Größenverhältnisse von Transilluminatoren für qualitative und präparative Anwendungsfälle, für deren Steuerung eingesetzt werden. Diese bekannte Hochfrequenzansteuertechnik kann aber nicht den Anforderungen an einen Transilluminator beim Einsatz für quantitative oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben gemäß Anwendungsgebiet genügen. Deshalb wird nach wie vor durch gleichzeitige Analyse von Eichproben, sowohl für die Substanzart als auch für unterschiedliche Mengen der zu untersuchenden Substanz, versucht, die Genauigkeit zu verbessern. Dieses Verfahren ist aber ungenau, kostenintensiv (Materialien) und zeitaufwendig. Auch die Nutzung eingeschränkter Leuchtmittelbereiche, wie z.B. Leuchtstoffröhren ohne deren Randbereich, oder eine Verdichtung der Leuchtmittel können das Problem der zu fordernden reproduzierbaren Analysebedingungen nicht zufriedenstellend lösen, denn es verbleiben bis zu 20% Schwankungen der Lichtintensität über die Leuchtfläche bekannter Transilluminatoren. Dadurch wird wiederum die Aussage von Eichproben für unterschiedliche Mengen der zu untersuchenden Substanz fehlerhaft je nach Lage auf der Leuchtfläche.

Weitere, auch vom Nutzer unbemerkbare, Änderungen der Eigenschaften der Leuchtmittel können z.B. auf Materialwechsel beim Herstelle, oder dessen Zulieferern, vorliegen. Auch der Ersatz ausgefallener einzelner Leuchtmittel führt zu einer Intensitätsdifferenzen innerhalb der Gesamtheit der im Transilluminator eingesetzten Leuchtmittel.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Transilluminator zu schaffen, der reproduzierbare Analysebedingungen für die quantitative und halbquantitative Auswertung von Materialproben, insbesondere von medizinischen oder biologischen Untersuchungsmaterialien wie beispielsweise molekularbiologische mit fluoreszierenden oder sichtbaren Farbstoffen markierte Elektrophoresegele, über die Farbeigenschaften Wellenlänge und/oder Intensität ermöglicht. Dabei muss der erfindungsgemäße Transilluminator ohne wesentliche Vergrößerungen der geometrischer Abmessungen bisheriger Transilluminatoren folgenden Anforderungen entsprechen:

• Einschalten/Ausschalten und Intensität einstellen (wie bekannt),
• Homogenität über die gesamte Leuchtfläche muss besser 5% sein,
• Ansteuerung von bis zu x verschiedenen Wellenlängen,
• Selektion einer oder mehrerer Wellenlängen aus x-Wellenlängen und Ansteuerung nur dieser Wellenlängen,
• gleichzeitige Ansteuerung auch von allen X-Wellenlängen,
• Betriebsstundenzähler,
• integrierte automatische Abschaltung nach einem vorgegebenen Zeitlimit,
• integrierte Notabschaltung bei thermischen Problemen,
• Erfassung der Röhrenalterung und Nachregelung,
• Ansteuerung unterschiedlicher Leuchtmittel: UV-Röhren, Weißlichtröhren, LED-Matrix,
• Ansteuerung unterschiedlicher Leistungsstufen: 4W, 6W, 8W, 15W, 25W und
• Ansteuerung jedes einzelnen eingesetzten Leuchtmittels.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass nunmehr reproduzierbare Analysebedingungen für die quantitative und halbquantitative Auswertung von Materialproben, insbesondere von medizinischen oder biologischen Untersuchungsmaterialien wie beispielsweise molekularbiologische mit fluoreszierenden oder sichtbaren Farbstoffen markierte Elektrophoresegele, über die Farbeigenschaften Wellenlänge und/oder Intensität möglich sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Dabei wird als preiswertes Grundgerät nur eine manuelle Steuerung aller wesentlichen Funktionen angeboten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Dabei wird es nunmehr durch die PC-gestützte Steuerung möglich alle Funktionen anzubieten und darüber hinaus vom Anwender per Software erstellte spezielle Zeit-Intensität-Wellenlängen-Abläufe zu programmieren und mit der zu untersuchenden Probe abzufahren. Die Dokumentation des Probenauswerteregimes wird dabei wesentlich vereinfacht und sicherer.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 mit der Kombination der PC-gestützten Steuerung mit der Steuerung der optischen Probenauswertegeräte angegeben. Durch diese Steuerung des gesamten Probenauswerteprozesses wird eine, insbesondere bei toxischen Proben zu fordernde, Fernsteuerung realisiert.

Im Patentanspruch 5 ist eine besonders genaue und Einzelsollwertregelung für jedes einzelne Leuchtmittel angegeben, die für Hochgenauigkeitsuntersuchungen Anwendung findet.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigen
1: Prinzipschaltung zur Kalibrierung der Intensität zum Ausgleich der Röhrenalterung
2: PC-Programm zur Steuerung von Zeit-Intensität-Wellenlängen-Abläufen
Ein Transilluminator zur quantitativen oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben ist als Auftischgerät ausgebildet, auf das die jeweilige zu untersuchende Probe aufgelegt wird. Üblicherweise liegen im unteren Bereich so eng als möglich gepackte Leuchtmittel und darüber ist beabstandet eine Milchglasscheibe oder anderes Spezialglas zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung und gleichzeitig als Probenauflage angeordnet. Erfindungsgemäß wird die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung durch ein unter der Milchglasscheibe oder anderem Spezialglas angeordnetes UV-beständiges Diffusermaterial, Folien oder Gläser, wesentlich verbessert. Solche Diffusermaterial sind als Diffuserfolien aus anderen Gebieten, wie z.B. Studioausleuchtungstechnik, bekannt ohne bisher, trotz der bekannten bestehenden Ausleuchtungsmängel, Eingang in die Transilluminatoren gefunden zu haben. Die Diffuserfolien sind insbesondere nicht genügend UV-beständig und wirken nach entsprechenden Einwirkungszeiten als ständig intensiverer Graukeil durch ihre Materialalterung. Bei bestimmten Ausgestaltungen übernimmt das als Glas ausgebildete Diffusermaterial gleichzeitig die Funktion der Probenauflage auf dem Transilluminator.
Erfindungsgemäß wird jedes Leuchtmittel über die Steuerung gemäß 1 einzeln angesteuert, so dass jedes Leuchtmittel auf die geforderte Intensität und/oder Wellenlänge eingestellt werden kann. Eine bekannte Hochfrequenzansteuertechnik für die Ansteuerung von Raumbeleuchtungssystemen konnte aber nicht den Anforderungen an einen Transilluminator beim Einsatz für quantitative oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben gemäß Anwendungsgebiet genügen und fand deshalb bisher, trotz der bekannten bestehenden Mängel der Transilluminatoren, nicht Eingang in dieselben. Erst die erfindungsgemäße Modifizierung und Erweiterung um eine ebenfalls bekannte Frequenzansteuerung jedes einzelnen eingesetzten Leuchtmittels erlaubt nunmehr die für jedes einzelne Leuchtmittel spezifische Steuerung der Intensität und/oder Wellenlänge.
Die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten der Erfindung sollen nachfolgend an zwei bevorzugten Funktionsbeispielen erläutert näher werden.
Kalibrierung der Intensität zum Ausgleich der Röhrenalterung nach Figur 1
Im Transilluminator ist eine Funktionalität (optional) zur internen Kalibrierung der Intensität zum Ausgleich der Röhrenalterung integriert. Diese Funktion steht nur bei Röhren oder Lampen (nicht bei LED's) zur Verfügung. Mit dieser Funktion werden neue Röhren auf 100% Intensität (oder anderen definierten Sollwert) heruntergeregelt, da sie eine höhere Anfangsintensität haben. Gealterte Lampen werden auf 100% (oder anderen definierten Sollwert) heraufgeregelt. Damit braucht bei einem Röhrenausfall nur die defekte Röhre gewechselt werden (ökonomischer Vorteil). Bisher mussten dazu, um eine gleiche Intensität der Ausleuchtung zu gewährleisten, alle Röhren gewechselt werden. Nun regelt die Schaltung über das Sensorsignal die neue Röhre automatisch auf Sollintensität herunter. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung ist, dass man den Anwender informieren kann, eine bestimmte Röhre vorsorglich zu wechseln, wenn diese den Regelbereich (z.B. durch fortgeschrittene Alterung) bald zu verlassen droht. Bisher hat man nur gemerkt, dass eine Röhre ausfiel; dann wurde diese gewechselt. "Gemerkt" hat man dies auch nur bei manuellen Kontrollen. Es war also möglich eine Zeit falsche Messergebnisse zu erzeugen, da eine oder mehrere Röhren "tot" waren und somit die Homogenität der Ausleuchtung noch mehr verschlechtert wurde. Durch die interne Kalibrierfunktion wird neben dem ökonomischen Faktor auch die Funktionalität (bessere Homogenität der Ausleuchtung) deutlich verbessert.
Wellenlängen
Die Transilluminatoren können mit Röhren unterschiedlicher Wattzahl (8W, 15W, ...) oder mit LED's bestückt werden. Die Röhren haben immer eine diskrete Wellenlänge oder Wellenlängenbereich. Zur besseren Anregung von unbekannten Fluoreszenzfarbstoffen ist ein durchstimmbarer Transilluminator hilfreich. Dies kann u.a. mit Farb-Spektrum-LED's (440–700 nm), die auf jede spezifische Wellenlänge eingestellt werden können, realisiert werden.
In 2 ist ein Beispiel einer abzufahrenden Zeit-/Intensitätsfunktion zweier Wellenlängen aufgezeigt.

Claims

Transilluminator zur quantitativen oder zumindest halbquantitativen Auswertung von Materialproben, insbesondere von medizinischen oder biologischen Untersuchungsmaterialien, wie beispielsweise molekularbiologische mit fluoreszierenden oder sichtbaren Farbstoffen markierte Elektrophoresegele, über die Farbeigenschaften Wellenlänge und/oder Intensität mit Einrichtungen zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtungen zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung unterhalb eines Auflageschutzes eine aus der Studioausleuchtungstechnik bekannte UV-beständige Diffusermaterial über den Leuchtmitteln angeordnet ist und eine ebenfalls aus der Raumbeleuchtungstechnik bekannte Hochfrequenzansteuertechnik, modifiziert und erweitert mit einer ebenfalls bekannten Frequenzansteuerung, jeder einzelnen dereingesetzten Leuchtmittel und ihrer Wellenlänge und/oder Intensität angeordnet ist.
Transilluminator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als manuelle Steuerung aller wesentlichen Funktionen Intensität, Ansteuerung von bis zu x verschiedenen Wellenlängen, Selektion einer oder mehrerer Wellenlängen aus x-Wellenlängen und Ansteuerung nur dieser Wellenlängen, integrierte Notabschaltung bei thermischen Problemen und Umschalten von einer zur anderen Wellenlänge angeordnet ist.
Transilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als PC-gestütze Steuerung aller Funktionen Intensität, Ansteuerung von bis zu x verschiedenen Wellenlängen, Selektion einer oder mehrerer Wellenlängen aus x-Wellenlängen und Ansteuerung nur dieser Wellenlängen, gleichzeitige Ansteuerung auch von allen X-Wellenlängen Umschalten von einer zur anderen Wellenlänge, Umschaltung zwischen PC-gestützter und manueller Steuerung, Betriebsstundenzähler, integrierte automatische Abschaltung nach einem vorgegebenen Zeitlimit und Notabschaltung bei thermischen Problemen angeordnet ist.
Transilluminator nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die PC-gestütze Steuerung der Leuchtmittel des Transilluminators mit einer bekannten Steuerung der optischen Probenauswertegeräte, wie Kameras, zu einer Gesamtsteuerung gekoppelt ist.
Transilluminator nach einen oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der im Transilluminator eingesetzten Leuchtmittel eine separate Ein-/Ausschaltung und Funktionsansteuerung angeordnet ist und dass auf der Probenauflage ein Messmittel für Intensität oder Wellelänge zur separaten Vermessung jedes einzelnen Leuchtmittels angeordnet ist, dessen leuchtmittelspezifischen Messergebnisse, periodisch wieder überprüft, die Basis für die Sollansteuerung jedes einzelnen Leuchtmittels bei den nachfolgenden Probenuntersuchungen bilden und die leuchtmittelspezifischen Messergebnisse im Falle der PC-gestützen Steuerung der Leuchtmittel in die Startroutine Eingang finden.