DE19800131C1

DE19800131C1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Volumina von sich in Gefäßbatterien befindenden Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19800131C1
Application number: DE1998100131
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof Stanke
Original assignee: FOERDERUNG ANGEWANDTER INFORMA
Current assignee: FOERDERUNG ANGEWANDTER INFORMA
Priority date: 1998-01-03
Filing date: 1998-01-03
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2018-01-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die geeignet ist auch mit Hilfe einer eindimensionalen Bildaufnahmeeinrichtung und einer gegenständlich vorhandenen beweglich angeordneten Struktur zweidimensionale Szenen für eine Auswerteeinheit so zu erstellen, daß die Szenen die Strukturierung in einer auswertbaren Form enthalten.

Die Erfindung liegt im Bereich der Erzeugung von strukturierten Szenen, die z. B. für die Kontrolle bei der Dosierung von kleineren und kleinsten Flüssigkeitsvolumina insbesondere für chemische und klinische Analysen für die Detektion des Vorhan denseins und die Vermessung von Flüssigkeitsvolumina einsetzbar sind. Vorwiegend für Anwendungen, bei denen eine Vielzahl derartiger Volumina in Gefäßbatterien (z. B. Mikrotiterplatten, die jeweils eine größere Anzahl von Minigefäßen aufweisen), einge bracht werden und bei denen für eine zuverlässige analytische Auswertung sicher gestellt sein muß, daß ein Flüssigkeitsvolumen tatsächlich in jedes Minigefäß der Mikrotiterplatte abgelegt wurde.

Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die sich mit der Erzeugung von strukturierten Szenen für die Detektion und Vermessung kleiner Flüssigkeitsvolumina befassen. In der deutschen Patentschrift (DE 196 05 006 C1) werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die gestatten, mit zwei dimensionalen Aufnahmeeinrichtungen geeignet strukturierte Szenen mit Flüssigkeits volumina in Gefäßen so aufzunehmen, daß die Flüssigkeitsvolumina (Tropfen) in den entstehenden und in einer Auswerteeinheit abgelegten Bildern sicher durch die Auswertung der Verzerrungen der in die Szenen eingebrachten Strukturierungen detektiert und vermessen werden können.

Nachteilig in der beschriebenen Lösung (DE 196 05 006 C1) ist, daß sie nicht geeignet ist, sich kontinuierlich bewegende Objekte mit einer guten Qualität und zu einem Streifen einfach zusammengesetzt aufzunehmen, da die zweidimensionalen Aufnahme einrichtungen vorwiegend für stationäre Szenen gedacht sind und daß sie durch die Form der aufzunehmenden Gefäßbatterien, wenn diese z. B. länglich sind, das notwen dige Szenenformat nicht optimal überstreichen. Nachteilig ist auch, daß gängige zweidimensionale Aufnahmeeinrichtungen (Matrixkameras) bei vertretbarem Aufwand in ihrer Auflösung stark beschränkt sind, so daß die z. B. für eine Gefäßbatterie, eine Mikrotiterplatte mit 384 oder mehr Mikrogefäßen notwendige Auflösung für eine sichere Strukturdifferenzierung von über 2000 mal 3000 Bildpunkten mit ihnen nicht in einer Aufnahme realisiert werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, auch für sich bewegende Gefäßbatterien mit großen Gefäßzahlen eine ver nünftig anwendbare zweidimensionale Szenenstrukturierung, die für eine anschließen de Auswertung zur Detektion und Vermessung von Flüssigkeitsvolumina geeignet ist, zu erstellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der oben beschriebene Nachteil wird durch die vorgelegte Erfindung überwunden. Erfindungsgemäß wird dafür eine zweidimensionale Strukturierung in dem von der eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bild erzeugt, wobei die eine Dimension durch die Struktur der eindimensionalen Bildaufnahmeeinrichtung gegeben ist und die zweite Dimension durch das zeitlich kontinuierliche Auslesen der Bildauf nahmeeinrichtung entsteht, so daß komplette zweidimensionale Abbilder von sich bewegenden Gefäßbatterien und also auch der sich gegenständlich in der Szene befindlichen Struktur, die zur Detektion und Vermessung von Flüssigkeitsvolumina geeignet sind, entstehen.

Zeilenkameras stehen für die Realisierung eindimensionaler Aufnahmeeinrichtungen als Stand der Technik mit Auflösungen von 2024, 4048 und mehr zur Verfügung. Besonders vorteilhaft ist, daß sich die gegenständliche Struktur synchron oder asynchron im Sichtfeld der eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung bewegen kann, wobei dadurch eine nahezu beliebig entworfene, der speziellen Aufgabe angepaßte zweidimensionale strukturierte Szene in dem Szenenbild erzeugt werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Verweis auf die angefügten Zeich nungen.

Es zeigen:

Fig. 1 teilweise vereinfacht den Gesamtaufbau einer Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von zweidimensionalen bildlichen Szenen für eine Auswerteeinheit unter Nutzung einer eindimensionalen Auf nahmeeinrichtung und einer gegenständlichen beweglichen Struktur;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer geeigneten gegenständlichen Struktur;

Fig. 3 eine Ausführungsform der Relation von gegenständlicher Struktur und Gefäß batterie, bei der beide miteinander physisch verbunden sind;

Fig. 4 eine besondere Form für die Realisierung der gegenständlichen Struktur auf einem Zylinder und deren Relation zur Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 5 die besondere Form für die Realisierung der gegenständlichen Struktur auf einem Zylinder aus Fig. 4 mehr im Detail;

Fig. 6 eine besondere Form der Anordnung einer Beleuchtungseinrichtung und Abschattungseinrichtung, die die in Fig. 4 gezeigte Anordnung geeignet ergänzen und die Qualität der zu gewinnenden Szeneninformation unter stützen;

Fig. 7 eine besondere Form der Ausbildung eines die Struktur tragenden Zylinders, ergänzt durch geeignete Anordnung der Beleuchtungseinrichtung für die Verbesserung der Qualität der aufzunehmenden Bildinformation.

Fig. 1 zeigt den teilweise vereinfachten Gesamtaufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung 1 und einer gegenständlich vorhandenen, beweglich angeordneten Struktur 4, die gestattet, zweidimensionale Szenen für eine hier nicht weiter beschriebene Auswerteeinheit 2 so zu erstellen, daß diese eine bildliche Strukturierung in einer auswertbaren Form enthält. Die Aufnahmeeinrichtung 1, die durch eine Zeilenkamera verwirklicht werden kann, nimmt ein Bild von der Szene mit einer Gefäßbatterie 3 und mit sich ggf. darin befindlichen Flüssigkeiten 8 und der gegenständlichen Struktur 4 auf und leitet die aufgenommene Szeneninformation an die nicht weiter beschriebene Auswerteeinheit 2 weiter. Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer gegenständlichen Struktur 4 in Draufsicht. In Fig. 3 ist eine Form der direkten physischen Verbindung der physischen Struktur 4 mit der Gefäßbatterie veranschaulicht. Eine vorteilhafte Ausführung der Realisierung der Beweglichkeit der Struktur 4 in Relation zur Aufnahmeeinrichtung 1 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, durch die Aufbringung der Struktur 4 auf einen fest in Relation zur optischen Achse 9 der Aufnahmeeinrichtung 1 angebrachten, aber drehbar gelagerten Zylinder 5 gegeben. Fig. 5 zeigt dafür im Detail ein Beispiel einer auf einem drehbaren Zylinder 5 aufgebrachten Struktur 4. Fig. 6 zeigt eine vorteilhafte Ausführung, bei der der die Struktur tragende Zylinder 5 seitlich durch Beleuchtungseinrichtungen 6 so angestrahlt wird, daß aus Sicht der Aufnahmeeinrichtung 1 ein Durchlichteffekt, der Störreflexionen in den gleichfalls durchsichtigen Gefäßbatterien 3 unterdrückt, entsteht und der durch eine Abschattungseinrichtung 7, die zusätzlich an der Unterseite verspiegelt sein kann, verstärkt wird. Eine vorteilhafte Ausführung des die gegenständliche Struktur 4 tragenden Zylinders 5, bei der dieser aus durchscheinendem Material besteht und mit einer vorteilhaft angeordneten Beleuchtungseinrichtung B ausgerüstet ist, zeigt die Fig. 7.

Bezugszeichenliste

1

Aufnahmeeinrichtung

2

Auswerteeinheit

3

Gefäßbatterie

4

gegenständliche Struktur

5

Zylinder mit aufgebrachter Struktur

6

Beleuchtugseinrichtung

7

Abschattungseinrichtung

8

Flüssigkeit

9

optische Achse der eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Volumina von in Gefäßbatterien (3) befindlichen Flüssigkeiten durch Erzeugung von zweidimensionalen, strukturierten Bildern mit einer eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung (1) und einer gegenständlichen Struktur (4), mit den weiteren Merkmalen, daß

1. die gegenständliche Struktur (4) beweglich in Relation zu der eindimen sionalen Aufnahmeeinrichtung (1) angeordnet ist,
2. sich die gegenständliche Struktur (4) im Sichtfeld der eindimensionalen Auf nahmeeinrichtung (1) und aus deren Sicht hinter der Gefäßbatterie (3) befindet,
3. durch zeitlich kontinuierliches Auslesen der Aufnahmeeinrichtung (1) ein zweidimensionales Bild der sich bewegenden Gefäßbatterie (3) und der Struktur (4) entsteht,
4. eine Auswerteeinheit (2) vorgesehen ist, die das zweidimensionale Bild zur Bestimmung der Flüssigkeitsvolumina auswertet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (4) so mit der Gefäßbatterie (3) verbunden ist, daß sie sich bei der Bewegung der Gefäßbatterie (3) im Sichtfeld der eindimensionalen Aufnahme einrichtung (1) automatisch mit dieser synchron oder asynchron bewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (4) sich auf einem drehbar gelagerten Zylinder (5) befindet, der aus Sicht der Aufnahmeeinrichtung (1) hinter der Gefäßbatterie (3) in seiner Position fest, aber um seine Achse drehbar angebracht ist, so daß durch Rotation des Zylinders (5) die Bewegung der Struktur (4) relativ zu der eindimensionalen Aufnahmeeinrich tung (1) hervorgerufen werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf dem Zylinder (5) befindliche Struktur (4) so unter geeignetem Winkel durch eine Beleuchtungseinrichtung (6) angeleuchtet und gleichzeitig teilweise durch eine Abschattungseinrichtung (7) abgeschattet wird, daß sie aus Sicht der eindimensionalen Aufnahmeeinrichtung (1) besonders deutlich erscheint und für die sich über dem Zylinder bewegende Gefäßbatterie (3) Durchlicht erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) aus durchscheinendem Material besteht.