DE19840055A1 - Luminometer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luminometer mit einer in einem Gerätegehäuse (10) angeordneten Positioniervorrichtung (12) zum sequentiellen Positionieren Kavitäten (22) einer Mikrotiterplatte (14), einem Photomultiplier (16) zur Erfassung des aus einer zu messenden Kavität (22') über deren nach oben weisende Meßöffnung (24) austretenden Meßlichts und einer dem Photomultiplier (16) vorgeordneten Eintrittsblende (52). Um eine effektive Abschirmung der zu messenden Kavität (22') gegen Fremdlicht mit einfachen Mitteln zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Eintrittsblende (52) einen die Blendenöffnung (66) umlaufend begrenzenden, in einer Eingriffstellung gegen den Rand der Meßöffnung (24) der zu messenden Kavität (22') elastisch anpreßbaren gummielastischen Dichteinsatz (68) aufweist und mittels einer Hubvorrichtung (20) zwischen der Eingriffstellung und einer im Abstand darüber befindlichen Freigabestellung vertikal bewegbar ist, und daß der Photomultiplier (16) in einer stationären Detektorhalterung (58) gerätefest angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luminometer mit einer in ei­ nem Gerätegehäuse angeordneten Positioniervorrichtung zum sequentiellen Positionieren der matrixartig ange­ ordneten Kavitäten einer Mikrotiterplatte an einer Meß­ stelle, einem Photomultiplier zur Erfassung des aus der jeweiligen an der Meßstelle positionierten Kavität über deren nach oben weisende Meßöffnung austretenden Meß­ lichts und einer dem Photomultiplier vorgeordneten Ein­ trittsblende zur Abschirmung der zu messenden Kavität von benachbarten Kavitäten.

Meßgeräte dieser Art ermöglichen hochsensitive Messun­ gen des von einer Probe aufgrund einer Chemie- oder Bio­ lumineszenzreaktion oder einer Fluoreszenzanregung aus­ gestrahlten Lumineszenzlichts, um auf diese Weise einen Analyten mit hoher Sensitivität und Selektivität nach­ zuweisen. Zur Durchführung von Reihenanalysen wird eine Vielzahl von Proben standardmäßig in sogenannten Mikro­ titer- bzw. Mikrotestplatten einer sequentiellen auto­ matischen Verarbeitung zugänglich gemacht. Solche Plat­ ten enthalten in Form von Vertiefungen oder entnehmba­ ren Meßstreifen matrixartig angeordnete Kavitäten bzw. Gefäße zur Probenaufnahme. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, das Gesichtsfeld des als Lichtdetektor ein­ gesetzten Photomultipliers durch eine Blende an den Öffnungsquerschnitt der Kavitäten anzupassen, um ein sogenanntes Übersprechen von Fremdlicht insbesondere aus benachbarten Kavitäten zu verhindern. Die Blende wird dabei mit einem starren Blendenring mit dem Öff­ nungsrand der momentan zu messenden Kavität in Eingriff gebracht. Um ein Positionieren der Mikrotiterplatte zu ermöglichen, ist es weiter bekannt, die Blende in star­ rer Verbindung mit dem Photomultiplier zeitweilig anzu­ heben. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, daß mit einer harten Blende insbesondere aufgrund von Formtoleranzen der Mikrotiterplatten keine der hohen Meßempfindlichkeit entsprechende Lichtabschirmung er­ reicht wird, und daß die Bewegung der Blenden-Detektor- Kombination einen hohen Bauaufwand erfordert, eine grö­ ßere Bauhöhe des Geräts bedingt und vor allem hinsicht­ lich der Positioniergenauigkeit Probleme bereitet.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Meßgerät der eingangs genannten Art dahin­ gehend zu verbessern, daß mit geringem Bauaufwand bei kompakter Bauform eine hohe Nachweisempfindlichkeit auch bei Maßabweichungen der Mikrotiterplatten erreich­ bar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Eintritts­ blende gegenüber der Mikrotiterplatte und dem gerätefe­ sten Detektor beweglich anzuordnen und einen Toleranz­ ausgleich bzw. eine Formanpassung durch eine gummiela­ stische Verformung zu ermöglichen. Entsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Eintrittsblende einen die Blendenöffnung umlaufend begrenzenden, in ei­ ner Eingriffstellung gegen den Rand der Meßöffnung der zu messenden Kavität elastisch anpreßbaren gummielasti­ schen Dichteinsatz aufweist und mittels einer Hubvor­ richtung zwischen der Eingriffstellung und einer im Ab­ stand darüber befindlichen Freigabestellung vertikal bewegbar ist, und daß der Photomultiplier in einer sta­ tionären Detektorhalterung gerätefest angeordnet ist. Damit wird erreicht, daß Unebenheiten in der Mikroti­ terplatte durch ein elastisches Verformungsspiel des Dichteinsatzes weitgehend unabhängig von der speziellen Randkontur der Kavitäten ausgeglichen werden und somit eine gegen Eindringen von Fremdlicht und Übertreten von Reagenzien dichte Abschirmung der zu messenden Kavität erreicht wird. Die Bewegung allein der Blende bei fest­ stehendem Photomultiplier ermöglicht eine hohe Positio­ niergenauigkeit des optischen Systems bei geringer be­ wegter Masse, ohne den empfindlichen Detektor zu bean­ spruchen.

Vorteilhafterweise besteht der ringförmige Dichteinsatz aus elastomerem Material und ist in eine die Blenden­ öffnung umgebende Ringstufe der Eintrittsblende vor­ zugsweise in kraftschlüssiger Verbindung einsetzbar. Dabei ist es weiter günstig, wenn der Dichteinsatz über die der Mikrotiterplatte zugewandte Außenfläche der Eintrittsblende nach unten überstehen. Um die Meßöff­ nung der zu messenden Kavität weitgehend freizuhalten und dennoch eine gute Formanpassung zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn der Dichteinsatz mit einer nach unten weisenden ebenen Ringfläche gegen den Rand der Meßöff­ nung der zu messenden Kavität flächig anpreßbar ist. Alternativ oder ergänzend kann es vorgesehen sein, daß der Dichteinsatz einen im Randbereich der Meßöffnung in die zu messende Kavität eingreifenden Ringfortsatz auf­ weist, um so eine weiter verbesserte Lichtabschirmung zu erreichen.

In einer besonders kompakten Bauform ist der Photomul­ tiplier mit horizontaler Zentralachse und stirnseitigem Meßfenster liegend angeordnet, wobei ein die Eintritts­ blende tragender und mittels der Hubvorrichtung verti­ kal bewegbarer Blendenkopf dem Photomultiplier meßfen­ sterseitig vorgelagert ist. Zur Umlenkung des Meßlichts in das Meßfenster des Photomultipliers ist es dabei vorgesehen, daß der Blendenkopf eine der Eintrittsblen­ de nachgeordnete Reflektorfläche aufweist. Eine weitere Verbesserung auch hinsichtlich der Fremdlichtabschir­ mung wird dadurch erzielt, daß der Blendenkopf eine in der Eingriffstellung mit dem Meßfenster des Photomulti­ pliers fluchtende Austrittsöffnung aufweist, deren Rand mit vertikalem Verschiebespiel gegen eine das Meßfen­ ster umschließende Anlagefläche anliegt.

In einer besonders einfachen Bauweise ist es vorgese­ hen, daß die Hubvorrichtung einen gerätefest angeordne­ ten, mit einer fest mit der Eintrittsblende verbundenen Ankerplatte zusammenwirkenden Elektromagnet aufweist. Zur exakten Positionierung und Vorgabe einer definier­ ten Anpreßkraft weist die Hubvorrichtung vorteilhafter­ weise eine vertikale Schubführung auf, entlang welcher die Eintrittsblende über ein Verschiebeglied entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in die Freigabestellung verschiebbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Luminometer mit teilweise aufgebrochen dargestelltem Gehäuse in perspektivischer An­ sicht;

Fig. 2 und 3 einen Axialschnitt durch einen Photomul­ tiplier mit vorgelagertem Blendenkopf des Lu­ minometers in einer von einer Mikrotiterplatte abgehobenen Freigabestellung und einer Ein­ griffstellung;

Fig. 4 eine Stirnseitenansicht einer den Blendenkopf bewegenden Hubvorrichtung;

Fig. 5 und 6 einen Axialschnitt durch eine Eintritts­ blende des Blendenkopfes mit zwei verschiede­ nen Dichteinsätzen.

Das in der Zeichnung dargestellte Luminometer dient zur automatischen Durchführung von Lumineszenzmessungen an Flüssigproben und umfaßt ein Gerätegehäuse 10, eine in dem Gerätegehäuse angeordnete Positioniervorrichtung 12 zum Positionieren einer Mikrotiterplatte 14, einen Pho­ tomultiplier 16 zur Erfassung des durch einen Blenden­ kopf 18 hindurchtretenden Meßlichts und eine Hubvor­ richtung 20 zur Vertikalbewegung des Blendenkopfes 18.

Die Mikrotiterplatte 14 bzw. Mikrotestplatte weist eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten zylindrischen Ka­ vitäten 22 bzw. Probengefäßen auf, die eine nach oben weisende Meßöffnung 24 besitzen, über die das durch ei­ ne Lumineszenzreaktion oder eine Fluoreszenzanregung in einer Flüssigprobe 26 entstehende Lumineszenz- bzw. Meßlicht erfaßt werden kann. Zum sequentiellen Positio­ nieren der einzelnen Kavitäten 22 an einer dem Pho­ tomultiplier 16 zugeordneten Meßstelle weist die Posi­ tioniervorrichtung 12 zwei senkrecht zueinander hori­ zontal verschiebbare Lineareinheiten 28, 30 auf, mit­ tels derer die auf einem Schlitten 32 fixierte Mikroti­ terplatte 14 in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Pfeile 34, 36 unter Ansteuerung durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung selbsttätig verfahrbar ist.

Um eine ungehinderte Verschiebebewegung der Mikrotiter­ platte 14 zu ermöglichen, ist der Blendenkopf 18 über seitliche Ausleger 38 bzw. Verschiebeglieder entlang einer vertikalen Schubführung 40 in eine im Abstand von der Mikrotiterplatte 14 befindliche obere Freigabestel­ lung verschiebbar. Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die Schubführung 40 zwei Führungsstangen 42, auf welchen die Ausleger 38 über Kugelumlaufbuchsen 44 mit hoher Führungsgenauigkeit gelagert sind. Zum Anheben des Blendenkopfes 18 entgegen der Kraft der Rückstellfedern 46 ist ein auf dem Gerätegehäuse 10 sitzender Elektro­ magnet 48 vorgesehen, welcher mit einer fest mit dem Blendenkopf 18 verbundenen weichmagnetischen Ankerplat­ te 50 zusammenwirkt.

Wie insbesondere in Fig. 2 und 3 gezeigt, weist der Blendenkopf 18 an seiner Unterseite eine Eintrittsblen­ de 52 sowie einen an die Eintrittsblende 52 anschlie­ ßenden Durchlaßraum 54 auf. Der Durchlaßraum 54 ist in seinem Verlauf um 90° gekrümmt und durch eine konkave, als Reflektorfläche zur Umlenkung des Meßlichts ver­ spiegelte Innenwandung 56 begrenzt. Um eine lichtdichte Verbindung mit dem in einer stationären Detektorhalte­ rung 58 in liegender Anordnung gerätefest montierten Photomultiplier 16 zu ermöglichen, liegt der Rand der Austrittsöffnung 60 des Durchlaßraums 54 mit vertikalem Verschiebespiel auf der zugewandten Stirnfläche 62 der Detektorhalterung 58 an. Um eine Zugabe von Reagenzien zum Starten einer Chemielumineszenzreaktion in der Pro­ benflüssigkeit oder eine Fluoreszenzanregung zu ermög­ lichen, sind eine in den Durchlaßraum ragende Injekti­ onskanüle 63 bzw. ein Lichtleitkabel 65 vorgesehen.

Bei nicht erregtem Elektromagnet 48 wird der Blenden­ kopf 18 mit definierter Kraft der Rückstellfedern 46 in die Eingriffstellung gegen die Mikrotiterplatte 14 ge­ drängt, wobei das stirnseitige Meßfenster 64 des Pho­ tomultipliers mit der Austrittsöffnung 60 des Blenden­ kopfes 18 fluchtet (Fig. 3). Zur Abschirmung von Fremd­ licht weist die Eintrittsblende 52 einen die Blenden­ öffnung 66 umlaufend begrenzenden gummielastischen Dichteinsatz 68 aus elastomerem Werkstoff auf, welcher in der Eingriffstellung gegen den Rand der Meßöffnung 24 der an der Meßstelle darunter befindlichen, zu mes­ senden Kavität 22' elastisch angepreßt wird. Der ring­ förmige Dichteinsatz 68 ist in eine die Blendenöffnung 66 umgebende Ringstufe 70 der Eintrittsblende 52 in kraftschlüssiger Verbindung eingesetzt und steht dabei über die nach unten weisende Außenfläche 72 der Ein­ trittsblende nach unten über. In der in Fig. 5 gezeig­ ten Ausführungsform sitzt der Dichteinsatz 68 mit einer ebenen Ringfläche 74 auf dem zugewandten Rand der Meß­ öffnung 24 der zu messenden Kavität 22' auf, während bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ein zusätzlicher, in die Kavität 22' eingreifender Ringfortsatz 76 an dem Dichteinsatz 68 vorgesehen ist. Durch den Dichteinsatz 68 wird somit ein lichtdichter Anschluß der Eintritts­ blende 52 an die zu messende Kavität 22' gewährleistet, während zugleich ein Übersprechen von Fremdlicht aus benachbarten Kavitäten 22 sowie das Übertreten von ein­ gebrachten Reagenzien zuverlässig verhindert werden.

Claims (10)

1. Luminometer mit einer in einem Gerätegehäuse (10) angeordneten Positioniervorrichtung (12) zum se­ quentiellen Positionieren der matrixartig angeord­ neten Kavitäten (22) einer Mikrotiterplatte (14) an einer Meßstelle, einem Photomultiplier (16) zur Er­ fassung des aus der jeweiligen an der Meßstelle po­ sitionierten Kavität (22') über deren nach oben weisende Meßöffnung (24) austretenden Meßlichts und einer dem Photomultiplier (16) vorgeordneten Ein­ trittsblende (52) zur Abschirmung der zu messenden Kavität (22') von benachbarten Kavitäten (22), da­ durch gekennzeichnet, daß die Eintrittsblende (52) einen die Blendenöffnung (66) umlaufend begrenzen­ den, in einer Eingriffstellung gegen den Rand der Meßöffnung (24) der zu messenden Kavität (22') ela­ stisch anpreßbaren gummielastischen Dichteinsatz (68) aufweist und mittels einer Hubvorrichtung (20) zwischen der Eingriffstellung und einer im Abstand darüber befindlichen Freigabestellung vertikal be­ wegbar ist, und daß der Photomultiplier (16) in ei­ ner stationären Detektorhalterung (58) gerätefest angeordnet ist.

2. Luminometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der ringförmige Dichteinsatz (68) aus ela­ stomerem Material besteht und in eine die Blenden­ öffnung (66) umgebende Ringstufe (70) der Ein­ trittsblende (52) vorzugsweise in kraftschlüssiger Verbindung eingesetzt ist.

3. Luminometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichteinsatz (68) über die der Mikrotiterplatte (14) zugewandte Außenfläche (72) der Eintrittsblende (52) nach unten übersteht.

4. Luminometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dichteinsatz (68) mit einer nach unten weisenden ebenen Ringfläche (72) gegen den Rand der Meßöffnung (24) der zu messenden Kavität (22') flächig anpreßbar ist.

5. Luminometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dichteinsatz (68) ei­ nen im Randbereich der Meßöffnung (24) in die zu messende Kavität (22') eingreifenden Ringfortsatz (76) aufweist.

6. Luminometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Photomultiplier (16) mit horizontaler Zentralachse und stirnseitigem Meßfenster (64) liegend angeordnet ist, und daß dem Photomultiplier (16) ein die Eintrittsblende (52) tragender und mittels der Hubvorrichtung (20) ver­ tikal bewegbarer Blendenkopf (18) meßfensterseitig vorgelagert ist.

7. Luminometer nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch, daß der Blendenkopf (18) eine der Eintrittsblende (52) nachgeordnete Reflektorfläche (56) zur Umlen­ kung des Meßlichts in das Meßfenster (64) des Pho­ tomultipliers (16) aufweist.

8. Luminometer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Blendenkopf (18) eine in der Ein­ griffstellung mit dem Meßfenster (64) des Photomul­ tipliers (16) fluchtende Austrittsöffnung (60) auf­ weist, deren Rand mit vertikalem Verschiebespiel gegen eine das Meßfenster (64) umschließende Anla­ gefläche (62) anliegt.

9. Luminometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung (20) einen gerätefest angeordneten, mit einer fest mit der Eintrittsblende (52) verbundenen Ankerplatte (50) zusammenwirkenden Elektromagnet (48) aufweist.

10. Luminometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung (20) eine vertikale Schubführung (42, 44) aufweist, ent­ lang welcher die Eintrittsblende (52) über ein Ver­ schiebeglied (38) entgegen der Kraft einer Rück­ stellfeder (46) in die Freigabestellung verschieb­ bar ist.