DE19936999C2 - Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern - Google Patents
Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen ProbenträgernInfo
- Publication number
- DE19936999C2 DE19936999C2 DE19936999A DE19936999A DE19936999C2 DE 19936999 C2 DE19936999 C2 DE 19936999C2 DE 19936999 A DE19936999 A DE 19936999A DE 19936999 A DE19936999 A DE 19936999A DE 19936999 C2 DE19936999 C2 DE 19936999C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- arrangement according
- sample
- receiver
- aperture
- dark field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0893—Geometry, shape and general structure having a very large number of wells, microfabricated wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/02—Mechanical
- G01N2201/024—Modular construction
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern mit einer Vielzahl von Einzelproben, insbesondere zur Analyse von chemischen und biologischen Probenträgern. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, eine neue Möglichkeit zum Erfassen von Fluoreszenzstrahlung matrixförmiger Probenträger mit einer Vielzahl von Einzelproben zu finden, die ein quantitatives Auslesen der von den einzelnen Probensubstanzen charakteristisch beeinflußten Fluoreszenzstrahlung mit großer Empfindlichkeit gestattet, wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei gleichzeitigem Anregen der Fluoreszenzstrahlung einer Vielzahl von Substratpixeln die Übertragungsoptik (23) zum Übertragen der von einzelnen Substratpixeln abgegebenen Fluoreszenzstrahlung auf einen Vielelement-Empfänger (51) ein abbildendes Objektiv (41) enthält, über das jedes Substratpixel einer festgelegten Gruppe von Empfängerelementen des Vielelement-Empfängers (51) zugeordnet ist und das mit einer zusätzlichen Aperturblende (42) zur Beschränkung des Winkelbereichs der aufgenommenen Fluoreszenzstrahlung ausgestattet ist, so daß den Empfängerelementen, die jeweils einem bestimmten Substratpixel zugeordnet sind, im wesentlichen kein Fluoreszenzlicht benachbarter Substratpixel zugeführt wird, und eine Dunkelfeldbeleuchtung zur Anregung einer Vielzahl von Substratpixeln mit einem Anregungsstrahlenbündel, das die Apertur des Objektivs (41) sowie einen wesentlichen, die Objektivapertur umgebenden ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von
matrixförmigen Probenträgern, insbesondere zur Analyse von chemischen und
biologischen Probenträgern, wie z. B. Nanotiterplatten oder Bio-Chips gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1, wie aus DE 197 48 211 A1 bekannt.
Für Aufgaben der biotechnischen Analyse (Screening) großer Proben mengen,
vorzugsweise für die Genanalyse (z. B. bei der Virendiagnostik) ist die Verwendung
sogenannter Mikrotiterplatten und zugehöriger Handhabetechnik eine eingeführte
Technik (Pharmaforschung, klinische Praxis usw.). Diese Technik zeichnet sich dadurch
aus, daß in einer Mikrotiterplatte der Größe 8 cm × 12 cm je nach Ausführungsform 96
(verbreitetster Typ), 384 oder 1536 verschiedene Probensubstanzen untergebracht
werden können. Zum Befüllen der einzelnen Kavitäten sind je nach Art der
Mikrotiterplatte Probenmengen in der Größenordnung von 100 µl erforderlich.
Im Zuge der Effektivitätssteigerung sind international Forschungs- und
Entwicklungsarbeiten zur wesentlichen Vergrößerung der Anzahl der (gleichzeitig
verarbeitbaren) Kavitäten bei gleichzeitiger wesentlichen Verkleinerung der
erforderlichen Probenmengen und einer wesentlichen Erhöhung des Probendurchsatzes
im Gange. Diese Ziele sollen erreicht werden durch den Übergang von Mikrotiterplatten
zu (z. B. mit mikrophotolithographischen Technologien hergestellten) Bio-Chips und
schnellem Auslesen und Verarbeiten (High Throughput-Screening, HTS) der Bio-Chips.
Zum Auslesen von Bio-Chips (wie auch von Mikrotiterplatten oder beliebigen anderen
chemischen Probenträgern) wird das Probenmaterial mit Licht je nach Art der Proben im
UV- bis in den NIR-Bereich bestrahlt um bestimmte Substanzen in den Proben
(bevorzugt werden Fluoreszenz-Marker dem Probenmaterial zugesetzt) durch die
Wirkung der Beleuchtungsstrahlung zu einer stimulierten Strahlung zu veranlassen und
damit das Vorhandensein von bestimmten Substanzen (oder Bestandteilen, an die eine
Marker-Substanz angekoppelt hat) nachzuweisen bzw. deren Anteil im Probenmaterial
zu bestimmen.
Ein einzelner Bio-Chip kann auf einer Fläche von einigen mm2 bis cm2 mehrere
zehntausend Spots (vergleichbar mit den Kavitäten der Mikrotiterplatte) beinhalten,
wobei in Summe über alle Spots lediglich Probenmengen in der Größenordnung von
einigen Nanolitern (nl) erforderlich sind. Wegen der dadurch enorm gestiegenen Zahl
der auszuwertenden Proben setzt sich zum schnellen Auslesen der matrixförmigen
Anordnung der Einzelproben neben dem ebenfalls etablierten Scannerprinzip (mit
serieller Laserbeleuchtung der Spots und Detektion der angeregten Strahlung mittels
eines Einzelempfängers, z. B. Photonenzähler [SEV bzw. PMT]) zunehmend das
sogenannte Kameraprinzip durch. Dabei werden die Einzelproben des Bio-Chips parallel
beleuchtet und viele oder alle Einzelproben des Probenträgers gleichzeitig ausgelesen
unter Verwendung einer optoelektronischen Empfängermatrix (z. B. CCD). Beispiele für
das Kamera-Prinzip sind die Geräte: DIANA (Raytest, US)
ARTHUR-Fluoroimager (EG Wallac, FI)
ArrayWoRx (Applied Precision, US)
ARTHUR-Fluoroimager (EG Wallac, FI)
ArrayWoRx (Applied Precision, US)
Ein Beispiel für die Anwendung des Kamera-Prinzipes ist ein Nanotiterplatten-
Auslesesystem aus einem BMBF-Verbundprojekt LINDAU (Laserinduzierte Fluoreszenz-
Detektion auf mikrostrukturierten Probenträgern zur Analytik im Umweltbereich), das in
dem Fachartikel "Optische Mikrosysteme für die Umweltmeßtechnik" (in: Laser und
Optoelektronik, 30 (1), 1998, S. 33-35) beschrieben ist. Gemäß dieser Veröffentlichung
arbeitet man mit einer direkten Auflichtbeleuchtung über einen dichroitischen Spiegel,
der die Strahlungswellenlängen von Beleuchtung und Fluoreszenzstrahlung weitgehend
trennen soll. Obwohl die hier verwendete (und auch allgemein empfohlene)
Beleuchtungsart bei der Analyse von Fluoreszenzstrahlung eines Objekts die
Auflichtbeleuchtung ist, weil sie die wenigsten Probleme bei unterschiedlicher
Transmission der untersuchten Proben mit sich bringt, haben reflektierte oder gestreute
Anteile des Beleuchtungslichts - infolge der spezifischen Oberfläche der Einzelproben
auf Bio-Chips, wie sie nachfolgend noch genauer beschrieben wird, auch bei Einsatz
guter Sperrfilter für die Wellenlängen der Beleuchtungsstrahlung - merklichen Einfluß
auf das Meßergebnis, da der Empfänger wegen der sehr viel schwächeren
Fluoreszenzstrahlung eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweisen muß.
Eine weitere im Stand der Technik übliche Maßnahme zur Steigerung der
Empfindlichkeit der Detektion von Fluoreszenzstrahlung ist die optische Abbildung der
Einzelproben des Probenträgers auf den Empfänger mittels hochaperturiger Objektive,
um möglichst viel von dem an sich schwachen Fluoreszenzlicht auf den Empfänger zu
konzentrieren. Beispielsweise weisen Anbieter von Bio-Chip-Analysegeräten, so z. B. der
Anbieter von Laserscansystemen, General Scanning, Inc. (USA), als Verkaufsargument
auf die hohe Apertur des verwendeten Objektivs hin. Auch nach allgemeiner
Lehrmeinung, wie man sie beispielweise bei H. Beyer im Handbuch der Mikroskopie
(VEB-Verlag Technik Berlin, 3. Auflage, 1988, S. 221-234) für die Fluoreszenzmikroskopie
nachlesen kann, sind bei Objektiven gleicher Vergrößerung diejenigen mit hoher Apertur
zu bevorzugen, wobei zur weiteren Apertursteigerung noch auf Objektivimmersionen
verwiesen wird.
Die Oberfläche jedes einzelnen Spots eines Bio-Chips ist (nach einer ganzen Reihe von
technologischen Schritten zur Präparation des Bio-Chips) im optischen Sinne allgemein
nicht eben, da sie zunächst eine gewölbte Tröpfchenform aufweist, die dann im Laufe
der Bearbeitungsschritte nach und nach eintrocknet und damit eine unregelmäßige
(schrumpelige) Oberfläche erhält. Damit ergeben sich bei der üblichen Auflicht
beleuchtung Probleme im Auswertekanal dadurch, daß durch Reflexion und Streuung
an der allgemein unregelmäßigen, rauhen Oberfläche unerwünschte Anteile der
Beleuchtungsstrahlung zum Empfänger gelangen. Dieser Tatsache wird in dem oben
erwähnten Fluoroimager von EG WALLAC [vgl. z. B. Firmenprospekt Impressum 1442-960-01
(April 1998) zum ARTHUR multi-wavelength fluoroimager] insoweit Rechnung getragen,
daß Durchlichtbeleuchtung, indirekte und laterale Auflichtbeleuchtung angeboten
werden. Als Strahlungsquellen zur lateralen Anregung von Fluoreszenz werden ein
Xenon-Strahler, der ein kontinuierliches Spektrum mit relativ gleichbleibender Intensität
abgibt, und UV-Strahler, die sich durch intensive diskrete Spektrallinien im nahen UV-
und sichtbaren Bereich auszeichnen, verwendet, wobei die gewünschte
Beleuchtungswellenlänge durch Auswahl eines entsprechenden Anregungsfilters
ausgewählt werden kann. Ob oder inwieweit durch diese Arten der Beleuchtung jedoch
die Quantität der erzeugten Fluoreszenzstrahlung unterschiedlicher Proben vergleichbar
ist, kann der Veröffentlichung nicht entnommen werden.
Eine gezielte Lösung des Problems des Übersprechens der Fluoreszenzstrahlung der
Einzelproben von Multiprobenträgern ist speziell für Mikrotiterplatten in der eingangs genannten
DE 197 48 211 A1 offenbart worden. Das Prinzip besteht darin, die
Standardanzahl der Proben (gängigste Größe 96 Wells) in separaten optischen Kanälen
parallel auszulesen. Dabei kommen Mikrolinsenarrays zum Einsatz, die exakt auf die
Anzahl der Proben und deren metrische Verteilung abgestimmt werden müssen, um die
Fluoreszenzstrahlung separat dem Empfängerarray zuzuführen. Die Linsenarrays sind nur
für standardisierte Multiprobenträger einsetzbar und haben bezüglich der Anzahl der
Proben klare Grenzen, so dass sie für Bio-Chips mit mehreren 103 bis einigen 104
Einzelproben nicht einsetzbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit zum Erfassen von
Fluoreszenzstrahlung matrixförmiger Probenträger mit einer Vielzahl von Einzelproben
zu finden, die ein quantitatives Auslesen der von den Einzelproben charakteristisch
beeinflußten Fluoreszenzstrahlung mit großer Empfindlichkeit gestattet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Anordnung zum Erfassen der
Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern mit einer Vielzahl von
Einzelproben, die metrisch geordnete Pixel auf dem Probenträger darstellen und eine
durch die jeweilige Probensubstanz charakteristisch beeinflußte Fluoreszenzstrahlung
abgeben, mit einer Beleuchtungseinrichtung zum gleichzeitigen Anregen der
Fluoreszenzstrahlung der Vielzahl von Einzelproben, enthaltend eine Lichtquelle und ein
spektral schmalbandiges Anregungsfilter, das je nach vorliegendem Fluoreszenzstoff
wechselbar ist, mit einer Übertragungsoptik zum Übertragen der von den Einzelproben
abgegebenen Fluoreszenzstrahlung auf einen Empfänger mit einer Vielzahl von
Empfängerelementen und zur bildpunktgetreuen optischen Abbildung jeder Einzelprobe
auf eine festgelegte Gruppe von Empfängerelementen des Empfängers und mit einem
dem Empfänger vorgelagerten wechselbaren Filter zum Durchlassen der
Fluoreszenzwellenlänge und Blockieren der Anregungswellenlänge, dadurch gelöst, dass
die Übertragungsoptik ein einziges abbildendes Objektiv aufweist, das mit einer
zusätzlichen Aperturblende ausgestattet ist, wobei durch Beschränkung der wirksamen
Apertur des Objektivs der Winkelbereich der vom Objektiv erfaßten
Fluoreszenzstrahlung der Einzelproben begrenzt wird, so daß die Empfängerelemente,
die jeweils einer bestimmten Einzelprobe zugeordnet sind, im wesentlichen kein
Fluoreszenzlicht benachbarter Einzelproben trifft, und die Beleuchtungseinrichtung eine
Dunkelfeldbeleuchtungseinheit zur gemeinsamen großflächigen Beleuchtung der
Vielzahl von Einzelproben unter Ausbildung eines bezüglich der Achse des Objektivs
symmetrischen Anregungsstrahlenbündels, das die Apertur des Objektivs sowie einen
wesentlichen, die Apertur des Objektivs umgebenden Winkelbereich ausspart, aufweist.
Vorteilhaft wird als Objektiv ein Mikroskopobjektiv eingesetzt, um eine ausreichend
vergrößerte Abbildung mit geringen Abbildungsfehlern der Einzelproben auf dem
Empfänger zu erhalten. Zur Vermeidung eines nachweisbaren Übersprechens der
Fluoreszenzstrahlung benachbarter Einzelproben auf ihnen nicht zugeordnete
Empfängerelemente wird die zusätzliche Aperturblende vorzugsweise so dimensioniert,
daß die wirksame numerische Apertur des Mikroskopobjektivs um 10 bis 30% reduziert ist.
Es ist zweckmäßig, als Objektiv ein Mikroskopobjektiv mit einer außerhalb des Objektivs
liegenden Aperturblendenebene, in der die zusätzliche Aperturblende einfach
angebracht werden kann, vorzusehen.
Vorzugsweise kann ein Mikroskopobjektiv mit zehnfacher Vergrößerung und einer
Apertur von 0,2 bis 0,25 eingesetzt werden. Dabei ist mittels der zusätzlichen
Aperturblende die wirksame Apertur des Mikroskopobjektivs um 15 bis 30% zu
reduzieren.
Bei einem ins Unendliche abbildenden Mikroskopobjektiv ist zweckmäßig die
Übertragungsoptik durch eine in einem längenverstellbaren Tubus angeordnete
Tubuslinse ergänzt zur Erzeugung einer scharfen optischen Abbildung der die
Fluoreszenzstrahlung emittierenden Einzelproben auf die zugeordneten Gruppen von
Empfängerelementen.
Die Dunkelfeldbeleuchtungseinheit wird aus Gründen der Homogenität der
Anregungsstrahlung in der Probenträgerebene zweckmäßig symmetrisch ausgeführt.
Das kann zum einen vorteilhaft mittels Lichtleitern, deren Lichtaustritt, verteilt um die
optische Achse des Objektivs, auf einen Fleck des Probenträgers fokussiert sind,
geschehen. Zum anderen wird als Dunkelfeldbeleuchtungseinheit zur Durchlichtbeleuch
tung des Probenträgers vorzugsweise ein rotationssymmetrisch aufgebauter Dunkelfeld
kondensor zur Erzeugung eines ringförmigen Anregungsstrahlenbündels verwendet.
Dazu ist ein Trocken-Dunkelfeldkondensor besonders geeignet. Bei Verwendung eines
Dunkelfeldkondensors ist es vorteilhaft, diesem eine zusätzliche Optik als Kollektor
voranzustellen.
Um Fluoreszenzstrahlungsmessungen bei Anregung mit unterschiedlichen
Anregungswellenlängen vergleichbar zu machen, sind die spektrale Emission der
Beleuchtungseinrichtung und die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers so
aufeinander abzustimmen, daß deren Produkt über einen für die zu detektierenden
Fluoreszenzsubstanzen erforderlichen Wellenlängenbereich annähernd eine Konstante
ergibt. Zur optimalen Anregung von Fluoreszenzstrahlung unterschiedlicher
Fluoreszenzstoffe wird vorteilhaft eine intensive, kontinuierliche Lichtquelle mit einem
austauschbaren, an die Anregungswellenlänge des Fluoreszenzstoffes angepaßten
Bandpaßfilter eingesetzt.
Als breitbandige Lichtquelle ist zweckmäßig eine Halogenlampe oder Xenonlampe
eingesetzt. Damit die Lichtquelle räumlich und damit vorzugsweise thermisch von den
übrigen Komponenten getrennt ist, wird die Lichtquelle vorteilhaft über einen Lichtleiter
mit der Dunkelfeldbeleuchtungseinheit gekoppelt. Diese Kopplung erfolgt vorzugsweise
mittels eines Flüssigkeitslichtleitkabels, um die Transmissionsverluste der Intensität der
Anregungsstrahlung im gewünschten Wellenlängenbereich gering zu halten.
Bei Verwendung einer Lichtquellenankopplung über Lichtleitkabel sind die spektrale
Emission der Lichtquelle, die spektrale Transmission des Lichtleiters und die spektrale
Empfindlichkeit des Empfängers so aufeinander abgestimmt, daß das Produkt aus diesen
drei spektralen Größen annähernd eine Konstante ergibt.
Die erwähnten optischen Baugruppen werden für die Anpassung an spezielle
Anwendungsfälle in vorteilhafter Weise zu austauschbaren Modulen zusammengesetzt.
Zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Anordnung aufeinanderfolgend in ein
Lichtquellenmodul, vorzugsweise mit angeschlossenem Lichtleiter zur Übertragung des
Anregungslichts, ein Modul zur Lichteinkopplung und Strahlaufweitung, ein
Probenträgermodul, ein Abbildungsmodul für die Fluoreszenzstrahlung und ein
Kameramodul unterteilt, wobei das Probenträgermodul insbesondere zur Aufnahme
großflächiger Probenträger und zum fortlaufend aufeinanderfolgenden Verarbeiten
mehrerer Probenträger oder Probenträgerarrays eine Verschiebeeinheit enthält.
Der Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die im Stand der
Technik der Fluoreszenzanalyse geltende Empfehlung, die Übertragung des sehr
schwachen Fluoreszenzlichts auf den Empfänger mit möglichst hochaperturigen
Objektiven zu realisieren, nicht in jedem Fall günstig ist. Wie sich in theoretischen und
experimentellen Ergebnissen bei der Erprobung des Kamera-Prinzips gezeigt hat, führen
große Aperturwerte von realen Abbildungsoptiken bei einer quantitativen Erfassung der
Fluoreszenzintensitäten von kleinen und eng benachbarten Einzelproben zu merklichem
Übersprechen (Anteile der Fluoreszenzstrahlung einer bestimmten Einzelprobe gelangen
bei der Abbildung auf eine CCD-Matrix auch auf benachbarte Empfängerelemente, die
eigentlich jeweils ausschließlich die Fluoreszenzintensität einer benachbarten Einzelprobe
erfassen sollten). Insbesondere bei einer hohen Objektivapertur führt das Übersprechen
zu einer solchen Beeinflussung der Fluoreszenzmessungen, daß diese Verfälschung der
einzelnen Probenmeßwerte für quantitative Fluoreszenzanalysen nicht tolerierbar ist.
Die Lösung dieses Problems wird gemäß der Erfindung erreicht, indem die vorgegebene
Apertur eines vergrößernd abbildenden Objektivs in einem solchen Umfang beschränkt
wird, daß das Übersprechen der Fluoreszenzstrahlung ausreichend unterdrückt wird.
Dabei hängt das Ausmaß der Reduzierung der Apertur im wesentlichen vom
Korrektionsgrad des Objektivs gegenüber Abbildungsfehlern (Aberrationen) ab. So sind
bei Einsatz von (in der. Regel gut korrigierten) Mikroskopobjektiven Reduzierungen unter
30% völlig ausreichend, während bei Fotoobjektiven Aperturreduzierungen bis 50%,
teilweise sogar bis zu 65%, vonnöten sind, um das Übersprechen ausreichend zu
unterbinden.
Nicht nur im letzteren Fall geht mit der Aperturverringerung auch eine erhebliche
Lichtschwächung der Fluoreszenzstrahlung einher, die durch geeignete Maßnahmen bei
der Beleuchtung der Probenträger kompensiert werden muß. Dazu wird den
unterschiedlichen verwendeten Fluoreszenzstoffen bezüglich deren spezifischer
optimaler Anregungswellenlänge und einer gleichmäßig intensiven Anregung bei den
unterschiedlichen Anregungswellenlängen Rechnung getragen durch Verwendung einer
geeigneten kontinuierlich intensiven Lichtquelle, Übertragungsmedien mit entsprechend
hoher Transmission und abgestimmten spektralen Charakteristiken von Beleuchtung
und Empfänger. Für die letztere Maßnahme werden die spektrale Emission der
Beleuchtungseinrichtung und die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers so
aufeinander abgestimmt, daß deren Produkt über einen für die zu detektierenden
Fluoreszenzstoffe erforderlichen Wellenlängenbereich annähernd eine Konstante ergibt.
Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, daß - genau genommen - das Produkt aus
der spektralen Emission der Beleuchtung auf der Anregungswellenlänge und der
spektralen Empfindlichkeit des Empfängers auf der Emissionswellenlänge der
Fluoreszenz eine Konstante ergeben müßte. Da die Anregungswellenlänge und die
Fluoreszenzwellenlängen der gebräuchlichen Fluoreszenzfarbstoffe jedoch nur um einige
10 nm auseinanderliegen, kann diese kleine Ungenauigkeit außer Betracht bleiben,
wenn das Produkt der spektralen Charakteristika über den gesamten benötigten
Wellenlängenbereich ausreichend konstant ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es somit möglich, das Übersprechen der
Fluoreszenzstrahlung benachbarter Einzelproben auf dem Empfänger zu minimieren und
die dabei zwangsläufig eintretenden Einbußen an detektierter Fluoreszenzintensität
durch effizientere Beleuchtung der untersuchten Einzelproben zu kompensieren. Somit
wird ein quantitatives Auslesen von Fluoreszenzstrahlung realisiert, bei dem jede
einzelne auf einem Probenträger mit einer Vielzahl von Einzelproben befindliche
Probensubstanz mit großer Empfindlichkeit bezüglich der Menge des enthaltenen
Fluoreszenzstoffes analysiert werden kann und dessen Ergebnisse gerade auch bei
Anwendung verschiedener Fluoreszenzstoffe untereinander vergleichbar sind.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: eine Ausgestaltung der Anordnung in modularer
Bauweise,
Fig. 2: eine Intensitätsverteilung der Fluoreszenzstrahlung einer Einzelprobe bei der
Abbildung auf den Empfänger ohne die Reduzierung der Apertur des Objektivs,
Fig. 3: eine Intensitätsverteilung der Fluoreszenzstrahlung einer Einzelprobe bei der
Abbildung auf den Empfänger mit reduzierter Apertur des Objektivs, und
Fig. 4: eine Darstellung der spektralen Charakteristika von Lichtquelle,
Flüssigkeitslichtleiter und Empfänger.
Die Anordnung besteht, wie Fig. 1 entnehmbar, in ihrem
Grundaufbau aus einer Lichtquelleneinheit (nicht dargestellt), die über einen
angekoppelten Lichtleiter 1 spektral an den verwendeten Fluoreszenzstoff angepaßtes
Anregungslicht bereitstellt, einer Beleuchtungsoptik 23, einem Probenträger 32, einer
Übertragungsoptik 43 mit einer beschränkenden Aperturblende 42 und einem
Empfänger in Form einer CCD-Kamera 51.
Die Gesamtheit der optischen Komponenten ist in Modulen aufgebaut, in einem
Lichtquellenmodul mit angeschlossenem Lichtleiter 1 zur Bereitstellung des
Anregungslichts, einem Beleuchtungsmodul 2 zur Lichteinkopplung und
Strahlaufweitung, einem Probenträgermodul 3 und einem Abbildungsmodul 4 für die
Abbildung der vom Probenträger 32 erzeugten Fluoreszenzstrahlung auf die in einem
Kameramodul 5 enthaltene CCD-Kamera 51. Der Modulaufbau ermöglicht die einfache
Anpassung der Anordnung an spezielle Anforderungen zur Analyse
verschiedenster Probenträger, die von Nanotiterplatten über getupfte Objektträger aus
Glas (spotted glass slides) bis zu Bio-Chips mit mehreren zehntausend Spots reichen
können. Der in Fig. 1 skizzierte Aufbau geht - ohne Beschränkung der Allgemeinheit -
von einem Probenträger in Form eines Bio-Chips 32 mit 20.000 Spots aus, bei denen der
Bio-Chip 32 jeweils als Ganzes ausgelesen werden kann und eine Probenträgerbewegung
mit Hilfe einer Verschiebeeinheit 33 lediglich zum Einbringen des nächsten
Bio-Chips 32 vonnöten ist.
Das aus dem Lichtleiter 1 austretende Beleuchtungslicht wird von der Beleuchtungsoptik
23 aufgenommen und zur Ausleuchtung des Bio-Chips 32 übertragen. Dazu sorgt eine
geeignete Lichtleiterhalterung 22 am Eingang des dem Lichtquellenmodul
nachgeordneten Beleuchtungsmoduls 2 zur Lichteinkopplung und Strahlformung für
eine ordnungsgemäße Arretierung und Justierung des Lichtleiters 1 gegenüber der
Beleuchtungsoptik 23. Die Beleuchtungsoptik 23 realisiert bezüglich des Bio-Chips 32
ein Durchlicht-Dunkelfeldverfahren und besteht aus einem Kollektor 21 und einem
Trocken-Dunkelfeldkondensor als Dunkelfeldkondensor 31. Der Kollektor 21 sammelt zunächst die aus dem
Lichtleiter 1 divergent austretende Lichtquellenstrahlung, bevor der
Dunkelfeldkondensor 31 eine ringförmige Beleuchtung derart realisiert, daß der innere
Aperturwinkel der Beleuchtung deutlich größer als der vorgegebene Aperturwinkel des
Objektivs 41 der Übertragungsoptik 43 ist. Der vergrößerte Aperturwinkel des
Dunkelfeldkondensors 31 dient der Aussparung von durch den Bio-Chip 32
hindurchgetretener, gebeugter Anregungsstrahlung, so daß diese nicht in die Apertur des
Objektivs 41 eintreten kann. Des weiteren ist zur Abschirmung von unerwünschtem
Streulicht beliebiger Genese eine geeignet geformte Streulichtblende 34 vor dem
Objektiv 41 angebracht.
Die im Bio-Chip 32 enthaltenen Fluoreszenzstoffe geben infolge der über den
Dunkelfeldkondensor 31 indirekt einfallenden Anregungsstrahlung Fluoreszenzstrahlung
ab, die für jede Einzelprobe des Bio-Chips 32 quantitativ erfaßt werden soll. Dazu ist
eine exakte Zuordnung der Abbildung der Fluoreszenzstrahlung jeder Einzelprobe zu
einer bestimmten Gruppe von Empfängerelementen der CCD-Kamera 51 realisiert,
wobei ein Übersprechen der von einer bestimmten Einzelprobe des Bio-Chips 32
stammenden Fluoreszenzstrahlung auf nicht zugeordnete Empfängerpixel der CCD-
Kamera 51 wegen der Meßwertverfälschung weitgehend ausgeschlossen werden muß.
Zur gleichzeitigen Erfassung möglichst vieler (hier sogar aller) Einzelproben des
auszulesenden Bio-Chips 32 wird in Übereinstimmung mit der allgemeinen Lehre der
Fluoreszenzanalyse die optische Abbildung mit einem hochaperturigen
Mikroskopobjektiv 41 als Objektiv (z. B. Mikroskopobjektiv 10 × 0,2 der Reihe EPIPLAN®) realisiert.
Um das oben erwähnte Übersprechen der Fluoreszenzstrahlung zu unterdrücken, ist
eine zusätzliche Aperturblende 42 in der außerhalb des Mikroskopobjektivs 41 liegenden
Aperturblendenebene (gegebenenfalls auch in einer konjugierten Ebene) angebracht,
die die angegebene Apertur des Mikroskopobjektivs 41 auf 0,16 bis 0,15 (um ca. 25%)
reduziert. Die zusätzliche Aperturblende 42 wird, wie in Fig. 1 für ein als Beispiel
angegebenes Mikroskopobjektiv 41 mit außerhalb liegender Aperturblendenebene
dargestellt, am einfachsten in die Anschraubfassung des Mikroskopobjektivs 41 integriert und
kann damit bei der Fertigung des feststehenden Teils des Tubus 45 berücksichtigt
werden.
Die Wirkung der zusätzlichen Aperturblende 42 ist bei vergleichender Betrachtung der
Fig. 2 und 3 deutlich zu erkennen. Die Fig. 2 und 3 zeigen den Effekt, daß sich
bei kleinerer Apertur die Fluoreszenzenergie besser auf das Empfängerelement und
dessen unmittelbare Umgebung konzentrieren läßt. Das heißt, daß die bei großer
numerischer Apertur des Mikroskopobjektivs 41 (gemäß Fig. 2) "gewonnene" Fluoreszenzenergie
nicht nur zu einem guten Teil nicht vom zugeordneten Empfängerelement genutzt
werden kann, sondern sogar noch zu einer, Verfälschung der Meßwerte der
benachbarten Empfängerelemente führt. Folglich ist beim Auslesen (gemäß dem
sogenannten Kamera-Prinzip) von kleinen und eng benachbarten fluoreszierenden
Einzelproben eines Bio-Chips 32 die Forderung nach einer möglichst großen
Abbildungsapertur für eine quantitative Fluoreszenzanalyse nicht unbedingt sinnvoll.
Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß bei realen optisch abbildenden
Elementen stets Abbildungsfehler (Aberrationen) vorhanden sind, die nicht oder nicht
ausreichend korrigiert sind und somit das Fluoreszenzlicht der Einzelproben
untereinander vermischen (überlagern). Dagegen ist gemäß Fig. 3 aufgrund der
Reduzierung der Apertur des eingesetzten Mikroskopobjektivs 41 mittels der
zusätzlichen Aperturblende 42 die Fluoreszenzlicht-"Streuung" deutlich verringert
gegenüber der Intensitätsverteilung bei normaler (voller) Apertur desselben Objektivs 41,
wie sie für die Aufnahme von Fig. 2 vorhanden war.
Generell ist der Betrag der Reduzierung der numerischen Apertur des verwendeten
Objektivs einerseits von der numerischen Apertur selbst und andererseits - in wesentlich
größerem Maße - vom Korrektionsgrad der Abbildungsfehler des Objektivs abhängig.
Bei gängigen Mikroskopobjektiven mit einer numerischen Apertur zwischen 0,2 bis 0,25
reicht in der Regel eine Verringerung der numerischen Apertur um 15 bis 30%, um
ein Übersprechen von Fluoreszenzlicht auf benachbarte Empfängerpixel ausreichend zu
unterdrücken. Zum Vergleich sei angemerkt, daß beim Einsatz guter Fotoobjektive mit
ähnlichen Aperturwerten eine Reduzierung um bis zu 50%, teilweise sogar bis zu 65%
erforderlich ist, um das Übersprechen, wie in Fig. 3 dargestellt, hinreichend zu
vermindern.
Das in den Einzelproben des Bio-Chips 32 angeregte Fluoreszenzlicht wird zu einem Teil
vom Mikroskopobjektiv 41 erfaßt, durch die zusätzliche Aperturblende 42 begrenzt und
über nachfolgende optische Elemente auf die CCD-Kamera 51 abgebildet. Da das
verwendete Mikroskopobjektiv 41 den Bio-Chip 32 ins Unendliche abbildet, ist die
Übertragungsoptik 43 mit einer Tubuslinse 44 komplettiert, die über einen einstellbaren
Tubus 45 und eine Kamera-Adapteroptik 52 für eine scharfe Abbildung der Einzelprobe
des Bio-Chips 32 in die Ebene der Empfängerelemente der CCD-Kamera 51 sorgt. Mit
dem Tubus 45 und der darin befindlichen Tubuslinse 44 wird eine Abbildung so
realisiert, daß jeder Einzelprobe eindeutig eine Gruppe von Empfängerelementen (z. B.
4, 9, 16 oder 25) der CCD-Kamera 51 zugeordnet ist. Die optischen Abstände der
genannten Elemente, Mikroskopobjektiv 41, Tubuslinse 44 und Kamera-Adapteroptik
52, sind im Tubus 45 in gewissen Grenzen noch frei wählbar, da im Gegensatz zu einem
herkömmlichen Mikroskop-Strahlengang, bei dem chromatische Abbildungsfehler in der
Regel lediglich im Zusammenwirken der gesamten Abbildungsoptik korrigiert sind, die
Abbildung nur für einen engen chromatischen Bereich der Fluoreszenzstrahlung
realisiert werden muß.
Innerhalb des Tubus 45 ist weiterhin ein (möglichst direkt dem Empfänger
vorgeordnetes) Filter 46 zum Durchlassen der Fluoreszenzstrahlung und Blockieren der
Anregungsstrahlung vor der Tubuslinse 44 angebracht, das je nach Fluoreszenzfarbstoff
im Bio-Chip 32 entsprechend der nachzuweisenden Fluoreszenzwellenlänge
austauschbar ist.
Der Kameramodul 5 enthält eine (z. B. mit Peltierelement) gekühlte CCD-Kamera 51, um
durch Unterdrückung thermischen Rauschens auch bei langen Integrationszeiten des
CCD (von einigen Sekunden bis zu einigen Minuten) ein großes Signal-Rausch-Verhältnis
zu erzielen. Somit können auch auf diesem Wege die Verluste an Fluoreszenzenergie,
die aus der verringerten Objektivapertur resultieren, durch Verlängerung der
Integrationszeit der CCD-Kamera 51 zumindestens teilweise ausgeglichen werden.
Aufgrund des erwünschten großen Probendurchsatzes bei der Fluoreszenzanalyse von
Bio-Chips 32 sind jedoch lange Integrationszeiten nur bedingt vertretbar, so dass
die - infolge der mittels zusätzlicher Aperturblende 42 reduzierten Apertur des
Mikroskopobjektivs 41 - eintretende Schwächung der auf die CCD-Kamera 51 einfallenden
Fluoreszenzstrahlung durch weitere geeignete Maßnahmen kompensiert werden muß.
Dabei stellt sich als erste wirkungsvolle Maßnahme eine besser zugeschnittene
Anpassung der Anregungsstrahlung an die Anregungswellenlänge der Fluoreszenzstoffe
dar. Die Schwierigkeit besteht allerdings darin, alle gängigen Fluoreszenzfarbstoffe, die
bei der Bio-Chip-Analyse zum Nachweis bestimmter Inhaltsstoffe (z. B. DNA-Sequenzen)
eingesetzt werden und unterschiedliche Anregungswellenlängen haben, mit gleicher
Intensität anzuregen und damit die Fluoreszenzmessungen verschiedener Proben auch
bei Verwendung unterschiedlicher Fluoreszenzstoffe vergleichbar zu machen. Deshalb
wird eine intensive Lichtquelle mit kontinuierlichem Spektrum, z. B. eine Halogenlampe,
verwendet. Die emittierte Strahlung der Halogenlampe kann in an sich bekannter Weise
mittels eines Anregungsfilters, welches schmalbandig für die optimale
Anregungswellenlänge des im Bio-Chip 32 verwendeten Fluoreszenzfarbstoffes
durchlässig ist, dann bei nahezu gleichbleibender Intensität für beliebige
Fluoreszenzstoffe frei gewählt werden.
Eine zweite die meßbare Fluoreszenzintensität der Einzelproben des Bio-Chips 32
fördernde Maßnahme liegt in der Anpassung der spektralen Charakteristika der
Beleuchtung und des Empfängers. Dazu sind - bei Zugrundelegung der speziellen
Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 1 - beleuchtungsseitig die spektrale Emission der
Lichtquelle und die spektrale Transmission des Lichtleiters 1 und empfangsseitig die
spektrale Empfindlichkeit der CCD-Kamera 51 so gestaltet, daß das Produkt dieser
Größen über den Bereich der erforderlichen Anregungs- und Fluoreszenzwellenlängen
nahezu eine Konstante ergibt. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse, wie sie für die im Beispiel
verwendete Halogenlampe, den Lichtleiter 1 in Form eines Flüssigkeitslichtleiters vom
Typ LUMATEC Ser. 380 und die CCD-Kamera 51 mit einem CCD-Chip vom Typ FT 1010
erzielt wurden.
Genau genommen müßte eigentlich das Produkt aus der spektralen Emission der
Lichtquelle und der spektralen Transmission des Lichtleiters 1 auf der
Anregungswellenlänge sowie der spektralen Empfindlichkeit des Empfängers auf der
Emissionswellenlänge der Fluoreszenzstrahlung eine Konstante ergeben. Da jedoch die
Anregungswellenlängen und die zugehörigen Fluoreszenzwellenlängen der
gebräuchlichen Fluoreszenzfarbstoffe nur um einige 10 nm auseinanderliegen, kann
diese kleine Ungenauigkeit außer Betracht bleiben, wenn das Produkt der spektralen
Charakteristika über den gesamten benötigten Wellenlängenbereich ausreichend
konstant ist.
Die vorgenannten Maßnahmen zur Verbesserung der Fluoreszenzlichtausbeute bei
reduzierter wirksamer Apertur des Mikroskopobjektivs 41 ermöglichen es, die
für eine quantitative Auswertung jeder Einzelprobe notwendige Fluoreszenzlichtmenge
auf den Empfängerelementen der CCD-Kamera 51 zu erreichen, ohne bei der
Fluoreszenzauslesung eine Verringerung des Chip-Durchsatzes aufgrund von erheblich
erhöhten CCD-Integrationszeiten in Kauf nehmen zu müssen.
1
Lichtleiter
2
Beleuchtungsmodul
21
Kollektor
22
Lichtleiterhalterung
23
Beleuchtungsoptik
3
Probenträgermodul
31
Dunkelfeldkondensor
32
Probenträger (Bio-Chip)
33
Verschiebeeinheit
34
Streulichtblende
4
Abbildungsmodul
41
(Mikroskop-)Objektiv
42
zusätzliche Aperturblende
43
Übertragungsoptik
44
Tubuslinse
45
Tubus
46
Filter
5
Kameramodul
51
CCD-Kamera
52
Kamera-Adapteroptik
Claims (17)
1. Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen
Probenträgern mit einer Vielzahl von Einzelproben, die metrisch geordnete Pixel auf
dem Probenträger darstellen und eine durch die jeweilige Probensubstanz
charakteristisch beeinflußte Fluoreszenzstrahlung abgeben, mit einer
Beleuchtungseinrichtung zum gleichzeitigen Anregen der Fluoreszenzstrahlung der
Vielzahl von Einzelproben, enthaltend eine Lichtquelle und ein spektral
schmalbandiges Anregungsfilter, das je nach vorliegendem Fluoreszenzstoff
wechselbar ist, mit einer Übertragungsoptik zum Übertragen der von den
Einzelproben abgegebenen Fluoreszenzstrahlung auf einen Empfänger mit einer
Vielzahl von Empfängerelementen und zur bildpunktgetreuen optischen Abbildung
jeder Einzelprobe auf eine festgelegte Gruppe von Empfängerelementen des
Empfängers und mit einem dem Empfänger vorgelagerten wechselbaren Filter zum
Durchlassen der Fluoreszenzwellenlänge und Blockieren der Anregungswellenlänge,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragungsoptik (43) ein einziges abbildendes Objektiv (41) aufweist, das mit einer zusätzlichen Aperturblende (42) ausgestattet ist, wobei durch Beschränkung der wirksamen Apertur des Objektivs (41) der Winkelbereich der vom Objektiv (41) erfaßten Fluoreszenzstrahlung der Einzelproben begrenzt wird, so daß die Empfängerelemente, die jeweils einer bestimmten Einzelprobe zugeordnet sind, im wesentlichen kein Fluoreszenzlicht benachbarter Einzelproben trifft, und
die Beleuchtungseinrichtung eine Dunkelfeldbeleuchtungseinheit (Dunkelfeldkondensor 31) zur gemein samen großflächigen Beleuchtung der Vielzahl von Einzelproben unter Ausbildung eines bezüglich der Achse des Objektivs (41) symmetrischen Anregungs strahlenbündels, das die Apertur des Objektivs (41) sowie einen wesentlichen, die Apertur des Objektivs (41) umgebenden Winkelbereich ausspart, aufweist.
die Übertragungsoptik (43) ein einziges abbildendes Objektiv (41) aufweist, das mit einer zusätzlichen Aperturblende (42) ausgestattet ist, wobei durch Beschränkung der wirksamen Apertur des Objektivs (41) der Winkelbereich der vom Objektiv (41) erfaßten Fluoreszenzstrahlung der Einzelproben begrenzt wird, so daß die Empfängerelemente, die jeweils einer bestimmten Einzelprobe zugeordnet sind, im wesentlichen kein Fluoreszenzlicht benachbarter Einzelproben trifft, und
die Beleuchtungseinrichtung eine Dunkelfeldbeleuchtungseinheit (Dunkelfeldkondensor 31) zur gemein samen großflächigen Beleuchtung der Vielzahl von Einzelproben unter Ausbildung eines bezüglich der Achse des Objektivs (41) symmetrischen Anregungs strahlenbündels, das die Apertur des Objektivs (41) sowie einen wesentlichen, die Apertur des Objektivs (41) umgebenden Winkelbereich ausspart, aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Objektiv ein Mikroskopobjektiv (41) ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Apertur des Mikroskopobjektivs (41) mittels der zusätzlichen Aperturblende (42)
um 10 bis 30% verringert ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Objektiv ein Mikroskopobjektiv (41) mit einer außerhalb des Objektivs liegenden
Aperturblendenebene ist, in der die zusätzliche Aperturblende (42) angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Objektiv ein Mikroskopobjektiv (41) mit zehnfacher Vergrößerung und einer
Apertur von 0,2 bis 0,25 ist, wobei die wirksame Apertur des Mikroskopobjektivs (41)
mittels der zusätzlichen Aperturblende (42) um 15 bis 30% verringert ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Beleuchtung des Probenträgers (32) als Dunkelfeldbeleuchtungseinheit (Dunkelfeldkondensor 31) eine
um die Achse des Objektivs symmetrisch angeordnete Konfiguration von
Lichtleitern, deren Austrittslicht fokussiert auf einen Fleck des Probenträgers (32)
gerichtet ist, vorgesehen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dunkelfeldbeleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Probenträgers (32) ein
Dunkelfeldkondensor (31) ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dunkelfeldbeleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Probenträgers (32) ein
Trocken-Dunkelfeldkondensor ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Dunkelfeldkondensor (31) ein Kollektor (21) vorgeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Vergleichbarkeit von Fluoreszenzstrahlungsmessungen bei Anregung mit
unterschiedlichen Anregungswellenlängen die spektrale Emission der
Beleuchtungseinrichtung und die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers so
aufeinander abgestimmt sind, daß deren Produkt über einen für die zu
detektierenden Fluoreszenzsubstanzen erforderlichen Wellenlängenbereich
annähernd eine Konstante ergibt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
zur optimalen Anregung von Fluoreszenzstrahlung unterschiedlicher
Fluoreszenzstoffe eine intensive kontinuierliche Lichtquelle mit einem
austauschbaren, an die Anregungswellenlänge des Fluoreszenzstoffes angepaßten
Bandpaßfilter vorgesehen ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtquelle eine Halogenlampe ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtquelle eine Xenonlampe ist.
14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtquelle über einen Lichtleiter (1) mit der Dunkelfeldbeleuchtungseinheit (Dunkelfeldkondensor 31)
gekoppelt ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtleiter (1) ein Flüssigkeitslichtleiter ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die optischen Baugruppen für die Anpassung an spezielle Anwendungsfälle zu
austauschbaren Modulen zusammengesetzt sind.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
aufeinanderfolgend ein Lichtquellenmodul mit angeschlossenem Lichtleiter (1) zur
Bereitstellung des Anregungslichts, ein Beleuchtungsmodul (2) zur Lichteinkopplung
und Strahlformung, ein Probenträgermodul (3), ein Abbildungsmodul (4) für die
Übertragung der Fluoreszenzstrahlung auf den Empfänger und ein Kameramodul (5)
als Empfänger vorhanden sind, wobei das Probenträgermodul (3) insbesondere zur
Aufnahme großflächiger Probenträger oder zum aufeinanderfolgenden Verarbeiten
größerer Probenträgerarrays eine Verschiebeeinheit (33) enthält.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19936999A DE19936999C2 (de) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern |
US09/630,043 US6580081B1 (en) | 1999-08-02 | 2000-08-01 | Arrangement for the detection of fluorescene radiation of matrix-shaped speciman carriers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19936999A DE19936999C2 (de) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19936999A1 DE19936999A1 (de) | 2001-03-15 |
DE19936999C2 true DE19936999C2 (de) | 2002-03-14 |
Family
ID=7917346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19936999A Expired - Fee Related DE19936999C2 (de) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6580081B1 (de) |
DE (1) | DE19936999C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225841A1 (de) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Proteosys Ag | Differentielle Anzeige von markierten Molekülen |
DE102004021600A1 (de) * | 2004-05-03 | 2005-12-08 | Gretag-Macbeth Ag | Vorrichtung zur Inline-Überwachung der Druckqualität bei Bogenoffsetdruckmaschinen |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10121064A1 (de) | 2001-04-28 | 2002-10-31 | Evotec Ag | Vorrichtung und Verfahren zur optischen Messung von chemischen und/oder biologischen Proben |
US7593157B2 (en) * | 2004-11-29 | 2009-09-22 | Nikon Corporation | Zoom microscope |
JP4436261B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2010-03-24 | ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 | 解析処理方法及び装置 |
AU2006259569A1 (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Stratagene California | System and method for fluorescence excitation and detection having distinct optical paths |
US8968658B2 (en) | 2006-02-08 | 2015-03-03 | Molecular Devices, Llc | Luminescence measurement utilizing cartridge with integrated detector |
US8119066B2 (en) * | 2006-02-08 | 2012-02-21 | Molecular Devices, Llc | Multimode reader |
US8496879B2 (en) | 2006-02-08 | 2013-07-30 | Molecular Devices, Llc | Optical detection utilizing cartridge with tunable filter assembly |
DE102010016382B4 (de) * | 2010-04-09 | 2022-06-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Fluoreszenzmikroskop und Verfahren zur Durchführung von Multipositionierungen in einer Screening-Applikation |
US9188527B2 (en) * | 2013-01-09 | 2015-11-17 | Molecular Devices, Llc | Monochromator-based and filter-based detection system |
US10119915B2 (en) | 2015-04-09 | 2018-11-06 | Visera Technologies Company Limited | Detection device for specimens |
US10488639B2 (en) * | 2015-10-08 | 2019-11-26 | Visera Technologies Company Limited | Detection device for specimens |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2642170A1 (de) * | 1975-10-01 | 1977-04-14 | Ibm | Spektrophotometer |
DE3523243A1 (de) * | 1985-06-28 | 1987-01-02 | Nath Guenther | Beleuchtungseinrichtung mit einem fluessigkeitslichtleiter |
DE4115401A1 (de) * | 1991-05-10 | 1992-11-19 | Rainer Dr Uhl | Fluoreszenz-messvorrichtung |
DE19745373A1 (de) * | 1997-10-14 | 1999-04-15 | Bayer Ag | Optisches Meßsystem zur Erfassung von Lumineszenz- oder Fluoreszenzsignalen |
DE19748211A1 (de) * | 1997-10-31 | 1999-05-06 | Zeiss Carl Fa | Optisches Array-System und Reader für Mikrotiterplatten |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4087685A (en) * | 1977-01-11 | 1978-05-02 | International Business Machines Corporation | Fluorescent microanalytical system and method for detecting and identifying organic materials |
NO145176C (no) * | 1979-11-23 | 1982-01-27 | Norsk Hydros Inst For Kreftfor | Anordning ved vaeskestroemsfotometer. |
DE69530072T2 (de) * | 1994-12-08 | 2004-03-04 | Molecular Dynamics, Sunnyvale | System zur fluoreszenzabbildung unter verwendung eines objektivs mit makroabtastung |
US5917605A (en) * | 1997-05-13 | 1999-06-29 | Colvin, Jr.; Arthur E. | Fluorescence sensing device |
-
1999
- 1999-08-02 DE DE19936999A patent/DE19936999C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-08-01 US US09/630,043 patent/US6580081B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2642170A1 (de) * | 1975-10-01 | 1977-04-14 | Ibm | Spektrophotometer |
DE3523243A1 (de) * | 1985-06-28 | 1987-01-02 | Nath Guenther | Beleuchtungseinrichtung mit einem fluessigkeitslichtleiter |
DE4115401A1 (de) * | 1991-05-10 | 1992-11-19 | Rainer Dr Uhl | Fluoreszenz-messvorrichtung |
DE19745373A1 (de) * | 1997-10-14 | 1999-04-15 | Bayer Ag | Optisches Meßsystem zur Erfassung von Lumineszenz- oder Fluoreszenzsignalen |
DE19748211A1 (de) * | 1997-10-31 | 1999-05-06 | Zeiss Carl Fa | Optisches Array-System und Reader für Mikrotiterplatten |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
H. BEYER, Handbuch der Mikroskopie (H. Riesenberg (ed), 3. Aufl., VEB Verlag Technik, Berlin, 1988, S. 41-46, 144-160, 221-234 * |
Laser und Optoelektronik, 30 (1), 1998, S. 33-35 * |
Nachr. Chem. Tech. Lab., 38, 1990, S. M2-M14 * |
Prospekt: Array WoRx (Applied Precision. US) * |
Prospekt: ARTHUR-Fluoroimager (EG&G Wallac) * |
Prospekt: DIANA (Raytest, US) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225841A1 (de) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Proteosys Ag | Differentielle Anzeige von markierten Molekülen |
DE102004021600A1 (de) * | 2004-05-03 | 2005-12-08 | Gretag-Macbeth Ag | Vorrichtung zur Inline-Überwachung der Druckqualität bei Bogenoffsetdruckmaschinen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6580081B1 (en) | 2003-06-17 |
DE19936999A1 (de) | 2001-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602005000877T2 (de) | Fluoreszenzabbildung mittels Telezentrizität | |
DE602005000749T2 (de) | Fluoreszenzabbildung mittels telezentrischer Anregungs- und Abbildungsoptiken | |
DE10004191B4 (de) | Fluoreszenz-Scanmikroskop | |
EP1584918B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Fluoreszenz-Lebensdauer-Imaging-Nanoskopie | |
DE69634963T2 (de) | Fluorometer | |
DE19936999C2 (de) | Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern | |
DE19748211A1 (de) | Optisches Array-System und Reader für Mikrotiterplatten | |
EP2148187A1 (de) | Anregungs- und Abbildungsoptik für die Fluoreszenzdetektion | |
EP1420281A2 (de) | Verfahren und Anordnung zur tiefenaufgelösten optischen Erfassung einer Probe | |
EP2977810A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum mikroskopischen untersuchen einer probe | |
WO2018234453A1 (de) | Hochauflösende scanning-mikroskopie mit der unterscheidung mindestens zweier wellenlängenbereiche | |
DE102004017956B4 (de) | Verfahren zur Untersuchung der Lebensdauer angeregter Zustände in einer Probe | |
DE60205406T2 (de) | Optisches zweiwellenlängen-fluoreszenzanalysegerät | |
DE102015001032A1 (de) | Raman-Spektroskopie-Beleuchtungs- und Auslesesystem | |
WO2005043213A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur messung optischer eigenschaften eines objekts | |
DE102004008762B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion und zum Identifizieren von Biopartikeln | |
DE102004016361A1 (de) | Optisches Analysenmessgerät für Fluoreszenzmessungen an Multiprobenträgern | |
DE102013022026A1 (de) | Mehrfarben-Scanning-Mikroskop | |
DE10327531A1 (de) | Verfahren zur Messung von Fluoreszenzkorrelationen in Gegenwart von langsamen Signalschwankungen | |
EP1273951B1 (de) | Scanmikroskop und Verfahren zur wellenlängenabhängigen Detektion | |
DE19701703A1 (de) | Mikroskopisches System zur Erfassung der Emissionsverteilung und Verfahren zu dessen Betrieb | |
US20060170916A1 (en) | Method and apparatus for variable-field illumination | |
WO2007135091A2 (de) | Modul zum auslesen eines biochips | |
EP1523667B1 (de) | Dunkelfeld-abbildungsvorrichtung zur ortsaufgelösten dunkelfeldabbildung einer probe und untersuchungsverfahren | |
DE102005036149B4 (de) | Anordung für eine schnelle, räumlich und spektral auflösende Fluoreszenzanalyse von Biochips |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |