DE202009001270U1

DE202009001270U1 - Filterelement und Messeinrichtung

Info

Publication number: DE202009001270U1
Application number: DE200920001270
Authority: DE
Original assignee: Berthold Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Berthold Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-05

Abstract

Filterelement (10) für optische Messgeräte, mit einem Filterhalter (14) und genau einem im Filterhalter (14) aufgenommenen Filter (12) und einem am Filterhalter angeordneten RFID-Transponder (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement nach Anspruch 1 sowie eine Messeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Optische Messgeräte sind in Industrie, Wissenschaft und Medizintechnik weit verbreitet. Solche Messgeräte benötigen häufig wenigstens einen Filter, mit dem einer Probe zugeleitetes oder von einer Probe abgestrahltes Licht gefiltert wird. Hierbei besteht häufig die Notwendigkeit, unterschiedliche Filter einzusetzen, das heißt, die Filter wechselbar im Messgerät anzuordenen. Als Beispiel für solche Messgeräte seinen hier Lumineszenz- und Fluoreszenzmessgeräte genannt, welche in der biologischen und medizinischen Forschung häufig eingesetzt werden. Bei Lumineszenzmessgeräten wird die zu untersuchende Probe durch einen Chemo- oder Biolumineszenzeffekt zum Abstrahlen von Licht einer oder mehrerer diskreter Wellenlängen angeregt. Im Emissionslichtpfad kann hierbei ein Filter vorgesehen sein, welcher ausschließlich für die emittierte Wellenlänge oder für eine der emittierten Wellenlängen durchlässig ist. Bei Fluoreszenzmessgeräten ist eine Anregungslichtquelle vorhanden, mit welcher Fluoreszenzstrahlung in der Probe angeregt wird. In den Anregungslichtpfad wird hier zumeist ebenfalls ein Filter eingebracht.
Solche Messgeräte sind häufig als sogenannte Mikroplatten-Reader ausgebildet. Hierbei sind auch Geräte bekannt geworden, welche sich sowohl zur Fluoreszenz- als auch zur Lumineszenzmessung einsetzen lassen.
Häufig sind die benötigten Filter in sogenannten Filterrädern oder Filterschiebern angeordnet, so dass die benötigten Filter im jeweiligen Lichtpfad schnell gewechselt werden können.
In der DE 20 2006 010 764 U1 ist ein Mikroplatten-Reader vorgeschlagen, bei dem mehrere Filter in einem Filterschieber angeordnet sind. Der Filterschieber trägt weiterhin ein beschreibbares Speicherelement, in welchem Informationen über die einzelnen Filter des Filterschiebers gespeichert sind und aktualisiert werden können. Der Datenspeicher kann vom Mikroplatten-Reader gelesen und beschrieben werden, so dass dieser einerseits stets "weiß" welcher Filter sich im entsprechenden Strahlengang befindet und wobei er anderseits Daten, nämlich bezüglich Anzahl oder Intensität der durchgeführten Belichtungen, für jeden Filter im Speicher ablegen kann. Der Datenaustausch zwischen dem Filterschieber und dem Mikroplatten-Reader kann hierbei mittels der bekannten RFID-Technik erfolgen.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Praxistauglichkeit eines beschriebenen Systems zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Erfindungsgemäß ist jedem RFID-Transponder genau ein Filter zugeordnet. Hierzu sind Filter und RFID-Transponder in einem Filterhalter aufgenommen. Dieser Filterhalter muss nicht dafür geeignet sein, den aufgenommenen Filter oder den RFID-Transponder auswechseln zu können.
Dies macht es insbesondere möglich, den Filterhalter aus Kunststoff zu fertigen. Die Fertigung des Filterhalters aus Kunststoff ist insbesondere vorteilhaft, da somit die Funkübertragung zum RFID-Transponder erleichtert wird, und keine separaten Antennen vorgesehen sein müssen. Der RFID-Transponder kann hierbei vorzugsweise in einen Glaskörper eingegossen sein; solche Standardbauteile sind auf dem Markt erhältlich.
Filter, Filterhalter und RFID-Transponder bleiben vorzugsweise über die gesamte „Lebenszeit" dieses Bauteils miteinander verbunden, so dass es ausgeschlossen ist, dass im Laborbetrieb einem Filter ein falscher RFID-Transponder zugeordnet wird, was zu Fehlmessungen führen würde.
Eine Messeinrichtung, welche für den Einsatz solcher Filterelemente geeignet ist, weist wenigstens einen Filterschieber oder ein Filterrad auf, wobei in den Filterschieber oder in das Filterrad mehrere Filterelemente eingesetzt werden können. Hierbei ist vorzugsweise eine lösbare Befestigung, bspw. in Form einer Schraube oder eines Magnetpaares vorgesehen.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer solchen Messeinrichtung weist wenigstens eine Transmissionsmessvorrichtung zur Messung der Transmission der Filter auf. Mittels dieser Transmissionsmessvorrichtung kann die Transmission des Filters vor jedem Messvorgang gemessen und mit einem auf dem zugeordneten RFID-Chip gespeicherten Ursprungs- oder Sollwert verglichen werden. Ist die Transmission gegenüber diesem Ursprungswert um einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 10%, zurückgegangen, so wird der Benutzer gewarnt oder die Messung wird nicht durchgeführt.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Messeinrichtung weist diese eine Steuereinheit auf, welche auf Eingabe des Benutzers hin automatisch den für die gewünschte Messung passenden Filter oder das passende Filterpaar sucht und in Messposition bringt. Ist ein passender Filter im Filterrad oder im Filterschieber nicht vorhanden, so teilt die Messeinrichtung dies dem Benutzer über eine Bildschirmausgabe mit und fordert ihn zum Einlegen des notwendigen Filters auf.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 Ein Filterelement in einer Draufsicht,
2 einen Schnitt durch das Filterelement aus 1 entlang der Ebene A-A
3 ein Filterrad mit mehreren eingesetzten Filterelementen in einer der 1 entsprechenden Ansicht,
4 einen Filterschieber mit mehreren eingesetzten Filterelementen in einer der 1 entsprechenden Ansicht,
5 einen schematisierte Darstellung eines Fluorometers und
6 eine schematisierte Darstellung einer möglichen Beschaltung.
Die 1 und 2 zeigen ein Filterelement 10, wobei die 2 einen Schnitt entlang der Ebene A-A durch 1 ist. Das Filterelement 10 weist einen Filterhalter 14, einen Filter 12 und einen RFID-Transponder 20 auf. Der Filterhalter 14 ist ein Spritzgussteil aus Kunststoff, welches vorzugsweise einstückig ausgeführt ist. Es ist somit entsprechend kostengünstig in der Herstellung. Der Filterhalter weist folgende funktionalen Abschnitte auf: Es ist eine Durchbrechung 16 vorhanden, an deren unterem Rand ein umlaufender Absatz 16a angeformt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Durchbrechung eine umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes 17 ausgebildet. Die Durchbrechung 16 dient zur Aufnahme des Filters 12, welcher zwischen Absatz 16a und O-Ring 17 gehalten ist. Es ist zu bevorzugen, den Filter 12 zusätzlich mit dem Filterhalter 14 zu verkleben oder durch andere Maßnahmen dauerhaft mit ihm zu verbinden.
Weiterhin weist der Filterhalter 14 eine sich von der Oberseite 14a des Filterhalters 14 erstreckende Ausnehmung 19 auf, in welcher ein RFID-Transponder 20 aufgenommen und mit dem Filterhalter 14 dauerhaft verbunden, beispielsweise verklebt ist. Der RFID-Transponder 20 ist in einen Körper aus einem elektrisch nicht leitenden Material – beispielsweise einen Glaskörper – eingegossen und weist keine sich aus dem Körper heraus erstreckenden Bauteile auf, was die Montage am Filterhalter 14 sehr einfach macht. Die Antenne des RFID-Transponders 20 befindet sich also ebenfalls innerhalb des Körpers was möglich ist, da der Filterhalter 14 aus Kunststoff besteht. Solche in einen Glaskörper eingegossenen RFID-Transponder sind kommerziell erhältlich.
Das aus Filter, Filterhalter und RFID-Transponder bestehende Filterelement ist also ein Bauteil, welches über die Lebensdauer des Filters eine Einheit bildet. Da der Filter das mit Abstand teuerste Bauteil des Filterelementes ist, ist eine einfache Demontierbarkeit unnötig und auch unerwünscht, da eine Demontierbarkeit die Gefahr in sich birgt, dass vom Benutzer ein RFID-Transponder mit einem nicht passenden Filter zusammengebracht wird.
Es ist weiterhin ein Durchgangsloch 18 vorhanden, welches als Befestigungseinrichtung dient, nämlich dahingehend, dass das Filterelement 10 an einem anderen Bauteil, wie dies später beschrieben wird, festgeschraubt werden kann. Andere Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise ein Magnet und eine Rastvorrichtung wären ebenso möglich.
Der RFID-Transponder 20 wird herstellerseitig mit den Basisinformationen des Filters 12, wie beispielsweise Art des Filters, Herstellungsdatum, Transmissionswellenlänge, Polarisationsrichtung und dergleichen beschrieben. Je nach Ausgestaltung kann der RFID-Transponder 20 weiterhin einen beschreibbaren Speicher enthalten. Die Grundinformationen des Filters 14 sind vorzugsweise weiterhin auf einem Beschriftungsfeld 15 auf der Oberseite 14a des Filterhalters wiedergegeben, so dass diese vom Benutzer auch ohne Zuhilfenahme eines Lesegerätes gelesen werden können.
Die 3 zeigt ein Filterrad 30, in welchem acht Filterelemente 10, wie sie eben beschrieben wurden, aufgenommen sind. Das Filterrad 30 weist hierfür acht entsprechend geformte Aufnahmen auf. Die Filterelemente 10 sind mittels Schrauben 60 am Filterrad 30 gesichert. Das Filterrad 30 weist selbst keine elektronische Kennung auf, die Kennung der Filter 12 erfolgt ausschließlich über die RFID-Transponder 20, wobei jedem Filter 12 genau ein RFID-Transponder 20 zugeordnet ist. Das Auswechseln der einzelnen Filterelement am Filterrad ist sehr einfach und mit nur geringem Zeitaufwand verbunden.
Die 4 zeigt einen Filterschieber 34, der funktional aufgebaut ist wie das eben beschriebene Filterrad 30. Auch hier weist der Filterschieber 34 mehrere Aufnahmen (hier vier) für Filterelemente 10 auf. Der Filterschieber 34 selbst besitzt keine elektronischen Bauteile zur Filterkennung.
Mit Bezug auf die 5 wird ein Messgerät, nämlich ein als Luminometer arbeitender Mikroplattenreader erläutert. Dieser Mikroplattenreader weist einen Anregungslichtpfad A und einen Emissionslichtpfad E auf. Im Anregungslichtpfad A wird Licht von einer Anregungslichtquelle 44 durch einen sich in einem Filterschieber 34 befindenden Filter auf ein Probengefäß einer Mikroplatte 40 geführt. Das von der Probe emittierte Licht wird im Emissionslichtpfad E auf einen Detektor 46 gelenkt, wobei es durch einen sich in einem Filterrad 30 befindenden Filter tritt. Sowohl die Filter im Filterschieber 34 als auch die Filter im Filterrad 30 sind jeweils Teil eines Filterelements 10, wie es oben beschrieben wurde.
Je nach Anwendung werden die Antriebe von Filterrad 30 und Filterschieber 34 angesteuert, so dass die Filterelemente an den Messpostionen und somit an den Antennen 50, 52 eines Lesemoduls 54 vorbeigeführt werden (s. auch 6). In der Steuersoftware ist hinterlegt, welches Filterpaar für welche Art von Messung notwendig ist und steuert die Antriebe von Filterrad und Filterschieber so, dass das richtige Filterpaar in die Messposition kommt. Stellt das Programm fest, dass eines oder beide notwendigen Filter nicht vorhanden sind, so gibt es an eine Ausgabeeinheit, beispielsweise einen Bildschirm, eine entsprechende Mitteilung aus und fordert den Benutzer auf, den notwendigen Filter in den Filterschieber oder in das Filterrad einzusetzen. Durch diese Art der Steuerung des Mikroplattenreaders werden Fehler praktisch ausgeschlossen und der Mikroplattenreader kann auch von nur gering geschultem Personal bedient werden.
Die 6 zeigt schematisch, wie die beiden Antennen 50, 52 beschaltet sein können. Vorzugsweise sind diese mittels eines Umschalters 70 mit einem einzigen Lese- oder Schreib-Lesemodul 54 verbunden, welches wiederum mit der zentralen Steuereinheit 56 des Messgerätes verbunden ist. Durch den Umschalter 70 ist es unnötig, das Lesemodul bzw. das Schreib-Lesemodul doppelt auszuführen. Sofern ein Schreib- und Lesemodul vorgesehen ist, können vom Messgerät zusätzliche Informationen in die RFID-Transponder eingeschrieben werden.

10: Filterelement
12: Filter
14: Filterhalter
14a: Oberseite
15: Beschriftungsfeld
16: Durchbrechung
16a: Absatz
17: O-Ring
18: Durchgangsloch
19: Ausnehmung
20: RFID-Transponder
30: Filterrad
34: Filterschieber
40: Mikroplatte
42: Probenaufnahme
44: Anregungslichtquelle
46: Detektor
50: erste Antenne
51: Abschirmung
52: zweite Antenne
54: Lesemodul
56: Steuereinheit
60: Schraube
70: Umschalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202006010764 U1 [0005]

Claims

Filterelement (10) für optische Messgeräte, mit einem Filterhalter (14) und genau einem im Filterhalter (14) aufgenommenen Filter (12) und einem am Filterhalter angeordneten RFID-Transponder (20).
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhalter (14) einstückig mit einer Durchbrechung (16), in welcher der Filter (12) angeordnet ist, ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der vorangehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Abschwächungsfilter, ein Polarisationsfilter, oder ein wellenlängenselektiver Filter ist.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhalter (14) aus Kunststoff besteht.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) in den Filterhalter (14) eingeklebt ist.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder in einen Körper aus einem nichtleitenden Material eingegossen ist.
Messeinrichtung mit wenigstens einem optischen Pfad, in welchen Filterelemente (10) mittels eines Filterrades (30) oder eines Filterschiebers (34) wechselbar einbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterrad (30) oder der Filterschieber (34) mehrere Aufnahmen zur Aufnahme je eines Filterhalters (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
Messeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung wenigstens ein RFID-Lesegerät (54) beinhaltet.
Messeinrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein RFID-Schreibmodul aufweist, mittels welchem Filterparameter oder die Anzahl der Messzyklen auf den RFID-Chip eines Filterelements (10) geschrieben werden können.