DE60038040T2 - Pyros kinetix lesevorrichtung zum durchführen von versuchen - Google Patents

Pyros kinetix lesevorrichtung zum durchführen von versuchen Download PDF

Info

Publication number
DE60038040T2
DE60038040T2 DE60038040T DE60038040T DE60038040T2 DE 60038040 T2 DE60038040 T2 DE 60038040T2 DE 60038040 T DE60038040 T DE 60038040T DE 60038040 T DE60038040 T DE 60038040T DE 60038040 T2 DE60038040 T2 DE 60038040T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
assay device
devices
assay
radial
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 - Lifetime
Application number
DE60038040T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60038040D1 (de
Inventor
Alan Berkeley Shinn
Chiko San Jose Fan
Elias R. Milton Elias
Thomas J. Teaticket Novitsky
Michael E. East Falmouth Dawson
Keith W. Woods Hole Richardson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Associates of Cape Cod Inc
Original Assignee
Associates of Cape Cod Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Associates of Cape Cod Inc filed Critical Associates of Cape Cod Inc
Publication of DE60038040D1 publication Critical patent/DE60038040D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60038040T2 publication Critical patent/DE60038040T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/272—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration for following a reaction, e.g. for determining photometrically a reaction rate (photometric cinetic analysis)
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/532—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke with measurement of scattering and transmission

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der provisorischen US-Anmeldung Nummer 60/167,618, eingereicht am 26.11.1999.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Diese Erfindung bezieht sich auf das Lesegerät (reader) Pyros Kinetix zum Durchführen von Assays. Insbesondere betrifft diese Erfindung das Bereitstellen einer analytischen Vorrichtung, die in einer Ausführungsform, geeigneterweise und akkuraterweise sowohl die Trübung als auch chromogene Reaktionen in einer Vielzahl von Gefäßen prüft.
  • Diskussion des Hintergrundes:
  • Optische Verfahren werden gebräuchlicherweise zum Wandeln einer Anzahl unterschiedlicher chemischer und biologischer Parameter verwendet. Unter vielen tausend derartigen Beispielen können turbidimetrische Messungen verwendet werden, um eine Bioprüfung (bioassay) und/oder Biofiltern (bioscreen) mit Limulus-Amoebozytenlysat (LAL) wie beispielsweise PYROTELL-T (Gesellschafter von Cape Cod, Falmouth, MA, USA) hinsichtlich des Vorhandenseins von Endotoxinen durchzuführen. Gleichermaßen können chromogene Messungen zum Durchführen von Bioassays und/oder Bioscreens mit der Chromogen-Formulierung POLYCHROME aus LAL (Gesellschafter von Cape Cod, Falmouth, MA, USA) hinsichtlich des Vorhandenseins von Endotoxinen verwendet werden, wobei ein gelber Chromophor freigesetzt wird, wenn das Produkt einem Endotoxin ausgesetzt wird.
  • Es wurden viele unterschiedliche Instrumente beschrieben, die optische Verfahren zum Wandeln dieser und anderer derartiger biologischer Parameter verwenden.
  • Beispielsweise beschreibt Hoyt ( US 4.936.682 ) ein Instrument zum Messen der Lichtabsorptionseigenschaften einer Vielzahl von Proben, die in einem im Wesentlichen kreisförmigen Muster um eine einzige Glühlichtquelle herum angeordnet sind. Glühlichtquellen sind jedoch nur geeignet zum Durchführen bestimmter Arten von Assays, da ihre Emissionsintensität hauptsächlich im infraroten und im langwelligen Teil des sichtbaren Spektrums liegt. Darüber hinaus benötigen Glühlichtquellen Einstellungen der Intensität, um eine relativ konstante Emissionsflussdichte vorzuhalten, sie besitzen lediglich eine begrenzte Betriebslebensdauer und als eine Folge des Erhitzens des Glühfadens mittels Widerstand strahlen sie große Mengen Wärme ab, wodurch die Temperatursteuerung in Inkubatoren häufig verkompliziert wird. Da Glühlichtquellen schließlich relativ große Mengen Leistung aufnehmen, werden sie gebräuchlicherweise mit Hochleistungs-Wechselstromquellen wie beispielsweise Netzstromquellen versorgt, darüber hinaus ist die auf Mikrocontrollern basierende Modulation der Intensität der Glühlichtquellen relativ schwierig zu implementieren. Shirasawa ( US 5.337.139 ) beschreibt ein optisches Mehrkanal-Messsystem, das mehrere Zweige einer optischen Quarzfaser verwendet, um Licht aus Quecksilber- oder Xenonlampen auf Glasküvetten zu strahlen, welche biologische Zellproben enthalten, um fluorometrische Messungen durchzuführen. Shirasawa ( US 5.337.139 ) beschreibt darüber hinaus, dass ein Paar aus einer Licht emittierenden Diode (LED) und einer Fotodiode jeder Glasküvette zugeordnet werden kann, um ein Signal zu erzeugen, das sich auf die Intensität (Stärke) des durch die Küvette gesendeten Lichts bezieht. Mioduski ( US 3.882.318 ) beschreibt einen Reaktionsblock, der konfiguriert ist, um eine Reaktionskammer zu halten, worin eine Probe und ein Prüfungsreagens gemischt werden. Der Reaktionsblock besitzt zwei optische Pfade durch ihn hindurch, einen zum Durchführen einer Messung des Durchlässigkeitsgrades der Mischung aus Probe und Prüfungsreagens, und den anderen zum Feststellen des Vorhandenseins einer Reaktionskammer innerhalb des Blocks. Jeder Reaktionsblock besitzt eine ihm zugeordnete Leiterplatte zum Feststellen von Licht, das von beiden Pfaden ausgegeben wurde. Noeller ( US 4.784.947 ) beschreibt ein Verfahren zum fotografischen Aufzeichnen fluorometrischer und nephelometrischer Analysen, die mit einem Fotoblitz oder einer Stroboskoplicht-Photonenquelle durchgeführt werden. Da sowohl die von Noeller beschriebene Weitergabe von Licht als auch die Erzeugung von Licht ( US 4.784.947 ) nur zu diskreten Zeiten auftreten, sind eine kontinuierliche Überwachung sowie eine automatische Datenanalyse nicht möglich.
  • Es folgt die Analyse von vier anderen Dokumenten nach dem Stand der Technik.
  • Das Dokument WO 95/17663 beschreibt ein Spektrophotometer und eine Leiterplatte zur Verwendung darin. Die Leiterplatte besitzt eine erste Schaltung, die in der Lage ist, ein elektrisches Stromsignal zu erzeugen, sowie eine zweite Schaltung, die auf einen Lichtsensor anspricht. Der Lichtsensor in der zweiten Schaltung misst einen Kennwert des empfangenen Lichts und wird durch das elektrische Stromsignal aktiviert, um eine Messung durchzuführen. Die Leiterplatte kann in einem Spektrophotometer zum Messen der Lichteigenschaften einer Probe, die in einem Kanal des Spektrophotometers platziert ist, verwendet werden.
  • Das Dokument US-A-5 724 151 beschreibt ein Wellenleiter-Messelement zur Verwendung in einem Probenmedium und ein Verfahren des Nachrüstens (rear-fitting) elektromagnetischer Strahlung. Das genannte Wellenleiter-Messelement besitzt ein Substrat mit einer Eingabeöffnung, die dafür eingerichtet ist, eine optische Eingabefaser aufzunehmen, sowie mit einer Ausgabeöffnung, die dafür eingerichtet ist, eine optische Ausgabefaser aufzunehmen. Die optische Eingabefaser überträgt elektromagnetische Strahlung und die optische Ausgabefaser gibt die elektromagnetische Strahlung ab. Das Wellenleiter-Messelement besitzt des Weiteren eine Führungsschicht, die an das Substrat angrenzend angeordnet ist. Die Führungsschicht besitzt eine abgeschrägte Endfläche. Der Winkel der Abschrägung wurde so gewählt, dass die Führungsschicht nur diejenigen Moden innerhalb eines bestimmten Bereiches auswählt, das heißt, Moden hoher Ordnung.
  • Das Dokument DE 19647644 beschreibt eine mikromechanische Übertragungsmesszelle sowie einen Reaktor für ein Probenfluid. Die Übertragungsmesszelle bestimmt die optische Absorption des Probenfluids. Durch eine Lichtdurchlassöffnung gelangt Licht in den Behälter. Eine Reflektoreinheit richtet das Licht in Bezug auf den Behälter auf eine solche Weise aus, dass ein großer Teil des Lichts durch den Behälter gelangt, ohne dass zahlreiche Reflexionen an einer Wand des Behälters auftreten. Das Substrat ist aus Silizium hergestellt. Der Behälter besitzt eine längliche Form. Der Behälter wird durch einen Deckel geschlossen. Die Reflektoreinheit ist eine Wand, die in Bezug auf die Längsrichtung des Behälters geneigt ist. Eine Strahltransformation von zugeführtem Licht wird durch eine Linse durchgeführt, während eine weitere Linse den Einschränkungsbetrieb (reserve Operation) durchführt.
  • Das Dokument US-A-5 439 647 beschreibt einen Wellenleitersensor auf Chipebene. Der Wellenleitersensor ist auf einem Chip-Paket ausgebildet, das wenigstens eine Quelle und wenigstens einen Detektor enthält. Auf dem Chip sind einfache Wellenleiterelemente befestigt. Einen Wellenleiter definierende Elemente können auch integral mit dem Chip-Paket ausgebildet werden, so dass einfache Wellenleiterkörper eingefügt oder entfernt werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft in ihren wesentlichen Grundzügen eine Assay-Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, und ein Verfahren zum Durchführen von Assays, wie in Anspruch 39 beansprucht.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein neuartiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum Durchführen von Assays bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein neuartiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung bereitzustellen, die es in einer Ausführungsform einem Benutzer ermöglichen, sowohl die Trübung als auch chromogene Reaktionen in einer Vielzahl von Gefäßen gleichzeitig zu prüfen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein neuartiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung bereitzustellen, die es in einer Ausführungsform einem Benutzer ermöglichen, mehrere Assays gleichzeitig durchzuführen, wobei nicht alle Assays notwendigerweise dieselbe Startzeit haben müssen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein neuartiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung bereitzustellen, die in einer Ausführungsform die Kosten für Komponenten der Vorrichtung und für Baugruppen verringern, die Größe der Vorrichtung reduzieren und Reparaturen erleichtern.
  • Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein neuartiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung bereitzustellen, die es in einer Ausführungsform einem Benutzer ermöglichen, eine Vielzahl von Assays in einer Vielzahl von Gefäßen zu inkubieren und dafür nur eine Mindestmenge von Leistung zu verwenden, während eine gewünschte Inkubationstemperatur vorgehalten wird.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch unsere Erfindung gelöst, wie besonders in den Ansprüchen 1 und 39 beansprucht. Sie können durch Verwenden einer Lesevorrichtung PYROS KINETIX READER und ähnlicher Vorrichtungen verwirklicht werden. Derartige Vorrichtungen können gemäß einer Ausführungsform eine einzige LED-Quelle enthalten, die über einen radialen Wellenleiter eine Beleuchtung für eine Vielzahl von Gefäßen bereitstellt. Einige Ausführungsformen können zwei LED-Quellen in einer einzigen Vorrichtung enthalten, wobei jede eine Vielzahl von Gefäßen entlang eines anderen radialen Wellenleiters beleuchtet. Einige Ausführungsformen können mehr als zwei LED-Quellen in einer einzigen Vorrichtung enthalten. Andere Ausführungsformen können einen oder mehrere radiale Wellenleiter enthalten, um der Vielzahl von Gefäßen ausgestrahltes Licht mit einer hohen Intensität bereitzustellen. Andere Ausführungsformen können ausgestrahltes Licht entlang zweier radialer Wellenleiter durch ein einziges Gefäß bereitstellen, wobei der erste radiale Wellenleiter zum Feststellen eines Vorhandenseins des Gefäßes verwendet wird und der zweite radiale Wellenleiter zum Wandeln einer optischen Eigenschaft eines Analyten innerhalb des Gefäßes verwendet wird. Einige Ausführungsformen umfassen eine Modulation der Emissionsstärke der einen oder der mehreren LED-Quellen, wobei diese Modulation beispielsweise eine Schrittfunktion ist. In einigen Ausführungsformen basiert diese Modulation auf einem Mikroprozessor. In anderen Ausführungsformen ist diese Modulation mechanisch, analog oder auf andere Weise elektronisch implementiert. In einigen Ausführungsformen emittiert die LED-Quelle oder emittieren die LED-Quellen im Wesentlichen bei 470 nm +/– 30 nm. In einigen Ausführungsformen ist ein oder sind mehrere optische Filter entlang einem optischen Pfad platziert, der durch das Gefäß verläuft.
  • In anderen Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen sind die Gefäße in einer im Wesentlichen kreisförmigen Geometrie um die LED-Lichtquelle(n) herum angeordnet.
  • Andere Ausführungsformen können eine Vielzahl von Gruppen aus zwei oder mehreren Gefäßen in zwei oder mehreren unterschiedlichen Radien um eine Mitte herum enthalten. Eine andere Ausführungsform kann zwei Gruppen aus 48 Gefäßen in zwei unterschiedlichen Radien um die Mitte herum enthalten. In einigen Ausführungsformen ist eine LED in dem Mittelpunkt platziert. In einigen Ausführungsformen wird ein oder werden mehrere optische Wellenleiter verwendet, um Licht aus einer oder mehreren LEDs auf mehrere Gefäße im Wesentlichen gleichmäßig zu verteilen. In einigen Ausführungsformen wird eine Linse verwendet, um ein virtuelles Bild von einer oder mehreren LEDs in der Mitte zu positionieren. In einigen Ausführungsformen werden mehrere LEDs entlang einer Linie vertikal versetzt, die durch die Mitte verläuft.
  • Andere Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen können eine einzige Leiterplatte enthalten, die eine Vielzahl von Fotowandlereinrichtungen enthält. Einige Ausführungsformen können eine einzige Leiterplatte enthalten.
  • die alle Fotowandlereinrichtungen besitzen. Einige Ausführungsformen stellen eine Vielzahl von Gefäßen in einer selben Ebene bereit, und eine Ebene einer solchen einzigen Leiterplatte ist im Wesentlichen parallel zu einer solchen Ebene. Einige Ausführungsformen stellen eine Ebene einer solchen einzigen Leiterplatte unter wenigstens einem Gefäß bereit. In einigen Ausführungsformen wird eine Lichtröhre verwendet, um Licht, das entlang einem optischen Pfad gesendet wurde, durch ein Gefäß zu einer solchen einzigen Leiterplatte zu leiten.
  • Andere Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen können eine Trageinrichtung für die Gefäße aus einer Vielzahl von Komponenten enthalten, wobei eine erste Komponente ausgewählt wurde, um Wärme zum Inkubieren von einem oder mehreren Gefäßen bei einer eingestellten Temperatur zu leiten. In einigen Ausführungsformen wird eine Komponente ausgewählt, um die erste Komponente thermisch zu isolieren und die Leistungsanforderungen der Vorrichtung zu verringern. In einigen Ausführungsformen ist die andere Komponente leichter als die erste Komponente und verringert das Nettogewicht der Vorrichtung.
  • Andere Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen können einen vorkalibrierten Temperaturwandler enthalten, der die Kalibrierungsanforderungen für den Betrieb einer solchen Vorrichtung verringert.
  • Die vorstehend genannten und andere Aufgaben der Erfindung können auch mit Verfahren verwirklicht werden, die an dem PYROS KINETIX READER und anderen, ähnlichen Vorrichtungen leicht zu implementieren sind. Ein Verfahren zum Durchführen von Assays kann Erzeugen von Licht mit einer LED, radiales Leiten eines Teils des erzeugten Lichts, Senden eines Teils des geleiteten Lichts durch eine Vielzahl von Gefäßen und Wandeln eines Teils des gesendeten Lichts zum Prüfen einer Probe umfassen. In einigen Ausführungsformen kann ein Teil des erzeugten Lichts durch einen Seiten- oder einen Bodenbereich der Vielzahl von Gefäßen gesendet und zum Feststellen des Vorhandenseins der Vielzahl von Gefäßen verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann ein Teil des gesendeten Lichts mit einer Lichtröhre reflektiert werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Teil des erzeugten Lichts abgezweigt werden. In anderen Ausführungsformen kann das erzeugte Licht moduliert werden, um eine Hintergrundmessung zu ergeben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und vieler der damit zusammenhängenden Vorteile davon wird leicht ersichtlich, da diese in Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
  • die 1A und 1B jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht eines beispielhaften optischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • die 2A, 2B und 2C stellen eine Seitenansicht verschiedener Lichtpfade durch ein beispielhaftes optisches System dar, ohne dass ein Proben enthaltendes Gefäß vorhanden ist, wenn ein Proben enthaltendes Gefäß vorhanden ist und mit größerer Vergrößerung, wenn ein Proben enthaltendes Gefäß vorhanden ist;
  • die 3A und 3B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das eine zentrale Lichtquelle mit mehreren Schächten umfasst;
  • die 4A und 4B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 dar;
  • die 5A und 5B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das die zweite beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 umfasst;
  • die 6A und 6B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 dar;
  • die 7A und 7B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das die dritte beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 umfasst;
  • 8 stellt ein Schema einer Ansicht von oben einer beispielhaften Bauart eines optischen Systems dar, das die dritte beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 umfasst;
  • 9 stellt eine beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 dar, die zwei konzentrische, kreisförmige Reihen von Schächten 45 sowie verschiedene Komponenten enthält, die ganz oder teilweise in die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 einzufügen sind;
  • 10 stellt eine Explosionsdarstellung einer Assay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
  • 11 stellt eine Drahtmodellansicht einer beispielhaften zusammengebauten Assay-Vorrichtung dar;
  • 12 stellt ein beispielhaftes elektronisches Blockdiagramm einer Assay-Vorrichtung dar;
  • die 13A bis C stellen eine Ansicht von oben bei fehlendem Analytenaufnahmegefäß 40, eine Ansicht von oben bei Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 sowie eine Seitenansicht bei Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 dar, wobei ein beispielhaftes Seitenwand-Röhrchenerfassungsschema mit einer einzigen radialen Lichtleiteinrichtung 30 verwendet wird;
  • 14 stellt eine beispielhafte Prozessschleife zum Überwachen und Steuern der Inkubationstemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
  • 15 stellt einen Prozessablauf für eine beispielhafte Ein-/Aus-Modulation des von der LED-Quelle 1 ausgegebenen Lichts als Hintergrund-Korrektur dar; und
  • 16 stellt ein beispielhaftes Computersystem 801 dar, das einen äußeren Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausbilden kann.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nunmehr wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei gleiche Referenznummern identische oder einander entsprechende Teile in mehreren Ansichten darstellen, und im Besonderen auf 1, in der ein beispielhaftes optisches System gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wird. Das dargestellte optische System erzeugt Licht, leitet es radial zu einem oder mehreren Gefäßen, die ein Analyt enthalten, sendet das Licht durch das Gefäß und/oder das Analyt und leitet anschließend das Licht zu einem oder mehreren Lichtwandlern, wo es gewandelt wird. Wie hierin verwendet, bezieht sich radiales Leiten auf das Senden von Licht zu einer Vielzahl von Gefäßen entlang mehrerer optischer Pfade, wobei der Durchlässigkeitsgrad entlang der verschiedenen Pfade im Wesentlichen gleich ist. Diese Situation kann mit einem kreisförmigen (oder bogenförmigen) Wellenleiter implementiert werden, wobei sich eine Quelle in der Mitte befindet, hierdurch entsteht die Bezeichnung „radiales Leiten".
  • In den 1A und 1B erzeugt und emittiert die LED-Quelle 1 Photonen und kann darüber hinaus optional zum Kollimieren und/oder Fokussieren der erzeugten Photonen dienen. Beispiele handelsüblicher LEDs, die die LED-Quelle 1 bilden können, sind Nichia, Produkt-Nummer NSP6500S, Kingbright, Produkt-Nummer L934MBC sowie Hewlett-Packard, Produkt-Nummer HLMP-CB16. LEDs erzeugen relativ große Photonenströme über relativ schmale Bandbreiten, insbesondere in Bezug auf Glühlichtquellen, die über eine sehr große Bandbreite emittieren. In einer Ausführungsform kann die LED-Quelle 1 Photonen erzeugen, die mit einer Bandbreite von +/–30 nm im Wesentlichen um 470 nm zentriert sind, obwohl Personen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik die Mittenwellenlänge und die sie umgebende Bandbreite erhöhen oder senken können, um unterschiedliche Reaktionen hervorzurufen. Natürlich können mehrere LEDs zusammen mit mehreren Versionen des dargestellten optischen Systems in derselben Assay-Vorrichtung verwendet werden. In einem solchen Fall können LEDs mit unterschiedlichen Mittenwellenlängen und/oder Intensitäten ausgewählt werden, um beispielsweise einen breiteren dynamischen Bereich für Assays bereitzustellen, Assays mit zwei Wellenlängen zu ermöglichen, um beispielsweise die Empfindlichkeit zu erhöhen und/oder es einem Benutzer zu ermöglichen, mehrere Chromophore zu verwenden und/oder bessere Hintergrund-Korrekturinformationen zu erhalten.
  • Darüber hinaus wird in 1B ein optisches Filter 2 zwischen der LED-Quelle 1 und dem radialen Wellenleiter 30 dargestellt. Das Filter 2 ist optional; da ein LED-Emissionsspektrum bereits ein relativ schmales Band aufweist, ist es häufig nicht notwendig, das Filter 2 einzubauen, wodurch sowohl die Kosten als auch die Leistungsaufnahme des optischen Systems weiter verringert werden. Bei einigen Anwendungen, die präzise Wellenlängenanforderungen haben, beispielsweise spektroskopische Analysen oder Chromogen-Assays komplexer Proben, kann ein Filter 2 jedoch wünschenswert sein.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform wird von der LED-Quelle 1 emittiertes Licht radial durch eine radiale Lichtleiteinrichtung 30 geleitet, die einen Licht koppelnden Totalreflexions (total internal reflection – TIR) Konus 35 zum Koppeln des ausgestrahlten Lichts in die radiale Lichtleiteinrichtung 30 hinein umfasst. Wie dargestellt, ist der Licht koppelnde Totalreflexionskonus 35 innerhalb der radialen Lichtleiteinrichtung 30 und im Wesentlichen über der LED-Quelle 1 zentriert. Bei einer derartigen Geometrie wird von der LED-Quelle 1 emittiertes Licht im Wesentlichen gleichmäßig von der Mitte der Lichtleiteinrichtung 20 zu dem Umfang der radialen Lichtleiteinrichtung 30 hin gesendet. Die radiale Lichtleiteinrichtung 30 kann beispielsweise aus Acryl ausgebildet sein, das in eine Form gegossen wurde, die den Licht koppelnden Totalreflexionskonus 35 bildet. Die radiale Lichtleiteinrichtung 30 mit einem Licht koppelnden Totalreflexionskonus 35 ermöglicht es, dass eine LED-Quelle 1 mit 20 bis 100 mW dem Analytenaufnahmegefäß 40 gleichviel Beleuchtung bereitstellen kann wie eine 20-W-Glühlampe.
  • Ein einziger Schacht 45, der so konfiguriert ist, um ein Analytenaufnahmegefäß 40 zu tragen, wird außerhalb des Umfanges der radialen Lichtleiteinrichtung 30 dargestellt. Selbstverständlich ist es sowohl möglich als auch wünschenswert, mehrere Schächte 45 und Analytenaufnahmegefäße 40 (nicht dargestellt) zu verwenden. Die Verteilung derartiger Schächte 45 in Bezug auf die radiale Lichtleiteinrichtung 30 wird beispielsweise in den 3 und 11 ausführlicher diskutiert. Der dargestellte Schacht 45 ist so konfiguriert, um ein Analytenaufnahmegefäß 40 zu tragen, das ein Reagenzröhrchen ist, obwohl andere geeignete Gefäße wie beispielsweise optische Küvetten und Kapillaren verwendet werden können. Es ist lediglich wichtig, dass das Analytenaufnahmegefäß 40 über das Emissionsspektrum der LED-Quelle 1 hinweg ausreichend transparent ist, um den gewünschten Assay durchzuführen.
  • Das beispielhafte optische System aus 2 umfasst darüber hinaus ein Paar von Lichtröhren 60 und 70 entlang einem Paar von Pfaden, die die reelle oder virtuelle Position der LED-Quelle 1 sowie einen Punkt in oder auf einem Analytenaufnahmegefäß 40 in dem Schacht 45 berühren. Das Paar von Lichtröhren 60 und 70 ist zu dem Schacht 45 benachbart. Durch den Schacht 45 gesendetes Licht fällt auf das Paar von Lichtröhren 60 und 70 (vorausgesetzt, es ist kein Analytenaufnahmegefäß 40 vor handen) und wird in eine Richtung reflektiert, die von der Ausrichtung einer Totalreflexions(TIR)-Oberfläche 21 bestimmt wird. Das Paar von Lichtröhren 60 und 70 ermöglicht somit, dass sich ein optischer Wandler nicht in einer geraden Linie befindet, die die reelle oder virtuelle Position der LED-Quelle 1 mit einem Punkt in oder auf dem Analytenaufnahmegefäß 40 in dem Schacht 45 verbindet. Dies ist wünschenswert, um die Konstruktion der Vorrichtung zu vereinfachen, die Anzahl von Kabelbaumverbindungen zu begrenzen, die Kosten der Vorrichtung zu senken und die Wartung und Reparatur zu vereinfachen. Wie dargestellt, befindet sich der Licht aufnehmende Teil der Lichtröhre 60 entlang einem Pfad, der die reelle oder virtuelle Position der LED-Quelle 1 und einen Punkt an der Bodenkrümmung eines Analytenaufnahmegefäßes 40, das in dem Schacht 45 platziert ist, verbindet. Wenn ein Analytenaufnahmegefäß 40 in dem Schacht 45 vorhanden ist, wird Licht, das entlang dieser Linie durch die radiale Lichtleiteinrichtung 30 gelangt, auf Grund einer Brechung durch das Analytenaufnahmegefäß 40 signifikant aus diesem Pfad abgelenkt, und ein Lichtwandler 65, der sich an der Ausgabe der Lichtröhre 60 befindet, kann das Einsetzen und/oder Entnehmen des Analytenaufnahmegefäßes 40 leicht durch Überwachen der Intensität des empfangenen Lichts feststellen. Auch die Absorption und/oder Reflexion des Lichts, das entlang diesem Pfad gelangt, kann die Intensität des empfangenen Lichts verringern und das Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 in dem Schacht 45 feststellen. Alternativ kann sich der Licht aufnehmende Teil der Lichtröhre 60 entlang einem Pfad befinden, der die reelle oder virtuelle Position der LED-Quelle 1 und einen Punkt an der seitlichen Krümmung des Analytenaufnahmegefäßes 40 verbindet, um eine ähnliche Empfindlichkeit zu erzielen, wie in den 13A bis C ausführlicher dargestellt.
  • Die Lichtröhre 70 befindet sich andererseits vorzugsweise entlang einem Lichtpfad, der die reelle oder virtuelle Position der LED-Quelle 1 und einen Punkt nahe der Mitte eines eingesetzten Analytenaufnahmegefäßes 40 verbindet, jedoch von dem Boden entfernt ist. Als Solches wird eine relativ lange Pfadlänge durch das Analytenaufnahmegefäß 40 untersucht und die Brechung (beispielsweise auf Grund von rohrförmigen Analytenaufnahmegefäßen 40) wird minimiert.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform aus 1B empfangen beide Lichtröhren 60 und 70 Licht aus einer selben radialen Lichtleiteinrichtung 30. Dies ist nicht notwendigerweise der Fall. Beispielsweise können zwei unterschiedliche radiale Lichtleiteinrichtungen 20 jeweils Licht an eine einzige jeweilige Lichtröhre 60 und 70 senden. Darüber hinaus können in dem Fall mehrerer Prüf-Wellenlängen selbst drei oder mehr unterschiedliche radiale Lichtleiteinrichtungen 20 mit zugeordneten Lichtröhren verwendet werden.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform reflektieren beide Totalreflexionsoberflächen 21 Licht abwärts und in Bezug auf den jeweiligen Pfad dieses Lichts durch das Analytenaufnahmegefäß 40 im Wesentlichen in einem rechten Winkel. Dies wird bevorzugt, da kein Neigen und/oder Verschließen des Analytenaufnahmegefäßes 40 erforderlich ist und die Lichtwandler 65 und 75 für mehrere Analytenaufnahmegefäße 40 in einer einzigen Leiterplatte positioniert werden können, welche sich unter der radialen Lichtleiteinrichtung 30 und im Wesentlichen parallel zu dieser befindet. Selbstverständlich können in einigen Ausführungsformen der Erfindung die Totalreflexionsoberflächen 21 und das Paar von Lichtröhren 60 und 70 ganz oder teilweise eliminiert werden, dadurch ist jedoch das Platzieren der Lichtwandler 65 und 75 für mehrere Analytenaufnahmegefäße 40 auf mehreren gedruckten Leiterplatten erforderlich. An dem Ausgang des Paares von Lichtröhren 60 und 70 kann ein Paar von Lichtwandlern 65 und 75 verwendet werden, um das Durchlassvermögen (Transmissivität) von beiden optischen Pfaden zu bestimmen. Geeignete, handelsübliche Lichtwandler 65 und 75 schließen Fotodioden wie beispielsweise Centrovision, Produktnummer BPW-34, Hamamatsu, Produktnummer S4707-01, Hamamatsu, Produktnummer S3407-01, UDT-Sensoren, Produktnummer BPW34, UDT-Sensoren, Produktnummer BPW34B, Infinion, Produktnummer BPW34, Infinion, Produktnummer BPW34 B, sowie Perkin Elmer, Produktnummer VTD34, ein.
  • Eine weitere Darstellung von Seitenansichten verschiedener Lichtpfade 100, 101 und 102 durch ein beispielhaftes optisches System, während und ohne dass ein Proben enthaltendes Gefäß vorhanden ist, wird in den 2A, 2B und 2C (diese jedoch mit einer größeren Vergrößerung) bereitgestellt. In 2A werden von der LED-Quelle 1 erzeugte Photonen durch den Licht koppelnden Totalreflexionskonus 35 reflektiert und entlang der radialen Lichtleiteinrichtung 30 zu einer Gefäß-Trageinrichtung 80 transportiert, in der ein Analytenaufnahmegefäß 40 enthalten oder nicht enthalten sein kann. Wenn von dem speziellen Schacht 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 kein Analytenaufnahmegefäß 40 getragen wird, leitet der Lichtpfad 101 eine relativ hohe Intensität von Licht zu der Lichtröhre 60, welche ihrerseits das Licht zu dem Lichtwandler 65 leitet. Wenn jedoch von dem speziellen Schacht 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 ein (gefülltes) Analytenaufnahmegefäß 40 getragen wird, wird das Licht, das sich ursprünglich auf dem Lichtpfad 101 befand, entlang dem Lichtpfad 102 abgelenkt und eine relativ geringe Intensität von Licht wird an der Lichtröhre 60 und dem Lichtwandler 65 empfangen. Somit kann durch Messen einer Intensität des empfangenen Lichts an dem Lichtwandler 65 das Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 in einem Schacht 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 festgestellt werden.
  • In 2C wird eine Seitenansicht verschiedener Lichtpfade durch ein beispielhaftes optisches System, wenn ein Proben enthaltendes Gefäß vorhanden ist, mit einer stärkeren Vergrößerung dargestellt. Wie dargestellt, wird Licht, das durch die radiale Lichtleiteinrichtung 30 hindurchgelangt ist, auf Grund der durch die Basis eines Analytenaufnahmegefäßes 40 in einem Schacht 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 hervorgerufenen Brechung abwärts gelenkt. Die Brechung muss nicht der physikalische Ursprung der verringerten Lichtintensität sein, die an der Lichtleiteinrichtung 60 empfangen wird. Auch beispielsweise Reflexion und/oder Absorption können eine verringerte Lichtübertragung an die Lichtleiteinrichtung 60 bewirken.
  • Da, wie in den 2A, 2B und 2C dargestellt, der Lichtpfad 100 auf eine Position fällt, die sich im Wesentlichen in der Mitte des Analytenaufnahmegefäßes 40 befindet, bleibt die Richtung des Lichtpfades 100 durch das Vorhandensein des Analytenaufnahmegefäßes 40 im Wesentlichen unverändert. Selbstverständlich ändert sich die Intensität des entlang dem Lichtpfad 100 gesendeten Lichts und diese Änderung der Intensität wird verwendet, um den Inhalt des Analytenaufnahmegefäßes 40 zu prüfen.
  • Ebenfalls in 2A und 2B wird eine Positionierungsbuchse 11 dargestellt, die sich um die LED-Quelle 1 herum befindet. Die Positionierungsbuchse 11 dient zum genauen Zentrieren der LED-Quelle 1 direkt unter dem Licht koppelnden Totalreflexionskonus 35, wodurch eine im Wesentlichen gleichmäßige, radiale Beleuchtung durch Licht sichergestellt wird, das durch die radiale Lichtleiteinrichtung 30 geleitet wurde.
  • Die 3A und 3B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das eine zentrale Lichtquelle mit mehreren Schächten 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 zum Tragen mehrerer Analytenaufnahmegefäße 40 umfasst. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die mehreren Schächte 45 radial um den Licht koppelnden Totalreflexionskonus 35 der radialen Lichtleiteinrichtung 30 herum angeordnet. Somit empfangen die mehreren Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 im Wesentlichen gleiche Strahlungsflüsse von der LED-Quelle 1. Wenn darüber hinaus die Gefäß-Trageinrichtung 80 radialsymmetrisch ist, kann diese Radialsymmetrie genutzt werden, um alle Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 bei einer im Wesentlichen gleichen Temperatur vorzuhalten. Wenn beispielsweise die Gefäß-Trageinrichtung 80 einen aus einem thermisch leitfähigen Material bestehenden Ring (beispielsweise ein Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, wie beispielsweise den in 10 dargestellten Wärmeleitblock 85) umfasst, kann ein Heizungsring (wie beispielsweise die in beispielsweise 10 dargestellte Heizung 90) direkt im Inneren und/oder außerhalb der Gefäß-Trageinrichtung 80 angeordnet werden, und alle Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 werden bei einer im Wesentlichen gleichen Temperatur vorgehalten. Somit sind auch dann, wenn die absolute Inkubationstemperatur auf Grund beispielsweise von thermischen Schwankungen und/oder fehlkalibrierten Geräten Fehlern unterworfen ist, immer noch genaue Differentialmessungen über Proben in unterschiedlichen Schächten 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 möglich. Sowohl die Heizung als auch die Anordnung der Schächte 45 innerhalb der Gefäß-Trageinrichtung 80 wird im Folgenden ausführlicher in Bezug auf 9 diskutiert.
  • Die 4A und 4B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 dar, insbesondere eine gekrümmte Keil-Lichtleiteinrichtung. Ebenso wie bei der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 1A und 1B leitet die radiale Lichtleiteinrichtung 30 der 4A und 4B von der LED-Quelle 1 emittiertes Licht (das optional durch ein Lichtfilter 2 gelangt) radial zu mehreren Schächten 45 innerhalb der Gefäß-Trageinrichtung 80. Bei gekrümmten Keil-Wellenleitern können mehrere LED-Quellen vertikal versetzt werden und das Licht, das die Analytenaufnahmegefäße 40 in den Schächten 45 beleuchtet, scheint aus einer einzigen, zentralen Quelle 111 zu stammen. Die radiale Lichtleiteinrichtung 30 der 4A und 4B ist aus mehreren unterschiedlichen Gründen besonders nützlich. Beispielsweise kann durch Verringern der Gesamtanzahl von Schächten 45, die von einer bestimmten LED-Quelle 1 erleuchtet werden, die Intensität pro Schacht 45 erhöht werden. Dieser Effekt kann durch Sammeln und/oder Fokussieren des Lichts auf das Ende der radialen Lichtleiteinrichtung 30, beispielsweise durch Verwendung von Linsen und sphärischen und/oder parabolischen Reflektoren (nicht dargestellt), verstärkt werden. Die erhöhte Lichtintensität pro Schacht 45 ist besonders nützlich, wenn beispielsweise Proben mit einem niedrigen Durchlässigkeitsgrad geprüft werden. Ein anderer Grund dafür, dass die radiale Lichtleiteinrichtung 30 der 4A und 4B besonders nützlich ist, besteht darin, dass mehrere derartige Lichtleiteinrichtungen und LED-Quellen 1 in einer einzigen Vorrichtung zum Durchführen von Assays verwendet werden können. Hierdurch wird der Bereich verfügbarer Assays vergrößert, die an den Analytenaufnahmegefäßen 40 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 durchgeführt werden können. Beispielsweise können einige Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 dem Prüfen auf ein Chromophor gewidmet sein, während andere Schächte 45 dem Prüfen auf ein anderes Chromophor gewidmet sind, das ein anderes Absorptionsspektrum besitzt. Da unterschiedliche LED-Quellen 1 zum Prüfen gesonderter Gruppen von Schächten 45 verwendet werden können, kann jedes Chromophor bei einer Wellenlänge geprüft werden, bei der es eine nahezu maximale Reaktion (beispielsweise Absorptionsvermögen) zeigt, und es kann eine erhöhte Empfindlichkeit auf jedes Chromophor erzielt werden. Darüber hinaus können unterschiedliche Filter zwischen allen LED-Quellen 1 und den radialen Lichtleiteinrichtungen 30 eingefügt werden.
  • Die 5A und 5B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das die zweite beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 umfasst. In diesem optischen System sind mehrere LED-Quellen 1 verfügbar, und von diesen LED-Quellen 1 emittiertes Licht ist entlang dem Umfang der radialen Lichtleiteinrichtung 30 auf Grund der symmetrischen Bauart verschiedener Versionen der zweiten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 im Wesentlichen gleichmäßig um eine Mittelachse verteilt. Wie vorstehend beschrieben, können die mehreren LED-Quellen 1 je nach Wunsch ähnliche oder unterschiedliche Emissionsspektren besitzen.
  • Die 6A und 6B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 dar, insbesondere eine Linsen-Keil-Lichtleiteinrichtung (lensmatic wedge lightguide). Ebenso wie bei der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 1A und 1B leitet die radiale Lichtleiteinrichtung 30 der 6A und 6B von der LED-Quelle 1 emittiertes Licht (das optional durch ein Lichtfilter 2 gelangt) radial zu mehreren Schächten 45 innerhalb der Gefäß-Trageinrichtung 80. Die Linsen-Keil-Lichtleiteinrichtung besitzt jedoch wenigstens eine der Lichtkopplungsfläche 32 (wenn Licht von der LED-Quelle 1 empfangen wird) und einer Lichtentkopplungsfläche 31 (wenn Licht zu den Analytenaufnahmegefäßen 40 in den Schächten 45 gesendet wird) mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der Radius von dem einen oder den mehreren konzentrischen Reihen von Schächten 45 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 für die Analytenaufnahmegefäße 40. Die Linsen-Keil-Lichtleiteinrichtungs-Version der radialen Lichtleiteinrichtung 30 kann somit so entworfen werden, dass ein virtuelles Bild 111 der LED-Quelle 1 direkt in dem Mittelpunkt des Radius von einer oder mehreren konzentrischen Reihen von Schächten 45 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 erzeugt wird. Auch hier kann eine im Wesentlichen gleichmäßige radiale Verteilung von durch mehrere LED-Quellen 1 emittiertem Licht sichergestellt werden, selbst wenn diese Quellen nicht denselben physikalischen Raum einnehmen.
  • Die dritte Ausführungsform (Linsen-Keil) der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 6A und 6B ist aus Gründen besonders nützlich, die denen ähneln, die in Bezug auf die zweite Ausführungsform (gekrümmter Keil) der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 4A und 4B beschrieben wurden. Beispielsweise kann durch Verringern der Gesamtanzahl von Analytenaufnahmegefäßen 40, die von einer bestimmten LED-Quelle 1 er leuchtet werden, die Intensität pro Analytenaufnahmegefäß 40 erhöht werden. Dieser Effekt kann durch Sammeln und/oder Fokussieren des Lichts auf das Ende der radialen Lichtleiteinrichtung 30 beispielsweise durch Verwendung von Linsen und sphärischen und/oder parabolischen Reflektoren (nicht dargestellt) verstärkt werden. Die erhöhte Lichtintensität pro Analytenaufnahmegefäß 40 ist besonders nützlich, wenn beispielsweise Proben mit einem niedrigen Durchlässigkeitsgrad geprüft werden. Ein anderer Grund dafür, dass die dritte Ausführungsform (Linsen-Keil) der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 6A und 6B besonders nützlich ist, besteht darin, dass mehrere derartige Lichtleiteinrichtungen und LED-Quellen 1 in einer einzigen Vorrichtung zum Durchführen von Assays verwendet werden können. Hierdurch wird der Bereich verfügbarer Assays vergrößert, die an den Analytenaufnahmegefäßen 40 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 durchgeführt werden können. Beispielsweise können einige Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 dem Prüfen auf ein Chromophor gewidmet sein, während andere Schächte 45 dem Prüfen auf ein anderes Chromophor gewidmet sind, das ein anderes Absorptionsspektrum besitzt. Da unterschiedliche LED-Quellen 1 zum Prüfen gesonderter Gruppen von Schächten 45 verwendet werden können, kann jedes Chromophor bei einer Wellenlänge geprüft werden, bei der es maximales Absorptionsvermögen zeigt, und es kann eine erhöhte Empfindlichkeit auf jedes Chromophor erzielt werden. Darüber hinaus können unterschiedliche Filter zwischen allen LED-Quellen 1 und den radialen Lichtleiteinrichtungen 30 eingefügt werden.
  • Im Gegensatz zu der radialen Lichtleiteinrichtung 30 der 4A und 4B der zweiten Ausführungsform (gekrümmter Keil) können mehrere Kopien der radialen Lichtleiteinrichtungen 20 der 6A und 6B der dritten Ausführungsform (Linsen-Keil) in einer im Wesentlichen einzigen Ebene vorgehalten werden. Somit ist es leichter, mehrere Schichten der radialen Lichtleiteinrichtungen 20 der dritten Ausführungsform (Linsen-Keil) so zu stapeln, dass jeder Schacht 45 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 unabhängig von dem Standort des Schachtes 45 mit einer von dem Benutzer ausgewählten Wellenlänge geprüft werden kann. Ein einziger Schacht 45 kann darüber hinaus unter Verwendung dieses Ansatzes mit mehreren Wellenlängen geprüft werden, indem beispielsweise die Sende-Wellenlänge durch einen einzigen Schacht 45 durch Verschieben der Phase einer Ein-/Aus-Modulation für unterschiedliche LED-Quellen 1, die übereinander gestapelt sind, jedoch nur einen einzigen Schacht 45 beleuchten, Multiplex unterzogen wird. Das Stapeln mehrerer Schichten der der radialen Lichtleiteinrichtungen 20 der dritten Ausführungsform (Linsen-Keil) kann durch das Hinzufügen von weiteren Lichtröhren und Wandlern (die eine Empfindlichkeit auf die Wellenlänge(n) der weiteren LED-Quellen 1 besitzen) begleitet werden, so dass vollständige zusätzliche, unabhängige, optische Kanäle ausgebildet werden können. Schließlich sind radiale Linsen-Keil-Lichtleiteinrichtungen 20 relativ leicht herzustellen.
  • Die 7A und 7B stellen jeweils eine Ansicht von oben beziehungsweise eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des optischen Systems dar, das die dritte beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 umfasst, insbesondere den Linsen-Keil (lensmatic wedge). Ähnlich wie in den 5A und 5B sind in diesem optischen System mehrere LED-Quellen 1 verfügbar, und von diesen LED-Quellen 1 emittiertes Licht wird entlang dem Umfang der radialen Lichtleiteinrichtung 30 auf Grund der symmetrischen Anordnung verschiedener Versionen der dritten beispielhaften Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30 im Wesentlichen gleichmäßig um eine Mittelachse verteilt. Wie vorstehend beschrieben, können die mehreren LED-Quellen 1 je nach Wunsch ähnliche oder unterschiedliche Emissionsspektren besitzen.
  • 8 stellt ein Schema einer Ansicht von oben einer beispielhaften Bauart eines optischen Systems dar, das die dritte beispielhafte Ausführungsform der radialen Lichtleiteinrichtung 30, insbesondere den Linsen-Keil, umfasst. Dies wird dargestellt, um zu unterstreichen, dass in diesem Fall alle radialen Lichtleiteinrichtungen 20 ein virtuelles Bild 111 einer jeweiligen LED-Quelle 1 an einem Punkt ausbilden können, der zentral zu allen Schächte 45 der Gefäß-Trageinrichtung 80 ist.
  • In 9 wird ein beispielhafter Wärmeleitblock 85 von einer Gefäß-Trageinrichtung 80 dargestellt, der zwei konzentrische, kreisförmige Reihen von Schächten 45 enthält. Darüber hinaus werden ein Heizungsring 90, ein Temperaturwandlungsthermistor 1000, ein Befestigungsführungszapfen 6, O-Ringe 41 sowie doppelte Lichtröhren 675 dargestellt. Der Wärmeleitblock 85 enthält zwei konzentrische, kreisförmige Reihen von Schächten 45, die konfiguriert sind, um ein eingefügtes Analytenaufnahmegefäß 40 (nicht dargestellt) zu tragen. Durch Verwenden zweier konzentrischer, kreisförmiger Reihen von Reihen von Schächten 45 kann die Kapazität des Instrumentes (das heißt, die Anzahl der Schächte 45) erhöht werden. Dies ermöglicht paralleles Prüfen mehrerer Analytenaufnahmegefäße 40, ohne dass die Abmessungen der Gefäß-Trageinrichtung 80 übermäßig ansteigen. In einer Ausführungsform sind 96 Schächte 45 in einer einzigen Gefäß-Trageinrichtung 80 in zwei konzentrischen, kreisförmigen Reihen verteilt aufgenommen.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Schächte 45 relativ tief und ein signifikanter Teil eines eingesetzten Analytenaufnahmegefäßes 40 kann von jedem Schacht 45 aufgenommen werden. Somit sind Querbohrungen (nicht dargestellt), die radial durch die Gefäß-Trageinrichtung 80 gerichtet sind, notwendig, um das Senden von Licht durch die Gefäß-Trageinrichtung 80 zu den Schächten 45 und Lichtröhren 60 und 70 zu ermöglichen.
  • Die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 umfasst darüber hinaus einen Heizungsring 90, der den Wärmeleitblock 85 umgibt. Durch Beibehalten einer Radialsymmetrie um eine Mittelachse sowohl für den Heizungsring 90 als auch für die Schächte 45 in dem Wärmeleitblock 85 kann eine relativ gleiche Temperatur in jedem Schacht 45 in einer einzigen Reihe vorgehalten werden. Somit können auch dann, wenn die absolute Temperatursteuerung nicht effizient funktioniert, immer noch genaue Differentialmessungen über Analytenaufnahmegefäße 40 vorgenommen werden, die in einer selben Reihe inkubiert werden. In einer Ausführungsform ist der Heizungsring 90 aus einer Gleichstromheizung geringer Leistung ausgebildet. Die Energieversorgung für einen solchen Heizungsring 90 kann unter der Mikroprozessor-Steuerung platziert werden und da die Versorgung mit Gleichstrom erfolgt, wird eine Quelle von Wechselstromrauschen innerhalb der Vorrichtung für Assays eliminiert.
  • Die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 umfasst darüber hinaus einen Temperaturwandlungsthermistor 1000, der vorzugsweise in Kontakt mit dem Wärmeleitblock 85 oder innerhalb desselben angeordnet ist. Der Temperaturwandlungsthermistor 1000 kann zum Erzeugen eines Steuersignals verwendet werden, und das Steuersignal wird für eine Steuerung der Temperatur des Wärmeleitblockes 85 mit geschlossener Rückkopplungsschleife (closed loop control) verwendet. Ein geeigneter, handelsüblicher Thermistor 1000 ist der Thermistor mit der Produktnummer QT06002-128 REV A des Unternehmens Quality Thermistor, Inc. Wenn beispielsweise der Temperaturwandlungsthermistor 1000 anzeigt, dass die Temperatur des Wärmeleitblockes 85 unter eine vorgegeben (und möglicherweise vom Benutzer eingestellte) Temperatur gefallen ist, kann dem Heizungsring 90 eine erhöhte Leistung bereitgestellt werden, und die Temperatur des Wärmeleitblockes 85 wird erhöht. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung wird die Assay-Inkubationstemperatur bei 37°C ± 0,1°C gehalten, hierzu wird ein Kalibrierungsthermistor mit einer Genauigkeit von +/–0,1°C verwendet. Die Nachschlagetabelle für den Temperaturwandlungsthermistor 1000 ist in einem Speicher gespeichert, und der Temperaturwandlungsthermistor 1000 wird alle 3 Sekunden über einen 12-Bit-A/D-Wandler ausgelesen. Dieses digitale Signal entspricht dem Steuersignal für die Rückkopplungsschleife, und ein Mikrocontroller erhöht die Leistung, die an der Heizung anliegt, wenn die ersichtliche Temperatur 36,9°C unterschreitet, und senkt die angelegte Leistung, wenn die ersichtliche Temperatur 37,1°C überschreitet.
  • Die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 kann darüber hinaus einen O-Ring 41 enthalten, der in jedem Schacht 45 eingeschlossen ist. Ein O-Ring 41, der so im Inneren des Schachtes 45 angeordnet ist, stellt einen ausreichenden Widerstand gegen das Fallen bereit, so dass ein in einem Schacht 45 platziertes Analytenaufnahmegefäße 40 nicht herunterfällt und das Analyt verschüttet. Darüber hinaus sind derartige O-Ringe 41 kostengünstig und ersetzbar.
  • Die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 kann darüber hinaus eine doppelte Lichtröhre 675 enthalten, die jede der Lichtröhren 60 und 70 umschließt, die in die Basis des Wärmeleitblockes 85 eingefügt sind. Eine doppelte Lichtröhre 675 kann verwendet werden, um eine konstante räumliche Beziehung zwischen jeder der Lichtröhren 60 und 70 beizubehalten.
  • Schließlich kann die beispielhafte Gefäß-Trageinrichtung 80 darüber hinaus einen Befestigungsführungszapfen 6 enthalten, der in den Wärmeleitblock 85 eingefügt werden kann und verwendet wird, um die relativ winklige Position des Wärmeleitblockes 85 in Bezug auf jedwede Trageinrichtung oder Abdeckung davon zu fixieren.
  • 10 zeigt die Baugruppe einer Assay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung für Assays ist zwischen einer Basis 200 und einer Abdeckung 800 eingeschlossen, wodurch die optischen und elektronischen Komponenten beispielsweise gegen Staub, Wasserspritzer und andere Gefahren der Umgebung geschützt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind alle Lichtwandler 65 und 75 auf einer einzigen Leiterplattenbaugruppe 300 angeordnet, um Licht zu empfangen, das von einer jeweiligen Lichtröhre 60 oder 70 ausgegeben wurde. Einige oder alle elektronischen Signalverarbeitungselemente können auf einer einzigen Leiterplattenbaugruppe 300 angeordnet werden, wie beispielsweise Zeitsteuerungselemente, A/D-Wandler, Kanalmultiplexer, elektrische Filter, Schalter und/oder Zwischenspeicher. Es kann entweder eine unverarbeitete oder eine verarbeitete (beispielsweise abgetastete und gefilterte) Ausgabe aus den einzelnen Lichtwandlern 65 und 75 über einen vielpoligen Absperrverbinder (multi-pin bulkhead connector) (nicht dargestellt), der beispielsweise an der Seitenwand der Basis 200 befestigt ist, an einen externen Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor weitergegeben werden. Selbstverständlich können in einigen Ausführungsformen der Erfindung mehrere Leiterplattenbaugruppen 300 verwendet werden.
  • Abhängig von der Dicke des Wärmeleitblockes 85 können eine oder mehrere LED-Quellen 1 und radiale Wellenleiter 30 im Wesentlichen konzentrisch in der Heizung 90 und dem Wärmeleitblock 85 angeordnet werden. Wenn der Wärmeleitblock 85 relativ dick ist, können einer oder mehrere der Lichtpfade 100 und 101 durch den Wärmeleitblock 85 hindurchgehen. Dies kann erreicht werden, indem radiale Löcher gebohrt werden, um das emittierte Licht von dem oder den radialen Wellenleitern 30 durch ein Analytenaufnahmegefäß 40 in einem Schacht 45 zu einer jeweiligen Lichtröhre 60 oder 70 zu senden, die in dem Wärmeleitblock 85 befestigt ist. Die jeweilige Lichtröhre 60 oder 70, die in einem in einer axialen Richtung in den Wärmeleitblock 85 gebohrten Loch befestigt sein kann, kann anschließend das Licht an den jeweiligen Lichtwandler 65 oder 75 auf der Leiterplattenbaugruppe 300 senden. Wenn, wie bereits erwähnt, weitere optische Kanäle, die in der Lage sind, Messungen an einem einzigen Analytenaufnahmegefäß 40 in einem Schacht 45 durchzuführen, hinzugefügt werden, dann können auch je nach Bedarf zusätzliche Lichtröhren und Lichtwandler hinzugefügt werden.
  • Die dargestellte Assay-Vorrichtung besitzt zwei gesonderte, radiale Wellenleiter 30 gemäß der ersten beschriebenen Ausführungsform, wovon eine entlang dem Lichtpfad 100 Licht zum Prüfen sendet und eine andere entlang dem Lichtpfad 101 Licht zum Feststellen eines Analytenaufnahmegefäßes 40 sendet. Selbstverständlich sind auch andere Anzahlen und Arten radialer Wellenleiter 30 unter der aktuellen Erfindung verfügbar. Darüber hinaus kann ein oder können mehrere radiale Wellenleiter 30 so angeordnet werden, dass sie Licht über dem Wärmeleitblock 85 zu einer jeweiligen Lichtröhre 60 oder 70 senden, welche in dem Wärmeleitblock 85 befestigt sein kann oder auch nicht. In einem solchen Fall kann es wünschenswert sein, die einzelnen Analytenaufnahmegefäße 40 optisch zu isolieren, indem eine lichtundurchlässige Trennvorrichtung zwischen benachbarten Analytenaufnahmegefäßen 40 angebracht wird.
  • Die zwei getrennten radialen Wellenleiter 30 selbst sind durch eine optische Trennvorrichtung 400 voneinander optisch isoliert. Eine solche optische Trennvorrichtung kann beispielsweise aus einem dünnen Metall- oder Polymerstück ausgebildet werden, welches für die von der jeweiligen einen oder den mehreren LED-Quellen 1 verwendeten Wellenlängen im Wesentlichen lichtundurchlässig ist.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Isoliermantel 500 über dem Wärmeleitblock 85 und/oder der Heizung 90 angeordnet und befestigt, um eine Gefäß-Trageinrichtung 80 zu bilden. Der Isoliermantel 500 kann verschiedenen Zwecken dienen. Erstens können die Leistungsanforderungen der Heizung 90 verringert werden, indem der Wärmeleitblock 85 und/oder die Heizung 90 thermisch isoliert werden, außerdem kann ein gleichmäßigeres Heizen über den ganzen Wärmeleitblock 85 hinweg erhalten werden. Darüber hinaus könnte eine Wärmeleitung zu der Basis 200 selbst dann minimiert werden, wenn der Isoliermantel 500 physikalischen Kontakt mit der Basis 200 hätte. Da darüber hinaus der Isoliermantel 500 die Leistungsanforderungen der Heizung 90 zum Vorhalten einer im Wesentlichen konstanten Inkubationstemperatur verringert, kann eine Gleichstromheizung 90 verwendet werden, die leicht an eine mikroprozessorbasierte Steuerung angepasst werden kann und elektrisches Hintergrundrauschen durch Entfernen einer Hochleistungs-Wechselstromkomponente aus der Assay- Wechselstromkomponente aus der Assay-Vorrichtung eliminiert. Dies ist besonders nützlich, wenn eine Leiterplattenbaugruppe 300 einige und/oder alle Verarbeitungsgeräte enthält, da die Basis 200 sowie eine Abdeckung 800 in einigen Ausführungsformen nur mit den Gleichstromversorgungsleitungen für die inneren elektronischen Schaltkreise einen Faraday'schen Käfig bilden können.
  • Ein weiterer Vorteil des Isoliermantels 500 ist es, dass dieser es ermöglicht, die Dicke des Leitblockes 85 innerhalb der Gefäß-Trageinrichtung 80 zu minimieren und somit das Gesamtgewicht des Instruments zu verringern. Beispielsweise kann der Isoliermantel 500 eine Oberseite besitzen, die von dem Leitblock 85 entfernt ist, und Löcher (nicht dargestellt), die die Analytenaufnahmegefäße 40 tragen, können durch diese Oberseite gebohrt werden. Somit wird ein Analytenaufnahmegefäß 40, das in einen Schacht 45 eingefügt wird, sowohl von dem Leitblock 85 als auch von dem Isoliermantel 500 getragen. Die Verwendung eines Isoliermantels ermöglicht es also, die Dicke des Leitblockes 85 in der Gefäß-Trageinrichtung 80 zu minimieren, während eine Trageinrichtung für Analytenaufnahmegefäße 40 mit einem minimalen Gewichtsanstieg bereitgestellt werden kann, da der Isoliermantel 500 beispielsweise aus einem Polymer hergestellt werden kann. Ein Beispiel-Material für den Isoliermantel 500 ist DELRTN (Acetal).
  • Noch ein weiterer Vorteil des Isoliermantels 500 besteht darin, dass er dazu dienen kann, die Position anderer Komponenten einschließlich der O-Ringe 41 und der radialen Lichtleiteinrichtung(en) 20 in Bezug auf den Leitblock 85 und die Schächte 45 zu fixieren.
  • In der in 10 dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem Isoliermantel 500 und der Abdeckung 800 eine Anzeigebaugruppenschicht einschließlich einer Abdeckung 700 und einer LED-Anzeigebaugruppe 600 enthalten. Sowohl die Abdeckung 700 als auch die LED-Anzeigebaugruppe 600 können verwendet werden, um einem menschlichen Bediener Informationen über die Schächte 45 bereitzustellen. Beispielsweise kann auf der Abdeckung 700 eine alphanumerische Benennung für jeden Schacht 45 bereitgestellt werden, und die LED-Anzeigebaugruppe 600 kann beispielsweise verwendet werden, um einem Bediener anzuzeigen, dass die Assay-Vorrichtung berück sichtigt, dass ein Analytenaufnahmegefäß 40 in einen bestimmten Schacht 45 eingefügt wurde. Somit können Bedienerfehler auf Grund von unvollständigem und/oder fehlerhaftem Einsetzen eines Analytenaufnahmegefäßes 40 vermieden werden.
  • 11 stellt eine Drahtmodellansicht einer beispielhaften zusammengebauten Assay-Vorrichtung mit 96 Schächten dar. Die 96 Schächte in der dargestellten, beispielhaften Vorrichtung sind in zwei konzentrischen, kreisförmigen Reihen um einen Mittelpunkt herum angeordnet, der eine reelle oder virtuelle LED-Quelle 1 enthält. Die Orte der Schächte 45 entlang der zwei Reihen sind darüber hinaus zueinander versetzt, so dass ein freier optischer Pfad von der reellen oder virtuellen LED-Quelle 1 zu den äußeren Schächten besteht. Schließlich muss es in der Assay-Vorrichtung keine beweglichen Teile geben, und darüber hinaus kann die gesamte Vorrichtung mikroprozessorgesteuert und mit Gleichstrom versorgt werden.
  • 12 stellt ein beispielhaftes elektronisches Blockdiagramm einer Assay-Vorrichtung dar. Wie bereits erwähnt, kann ein einziger Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 zum Steuern des Betriebs der Elemente der Assay-Vorrichtung sowie zum Aufzeichnen der Ergebnisse der Assays verwendet werden. Beispielsweise kann der Widerstand des Thermistors 1000 beispielsweise durch Platzieren des Thermistors 1000 in einer Brücke und Digitalisieren einer Differentialspannung über die Brücke mit einem A/D-Wandler 660 gemessen werden. Die digitalisierte Differentialspannung kann an den Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 weitergegeben werden, der Zugriff beispielsweise auf eine Nachschlagetabelle besitzt, die bestimmten Differentialspannungen eine bestimmte Temperatur zuordnet. Ein beispielhafter, handelsüblicher Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 ist von Motorola, Produktnummer MC68HC711 E9FN3. Der Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 kann anschließend die digitalisierte Differentialspannung mit einem Referenzwert vergleichen und die Ausgangsleistung für die Heizung 90 je nach Bedarf erhöhen und/oder absenken. Dies wird im Folgenden in Bezug auf die 14 ausführlicher diskutiert.
  • Ein weiteres Verfahren zum Festlegen einer Temperatur erfolgt durch das Verwenden eines vom Hersteller kalibrierten Thermistors 1000. Für solche Vorrichtungen wird vom Hersteller eine R-T-Nachschlagetabelle bereitgestellt. In diesem Fall misst der A/D-Wandler 660 einen absoluten Potentialabfall und somit den Widerstand über den Thermistor 1000.
  • Eine weitere Funktion des Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessors 610 wird mit einer digitalen Verbindung zu einer Intensitäts-Steuereinheit 650 für die LED-Quelle 1 implementiert. Diese Intensitäts-Steuereinheit 650 kann digitale Intensitäts-Steuersignale von dem Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 empfangen und diese zum Erhöhen und/oder Absenken der an eine oder mehrere der LED-Quellen 1 angelegten Vorspannung verwenden. Dies wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn ein Analytenaufnahmegefäß 40 neu in einen bestimmten Schacht 45 eingefügt wird oder wenn das durch einen Lichtwandler 75 empfangene Licht eine zu niedrige Intensität besitzt, als dass von einem Lichtwandler 75 eine genaue Messung durchgeführt werden kann. Die Intensitäts-Steuereinheit 650 kann darüber hinaus verwendet werden, um je nach Bedarf die Vorspannung zu modulieren, die an die LED-Quellen 1 angelegt wird.
  • Damit die angelegte Vorspannung eine Lichtemission von den LED-Quellen 1 bewirken kann, muss eine geeignete Spannung über die LED-Quellen 1 bestehen (das heißt, die LED-Quellen 1 müssen in Durchlassrichtung vorgespannt sein). Auch dies kann durch den Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 bestimmt werden, der einen Lichtquellen-Multiplexer 655 verwendet, um selektiv einen elektrischen Rückstrompfad durch eine oder mehrere bestimmte LED-Quellen 1 zu vervollständigen. Der Lichtquellen-Multiplexer 655 kann eine LED-Quelle 1 selektiv in Durchlassrichtung vorspannen, und zwar als Reaktion beispielsweise auf das Einsetzen eines Analytenaufnahmegefäßes 40 in einen bestimmten Schacht 45, der von einer LED-Quelle 1 bedient wird, auf die Auswahl einer bestimmten Assay-Wellenlänge durch einen Bediener entsprechend der Emission der LED-Quelle 1, oder einfach auf das Ausführen einer Ein-/Aus-Modulation, wie ausführlicher in 15 beschrieben.
  • Eine gesonderte Gefäß-Feststellungs-Lichtquelle 1 wird in 12 zum Darstellen der gesonderten Steuerung des optischen Pfades zum Feststellen des Vorhandenseins eines Gefäßes dargestellt, wenn eine dedizierte, radiale Lichtleiteinrichtung 30 verwendet wird, um den Lichtpfad 101 auszubilden. Diese Gefäß-Feststellungs-Lichtquelle 1 kann darüber hinaus durch eine LED gebildet und mit einem Lichtquellen-Multiplexer 655 und einer Intensitäts-Steuereinheit 650 gesteuert werden, wie oben beschrieben.
  • Der Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 kann auch auf eine andere Art darauf reagieren, dass der Lichtwandler 75 eine unzureichende Lichtintensität aufnimmt, und zwar, indem eine Verstärkung (amplification gain) für einen Verstärker geändert wird, der einem oder mehreren Lichtwandlern 75 zugeordnet ist. Dies kann bewerkstelligt werden, indem ein Schachtauswahlsignal an die Schachtauswahleinheit 620 gesendet wird, zusammen mit einem digitalen Verstärkungsanpassungssignal, das an die Verstärkungsanpassungsvorrichtung 635 gesendet wird, die anschließend die Verstärkung des Signalverstärkers 645 für den ausgewählten Schacht 45 erhöhen kann. Die Schachtauswahleinheit 620 kann aus einem anderen Multiplexer ausgebildet sein, der die Ausgabe eines bestimmten Schachtes 45 zum Eingeben in den Signalverstärker 645 auswählt. Selbstverständlich können ebenfalls mehrere Schachtauswahleinheiten 620, Signalverstärker 645 und Verstärkungsanpassungsvorrichtungen 635 verwendet werden, um eine gleiche Aktion hervorzurufen.
  • Ein ähnlicher Prozess kann verwendet werden, um einen Lichtintensitäts-Grenzpegel einzustellen, um festzustellen, ob ein Analytenaufnahmegefäß 40 in einem oder in mehreren Schächten 45 vorhanden ist. Es kann eine digitale Pegeleinsteuerungsvorrichtung 630 (digital level adjuster) verwendet werden, um eine geeignete Spannung für das Gefäß-Feststellungs-Vergleichsglied 640 einzustellen, die sich auf halbem Wege zwischen der Ausgabespannung des Lichtwandlers 65, wenn ein Analytenaufnahmegefäß 40 vorhanden ist, und der Ausgabespannung des Lichtwandlers 65 bewegt, wenn kein Analytenaufnahmegefäß 40 in einem Schacht 45 vorhanden ist. Ein Spannungseinstellsignal kann von dem Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 zu der gleichen Zeit, wenn der geeignete Schacht bei der Schachtauswahleinheit 620 identifiziert wurde, an die digitale Pegeleinsteuerungsvorrichtung 630 gesendet werden. Auch hier können wieder mehrere Schachtauswahleinheiten 620, Pegeleinsteuerungsvorrichtungen 630 und Gefäß-Feststellungs-Vergleichsglieder 640 zum Erzeugen einer ähnlichen Aktion verwendet werden.
  • Der Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 kann darüber hinaus verwendet werden, um ein Bereitschaftssignal und ein Fehlersignal und/oder andere Anzeigesignale zum Ausgeben an die Anzeige 11 zu erzeugen. Die Anzeige 11 dient somit dazu, einem Bediener Betriebsinformationen bereitzustellen.
  • Der Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 kann darüber hinaus verwendet werden, um über einen Kommunikationsanschluss 670 eine Kommunikation mit einem anderen Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610, einem Ausgabe- und/oder Eingabegerät und/oder mit einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen abzuwickeln. Diese Funktionen werden in Bezug auf 16 ausführlicher diskutiert.
  • Die 13A bis C stellen eine Ansicht von oben bei fehlendem Analytenaufnahmegefäß 40, eine Ansicht von oben bei Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 sowie eine Seitenansicht bei Vorhandensein eines Analytenaufnahmegefäßes 40 dar, wobei ein beispielhaftes Seitenwand-Röhrchenerfassungsschema mit einer einzigen radialen Lichtleiteinrichtung 30 verwendet wird. Bei dem dargestellten Beispiel verlaufen beide Lichtpfade 100 und 101 (sowie 102) durch eine einzige, radiale Lichtleiteinrichtung 30, wobei der Lichtpfad 101 einfach um einen Winkel von dem Lichtpfad 100 innerhalb der einzigen radialen Lichtleiteinrichtung 30 versetzt ist. Wie dargestellt, leitet die Seitenwand des Analytenaufnahmegefäßes 40 den Pfad des Lichts, das entlang dem Lichtpfad 101 wandert, bei dem das Analytenaufnahmegefäß 40 nicht in dem Schacht 45 vorhanden ist, zu dem Lichtpfad 102 ab, bei dem das Analytenaufnahmegefäß 40 in dem Schacht 45 vorhanden ist. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, wenn ein Analytenaufnahmegefäß 40 mit flachem Boden, wie in 13C dargestellt, verwendet wird.
  • Darüber hinaus stellt das Seitenwand-Detektorschema, das in den 13A bis C dargestellt wird, zwei weitere Vorteile bereit. Wenn das Analytenaufnahmegefäß 40 ein Reagenzröhrchen ist, wird die Krümmung der Seitenwand häufig innerhalb engerer Toleranzen hergestellt als der Radius des Bodens dieser Gefäße. Somit kann eine zuverlässigere Feststellung dieser Gefäße erhalten werden. Darüber hinaus ermöglicht eine Seitenwanderkennung unabhängig von der Art des Analytenaufnahmegefäßes 40 die Minimierung der Länge des Lichtpfades 100. Da die Lichtröhre 70 näher an den Schacht 45 heran gebracht werden kann, kann die Länge des Lichtpfades 100 verringert und die Intensität des von der Lichtröhre 70 empfangenen Lichts erhöht werden. 14 stellt eine beispielhafte Prozessschleife zum Überwachen und Steuern der Inkubationstemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In einer Ausführungsform wird diese Prozessschleife während des Betriebes der Assay-Vorrichtung zu jeder Zeit durchgeführt. Mit anderen Worten, es muss kein Analytenaufnahmegefäß 40 in einen Schacht 45 eingefügt sein. In Schritt 1210 wird die Temperatur mit dem Temperaturwandlungsthermistor 1000 abgelesen, der vorkalibriert sein und entsprechende Temperaturen und Widerstände in einer Nachschlagetabelle in einem computerlesbaren Speicher gespeichert haben kann. Alternativ kann der Temperaturwandlungsthermistor 1000 über einen Temperaturbereich nahe einer gebräuchlichen Inkubationstemperatur wie beispielsweise 37,0°C linearisiert werden. In jedem Fall wird, unmittelbar nachdem eine Temperatur (und/oder ein entsprechender Widerstand) bestimmt wurde, dieser Wert in Schritt 1220 aufgezeichnet. Dies kann durch Schreiben in einen computerlesbaren Speicher wie beispielsweise den dargestellten Pyros-Datenblock 1000 erfolgen. Das Aufzeichnen der Temperatur in Schritt 1220 muss nicht immer durchgeführt werden. So muss beispielsweise in dem Fall einer langen Assay-Zeitdauer nur eine aus einer bestimmten Anzahl gemessener Temperaturen aufgezeichnet werden. Alternativ muss keine Temperatur aufgezeichnet werden, wenn sich kein Analytenaufnahmegefäß 40 in einem Schacht 45 befindet.
  • In Schritt 1230 wird bestimmt, ob die in Schritt 1210 gelesene Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Wenn bei der dargestellten Prozessschleife die gelesene Temperatur weniger als 37,1°C und mehr als 36,9°C beträgt, kehrt der Prozessablauf, möglicherweise nach einer geeigneten Verzögerung, zu Schritt 1210 zurück. Wenn jedoch die gelesene Temperatur weniger als 36,9°C beträgt, setzt der Prozessablauf mit Schritt 1280 fort, wobei die Heizungssteuerung anzeigt, dass die Leistung für die Heizung 90 erhöht werden soll. In Schritt 1285 wird erneut bestimmt, ob die in Schritt 1210 gelesene Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Die Bestimmung in Schritt 1285 erfolgt, um zu bestimmen, ob eine kritische Temperatursituation auf Grund von zu wenig Heizen vorliegt. Wenn beispielsweise die gelesene Temperatur weniger als 36,5°C beträgt, wird dem Bediener in Schritt 1295 durch Einstellen einer LED-Anzeige der Vorderplatte auf Rot eine kritische Situation angezeigt. Die Assay-Vorrichtung stellt darüber hinaus eine innere Statusanzeige auf einen Wert wie beispielsweise 0 ein, wodurch das Vorhandensein einer kritischen Temperatursituation auf Grund von zu wenig Heizen angezeigt wird. Nachdem die kritische Temperatursituation sowohl dem Benutzer und/oder anderen Teilen der Vorrichtung angezeigt wurde, werden in Schritt 1270 durch Schreiben beispielsweise in den dargestellten Pyros-Datenblock 1000 sowohl die Temperatur als auch der Status aufgezeichnet. Nach dem Aufzeichnen der Temperatur und des Status springt der Prozessablauf zurück zu Schritt 1210.
  • Wenn bestimmt wurde, dass keine kritische Temperatursituation vorliegt, setzt in Schritt 1235 der Prozessablauf mit Schritt 1270 fort, ohne dem Benutzer und/oder anderen Teilen der Vorrichtung eine kritische Temperatursituation anzuzeigen. Auch hier können in Schritt 1270 die Temperatur und der Status aufgezeichnet werden, indem beispielsweise in den dargestellten Pyros-Datenblock 1000 geschrieben wird. Nach dem Aufzeichnen der Temperatur und des Status springt der Prozessablauf zurück zu Schritt 1210.
  • Wenn jedoch die gelesene Temperatur mehr als 37,1°C beträgt, setzt der Prozessablauf in Schritt 1230 mit Schritt 1240 fort, wobei die Heizungssteuerung anzeigt, dass die Leistung für die Heizung 90 gesenkt und/oder abgeschaltet werden soll. In Schritt 1250 wird erneut bestimmt, ob die in Schritt 1210 gelesene Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Die Bestimmung in Schritt 1250 erfolgt, um zu bestimmen, ob eine kritische Temperatursituation auf Grund von zu viel Heizen vorliegt. Wenn beispielsweise die gelesene Temperatur mehr als 37,5°C beträgt, wird dem Bediener in Schritt 1260 durch Einstellen einer LED-Anzeige der Vorderplatte auf Rot eine kritische Situation angezeigt. Die Assay-Vorrichtung stellt darüber hinaus eine innere Statusanzeige auf einen Wert wie beispielsweise 2 ein, wodurch das Vorhandensein einer kritischen Temperatursituation auf Grund von zu viel Heizen angezeigt wird. Nachdem die kritische Temperatursituation sowohl dem Benutzer und/oder anderen Teilen der Vorrichtung angezeigt wurde, können in Schritt 1270 durch Schreiben beispielsweise in den dargestellten Pyros-Datenblock 1000 sowohl die Temperatur als auch der Status aufge zeichnet werden. Nach dem Aufzeichnen der Temperatur und des Status springt der Prozessablauf zurück zu Schritt 1210.
  • Wenn bestimmt wurde, dass keine kritische Temperatursituation vorliegt, setzt in Schritt 1250 der Prozessablauf mit Schritt 1270 fort, ohne dem Benutzer und/oder anderen Teilen der Vorrichtung eine kritische Temperatursituation anzuzeigen. Auch hier können in Schritt 1270 die Temperatur und der Status aufgezeichnet werden, indem beispielsweise in den dargestellten Pyros-Datenblock 1000 geschrieben wird. Nach dem Aufzeichnen der Temperatur und des Status springt der Prozessablauf zurück zu Schritt 1210.
  • 15 stellt einen Prozessablauf für eine beispielhafte Ein-/Aus-Modulation des von der LED-Quelle 1 ausgegebenen Lichts als Hintergrund-Korrektur dar. Bei der Ein-/Aus-Modulation wird zuerst für einen bestimmten Lichtwandler eine Hintergrund-Lichtintensität bestimmt und anschließend wird eine Messung des gesendeten Lichts durchgeführt. Die Hintergrundintensität kann somit von dem bestimmten Wert abgezogen werden, wodurch genauere Messungen vorgenommen werden können. In Schritt 1300 wird eine LED-Quelle 1 abgeschaltet, die den Großteil der Beleuchtung für einen bestimmten Schacht 45 bereitstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in einem bestimmten Schacht 45 bereits ein Analytenaufnahmegefäß 40 eingefügt. Der bestimmte Schacht 45 kann von dem Bediener identifiziert werden, oder die Instrumente können permanent einen Zyklus über alle verfügbaren (beispielsweise gefüllten) Schächte 45 durchführen, und der bestimmte Schacht 45 ist zufälligerweise ein nächster Schacht in der Reihe. In beiden Fällen wird in Schritt 1310 die Adresse des bestimmten Schachtes 45 ausgewählt, so dass eine Hintergrund-Ausgabe des Lichtwandlers 75 (und je nach Bedarf selbst die eines Lichtwandlers 65) digitalisiert und/oder auf andere Weise für das Speichern verarbeitet werden kann. Anschließend wird in Schritt 1320 die Hintergrund-Ausgabe des Lichtwandlers 75 gelesen und/oder digitalisiert. Nachdem die Informationen, die sich auf die Hintergrund-Ausgabe des Lichtwandlers 75 beziehen, gespeichert wurden, setzt der Prozessablauf mit Schritt 1330 fort, wobei die LED-Quelle 1, die den Großteil der Beleuchtung für einen bestimmten Schacht 45 bereitstellt, eingeschaltet wird. Das bei eingeschalteter LED-Quelle 1 durch das Analytenaufnahmegefäß 40 gesendete Licht wird als der „Probenwert" bezeichnet. In Schritt 1340 wird ein oder werden mehrere „Probenwerte" über einen Zeitraum gelesen, so dass der Inhalt des Analytenaufnahmegefäßes 40 beispielsweise turbidimetrisch und chromogen geprüft werden kann. Bevor die gelesenen „Probenwerte" beispielsweise angezeigt und/oder in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, wird die gelesene Hintergrund-Ausgabe des Lichtwandlers 75 von den „Probenwerten" abgezogen. Selbstverständlich können sowohl die unveränderten „Probenwerte" als auch die gelesene Hintergrund-Ausgabe des Lichtwandlers 75 gespeichert und der Subtraktionsbetrieb beispielsweise nur nach Anforderung durch einen Bediener durchgeführt werden.
  • Die Modulation der Intensität von ausgestrahltem Licht von der LED-Quelle 1 muss nicht, wie in Bezug auf 15 beschrieben (Ein/Aus in einem Schritt), implementiert werden. Beispielsweise kann eine sinusförmige Modulation der Ausgabe-Intensität der LED-Quelle 1 mit Phasenverriegelung verwendet werden, um zwischen dem Licht aus einer bestimmten LED-Quelle 1 und dem Hintergrund zu unterscheiden (einschließlich anderer LED-Quellen 1, vorausgesetzt, die anderen Quellen sind nicht auf ähnliche Weise moduliert). Als ein weiteres Beispiel kann die Ein-/Aus-Modulation fortgesetzt während des Prüfens auftreten, so dass eine fortgesetzte Messung des Hintergrundes erfolgt.
  • Als ein weiteres Beispiel einer nützlichen Modulation kann das von der LED-Quelle 1 emittierte Licht gesteuert werden, um einer vorgegebenen Intensität als einer Funktion der Zeit zu folgen. Diese Intensität als eine Funktion der Zeit kann ausgewählt werden, um beispielsweise die Intensität als eine Funktion der Zeit nachzuahmen, die beobachtet werden würde, wenn ein bestimmter Assay durchgeführt würde. Wenn somit alle Analytenaufnahmegefäße 40 aus den Schächten 45 entfernt sind, kann das Licht aus einer einzigen LED-Quelle 1 im Wesentlichen einheitlich an mehrere (oder sogar alle) Lichtwandler 75 gleichzeitig gesendet werden. Somit können die gemessenen Intensitäten für alle der getrennten optischen Kanäle verglichen werden und jeder optische Kanal kann kalibriert werden.
  • 16 stellt ein Computersystem 801 dar, das einen äußeren Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus bilden kann. Beispielsweise kann das Computersystem 801 über einen Kommunikationsanschluss 670 mit dem Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 aus 12 kommunizieren.
  • Das Computersystem 801 umfasst einen Bus 802 oder einen anderen Kommunikationsmechanismus zum Kommunizieren von Informationen sowie einen Prozessor 803, der mit dem Bus 802 gekoppelt ist, zum Verarbeiten der Informationen. Das Computersystem 801 umfasst darüber hinaus einen Hauptspeicher 804, beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (random access memory – RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung (beispielsweise dynamischen RAM (DRAM), statischen RAM (SRAM), synchronen DRAM (SDRAM), Flash-RAM), der oder die mit dem Bus 802 gekoppelt ist, zum Speichern von Informationen und Befehlen, die von dem Prozessor 803 ausgeführt werden sollen. Zusätzlich kann ein Hauptspeicher 804 zum Speichern temporärer Variablen oder anderer Zwischeninformationen während des Ausführens von Befehlen, die von dem Prozessor 803 ausgeführt werden sollen, verwendet werden. Das Computersystem 801 umfasst darüber hinaus einen Nurlesespeicher (read only memory – ROM) 805 oder eine andere statische Speichervorrichtung (beispielsweise programmierbaren ROM (PROM), löschbaren PROM (EPROM) sowie elektrisch löschbaren PROM (EEPROM)), die mit dem Bus 802 gekoppelt sind, zum Speichern statischer Informationen und Befehle für den Prozessor 803. Eine Speichervorrichtung 807 und/oder 808 wie beispielsweise eine Magnetscheibe oder eine optische Scheibe wird bereitgestellt und über eine Scheiben-Steuereinheit (disc controller) 806 mit dem Bus 802 gekoppelt, um Informationen und Befehle zu speichern. Die Speichervorrichtung 807 und/oder 808 kann die Tabelle enthalten, die die Operationen und/oder Messinformationen wie beispielsweise den Pyros-Datenblock 1000 aus 14 aufzeichnet.
  • Das Computersystem 801 kann darüber hinaus Sonder-Logikbausteine (beispielsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (application specific integrated circuit – ASICs)) oder konfigurierbare Logikbausteine (beispielsweise generische Arrays von Logikbausteinen (Generic Array of Logic – GAL)) oder reprogrammierbare feldprogrammierbare Gate-Arrays (reprogrammable field programmable gate array (FPGA)) enthalten. Andere entfernbare Medienvorrichtungen (wie beispielsweise CD (compact disc), (compact disc), Flash-Speicherkarten, Bänder sowie entfernbare magnetoptische Medien) oder weitere feste Medienlaufwerke hoher Dichte können dem Computersystem 801 mit einem geeigneten Gerätebus (beispielsweise einem SCSI(small computer system interface)-Bus, einem IDE(enhanced integrated device electronics)-Bus oder einem DMA(ultra-direct memory access)-Bus) hinzugefügt werden. Derartige entfernbare Medienvorrichtungen und feste Medienlaufwerke hoher Dichte können auch die Tabellen enthalten, die die Betriebs- und/oder Messinformationen wie beispielsweise den Pyros-Datenblock 1000 aus 14 aufzeichnen. Das Computersystem 801 kann zusätzlich eine CD(compact disc)-Lesevorrichtung, eine CD-Lese-/Schreibvorrichtung oder eine CD-Plattenstation (juke box) enthalten, die alle mit demselben oder mit einem anderen Gerätebus verbunden sein können.
  • Das Computersystem 801 kann über den Bus 802 mit einer Anzeigevorrichtung 810 wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre (cathode ray tube – CRT) verbunden sein, um einem Computerbenutzer Informationen anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung 810 kann die Funktionen einer Anzeige 11, wie in 12 gezeigt, durchführen, insbesondere wenn die Assay-Vorrichtung von dem Computersystem 801 entfernt betrieben wird. Die Anzeigevorrichtung 810 kann von einer Anzeige- oder Grafikkarte gesteuert werden. Das Computersystem umfasst Eingabegeräte wie beispielsweise eine Tastatur 811 und eine Zeigevorrichtung 812 (beispielsweise eine Eingabezeiger(cursor)-steuerung) zum Kommunizieren von Informationen und Befehlsauswahlen an den Prozessor 803. Die Zeigevorrichtung 812 (beispielsweise die Eingabezeigersteuerung) ist beispielsweise eine Maus, eine Rollkugel (trackball) oder Eingabezeiger-Richtungstasten zum Kommunizieren von Richtungsinformationen und Befehlsauswahlen an den Prozessor 803 und zum Steuern der Eingabezeigerbewegung auf der Anzeige 810.
  • Das Computersystem 801 kann einen Teil oder alle der Verarbeitungsschritte der Erfindung als Reaktion darauf ausführen, dass der Prozessor 803 eine oder mehrere Abfolgen von einem oder mehreren Befehlen ausführt, die in einem Speicher wie beispielsweise dem Haupt-Festplattenspeicher 807 enthalten sind. Solche Befehle können von einem anderen computerlesbaren Medium wie beispielsweise der Speichervorrichtung 808 in den Haupt-Festplattenspeicher 807 eingelesen werden. Darüber hinaus kann auch ein oder können mehrere Prozessoren in einer Mehrprozessor-Bauart zum Ausführen der Abfolgen von Befehlen verwendet werden, die in dem Haupt-Festplattenspeicher 807 enthalten sind. In alternativen Ausführungsformen können anstelle von oder in Kombination mit Softwarebefehlen auch fest verdrahtete Schaltkreise verwendet werden. Somit sind die Ausführungsformen nicht auf irgendeine spezifizierte Kombination aus Hardware-Schaltkreisen und Software begrenzt.
  • Wie oben festgestellt, umfasst das System 801 wenigstens ein computerlesbares Medium oder einen Speicher, der gemäß den Lehren der Erfindung programmiert ist und zum Speichern von Daten Strukturen, Tabellen, Aufzeichnungen oder anderen, hierin beschriebenen Daten dient. Beispiele für computerlesbare Medien sind CDs (compact discs), Festplatten, Disketten, Band, magnetoptische Scheiben, PROMs (EPROM, EEPROM, Flash-EPROM), DRAM, SRAM, SDRAM und dergleichen. Die vorliegende Erfindung ist auf irgendeinem oder auf einer Kombination der computerlesbaren Medien gespeichert und umfasst Software zum Steuern des Computersystems 801, zum Antreiben einer Vorrichtung oder von Vorrichtungen zum Implementieren der Erfindung und zum Ermöglichen einer Interaktion des Computersystems 801 mit einem menschlichen Benutzer. Derartige Software kann Gerätetreiber, Betriebssysteme, Entwicklungswerkzeuge und Anwendungssoftware enthalten, ist jedoch nicht begrenzt darauf. Derartige computerlesbare Medien umfassen darüber hinaus das Computerprogramm, das Produkt der vorliegenden Erfindung ist, zum Durchführen der gesamten, beim Implementieren der Erfindung durchgeführten Verarbeitung oder eines Teils davon (wenn die Verarbeitung verteilt ist).
  • Die Computercodevorrichtungen der vorliegenden Erfindung können jedweder interpretierte oder ausführbare Codemechanismus sein, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Skripte, Interpreter, dynamische Verknüpfungsbibliotheken (dynamic link libraries), Java-Klassen und vollständige, ausführbare Programme. Darüber hinaus können Teile der Verarbeitung der vorliegenden Erfindung aus Gründen einer besseren Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und/oder geringerer Kosten verteilt werden.
  • Die Bezeichnung „computerlesbares Medium", wie hierin verwendet, bezieht sich auf jedwedes Medium oder Medien, die an der Aufzeichnung von Daten und/oder dem Bereitstellen von Befehlen an den Prozessor 803 zum Ausführen teilhaben. Ein computerlesbares Medium kann in vielerlei Form vorliegen, einschließlich nichtflüchtiger Medien, flüchtiger Medien und Übertragungsmedien, jedoch nicht begrenzt darauf. Nichtflüchtige Medien umfassen beispielsweise, optische Scheiben, Magnetscheiben und magnetoptische Scheiben wie beispielsweise die Speichervorrichtungen 807 und/oder 808. Übertragungsmedien umfassen Koaxialkabel, Kupferkabel und Faseroptiken einschließlich der Kabel, die der Bus 802 umfasst. Übertragungsmedien können auch die Form von Schallwellen oder Lichtwellen annehmen, wie beispielsweise die bei Funkwellen- und Infrarot-Datenkommunikation erzeugten Wellen.
  • Gebräuchliche Formen computerlesbarer Medien enthalten beispielsweise Festplatten, Disketten, Band, magnetoptische Scheiben, PROMs (EPROM, EEPROM, Flash-EPROM), DRAM, SRAM, SDRAM oder jedwedes andere Magnetmedium, CDs (compact discs) (beispielsweise CD-ROM) oder jedwedes andere optische Medium, Lochkarten, Papierband oder ein anderes physikalisches Medium mit Lochmustern, eine Trägerwelle (im Folgenden beschrieben) oder jedwedes andere Medium, von dem ein Computer lesen kann.
  • Beim Übertragen von einer oder mehreren Abfolgen von einem oder mehreren Befehlen zu dem Prozessor 803 zum Ausführen können verschiedene Formen computerlesbarer Medien eingesetzt werden. Beispielsweise können die Befehle anfangs auf einer Magnetscheibe eines entfernten Computers enthalten sein. Der entfernte Computer kann die Befehle laden, um einen Teil der vorliegenden Erfindung oder die gesamte Erfindung entfernt in einem dynamischen Speicher zu implementieren, und die Befehle mit einem Modem über eine Telefonleitung senden. Ein Modem, das sich auf einem Computersystem 801 befindet, kann die Daten über die Telefonleitung empfangen und einen Infrarotsender verwenden, um die Daten in ein Infrarot-Signal umzuwandeln. Ein Infrarot-Detektor, der mit dem Bus 802 gekoppelt ist, kann die in dem Infrarot-Signal enthaltenen Daten empfangen und diese auf dem Bus 802 platzieren. Der Bus 802 überträgt die Daten an den Haupt-Festplattenspeicher 807, von dem sie der Prozessor 803 abruft und die Befehle ausführt. Die von dem Haupt-Festplattenspeicher 807 empfangenen Befehle können optional entweder vor oder nach dem Ausführen durch den Prozessor 803 auf einer entfernbaren Medien-Speichervorrichtung 808 gespeichert werden.
  • Das Computersystem 801 umfasst darüber hinaus eine Kommunikationsschnittstelle 813, die mit dem Bus 802 gekoppelt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 813 kann mit dem Kommunikationsanschluss 670 eines internen Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessors 610 verbunden sein, oder der interne Steuerungs-/Aufzeichnungsprozessor 610 kann ganz oder teilweise weggelassen werden und die Kommunikationsschnittstelle 813 kann eine direkte Kommunikation beispielsweise mit der Pegeleinsteuerungsvorrichtung 630 und der Verstärkungsanpassungsvorrichtung 635 durchführen. In jedweder derartigen Implementierung sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 813 elektrische oder elektromagnetische Wellen oder optische Signale, die Daten übertragen, welche verschiedene Arten von Informationen darstellen.
  • Offensichtlich sind im Lichte der oben genannten Lehren zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher ist es ersichtlich, dass die Erfindung innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche auch anders praktiziert werden kann als spezifisch hierin beschrieben.

Claims (43)

  1. Assay-Vorrichtung, umfassend: mehrere Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen (45) zum Aufnehmen einer Vielzahl von Analytengefäßen (40), wobei jede Einrichtung zum Aufnehmen um eine radiale Wellenleitereinrichtung herum angeordnet ist, eine Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen (65, 75) zum Wandeln eines Teils eines von der radialen Wellenleitereinrichtung radial verteilten Lichts, der durch das jeweilige der Analytengefäße gegangen ist, und eine zentrale Einrichtung (1) zum Erzeugen des Lichts, wobei die Vielzahl von Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen in einer im Wesentlichen kreisförmigen Geometrie um die zentrale Einrichtung zum Erzeugen von Licht herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Wellenleitereinrichtung (30) so eingerichtet ist, dass sie einen Teil des Lichts empfängt und diesen radial in Richtung eines Umfangs der radialen Wellenleitereinrichtung sendet, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Teils des Lichts entlang dem Umfang zu erreichen.
  2. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Lichts, eine zweite radiale Wellenleitereinrichtung zum Empfangen eines Teils des durch die zweite Einrichtung zum Erzeugen erzeugten Lichts und zum radialen Verteilen des Teils des zweiten Lichts zu der Vielzahl von Gefäßschächten und eine zweite Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen zum Wandeln eines Teils des durch die zweite radiale Wellenleitereinrichtung radial verteilten zweiten Lichts, der durch die jeweilige der Vielzahl von Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen gegangen ist.
  3. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite radiale Wellenleitereinrichtung eine Vielzahl von Keil-Wellenleitereinrichtungen umfasst.
  4. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die radiale Wellenleitereinrichtung eine Vielzahl von Keil-Wellenleitereinrichtungen umfasst.
  5. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der Vielzahl von Keil-Wellenleitereinrichtungen einen gekrümmten Keil-Wellenleiter umfasst.
  6. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der Vielzahl von Keil-Wellenleitereinrichtungen eine Linsen-Keil-Wellenleitereinrichtung umfasst.
  7. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine zweite Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen zum Wandeln eines Teils des durch die radiale Wellenleitereinrichtung radial verteilten Lichts, der durch die Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen gegangen ist, umfasst.
  8. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen Licht wandelt, das durch einen Seitenbereich der Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen gegangen ist.
  9. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen Licht wandelt, das durch einen Bodenbereich der Gefäß-Aufnahmeeinrichtung gegangen ist.
  10. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen Wandlereinrichtungen zum Detektieren eines Vorhandenseins des Analytengefäßes in der Gefäß-Aufnahmeeinrichtung umfasst.
  11. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Einrichtung zum Regulieren einer Stärke des Lichts, das durch die zentrale Einrichtung zum Erzeugen des Lichts erzeugt wird, umfasst.
  12. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zum Regulieren einen Steuerprozessor umfasst.
  13. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Einrichtungen zum Regulieren eine Einrichtung zum An- und Abschalten der zentralen Einrichtung zum Erzeugen von Licht umfasst.
  14. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zentrale Einrichtung zum Erzeugen von Licht eine LED-Quelle umfasst.
  15. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die LED-Quelle Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 430 nm bis 470 nm erzeugt.
  16. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die LED-Quelle Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 720 nm erzeugt.
  17. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Einrichtung zum Filtern von Licht umfasst.
  18. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Einrichtung zum Filtern entlang einem optischen Pfad zwischen der zentralen Einrichtung zum Erzeugen des Lichts und der radialen Wellenleitereinrichtung angeordnet ist.
  19. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen zwei konzentrische kreisförmige Reihen von Gefäßschächten um die zentrale Einrichtung zum Erzeugen von Licht herum umfasst, wobei die Gefäßschächte der zwei konzentrischen kreisförmigen Reihen versetzt sind, um das durch die radiale Wellenleitereinrichtung radial verteilte Licht zu empfangen.
  20. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Vielzahl von Einrichtungen zum Reflektieren und Leiten des gesendeten Teils des Lichts, der durch die Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen gegangen ist, zu der Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen umfasst.
  21. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Einrichtungen zum Reflektieren und Leiten so konfiguriert sind, dass sie den gesendeten Teil des Lichts, der durch die Einrichtungen zum Aufnehmen gegangen ist, abwärts senden.
  22. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen in einer einzelnen Ebene angeordnet ist.
  23. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Einzeleinrichtung (300) zum Tragen der Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen umfasst.
  24. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Einzeleinrichtung zum Tragen unter der radialen Wellenleitereinrichtung und im Wesentlichen mit dieser parallel angeordnet ist.
  25. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Vielzahl von Trageinrichtungen zum Tragen der Vielzahl von Lichtwandlereinrichtungen umfasst.
  26. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Trageinrichtung zum Tragen der Vielzahl von Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen umfasst.
  27. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Trageinrichtung umfasst: eine Wärmeleiteinrichtung zum Leiten von Wärme zu dem Analytengefäß in der Vielzahl von Gefäß-Aufnahmeeinrichtungen und eine Heizungseinrichtung zum Vorhalten der Wärmeleiteinrichtungen im Wesentlichen auf einer Inkubationstemperatur.
  28. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Heizungseinrichtung eine Gleichstromheizungseinrichtung umfasst.
  29. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Heizungseinrichtung und die Wärmeleiteinrichtung ringförmig sind.
  30. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die ringförmige Heizungseinrichtung um die ringförmige Wärmeleiteinrichtung herum angeordnet ist.
  31. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 27, die des Weiteren eine vorkalibrierte Wandlungstemperatureinrichtung, angeordnet in der Wärmeleiteinrichtung, umfasst.
  32. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Trageinrichtung des Weiteren eine Isolationseinrichtung zum thermischen Isolieren der Wärmeleiteinrichtung umfasst.
  33. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine vorkalibrierte Temperaturwandlungseinrichtung umfasst.
  34. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die radiale Wellenleitereinrichtung ringförmige Wellenleitereinrichtungen umfasst.
  35. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die radiale Wellenleitereinrichtung eine Vielzahl von Wellenleitereinrichtungen umfasst.
  36. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zentrale Einrichtung zum Erzeugen von Licht eine Lichtquelle mit einer Bandbreite von wenigstens 60 nm umfasst.
  37. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Einrichtungen zum Reflektieren und Leiten Lichtröhren sind.
  38. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 24, 25 oder 26, wobei die Trageinrichtung eine Leiterplatte ist.
  39. Verfahren zum Durchführen von Assays, das umfasst: Erzeugen eines Lichts mit einer zentralen Lichtquelle, Anordnen einer Vielzahl von Gefäßen in einer im Wesentlichen kreisförmigen Geometrie um die zentrale Lichtquelle herum, radiales Leiten eines Teils des Lichts mit einer radialen Wellenleitereinrichtung (30) in Richtung auf einen Umfang davon, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Teils des Lichts entlang dem Umfang zu erreichen, Senden eines Teils des geleiteten Lichts durch eine Vielzahl der Gefäße (45) und Wandeln eines Teils des gesendeten Lichts, um einen Assay durchzuführen.
  40. Verfahren nach Anspruch 39, das des Weiteren das Regulieren einer Stärke des Teils des gesendeten Lichts umfasst.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Regulierungsschritt das Regulieren einer erzeugten Lichtstärke umfasst.
  42. Verfahren nach Anspruch 41, wobei der Regulierungsschritt das alternative Beginnen und Beenden des Erzeugens des Lichts umfasst.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, das des Weiteren das Korrigieren einer Hintergrundlichtstärke umfasst.
DE60038040T 1999-11-26 2000-11-27 Pyros kinetix lesevorrichtung zum durchführen von versuchen Expired - Lifetime DE60038040T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16761899P 1999-11-26 1999-11-26
US167618P 1999-11-26
PCT/US2000/032354 WO2001038854A1 (en) 1999-11-26 2000-11-27 Pyros kinetix reader for conducting assays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60038040D1 DE60038040D1 (de) 2008-03-27
DE60038040T2 true DE60038040T2 (de) 2009-02-05

Family

ID=22608093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60038040T Expired - Lifetime DE60038040T2 (de) 1999-11-26 2000-11-27 Pyros kinetix lesevorrichtung zum durchführen von versuchen

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1234169B1 (de)
JP (1) JP2003515160A (de)
AT (1) ATE386262T1 (de)
AU (1) AU1803201A (de)
DE (1) DE60038040T2 (de)
WO (1) WO2001038854A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064749A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Jasco Corp 試料用セル、及びセルホルダ
FR2939200B1 (fr) * 2008-12-03 2015-03-20 Bernard Pierre Andre Genot Systeme d'analyse multifonctions
NL2002368C2 (en) * 2008-12-05 2010-06-08 Avantium Holding B V System and method for simultaneously performing phase behaviour tests on a plurality of samples.
WO2019009209A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 国立大学法人九州大学 光測定装置、導光部材及び光測定方法
JP6924439B2 (ja) * 2017-07-04 2021-08-25 国立大学法人九州大学 光測定装置、導光部材及び光測定方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3882318A (en) * 1974-01-21 1975-05-06 Hycel Inc Detector means for an automatic chemical testing apparatus
GB1505312A (en) * 1975-08-08 1978-03-30 Secr Social Service Brit Apparatus for use in investigating specimens
DE3029795C2 (de) * 1979-08-07 1983-10-27 Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo Automatisches Analysiergerät für Flüssigproben
US4936682A (en) * 1987-08-11 1990-06-26 Associates Of Cape Cod, Inc. Instrument for independently and kinetically measuring light transpassion through a plurality of samples
US5415839A (en) * 1993-10-21 1995-05-16 Abbott Laboratories Apparatus and method for amplifying and detecting target nucleic acids
GB9326078D0 (en) * 1993-12-21 1994-02-23 Chitty Nigel B Spectrophotometer
US5439647A (en) * 1994-02-25 1995-08-08 Fiberchem, Inc. Chip level waveguide sensor
US5745231A (en) * 1995-06-12 1998-04-28 American Research Corporation Of Virginia Method of fluorescence analysis comprising evanescent wave excitation and out-of-plane photodetection
US5724151A (en) * 1995-08-04 1998-03-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company Waveguide sensing element for use in a sample medium and method of rear-firing electromagnetic radiation
DE19647644C2 (de) * 1996-11-18 1999-04-15 Fraunhofer Ges Forschung Mikromechanische Transmissionsmeßzelle

Also Published As

Publication number Publication date
EP1234169A4 (de) 2005-06-15
DE60038040D1 (de) 2008-03-27
ATE386262T1 (de) 2008-03-15
JP2003515160A (ja) 2003-04-22
AU1803201A (en) 2001-06-04
WO2001038854A1 (en) 2001-05-31
EP1234169A1 (de) 2002-08-28
EP1234169B1 (de) 2008-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6900059B1 (en) Reader for conducting assays
DE60000386T2 (de) Adapter für eine pipette, pipette zur absorptionsmessung, verfahren und vorrichtung zur absorptionsmessung
DE60037184T2 (de) Abbildungssystem für optischen bildabtaster
Maiti et al. Measuring serotonin distribution in live cells with three-photon excitation
US5508200A (en) Method and apparatus for conducting multiple chemical assays
US5701181A (en) Fiber optic diffuse light reflectance sensor utilized in the detection of occult blood
DE69523216T2 (de) Multidetektor Messkopf für ein Photometer
DE3686184T2 (de) Spektralfotometer.
EP0834066A1 (de) Verfahren und einrichtung zum nachweis physikalischer, chemischer, biologischer oder biochemischer reaktionen und wechselwirkungen
JP2009204616A (ja) 共鳴光散乱粒子標識から発生する信号を読み取るための装置
Woods et al. Scattered-light properties of diffraction gratings
EP0531468A1 (de) Online prozesssteuerungs-überwachungssystem
DE4306563A1 (de) Probenbehälter für zu analysierende Proben
US5838435A (en) Calibration method for spectroscopic systems
DE60038040T2 (de) Pyros kinetix lesevorrichtung zum durchführen von versuchen
DE10223438A1 (de) Fluoreszenz-Mess-System
EP1068513B1 (de) Verbesserter biomedizinischer test
US7369243B2 (en) Optical measuring apparatus and optical measuring method
EP4196720A1 (de) Leiterplatte mit integrierten lichtquellen
DE2510777C2 (de) Photometrischer Analysator des Drehküvettentyps
Rupnowski et al. Thickness mapping using multispectral imaging
WO1989007757A2 (en) Fluorimeters
DE102020120593A1 (de) Inline-Kompaktmessgerät
Jarvis Microdensitometry with image analyser video scanners
JPS5995441A (ja) 反射光測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition