DE60038403T2 - Abtastende Fluoreszenznachweisvorrichtung für Mehrfachproben. - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung zum Nachweisen von Fluoreszenzsignalen, die von einer speziellen Substanz in einer Probe ausgesendet werden, und zum quantitativen Bestimmen der Substanz anhand der Größe der nachgewiesenen Signale. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung, die zur Echtzeit-Überwachung (Überwachung der Änderung der Fluoreszenzsignalgröße in Abhängigkeit von der Zeit) von zahlreichen Proben bei der klinischen Diagnose geeignet ist, wie etwa Proben, die bei einer festgelegten Temperatur in einer Enzymreaktion oder ähnlichen Reaktion bebrütet werden.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Für die Echtzeit-Überwachung beispielsweise des Fortschritts der Bildung eines Fluoreszenzproduktes bei einer Enzymreaktion wird die Fluoreszenz von der Probe während der Bebrütung der Probe (flüssiges Reaktionsgemisch) bei einer vorgegebenen Temperatur nachgewiesen. Bei der klinischen Diagnose sollte der Nachweis für eine große Anzahl von Proben zügig und simultan durchgeführt werden.
  • Bei einem ersten Verfahren, das herkömmlich in der klinischen Diagnose verwendet wird, werden die Proben entlang einer temperaturgeregelten Führung befördert, und die Fluoreszenz wird nacheinander nachgewiesen. Beispielsweise besteht die Führung aus einem sehr wärmeleitfähigen Material, wie etwa einer Aluminiumlegierung; die Temperatur der Führung wird mit einer Heizung oder ähnlichen Mitteln geregelt; die Proben werden einzeln oder in Gruppen nacheinander mittels einer Kette, eines Drehtisches oder dergleichen entlang der Führung befördert; und die Fluoreszenzsignale werden nacheinander mit einem entlang der Führung angeordneten Fluoreszenzdetektor nachgewiesen.
  • Bei einem zweiten Verfahren wird beispielsweise ein verbundener Probenbehälter oder eine Titerplatte, die mehrere Proben halten kann, auf Temperaturregelungsmitteln platziert, und die Fluoreszenz der mehreren Proben wird simultan nachgewiesen. Dieses System ist gekennzeichnet durch mehrere Fotodetektoren (1), einen Mehrkanal-Fotodetektor (2) oder mechanische Bewegungsmittel (3) zum Bewegen eines Fotodetektors oder eines Lichtwellenleiters (ein Mittel zum Zuführen der von dem Probenbehältern ausgesendeten Fluoreszenzsignale), wie etwa Lichtleitfasern. Ein System dieser Art ist in WO 83/03900 beschrieben.
  • Die Vorrichtung, die die mehreren Fotodetektoren (1) verwendet, benötigt Fotodetektoren in einer Anzahl, die der Anzahl der simultan nachzuweisenden Proben entspricht, und die Fluoreszenzsignale werden für die einzelnen Proben getrennt nachgewiesen. Bei diesem System wird in der Regel das Anregungslicht geteilt und die geteilten Strahlen werden über Lichtwellenleiter zu den einzelnen Proben geleitet.
  • Der vorgenannte Mehrkanal-Fotodetektor (2) verwendet einen Bildabtaster, wie etwa einen CCD-Sensor und eine Fotodiodenanordnung, anstelle der mehreren Fotodetektoren. Der Bildabtaster weist unter Beibehaltung der Lichtemissions-Positionsbeziehungen die von den angeordneten Proben ausgesendeten Fluoreszenzsignale als Bild nach. Auch bei diesem System wird in der Regel das Anregungslicht geteilt und die geteilten Strahlen werden über Lichtwellenleiter (optisches Gerät oder Lichtleitfasern) zu den einzelnen Proben geleitet.
  • Die vorgenannten mechanischen Bewegungsmittel (3) bewegen den Fotodetektor mechanisch über die mehreren Proben oder bewegen die einzelnen Proben nacheinander zu der Fluoreszenznachweisposition, wo die Fluoreszenz mit dem Fotodetektor nachgewiesen wird. Bei diesem System wird der Lichtwellenleiter oft mechanisch bewegt. Bei dieser Gestaltung werden ein Lichtwellenleiter für das Anregungslicht und ein weiterer Lichtwellenleiter für die Fluoreszenz verwendet, und die Probenseiten der beiden Lichtwellenleiter werden kombiniert und werden gemeinsam so bewegt, dass sie die Proben anregen und die Fluoreszenz von ihnen nacheinander nachweisen.
  • Zur Lösung der später genannten Probleme, die die vorstehenden Systeme mit sich bringen, wird in der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-254913 eine weitere Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung beschrieben. Wie in 3 gezeigt, sind bei dieser Vorrichtung Probenbehälter entlang einer Kreislinie positioniert und angeordnet, und ihnen gegenüber und dicht neben ihnen befindet sich ein Ringteil eines ringförmigen Lichtwellenleiters mit einer Trennplatte dazwischen. An der Trennplatte sind optische Mittel für Anregungslicht und optische Mittel für Fluoreszenzlicht angebracht, und diese werden zusammen mit der Trennplatte gedreht. Fluoreszenzsignale, die von den einzelnen Proben erfasst werden, werden über den ringförmigen Lichtwellenleiter an den Fotodetektor gesendet.
  • Herkömmliche Fluoreszenznachweisvorrichtungen haben die nachstehend genannten Probleme bei der Echtzeit-Überwachung der zeitlichen Änderung der Fluoreszenz, die von einer spezifischen Substanz ausgesendet wird, die in einer bei einer vorgegebenen Temperatur bebrüteten Probe enthalten ist.
  • Das vorgenannte erste Verfahren, bei dem die Proben entlang einer temperaturgeregelten Führung befördert werden und die Fluoreszenz nacheinander nachgewiesen wird, kann nachteilig zu einer unzureichenden Genauigkeit der Temperaturregelung, zu einer Begrenzung der Geschwindigkeit der Behandlung einer Anzahl von Proben und zum Verschleppen (Verunreinigung der Proben durch Probenverspritzung) führen. Mit anderen Worten, es ist schwierig, die gesamte Probenzuführungsführung auf einer einheitlichen Temperatur zu halten und die Wärmeleitung zwischen der Zuführungsführung und den Proben über die gesamte Führung hinweg zu vereinheitlichen. Daher kann die Temperatur der Proben während der Zuführung oder auch zwischen den Proben schwanken. Und bei diesem Verfahren werden bei der Überwachung der Fluoreszenzsignale über einen langen Zeitraum die gleichen Proben mehrfach zugeführt und die Fluoreszenz der zugeführten Proben wird nacheinander einzeln nachgewiesen, wodurch die Anzahl der behandelten Proben begrenzt wird. Außerdem kann das Verschleppen nicht vollständig verhindert werden.
  • Bei dem vorgenannten zweiten Verfahren werden zwar die Probleme, die bei dem ersten Verfahren entstehen, gelöst, aber es kann zu anderen Problemen kommen.
  • Das Verfahren, das die mehreren Fotodetektoren (1) verwendet, bringt wegen der mehreren Fotodetektoren hohe Kosten und einen entsprechenden Installationsplatzbedarf mit sich. Für eine Verkleinerung der Vorrichtung und zur Begrenzung des Installationsplatzbedarfs sollte die Anzahl der Fotodetektoren verringert werden, was jedoch die Anzahl der auf einmal behandelten Proben begrenzt. Ein Fotodetektor mit einer kleinen Größe, wie etwa eine Fotodiode, hat keine ausreichende Empfindlichkeit für eine schwache Fluoreszenz. Die mehreren Fotodetektoren müssen einzeln geeicht werden. Und da die Intensität des Fluoreszenzsignals zu der Intensität des Anregungslichts proportional ist, senkt das Teilen des Anregungslichts von der Lichtquelle die Nachweisempfindlichkeit.
  • Das Verfahren, das den Mehrkanal-Fotodetektor (2) verwendet, ist wegen der geringen Empfindlichkeit für schwaches Fluoreszenzlicht nicht geeignet. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann ein Element (ein sogenannter Bildverstärker oder dergleichen) verwendet werden, das die Lichtmenge durch elektronische Verstärkung mittels einer Mikrokanalplatte verstärkt. Das ist jedoch extrem kostspielig und wird nur bei speziellen Untersuchungen verwendet. Außerdem weist dieses System die Fluoreszenz über einen großen Bereich als Bild nach, was eine ungleichmäßige Lichtmengendetektion infolge eines Linsenfehlers und die zusätzliche Verarbeitung einer enormen Datenmenge als Nachteile mit sich bringen kann.
  • Bei dem Verfahren, das die mechanischen Bewegungsmittel (3) verwendet, wird der Bewegungsbereich des Lichtwellenleiters durch die Begrenzung der Flexibilität des Lichtwellenleiters begrenzt, was zu einer Unterbrechung führen kann. Bei diesem Verfahren wird der Lichtdurchlassgrad des Lichtwellenleiters durch Biegen geändert, was den Nachweis der Fluoreszenz mit hoher Reproduzierbarkeit erschwert. Außerdem wird die mechanische Bewegung des Fotodetektors in dem Bewegungsbereich von den angebrachten Kabeln begrenzt, und die Kabel können zu einer Unterbrechung führen.
  • Bei der Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung, die in der vorgenannten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-254913 beschrieben ist und die vorgenannten Probleme löst, wird mit der Erhöhung der Anzahl der zu haltenden Probenbehälter die Vorrichtung größer und die Kosten werden höher. Insbesondere befindet sich das ringförmige Eingangsende gegenüber und dicht an den Probenbehältern, die entlang einer Kreislinie mit einer Trennplatte dazwischen angeordnet sind. Daher muss der Durchmesser des aus Lichtleitfasern bestehenden Rings mit steigender Anzahl von gehaltenen Probenbehältern vergrößert werden, was eine größere Anzahl von verwendeten Lichtleitfasern erfordert. Außerdem wird das Fluoreszenzsignal-Ausgangsende dicker gemacht, wodurch die Flächen von Fluoreszenzwellenlängen-Wählmitteln, wie etwa die Lichtwahrnehmungsfläche des Fotodetektors und des Interferenzfilters, vergrößert werden. Die größeren Abmessungen und höheren Kosten des Lichtwellenleiters, des Fotodetektors, des Interferenzfilters und weiterer optischer Mittel führen insgesamt zu wesentlich größeren Abmessungen und höheren Kosten.
  • Wie vorstehend dargelegt, sollte die Fluoreszenznachweisvorrichtung zur Echtzeit-Überwachung von Fluoreszenzsignalen, insbesondere zur Echtzeit-Überwachung von Proben, die bei einer vorgegebenen Temperatur bebrütet werden, folgende Anforderungen erfüllen: (A) exakte Temperaturregelung, (B) zügige Behandlung von zahlreichen Proben, (C) hohe Empfindlichkeit, (D) hohe Zuverlässigkeit (wenige mechanische Störungen, wie etwa Unterbrechung und Ausfall von beweglichen Teilen, höhere Reproduzierbarkeit des Fluoreszenznachweises, geringe Verschleppungswahrscheinlichkeit), (E) niedrigere Kosten (einfacherer Aufbau der Vorrichtung, Verwendung von preiswerteren Komponenten für die Datenverarbeitung usw.) und (F) geringere Größe der Vorrichtung.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung will eine Fluoreszenznachweisvorrichtung bereitstellen, die die vorgenannten Anforderungen erfüllt. Insbesondere will die vorliegende Erfindung eine Fluoreszenznachweisvorrichtung zur Echtzeit-Überwachung von zahlreichen ortsfest gehaltenen Proben ohne Vergrößerung der Vorrichtung und Erhöhung ihrer Kosten bei einer größeren Anzahl von behandelten Proben bereitstellen. Weiterhin will die vorliegende Erfindung eine Fluoreszenznachweisvorrichtung, die zusätzlich eine Bebrütungsfunktion hat, bereitstellen.
  • Die erfindungsgemäße Fluoreszenznachweisvorrichtung weist Folgendes auf: einen Probenhalter zum ortsfesten Halten von Probenbehältern, die entlang einer Kreislinie oder konzentrischen Kreislinien mit unterschiedlichen Radien angeordnet sind; eine Trennplatte, die verbunden ist mit Antriebsmitteln, sodass sie um einen Drehmittelpunkt in der Mitte der Kreislinie oder konzentrischen Kreislinien drehbar ist, mit optischen Mitteln für Anregungslicht und optischen Mitteln für Fluoreszenzlicht, die jeweils an der Trennplatte so angebracht sind, dass sie in Einheit mit ihr drehbar sind; einen ersten Lichtwellenleiter, der aus zahlreichen Lichtleitfasern besteht; einen Fotodetektor; und eine Lichtquelle zum Erzeugen des Anregungslichts, wobei
    • (a) die optischen Mittel für Anregungslicht so angeordnet sind, dass sie das Anregungslicht von der Seite des Drehmittelpunkts der Trennplatte einleiten, um eine Probe in einem der Probenbehälter selektiv anzuregen,
    • (b) die optischen Mittel für Fluoreszenz auf mehreren Kreislinien mit unterschiedlichen Durchmessern zur Anordnung der Probenbehälter vorgesehen sind und jeweils mindestens einen zweiten Lichtwellenleiter zum Erfassen der Fluoreszenzsignale von den Proben auf den einzelnen Kreislinien haben,
    • (c) die Lichtleitfasern des ersten Lichtwellenleiters so angeordnet sind, dass sie der kreisförmigen Stelle oder den kreisförmigen Stellen gegenüberliegen, die von Fluoreszenzsignal-Ausgangsenden aller optischen Mittel für Fluoreszenzlicht beim Drehen der Trennplatte gezeichnet wird/werden, und dicht angeordnet sind, sodass sie dem Fotodetektor an den Fluoreszenzsignal-Ausgangsenden gegenüberliegen, und
    • (d) das Anregungslicht mit der Drehung der Trennplatte nacheinander zu den entsprechenden Probenbehältern geleitet wird, die entlang der Kreislinien angeordnet sind, und dabei die Fluoreszenz durch die optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die den zweiten Lichtwellenleiter enthalten, nachgewiesen wird.
  • Eine weitere Ausführungsform der Fluoreszenznachweisvorrichtung hat als zweiten Lichtwellenleiter eine einzelne Lichtleitfaser oder mehrere Lichtleitfasern.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluoreszenznachweisvorrichtung sind die Lichtleitfasern, die den ersten Lichtwellenleiter bilden, gleichmäßig in Ringform an dem Fluoreszenzsignal-Eingangsende angeordnet, und der Mittelpunkt des Rings liegt auf dem Mittelpunkt der Trennplatte.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Isolierbehälter zum Aufnehmen zumindest des Probenhalters und Temperaturregelungsmittel zum Halten der Proben auf einer vorgegebenen Temperatur auf.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fluoreszenznachweisvorrichtung.
  • 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fluoreszenznachweisvorrichtung, die mit Temperaturregelungsmitteln versehen ist.
  • 3 zeigt schematisch eine herkömmliche Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung.
  • 4 zeigt schematisch eine Fluoreszenznachweisvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ihrer Gesamtheit.
  • 5 ist eine Vorderansicht eines Teils der in 4 gezeigten Fluoreszenznachweisvorrichtung zu ihrer näheren Beschreibung.
  • 6 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht eines Probenhalterteils und der Temperaturregelungsmittel der in 4 gezeigten Fluoreszenznachweisvorrichtung zu ihrer näheren Beschreibung.
  • 7 ist eine Schnitt-Vorderansicht einer Trennplatte und von optischen Mitteln für Anregungslicht und von optischen Mitteln für Fluoreszenzlicht, die an der Trennplatte angebracht sind, zu ihrer näheren Beschreibung.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform des ersten Lichtwellenleiters der in 4 gezeigten Fluoreszenznachweisvorrichtung.
  • 9 ist eine Schnitt-Vorderansicht eines Teils der in 4 gezeigten Fluoreszenznachweisvorrichtung zur näheren Beschreibung einer Wärmedämmkammer der Temperaturregelungsmittel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fluoreszenznachweisvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
  • 1 zeigt eine in den Ansprüchen 1–3 definierte Fluoreszenznachweisvorrichtung, die zur Echtzeit-Überwachung von mehreren ortsfest angeordneten Proben geeignet ist und ein optisches System zur Fluoreszenz-Analyse verwendet, wobei auch bei einer Zunahme der Anzahl von analysierten Proben die Abmessungen der Vorrichtung nicht vergrößert werden und ihre Kosten nicht steigen.
  • Ein Probenhalter 4 hält ortsfest Probenbehälter, die entlang zweier konzentrischer Kreislinien mit verschiedenen Radien angeordnet sind. Zum Halten der Probenbehälter sind Haltelöcher, die mit der äußeren Gestalt des Probenbehälters übereinstimmen, entlang den beiden Kreislinien vorgesehen. Die Probenbehälter auf dem äußeren Kreis und die auf dem inneren Kreis werden so gehalten, dass sie ohne Unterbrechung jeweils dem Mittelpunkt der Kreise zugekehrt sind. Dadurch kann eine Probe in dem einen Behälter von dem Anregungslicht angeregt werden, das von dem Mittelpunkt der Kreise her von den später erläuterten optischen Mitteln für Anregungslicht ohne Unterbrechung des Lichtwegs durch einen anderen Behälter eingeleitet wird, wodurch eine individuelle Anregung aller Proben ermöglicht wird.
  • Die Anordnung der Probenbehälter auf den Kreislinien ist übrigens nicht auf eine Anordnung in regelmäßigen Abständen oder auf eine wechselweise Anordnung beschränkt, wie sie in 1 gezeigt sind, vorausgesetzt, alle Probenbehälter zeigen zu dem Mittelpunkt der Kreise. Die Anzahl der von dem Probenhalter zu haltenden Probenbehälter ist nicht beschränkt und kann in Abhängigkeit von der Länge der Kreislinien und dem Außendurchmesser des Probenbehälters festgelegt werden. Die Form des Probenhalters, von oben gesehen, ist nicht auf die Kreisform beschränkt, sondern kann die Form eines Polygons, wie etwa eines Quadrats, haben.
  • Der Probenbehälter kann aus einem beliebigen Material bestehen, vorausgesetzt, das Material ist für das Anregungslicht und das Fluoreszenzlicht durchlässig und gegenüber der aufzunehmenden Probe chemikalienbeständig, und es wird unter Berücksichtigung der Probengröße gewählt. Insbesondere wird bei der Überwachung einer Enzymamplifikationsreaktion von Nucleinsäuren bei einer PCR-, NASBA- oder ähnlichen Reaktion ein Probenbehälter mit einem Verschlussstopfen bevorzugt.
  • Unter dem ortsfest angebrachten Probenhalter ist eine Trennplatte 3 so vorgesehen, dass sie mit Antriebsmitteln 7 um den Mittelpunkt der Kreislinien der Probenbehälter-Anordnung drehbar ist. An der Trennplatte sind optische Mittel 5 für Anregungslicht und optische Mittel 6 für Fluoreszenzlicht so angebracht, dass sie zusammen mit der Trennplatte drehbar sind.
  • Die Trennplatte 3 besteht vorzugsweise aus einer Scheibe für ein gleichmäßiges Drehmoment. Die Größe (der Radius) der Trennplatte 3 ist zumindest nicht kleiner als der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Kreislinien und den Probenbehältern. Die Trennplatte unterbricht den Fluoreszenzlichtweg von den Probenbehältern zu dem ersten Lichtwellenleiter außer an der Position (oder dem Teil) der optischen Mittel für Fluoreszenz. Die Trennplatte kann auch über den Probenbehältern angeordnet werden. In diesem Fall sollte jedoch die Trennplatte zum Einsetzen der Probenbehälter in den Probenhalter abnehmbar sein. In vielen Fällen beträgt die Menge der Probe nur einige zehn Mikroliter, und die Effizienz des Fluoreszenznachweises ist höher, wenn das Fluoreszenzsignal von der Unterseite des Probenbehälters empfangen wird. Daher wird die Trennplatte vorzugsweise unter dem Probenhalter angeordnet.
  • Die optischen Mittel 5 für Anregungslicht, die an der Trennplatte angebracht sind, leiten das von einer Lichtquelle 8 erzeugte Anregungslicht selektiv zu nur einem der entlang der Kreislinie angeordneten Probenbehälter. Bei dem in 1 gezeigten System sind die optischen Mittel für Anregungslicht ein Umlenkspiegel 5, der den optischen Weg des von der Lichtquelle 8 eingeleiteten Anregungslichts über einen Spiegel in eine Vertiefung der Drehachse auf der Trennplatte senkrecht umlenkt. Übrigens sollte die vorstehende Formulierung „... leiten das Anregungslicht selektiv zu nur einem der Probenbehälter" nicht genaugenommen werden, sondern sie bedeutet, dass des Anregungslicht gezielt zu einem einzigen Probenbehälter geleitet wird. Beispielsweise kann eine geringe Menge des Anregungslichts von der Außenwand des gewählten Probenbehälters zu einem anderen Probenbehälter ohne nachteilige Wirkung reflektiert werden. Eine Zerstreuungslinse oder ein ähnliches Element kann mit den optischen Mitteln kombiniert werden, um das Anregungslicht zu parallelisieren. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Lichtquelle kann eine kleinere Anregungslichtquelle, wie etwa ein Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode, ortsfest an der umlaufenden Trennplatte angebracht werden, um die optischen Mittel für Anregungslicht und die Lichtquelle zu integrieren.
  • Die optischen Mittel 6 für Fluoreszenzlicht dienen zum Einleiten nur des Fluoreszenzlichts, das von dem einen mit Anregungslicht bestrahlten Probenbehälter ausgesendet wird, in den ersten Lichtwellenleiter 1. Daher sind das Fluoreszenz-Einleitungsende und das Fluoreszenz-Aussendungsende der optischen Mittel für Fluoreszenz so angeordnet, dass sie dem Probenbehälter bzw. dem ersten Lichtwellenleiter dicht gegenüberliegen.
  • Diese optischen Mittel für Fluoreszenzlicht drehen sich gemeinsam mit der umlaufenden Trennplatte. Daher sollten in dem Fall, dass die Probenbehälter entlang mehrerer Kreislinien mit verschiedenen Radien angeordnet sind, die optischen Mittel ortsfest in der gleichen Anzahl wie der der Kreislinien angebracht werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel sollten zwei optische Mittel für Fluoreszenz vorgesehen werden, und die Fluoreszenzsignal-Eingangsenden sollten ortsfest so angeordnet werden, dass sie jeweils den Kreislinien der Probenbehälter-Anordnung auf einer Geraden senkrecht zur Mittelachse entsprechen. Dadurch kann die Fluoreszenz nur von der ausgewählten einen Probe einzeln erfasst werden, gleichgültig, ob sich der Probenbehälter auf der inneren Kreislinie oder der äußeren Kreislinie befindet.
  • Die Trennplatte unterbricht das Fluoreszenzlicht von den anderen Probenbehältern, wenn es ausgesendet wird, sodass es den ersten Lichtwellenleiter nicht erreicht und keine Einleitung des Fluoreszenzsignals von den mehreren Probenbehältern in den Fotodetektor bewirkt. Somit können die Fluoreszenzsignale von zahlreichen Proben diskontinuierlich in Echtzeit mit nur einem Fotodetektor überwacht werden.
  • Jedes der optischen Mittel 6 für Fluoreszenzlicht weist einen zweiten Lichtwellenleiter 6a oder 6b auf, der die von dem Probenbehälter ausgesendeten Fluoreszenzsignale durch ein kleines Loch oder einen kleinen Schlitz zu dem ersten Lichtwellenleiter weiterleitet. Natürlich kann ein optisches Element, wie etwa eine Kondensorlinse, vor oder nach dem zweiten Lichtwellenleiter eingefügt werden, um die Fluoreszenzsignale zu verdichten. Für den zweiten Lichtwellenleiter sind flexible Lichtleitfasern am besten geeignet, aber es kann auch ein starrer Lichtwellenleiter verwendet werden, wie etwa ein einzelner stabförmiger Lichtwellenleiter, ein einzelner blattförmiger Lichtwellenleiter und ein geschweißtes Bündel aus vielen feinen Lichtleitfasern. Wenn die Biegekrümmung der Lichtleitfasern begrenzt wird oder mit einem starren Lichtwellenleiter als zweiter Lichtwellenleiter kann ein Spiegel, ein Prisma oder ein ähnliches Umlenk-Element an einem oder beiden Enden des zweiten Lichtwellenleiters angeordnet werden.
  • Der erste Lichtwellenleiter 1 besteht aus zahlreichen Lichtleitfasern und dient zum Senden der von dem zweiten Lichtwellenleiter ausgesendeten Fluoreszenzsignale an den Fotodetektor 2.
  • An dem Eingangsende für die Fluoreszenzsignale des ersten Lichtwellenleiters sind Lichtleitfasern als Bestandteile so angeordnet, dass sie zu den kreisförmigen Stellen der Fluoreszenz-Aussendungsenden der beiden optischen Mittel 6 zeigen, die durch Drehung der Trennplatte 3 gezeichnet werden. Der Bereich für die Anordnung sollte die kreisförmigen Stellen erfassen, braucht aber nicht die gleiche Form wie die Stellen zu haben. Vorzugsweise sind die Eingangsenden ohne einen Spalt in Form eines Kreises mit dem gleichen Durchmesser wie die kreisförmige Stelle angeordnet. Die beiden Fluoreszenzsignal-Ausgangsenden sind vorzugsweise dicht nebeneinander angeordnet, um den Bereich für die Anordnung der Lichtleitfasern zu verkleinern.
  • Das Fluoreszenzsignal-Ausgangsende des ersten Lichtwellenleiters 1 ist gegenüber einem Fotodetektor 2 angeordnet. Beide sind vorzugsweise ausreichend dicht zueinander angeordnet, um die von dem ersten Lichtwellenleiter ausgesendeten Fluoreszenzsignale ohne Verzögerung an den Fotodetektor zu senden. Die Enden der einzelnen Lichtleitfasern, die den ersten Lichtwellenleiter bilden, werden vorzugsweise mit geeigneten Zubehörteilen gebündelt, um die Stirnflächen zu verdichten und plan zu machen. Durch Bündeln der Enden zum Verkleinern der Anschlussfläche kann das Fluoreszenzsignal von einem Teil des Fotodetektors mit einer relativ einheitlichen Empfindlichkeit auch dann empfangen werden, wenn die Empfindlichkeit der Lichtempfangsfläche des Fotodetektors nicht immer einheitlich ist.
  • Ein typisches Beispiel für den ersten Lichtwellenleiter ist ein Ring-Lichtwellenleiter, der in einer Beleuchtungsvorrichtung eines Lichtmikroskops verwendet wird. Dieser Ring-Lichtwellenleiter besteht aus zahlreichen Lichtleitfasern, und das eine Ende ist durchgehend kreisförmig angeordnet und das andere Ende ist zur Verdichtung und Planmachung gebündelt, um die vorstehend beschriebenen Anforderungen zu erfüllen. Der Ringteil des Ring-Lichtwellenleiters ist fixiert, wobei sich der Mittelpunkt des Rings auf der Drehmittelachse der Trennplatte befindet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat nur einen Fotodetektor 2 zum Nachweisen der Fluoreszenz mehrerer Proben. Das Bündel mit dem Fluoreszenzemissionsende wird ortsfest dicht an dem Fotodetektor 2 angeordnet. Dazwischen kann ein optisches Filter zum Auswählen der für den Nachweis benötigten Wellenlänge des Fluoreszenzlichts angeordnet werden. Das optische Filter kann aber auch vor dem Fluoreszenzsignal-Eingangsende oder als Teil der an der Trennplatte angebrachten optischen Mittel für Fluoreszenz angeordnet werden.
  • Die Lichtquelle 8 wird in Abhängigkeit von der Anregungswellenlänge der Probe und unter Berücksichtigung der erforderlichen Lichtintensität des Anregungslichts ausgewählt, das über die optischen Mittel für Anregungslicht in den Probenbehälter eingeleitet wird. Das Anregungslicht besteht vorzugsweise aus parallelen Strahlen oder wird mittels eines normalen optischen Elements parallelisiert. Spezielle Beispiele sind Laserlichtquellen, wie etwa Argonionenlaser und Halbleiterlaser, und Leuchtdioden.
  • Bei der vorstehenden Gestaltung wird in dem in 1 gezeigten System das Anregungslicht nacheinander mit der Drehung der Trennplatte in die ortsfest an dem Probenhalter gehaltenen Probenbehälter eingeleitet. Gleichzeitig wird das von dem Probenbehälter ausgesendete Fluoreszenzlicht über die optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die den zweiten Lichtwellenleiter umfassen, in den ersten Lichtwellenleiter eingeleitet und wird mit dem Fotodetektor nachgewiesen. Daher können die Ergebnisse des diskontinuierlichen Fluoreszenznachweises für die an dem Probenhalter gehaltenen Proben durch Speichern der Nachweisergebnisse mit dem Fotodetektor durch Steuern der Drehung der Trennplatte mit einem Computer oder dergleichen erhalten werden, wodurch eine Echtzeit-Überwachung realisiert wird.
  • Der als Teil der optischen Mittel verwendete zweite Lichtwellenleiter erübrigt es, die Fluoreszenzsignal-Eingangsseite des ersten Lichtwellenleiters 1 dicht gegenüber den Probenbehältern anzuordnen. Daher kann der Ring-Lichtwellenleiter des ersten Lichtwellenleiters unabhängig von der Anzahl der gehaltenen Probenbehälter verkleinert werden. Außerdem können auch bei einem kleineren Durchmesser des als erster Lichtwellenleiter verwendeten Ring-Lichtwellenleiters die Probenbehälter dicht nebeneinander in einem kleinen Bereich entlang von mehreren konzentrischen Kreislinien mit verschiedenen Durchmessern angeordnet werden. Dadurch kann eine Zunahme der Größe und der Kosten der gesamten Vorrichtung mit steigender Anzahl von gehaltenen Probenbehältern vorteilhaft vermieden werden.
  • 1 zeigt ein Beispiel, in dem zwei Kreislinien mit verschiedenen Durchmessern zur Anordnung der Probenbehälter und zwei optische Mittel für Fluoreszenz verwendet werden. Aus der vorstehenden Beschreibung geht jedoch hervor, dass die Anzahl der Kreislinien und die Anzahl der optischen Mittel für Fluoreszenz nicht hierauf beschränkt sind, solange die Anzahlen der beiden gleich sind und die einzelnen Probenbehälter zum Mittelpunkt der konzentrischen Kreislinien zeigen.
  • 2 zeigt eine Fluoreszenznachweisvorrichtung, die zur Echtzeit-Überwachung von mehreren ortsfest gehaltenen Proben geeignet ist und ein optisches System zur Fluoreszenz-Analyse ohne Vergrößerung oder Kostenanstieg bei steigender Anzahl von zu analysierenden Proben sowie temperaturgeregelte Bebrütungsmittel als eine Ausführungsform, die in Anspruch 4 definiert ist, aufweist. Mit anderen Worten, die in 2 gezeigte Vorrichtung hat das optische System zur Fluoreszenz-Analyse, das unter Bezugnahme auf 1 erläutert worden ist, und zusätzlich Temperaturregelungsmittel zum Halten der Proben auf einer vorgegebenen Temperatur.
  • Die Temperaturregelungsmittel weisen ein oder mehrere Paare aus einer Heizung und einem Temperaturfühler auf. Das in 2 gezeigte Beispiel hat zwei solche Paare. Es sind mehrere Paare aus der Heizung und dem Temperaturregler zum Halten der entlang der einzelnen konzentrischen Kreislinien angeordneten Probenbehälter auf der gleichen Temperatur vorgesehen. Wenn die Probenbehälter entlang nur einer Kreislinie angeordnet sind, arbeitet ein solches Paar zufriedenstellend, da die Abstände zwischen der einen Heizung und den Probenbehältern gleich gemacht werden können.
  • Der Probenhalter hat, von oben gesehen, eine runde Ringform. Eine Heizung 9a oder 9b und ein Temperaturfühler 10a oder 10b sind an der Innenperipherie bzw. der Außenperipherie des Probenhalters angebracht. Die Heizungen und die Fühler sind mit den Temperaturreglern verbunden, und die beiden Fühler werden auf die gleiche Temperatur eingestellt. Dadurch werden die Kontaktflächen zwischen den Probenbehältern und dem Probenhalter vollständig auf der gleichen Temperatur gehalten, damit die Proben durch Wärmeleitung von dem Probenhalter auf der gleichen Temperatur gehalten werden.
  • Das Beispiel in 2 hat eine Wärmedämmkammer zum Aufnehmen des Probenhalters, der Trennplatte und eines Teils der Drehantriebsmittel, der optischen Mittel für Anregungslicht und der optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die an der Trennplatte angebracht sind, und das Fluoreszenzsignal-Eingangsteils des ersten Lichtwellenleiters. Die Wärmedämmkammer ist vorzugsweise zur Wärmedämmung der Proben, deren Temperatur mit dem Temperaturregler von außen geregelt wird, für eine genauere Temperaturregelung vorgesehen. Zumindest der Probenhalter wird zu diesem Zweck in der Wärmedämmkammer untergebracht.
  • Das Verfahren für die Temperaturregelung ist nicht auf das vorstehende Verfahren beschränkt. Beispielsweise kann der Probenhalter in einer Thermostatkammer angeordnet werden und die Temperatur kann durch Luftkonvektion geregelt werden. Das Verfahren zur Temperaturregelung ist nicht auf das Erwärmen mit einer Heizung oder dergleichen beschränkt, sondern kann Kühlung oder Wärmezyklen aus wiederholtem Erwärmen und Abkühlen umfassen. Das Kühlen kann unter Verwendung eines Kühlelements, wie etwa eines Peltier-Elements, und eines Kühlventilators anstelle der Heizung erfolgen. Die Wärmezyklen werden unter Verwendung einer Kombination aus einem Heizelement, wie etwa einer Heizung, und einem Kühlelement, wie etwa einem Peltier-Element und einem Kühlventilator, durchgeführt.
  • Durch Kombinieren des in 1 gezeigten optischen Systems mit Temperaturregelungsmitteln kann eine Fluoreszenznachweisvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die eine Bebrütung bei einer vorgegebenen Temperatur, wie etwa eine Enzymreaktion mit mehreren Proben, mit hoher Genauigkeit durchführen kann und die bei der Enzymreaktion entstehende zeitliche Änderung der Fluoreszenzsignale in Echtzeit überwachen kann.
  • Die 47 zeigen die erfindungsgemäßen Fluoreszenznachweisvorrichtungen zur näheren Beschreibung, ohne die Erfindung zu beschränken.
  • 6 zeigt einen Probenhalter 4. Der Probenhalter 4 besteht aus zwei ringförmigen Aluminiumlegierungsteilen, und zwar einem oberen und einem unteren Teil. Der obere ringförmige Teil 4a hat 32 Löcher (mit einem Durchmesser von 8 mm), die mit dem Außendurchmesser eines Probenbehälters übereinstimmen, zum Aufnehmen und Halten von 32 Probenbehältern entlang zweier Kreislinien mit einem Durchmesser von 80 mm und 106 mm, und zwar 16 Löcher, die in regelmäßigen Abständen auf jeder der Kreislinien angeordnet sind. Die Löcher entlang der inneren Kreislinie und die Löcher entlang der äußeren Kreislinie sind wechselweise angeordnet, damit die einzelnen Löcher zur Mittelachse der Trennplatte zeigen. Der untere ringförmige Teil 4b hat 32 Löcher jeweils zum berührenden Abstützen der Unterseite der Probenbehälter, 32 Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm zum Durchlassen von Anregungslicht und 16 Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm zum Erfassen von Fluoreszenzsignalen an Positionen, die den 32 Löchern des oberen ringförmigen Teils entsprechen.
  • Unter dem Probenhalter ist eine scheibenförmige Trennplatte 3 dicht an den Probenbehältern angeordnet, wie in 7 gezeigt. Im Mittelteil dieser Trennplatte 3 ist ein Winkelprisma als optische Mittel 5 für Anregungslicht ortsfest angebracht, um das aufwärts entlang der Drehachse eingeleitete Anregungslicht rechtwinklig zu reflektieren, um es zu einem Probenbehälter zu leiten. An dem Außenperipherieteil der Trennplatte 3 sind zwei Löcher zum Durchlassen der Fluoreszenzsignale gebohrt, und dort sind zwei optische Mittel 6 für Fluoreszenz, die Kugellinsen 6c, 6d und zweite Lichtwellenleiter 6a, 6b umfassen, ortsfest angebracht. Die beiden Löcher und die Fluoreszenzsignal-Eingangsenden der beiden optischen Mittel für Fluoreszenz sind jeweils gegenüber den beiden Kreislinien der Probenbehälter-Anordnung angeordnet und sind auf einer Linie senkrecht zur Mittelachse der konzentrischen Kreislinien ortsfest angebracht. In diesem Beispiel bestehen die zweiten Lichtwellenleiter 6a, 6b aus plastischen Lichtleitfasern (mit einem Faserdurchmesser von 1 mm und einer Länge von etwa 80 mm). Die beiden Fluoreszenzsignal-Ausgangsenden sind dicht zueinander und gegenüber den Fluoreszenzsignal-Eingangsenden des ersten Lichtwellenleiters angeordnet und sind fest mit der Drehachse der Trennplatte verbunden.
  • Wie in 5 gezeigt, sind mit der Trennplatte 3 die Antriebsmittel 7 verbunden, die eine zylindrische Drehachse 7a, einen Schrittmotor 7b, ein Lager 7c, einen Drehschlitz 7d, einen Drehpositionssensor 7e, ein Zwischengetriebe 7f und eine Kupplung 7g aufweisen. Dadurch werden die Trennplatte 3 und die optischen Mittel 5 für Anregungslicht und die optischen Mittel 6 für Fluoreszenzlicht, die daran angebracht sind, durch die Bewegung der Antriebsmittel in einer Einheit gedreht. Der Drehschlitz und der Drehpositionssensor können zum Ermitteln des Zustands der Drehung der Trennplatte, also der Position des Probenbehälters, der gerade dem Fluoreszenznachweis unterzogen wird, vorgesehen werden.
  • Als erster Lichtwellenleiter 1, der aus einem Bündel von Lichtleitfasern besteht, wird in diesem Beispiel ein Ring-Lichtwellenleiter, der in 8 gezeigt ist, zum Durchlassen von Beleuchtungslicht für ein Lichtmikroskop verwendet (Durchmesser des Faserstrangs: 30 μm, Anzahl der Faserstränge: etwa 90.000, Bündeldurchmesser: 9,5 mm, Ringdurchmesser: 38 mm). Dieser Ring-Lichtwellenleiter dient normalerweise dazu, den Beobachtungsgegenstand eines Lichtmikroskops dadurch zu beleuchten, dass das von dem Bündelteil eingeleitete Licht von dem Ring emittiert wird. In diesem Beispiel wird der Ring-Lichtwellenleiter so verwendet, dass er die Richtung des Lichttransports umkehrt, wobei der Ringteil als Fluoreszenzsignal-Eingangsende und der Bündelteil als Fluoreszenzsignal-Ausgangsende verwendet wird.
  • Das Fluoreszenzsignal-Eingangsende des ersten Lichtwellenleiters 1, also der Ringteil, ist ortsfest so angeordnet, dass der Mittelpunkt des Rings auf der Drehachse der Trennplatte liegt, wie in den 1 und 5 gezeigt. Mit der Drehung der Trennplatte zeichnet das Fluoreszenzsignal-Ausgangsende des zweiten Lichtwellenleiters eine kreisförmige Stelle. Die beiden Fluoreszenzsignal-Ausgangsenden der zweiten Lichtwellenleiter befinden sich dicht gegenüber dem Ringteil des ersten Lichtwellenleiters, sodass das von dem zweiten Lichtwellenleiter ausgegebene Fluoreszenzsignal in den ersten Lichtwellenleiter eingeleitet wird, um unabhängig von dem Zustand der Drehung der Trennplatte unverändert an den Fotodetektor gesendet zu werden.
  • An dem Fluoreszenzsignal-Ausgangsende (Bündelteil) des Ring-Lichtwellenleiters ist ein Fotodetektor (Fotovervielfacher) dicht daneben angeordnet, und dazwischen befindet sich ein optisches Wellenlängenwählfilter (Interferenzfilter: 520 nm). Als Anregungslichtquelle wird ein Argonionenlaser verwendet, und als Anregungslicht wird Laserlicht mit 488 nm verwendet.
  • Eine Grundplatte 1, eine Grundplatte 2 und ein Stützstab sollen die Lagebeziehungen der Teile zum Montieren des Probenhalters, der Trennplatte und des Drehantriebsmechanismus, der optischen Mittel für Anregungslicht und der optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die an der Trennplatte angebracht sind, und des Ringteils des ersten Lichtwellenleiters der vorgenannten Teile festlegen. Das Winkelprisma ist so angeordnet, dass es als Umlenkspiegel zum Einleiten des von der Anregungslichtquelle ausgesendeten Anregungslichts entlang der Drehachse feineinstellbar ist.
  • Der Probenhalter 4 hat, von oben gesehen, eine runde Ringform, wie in 6 gezeigt. Eine Heizung 9a oder 9b und ein Temperaturfühler 10a oder 10b sind an der Innenperipherie bzw. der Außenperipherie des Probenhalters angebracht. Als Heizung wird eine Bandheizung verwendet, und als Temperaturfühler wird ein Platin-Widerstandsthermometer verwendet. In einer Wärmedämmkammer sind der Probenhalter, die Trennplatte und ein Teil der Drehantriebsmittel, der optischen Mittel für Fluoreszenzlicht und der optischen Mittel für Anregungslicht, die an der Trennplatte angebracht sind, und des Fluoreszenzsignal-Eingangsteils des ersten Lichtwellenleiters untergebracht. Die Wärmedämmkammer besteht aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, wie etwa einem Polyacetal-Kunststoff und Polystyrenschaum. Durch Wärmedämmung kann die Temperatur der Proben exakt geregelt werden, und sie können für eine Enzymreaktion oder dergleichen bebrütet werden.
  • Die vorstehende Fluoreszenznachweisvorrichtung weist das Fluoreszenzsignal mit dem nachstehend beschriebenen Verfahren nach. Der von dem Argonionenlaser ausgesendete Laserstrahl wird von dem unter der Drehachse angeordneten Reflexionsprisma aufwärts entlang der Drehachse reflektiert. Dann wird der Laserstrahl von dem auf der Trennplatte angeordneten Winkelprisma zu dem Probenbehälter reflektiert, um die in dem Probenbehälter enthaltene Probe anzuregen. Das von der Probe erzeugte Fluoreszenzlicht wird von dem unteren Teil des Probenhalters emittiert und wird durch das Loch der optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die Kondensor-Kugellinse und den zweiten Lichtwellenleiter geleitet, um an dem Fluoreszenzsignal-Eingangsende (Ringteil) des ersten Lichtwellenleiters konzentriert zu werden. Das durch den ersten Lichtwellenleiter geleitete Fluoreszenzlicht wird von dem 520-nm-Interferenzfilter monochromatisiert und von dem Fotovervielfacher in elektrische Signale umgewandelt, und die elektrischen Signale werden nachgewiesen.
  • Die 32 Proben in den Behältern, die ortsfest entlang den beiden Kreislinien angeordnet sind, werden nacheinander von dem Laserstrahl angeregt, und das erzeugte Fluoreszenzlicht wird von den optischen Mitteln für Fluoreszenzlicht bei der Drehung der Trennplatte aufgefangen. Dadurch kann an mehreren Proben, in diesem Beispiel 32, problemlos ein Fluoreszenznachweis durchgeführt werden. Durch Wiederholen der Drehung der Trennplatte über einen langen Zeitraum kann die Änderung der Fluoreszenzsignale der Proben in Abhängigkeit von der Zeit diskontinuierlich überwacht werden.
  • Die erfindungsgemäße Fluoreszenznachweisvorrichtung hat folgende Vorteile.
  • Die Temperatur der Probenbehälter kann für eine zügige Behandlung mehrerer Proben exakt geregelt werden, da der Probenhalter zum Halten von mehreren Probenbehältern ortsfest befestigt ist. Eine Temperaturdifferenz zwischen den Proben und ein Verschleppen durch Stöße oder Hin- und Herschwingen werden vermieden, da die Probenbehälter feststehend sind und nicht befördert werden.
  • Die Signale können mit hoher Empfindlichkeit nachgewiesen werden, ohne dass es zu vermehrtem Rauschen durch einen Temperaturanstieg kommt, da der Fotodetektor außerhalb der vorgesehenen Temperaturregelungsmittel angeordnet werden kann. Die Kosten für den Fotodetektor können gesenkt werden, die Vorrichtung kann verkleinert werden, und das mühsame Eichen mehrerer Fotodetektoren kann entfallen, da nur ein Fotodetektor verwendet wird. Die Datenverarbeitung kann vereinfacht werden, da die Änderung der Fluoreszenzsignale mehrerer Proben durch Verarbeiten der Signale von nur einem Fotodetektor nachgewiesen werden kann. Insbesondere ermöglicht die Verwendung eines Fotovervielfachers als Fotodetektor eine sehr hohe Empfindlichkeit der Fluoreszenznachweisvorrichtung für schwache Fluoreszenzsignale.
  • Die Lichtleitfasern des ersten Lichtwellenleiters sind in der vorliegenden Erfindung ortsfest angebracht, und der zweite Lichtwellenleiter ist so an der Trennplatte angebracht, dass er sich so dreht, dass die Form unverändert bleibt und sich der Biegezustand nicht ändert. Daher wird durch eine Änderung des Biegezustands der Lichtleitfasern keine Änderung des Lichtdurchlassgrads verursacht, und somit wird eine hohe Reproduzierbarkeit des Signalnachweises erreicht.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nur die Trennplatte und die optischen Elemente für Anregung und Fluoreszenz mechanisch bewegt. Kein Kabel ist mit den beweglichen Teilen verbunden. Daher wird der Bewegungsbereich nicht begrenzt, eine Trennung von Kabeln wird vermieden, und mechanische Störungen werden auf ein Minimum reduziert. Wie vorstehend dargelegt, werden bei der vorliegenden Erfindung die Probenbehälter und Lichtwellenleiter weder befördert noch bewegt, sondern die Trennplatte und die optischen Mittel werden gedreht, um eine Echtzeit-Überwachung mehrerer Proben durchzuführen.
  • Die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-254913 beschriebene Abtast-Fluoreszenznachweisvorrichtung hat das Problem, dass mit steigender Anzahl von Proben die Abmessungen der gesamten Vorrichtung größer werden und ihre Kosten steigen. Das Problem kann zurückgedrängt und verringert werden. Dieser Effekt ist dann beachtlich, wenn die Probenbehälter entlang mehrerer Kreislinien angeordnet werden.
  • Wie vorstehend dargelegt, stellt die vorliegende Erfindung eine Fluoreszenznachweisvorrichtung zur Verfügung, die Proben, die gerade bei einer vorgegebenen Temperatur bebrütet werden, in Echtzeit überwachen kann und die die folgenden Anforderungen erfüllt: (A) sehr genaue Temperaturregelung, (B) zügige Behandlung von zahlreichen Proben, (C) hohe Empfindlichkeit, (D) hohe Zuverlässigkeit (Vermeidung von Unterbrechungen und mechanischen Störungen, wie etwa Ausfall der Funktion von beweglichen Teilen, bessere Reproduzierbarkeit des Fluoreszenznachweises und Vermeidung der Verschleppung), (E) niedrigere Kosten (einfacherer Aufbau der Vorrichtung, keine Verwendung von teuren Komponenten für die Datenverarbeitung) und (F) geringere Größe der Vorrichtung usw.

Claims (4)

  1. Fluoreszenznachweisvorrichtung mit: einem Probenhalter (4) zum ortsfesten Halten von Probenbehältern, die entlang einer Kreislinie oder konzentrischen Kreislinien mit unterschiedlichen Radien angeordnet sind; einer Verteilungsplatte (3), die verbunden ist mit Antriebsmitteln (7), sodass sie um einen Drehmittelpunkt in der Mitte der Kreislinie oder konzentrischen Kreislinien drehbar ist, mit optischen Mitteln (5) für Anregungslicht und optischen Mitteln (6) für Fluoreszenzlicht, die jeweils an der Verteilungsplatte so angebracht sind, dass sie in Einheit mit ihr drehbar sind; einem ersten Lichtwellenleiter (1), der aus zahlreichen Lichtleitfasern besteht; einem Fotosensor (2); und einer Lichtquelle (8) zum Erzeugen des Anregungslichts, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die optischen Mittel für Anregungslicht so angeordnet sind, dass das Anregungslicht von der Seite des Drehmittelpunkts der Verteilungsplatte eingeleitet wird, um eine Probe in einem der Probenbehälter selektiv anzuregen, (b) die optischen Mittel für Fluoreszenz auf mehreren Kreislinien mit unterschiedlichen Durchmessern zur Anordnung der Probenbehälter vorgesehen sind und jeweils mindestens einen Lichtwellenleiter zum Erfassen der Fluoreszenzsignale von den Proben auf den einzelnen Kreislinien haben, (c) die Lichtleitfasern des ersten Lichtwellenleiters so angeordnet sind, dass sie dem kreisförmigen Ort oder den kreisförmigen Orten gegenüberliegen, der/die von Fluoreszenzsignal-Ausgabeenden aller optischen Mittel für Fluoreszenzlicht beim Drehen der Verteilungsplatte gezeichnet wird/werden, und dicht angeordnet sind, sodass sie dem Fotosensor an den Fluoreszenzsignal-Ausgabeenden gegenüberliegen, und (d) das Anregungslicht mit der Drehung der Verteilungsplatte nacheinander zu den entsprechenden Probenbehältern geleitet wird, die entlang der Kreislinien angeordnet sind, und dabei die Fluoreszenz durch die optischen Mittel für Fluoreszenzlicht, die den zweiten Lichtwellenleiter enthalten, nachgewiesen wird.
  2. Fluoreszenznachweisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtwellenleiter aus einer einzigen Lichtleitfaser oder mehreren Lichtleitfasern besteht.
  3. Fluoreszenznachweisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern, die den ersten Lichtwellenleiter bilden, gleichmäßig in einer Ringform an Fluoreszenzsignal-Ausgabeenden angeordnet sind und der Mittelpunkt des Rings auf dem Mittelpunkt der Verteilungsplatte liegt.
  4. Fluoreszenznachweisvorrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, mit Temperaturregelungsmitteln zum Halten der Proben auf einer vorgegebenen Temperatur.
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