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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtsperrvorrichtung für Mikroplatten
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein Einmalbehälter,
der als Mikroplatte bezeichnet wird und eine Vielzahl von Vertiefungen
aufweist, wird in großem
Umfang als Behälter
zur Messung einer Probe oder eines Präparats wie etwa einer biologischen
Komponente verwendet.
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Seit
einiger Zeit wird als hochempfindliches Meßverfahren für biologische
Komponenten oder dergleichen ein Lichtemissions-Meßverfahren
in großem
Umfang angewandt, bei dem eine äußerst schwache
Lichtmenge wie etwa Biolumineszenz und Chemilumineszenz mittels
eines hochempfindlichen Lichtempfängers wie etwa eines Photovervielfachers gemessen
wird. Auch im Fall der genannten Mikroplatte, die als ein Meßprobenbehälter dient,
wird dieses Lichtemissionsmeßverfahren
eingeführt,
und es sind bereits Lichtemissionsmeßvorrichtungen für die Mikroplatte
bekannt.
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Als
Stand der Technik wird
EP
0 523 521 A2 genannt, in der eine Vorrichtung zum Messen
von Lumineszenz mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch
1 angegeben ist, wobei diese Vorrichtung eine ortsfeste Lichtsperrplatte
hat.
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Zwei
Probleme müssen
gelöst
werden: die vollständige
Absperrung von starkem oder intensivem Licht von außen und
die Messung einer äußerst schwachen
Lichtmenge, die von einer Probe abgegeben wird; und die Absperrung
von Streulicht von benachbarten, verschiedenen bzw. anderen Vertiefungen,
um das Auftreten von sogenanntem Übersprechen zu verhindern.
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Maßnahmen
zur Lösung
dieser Probleme sind in den ungeprüften JP-Patentveröffentlichungen 5-157699, 5-209830,
5-281143 und 7-83831 angegeben.
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Von
diesen betreffen die ungeprüften
JP-Patentveröffentlichungen
5-157699, 5-281143 und 7-83831 sämtlich
eine Konstruktion, bei der ein zylindrisches Lichtsperrelement oder
eine Lichtempfangsöffnung
(ein Einlaß)
einer Lichtempfangseinrichtung auf und ab bewegt wird. Zur Lichtabsperrung
während
der Messung bewegt sich das zylindrische Lichtabsperrelement oder
die Lichtempfangsöffnung
abwärts,
um mit der Oberseite einer bestimmten Vertiefung einer Mikroplatte
in Kontakt gebracht oder in diese eingebracht zu werden.
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Im
Fall eines bloßen
Kontakts damit hat dies die Wirkung, daß Übersprechen vermieden wird, während es
gleichzeitig schwierig ist, das starke Licht von außen in ausreichendem
Maß auszusperren, weil
dazwischen ein kleiner Spalt vorhanden sein kann infolge eines Dimensionsfehlers,
der durch Abweichungen der Mikroplatten von verschiedenen Herstellern
oder infolge einer Bearbeitungsgenauigkeit, und zwar speziell ihres
Oberflächenzustands oder
von Oberflächeneinschnitten,
hervorgerufen ist. Daher besteht ein Bedarf für eine Doppelsperrkonstruktion,
um die Gesamtvorrichtung noch weiter gegen Lichtundichtheiten zu
schützen.
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In
diesem Fall bedeutet die Lichtabsperrung für die Gesamtvorrichtung, daß die Vorrichtung
in einen luftdichten Zustand gelangt mit dem Ergebnis, daß ein Langzeitgebrauch
zu einem abnormalen Temperaturanstieg in der Vorrichtung führt, und
zwar infolge der von eingebauten Motoren und elektronischen Teilen
erzeugten Wärme.
Insbesondere finden bei der Messung biologischer Komponenten im
allgemeinen Immunreaktionen und Enzymreaktionen statt, und somit
ist es erwünscht,
daß die
Temperatur der Mikroplatte selbst auf ungefähr 37°C reguliert wird. Wenn aber
bei einer solchen Vorrichtung die Temperatur im Inneren der Vorrichtung
37°C überschreitet,
wird die Temperatursteuerung ohne Vorsehen einer Kühleinheit
unmöglich.
Die Anbringung der Kühleinheit
resultiert außerdem
in einer Größenzunahme
der Vorrichtung und dementsprechend erhöhten Herstellungskosten.
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Wenn
ferner das zylindrische Lichtsperrelement oder die die Lichtaufnahmeöffnung aufweisende
Unterseite in die Oberseite der Mikroplatte eingesetzt ist, muß eine Mikroplatte
mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit verwendet werden, die speziell
für die
Vorrichtung ausgelegt und hergestellt ist. Grundsätzlich ist
die Mikroplatte zum Einmalgebrauch be stimmt, und die Anwendungsmethode
und die Art der Mikroplatte sind von dem zu messenden Objekt abhängig. Daher
ist es wichtig, daß die
Mikroplatte überall
verfügbar
und gleichzeitig billig und für
den Universaleinsatz geeignet ist. Das Anbringen weiterer struktureller
Elemente an der Mikroplatte beeinträchtigt das Leistungsvermögen der
gesamten Vorrichtung und resultiert somit in einem schwerwiegenden
Nachteil.
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Andererseits
wird bei einer Strahlungsmeßvorrichtung,
die in der ungeprüften
JP-Patentveröffentlichung
5-209830 angegeben wird, eine Drosselplatte mit mindestens einer
Drosselöffnung
ortsfest zwischen einem Strahlungsdetektor und einer Mikroplatte
so angeordnet, daß die
Mikroplatte in eine Unterseite der Drosselplatte unter einem Konstantdruck eingesetzt
ist und horizontal bewegbar ist. Bei einer solchen Methode wird
die Konstruktion einfach und bietet Kostenvorteile, während jedoch
gleichzeitig die Fähigkeit,
das starke Licht von außen
auszusperren, ungenügend
ist, so daß die
doppelte Lichtsperrkonstruktion erforderlich ist. Da die gesamte
Oberseite der Mikroplatte ständig
an der Unterseite der Drosselplatte während ihrer Bewegung gleitet,
besteht ein noch schwerer wiegender Nachteil darin, daß dann, wenn
die Probenflüssigkeit
oder dergleichen auf der Oberseite der Mikroplatte verspritzt bzw.
verstreut wird, sie sich mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vielen anderen
Vertiefungen ausbreitet, was zu einer Kreuzkontaminierung führt.
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Wie
oben beschrieben wird, weisen die bekannten Lichtemissionsmeßvorrichtungen
für eine Mikroplatte
zwar verschiedene Verbesserungen hinsichtlich der Absperrung des
starken Lichts von außen
und der Vermeidung von Übersprechen
auf, erreichen jedoch immer noch keine endgültige Struktur und führen daher
zu neuen, sekundären
Problemen wie etwa der Temperatursteuerung der Mikroplatte, der
Einschränkung
auf speziell ausgelegte und gefertigte Mikroplatten und der Kreuzkontaminierung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verschiedene
sekundäre
Probleme zu beseitigen und ferner die Probleme hinsichtlich der
Aussperrung des starken Lichts von außen und der Verhinderung von Übersprechen
auszuschließen.
Zur Beseitigung der vorgenannten Probleme ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Lichtsperrvorrichtung für Mikroplatten mit einem kastenartigen
Träger, der
eine offene Oberseite hat und zur Aufnahme einer Mikroplatte, die
eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, ausgebildet ist und angeordnet
ist, um horizontal bewegt zu werden, und ferner mit einer Lichtsperrplatte
versehen, die ein Lichtempfangsloch hat und über dem kastenartigen Träger angeordnet ist,
um vertikal bewegt zu werden, so daß die Lichtsperrplatte in engen
Kontakt mit dem Umfang des kastenartigen Trägers gebracht wird, wenn sie nach
unten bewegt wird, um eine Blackbox zu bilden, wobei das Lichtempfangsloch
der Lichtsperrplatte eine zylindrische vorragende Unterseite hat,
so daß der äußere Umfang
ihrer Unterseite in engen Kontakt mit einem Umfang einer Öffnungsseite
der Vertiefungsoberseite der Mikroplatte kommt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet ferner eine Lichtemissionsmeßvorrichtung
die oben angegebene Lichtsperrvorrichtung für Mikroplatten, und ein ausgespartes
Führungsloch
ist um das Lichtempfangsloch herum in der Oberseite der Lichtsperrplatte
hergestellt, und ferner ist ein Stutzenfixierblock, der ein Durchgangsloch
hat, das koaxial in bezug auf das Lichtempfangsloch hergestellt
ist, über
dem Führungsloch
so angeordnet, daß ein
Stutzen eines Triggerreagenzinjektors zum Durchgangsloch gewandt ist,
wobei das Führungsloch
der Lichtsperrplatte verschiebbar ist, wenn sich die Lichtsperrplatte
in bezug auf den Stutzenfixierblock hinauf- und hinunterbewegt, und eine Lichtemissionsdetektiereinrichtung
ist über
dem Durchgangsloch angeordnet. Oder ein Durchgangsloch ist koaxial
in bezug auf das Lichtaufnahmeloch hergestellt, und ein Stutzenfixierblock, der
bewirkt, daß ein
Stutzen eines Triggerreagenzinjektors zum Durchgangsloch gewandt
ist, ist über dem
Lichtempfangsloch angeordnet, und ein elastisches Lichtsperrelement
wie etwa ein Balg ist zur Umhüllung
vorgesehen, so daß die
Lichtsperrplatte hinauf- und hinabbewegbar ist, um dadurch Licht
von der Außenseite
durch einen Spalt zwischen dem Lichtempfangsloch der Lichtsperrplatte
und dem Durchgangsloch des Stutzenfixierblocks fernzuhalten, und
ferner ist eine Lichtemissionsdetektiereinrichtung über dem
Durchgangsloch angeordnet. Die Kombination aus beiden Konstruktionen
ist ebenfalls möglich.
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Die
Lichtsperrvorrichtung für
Mikroplatten gemäß der Erfindung
und die darauf basierende Lichtemissionsmeßvorrichtung haben eine Doppel-Lichtsperrkonstruktion,
während
gleichzeitig die Außenlichtsperrmethode
zum Aussperren des starken Außenlichts
so ausgebildet ist, daß nur
der die Mikroplatte aufnehmende kastenartige Träger hermetisch dicht ist, jedoch
nicht das gesamte System, so daß die
von Motoren und elektronischen Teilen erzeugte Wärme verteilt und zur Außenseite
des Systems durch natürliche
Konvektion oder ein Gebläse abgeleitet
werden kann. Daher wird die Mikroplatte durch die davon ausgehende
Wärme nicht
beeinflußt mit
dem Ergebnis, daß die
Temperatursteuerung mit hoher Präzision
ohne Verwendung einer Kühleinheit möglich ist.
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Da
ferner der kastenartige Träger
das starke Außenlicht
vollständig
aussperren kann, wird das Verhindern von Übersprechen in ausreichendem Maß nur auf
eine Weise erreicht, daß die
Oberseite der Mikroplatte nur mit dem äußeren Umfang der Lichtaufnahmeöffnung in
Kontakt gelangt, so daß es nicht
erforderlich ist, eine speziell ausgebildete und gefertigte Mikroplatte
zu verwenden. Da die Lichtsperrplatte fernerwährend der Bewegung der Mikroplatte
nach oben zurückbewegt
wird, ist außerdem
eine Kreuzkontaminierung vermeidbar.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Aufgabe und die Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich
im einzelnen aus der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Lichtemissionsmeßvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
den vorliegenden Erfindung, die sich in einem Meßzustand befindet;
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2 eine
Querschnittsansicht bei der Bewegung einer Mikroplatte von 1;
und
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptbereichs von 2.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen folgt nun eine Beschreibung einer
Lichtsperrvorrichtung für
Mikroplatten und einer Lichtemissionsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung, die
diese Vorrichtung verwendet. 1 ist eine
Querschnittsansicht der Vorrichtung, die gerade eine Lichtemissionsmessung
ausführt, 2 ist
eine Querschnittsansicht der Vorrichtung, wobei eine Mikroplatte
bewegt wird, und 3 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptbereichs davon.
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In 1 bezeichnet 1 einen
wohlbekannten Photovervielfacher, der als Lichtemissionsdetektiereinrichtung
dient und in einem Abschirmgehäuse 2 fest
aufgenommen ist. 3 bezeichnet einen zylindrischen Stutzenfixierblock
für einen
Triggerreagenzinjektor. Der zylindrische Stutzenfixierblock 3 hat
ein Durchgangsloch 4, das koaxial mit dem Photovervielfacher 1 ausgebildet
ist, so daß ein
Lichtstrahl infolge der Lichtemission oder Lumineszenz durch dieses Durchgangsloch 4 geht
und dann eine Lichtempfangsfläche
des Photovervielfachers 1 erreicht. Grundsätzlich ist
die Lichtempfangsoberfläche
des Photovervielfachers 1 von dem Abschirmgehäuse 2 oder
dergleichen bedeckt, um den Empfang von anderem Licht als dem Licht,
das aus dem Durchgangsloch 4 des Stutzenfixierblocks 3 kommt,
zu unterbinden.
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Dieser
Stutzenfixierblock 3 ist festgelegt, so daß er in
bezug auf den Photovervielfacher 1 nicht bewegbar ist,
und eine Seitenfläche
eines Führungslochs 6 einer
Lichtsperrplatte 5 wird mit einer Seitenfläche des
Stutzenfixierblocks 3 in Kontakt gebracht. Der Stutzenfixierblock 3 ist
so ausgebildet, daß er
bei Bewegung einer Mikroplatte 7 aufwärts gleitet. Dieser Bereich
ist zwar passend bearbeitet, um das Eindringen von Licht von außen zu vermeiden;
zur Lichtabsperrung ist es aber auch möglich, die Umhüllung oder
Umschließung
mit einem Balg oder dergleichen von außen vorzusehen. Außerdem ist
es auch zweckmäßig, daß anstelle
der Ausbildung des Führungslochs 6 die
Lichtsperrplatte 5 und der Stutzenfixierblock 3 mit
einem Lichtsperrelement wie etwa einem zum Anschließen dienenden
Balg umhüllt
sind.
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Ferner
ist es möglich,
daß der
Stutzenfixierblock 3 und das Führungsloch 6 der Lichtsperrplatte 5 eine
zylindrische Konfiguration haben, und es ist auch möglich, daß beide
eine Winkelkonfiguration haben, um miteinander in Eingriff zu gelangen
und gegenseitige Umdrehungen zu verhindern.
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Die
Lichtsperrplatte 5 wird durch einen mit einem (nicht gezeigten)
Motor gekoppelten Nocken hinauf- und hinabbewegt und zieht sich
bei Bewegung der Mikroplatte 7 nach oben zurück, wie 2 zeigt. Andererseits
bewegt sich beim Meßvorgang
die Lichtsperrplatte 5 abwärts, um mit einem äußeren Umfang
der Oberseite 10 eines kastenartigen Trägers 9 in engen Kontakt
zu gelangen, um eine vollständige
Blackbox zu bilden.
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Gleichzeitig
damit gelangt eine zylindrische vorstehende Unterseite 12,
die um ein Lichtempfangsloch 11 herum gebildet ist, das
in einem Bodenbereich des Führungslochs 6 offen
ist, in engen Kontakt mit einer Oberseite 13 eines äußeren Umfangs einer
Vertiefung der Mikroplatte 7, die eine Probe enthält, und
infolgedessen wird eine Blackbox mit einer Vertiefung, dem Lichtempfangsloch 11 der Lichtsperrplatte 5,
dem Stutzenfixierblock 3 und dem Abschirmgehäuse 2 gebildet,
wodurch extrem schwaches Licht von anderen Vertiefungen ausgesperrt
wird, um Übersprechen
zu verhindern.
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Der
Kontaktbereich zwischen der Lichtsperrplatte 5 und dem
kastenartigen Träger 9 kann
auf einfache Weise einen Lichtsperrzustand derart annehmen, daß ein elastisches
Element wie etwa ein aus Urethan hergestellter schwarzer Schwamm
auf den Außenumfang
der Oberseite 10 in der Seite des kastenartigen Trägers 9 aufgesetzt
wird. Der Außenumfang
der Oberseite 10 des kastenartigen Trägers 9 ist höher als
der Außenumfang
der Oberseite 13 der Vertiefung der aufgenommenen Mikroplatte 7.
Ferner kann zwar der kastenartige Träger 9 jede Gestalt
haben, solange er die Mikroplatte 7 aufnehmen kann, es
ist aber vorteilhaft, daß er
so ausgebildet ist, daß er
die darin aufgenommene Mikroplatte 7 festlegt.
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Ferner
ist 14 eine Achse zum Verschieben der Mikroplatte 7 in
x- und y-Richtung. Der kastenartige Träger 9 weist ein Gleitlager
an seinem unteren Bereich auf und ist über dieses mit der Achse 14 verbunden.
Der kastenartige Träger 9,
der von einem mit ihm gekoppelten Synchronisierriemen (nicht gezeigt) angetrieben
wird, wird entlang der Achse in x- und y-Richtung horizontal verschoben,
um aufeinanderfolgend gegebene Vertiefungen auszuwählen und
zu messen. Im Normalfall bleibt dabei die Lichtsperrplatte 5 durch
den Nocken 8 an der Oberseite zurückgezogen und bewegt sich nicht.
Wenn jedoch die Gefahr einer Kreuzkontaminierung nicht gegeben ist. kann
die Lichtsperrplatte 5 ebenfalls gleiten, ohne zur Oberseite
zurückgezogen
zu werden.
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Wie
oben beschrieben wird, ist es bei der Lichtsperreinrichtung für Mikroplatten
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit nur einer Lichtsperrplatte möglich, das starke Außenlicht
auszusperren und außerdem
eine doppelte Lichtsperrung zum Verhindern von Übersprechen mit benachbarten
Vertiefungen zu erzielen.
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Ferner
wird bei der Lichtemissionsmeßvorrichtung
gemäß der Erfindung
dadurch, daß keine Lichtabsperrung
der Gesamtvorrichtung vorgesehen ist, der schädliche Wärmeeinfluß von Motoren und elektronischen
Teilen innerhalb der Vorrichtung vermieden, die Verwendung einer
speziellen Mikroplatte ist unnötig,
und eine Kreuzkontaminierung kann reduziert werden, was in einer
kostengünstigen
und universell einsetzbaren Lichtemissionsmeßvorrichtung resultiert, die
imstande ist, eine deutliche Verbesserung der Meßgenauigkeit zu erreichen.
Es versteht sich, daß das
Vorstehende nur auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung bezogen ist und alle hier angegebenen Änderungen und Modifikationen
der Ausführungsformen
der Erfindung nur der Veranschaulichung dienen sollen und keine
Abweichung vom Umfang der Patentansprüche darstellen.