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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Durchführen von
Fluoreszenzmessungen und insbesondere auf ein vollautomatisiertes
Gerät zum
Messen der Fluoreszenz eines Fluoreszenzmarkers, der in einer Testprobe
enthalten ist, für
Allergieassays bzw. -untersuchungen, welches wiederholt die Fluoreszenz
verschiedener Proben unter den gleichen Bedingungen und mit der gleichen
hohen Genauigkeit misst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Heute
werden Allergieuntersuchungen mehr und mehr automatisch ohne Beteiligung
des Menschen zwischen verschiedenen Schritten des Prozesses durchgeführt. Ein
Schritt beim Durchführen eines
Allergietests besteht darin, die Fluoreszenz einer Testprobe zu
messen. Dies kann heute vollautomatisch durchgeführt werden; es gibt aber noch
viele Unzulänglichkeiten.
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Ein
gewöhnliches
Fluoreszenzmessgerät zum
Messen der Fluoreszenz in einer Probe nutzt ein Tablett mit mehreren
Vertiefungen, die die Proben enthalten. Das Tablett wird in ein
Fluoreszenzmessgerät
eingeführt,
das über
die Proben scannt, um die fluoreszierende Probe zu messen. Ein Nachteil
dieses Fluoreszenzmessgeräts
besteht darin, dass die Vertiefungen sich in der Größe unterscheiden
und Unregelmäßigkeiten
aufweisen, die den Strahlweg beeinflussen, und es daher schwierig
ist, Messungen mit hoher Genauigkeit zu erhalten, da die Kalibrierung
des Fluoreszenzmessgeräts
bezüglich
dieser Irregularitäten
und der durchschnittlichen Größe der Vertiefungen
ausgeführt
werden muss.
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Das
US-Patent Nr. 4,447,546 offenbart ein Fluoreszenzgerät für Immunountersuchungen
und ein Verfahren zum Durchführen
von Untersuchungen, wobei ein Fluoreszenzmarker, der Fluoreszenzstrahlung
emittieren kann, wenn er durch energiereichere Strahlung angeregt
wird, in einem Bestandteil eines Antigen- Antikörperkomplexes eingebaut ist. Das
Gerät besteht
aus einem Kapillarrohr, einer Faser und einem Fluoreszenzmessgerät. Die Faser
hat eine Beschichtung, um den Antigen-Antikörperkomplex zu bilden. Die
zu untersuchende Probe wird durch Kapillarwirkung in das Rohr gesaugt.
Die Tiefe der Testprobenschicht auf der Faser hängt von der Inkubationszeit
ab. Nach der Inkubationszeit wird dann die Fluoreszenzmessung durch
Verwenden von Fluoreszenztechniken mit Totalreflexion vorgenommen.
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Das
Gerät,
das in dem obigen US-Patent beschrieben wurde, arbeitet nicht vollautomatisch,
da eine Person die Lichtleiterfaser in der Kapillarröhre zum
Fluoreszenzmessgerät
bringen muss. Dies könnte
eine Quelle für
eine Ungenauigkeit sein, da es nicht sicher ist, dass die Kapillarröhre, die
die Faser enthält,
immer in der gleichen Weise am Fluoreszenzmessgerät ausgerichtet
(engl. lined up) ist. Ein weiterer Nachteil für dieses Gerät besteht
darin, dass die Faser und das Kapillarrohr Wegwerfartikel sind, d.h.
ein neuer Satz aus Faser und Rohr für jede neue Messung genutzt
wird. Folglich sind dieses Gerät
und Verfahren nicht auf ein vollautomatisiertes System zum wiederholten
Messen der Fluoreszenz in verschiedenen Proben ausgerichtet.
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Das
US-Patent Nr. 4,454,235 offenbart ein Gerät und ein Verfahren zum Übertragen
von Fluiden in einem Reagenzprotokoll für mehrere Flüssigkeiten.
Die Fluidübertragung
wird durch eine Kapillarröhre
mit einer kalibrierten Bohrung vorgenommen. Einmal gefüllt wird
der Halter für
die Kapillarröhre
danach in eine zweite Küvette
eingesetzt. Der Inhalt der Kapillarröhre wird in die Flüssigkeit
der zweiten Küvette
entleert. Untersuchungsergebnisse werden danach erhalten, indem
die zweite Küvette
und das Reaktionsprodukt des zweiten Reagenz innerhalb eines Fluoreszenzmessgeräts eingeführt werden.
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Dieses
Gerät und
Verfahren erfordert ebenfalls eine manuelle Handhabung zwischen
verschiedenen Schritten der Untersuchung. Die Hauptaufgabe bei diesem
Patent besteht darin, eine exakte Fluidmenge zwischen zwei Küvetten zu übertragen,
und daher betrifft die Beschreibung nicht das Problem, wie der Prozess
zu automatisieren ist, um die Zeit zu verkürzen, die zum Durchführen einer
Un tersuchung erforderlich ist. Eine manuelle Handhabung beeinflusst
natürlich
auch die Genauigkeit des Untersuchungsergebnisses, da die Messungen
unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden.
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Das
US-Patent Nr. 4,548,498 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung
für einen
laserinduzierten Fluoreszenznachweis in der Flüssigkeitschromatographie, worin
ein Lichtstrahl von einer Laserquelle auf eine Flüssigkeit,
die in einer gewählten Stromrichtung
strömt,
für den
Nachweis einer oder mehrerer Substanzen gerichtet bzw. geführt wird. Diese
Erfindung ist darauf gerichtet zu bestimmen, welche Substanzen in
einer strömenden
Flüssigkeit vorhanden
sind, und ist nicht auf das Problem fokussiert, die Fluoreszenz
in einer Probe jeweils automatisch zu messen, was bei Allergieuntersuchungen
der Fall ist.
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EP 0521636 A1 offenbart
ein Verfahren zur Untersuchung der Aktivität reaktiver Arten mit den Schritten
Projizieren einer Anregungsstrahlung in zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen
und Messen einer emittierten Strahlung von der Probe und einer Referenzsubstanz,
und ein Gerät
zum Durchführen
des Verfahrens. Das Gerät
hat kein Mittel, um die zu untersuchende Probe automatisch zu erneuern.
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Es
gibt zahlreiche andere Patente, die sich auf Fluoreszenzmessungen
konzentrieren, wie zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,978,503, das
eine Proben sammelnde und testende Vorrichtung zum Gebrauch bei
der Fluoreszenz-Immunountersuchung offenbart, und das US-Patent
Nr. 5,221,958, das ein Reflexionsfluoreszenzmessgerät offenbart.
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Alle
oben angeführten
Patente sind jedoch entweder auf das Fluoreszenzmessgerät selbst
gerichtet oder beschreiben ein Gerät, um Testproben manuell zu
untersuchen. Daher besteht ein Bedarf an einem Gerät und einem
Verfahren zum Durchführen vollautomatisierter
Fluoreszenzmessungen, insbesondere Allergieuntersuchungen, bei denen
eine Fluoreszenz verschiedener Proben unter der gleichen Bedingung
und mit der gleichen hohen Genauigkeit wiederholt gemessen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Gerät und ein
Verfahren zum Durchführen
von Fluoreszenzmessungen ohne Beteiligung des Menschen mit hoher
Genauigkeit zu schaffen, indem die Messbedingungen für alle Proben,
die gemessen werden, gleich gehalten werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mit einem Gerät
mit einer Quelle für
Anregungsstrahlung, die ein glühendes
Filament enthält,
im Zusammenwirken mit einem optischen Gehäuse, um Licht einer geeigneten
Wellenlänge
zur Anregung des in der Testprobe enthaltenen Fluoreszenzmarkers
zu liefern und die emittierte Fluoreszenzstrahlung ohne Störungen von
der angeregten Wellenlänge
zu sammeln, wobei das optische Gehäuse einen L-förmigen Lichtkanal
aufweist, einer elektronischen Einheit, die die Intensität der Anregungsstrahlungsquelle
steuert und die emittierte Fluoreszenzstrahlung auswertet, und einer
Kapillarröhre,
die bei der Mitte des Schnitts zwischen den beiden Beinen des L-förmigen Lichtkanals
beweglich vorgesehen und mit dem glühenden Filament ausgerichtet
ist, wobei die Kapillarröhre
zwischen zwei Positionen bewegbar ist und zwischen allen Messungen mit
einer neuen Testprobe versorgt werden kann.
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Ein
Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, automatische Fluoreszenzmessungen
unter exakt den gleichen Bedingungen durchzuführen. Dies wird dadurch erreicht,
dass die Kapillarröhre,
die die Testprobe mit dem Fluoreszenzmarker enthält, für jede Messung ein und dieselbe
ist, solange sie nicht zerbricht. Mit Hilfe eines Schrittmotors, einer
Gewindewelle, einem Sicherungsmittel, einem Führungsrohr, einer Führungsplatte
und einer Führungsspur
ist die Kapillarröhre
zwischen zwei Positionen bewegbar, nämlich einer unteren Position,
in der die Fluoreszenzmessung und eine Reinigungsprozedur durchgeführt werden,
und einer oberen Position, in der eine neue Testprobe in die richtige
Lage direkt unter der Kapillarröhre
gedreht wird.
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Andere
Merkmale des Geräts
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 17 definiert, und das Verfahren gemäß der Erfindung ist in Anspruch
18 definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung und viele der Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden ohne weiteres erkannt, da diese durch Verweis auf die folgende Beschreibung
besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet wird, worin gleiche Bezugsziffern gleiche
Teile in den ganzen Zeichnungen bezeichnen und worin:
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1 eine
perspektivische Gesamtansicht eines Geräts ist, das Fluoreszenzmessungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchführt,
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2 eine
schematische Ansicht des Lampengehäuses und des optischen Gehäuses im
Gerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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3 eine
schematische Ansicht der elektronischen Einheit des Geräts gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, und
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4 ein
Flussdiagramm ist, das das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Hauptmerkmale des Geräts
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden zuerst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Danach werden das Lampengehäuse 6 und
das optische Gehäuse 4 unter
Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die elektronische
Einheit 2 wird anschließend in Verbindung mit 3 beschrieben.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird schließlich
unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Gesamtansicht eines Fluoreszenzmessungen durchführenden Geräts gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Gerät
in 1 umfasst eine elektronische Einheit 2,
ein optisches Gehäuse 4,
ein Lampengehäuse 6, 6a, eine
Kapillarröhre 8,
einen Schrittmotor 10, eine Gewindewelle 11, ein
Sicherungsmittel 12, eine Führungsspur 13, eine
Führungsplatte 14,
ein Führungsrohr 16,
einen optischen Sensor 17 und einen Nippel 18.
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Das
Gerät in 1 besteht
aus zwei größeren Blöcken, nämlich dem
Lampengehäuse 6, 6a und der
elektronischen Einheit 2, die so angeordnet sind, dass
sie miteinander einen Winkel von 90 Grad bilden. Das Lampengehäuse 6, 6a besteht
tatsächlich aus
zwei Teilen, dem eigentlichen Lampengehäuse 6 und dem Kühlkanal 6a.
Der Kühlkanal 6a wird
genutzt, um überschüssige Wärme vom
Lampengehäuse 6 abzuführen, und
weist ein Gebläse
und Kühlflansche
auf, von denen keine in 1 dargestellt sind. Die elektronische
Einheit 2 hat die Form eines rechtwinkligen Kastens und
ist mit fünf
Löchern 2a–2e versehen,
durch die verschiedene Einstellschrauben eingesetzt werden können.
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An
der Oberseite des Raums zwischen der elektronischen Einheit 2 und
dem Lampengehäuse 6, 6a ist
der Schrittmotor 10 vorgesehen. Die Gewindewelle 11 ist
am unteren Ende des Schrittmotors 10 vorgesehen und erstreckt
sich in Richtung auf den Boden des Raums zwischen der elektronischen
Einheit 2 und dem Lampengehäuse 6, 6a und
verläuft parallel
dazu. Die Gewindewelle 11 ist mit einer Führungsplatte 14 versehen,
die in einer Führungsspur 13 verläuft, die
auf der Oberseite der elektronischen Einheit 2 vorgesehen
ist, um sicherzustellen, dass die Gewindewelle 11 und die
Kapillarröhre 8,
die unten beschrieben werden sollen, zu der elektronischen Einheit 2 und
dem Lampengehäuse 6, 6a immer
parallel gehalten werden.
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Am
Ende der Gewindewelle 11 ist ein Sicherungsmittel 12 vorgesehen,
an das die Kapillarröhre 8 fest
angebracht ist. Das Sicherungsmittel 12 ist ferner mit
zwei Nippeln 18 versehen, von denen nur einer in 1 sichtbar
ist. An diesen Nippeln sind zwei (nicht dargestellte) Schläuche angeschlossen.
Der erste führt
zu einer Saugvorrichtung, die genutzt wird, um die Testprobe in
die Kapillarröh re 8 vor
der Messung zu saugen und die Kapillarröhre 8 zu entleeren, nachdem
die Messung durchgeführt
wurde. Der zweite Schlauch führt
zu einer Wasserversorgung und wird genutzt, um die Kapillarröhre 8 nach
jeder Messung zu spülen
und zu reinigen. Die Kapillarröhre 8 erstreckt
sich in der gleichen Richtung wie die Gewindewelle 11 und
geht durch ein Führungsrohr 15 und
das optische Gehäuse 4,
bevor sie den Boden des Raums zwischen der elektronischen Einheit 2 und
dem Lampengehäuse 6, 6a erreicht.
Das optische Gehäuse 4 ist
zwischen der elektronischen Einheit 2 und dem Lampengehäuse 6, 6a angeordnet, und
dessen Oberseite ist senkrecht zu diesen beiden.
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Das
Gerät in 1 ist
ferner mit dem optischen Sensor 17 am oberen Ende der Führungsspur 13 versehen.
Dieser optische Sensor 17 wird genutzt, um zu bestimmen,
ob die Führungsplatte 14 und
dadurch die Kapillarröhre 8 ihre
obere Position erreicht hat. Die untere Position wird erreicht und
bestimmt, wenn die Führungsplatte 14 an
das Sicherungsmittel 12 stößt.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Lampengehäuses 6 und
des optischen Gehäuses 4. Das
Lampengehäuse 6 umfasst
eine Lampe 20, einen Lampenhalter 22, ein Justierelement 24,
eine Linse 26, einen Filter 28, einen Lichtkanal 32 und auch
Kühlflansche
und Kühlkanäle, die
in 2 nicht dargestellt sind. Die beiden letztgenannten
sind im Innern des Gehäuses 6a eingebaut
(1), wie in Verbindung mit 1 früher beschrieben
wurde.
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Das
Lampengehäuse 6 und
das optische Gehäuse 4 sind
so ausgebildet, dass sie dicht beieinander montiert werden. Die
Montage dieser beiden Gehäuse
kann nur präzise
durchgeführt
werden, d.h. sie werden immer die gleiche feste Beziehung zueinander
aufweisen. Dies macht man, um sicherzustellen, dass das glühende Filament 30 der
Lampe 20 immer mit der Kapillarröhre 8 des optischen
Gehäuses 4 ausgerichtet
ist. Die Vorkehrung für
eine feste Beziehung zwischen dem Lampengehäuse 6 und dem optischen
Gehäuse 4 verbessert
auch die Wartungsprozedur für
das Gerät,
da der Bediener nur das Lampengehäuse 6 entfernen muss,
das die Lampe 20 enthält,
und es durch ein neues ersetzen muss, wann immer es notwendig ist.
Da das Lampengehäuse 6 nur auf
eine Weise passt, können
keine Fehler auftreten, wenn es ausgetauscht wird. Autorisierte Techniker
können
dann eine neue Lampe 20 in den Lampenhalter 22 des
Lampengehäuses 6 montieren und
die Lampe 20 mit Hilfe des Justierelements 24 justieren,
so dass sie immer mit der Kapillarröhre 8 des optischen
Gehäuses 4 ausgerichtet
ist, wenn Bediener ein altes Lampengehäuse 6 durch ein neues ersetzen.
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Das
Lampengehäuse 6 enthält ferner
den Lichtkanal 32, der an der einen Seite des Lampengehäuses 6 vorgesehen
ist, die dem optischen Gehäuse 4 am
nächsten
liegt. Die Mitte des Lichtkanals 32 entspricht dem glühenden Filament 30 der
Lampe 20, das in 2 mit einer
gestrichelten Linie dargestellt ist. Der Lichtkanal 32 enthält die Linse 26 und
den Filter 28. Die Linse 26 ist die der Lampe 20 nächstgelegene
und eine Kondensorlinse, die das Licht im Lichtkanal 32 des
Lampengehäuses 6 parallelisiert.
Der Filter 28, der dem Auslass des Lichtkanals 32 am nächsten liegt,
dient als IR-Filter, d.h. filtert die Wärme, um zu verhindern, dass
der folgende Filter im optischen Gehäuse 4 beschädigt wird.
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Der
Lichtkanal 32 des Lampengehäuses 6 setzt sich
im Lichtkanal 34 des optischen Gehäuses 4 fort. Tatsächlich bilden
diese beiden Lichtkanäle 32, 34 ein
und denselben Kanal, da das Lampengehäuse 6 und das optische
Gehäuse 4 dicht
beieinander montiert sind, wie am deutlichsten in 1 erkennbar
ist. Die Ansicht in 2 ist somit nur eine schematische
Ansicht, die genutzt wird, um das Lampengehäuse 6 und das optische
Gehäuse 4 zu
beschreiben.
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Das
optische Gehäuse 4 umfasst
zwei Lichtkanäle 34, 36,
drei Linsen 38, 40, 42, zwei Filter 44, 46,
einen Strahlteiler 48, zwei Dioden 50, 52 und
einen Spiegel 54.
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Der
erste Lichtkanal 34 im optischen Gehäuse hat die Form eines L. Das
offene Ende des unteren Beins des L-förmigen Lichtkanals 34 beginnt,
wo der Lichtkanal 32 des Lampengehäuses 6 endet, wie vorher
beschrieben wurde. Folglich ist das Licht, das in diese Öffnung fällt, das
Licht, das den Lichtkanal 32 verlässt, und läuft aufgrund der Kondensorlinse 26 parallel
zu den Seiten des Lichtkanals 34 und hat aufgrund des IR-Filters 28 im
Wesentlichen keine Wärme.
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Das
erste Element im Lichtkanal 34, das das Licht wie oben
beschrieben empfängt,
ist ein Anregungsfilter 44. Dieser Filter 44 filtert
die Wellenlänge heraus,
die den Fluoreszenzmarker in der in der Kapillarröhre 8 enthaltenen
Testprobe anregen wird. In der in den Figuren dargestellten bevorzugten
Ausführungsform
beträgt
diese Wellenlänge
370 nm. Natürlich
kann sich diese Wellenlänge
in Abhängigkeit
von dem in der Testprobe verwendeten Fluoreszenzmarker unterscheiden.
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Das
nächste
Element im L-förmigen
Lichtkanal 34 ist ein Strahlteiler 48, der das
parallele Licht in zwei separate Richtungen teilt. Die erste Richtung, d.h.
die Hauptrichtung, ist gerade voraus in Richtung auf die Testprobe,
und die zweite Richtung, die gegen die erste Richtung um 90 Grad
verschoben ist, weist in den zweiten Lichtkanal 36 des
optischen Gehäuses 4.
Folglich hat der zweite Lichtkanal 36 eine Richtung, die
mit dem aufrechten Bein des L-förmigen Lichtkanals 34 parallel
ist. Dieser zweite Lichtkanal 36 wird genutzt, Referenzlicht
zu sammeln, das wiederum verwendet werden soll, um die Intensität des von
der Lampe 20 abgestrahlten Lichts zu steuern, wie im Folgenden
in Verbindung mit 3 beschrieben wird, die die
elektronische Einheit 2 beschreibt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
hat die Erfahrung gezeigt, dass, falls 90% des Lichts in die Hauptrichtung
gelenkt wird und 10% des Lichts in die Referenzrichtung gelenkt
wird, eine optimale Beziehung für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Die Erfindung
ist natürlich
nicht darauf beschränkt,
und je nach der Anwendung der vorliegenden Erfindung können verschiedene
Verhältnisse genutzt
werden, um eine optimale Beziehung zu erhalten.
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Das
in den zweiten Lichtkanal 36 eintretende Licht läuft ebenfalls
parallel zu den Seiten des Lichtkanals 36 und wird nicht
weiter behindert, bevor es auf die Referenzdiode 52 am
Ende des Lichtkanals 36 trifft. Die Referenzdiode 52 ist eine
gewöhnliche Siliciumdiode;
könnte
natürlich
auch irgendein anderes geeignetes Mittel sein, das genutzt wird,
um die Lichtintensität
zu messen. Die Referenzdiode 52 ist mit der elektronischen
Einheit 2 verbunden, die wie schon erwähnt das Signal von der Referenzdiode 52 nutzt,
um die Intensität
des von der Lampe 20 abgestrahlten Lichts zu steuern.
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Der
Hauptteil (90%) des Lichts, das gerade voraus in Richtung auf die
Kapillarröhre 8 läuft, ist noch
parallel zu den Seiten des Lichtkanals 34, nachdem es den
Strahlteiler 48 passiert hat, und gelangt ferner durch
eine asphärische
Linse 38, bevor es auf die Kapillarröhre 8 trifft. Die
asphärische
Linse 38 wird genutzt, um das Licht auf der Kapillarröhre 8 zu fokussieren.
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Die
Kapillarröhre 8 ist
bei der Mitte des Schnitts zwischen den beiden Beinen des L-förmigen Lichtkanals 34 beweglich
vorgesehen und mit dem glühenden
Element der Lampe 20 ausgerichtet. Die Kapillarröhre ist
zwischen den beiden festen Positionen wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben auf
und ab bewegbar. In der ersten Position, d.h. der Messposition,
die die niedrigere Position ist, ist die die Testprobe enthaltende
Kapillarröhre 8 in
einer Position, die ermöglicht,
dass das auftreffende Licht den Fluoreszenzmarker in der Probe anregt.
Das untere Ende der Kapillarröhre 8 ist
an dieser Position in die Flüssigkeit
der Testprobe eingetaucht. Die Testprobe ist in einem Behälter direkt
unter der Kapillarröhre 8 enthalten.
In der zweiten Position, welche die obere Position ist, ist die
Kapillarröhre 8 nicht
länger
in die Testprobe eingetaucht, und der Behälter ist frei bzw. unbehindert,
um zu einer Position zu drehen, die einen neuen Behälter für die nächste Messung
an die richtige Stelle bringt.
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Nach
der Kapillarröhre 8 macht
der Lichtkanal 34 eine Biegung von 90 Grad. Ein Spiegel 54 ist am
Boden des aufrechten Beins des L-förmigen Kanals 34 vorgesehen.
Der Spiegel hat eine Krümmung,
welche angepasst ist, um so viel wie möglich des emittierenden Lichts
vom Fluoreszenzmarker zu reflektieren.
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Im
aufrechten Bein des L-förmigen
Lichtkanals 34 ist eine weitere asphärische Linse 40 vorgesehen,
um das vom Fluoreszenzmarker emittierte Licht wieder parallel zu
den Seiten des Lichtkanals 34 zu machen. Nach der asphärischen
Linse 40 ist ein Emissionsfilter 46 vorgesehen,
der das emittierte Licht herausfiltert und verhindert, dass angeregtes Licht
durchgeht. Die Wellenlängen,
die man durchlässt,
sind um 450 nm zentriert, was die Wellenlänge des in dieser Ausführungsform
emittierten Lichts ist. Diese Wellenlänge hängt natürlich von dem verwendeten Fluoreszenzmarker
ab, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendete Wellenlänge beschränkt.
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Bevor
der Lichtkanal 34 an der Diode 50 endet, passiert
er noch eine weitere asphärische
Linse 42, die das emittierte Licht auf der Diode 50 fokussiert,
welche vom gleichen Typ wie die Referenzdiode, aber größer, d.h.
eine Siliciumdiode ist. Die Diode 50 ist mit der elektronischen
Einheit 2 verbunden, in der das von der Diode 50 kommende
Signal ausgewertet und abgegeben wird.
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3 zeigt
die elektronische Einheit 2, die genutzt wird, um die Werte
auszuwerten und auszugeben, die von dem Licht erhalten werden, das
vom in der Testprobe enthaltenen Fluoreszenzmarker emittiert wird.
Die elektronische Einheit 2 gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht aus üblicherweise verwendeten
elektronischen Elementen und ist als solche nicht Teil der Erfindung.
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Die
elektronische Einheit 2 hat zwei Eingänge 56, 58,
von denen der erste mit der Referenzdiode 52 und der zweite
mit der Messdiode 50 verbunden ist. Der erste Eingang 56 ist
mit einem Operationsverstärker 60 verbunden,
um das von der Referenzdiode 52 kommende Signal zu verstärken. Der
Ausgang des Verstärkers 60 ist
mit einem Lichtregler 62 und einem dritten Eingang eines
Analog-Digital-Wandlers 64 (ADC) verbunden, der als Schnittstelle
zwischen den von den Dioden erhaltenen analogen Signalen und dem
Mikrocomputer dient, der genutzt wird, um die Fluoreszenzmessung
auszuwerten.
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Der
Lichtregler 62 vergleicht das verstärkte Spannungssignal mit einer
eingestellten Referenzspannung innerhalb des Lichtreglers 62.
Die Differenz dazwischen wird genutzt, um das Steuersignal zu erzeugen,
welches an die Lampe 20 im Lampengehäuse 6 angelegt wird.
Folglich ist der Ausgang des Lichtreglers 62 mit der Lampe 20 verbunden.
Auf diese Weise wird das von der Lampe 20 abgestrahlte Licht
immer die gleiche Intensität
aufweisen, und mit einer variierenden Lichtintensität verbundene
Messfehler werden somit vernachlässigbar.
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Der
zweite Eingang 58 der elektronischen Einheit 2 ist
mit einer Integratorschaltung 66 mit einer Integrationszeit
von ungefähr
2 Sekunden verbunden. Dies macht man, um das Rauschen des von der Messdiode 50 kommenden
Signals zu unterdrücken. Der
Ausgang der Integratorschaltung 66 ist mit einer Folge- und Halteschaltung 68 verbunden,
die genutzt wird, um das Signal zu stabilisieren, bevor es an den ADC 64 angelegt
wird. Der Ausgang der Folge- und Halteschaltung 68 ist
folglich mit einem ersten Eingang des ADC 64 und mit einem
zweiten Eingang des ADC 64 über eine Dämpfungsschaltung 70 verbunden.
Die beiden verschiedenen Eingaben, von denen eine gedämpft und
die andere ungedämpft
ist, machen es möglich,
das gleiche Signal auf verschiedenen Skalen anzuzeigen.
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Die
elektronische Einheit 2 umfasst ferner eine Temperaturschaltung 72,
die genutzt wird, um ein Temperatursignal zu erhalten. Dieses Signal
wird verwendet, um das Gerät
so ins Gleichgewicht zu bringen, dass es gegen die Umgebungstemperatur unempfindlich
ist. Der Ausgang dieser Temperaturschaltung 72 ist mit
einem vierten Eingang des ADC 64 verbunden.
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Der
ADC 64 weist folglich insgesamt vier Eingänge auf.
Die Ausgänge
des ADC 64 dienen ebenfalls als Ausgänge für die elektronische Einheit 2 und sind
mit einem Mikrocomputer oder irgendeinem anderen geeigneten Mittel
wie z.B. einem Computer, Anzeigemittel etc. zum Auswerten und/oder
Anzeigen der gemessenen Werte verbunden.
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Die
oben in Verbindung mit 1 beschriebenen vier Einstellschrauben,
auf die durch die Löcher 2a–2e Zugang
zugegriffen werden kann, sind in 4 aus Gründen der
Einfachheit nicht dargestellt. Diese Einstellschrauben werden in
einem Kalibrierungsprozess genutzt, in welchem zum Beispiel der Offset
bzw. Versatz eines Operationsverstärkers eingestellt werden kann.
Es wird angenommen, dass dies dem Fachmann bekannt ist, und daher
nicht in weiteren Details beschrieben.
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4 ist
ein Flussdiagramm, dass das Verfahren zum Messen des Emissionslichts
eines in einer Testprobe enthaltenen Fluoreszenzmarkers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Zu der Zeit, zu der die Fluoreszenzmessung startet,
ist die Kapillarröhre 8 in
ihrer oberen Position. Dies ermöglicht, dass
der erste Behälter
in eine Position direkt unterhalb der Kapillarröhre 8 gedreht wird.
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Die
Behälter,
die die Testproben enthalten, sind als solche nicht Teil der Erfindung,
werden aber noch beschrieben, um ein vollständigeres Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu erlangen. Die Behälter sind auf einem Drehtablett
oder dergleichen vorgesehen und werden nacheinander zwischen den jeweiligen
Messungen gedreht.
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Der
erste Schritt 100 nach einem Aktivieren des Geräts besteht
darin zu bestimmen, ob der erste Behälter an der richtigen Stelle
ist. Falls bei Schritt 100 die Antwort Nein ist, wartet
das Gerät,
bis die Antwort bei Schritt 100 Ja ist, und geht dann zum nächsten Schritt 102 weiter.
Bei diesem Schritt 102 startet der Schrittmotor 10 und
steuert die Kapillarröhre 8 mit
Hilfe der Gewindewelle 11, der Führungsplatte 14 und
der Führungsspur 13 nach
unten.
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Der
nächste
Schritt 104 besteht darin zu bestimmen, ob die Kapillarröhre ihre
untere Position erreicht hat. Falls die Antwort bei Schritt 104 Nein
ist, fährt
der Schrittmotor fort, die Kapillarröhre 8 nach unten zu
fahren, bis die Führungsplatte 14 an
das Sicherungsmittel 12 stößt. In diesem Moment ist die Kapillarröhre 8 in
die Flüssigkeit
der Testprobe eingetaucht, und die Antwort bei Schritt 104 ist
Ja, und es folgt der nächste
Schritt 106.
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Bei
Schritt 106 wird die Saugvorrichtung aktiviert und wendet
durch den oben erwähnten
ersten Schlauch, den Nippel 18 und die Kapillarröhre 8 eine Saugkraft
an die Flüssigkeit
der Testprobe an. Auf diese Weise wird die Kapillarröhre 8 mit
der den Fluoreszenzmarker enthaltenden Testprobe gefüllt. Wenn
dieser Schritt 106 beendet ist, beginnt die Messung des
Betrags des in der Testprobe enthaltenen Fluoreszenzmarkers.
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Im
Messschritt 108 wird die Testprobe im optischen Gehäuse 4 das
angeregte Licht empfangen und Licht emittieren, welches durch die
Diode 50 gesammelt wird. Nach Messen der Fluoreszenz der Testprobe
beginnt die Saugvorrichtung wieder bei Schritt 110 und
leert die Testprobe aus dem Behälter und
der Kapillarröhre 8 und
geht danach weiter zu Schritt 112.
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Bei
Schritt 112 führt
der zweite Schlauch der Kapillarröhre 8 und den Behälter Wasser
von einer Wasserversorgung zu. Dieser Schritt 112 spült und reinigt
die Kapillarröhre 8 und
den Behälter.
Danach beginnt die Saugvorrichtung wieder bei Schritt 114, das
Reinigungswasser aus dem Behälter
zu entleeren. Diese beiden Schritte 112, 114 werden
einmal oder zweimal wiederholt, um die Kapillarröhre 8 und den Behälter vollständig zu
reinigen.
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Der
nächste
Schritt 116 in diesem Prozess besteht darin, die Kapillarröhre 8 wieder
zu ihrer Anfangsposition zurückzubringen.
Folglich wird der Schrittmotor 10 wieder gestartet, dieses
Mal in der umgekehrten Richtung, und fährt die Kapillarröhre 8 weiter
nach oben, bis bei Schritt 118 bestimmt wird, dass die
obere Position erreicht ist. Die Antwort Ja bei Schritt 118 wird
erhalten, wenn die Führungsplatte 14 den
optischen Sensor 17 erreicht. Dadurch ist eine erste Wiederholung
ausgeführt,
und der Prozess beginnt wieder von Anfang an, um die Fluoreszenz
neuer Proben unter den gleichen Bedingungen und mit der gleichen
hohen Genauigkeit wiederholt zu messen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde folglich mit einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben, soll aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sein.
Ein Fachmann könnte
ohne weiteres diese Erfindung modifizieren, ohne vom Umfang der
Erfindung abzuweichen. Beispielsweise liegt eine Änderung
und Neuanordnung von Filtern und Linsen im optischen Gehäuse je nachdem,
wel che Anwendung benötigt
wird, durchaus innerhalb des Umfangs der Erfindung. Folglich ist
die Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.