DE69730562T2

DE69730562T2 - Bildlesegerät

Info

Publication number: DE69730562T2
Application number: DE69730562T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiko Ashigara-Kami-Gun Ogura; Tohru Ashigara-Kami-Gun Tsuchiya; Seishi Ashigara-Kami-Gun Ikami; Taizo Ashigara-Kami-Gun Akimoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: DE69730562D1; EP0814594A3; EP0814594B1; EP0814594A2; US6023071A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Bildlesevorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, die ein Bild mit hoher Empfindlichkeit lesen kann und sich zur Verwendung in einem Fluoreszenznachweissystem eignet.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Bekannt ist ein Strahlungsdiagnosesystem, umfassend die Schritte des Einsetzens eines anregbaren Leuchtstoffs als Strahlungsdetektormaterial, wobei der Leuchtstoff die Strahlungsenergie absorbieren und speichern kann, die bei Bestrahlung aufgenommen wird und eine stimulierte Emission freisetzen kann, deren Umfang proportional zu der empfangenen Strahlung ist, wenn eine Stimulierung mit einer elektromagnetischen Welle eines speziellen Wellenlängenbereichs erfolgt, wobei die durch ein Objekt hindurchgetretene Strahlungsenergie in dem anregbaren Leuchtstoff gespeichert und aufgezeichnet wird, welcher in einer anregbaren Leuchtstoffschicht enthalten ist, die auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt ausgebildet ist. Die anregbare Leuchtstoffschicht wird mit einer elektromagnetischen Welle abgetastet, um den anregbaren Leuchtstoff anzuregen, woraufhin die von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte stimulierte Emission photoelektrisch erfaßt wird, um digitale Bildsignale zu erzeugen, dann eine Bildverarbeitung bezüglich der gewonnenen digitalen Bildsignale erfolgt und ein Bild auf einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre oder dergleichen, oder aber auf einem photographischen Film, reproduziert wird (vergleiche beispielsweise die japani schen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 55-12429, 55-116340, 55-163472, 56-11395, 56-104645 und dergleichen).
Bekannt ist weiterhin ein Autoradiographiesystem, welches folgende Schritte enthält: es wird ein anregbarer Leuchtstoffblatt als Detektormaterial für die Strahlung verwendet, in einen Organismus wird eine radioaktiv markierte Substanz eingebracht, wobei der Organismus oder ein Teil des Gewebes des Organismus als Probe fungiert, woraufhin die Probe und ein anregbares Leuchtstoffblatt mit einer anregbaren Leuchtstoffschicht schichtweise für eine gewisse Zeitspanne zusammengebracht werden, die in der Leuchtstoffschicht befindliche Strahlungsenergie gespeichert und aufgezeichnet wird, die anregbare Leuchtstoffschicht mit einer elektromagnetischen Welle abgetastet wird, um den anregbaren Leuchtstoff anzuregen, die von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte angeregte Emission photoelektrisch detektiert wird, um digitale Bildsignale zu erzeugen, eine Bildverarbeitung bezüglich der digitalen Bildsignale erfolgt, und ein Bild auf eine Anzeigeeinrichtung wie zum Beispiel einem Bildschirm oder dergleichen oder auf einem photographischen Film wiedergegeben wird (vergleiche zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-60784, die japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-60782, die japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-3952 und dergleichen).
Weiterhin bekannt ist ein Elektronenmikroskop-Nachweissystem sowie ein radiographisches Beugungsbild-Detektorsystem mit folgenden Merkmalen: als Detektormaterial für einen Elektronenstrahl oder für Strahlung wird ein anregbarer Leuchtstoff verwendet, der die Energie eines Elektronenstrahls oder von Strahlung bei Einstrahlung absorbieren kann und eine stimulierte Emission freisetzen kann, deren Umfang proportional zu derjenigen des empfangenen Elektronenstrahls oder der Strahlung ist, wenn eine Stimulierung mit einer elektromagnetischen Welle in einem speziellen Wellenlängenbereich erfolgt, eine metallische oder nicht-metallische Probe mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird und eine Elementaranalyse, eine Zusammensetzungsanalyse oder eine Strukturanalyse der Probe vorgenommen wird, indem ein Beugungsbild oder ein Transmissionsbild erfaßt wird, oder das Gewebe eines Organismus mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und ein Bild des Gewebes des Organismus nachgewiesen wird, oder eine Probe mit Strahlung bestrahlt wird, ein radiographisches Beugungsbild detektiert und eine Strukturanalyse der Probe vorgenommen wird (vergleiche zum Beispiel die japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschriften Nr. 61-51738, Nr. 61-93538 und Nr. 59-15843 und dergleichen).
Anders als bei einem System, bei dem ein photographischer Film eingesetzt wird, wird bei diesen Systemen, die von dem anregbaren Leuchtstoff als Detektormaterial für ein Bild Gebrauch machen, eine Entwicklung in Form einer chemischen Entwicklung überflüssig. Weiterhin besteht die Möglichkeit, ein gewünschtes Bild dadurch wiederzugeben, daß man eine Bildverarbeitung bezüglich der Bilddaten vornimmt und mit Hilfe eines Computers eine quantitative Analyse ausführt. Die Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffs bei diesen Prozessen hat also Vorteile.
Andererseits ist ein Fluoreszenzsystem bekannt, welches von einer fluoreszierenden Substanz als Markierungssubstanz anstelle einer radioaktiv markierten Substanz Gebrauch gemacht wird. Bei diesem System ist es möglich, eine Gensequenz die Ausprägungsstärke eines Gens und den Metabolismus, eine Absorption, den Ausscheidungsweg und -zustand einer Substanz zu untersuchen, die in eine Testmaus eingebracht wurde, und die Separierung oder Identifizierung von Protein oder die Abschätzung des Molekulargewichts oder Eigenschaften von Protein oder dergleichen vorzunehmen. Beispielsweise kann dieses System einen Prozeß ausführen, welcher folgende Schritte beinhaltet: es werden mehrere DNA-Fragmente auf einem Gelträger mit Hilfe von Elektrophorese verteilt, nachdem einer mehrere zu verteilende DNA-Fragmente enthaltende Lösung einem fluoreszierenden Gel beigebeben wurde, oder mehrere DNA-Fragmente auf einem Gelträger verteilt werden, auf dem mehrere DNA-Fragmente mit Hilfe von Elektrophorese in einer Lösung verteilt wurden, die fluoreszierenden Farbstoff enthält, um dadurch die mittels Elektrophorese verteilten DNA-Fragmente zu markieren, woraufhin der fluoreszierende Farbstoff mit Hilfe eines Anregungsstrahls angeregt wird, damit er Fluoreszenzlicht freisetzt, dieses freigesetzte Fluoreszenzlicht nachgewiesen wird, um ein Bild zu erzeugen, und die Verteilung der DNA auf dem Gelträger erfaßt wird. Dieses System führt außerdem ein Verfahren mit folgenden Schritten durch: es werden mehrere DNA-Fragmente auf einem Gelträger mit Hilfe von Elektrophorese verteilt, die DNA wird denaturiert, zumindest ein Teil der denaturierten DNA-Fragmente wird auf einen Transferträger übertragen, beispielsweise einen Nitrozellulose-Träger, was mit dem Southern-Blotting-Verfahren geschieht, eine durch Markieren von Target-DNA und dazu komplementärer DNA oder RNA mit denaturierten DNA-Fragmenten vorbereitete Sonde wird hybridisiert, um dadurch selektiv nur die DNA-Fragmente zu markieren, die zu der Proben-DNA oder Proben-RNA komplementär sind, woraufhin der fluoreszierende Farbstoff durch einen Anregungsstrahl angeregt wird, damit er Fluoreszenzlicht freisetzt, das freigesetzte Fluoreszenzlicht erfaßt wird, um ein Bild zu erzeugen, und die Verteilung der Target-DNA auf dem Transferträger erfaßt wird. Dieses System kann außerdem ein Verfahren durchführen, welches folgende Schritte aufweist: es wird eine DNA-Sonde komplementär zu der ein Zielgen enthaltenden DNA vorbereitet, markiert mit einer Markierungssubstanz, sie wird mit dem DNA auf einem Transferträger hybridisiert, ein Enzym wird mit der mit einer Markierungssubstanz markierten komplementären DNA kombiniert, wodurch das Enzym ein fluoreszierendes Substrat berührt, das fluoreszierende Substrat wird in eine fluoreszierende Substanz umgewandelt, welche die Eigenschaft hat, Fluoreszenzlicht freizusetzen, die so erzeugte fluoreszierende Substanz wird durch Anregungsstrahlen angeregt, damit sie Fluoreszenzlicht freisetzt, welches erfaßt wird, um ein Bild zu erzeugen, und schließlich wird die Verteilung der Ziel-DNA auf dem Transferträger erfaßt. Dieses Fluoreszenznachweissystem hat den Vorteil, daß eine Gensequenz oder dergleichen in einfacher Weise detektiert werden kann, ohne daß eine radioaktive Substanz zum Einsatz kommt.
Es wurde daher eine Bildlesevorrichtung vorgeschlagen, die in einem Fluoreszenzdetektorsystem eingesetzt werden kann und mit einer Argon-Laseranregungsstrahlenquelle zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 488 nm ausgestattet ist.
Allerdings führen das Strahlungsdiagnosesystem, das Autoradiographiesystem, das Elektronenmikroskop-Nachweissystem und das Strahlungsbeugungsbild-Detektorsystem unter Einsatz eines anregbaren Leuchtstoffs als Bildnachweismaterial und das Fluoreszenzdetektorsystem sämtlich eine Abtastung eines Bildträgers, zum Beispiel eines anregbaren Leuchtstoffblatts, eines Gelträgers, eines Transferträgers oder dergleichen mit Anregungsstrahlen durch und erzeugen ein Bild durch Erfassen von Licht, welches von dem Bildträ ger emittiert wird, um eine Diagnose oder eine Erfassung vorzunehmen. Es ist daher vorteilhaft und zu bevorzugen, eine Bildlesevorrichtung derart auszugestalten, daß sie für jedes dieser Systeme einsetzbar ist.
Es wurde daher eine Bildlesevorrichtung vorgeschlagen, die mit einer Festkörperlaser-Anregungsstrahlenquelle zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 635 nm ausgestattet ist, die einen anregbaren Leuchtstoff BaFX (X steht für ein Halogen) anregen kann. Damit sie in Autoradiographiesystemen einsetzbar ist, wobei außerdem eine LED eingesetzt wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm emittiert, geeignet zum Anregen fluoreszierender Substanzen, die in einem Fluoreszenzdetektorsystem verwendet werden, damit die Vorrichtung in dem Fluoreszenzdetektorsystem einsetzbar ist.
Da allerdings die meisten zum Erzeugen von Fluoreszenzbildern in dem Fluoreszenzdetektorsystem eingesetzten fluoreszierenden Substanzen so angelegt sind, daß sie in effizienter Weise von einem Argonlaser mit einer Wellenlänge von 488 nm angeregt werden, können sie nicht in wirksamer Weise von Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm angeregt werden, und es ist schwierig, eine ausreichende Menge an Fluoreszenzlicht zu erzeugen. Außerdem sind bei dieser Bildlesevorrichtung die Festkörperlaser-Anregungsstrahlenquelle und die Leuchtdiode in einem optischen Kopf eingebaut, und der Bildträger wird mit Anregungsstrahlen abgetastet, indem der optische Kopf mit hoher Geschwindigkeit in Haupt- und Nebenabtastrichtung bewegt wird. Wenn daher der Versuch unternommen wird, eine Laser-Anregungsstrahlenquelle als Anregungsstrahlenquelle anstelle der Leuchtdiode einzusetzen, um die Stärke der Anregungsstrahlen zu steigern und die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen, so wird es äußerst schwierig, die Laser-Anregungsstrahlenquelle in dem optischen Kopf unterzubringen. Der Einsatz einer Leuchtdiode ist daher als Anregungsstrahlenquelle unvermeidbar. Im Ergebnis bleibt die Stärke der Anregungsstrahlen gering, und ebenfalls gering bleibt die Menge freigesetzten Fluoreszenzlichts, was die Nachweisempfindlichkeit verschlechtert.
Die US-A-5 307 148 zeigt eine Bildlesevorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Laserquelle, einer Laserstrahl-Führungseinrichtung zum Führen der Laserstrahlen, eine Lichtdetektoreinrichtung zum photoelektrischen Detektieren von Licht, welches von einem Bildträger freigesetzt würde, und eine Filtereinrichtung vor der Lichtdetektoreinrichtung, wobei mehrere Filter zum Durchlassen von Licht verschiedener Wellenlängen vorhanden sind. Diese zum Stand der Technik zählende Vorrichtung kann dazu eingesetzt werden, ein Bild zu detektieren, welches durch eine Gel-Elektrophorese-Platte gebildet wird.
Die WO 92 01966 A zeigt ein optisches Rastermikroskop, welches zum Betrachten einer Probe verwendet wird. Ein Bildträger ist nicht vorgesehen.
Die US-A-5 427 910 zeigt eine Vorrichtung, in der zwei selektiv geschaltete Laserstrahlen verwendet werden. Auch bei dieser Vorrichtung wird kein Bildträger eingesetzt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Bildlesevorrichtung, die für ein Strahlungsdiagnosesystem, ein autoradiographisches System, ein Elektronenmikroskop-Nachweissystem und ein Strahlungsbeugungsbild-Detektorsystem unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffs und einem Fluoreszenzdetektorsystem verwendet werden kann und ein Bild mit hoher Empfindlichkeit lesen kann.
Erreicht wird dieses Ziel durch die vorliegende Erfindung mit Hilfe einer Bildlesevorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der mit dem von der ersten Laser-Anregungsstrahlenquelle emittierten Laserstrahl abgetastete Bildträger durch einen Träger gebildet, der ein Bild fluoreszierender Substanzen trägt, oder durch ein anregbares Leuchtstoffblatt, welches einen anregbaren Leuchtstoff enthält, der ein Bild aufzeichnet, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Strahlungsbilder, Autoradiographiebilder, radio graphischer Beugungsbilder und Elektronenmikroskopbilder eines Objekts, während der mit dem von der zweiten Laser-Anregungsstrahlenquelle emittierten Laserstrahl abgetastete Bildträger durch einen Träger gebildet wird, der ein Bild fluoreszierender Substanzen trägt.
Bei einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Bildlesevorrichtung eine dritte Laser-Anregungsstrahlenquelle zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 530 bis 540 nm.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird der mit dem von der dritten Laser-Anregungsstrahlenquelle emittierten Laserstrahl abzutastende Bildträger durch einen Träger gebildet, der ein Bild aus Fluoreszenzsubstanzen trägt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung werden die Bilddaten mit Hilfe eines anregbaren Leuchtstoffblatts erzeugt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung enthält die Bildlesevorrichtung außerdem eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten der mehreren Laser-Anregungsstrahlenquelle und der mehreren Filter der Filtereinrichtung.
Erfindungsgemäß wird die Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß sie in der Lage ist, selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen und die mehreren Filter der Filtereinrichtung nach Maßgabe der Arten von Bildträger umzuschalten.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung enthält die Bildlesevorrichtung eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten der mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß sie in der Lage ist, selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen nach Maßgabe der Arten der Bildträger umzuschalten.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß sie in der Lage ist, die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen bei jeder Abtastzeile des ein Bild tragenden Bildträgers umzuschalten.
Bei einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die Steuereinrichtung so ausgebildet, daß sie in der Lage ist, selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen bei jedem Pixel oder jeder Pixeleinheit aus zwei oder mehr Pixeln des ein Bild tragenden Bildträgers umzuschalten.
In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, daß sie in der Lage ist, selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlen bei jeder Abtastzeile des ein Bild tragenden Bildträgers umzuschalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „Der Bildträger trägt ein Bild aus Fluoreszenzsubstanzen", daß der Bildträger ein Bild einer Probe trägt, die mit einer Markierungssubstanz markiert ist, außerdem bedeutet es, daß der Bildträger ein Bild aus Fluoreszenzsubstanzen trägt, erhalten durch Kombinieren eines Enzyms mit einer durch eine Markierungssubstanz markierten Probe, Veranlassen, daß das Enzym ein Fluoreszenz-Substrat berührt und Umwandeln des Fluoreszenz-Substrats in eine fluoreszierende Substanz.
Im Rahmen der Erfindung kann die Fluoreszenz-Substanz zum Markieren einer Probe, damit ein in einem Bildträger zu tragendes Bild entsteht, bevor das Bild mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge von 470 nm bis 480 nm gelesen wird, von irgendeinem Typ sein, solange die Substanz durch einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 470 nm bis 480 nm stimuliert werden kann. Vorzugsweise verwendete Fluoreszenz-Substanzen, die von einem Laserstrahl einer Wellenlänge von 470 nm bis 480 nm stimuliert werden können, enthalten Fluorescein (C. I. Nr. 45350), Fluorescein-X, gekennzeichnet durch die unten angegebene Strukturformel (1), YOYO-1, gekennzeichnet durch die Strukturformel (2), TOTO-1, gekennzeichnet durch die Strukturformel (3), YOPRO-1, gekennzeichnet durch die Strukturformel (4), Cy-3 (eingetragene Marke), gekennzeichnet durch die Struktur formel (5), Nile Red, gekennzeichnet durch die Strukturformel (6), BCECF, gekennzeichnet durch die Strukturformel (7), Rhodamin 6G (C. I. Nr. 45160), Acridinorange (C. I. Nr. 46005), SYBR-Grün (C₂H₆OS), Quantum-Red, R-Phycoerythrin, Red 613, Red 670, Fluor X, FAM, AttoPhos, Bodipyphosphatidylcholin, SNAFL, Calcium-Grün, Fura-Red, Fluo 3, AllPro, NBD-phosphoethanolamin und dergleichen. Erfindungsgemäß kann die fluoreszierende Substanz, die zum Markieren einer Probe verwendet wird, um in einem Bildträger ein Bild aufzunehmen, und gelesen wird durch Anregen des Bilds unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 633 nm oder 635 nm, irgendein Substanz-Typ sein, soweit er mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge von 633 nm oder 635 nm angeregt werden kann. Vorzugsweise verwendete fluoreszierende Substanzen, die von einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 633 nm oder 635 nm angeregt werden können, umfassen Cy-5 (eingetragene Marke), gekennzeichnet durch die Strukturformel (8), Allphycocyanin und dergleichen. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß die fluoreszierende Substanz zum Markieren einer Probe, damit in einem Bildträger ein Bild entsteht, und gelesen wird durch Anregen der Substanz mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge von 530 nm bis 540 nm, von jedem Substanz-Typ sein, soweit sich die Substanz von einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 530 nm bis 540 nm stimulieren läßt. Vorzugsweise verwendete fluoreszierende Substanzen, die von einem Laserstrahl mit der Wellenlänge von 530 nm bis 540 nm stimulierbar sind, beinhalten Cy-3 (registrierte Marke), gekennzeichnet durch die Strukturformel (5), Rhodamin 6G (C. I. Nr. 45160), Rhodamin B (C. I. Nr. 45170), Ethidiumbromid, gekennzeichnet durch die Strukturformel (9), Texas-Red, gekennzeichnet durch die Strukturformel (10), Propidiumiodid, gekennzeichnet durch die Strukturformel (11), POPO-3, gekennzeichnet durch die Strukturformel (12), Red 613, Red 670, Carboxyrhodamin (R6G), R-Phycoerythirin, Quantum-Red, JOE, HEX, Ethidiumhomodimer, Lissamin-Rhodamin-B-Peptid und dergleichen.
1
Fluorescein-X
2
YOYO-1
3
TOTO-1
4
YO-PRO-1
5
Cy-3
6
Nile Red
7
BCECF
8
Cy-5
9
Ethidiumbromid
10
Texas-Red
11
Propidiumiodid
12
POPO-3
Erfindungsgemäß kann der zum Erzeugen eines Strahlungsbilds, eines Audioradiographie-Bilds, eines radiographischen Beugungsbilds und eines elektronenmikroskopischen Bilds eines Objekts verwendete anregbare Leuchtstoff von beliebigem Typ sein, solange er Strahlungsenergie eines Elektronenstrahls speichern kann und sich von einer elektromagnetischen Welle stimulieren läßt, damit er die Strahlungsenergie oder die Elektronen strahlenergie, die in ihm gespeichert ist, in Form von Licht abgibt. Ein anregbarer Leuchtstoff, der sich durch Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich anregen läßt, wird aber vorzugsweise eingesetzt. Insbesondere bevorzugt werden solche anregbaren Leuchtstoffe verwendet, die Erdalkalimetall-Fluorhalogenidleuchtstoffe (Ba_1–x, M²⁺x)FX:yA enthalten (wobei M²⁺ mindestens ein Erdalkalimetall aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Cd ist; X mindestens ein Halogen aus der Gruppe Cl, Br und I ist; A mindestens ein Element aus der Gruppe Eu, Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, He, Nd, Yb und Er ist; x gleich oder größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,6 ist; y gleich oder größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,2 ist), offenbart in dem US-Patent Nr. 4 239 968; Erdalkalimetall-Fluorhalogenidleuchtstoffe SrFX:Z enthalten (wobei X mindestens ein Halogen aus der Gruppe Cl, Br und I ist; und Z mindestens ein Element der Elemente Eu und Ce ist), offenbart in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2-276997, europium-aktivierte komplexe Halogenidleuchtstoffe BaFX xNaX':aEu²⁺ enthalten (wobei X und X' mindestens ein Halogen aus der Gruppe Cl, Br und I sind; x größer als 0 und gleich oder kleiner 2 ist; und y größer als 0 und gleich oder kleiner 0,2 ist), offenbart in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 59-56479, cer-aktivierte dreiwertige Metalloxyhalogenid-Leuchtstoffe MOX:xCe enthalten (wobei M mindestens ein dreiwertiges Metall aus der Gruppe Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Bi ist; wobei X mindestens ein Halogen aus der Gruppe Br und I ist; und x größer als 0 und kleiner als 0,1 ist), offenbart in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 58-69281, cer-aktivierte Seltenerd-Oxyhalogenidleuchtstoffe LnOX:xCe enthalten (wobei Ln mindestens ein Seltenerdelement aus der Gruppe Y, La, Gd und Lu ist; X mindestens ein Halogen aus der Gruppe Cl, Br und I ist; und x größer als 0 und gleich oder kleiner 0,1 ist), offenbart in dem US-Patent Nr. 4 539 137, und europium-aktivierte komplexe Halogenidleuchtstoffe M''FX aM'X' bM'''X''₂ cM'''X'''₃ xA:yEu²⁺ enthalten (wobei M'' mindestens ein Erdalkalimetall aus der Gruppe Be, Sr und Ca ist; M' mindestens ein Alkalimetall aus der Gruppe Li, Na, K, Rb und Cs ist; M''' mindestens ein zweiwertiges Metall aus der Gruppe Be und Mg ist; M''' mindestens ein dreiwertiges Metall aus der Gruppe Al, G, In und Ti ist; A mindestens ein Metalloxid ist; X mindestens ein Halogen aus der Gruppe Cl, Br und I ist; X', X'' und X''' jeweils mindestens ein Halogen aus der Gruppe F, Cl, Br und I sind; a gleich oder größer 0 und gleich oder kleiner 2 ist; b gleich oder größer 0 und gleich oder kleiner 10^–2 ist; c gleich oder größer 0 und gleich oder kleiner 10^–2 ist; a + b + c gleich oder größer 10^–2 ist; x größer als 0 und gleich oder kleiner 0,5 ist; und y größer als 0 und gleich oder kleiner 0,2 ist), offenbart in dem US-Patent Nr. 4 962 047.
Die oben erläuterten sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer anregbaren Leuchtstoffblatteinheit.
3 ist eine schematische Frontansicht eines Filterelements.
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer Bildlesevorrichtung als Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine schematische Frontansicht eines Filterelements.
7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung als weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Spiegels.
9 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer optischen Einheit.
10 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung als weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
11 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Spiegels.
12 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Scheibe, an der ein Dreieckspyramidenspiegel gelagert ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in 1 gezeigt ist, enthält eine Bildlesevorrichtung eine erste Laseranregungsstrahlenquelle 1 zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 633 nm, und eine zweite Laseranregungsstrahlenquelle 2 zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 473 nm. Bei dieser Ausführungsform kann die erste Laseranregungsstrahlenquelle 1 eine He-Ne-Laserstrahlquelle sein, die zweite Laseranregungsstrahlenquelle 2 wird durch ein Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen gebildet.
Ein von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 1 emittierter Laserstrahl 3 läuft durch einen Lichtmodulator 4, wenn dieser eingeschaltet ist, und gelangt durch ein Filter 5, so daß Licht in einem Wellenlängenbereich entsprechend dem Wellenlängenbereich der von dem anregbaren Leuchtstoffblatt ansprechend auf die Stimulierung durch den Laserstrahl 3 mit der Wellenlänge 633 nm emittierten, stimulierten Emission entspricht. Ein dichroitischer Spiegel 6 dient zum Durchlassen von Licht einer Wellenlänge von 633 nm, er reflektiert Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm, und er befindet sich in einem optischen Weg des Laserstrahls, der von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 1 emittiert wird. Der von der Quelle 1 emittierte und durch das Filter 5 hindurchgetretene Laserstrahl durchläuft den dichroitischen Spiegel 6 und trifft auf einen Strahlexpander 7. Andererseits wird ein von der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 2 (im folgenden einfach als Strahlenquelle bezeichnet) emittierter Laserstrahl 3 von dem dichroitischen Spiegel 6 reflektiert und trifft auf den Strahlexpander 7. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 wird von dem Strahlexpander 7 exakt eingestellt, und der Laserstrahl 3 gelangt zu einem Polygonspiegel 8, wo er abgelenkt wird, um durch eine fθ-Linse 9 zu laufen und dann von einem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert zu werden, bevor er auf eine blatt- oder flachstückähnliche fluoreszierende Bildträgereinheit 30 auftrifft. Die fθ-Linse 9 garantiert, daß die Fluoreszenzbildträgereinheit 30 stets mit dem Laserstrahl 3 bei gleichförmiger Strahlgeschwindigkeit abgetastet wird, wenn sie mit dem Laserstrahl 3 in einer Richtung X, das ist die Hauptabtastrichtung, abgetastet wird.
Die Bildlesevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß sie ein Bild eines fluoreszierenden Farbstoffs (im folgenden einfach: Leuchtfarbe) auslesen kann, welches auf einem Transferträger, einem Gelträger oder dergleichen aufgezeichnet ist, außerdem ein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein Radiographie-Beugungsbild oder ein elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts lesen kann, welches in einer anregbaren Leuchtstoffschicht aufgezeichnet ist, die sich auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt befindet. In 1 enthält die Leuchtbildträgereinheit 30 eine Glasplatte 31 und einen Transferträger 32, der auf der Glasplatte 31 angeordnet ist, und in welchem ein Elektrophoresebild von mit Leuchtfarbe markierter denaturierter DNA aufgezeichnet ist.
Das Elektrophoresebild der mit Leuchtfarbe markierten, denaturierten DNA ist in dem Transferträger 32 beispielsweise folgendermaßen aufgezeichnet worden: zunächst werden mehrere DNA-Fragmente, die spezifische Gene enthalten, separiert und auf einem Gelträgermedium mit Hilfe von Elektrophorese verteilt und durch Alkaliverarbeitung denaturiert, um einzelsträngige DNA zu bilden. Dann werden nach dem bekannten Southern-Blotting-Verfahren der Gelträger und ein Transferträger 12 gestapelt, um zumindest einen Teil der denaturierten DNA-Fragmente auf den Transferträger 12 zu übertragen, und die übertragenen DNA-Fragmente werden auf dem Transferträger durch Erhitzen und Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen fixiert. Außerdem werden durch Markieren von DNA oder RNA mit Leuchtfarbe vorbereitete Proben komplementär zu der das spezifische Gen enthaltenden DNA sowie die denaturierten DNA-Fragmente auf dem Transferträger 12 hybridisiert durch Erhitzung, um doppelsträngige DNA-Fragmente oder kombinierte DNA und RNA zu bilden. Bei dieser Ausführungsform wird Fluorescein als Leuchtfarbe verwendet, und DNA oder RNA, die komplementär zu der das spezifische Gen enthaltenden DNA ist, wird damit zur Vorbereitung der Proben markiert. Da die denaturierten DNA-Fragmente jetzt an dem Transferträger 12 fixiert sind, werden ausschließlich diejenigen DNA-Fragmente, die komplementär zu der Proben-DNA oder der Proben-RNA sind, hybridisiert, indem sie die mit Leuchtfarbe markierte Probe annehmen. Dann werden solche Proben, die keine Hybride gebildet haben, durch Spülen mit einer geeigneten Lösung entfernt, und ausschließlich die DNA-Fragmente mit einem spezifischen Gen bilden Hybride mit der fluoreszierend markierten DNA oder RNA auf dem Transferträger 12, um ihrerseits fluoreszierend markiert zu werden. Der so erhaltene Transferträger zeichnet ein Elektrophoresebild der mit der Leuchtfarbe markierten, denaturierten DNA auf.
Wenn ein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein radiographisches Beugungsbild oder ein elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts, das in einer anregbaren Leuchtstoffschicht auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt aufgezeichnet ist anstatt auf der Fluoreszenzbildträgereinheit 30, so wird in der Bildlesevorrichtung eine anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 eingerichtet.
2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der anregbaren Leuchtstoffblatteinheit 40. Wie in 2 gezeigt ist, enthält die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 mit einer auf seiner einen Oberfläche gebildeten anregbaren Leuchtstoffschicht 41 und einer (nicht gezeigten) magnetischen Schicht auf der anderen Oberfläche, außerdem eine Trägerplatte 43, beispielsweise in Form einer Aluminiumplatte, auf der ein (nicht gezeigtes) gummiähnliches magnetisches Flachstück an einer Fläche angeklebt ist. Die magnetische Schicht des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 und das magnetische Flachstück auf der Trägerplatte 43 werden durch magnetische Kraft angezogen und vereint.
Die anregbare Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffflachstück 42 beinhaltet beispielsweise Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz, die in einem Gen enthalten ist, welches mit Hilfe des Southern-Blot-Hybridisierverfahrens gebil det ist. Der Begriff Ortsinformation umfaßt hier eine Vielfalt von Information über den Ort der radioaktiven markierten Substanz oder deren Aggregationen in einer Probe, so zum Beispiel den Ort, die Form, die Konzentration, die Verteilung oder Kombinationen daraus.
Die Ortsinformation für eine radioaktiv markierte Substanz wird in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 beispielsweise folgendermaßen gespeichert: als erstes werden mehrere DNA-Fragmente, die ein spezifisches Gen enthalten, separiert und auf einem Gelträger mit Hilfe von Elektrophorese verteilt sowie durch Alkaliverarbeitung zur Bildung einzelsträngiger DNA denaturiert. Anschließend wird nach dem bekannten Southern-Blotting-Verfahren der Gelträger sowie ein Transferträger, beispielsweise in Form eines Nitrozellulosefilters, schichtenweise angeordnet, um zumindest einen Teil der denaturierten DNA-Fragmente auf den Transferträger zu übertragen, und die transferierten DNA-Fragmente werden durch Erhitzung an dem Transferträger fixiert. Weiterhin werden durch radioaktives Markieren von DNA oder RNA, die komplementär zu der das spezifische Gen enthaltenden DN ist, vorbereitete Proben und die denaturierten DNA-Fragmente durch Erhitzen hybridisiert, um doppelsträngige DNA-Fragmente oder kombinierte DNA und RNA zu bilden. Da die denaturierten DNA-Fragmente jetzt auf dem Transferträger fixiert sind, werden lediglich die DNA-Fragmente, die komplementär zu der Proben-DNA oder Proben-RNA sind, hybridisiert, so daß sie die radioaktiv markierte Probe annehmen. Anschließend werden die Proben, die keine Hybride gebildet haben, durch Spülen mit geeigneter Lösung entfernt, und nur die DNA-Fragmente mit einem spezifischen Gen bilden Hybride mit der radioaktiv markierten DNA oder RNA auf dem Transferträger, um radioaktiv markiert zu werden. Der so erhaltene Transferträger wird mit der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 für eine gewisse Zeitspanne übereinandergelegt, um die anregbare Leuchtstoffschicht 41 zu belichten, so daß zumindest ein Teil der von der radioaktiv markierten Substanz auf dem Transferträger emittierten Strahlung von der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 absorbiert wird, so daß die Ortsinformation über die radioaktiv markierte Substanz in der Probe in Form eines Bildes innerhalb der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 gespeichert wird.
Die Fluoreszenzbildträgereinheit 30 der anregbaren Leuchtstoffblatteinheit 40 wird von einem (nicht gezeigten) Motor in Pfeilrichtung Y transportiert, das ist die Nebenabtastrichtung in 1, und zwar synchron mit der Abtastung durch den Laserstrahl 3 in Hauptabtastrichtung, demzufolge die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 oder die anregbare Leuchtstoffschicht 41 mit dem Laserstrahl 3 abgetastet wird.
In der Nähe des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 ist ein Lichtleiter 20 angeordnet, der der Abtastzeile auf dem Transferträger 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 gegenüberliegt. Das Lichtaufnahmeende des Lichtleiters 20 hat lineare Form, sein Austrittsende befindet sich in der Nähe einer Lichtaufnahmefläche eines Lichtdetektors 21, beispielsweise eines Photoelektronenvervielfachers zum photoelektrischen Detektieren von Licht. Dieser Lichtleiter 20 wird hergestellt durch Verarbeiten eines nicht fluoreszierenden Glasmaterials oder dergleichen, und er ist so ausgebildet, daß die vom Lichtaufnahmeende eingeleitete Emission zu dem Austrittsende gelangt aufgrund wiederholter Totalreflexion innerhalb des Lichtleiters 20, um von der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 über das Austrittsende aufgenommen zu werden.
Aus diesem Grund gelangt das Fluoreszenzlicht, das von der in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtstoff emittiert wird, oder die stimulierte Emission durch den anregbaren Leuchtstoff in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl 3 in den Lichtleiter 20 ein und wird von dem Lichtdetektor 21 nach wiederholter Totalreflexion innerhalb des Lichtleiters 20 über das Austrittsende aufgenommen.
Vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet sich ein Filterelement 22. 3 ist eine schematische Frontansicht des Filterelements 22. Das Filterelement 22 wird gebildet durch eine Rechteckplatte mit zwei Filtern 22a und 22b. Das Filter 22a hat die Eigenschaft, daß es nur Licht des Wellenlängenbereichs der stimulierten Emission durchläßt, das von dem anregbaren Leuchtstoff freigegeben wurde, wohingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm gesperrt wird, während das Filter 22b die Eigenschaft hat, Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm zu sperren und Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchzulassen.
Wenn ein Bild der in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbe ausgelesen wird, wird die zweite Laseranregungsstrahlenquelle 2 aktiviert, und das Filterelement 22 wird gedreht, so daß das Filter 22b sich vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet. Wenn hingegen ein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein radiographisches Beugungsbild oder ein elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts, das in einer anregbaren Leuchtstoffschicht 41 aufgezeichnet ist, ausgelesen wird, wird die erste Laseranregungsstrahlenquelle 1 aktiviert, und das Filterelement 22 wird gedreht, so daß das Filter 22a sich vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet.
Die erste Laseranregungsstrahlenquelle 1 oder die zweite Laserstrahlenanregungsquelle 2 und das Filter 22a oder das Filter 22b werden von einer Steuereinheit 50 ausgewählt. Wie in 1 zu sehen ist, enthält die Bildlesevorrichtung weiterhin die Steuereinheit 50, eine Eingabeeinrichtung 51 mit einer Tastatur und einen Motor 52 zum Drehen des Filterelements 22. Die Steuereinheit 50 ist derart ausgebildet, daß sie den gesamten Betriebsablauf der Bildlesevorrichtung nach Maßgabe von Befehlssignalen liest, die über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben werden.
Das von dem Lichtdetektor 21 photoelektrisch detektierte Licht wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, von einem Verstärker 23 mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt, um ein elektrisches Signal mit vorbestimmtem Pegel zu erzeugen, und anschließend in einen A/D-Wandler 24 eingegeben. Das elektrische Signal wird im A/D-Wandler 24 mit einem Skalenfaktor, der sich für die Signalschwankungsbreite eignet, in ein digitales Signal umgesetzt und in einen Zeilenpuffer 25 gegeben. Der Zeilenpuffer 25 speichert vorübergehend die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten. Wenn die eine Abtastzeile entsprechenden Bilddaten in der oben beschriebenen Weise im Zeilenpuffer 25 gespeichert wurden, gibt der Zeilenpuffer 25 die Daten an einen Übertragungspuffer 26, dessen Kapazität größer ist als diejenige des Zeilenpuffers 25, und wenn der Übertragungspuffer 26 eine vorbestimmte Menge Bilddaten gespeichert hat, gibt er die Bilddaten an eine Bildverarbeitungsvorrichtung 27. Die in die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 eingegebenen Bilddaten werden in einer (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung abgespeichert. Die aus der Bilddatenspeichereinrichtung ausgelesenen Bilddaten werden bedarfsweise einer Bildverarbeitung unterzogen und auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem (nicht gezeigten) Bildschirm als sichtbares Bild dargestellt oder von einer (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der Bildlesevorrichtung zeigt. Wie in 4 zu sehen ist, enthält die Bildlesevorrichtung 28 eine Abtastbühne 29, auf der die Leuchtbildträgereinheit 30 oder die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 eingerichtet wird. Die Leuchtbildträgereinheit 30 oder die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 wird auf der Abtastbühne 29 von einem (nicht dargestellten) Transportmechanismus in Pfeilrichtung Z in 4 transportiert und an einer vorbestimmten Stelle in der Bildlesevorrichtung 28 plaziert, um mit dem Laserstrahl 23 abgetastet zu werden.
Wenn ein Elektrophoresebild von mit Leuchtfarbstoff markierter, denaturierter DNA auszulesen ist, wird ein zu diesem Zweck dienender Befehl über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben, und die Leuchtbildträgereinheit 30 wird auf der Abtastbühne 29 eingestellt. Die Leuchtbildträgereinheit 30 auf der Abtastbühne 29 wird von dem (nicht gezeigten) Transportmechanismus in Pfeilrichtung Z in 4 plaziert und an einer vorbestimmten Position in der Bildlesevorrichtung 28 angeordnet.
Wenn ein Befehl zum Lesen des Elektrophoresebilds der mit dem Leuchtfarbstoff markierten, denaturierten DNA über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, treibt die Steuereinheit 50 den Motor 52, um das Filterelement 22 so zu bewegen, daß das Filter 22b sich vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet, um anschließend die zweite Laseranregungsstrahlenquelle 2 zu aktivieren, so daß sie einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm abstrahlt. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 wird von dem Strahlexpander 7 exakt eingestellt, und der Laserstrahl 3 trifft auf den Polygonspiegel 8 auf. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 gelangt durch die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 abgelenkt, so daß er auf den auf der Glasplatte 31 befindlichen Transferträger 32 auftrifft. Da der Laserstrahl den Transferträger 32 in Hauptabtastrichtung überstreicht, während die Leuchtbildträgerein heit 30 in Nebenabtastrichtung bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem eine Wellenlänge von 473 nm aufweisenden Laserstrahl abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Fluorescein angeregt und setzt Fluoreszenzlicht mit einer Spitzen-Wellenlänge von 530 nm frei. Da bei dieser Ausführungsform Leuchtfarbstoff mit Hilfe der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 2 angeregt wird, gebildet durch ein Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen, um einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm zu emittieren, ist es möglich, den Leuchtfarbstoff mit Anregungsstrahlen anzuregen, welche die gleiche Stärke haben wie die eines Argonlaserstrahls mit geringerer Leistung als bei Verwendung einer Argonlaser-Strahlenquelle, so daß der Leuchtfarbstoff dazu gebracht wird, eine ausreichende Menge Fluoreszenzlicht freizusetzen, während der Energieverbrauch gering gehalten wird.
Aus in der in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbe enthaltenem Fluorescein freigesetztes Fluoreszenzlicht gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft auf das Filter 22b über das Austrittsende des Lichtleiters 20 nach wiederholter Totalreflexion in dem Lichtleiter 20 auf. Da das Filter 22b die Eigenschaft besitzt, Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von über 473 nm durchzulassen, und außerdem die Wellenlänge des von dem Fluorescein abgegebenen Fluoreszenzlichts einen Peak von 530 nm aufweist, was über der Wellenlänge der Anregungsstrahlen liegt, ist es möglich, in einfacher Weise von dem Fluorescein freigesetztes Fluoreszenzlicht zu separieren von den Anregungsstrahlen mit einer Wellenlänge von 473 nm, um nur dieses mit dem Lichtdetektor 21 hoher Empfindlichkeit photoelektrisch zu detektieren.
Das photoelektrisch detektierte elektrische Signal, das von dem Lichtdetektor 21 ausgegeben wird, wird von dem Verstärker 23 mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt, um ein elektrisches Signal vorbestimmten Pegels zu erzeugen, anschließend wird das Signal im A/D-Wandler 24 mit einem Skalenfaktor in ein digitales Signal umgewandelt, der sich für die Signalschwankungsbreite eignet. Wenn die Bilddaten entsprechend der Abtastzeile in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert werden, gibt der Zeilenpuffer 25 die Bilddaten an den Übertragungspuffer 26.
Die durch Nachweis des aus dem Fluorescein in dieser Weise freigesetzten Fluoreszenzlicht erhaltenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 ausgegeben, und auf der Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel auf einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild angezeigt. Das so angezeigte Bild enthält ein Bild von mit Fluorescein markierter DNA, und die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung abgespeichert oder je nach Bedarf von der (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn nein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein Radiographie-Beugungsbild oder eine elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts, das auf einer anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 aufgezeichnet ist, gelesen werden soll, so wird über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehl eingegeben, demzufolge die anregbare Leuchtstoffeinheit 40 auf die Abtastbühne 29 gebracht wird.
Das auf der Abtastbühne 29 befindliche anregbare Leuchtstoffblatt 40 wird von dem (nicht gezeigten) Transportmechanismus in Pfeilrichtung Z in 4 transportiert und zu einer vorbestimmten Position in der Bildlesevorrichtung 28 gebracht.
Wenn ein Befehl zum Lesen der Ortsinformation über die radioaktiv markierte Substanz in der Probe, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42, über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, treibt die Steuereinheit 50 den Motor 52, damit dieser das Filterelement 22 so bewegt, daß sich das Filter 22a vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet, um anschließend die erste Laseranregungsstrahlenquelle 1 zu aktivieren, damit sie einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm abgibt.
Der von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 1 abgegebene Laserstrahl 3 läuft durch ein Filter 5, wo Licht in einem Wellenlängenbereich gesperrt wird, welcher einer Wellenlänge der von der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 emittierten stimulierten Emission bei Stimulierung mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm entspricht. Der durch das Filter 5 gelangte Laserstrahl 3 läuft durch den dichroitischen Spiegel 6 und gelangt in den Strahlexpander 7. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 wird von dem Strahlexpander 7 exakt einjustiert, und der Laserstrahl 3 trifft auf den Polygonspiegel 8. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 durchläuft die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 abgelenkt, um eindimensional auf die blattähnliche anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 aufzutreffen.
Die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 wird in Nebenabtastrichtung Y in 1 synchron mit der Abtastung durch den Laserstrahl 3 in Hauptabtastrichtung bewegt, so daß die gesamte Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 von dem Laserstrahl 3 abgetastet wird.
Wenn die anregbare Leuchtstoffschicht 41 mit dem eine Wellenlänge von 633 nm aufweisenden Laserstrahl derart abgetastet wird, wird der in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 enthaltene anregbare Leuchtstoff stimuliert, so daß er die stimulierte Emission freisetzt.
Die aus dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte stimulierte Emission gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft über das Austrittsende des Lichtleiters 20 nach wiederholter Totalreflexion in dem Lichtleiter 20 auf das Filter 22a. Da das Filter 22a die Eigenschaft hat, nur Licht im Wellenlängenbereich der aus dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzten stimulierten Emission durchzulassen, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zu sperren, wird nur die stimulierte Emission aus dem anregbaren Leuchtstoff von dem Lichtdetektor 21 photoelektrisch erfaßt, und ein Analogsignal, welches dem Bild der Ortsinformation über die radioaktiv markierte Substanz entspricht, entsteht. Das von dem Lichtdetektor 21 erzeugte Analogsignal wird von dem Verstärker 23 mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt, so daß ein elektrisches Signal vorbestimmten Pegels entsteht, welches dann in dem A/D-Wandler 24 mit einem für die Signalschwankungsbreite passenden Skalenfaktor in ein digitales Signal umgesetzt wird. Wenn die eine Abtastlinie entsprechenden Bilddaten, die in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert waren, gibt der Puffer 25 die Bilddaten an den Übertragungspuffer 26 aus.
Die durch Detektieren der aus dem anregbaren Leuchtstoff auf diese Weise freigesetzten stimulierten Strahlung gewonnenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 geliefert, und auf einer Anzeigevorrichtung wie zum Beispiel einem Bildschirm wird ein sichtbares Bild erzeugt. Das so angezeigte Bild enthält ein Bild von der mit der radioaktiv markierten Substanz markierten DNA, und die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bildspeichereinrichtung abgespeichert oder werden bedarfsweise von der (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Bei dieser Ausführungsform können sowohl das Elektrophoresebild der mit Leuchtfarbstoff markierten DNA, aufgezeichnet in dem Transferträger 32, als auch das Elektrophoresebild der mit der radioaktiv markierten Substanz markierten DNA, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42, von einer einzelnen Bildlesevorrichtung gelesen werden. Der Wirkungsgrad ist daher hoch. Da außerdem die zur wirksamen Erregung durch einen Argonlaserstrahl von 488 nm ausgelegte Leuchtfarbe mit Hilfe der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 2 angeregt wird, um einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 473 nm zu emittieren, und die Wellenlänge des von dem Leuchtfarbstoff bei Erregung freigesetzten Fluoreszenzlichts größer ist als die des Anregungsstrahls, ist es möglich, in einfacherer Weise nur das Fluoreszenzlicht aus dem Anregungsstrahl mit Hilfe des Filters 22b zu separieren und es von dem Lichtdetektor 21 erfassen zu lassen, verglichen mit der Verwendung einer Argonlaserstrahlquelle als Laseranregungsstrahlenquelle. Da außerdem der Leuchtfarbstoff mit Hilfe der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 2 angeregt wird, die durch ein Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen gebildet wird, um einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm zu erzeugen, kann man die Leuchtfarbe mit einem Anregungsstrahl anregen, der im wesentlichen die gleiche Stärke besitzt wie ein Argonlaserstrahl, jedoch bei geringerer Leistung im Vergleich zur Verwendung einer Argonlaserstrahlquelle, so daß der Leuchtfarbstoff eine ausreichende Menge Fluoreszenzlicht freisetzt, während die Energieaufnahme gering gehalten wird.
TEXT FEHLT einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform eine dritte Laseranregungsstrahlenquelle 63 zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 532 nm zusätzlich zu einer ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 633 nm emittiert, und zusätzlich zu einer zweiten Laserstrahlanregungsquelle 62, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert. Die dritte Laserstrahlenanregungsquelle 63 wird durch ein Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen gebildet.
Der von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 1 emittierte Laserstrahl 3 läuft durch ein Filter 5, wodurch Licht in einem Wellenlängenbereich gesperrt wird, der einem Wellenlängenbereich der stimulierten Strahlungsemission entspricht, die von der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 abgegeben wird bei Anregung mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm. Ein dichroitischer Spiegel 64 dient zum Durchlassen von Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm, reflektiert allerdings Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm und befindet sich in einem optischen Weg des Laserstrahls 3, der von der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 emittiert wird. Ein dichroitischer Spiegel 65 läßt Licht mit einer Wellenlänge durch, die gleich oder größer ist als 532 nm, reflektiert hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm. Der Spiegel befindet sich in einem optischen Weg des Laserstrahls 3, der von der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 emittiert wird. Der von der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 abgegebene Laserstrahl 3 wird von dem dichroitischen Spiegel 64 reflektiert und ändert dadurch seine Richtung um 90 Grad, um dann durch den dichroitischen Spiegel 65 hindurch in den Strahlexpander 7 zu gelangen. Der von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 emittierte Laserstrahl 3 läuft durch den dichroitischen Spiegel 64 und den dichroitischen Spiegel 65, und der von der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 emittierte Laserstrahl 3 wird von dem dichroitischen Spiegel 65 reflektiert und ändert dadurch seine Richtung um etwa 90 Grad, und die Strahlen treten in den Strahlexpander 7 ein. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 wird von dem Strahlexpander 7 exakt justiert, und der Laserstrahl 3 trifft auf den Polygonspiegel 8. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 gelangt durch die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert, um dadurch eindimensional auf die flachstückähnliche Fluoreszenzbildträgereinheit (Leuchtbildträgereinheit) 30 oder die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 aufzutreffen.
6 ist eine schematische Ansicht und zeigt ein Filterelement 72 vor dem Lichtdetektor 21 der Bildlesevorrichtung 28 dieser Ausführungsform.
Wie in 6 gezeigt ist, wird das Filterelement 72 durch eine Scheibe mit vier Filtern 72a, 72b, 72c und 72d gebildet. Das Filter 72a dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von Leuchtfarbe freigesetzt wird, die in dem Transferträger 32 enthalten ist, wenn eine Erregung mit der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 erfolgt, wobei das Filter die Eigenschaft hat, eine Wellenlänge von 633 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 633 nm durchzulassen. Das Filter 72b dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von in dem Transferträger 32 enthaltener Leuchtfarbe freigesetzt wird, wenn diese mit der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 erregt wird, wobei das Filter die Eigenschaft hat, Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm durchzulassen. Das Filter 72c dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von Leuchtfarbe in dem Transferträger 32 bei Anregung mit der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 freigesetzt wird, und es hat die Eigenschaft, Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchzulassen. Das Filter 72d dient zum Lesen stimulierter Emission, die von dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 freigesetzt wird, wenn der in der Schicht 42 dieses Leuchtstoffblatts 42 enthaltene anregbare Leuchtstoff mit Hilfe der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 angeregt wird, wobei das Filter die Eigenschaft hat, Licht im Wellenlängenbereich der aus dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzten stimulierten Strahlung durchzulassen, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zu sperren. Deshalb kann der Lichtdetektor 21 photoelektrisch nur Licht durch selektives Verwenden dieser Filter 72a, 72b, 72c und 72d gemäß der zu verwendenden Laseranregungsstrahlenquelle erfassen, das heißt gemäß dem Typ der Leuchtfarbe und TEXT FEHLT tektor 21 ein Photoelektronenvervielfacher verwendet wird, der ein Bialkalimaterial enthält, basierend auf der Verbindung K₂CsSb, hergestellt durch Aktivierung mit Sauerstoff und Cäsium.
In der Bildlesevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform werden die Laseranregungsstrahlenquelle 61, 62, 63 und die Filter 72a, 72b, 72c und 72d vorab für die Auswahl festgelegt und in einem (nicht gezeigten) Speicher der Steuereinheit 50 abgespeichert. Wenn daher ein in dem Transferträger 32 aufgezeichnetes Leuchtbild gelesen werden soll, gibt der Benutzer die Art der in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbe über die Eingabeeinrichtung 51 ein, und wenn ein in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 aufgezeichnetes Strahlungsbild gelesen werden soll, gibt der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 ein, daß es sich bei dem Bildträger um ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 handelt. Anschließend wählt die Steuereinheit 50 automatisch aus unter der ersten, der zweiten und der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 61, 62 bzw. 63, und wählt automatisch eines der Filter 72a, 72b, 72c und 72d aus, anschließend wird das Lesen des Bildes gestartet. Wenn die Art der Leuchtfarbe in dem Transferträger 32 über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, treibt insbesondere die Steuereinheit 50 den Motor 52 an, um das Filterelement 72 so zu drehen, daß eines der Filter 72a, 72b und 72c vor dem Lichtdetektor 21 positioniert ist, und sie aktiviert außerdem eine von der ersten, der zweiten und der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 61, 62 und 63, damit sie einen Laserstrahl 3 erzeugt. Wenn über die Eingabeeinrichtung ein Befehl eingegeben wird, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist, treibt die Steuereinheit 50 den Motor 52, damit dieser das Filterelement 72 so dreht, daß das Filter 72d sich vor dem Lichtdetektor 21 befindet, und sie aktiviert außerdem die erste Laseranregungsstrahlenquelle 61, damit sie einen Laserstrahl 3 erzeugt, um dadurch das Lesen des Bildes zu starten.
Wenn ein Elektrophoresebild von mit in dem Transferträger 72 enthaltenen Leuchtfarbstoff markierten, denaturierten DNA gelesen werden soll, stellt der Benutzer die Fluoreszenzbildträgereinheit 30 auf der Abtastbühne 29 der Bildlesevorrichtung 28 ein, um die Einheit 30 in eine in 5 dargestellte Stellung zu bringen, und gleichzeitig wird die Art der Leuchtfarbe über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben, die zum Markieren der Probe verwendet wurde. Die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform enthält die erste Laseranregungsstrahlenquelle 61 zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 633 nm, die zweite Laseranregungsstrahlenquelle 62 dient zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 473 nm, und die dritte Laseranregungsstrahlenquelle 63 dient zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 532 nm. Bei dieser Ausführungsform werden DNA-Abschnitte des Ziel-Gens mit drei Arten von Leuchtfarbstoff markiert, nämlich mit Fluorescein, Rhodamin B und Cy-5. Die Lichtwellenlänge, die Fluorescein am wirksamsten stimuliert, beträgt 490 nm, die Lichtwellenlänge, die Rhodamin B am wirksamsten stimuliert, beträgt 534 nm, und die Lichtwellenlänge; die Cy-5 am wirksamsten stimuliert, beträgt 650 nm. Deshalb ist es effizient, den Transferträger 32 mit der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 72 abzutasten, um mit Fluorescein markierte DNA nachzuweisen, den Transferträger 32 mit der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 abzutasten, um mit Rhodamin B markierte DNA nachzuweisen, und den Transferträger 32 mit der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 abzutasten, um mit Cy-5 markierte DNA nachzuweisen.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen wird die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform derart ausgebildet, daß der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 die Art des Leuchtfarbstoffs eingeben und spezifizieren kann, die ein zu lesendes Leuchtbild erzeugt, und außerdem die Sequenz von zu lesenden Leuchtbildern eingeben kann. Wenn der Benutzer ein Befehlssignal über die Eingabeeinrichtung 51 eingibt, wonach als erstes ein Leuchtbild einer mit Cy-5 markierten DNA gelesen werden soll, ein Leuchtbild einer mit Rhodamin B markierten DNA als zweites gelesen werden soll und ein Leuchtbild einer mit Fluorescein markierten DNA zuletzt gelesen werden soll, gibt die Steuereinheit 50 als erstes ein Treibersignal an den Motor 52, um das Filterelement 72 so zu drehen, daß das Filter 72a sich vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laseranregungsstrahlenquelle 61 und schaltet den vor der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 angeordneten Lichtmodulator 4 ein. Im Ergebnis wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 633 nm durch die erste Laseran regungsstrahlenquelle 61 abgegeben und läuft durch den Lichtmodulator 4, die dichroitischen Spiegel 64, 65, um, nachdem der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 von dem Strahlexpander 7 exakt justiert wurde, auf den Polygonspiegel 8 aufzutreffen. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 läuft durch die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert, um auf den Transferträger 32 aufzutreffen. Da der Laserstrahl die Oberfläche des Transferträgers 32 in Hauptabtastrichtung X gemäß 5 abtastet, während die Leuchtbildträgereinheit 30 in Nebenabtastrichtung Y gemäß 5 bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Cy-5 angeregt und setzt Fluoreszenzlicht mit einer Wellenlängenspitze von 667 nm frei.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Cy-5 freigesetzte Fluoreszenzlicht gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft über das Austrittsende des Lichtleiters 20 nach wiederholter Totalreflexion in ihm auf das Filter 72a. Da das Filter 72a die Eigenschaft hat, Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm durchzulassen, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 633 nm zu sperren, und außerdem die Wellenlänge des von dem Leuchtfarbstoff freigesetzten Fluoreszenzlichts länger als diejenige der Anregungsstrahlen ist, wird nur das von dem Cy-5 freigesetzte Fluoreszenzlicht durch den Lichtdetektor 21 photoelektrisch erfaßt. Das auf diese Weise gewonnene elektrische Signal wird von dem Verstärker 23 verstärkt, um ein elektrisches Signal vorbestimmten Pegels zu erhalten, anschließend wird es in dem A/D-Wandler 24 in ein digitales Signal umgewandelt und besitzt einen Skalenfaktor, der sich für die Signalschwankungsbreite eignet, und in dem Zeilenpuffer 25 werden Bilddaten entsprechend einer Abtastzeile gespeichert. Wenn diese einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, gibt dieser die Bilddaten an den Übertragungspuffer 26.
Die durch Detektieren des auf diese Weise von dem Cy-5 freigesetzten Fluoreszenzlichts erhaltenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 gegeben, und auf eine Anzeigeeinrichtung wie zum Beispiel einem Bildschirm wird ein sichtbares Bild dargestellt. Das so angezeigte Bild ist ein Bild der mit Cy- 5 markierten DNA, und die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung abgespeichert oder werden bedarfsweise von der (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn die Anregung des Leuchtfarbstoffs mit der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 abgeschlossen ist, schaltet die Steuereinheit 50 den Lichtmodulator 4 aus und sperrt den von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 abgegebenen Laserstrahl 3, um an einen (nicht gezeigten) Motor ein Treibersignal zu liefern, durch welches die Leuchtbildträgereinheit 30 in ihrer Ausgangsstellung zurückgebracht wird. Die Steuereinheit 50 gibt dann an den Motor 52 ein Treibersignal, um das Filterelement 72 so zu drehen, daß das Filter 72b sich vor der Lichtempfangsfläche des Lichtdetektors 21 befindet, und sie aktiviert die dritte Laseranregungsstrahlenquelle 63. Als Folge davon wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm von der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 abgegeben, wird von dem dichroitischen Spiegel 64 abgelenkt und gelangt durch den dichroitischen Spiegel 65. Nachdem der Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 von dem Strahlexpander 7 exakt einjustiert wurde, trifft der Laserstrahl 3 auf den Polygonspiegel 8. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 durchläuft die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert, um dann auf den Transferträger 32 aufzutreffen. Da der Laserstrahl 3 die Oberfläche des Transferträgers 32 in Hauptabtastrichtung abtastet, während die Leuchtbildträgereinheit 30 in Nebenabtastrichtung bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem eine Wellenlänge von 532 nm aufweisenden Laserstrahl 3 abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Rhodamin B angeregt und setzt Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 605 nm frei.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltene Rhodamin B freigesetzte Fluoreszenzlicht gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft über dessen Austrittsende nach wiederholter Totalreflexion in ihm auf das Filter 72b. Da das Filter 72b die Eigenschaft hat, Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge über 532 nm durchzulassen, und die Wellenlänge des von dem Leuchtfarbstoff freigesetzten Fluoreszenzlichts länger ist als diejenige der Anregungsstrahlen, wird von dem Lichtdetektor 21 ausschließlich das von dem Rhodamin B freigesetzte Fluoreszenzlicht photoelektrisch detektiert. Das so erhaltene elektrische Signal wird von dem Verstärker 23 verstärkt, um ein elektrisches Signal mit vorbestimmtem Pegel zu erhalten, und wird anschließend in dem A/D-Wandler 24 mit einem für die Signalschwankungsbreite geeigneten Skalenfaktor in ein digitales Signal umgesetzt, anschließend werden die Bilddaten für eine Abtastzeile in den Zeilenpuffer 25 gespeichert. Wenn die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, gibt dieser die Bilddaten an den Übertragungspuffer 26.
Die durch Detektieren des von dem Rhodamin B auf diese Weise freigesetzten Fluoreszenzlicht erhaltenen Daten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 gegeben und auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, als sichtbares Bild dargestellt. Das so erhaltene Bild ist ein Abbild der mit Rhodamin B markierten DNA, und die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung gespeichert oder bedarfsweise von der (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn die Anregung des Leuchtfarbstoffs durch die dritte Laseranregungsstrahlenquelle 63 abgeschlossen ist, gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den (nicht gezeigten) Motor, um die Leuchtbildträgereinheit 30 in ihrer Ausgangsstellung zurückzubringen. Die Steuereinheit 50 gibt dann ein Treibersignal an den Motor 52, um das Filterelement 72 derart zu drehen, daß das Filter 72c sich vor der Lichtempfangsfläche des Lichtdetektors 21 befindet, und sie aktiviert die zweite Laseranregungsstrahlenquelle 62, demzufolge von dieser ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert wird. Der Laserstrahl wird von dem dichroitischen Spiegel 65 reflektiert, und nachdem der Laserstrahl 3 von dem Strahlexpander 7 exakt im Strahldurchmesser justiert wurde, trifft er auf den Polygonspiegel 8. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 läuft durch die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert, so daß er auf den Transferträger 32 auftrifft. Da der Laserstrahl die Oberfläche des Transferträgers 32 in Hauptabtastrichtung abtastet, während die Leuchtbildträgereinheit 30 in Nebenabtastrichtung bewegt wird, wird schließlich die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem eine Wellenlänge von 473 nm aufweisenden Laserstrahl 3 abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Fluorescein angeregt und setzt Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 530 nm frei. Bei dieser Ausführungsform wird der Leuchtfarbstoff mit der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 angeregt, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm abgibt, und deshalb ist die Stärke der Anregungsstrahlen größer als die der Strahlen, die von einer Leuchtdiode abgegeben werden. Deshalb ist es möglich, eine ausreichend starke Menge Fluoreszenzlicht aus dem Leuchtfarbstoff zu erhalten.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Fluorescein freigesetzte Fluoreszenzlicht gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft über dessen Austrittsende nach wiederholter Totalreflexion innerhalb des Lichtleiters auf das Filter 72c. Da das Filter 72c die Eigenschaft hat, Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchzulassen, und außerdem die Wellenlänge des von dem Leuchtfarbstoff freigesetzten Fluoreszenzlichts länger als dasjenige der Anregungsstrahlen ist, wird von dem Lichtdetektor 21 nur das von dem Fluorescein freigesetzte Fluoreszenzlicht photoelektrisch detektiert. Das hierdurch gewonnene elektrische Signal wird von dem Verstärker 23 verstärkt, um ein elektrisches Signal vorbestimmten Pegels zu erhalten, anschließend wird das Signal in dem A/D-Wandler 24 mit einem für die Signalschwankungsbreite geeigneten Skalenfaktor in ein digitales Signal umgesetzt, und die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten werden in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert. Wenn die Bilddaten für eine vollständige Abtastzeile in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, gibt dieser die Bilddaten an den Übertragungspuffer 26.
Die durch Detektieren des von dem Fluorescein auf diese Weise freigesetzten Fluoreszenzlichts erhaltenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 ausgegeben, und auf eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild dargestellt. Das derart angezeigte Bild ist ein Abbild von mit Fluorescein markierter DNA, und die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung gespeichert oder bedarfsweise von der (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn andererseits ein Bild mit Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz in einem Gen nach dem Southern-Blot-Hybridisierungsverfahren erstellt und in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 aufgezeichnet wird und dann gelesen werden soll, stellt der Benutzer zunächst die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 auf der Abtastbühne 29 der Lesevorrichtung 28 derart ein, daß die anregbare Leuchtstoffschicht 41 nach unten gewandt ist und in eine Stellung bewegt wird, in der die Leuchtbildträgereinheit 30 gelegen ist, vergleiche 5. Gleichzeitig gibt der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 einen Befehl ein, wonach der Bildträger das anregbare Leuchtstoffblatt 42 ist. Entsprechend dem über die Eingabeeinrichtung 51 eingegebenen Befehlssignal gibt die Steuereinheit 50 an den Motor 52 ein Treibersignal zum Drehen des Filterelements 72 derart, daß das Filter 72d sich vor der Lichtaufnahmefläche des Lichtdetektors 21 befindet. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laseranregungsstrahlenquelle 61 und schaltet den Lichtmodulator 4 ein. Im Ergebnis wird von der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm erzeugt, der durch den Lichtmodulator 4, über die dichroitischen Spiegel 64 und 65 und danach durch den Strahlexpander 7 läuft, wo der Durchmesser des Laserstrahls 3 exakt einjustiert wird, bevor der Laserstrahl 3 auf den Polygonspiegel 8 trifft. Der von dem Polygonspiegel 8 abgelenkte Laserstrahl 3 läuft durch die fθ-Linse 9 und wird von dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert, um dann auf die anregbare Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 aufzutreffen. Da der Laserstrahl 3 die anregbare Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 in Hauptabtastrichtung X gemäß 5 abtastet, während die anregbare Leuchtstoffeinheit 40 in Nebenabtastrichtung Y in 5 bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 mit dem Laserstrahl 3 abgetastet.
Wenn die anregbare Leuchtstoffschicht 41 mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm auf diese Weise abgetastet wird, wird der in der Leuchtstoffschicht 41 des Leuchtstoffblatts 42 enthaltene anregbare Leuchtstoff angeregt zur Abgabe stimulierter Emission.
Die von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte stimulierte Strahlungsemission gelangt in den Lichtleiter 20 und trifft über dessen Austrittsende nach wiederholter Totalreflexion in ihm auf das Filter 72d. Da das Filter 72d die Eigenschaft hat, nur Licht im Wellenlängenbereich der von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzten stimulierten Strahlungsemission durchzulassen, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zu sperren, wird nur das von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte stimulierte Licht photoelektrisch von dem Lichtdetektor 21 erfaßt. Das so gewonnene elektrische Signal wird von dem Verstärker 23 verstärkt, um ein elektrisches Signal mit einem vorbestimmten Pegel zu erhalten, anschließend wird es in dem A/D-Wandler 24 mit einem für die Signalschwankungsbreite geeigneten Skalenfaktor in ein digitales Signal umgesetzt. Die Bilddaten werden dann über den Zeilenpuffer 25 und den Übertragungspuffer 26 zu der Bildverarbeitungsvorrichtung 27 weitergeleitet. Auf der Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, wird aufgrund der in die Bildverarbeitungseinheit 27 eingegebenen Bilddaten ein visuelles Bild angezeigt. Die so erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung abgespeichert oder werden bedarfsweise von einer (nicht gezeigten) Bildanalysiervorrichtung analysiert.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann sowohl das Elektrophoresebild der mit Leuchtfarbstoff markierten DNA, aufgezeichnet auf dem Transferträger 32, als auch das Elektrophoresebild der mit der radioaktiv markierten Substanz markierten DNA, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42, mit einer einzigen Bildlesevorrichtung gelesen werden. Daher ist der Wirkungsgrad groß. Da außerdem der Leuchtfarbstoff mit der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 stimuliert wird, die den Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm erzeugt, ist die Stärke der Anregungsstrahlen größer als diejenige der von einer Leuchtdiode abgegebenen Strahlen, und daher ist es möglich, eine ausreichend große Menge Fluoreszenzlicht aus dem Leuchtfarbstoff zu erhalten. Da außerdem die dritte Laseranregungsstrahlenquelle 63, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm emittiert, zusätzlich zu der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61 vorgesehen ist, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm emittiert, und zusätzlich zu der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert, läßt sich die Pro be mit einem Leuchtfarbstoff markieren, der von einem Laserstrahl 3 anregbar ist, welcher eine Wellenlänge von 532 nm besitzt, wodurch die Einsetzbarkeit des Fluoreszenznachweissystems verbessert wird. Wenn außerdem die Art des Leuchtfarbstoffs über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, wählt die Steuereinheit 50 ein Filter aus, welches sich zum Nachweisen von Fluoreszenzlicht eignet, das von der eingegebenen Leuchtfarbe freigesetzt wird, wobei die Auswahl unter den Filtern 72a, 72b und 72c erfolgt und eine entsprechende Plazierung vor dem Lichtdetektor 21 stattfindet. Anschließend wählt die Steuereinheit 50 eine Laseranregungsstrahlenquelle aus, die sich zum Anregen des eingegebenen Leuchtfarbstoffs eignet, und zwar erfolgt die Auswahl unter der ersten Laseranregungsstrahlenquelle 61, der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 und der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63, wobei die Steuereinheit die ausgewählte Quelle veranlaßt, einen Laserstrahl 3 abzugeben und dadurch ein Fluoreszenzbild oder Leuchtbild zu lesen. Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehl eingegeben wird, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist, wählt die Steuereinheit 50 das Filter 72d aus, welches sich zum Nachweisen stimulierter Emission eignet, und sie positioniert das Filter vor dem Lichtdetektor 21. Dann wählt die Steuereinheit 50 die erste Laseranregungsstrahlenquelle 61 aus und veranlaßt sie zum Emittieren eines Laserstrahls 3, um so ein Strahlungsbild zu lesen. Deshalb gestaltet sich der Arbeitsablauf sehr einfach, und es ist möglich, das Risiko einer fehlerhaften Aktivierung der zweiten Laseranregungsstrahlenquelle 62 oder der dritten Laseranregungsstrahlenquelle 63 zu beseitigen, wenn ein Strahlungsbild in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des Leuchtstoffblatts 42 gelesen werden soll. Es besteht mithin die Möglichkeit, das Risiko auszuschalten, daß ein derartiger Fehler zur Folge hat, daß ein Teil der in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 gespeicherten Strahlungsenergie freigesetzt wird, so daß sich dann das Strahlungsbild nicht mehr exakt lesen kann, wenn es überhaupt noch lesbar ist.
7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 7 zu sehen ist, enthält die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform die erste Laseranregungsstrahlenquelle (im folgenden vereinfacht Laserquelle), die zweite Laserquelle 62, die dritte Laserquelle 63, das Filter 5 und die dichroitischen Spiegel 64, 65, ähnlich wie bei der in 5 gezeigten Lesevorrichtung. Allerdings ist die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform derart gestaltet, daß sowohl die Leuchtbildträgereinheit 30 als auch die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 ortsfest verbleiben und die gesamte Fläche des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts (im folgenden einfach als „Blatt" bezeichnet) 42 dadurch mit dem Laserstrahl 3 abgetastet werden kann, daß ein optischer Kopf 80, der mit einem in der Mitte ein Loch 81a aufweisenden Spiegel 81 und einer konvexen Linse 82 zum Konvergieren eines Laserstrahls 3 auf den Bildträger ausgestattet ist, bewegt wird. Daher wird ein Spiegel 66 anstelle des Polygonspiegels 8 verwendet. Außerdem ist die Bildlesevorrichtung derart ausgebildet, daß das von dem Transferträger 32 emittierte Fluoreszenzlicht oder die stimulierte Strahlungsemission, die von dem Blatt 42 freigesetzt wird, durch den Spiegel 81 auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 abgelenkt und von zwei Photoelektronenvervielfachern 84, 85 erfaßt wird, deren Empfindlichkeitskennlinien voneinander verschieden sind.
8 ist eine schematische, perspektivische Ansicht des Spiegels 81. Wie in 8 gezeigt ist, befindet sich das Loch 81a etwa in der Mitte des Spiegels 81. Der Durchmesser des Lochs 81a ist derart festgelegt, daß das Loch einen Laserstrahl durchläßt, der von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 emittiert wird, hingegen Fluoreszenzlicht von dem Transferträger 32 oder stimulierte Strahlungsemission von dem Flachstück 42 weitestgehend reflektiert.
Wie in 7 gezeigt ist, tritt der von dem Spiegel 66 reflektierte Laserstrahl 3 in den optischen Kopf 80 ein, durchläuft das Loch 81a des Spiegels 81 und wird dann von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 oder des Blatts 42 konvergiert, um dadurch Fluoreszenzfarbstoff oder anregbaren Leuchtstoff anzuregen. Fluoreszenzlicht von dem Transferträger 32 oder stimulierte Strahlungsemission von dem Blatt 42 wird von der konvexen Linse 82 in paralleles Licht umgewandelt, von dem Spiegel 81 reflektiert und zusätzlich durch ein Dreieckprisma 83 in zwei Richtungen abgelenkt, um auf den ersten und den zweiten Photoelektronenvervielfacher 84 bzw. 85 aufzutreffen. Der erste Photoelektronenvervielfacher 84 enthält ein Bialkalimetall basierend auf der Verbindung K₂CsSb, hergestellt durch Aktivierung mit Sauerstoff und Cäsium, und er kann Licht mit einer Wellenlänge von 200 nm bis 650 nm bei hoher Empfindlichkeit erfassen. Der zweite Photoelektronenvervielfacher (Photomultiplier) 85 enthält ein Bialkalimaterial basierend auf der Verbindung Na₂KSb, hergestellt durch Aktivierung mit einer geringen Menge Cäsium, und er kann Licht mit einer Wellenlänge von 200 nm bis 850 nm bei hoher Empfindlichkeit detektieren. Da zwei Photomultiplier 84, 85, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge mit hoher Empfindlichkeit detektieren können, vorhanden sind, läßt sich entweder der erste oder der zweiten Photomultiplier 84 bzw. 85 selektiv dazu einsetzen, photoelektrisch Licht entsprechend der Wellenlänge des Lichts zu detektieren, welches erfaßt werden soll, und das so erzeugte elektrische Signal enthält Bilddaten, was die Empfindlichkeit der Bildlesevorrichtung steigert.
Wie in 7 gezeigt ist, sind ein erstes Filterelement 86 und ein zweites Filterelement 87 vor dem ersten Photomultiplier 84 bzw. dem zweiten Photomultiplier 85 angeordnet. Das erste Filterelement 86 besteht aus einer mit drei Filtern 86a, 86b und 86c ausgestatteten Drehscheibe. Das Filter 86a dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von in dem Transferträger 32 enthaltener Leuchtfarbe freigesetzt wird, wenn diese mit der zweiten Laserquelle 62 angeregt wird, und es hat die Eigenschaft, Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm zu sperren, jedoch Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchzulassen. Das Filter 86b dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von in dem Transferträger 32 enthaltener Leuchtfarbe bei Anregung mit der dritten Laserquelle 63 freigesetzt wird, und es hat die Eigenschaft, Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm zu sperren, jedoch Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm durchzulassen. Das Filter 86c dient zum Lesen stimulierter Emission, die von dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 freigesetzt wird, wenn der in dessen anregbarer Leuchtstoffschicht 41, enthaltene anregbare Leuchtstoff mit der ersten Laserquelle 61 angeregt wird, und es hat die Eigenschaft, nur Licht im Wellenlängenbereich der von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzten stimulierten Strahlungsemission durchzulassen, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zu sperren. Das zweite Filterelement 87 wird gebildet durch eine mit zwei Filtern 87a und 87b ausgestattete Drehscheibe. Das Filter 87a dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von Leuchtfarbstoff in dem Transferträger 32 bei Anregung mit der ersten Laserquelle 61 freigesetzt wird, und es hat die Eigenschaft, Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zu sperren, jedoch Licht mit einer Wellenlänge größer als 633 nm durchzulassen. Das Filter 87b dient zum Lesen von Fluoreszenzlicht, welches von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbstoff bei Anregung mit der dritten Laserquelle 63 freigesetzt wird, und hat die Eigenschaft, Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm zu sperren, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm durchzulassen. Daher besteht die Möglichkeit, entsprechend der zum Anregen von Fluoreszenzfarbe oder anregbarem Leuchtstoff verwendeten Laserquelle, nämlich abhängig von der Art des Trägers und der Art des Fluoreszenzfarbstoffs, nur solches Licht mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren, indem selektiv die Photomultiplier 84 und 85, die Filter 86a, 86b, 86c und die Filter 87a, 87b verwendet werden. Das erste Filterelement 86 und das zweite Filterelement 87 können von einem ersten Motor 88 bzw. einem zweiten Motor 89 gedreht werden.
9 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer optischen Einheit 90, die mit dem optischen Kopf 80 ausgestattet ist.
Wie in 9 gezeigt ist, enthält die optische Einheit 90 ein Bett 92, welches von einem Nebenabtastungsmotor 91 in der Nebenabtastrichtung Y in 9 bewegbar ist, einen Hauptabtastmotor 93, der an dem Bett 92 festgemacht ist, ein Antriebsdrehelement 95, das an der Ausgangswelle 94 des Hauptabtastmotors 93 befestigt ist, ein angetriebenes Drehelement 96, einen Draht 97, der um das Antriebsdrehelement 95 und das angetriebene Drehelement 96 geschlungen ist, eine Optikkopfbühne 99, an der die Enden des Drahts fixiert sind, und die in Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X in 9 bewegbar ist, wobei sie von Führungsschienen 98 geführt wird, und den optischen Kopf 80, der an der Optikkopfbühne 99 befestigt ist. Eine Gewindestange 100 ist an der Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Nebenabtastungsmotors 91 fixiert, und das Bett 92 läßt sich in Nebenabtastrichtung bewegen, wenn sich der Nebenabtastungsmotor 91 dreht. Der erste Photomulti plier 84, der zweite Photomultiplier 85, das erste Filterelement 86, das zweite Filterelement 87, der erste Motor 88 und der zweite Motor 89 sind an dem Bett 92 befestigt.
7 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Bild eines Fluoreszenzfarbstoffs, das in dem Transferträger 32 aufgezeichnet ist, gelesen werden soll. Falls das Bild eines Leuchtfarbstoffs gelesen werden soll, wird von dem Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 die Art der Leuchtfarbe eingegeben, und abhängig von dem eingegebenen Befehlssignal aktiviert die Steuereinheit 50 eine von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63. Ein von der ausgewählten Laserquelle 61, 62 oder 63 emittierter Laserstrahl 3 wird von dem Spiegel 66 reflektiert, durchläuft das Loch 81a des Spiegels 81 und wird von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 auf der Glasplatte 31 konvergiert. Im Ergebnis wird in dem Transferträger 32 enthaltener Leuchtfarbstoff angeregt, so daß er Fluoreszenzlicht freisetzt.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbstoff freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von der konvexen Linse 82 in paralleles Licht umgewandelt und von dem Spiegel 81 in die von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 abgewandte Richtung reflektiert. Das Fluoreszenzlicht trifft auf das Dreieckprisma 83 und wird in zwei Richtungen reflektiert.
Bei dieser Ausführungsform werden DNA-Fragmente des Ziel-Gens ebenfalls mit drei Arten von Leuchtfarbe markiert, nämlich mit Fluorescein, Rhodamin B und Cy-5, und es wird ein Fluoreszenzbild aufgezeichnet. Wenn die Fluoreszenzbilder der DNA-Abschnitte des Ziel-Gens, markiert mit Cy-5, Rhodamin B und Fluorescein, in dieser Reihenfolge gelesen werden, gibt der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 einen Befehl ein, mit dem er anfordert, daß die Fluoreszenzbilder nacheinander gelesen und die Arten des Leuchtfarbstoffs nacheinander gelesen werden.
Wenn derartige Befehlssignale über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben werden, abhängig von dem Befehlssignal, gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den zweiten Motor 89, um das zweite Filterelement 87 zu drehen, demzufolge das Filter 87a sich vor der Lichtaufnahmefläche des zweiten Photomultipliers 85 befindet. Die Steuereinheit 50 aktiviert anschließend die erste Laserquelle 61 und schaltet den Lichtmodulator 4 ein. Im Ergebnis wird von der ersten Laserquelle 61 ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm erzeugt und gelangt durch den Lichtmodulator 4 und die dichroitischen Spiegel 64, 65. Dann wird der Laserstrahl 3 von dem Spiegel 66 abgelenkt und tritt in den optischen Kopf 80 ein. Der in den optischen Kopf 80 eintretende Laserstrahl 3 läuft durch das Loch 81a des Spiegels 81 und wird von der konvexen Linse 82 auf den Transferträger 32 konvergiert. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor in Hauptabtastrichtung X in den 7 und 9 bewegt wird, während das Bett 92 mit dem darauf gelagerten optischen Kopf 80 von dem Nebenabtastungsmotor 81 in der Nebenabtastrichtung Y in den 7 und 9 bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem eine Wellenlänge von 633 nm aufweisenden Laserstrahl 3 abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Cy-5 angeregt, um Fluoreszenzlicht freizusetzen, dessen Spitzenwellenlänge bei 667 nm liegt.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Cy-5 freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von dem Spiegel 81 reflektiert und von dem Dreieckspiegel 83 zusätzlich in zwei Richtungen abgelenkt, um photoelektrisch von dem ersten und dem zweiten Photomultiplier 84 und 85 detektiert zu werden.
Wenn ein Befehlssignal, welches fordert, daß das Bild des Leuchtfarbstoff Cy-5 als erstes gelesen werden soll, über die Eingabeeinrichtung 51 angegeben wurde, gibt die Steuereinheit 50 nur ein elektrisches Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren des Fluoreszenzlichts durch den zweiten Photomultiplier 85 erzeugt wurde, über den Verstärker 23 und den A/D-Wandler 24 an den Zeilenpuffer 25, und darin werden die eine Abtastzeile entsprechenden Bilddaten gespeichert. Wenn die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten in dem Zeilenpuffer abgespeichert sind, werden die Bilddaten von dem Zeilenpuffer 25 in den Übertragungspuffer 26 gegeben.
Die durch Detektieren des Fluoreszenzlichts aus dem Cy-5 gewonnenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 ausgegeben, und auf eine Anzeigevorrichtung, zum Beispiel einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild angezeigt. Das so angezeigte Bild ist ein Abbild der mit Cy-5 markierten DNA, und die auf diese Weise erzeugten Bilddaten werden in einem (nicht gezeigten) Bilddatenspeicher gespeichert oder werden in einer (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn das Erregen durch die erste Laserquelle 61 abgeschlossen ist, schaltet die Steuereinheit 50 den Lichtmodulator 4 ab und sperrt den Laserstrahl 3, der von der ersten Laserquelle 61 emittiert wird. Die Steuereinheit 50 gibt ein Treibersignal an den Nebenabtastungsmotor 91, um das Bett 92 in die Ausgangsposition zurückzubringen, und sie gibt ein Treibersignal an den Hauptabtastmotor 93, um den optischen Kopf 80 in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Dann gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersigal an den ersten Motor 88, um das erste Filterelement 86 zu drehen, damit das Filter 86b vor der Lichtaufnahmefläche des ersten Photomultipliers 84 gelangt, und sie aktiviert die dritte Laserquelle 63. Als Folge davon wird von der dritten Laserquelle 63 ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm abgegeben, und der Strahl wird von dem dichroitischen Spiegel 64 reflektiert. Nachdem der Laserstrahl 3 durch den dichroitischen Spiegel 65 hindurchgetreten ist, wird er von dem Spiegel 66 reflektiert und gelangt in den optischen Kopf 80. Der in den optischen Kopf 80 gelangende Laserstrahl 3 durchsetzt das Loch 81a des Spiegels 81 und wird von der konvexen Linse 82 auf den Transferträger 32 konvergiert. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor 93 in der Hauptabtastrichtung X in den 7 und 9 bewegt wird, während das Bett 92 mit dem darauf befindlichen optischen Kopf 80 von dem Nebenabtastungsmotor 91 in die Nebenabtastrichtung X in den 7 und 9 bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 532 nm abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Rhodamin B angeregt, so daß es Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 605 nm freigibt.
Das von dem Rhodamin B in dem Transferträger 32 freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von dem Spiegel 81 reflektiert und dann von dem Dreieckspiegel 83 zusätzlich in zwei Richtungen abgelenkt, um von dem ersten Photomultiplier 84 und dem zweiten Photomultiplier 85 detektiert zu werden.
Wenn ein Befehlssignal, welches fordert, daß das Bild des Leuchtfarbstoffs Rhodamin B gelesen wird, nachdem das Fluoreszenzbild von Cy-5 gelesen wurde, über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wurde, liefert die Steuereinheit 50 lediglich ein elektrisches Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren des Fluoreszenzlichts durch den ersten Photomultiplier 84 erzeugt wurde, über den Verstärker 23 und den A/D-Wandler 24 an den Zeilenpuffer 25, und die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten werden in diesem Zeilenpuffer 25 gespeichert. Wenn die Bilddaten einer vollen Abtastzeile im Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, werden die Bilddaten aus dem Zeilenpuffer 25 in den Übertragungspuffer 26 gegeben.
Die durch Detektieren des vom Rhodamin B freigesetzten Fluoreszenzlicht erhaltenen Bilddaten werden aus dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 gegeben, und auf der Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild angezeigt. Das so angezeigte Bild enthält die Abbildung der mit Rhodamin B markierten DNA, und auf diese Weise erzeugte Bilddaten werden in einer (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung abgespeichert oder bedarfsweise von einer Bildanalysevorrichtung (nicht dargestellt) analysiert.
Wenn die Anregung durch die dritte Laserquelle 63 abgeschlossen ist, gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den Nebenabtastungsmotor 91, um das Bett 92 in seine Ausgangsstellung zurückzubringen, und sie gibt ein Treibersignal an den Hauptabtastmotor 93, um den optischen Kopf 80 in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Dann gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den erste Motor 88, um das erste Filterelement 86 derart zu drehen, daß das Filter 86a sich vor der Lichtempfangsfläche des ersten Photomultipliers 84 befindet, und es wird die zweite Laserquelle 62 aktiviert. Im Ergebnis wird von der zweiten Laserquelle 62 ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm abgegeben, und der Strahl wird von dem dichroitischen Spiegel 65 abgelenkt. Anschließend wird der Laserstrahl 3 von dem Spiegel 66 abgelenkt und tritt in den optischen Kopf 80 ein. Der in den optischen Kopf 80 eintretende Laserstrahl 3 gelangt durch das Loch 81a des Spiegels 81 und wird von der konvexen Linse 82 auf den Transferträger 32 konzentriert. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor 93 in die Hauptabtastrichtung X in 7 und 9 bewegt wird, während das mit dem darauf angebrachten optischen Kopf 80 versehene Bett 92 von dem Nebenabtastungsmotor 91 in die Nebenabtastrichtung Y in 7 und 9 bewegt wird, wird die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit dem eine Wellenlänge von 473 nm aufweisenden Laserstrahl 3 abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Fluorescein angeregt, damit es Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 530 nm freisetzt. Da bei dieser Ausführungsform der Leuchtfarbstoff mit der zweiten Laserquelle 62 stimuliert wird, damit er einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert, ist die Stärke der Anregungsstrahlung größer als bei Verwendung einer Leuchtdiode, und daher ist es möglich, eine ausreichend große Menge Fluoreszenzlicht aus dem Leuchtfarbstoff zu erzeugen.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Fluorescein freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von dem Spiegel 81 reflektiert und wird von dem Dreieckspiegel 83 zusätzlich in zwei Richtungen abgelenkt, um von dem ersten und dem zweiten Photomultiplier 84 bzw. 85 detektiert zu werden.
Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehlssignal eingegeben wird, der fordert, daß das Bild des Leuchtfarbstoffs Fluorescein als nächstes gelesen werden soll, gibt die Steuereinheit 50 nur ein elektrisches Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren des Fluoreszenzlichts durch den ersten Photomultiplier 84 erzeugt wurde, über den Verstärker 23 und den A/D-Wandler 24 an den Zeilenpuffer 25, und die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten werden in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert. Wenn die einer vollständigen Abtastzeile entsprechenden Bilddaten im Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, werden die Bilddaten vom Zeilenpuffer 25 an den Übertragungspuffer 26 ausgegeben.
Die durch Detektieren des von dem Fluorescein freigesetzten Fluoreszenzlicht erhaltenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 in die Bildverarbeitungseinrichtung 27 ausgegeben, und auf einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild dargestellt. Das so dargestellte Bild beinhaltet die Abbildung von mit Fluorescein markierter DNA, und die auf diese Weise erzeugten Bilddaten werden in ei ner (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung gespeichert oder bedarfsweise von einer (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Wenn andererseits ein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein radiographisches Beugungsbild oder ein elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts in einer anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 ausgelesen werden soll, so wird anstelle der Leuchtbildträgereinheit 30 die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 in der Bildlesevorrichtung 28 eingerichtet, und das anregbare Leuchtstoffblatt 42 mit der Leuchtstoffschicht 41, auf der Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz in einem Gen, hergestellt nach dem Southern-Blot-Hybridisierverfahren, wird mit dem Laserstrahl 3 abgetastet.
Wenn ein Strahlungsbild aus dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 gelesen wird, in welchem Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz in einer Probe aufgezeichnet ist, gibt der Benutzer einen Befehl, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist. Als Folge davon gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den ersten Motor 88, um das erste Filterelement 86 so zu drehen, daß das Filter 86c vor der Lichtaufnahmefläche des ersten Photomultipliers 84 positioniert wird. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laserquelle 61 und schaltet den Lichtmodulator 4 an. Im Ergebnis läuft das von der ersten Laserquelle 61 emittierte Laserlicht durch den Lichtmodulator 4 und das in dem Spiegel 81 des optischen Kopfs 80 gebildete Loch 81a und wird von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche der Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 konvergiert, wodurch die Oberfläche der Schicht 41 mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm in der gleichen Weise abgetastet wird wie der Transferträger 32, so daß der in der Schicht 41 enthaltene anregbare Leuchtstoff von dem Laserstrahl 3 angeregt wird zum Freisetzen stimulierter Emission. Die stimulierte Emission wird von der konvexen Linse 82 in parallele Lichtstrahlen umgewandelt und von dem Spiegel 81 reflektiert, sie wird weiter durch das Dreieckprisma 83 in zwei Richtungen abgelenkt und dann von dem ersten und dem zweiten Photomultiplier 84 bzw. 85 photoelektrisch erfaßt.
Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehl eingegeben wird, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist, liefert die Steuereinheit 50 nur ein elektrisches Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren der stimulierten Emission durch den ersten Photomultiplier 84 erzeugt wurde, über den Verstärker 23 und den A/D-Wandler 24 an den Zeilenpuffer 25, und die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten werden in dem Zeilenpuffer 25 gespeichert. Wenn die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten im Zeilenpuffer 25 gespeichert sind, werden die Bilddaten aus dem Zeilenpuffer 25 in den Übertragungspuffer 26 ausgegeben.
Die durch Detektieren der aus dem anregbaren Leuchtstoff in der Schicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 freigesetzten stimulierten Emission gewonnenen Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 ausgegeben, und auf der Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel einem Bildschirm, wird ein sichtbares Bild dargestellt. Das so dargestellte Bild enthält die Abbildung der mit der radioaktiv markierten Substanz markierten DNA, und die auf diese Weise erzeugten Bilddaten werden in der (nicht gezeigten) Bilddatenspeichereinrichtung gespeichert oder bedarfsweise in einer (nicht gezeigten) Bildanalysevorrichtung analysiert.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel können mit einer einzigen Bildlesevorrichtung das Elektrophoresebild von mit Leuchtfarbe markierter DNA, aufgezeichnet in der Transferschicht 32, und das Elektrophoresebild der mit der radioaktiv markierten Substanz markierten DNA, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des Leuchtstoffblatts 42, gelesen werden. Deshalb ist der Wirkungsgrad groß. Außerdem wird der von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 emittierte Laserstrahl 3 durch das Loch 81a im Spiegel 81 des optischen Kopfs 80 geleitet und von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 bzw. der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 konvergiert. Die Oberfläche des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 wird von dem Laserstrahl 3 abgetastet, indem der optische Kopf 80 sowohl in Hauptabtastrichtung als auch in Nebenabtastrichtung bewegt wird, wodurch von dem Transferträger 32 bzw. der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 Fluoreszenzlicht oder stimulierte Emission freigesetzt wird. Das Fluoreszenzlicht oder die stimulierte Emission wird von dem Spiegel 81 in die Richtung entgegengesetzt der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 abgelenkt und wird von dem ersten Photomultiplier 84 und dem zweiten Photomultiplier 85 detektiert. Bei dieser Ausführungsform wird also selbst dann, wenn das Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen in der Lage ist, Anregungsstrahlen mit hoher Stärke zu emittieren, anstatt eine Leuchtdiode als zweite Laserquelle 62 oder dritte Laserquelle 63 zu verwenden, die Oberfläche des Transferträgers 32 bzw. dem anregbaren Leuchtstoffschicht 41 mit dem Laserstrahl 3 unter Verwendung eines einfachen Aufbaus mit hoher Geschwindigkeit abgetastet, und daher läßt sich die Nachweisempfindlichkeit deutlich verbessern. Da außerdem die in dem Transferträger 32 enthaltene Leuchtfarbe mit Hilfe der ersten Laserquelle 61, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm liefert, der zweiten Laserquelle 62, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm liefert, und der dritten Laserquelle 63, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm reflektiert, angeregt wird, und außerdem ein Fluoreszenzbild in dem Transferträger 32 mit Hilfe einer einzigen Bildlesevorrichtung gelesen wird, besteht die Möglichkeit, eine Probe mit Leuchtfarbe zu markieren, die mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm anregbar ist, oder mit einer Leuchtfarbe, die mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 532 nm anregbar ist, oder mit einer Leuchtfarbe, die mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 473 nm anregbar ist, so daß das Fluoreszenznachweissystem verbessert werden kann. Da außerdem der erste Photomultiplier 84 und der zweite Photomultiplier 85 unterschiedliche Empfindlichkeit aufweisen, läßt sich Fluoreszenzlicht sowie stimulierte Emission mit hoher Empfindlichkeit nachweisen. Wenn außerdem die Art des Leuchtfarbstoffs über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, wählt Steuereinheit 50 aus, ob der erste oder der zweiten Photomultiplier 84 bzw. 85 geeignet ist zum Nachweisen des Fluoreszenzlichts, welches von dem spezifizierten Leuchtfarbstoff freigesetzt wird, und sie dreht das erste Filterelement 86 oder das zweite Filterelement 87 so, daß ein Filter ausgewählt wird, welches sich zum Nachweisen von Fluoreszenzlicht eignet, das von dem spezifizierten Leuchtfarbstoff freigesetzt wird, wobei die Auswahl aus den Filtern 86a, 86b, 86c und 87a, 87b erfolgt und das ausgewählte Filter vor dem ersten bzw. dem zweiten Photomultiplier 84, 85 positioniert wird. Anschließend wählt die Steuereinheit 50 eine Laserquelle aus, die sich zum Anregen des spezifizierten Leuchtfarbstoff eig net, der ein zu lesendes Fluoreszenzbild darstellt, wobei die Auswahl aus der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 erfolgt, und die Steuereinheit veranlaßt, daß die ausgewählte Laserquelle einen Laserstrahl 3 emittiert, um damit ein Fluoreszenzbild zu lesen. Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehl eingegeben wird, wonach der Bildträger die Form eines anregbaren Leuchtstoffblatts 42 aufweist, wählt die Steuereinheit 50 den zum Detektieren stimulierter Emission geeigneten Photomultiplier 84 aus und dreht das erste Filterelement 86 so, daß das Filter 86c vor dem ersten Photomultiplier 84 positioniert wird. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laserquelle 61, die sich zum Anregen des anregbaren Leuchtstoffs eignet, und veranlaßt die Quelle, einen Laserstrahl 3 zu emittieren und damit ein Strahlungsbild zu lesen. Der Vorgang ist also sehr einfach, und man kann das Risiko eines fehlerhaften Aktivierens der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 vermeiden, wenn ein in der Schicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 aufgezeichnete Strahlungsbild gelesen werden soll. Damit ist es möglich, das Risiko eines derartigen Fehlers zu beseitigen, durch den ein Teil der in der Schicht 41 gespeicherten Strahlungsenergie freigesetzt würde mit der Folge, daß das Strahlungsbild dann nicht mehr exakt oder überhaupt nicht mehr gelesen werden könnte.
10 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Bildlesevorrichtung als weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 10 zu sehen ist, enthält die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform ähnlich wie diejenige nach 7 die erste Laserquelle 61, die zweite Laserquelle 62, die dritte Laserquelle 63, das Filter 5, die dichroitischen Spiegel 64 und 65, den Spiegel 66 und den mit dem Spiegel und der konvexen Linse 82 ausgestatteten optischen Kopf 80. Wie allerdings in 11 zu sehen ist, unterscheidet sich die Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform von jener nach 7 darin, daß anstelle des Spiegels 81 mit dem darin befindlichen Loch 81a ein Spiegel 101 verwendet wird, der mit einem Beschichtungsbereich 101a ausgestattet ist, der eine Beschichtung trägt, die in der Lage ist, einen von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 emittierten Laserstrahl durchzulassen, wobei Fluoreszenzlicht von dem Transferträger 32 oder stimulierte Emission von dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 durch den Spiegel 101 reflektiert wird und von vier Photomultipliern 105, 106, 107 und 108 photoelektrisch erfaßt wird.
10 zeigt ferner ein Beispiel dafür, daß ein Bild eines in dem Transferträger 32 aufgezeichneten Leuchtfarbstoffs gelesen werden soll. In diesem Fall wird die Art des Leuchtfarbstoffs von dem Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben, und entsprechend dem eingegebenen Befehlssignal aktiviert die Steuereinheit 50 eine Quelle von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63. Ein von einer der Quellen 61, 62 und 63 emittierter Laserstrahl 3 wird von dem Spiegel 66 reflektiert und gelangt durch den Beschichtungsbereich 101a in dem Spiegel 101, um dann von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des auf der Glasplatte 31 befindlichen Transferträgers 32 konvergiert zu werden. Im Ergebnis wird Leuchtfarbstoff in dem Transferträger 32 angeregt, so daß er Fluoreszenzlicht freisetzt.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Leuchtfarbstoff freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von der konvexen Linse 82 in ein paralleles Lichtstrahlbündel umgesetzt und von dem Spiegel 101 entgegen der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 reflektiert. Das Fluoreszenzlicht trifft auf einen Dreieck-Kegelspiegel 110 auf und wird in drei Richtungen abgelenkt.
Wie in 12 zu sehen ist, ist der Dreieck-Kegelspiegel 110 an einer von einem Motor 111 gedrehten Scheibe 112 gelagert, und die Scheibe 112 besitzt ein Loch 113, durch welches Fluoreszenzlicht oder stimulierte Emission hindurchtreten kann, die von dem Spiegel 101 reflektiert wird. Der Motor 111 wird von der Steuereinheit 50 angesteuert und dreht die Scheibe 112 derart, daß, wenn ein auf dem Transferträger 32 aufgezeichnetes Leuchtbild gelesen wird, der Dreieck-Kegelspiegel 110 im optischen Weg des von dem Spiegel 101 reflektierten Fluoreszenzlichts positioniert wird, wohingegen dann, wenn ein in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 aufgezeichnetes Strahlungsbild gelesen werden soll, das Loch 113 in dem optischen Weg des von dem Spiegel 101 reflektierten Fluoreszenzlichts positioniert wird.
Das von dem Dreieck-Kegelspiegel 110 in drei Richtungen reflektierte Fluoreszenzlicht wird von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Photomultiplier 105, 106 bzw. 107 aufgenommen. Vor dem ersten Photomultiplier 105 befindet sich ein Filter 120a, welches Licht mit einer Wellenlänge von 473 nm sperrt, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchläßt, wobei ein Filter 120b vor dem zweiten Photomultiplier 106 Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm sperrt, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm durchläßt. Weiterhin befindet sich ein Filter 120c vor dem dritten Photomultiplier 107 zum Sperren von Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm, aber zum Durchlassen von Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 633 nm.
Der vierte Photomultiplier 108 befindet sich in einem Verlängerungsbereich des optischen Wegs des Fluoreszenzlichts oder der stimulierten Emission, das bzw. die von dem Spiegel 101 reflektiert wird. Vor dem vierten Photomultiplier 108 befindet sich ein Filter 120d, welches nur Licht in dem Wellenlängenbereich der von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzten stimulierten Emission durchläßt, hingegen Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm sperrt.
Bei der so aufgebauten Bildlesevorrichtung dieser Ausführungsform ist es selbst dann, wenn DNA-Fragmente des Ziel-Gens, die auf dem Transferträger 32 verteilt sind, mit drei Arten von Leuchtfarbe markiert sind, nämlich Fluorescein, Rhodamin B und Cy-5, möglich, Bilder der jeweiligen Leuchtfarben zu lesen, indem lediglich einmal der Transferträger in Nebenabtastrichtung bewegt wird und der Leuchtfarbstoff unter Einsatz einer anderen Laseranregungsstrahlenquelle bei jeder Abtastzeile angeregt wird.
Genauer gesagt, wenn der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehlssignal eingibt, mit dem angefordert wird, daß Fluoreszenzbilder mit darin befindlichem Cy-5, Rhodamin B und Fluorescein in dieser Reihenfolge ausgelesen werden sollen, wobei für jede Abtastzeile bei der Anregung eine andere Laserquelle zu verwenden ist, so gibt die Steuereinheit 50 zunächst ein Treibersignal an den Motor 111, um die Scheibe 112 so zu drehen, daß der Dreieck-Kegelspiegel 110 sich in dem optischen Weg des von dem Spiegel 101 reflektierten Fluoreszenzlichts befindet. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laserquelle 61 und schaltet den Lichtmodulator 4 ein. Im Ergebnis wird von der ersten Laserquelle 61 ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm emittiert, der durch den Lichtmodulator 4 und die dichroitischen Spiegel 64, 65 läuft, um dann von dem Spiegel 66 reflektiert und in den optischen Kopf 80 eingeleitet zu werden. Der auf den optischen Kopf 80 auftreffende Laserstrahl 3 durchläuft einen Beschichtungsbereich 101a des Spiegels 101 und wird von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 konvergiert. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor 93 in der Hauptabtastrichtung X in 10 bewegt wird, wird der Transferträger 32 mit dem eine Wellenlänge von 633 nm aufweisenden Laserstrahl 3 über eine Abtastzeile hinweg abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Cy-5 angeregt, so daß es Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 667 nm freisetzt.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Cy-5 freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von der konvexen Linse 82 in ein paralleles Strahlenbündel umgesetzt, von dem Spiegel 101 reflektiert und dann von dem Dreieck-Kegelspiegel 110 weiter in drei Richtungen reflektiert. Das von dem Dreieck-Kegelspiegel 110 reflektierte Fluoreszenzlicht wird von dem ersten Photomultiplier 105, dem zweiten Photomultiplier 106 und dem dritten Photomultiplier 107 photoelektrisch erfaßt. Da das Filter 120a Licht einer Wellenlänge von 473 nm sperrt und Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm durchläßt, empfängt der erste Photomultiplier 105 nur Fluoreszenzlicht mit einer Wellenlänge von mehr als 473 nm. Da das Filter 120b Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm sperrt und Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm durchläßt, empfängt der zweite Photomultiplier 106 nur Fluoreszenzlicht mit einer Wellenlänge von mehr als 532 nm. Da das Filter 120c Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm sperrt und Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 633 nm durchläßt, empfängt der dritte Photomultiplier 107 nur Fluoreszenzlicht mit einer Wellenlänge von mehr als 633 nm.
Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehlssignal eingegeben wird, welches fordert, daß ein Bild von Cy-5 ausgelesen werden soll, liefert die Steuereinheit 50 nur das elektrische Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren mit dem dritten Photomultiplier 107 erzeugt wurde, über den Verstärker 23, den A/D-Wandler 24 und den Zeilenpuffer 25 an den Übertragungspuffer 26, und speichert dort die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten.
Die Steuereinheit 50 schaltet dann den Lichtmodulator 4 ab, um den von der ersten Laserquelle 61 emittierten Laserstrahl 3 zu sperren, und gibt ein Treibersignal an den Motor 91, um die optische Einheit 90 in Nebenabtastrichtung Y in 10 um eine Abtastzeile weiterzurücken. Wenn die Steuereinheit 50 die dritte Laserquelle 63 aktiviert, wird von dieser ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm emittiert. Der Laserstrahl 3 wird von dem dichroitischen Spiegel 64 reflektiert und läuft durch den dichroitischen Spiegel 65. Dann wird der Laserstrahl 3 von dem Spiegel 66 abgelenkt und tritt in den optischen Kopf 80 ein, wobei er durch den Beschichtungsbereich 101a des Spiegels 101 läuft und von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 konvergiert wird. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor 93 in der Hauptabtastrichtung X in 4 bewegt wird, wird der Transferträger 32 mit dem eine Wellenlänge von 532 nm aufweisenden Laserstrahl 3 über eine Abtastzeile abgetastet. Im Ergebnis wird das im Transferträger 32 enthaltene Rhodamin B angeregt, wodurch Fluoreszenzlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 605 nm freigesetzt wird.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Rhodamin B freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von der konvexen Linse 82 in ein paralleles Strahlbündel umgewandelt, wird von dem Spiegel 101 reflektiert und dann von dem Dreieck-Kegelspiegel 110 in drei Richtungen abgelenkt.
Wenn ein Befehlssignal, welches fordert, daß ein Bild von Rhodamin B nach dem Lesen eines Bildes von Cy-5 gelesen werden soll, über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, liefert die Steuereinheit 50 nur das elektrische Signal, welches durch photoelektrisches Detektieren durch den zweiten Photomultiplier 106 erzeugt wurde, über den Verstärker 23, den A/D-Wandler 24 und den Zeilenpuffer 25 an den Übertragungspuffer 26, um dort Bilddaten entsprechend einer Abtastzeile zu speichern.
Weiterhin gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den Nebenabtastmotor 91, um die optische Einheit 90 in die Nebenabtastrichtung Y in 10 um eine Abtastzeile vorzurücken, und sie aktiviert die zweite Laserquelle 62, demzufolge von dieser Laserquelle ein Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert wird. Der Laserstrahl 3 wird von dem dichroitischen Spiegel 65 reflektiert und weiter von dem Spiegel 66 abgelenkt, um in den optischen Kopf 80 einzutreten. Der Laserstrahl 3, der in den optischen Kopf 80 gelangt, läuft durch den Beschichtungsbereich 101a des Spiegels 101 und wird von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 konvergiert. Da der optische Kopf 80 von dem Hauptabtastmotor 93 in Hauptabtastrichtung X in 10 bewegt wird, wird der Transferträger 32 mit dem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 473 nm über eine Abtastzeile abgetastet. Im Ergebnis wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Fluorescein angeregt, so daß es Fluoreszenzlicht freisetzt mit einer Spitzenwellenlänge von 530 nm. Da bei dieser Ausführungsform der Leuchtfarbstoff mit der zweiten Laserquelle 62 angeregt wird, die den Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert, ist die Stärke der Strahlung höher als bei Emission durch eine Leuchtdiode, und daher ist es möglich, eine ausreichende Menge Fluoreszenzlicht aus dem Leuchtfarbstoff austreten zu lassen.
Das von dem in dem Transferträger 32 enthaltenen Fluorescein freigesetzte Fluoreszenzlicht wird von der konvexen Linse 82 in paralleles Licht umgewandelt, vom Spiegel 101 reflektiert und dann von dem Dreieck-Kegelspiegel 110 in drei Richtungen weiter abgelenkt.
Wenn über die Eingabeeinrichtung 51 ein Befehl eingegeben wird, welcher fordert, daß ein Bild von Fluorescein nach dem Lesen eines Bildes von Rhodamin B gelesen werden soll, gibt die Steuereinheit 50 nur das durch photoelektrisches Detektieren durch den ersten Photomultiplier 105 erzeugte elektrische Signal über den Verstärker 23, den A/D-Wandler 24 und den Zeilenpuffer 25 an den Übertragungspuffer 26 und speichert die einer Abtastzeile entsprechenden Bilddaten.
Der in dem Transferträger 32 enthaltene Leuchtfarbstoff wird wiederholt angeregt, und zwar Abtastzeile für Abtastzeile, wobei Laseranregungsstrahlenquellen in der Reihenfolge erste Laserquelle 61, dritte Laserquelle 63 und zweite Laserquelle 62 eingesetzt werden, und die durch Detektieren des bei Anregung freigesetzten Fluoreszenzlichts erzeugten Bilddaten werden von dem Übertragungspuffer 26 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 ausgegeben, um dort auf einer Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel einem Bildschirm, ein sichtbares Bild anzuzeigen. Das auf diese Weise dargestellte Bild enthält Bilder von mit Cy-5, Rhodamin B und Fluorescein markierter DNA in jeweils der dritten Abtastzeile.
Andererseits wird, wenn anstelle der Fluoreszenzbildträgereinheit 30 ein Strahlungsbild, ein Autoradiographiebild, ein radiographisches Beugungsbild oder ein elektronenmikroskopisches Bild eines Objekts in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatts 42 ausgelesen wird, wird die in 2 gezeigte anregbare Leuchtstoffblatteinheit in der Bildlesevorrichtung 28 eingerichtet, und das mit der Schicht 41 versehene anregbare Leuchtstoffblatt 42 mit Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz in einem Gen, erzeugt nach dem Southern-Blot-Hybridisierverfahren, wird mit einem Laserstrahl 3 abgetastet.
Wenn ein von dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 ausgelesenes Bild mit Ortsinformation über eine radioaktiv markierte Substanz in einer Probe gelesen wird, gibt der Benutzer einen Befehl ein, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist. Im Ergebnis gibt die Steuereinheit 50 ein Treibersignal an den Motor 111, um die Scheibe 112 so zu drehen, daß sich das Loch 113 im optischen Weg der stimulierten Strahlungsemission befindet, die von, der Schicht 41 freigesetzt und vom Spiegel 101 reflektiert wird. Dann aktiviert die Steuereinheit 50 die erste Laserquelle 61 und schaltet den Lichtmodulator 4 ein. Im Ergebnis wird die Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem Blatt 42 in der gleichen Weise wie der Transferträger 32 mit einem Laserstrahl 3 der Wellenlänge von 633 nm abgetastet, und der in der Schicht 41 enthaltene anregbare Leuchtstoff wird von dem Laser 3 angeregt, damit er stimulierte Strahlungsemission freisetzt. Die stimulierte Emission wird von der konvexen Linse 82 in parallele Lichtstrahlen umgewandelt und vom Spiegel 101 reflektiert. Die stimulierte Emission läuft durch das Loch 113 der Scheibe 112, und von dem vor dem vierten Multiplier 108 angeordneten Filter 120d wird Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm gesperrt. Deshalb wird von dem vierten Multiplier 108 nur Licht im Wellenlängenbereich der stimulierten Emission photoelektrisch detektiert.
Ein durch photoelektrisches Detektieren der stimulierten Emission erzeugtes elektrisches Signal wird über den Verstärker 23, den A/D-Wandler 24, den Zeilenpuffer 25 und den Übertragungspuffer 26 als Bilddaten an die Bildverarbeitungsvorrichtung 27 geliefert.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann sowohl das Elektrophoresebild von mit Leuchtfarbe markierter DNA, aufgezeichnet in dem Transferträger 32, als auch das Elektrophoresebild von mit radioaktiv markierter Substanz markierter DNA, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42, von einer einzelnen Bildlesevorrichtung gelesen werden. Daher ist der Wirkungsgrad groß. Weiterhin wird bei dieser Ausführungsform der von der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 emitterte Laserstrahl durch den Beschichtungsbereich 101a im Spiegel 101 des optischen Kopfs 80 geleitet und von der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 konvergiert. Diese Oberfläche diese Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 wird mit dem Laserstrahl 3 abgetastet durch Bewegen des optischen Kopfs 80 in sowohl die Hauptabtastrichtung als auch die Nebenabtastrichtung, wodurch von dem Transferträger 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 Fluoreszenzlicht bzw. stimulierte Strahlung freigesetzt wird. Das Fluoreszenzlicht oder die stimulierte Strahlung wird von dem Spiegel 101 entgegen der Richtung reflektiert, in der die erste Laserquelle 61, die zweite Laserquelle 62 und die dritte Laserquelle 63 liegen, und es wird von dem ersten Photomultiplier 105, dem zweiten Photomultiplier 106 und dem dritten Photomultiplier 107 oder dem vierten Photomultiplier 108 photoelektrisch detektiert. Selbst wenn daher bei dieser Ausführungsform das Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen, welches in der Lage ist, einen Anregungsstrahl hoher Stärke zu emittieren, anstelle einer Leuchtdiode als zweite Laserquelle 62 oder dritte Laserquelle 63 eingesetzt wird, läßt sich die Oberfläche des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoff schicht 41 mit dem Laserstrahl 3 unter Einsatz eines einfachen Aufbaus mit hoher Geschwindigkeit abtasten, so daß die Nachweisempfindlichkeit deutlich verbessert werden kann. Da außerdem in dem Transferträger 32 enthaltener Leuchtfarbstoff von der ersten Laserquelle 61 angeregt wird, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 633 nm emittiert, von der zweiten Laserquelle 62 angeregt wird, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm emittiert, und von der dritten Laserquelle 63 angeregt wird, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm emittiert, und ein in dem Transferträger 32 aufgezeichnetes Fluoreszenzbild mit Hilfe einer einzigen Bildlesevorrichtung gelesen wird, ist es möglich, eine Probe mit Leuchtfarbe zu markieren, die mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 633 nm anregbar ist, ferner mit einer Leuchtfarbe, die mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 532 nm anregbar ist, darüber hinaus mit einem Leuchtfarbstoff, welcher mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 473 nm anregbar ist, wodurch sich die Einsatzfähigkeit des Fluoreszenznachweissystems verbessern läßt. Da außerdem die drei Photomultiplier 105, 106 und 107 zum Nachweisen von Fluoreszenzlicht vorhanden sind und das Elektrophoresebild von DNA-Fragmenten, die mit drei Arten von Leuchtfarbe markiert sind und in dem Transferträger 32 aufgezeichnet sind, läßt sich das Bild durch einen einzigen Nebenabtastvorgang lesen, und es ist möglich, Bilder aus Leuchtfarbe in effizienter Weise zu lesen. Wenn außerdem die Art des Leuchtfarbstoffs über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, wählt die Steuereinheit 50 diejenige Laseranregungsstrahlenquelle aus, die sich zum Anregen der spezifizierten Leuchtfarbe eignet, die ein Fluoreszenzbild darstellt, welches gelesen werden soll, wobei die Auswahl aus der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 erfolgt, und wobei die Steuereinheit die ausgewählte Quelle veranlaßt, einen Laserstrahl 3 zu Emittieren, um dadurch ein Fluoreszenzbild zu lesen, woraufhin nur dasjenige elektrische Signal, welches von dem Lichtdetektor erzeugt wird, der sich zum Nachweisen von Fluoreszenzlicht eignet, das von der spezifizierten Leuchtfarbe freigesetzt wurde, und aus den Photomultipliern 105, 106 und 107 ausgewählt wurde, für Bilddaten verwendet wird. Wenn ein Befehl über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben wird, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffblatt 42 ist, wählt die Steuereinheit 50 die erste Laserquelle 61 zum Anregen des anregbaren Leuchtstoffs aus, und nur das zum Detektieren stimulierte Emission, die bei Anregung der Leuchtstoffschicht 42 mit dem Laserstrahl 3 freigesetzt wurde, erzeugte elektrische Signal wird von dem Photomultiplier 108 als Bilddaten verwendet. Daher ist der Vorgang sehr einfach, und es besteht die Möglichkeit, das Risiko einer fehlerhaften Aktivierung der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 auszuschalten, wenn in der Schicht 42 auf dem Leuchtstoffblatt 42 ein zu lesendes Strahlungsbild aufgezeichnet ist. Hierdurch ist es möglich, das Risiko eines derartigen Fehlers auszuschalten, der dazu führen könnte, daß ein Teil der in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 gespeicherten Strahlungsenergie freigesetzt wird, so daß das Strahlungsbild nicht mehr korrekt oder überhaupt nicht mehr gelesen werden könnte.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand spezifischer Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben. Allerdings sei angemerkt, daß die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen Einzelheiten beschränkt ist, sondern daß Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Beispielsweise wird das Elektrophoresebild von Genen, erzeugt nach dem Southern-Blot-Hybridisierverfahren, in dem Transferträger 32 gemäß einem Fluoreszenznachweissystem aufgezeichnet, und wird in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 entsprechend dem Autoradiographiesystem aufgezeichnet, und diese Bilder werden dann photoelektrisch gelesen. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Art des Lesens eines Bildes beschränkt, sondern läßt sich auch auf verschiedene andere Typen des Bild-Lesens anwenden. Insbesondere kann die Erfindung auch angewendet werden beim Lesen anderer Bilder fluoreszierender Substanzen, die in einem Gelträger oder einem Transferträger aufgezeichnet sind, abhängig von dem Fluoreszenznachweissystem, oder Bilder zum Separieren oder Identifizieren von Protein oder der Abschätzung von Molekulargewicht oder Eigenschaften von Protein oder dergleichen, ferner läßt sie sich anwenden bei autoradiographischen Bildern eines Proteins, hergestellt durch eine Dünnschichtchromatographie (TLC) und aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42, einem autoradiographischen Bild, welches hergestellt wird durch Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese zum Separieren oder Identifizieren von Protein oder für die Abschätzung von Molekulargewicht oder der Eigenschaften von Protein oder dergleichen, aufgezeichnet in der anregbaren Leuchtstoff schicht 41 auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42, und ein Autoradiographiebild, welches in der Schicht 41 des Blatts 42 aufgezeichnet wurde, um den Metabolismus, die Absorption, den Ausscheidungsweg und den Zustand einer Substanz zu untersuchen, die in eine Testmaus eingebracht wurde. Außerdem ist die Erfindung anwendbar beim Lesen eines Elektronenstrahl-Transmissionsbilds oder eines Elektronenstrahl-Beugungsbilds eines Metalls oder Nichtmetalls, erstellt mit einem Elektronenmikroskop, und zum Lesen eines elektronenmikroskopischen Bilds von Gewebe eines Organismus, aufgezeichnet in der Schicht 41 des Blatts 42, und zum Lesen eines radiographischen Beugungsbilds von Metall oder Nichtmetall, aufgezeichnet in der Schicht 41 des Blatts 42.
Weiterhin enthält zwar bei den oben in 5, 7 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen die Bildlesevorrichtung die dritte Laserquelle 63, allerdings ist diese dritte Laserquelle 63 nicht absolut notwendig.
Ferner wird zwar bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der He-Ne-Laser als erste Laserquelle 1, 61 verwendet, statt dessen kann jedoch auch eine Halbleiter-Laserdiode verwendet werden.
Obschon bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Laserstrahlquelle zum Emittieren eines Laserstrahls 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm als zweite Laserquelle 2, 62 verwendet wird, kann für diese Quelle 2, 62 auch eine Laserstrahlquelle eingesetzt werden, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 470 nm bis 480 nm emittiert.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird zwar ein Element zum Erzeugen der zweiten Harmonischen für die Laserquelle 2, 62 erzeugt, um einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 473 nm zu emittieren, und als Anregungsstrahlenquelle 63 wird eine Quelle zum Emittieren eines Laserstrahls 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm verwendet, allerdings lassen sich auch andere Laserquellen einsetzen.
Außerdem wird bei der oben in den 5, 7 und 10 dargestellten Ausführungsform zwar eine Laserstrahlquelle zum Emittieren eines Laserstrahls 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm als zweite Laserquelle 63 verwendet, statt dessen kann aber auch als Laserquelle 63 eine Laserstrahlquelle verwendet werden, die einen Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 530 nm bis 540 nm erzeugt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird zwar ein Lichtleiter 20 verwendet, der durch Verarbeiten eines nicht-fluoreszierenden Glasmaterials oder dergleichen hergestellt wird, allerdings ist der Lichtleiter nicht auf einen Lichtleiter aus nicht-fluoreszierendem Glas beschränkt, sondern es kann auch ein Lichtleiter verwendet werden, der durch Verarbeiten von synthetisiertem Kristall, einem transparenten Flachstück, beispielsweise in Form eines Acrylharzflachstücks oder dergleichen hergestellt ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zwar die anregbare Leuchtstoffblatteinheit 40 mit der Trägerplatte 43 aus Aluminium versehen, allerdings ist das Material der Trägerplatte nicht auf Aluminium beschränkt, die Platte kann auch aus anderen Metallen oder aus Kunststoff gefertigt sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird zwar an der Trägerplatte 43 das gummiähnliche magnetische Flachstück angeklebt, solange aber die auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 42 ausgebildete magnetische Schicht durch magnetische Kraft angezogen und das anregbare Leuchtstoffblatt 42 integral an der Trägerplatte 43 angebracht werden kann, können andere Verfahren anstelle des Anklebens des gummiähnlichen magnetischen Flachstücks an der Trägerplatte 43 verwendet werden, beispielsweise ein Verfahren, bei dem Magnete in die Trägerplatte 43 eingebettet werden.
Bei der Ausführungsform nach 7 wird der Fluoreszenzfarbstoff mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 532 nm angeregt, und das von dem Leuchtfarbstoff freigesetzte Fluoreszenzlicht einer Wellenlänge von 605 nm wird photoelektrisch von dem ersten Photomultiplier 84 erfaßt. Allerdings ist es nicht notwendig, das von dem Laserstrahl 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm anregbaren Leuchtfarbstoff freigesetzte Fluoreszenzlicht photoelektrisch mit dem ersten Photomultiplier 84 zu erfassen. Wenn die Spitzenwellenlänge des mit einem Laserstrahl 3 einer Wellenlänge von 532 nm anregbaren Leuchtfarbstoff freigesetzte Fluoreszenzlicht sich auf der Seite der längeren Wellenlänge befindet, kann es photoelektrisch von dem zweiten Photomultiplier 85 erfaßt werden, was von Vorteil ist.
Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform wird das in dem Transferträger 32 enthaltene Leuchtfarbstoffmittel mit unterschiedlichen Anregungsstrahlenquellen bei jeder folgenden Abtastzeile angeregt. Allerdings kann die in dem Transferträger 32 enthaltene Leuchtfarbe mit anderen Laseranregungsstrahlenquellen bei jedem Pixel oder jeder Gruppe von Pixeln angeregt werden, und das in dem Transferträger 32 enthaltene Leuchtstoffmittel kann je nach Bedarf mit Hilfe eines beliebigen Verfahrens angeregt werden.
Bei den Ausführungsformen nach den 5, 7 und 10 wird, wenn ein auf dem Transferträger 32 aufgezeichnetes Fluoreszenzbild gelesen wird, der Typ der Leuchtfarbe über die Eingabeeinrichtung 51 eingegeben, und wenn ein auf der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 des anregbaren Leuchtstoffblatt 42 aufgezeichnetes Strahlungsbild ausgelesen werden soll, wird über die Eingabeeinrichtung ein Befehl eingegeben, wonach der Bildträger ein anregbares Leuchtstoffflachstück ist, so daß die Steuereinheit 50 der in 5 gezeigten Ausführungsform automatisch eine der Laseranregungsquellen 61, 62 und 63 und eines der Filter 72a, 72b, 72c, 72d auswählt, wobei die Steuereinheit 50 der Ausführungsform nach 7 automatisch eine der Laserquellen 61, 62, 63, den ersten oder den zweiten Photomultiplier 84 bzw. 85, und eines der Filter 86a, 86b, 86c, 87a, 87b auswählt, während die Steuereinheit der Ansführungsform nach 10 automatisch einer der Laserquellen 61, 62, 63, einen von dem ersten bis vierten Photomultiplier 105, 106, 107 und 108, und den Drehwinkel der Scheibe 112 auswählt. Allerdings lassen sich die Typen von Befehlssignalen zum Veranlassen der Steuereinheit 50, eine derartige automatische Auswahl vorzunehmen, beliebig ausgestalten, es ist nicht notwendig, die Arten der Leuchtfarbe oder die Art des Bildträgers in Form eines anregbaren Leuchtstoffblatts einzugeben.
Darüber hinaus läuft der Laserstrahl 3, der von der ersten Laserquelle 61 abgegeben wird, der von der zweiten Laserquelle 62 oder von der dritten Laserquelle 63 abgegeben wird, durch das im Spiegel 81 befindliche Loch 81a bei der Ausführungsform nach 7, und läuft durch den Beschichtungsbereich 101a des Spiegels 101 zum Durchlassen eines Laserstrahls 3 bei der Ausführungsform nach 10. Der Laserstrahl 3 wird bei beiden Ausführungsformen mit Hilfe der konvexen Linse 82 auf die Oberfläche des Transferträgers 32 oder der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 konvergiert, und das von dem Transferträger 32 freigesetzte Fluoreszenzlicht bzw. die von der anregbaren Leuchtstoffschicht 41 freigesetzte stimulierte Strahlungsemission wird von dem Spiegel 81 oder 101 entgegen der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 und der dritten Laserquelle 63 abgelenkt und photoelektrisch detektiert. Allerdings reicht es zur Bildung eines Bereichs zum Durchlassen eines Laserstrahls 3 im Spiegel 81 oder 101 aus, an dem Spiegel 81 oder 101 eine total reflektierende Beschichtung ausgenommen in einem Bereich anzubringen, durch den ein Laserstrahl 3 hindurchgeht, es ist nicht notwendig, in dem Spiegel 81 das Loch auszubilden oder am Spiegel 101 den Beschichtungsbereich 101a zum Durchlassen eines Laserstrahls 3 auszubilden.
Bei den Ausführungsformen nach den 5, 7 und 10 enthält zwar die Bildlesevorrichtung den Lichtmodulator 4, und vorzugsweise ist er dann vorhanden, wenn die Laserstrahlquellen häufig geschaltet werden, beispielsweise dann, wenn der Transferträger 32 mit unterschiedlichen Laserquellen bei jeder Abtastzeile abgetastet wird. Allerdings ist der Lichtmodulator 4 nicht immer dann notwendig, wenn die Laserquellen nicht häufig umgeschaltet werden müssen, beispielsweise dann, wenn die gesamte Oberfläche des Transferträgers 32 mit der ersten Laserquelle 61, der zweiten Laserquelle 62 oder der dritten Laserquelle 63 abgetastet und später dann erst mit einer anderen Laserquelle abgetastet wird.
Bei der Ausführungsform nach 7 wird mit Hilfe eines Dreieck-Prismas 83 die stimulierte Strahlungsemission zu dem ersten Photomultiplier 84 und dem zweiten Photomultiplier 85 geleitet, und die Steuereinheit 50 gibt nur eines der elektrischen Signale, die von dem ersten Photomultiplier 84 und dem zweiten Photomultiplier 85 erzeugt werden, als Bilddaten ein. Anstelle des Dreieck-Prismas 83 kann man jedoch auch einen Aufbau verwenden, der mit einem Drehspiegel ausgestattet ist, welcher sich selektiv in eine erste Stellung bringen läßt, in der er Fluoreszenzlicht oder stimulierte Emission zu dem ersten Photomultiplier 84 leitet, und in eine zweite Stellung bringen läßt, in der er Fluoreszenzlicht oder stimulierte Emission zu dem zweiten Photomultiplier 85 leitet, wobei die Steuereinheit 50 den Spiegel nach Maßgabe der Wellenlänge des Fluoreszenzlichts oder der stimulierten Strahlungsemission derart dreht, daß er sich in der ersten oder der zweiten Stellung befindet, um das Fluoreszenzlicht oder die stimulierte Strahlungsemission dem ersten oder dem zweiten Photomultiplier 84 oder 85 zuzuleiten, damit das von dem ersten oder dem zweiten Photomultiplier 84, 85 erzeugte elektrische Signal als Bilddaten eingegeben wird. Dieser Aufbau ist deshalb erstrebenswert, weil er die Möglichkeit bietet, Fluoreszenzlicht oder stimulierte Emission in doppelter Menge zu detektieren.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Bildlesevorrichtung zu schaffen, die für ein Strahlungsdiagnosesystem eingesetzt werden kann, außerdem für ein Autoradiographiesystem, für ein Elektronenmikroskop-Detektorsystem und für ein Strahlungs-Beugungsbild-Detektorsystem unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoff- und Fluoreszenz-Detektorsystems, um ein Bild mit hoher Empfindlichkeit auslesen zu können.

Claims

Bildlesevorrichtung, umfassend eine erste Laser-Anregungsstrahlenquelle (1; 61) zum Emittieren eines Laserstrahls (3) mit einer Wellenlänge von 633 nm oder 635 nm, mit einer zweiten Laser-Anregungsstrahlenquelle (2; 62) zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 470 bis 480 nm, mit einer Laserstrahl-Abtasteinrichtung (8) zum abtastenden Bewegen eines Laserstrahls (3), mit mindestens einer Lichtdetektoreinrichtung (21) zum photoelektrischen Detektieren von Licht, welches von einem ein Bild tragenden Bildträger freigesetzt wurde, und mit mindestens einer Filtereinrichtung (22, 72), die vor der Lichtdetektoreinrichtung (21) angeordnet ist und mehrere Filter (22a, 22b; 72a–72d) aufweist zum Durchlassen von Licht unterschiedlicher Wellenlängen, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuereinrichtung, die in der Lage ist, die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen (1, 2; 61, 62, 63) und die mehreren Filter (22a, 22b; 72a–72b) der Filtereinrichtung (22; 72) nach Maßgabe einer Benutzereingabe selektiv zu schalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Bildträger, der von dem von der ersten Laser-Anregungsstrahlenquelle (1, 61) emittierten Laserstrahl abzutasten ist, gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen oder ein anregbares Leuchtstoffblatt (42), welches einen anregbaren Leuchtstoff enthält zur Aufzeichnung eines Bilds, ausgewählt aus der Gruppe Strahlungsbild, Autoradiographik-Bild, radiographisches Beugungsbild und Elektronenmikroskopbild eines Objekts, und der mit dem von der zweiten Laser-Anregungsstrahlenquelle (2, 62) emittierten Laserstrahl abzuta stende Bildträger gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine dritte Laser-Anregungsstrahlenquelle (63) zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Längenwelle von 530 bis 540 nm.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der mit dem von der dritten Laser-Anregungsstrahlenquelle (63) emittierten Laserstrahl abzutastende Bildträger gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen.
Bildlesevorrichtung, umfassend eine erste Laser-Anregungsstrahlenquelle (61) zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 633 nm oder 635 nm, mit einer zweiten Laser-Anregungsstrahlenquelle (62) zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 470 bis 480 nm, mit einer Laserstrahl-Abtasteinrichtung (80) zum abtastenden Führen eines Laserstrahls (3), mit mehreren Lichtdetektoreinrichtungen (84, 85; 105–108) zum photoelektrischen Erfassen von Licht, welches von einem ein Bild tragenden Bildträger (32) freigesetzt wurde, mit einer Filtereinrichtung (86, 87; 120a), die vor jeder Lichtdetektoreinrichtung (84, 85) angeordnet ist und jeweils ausgebildet ist zum selektiven Durchlassen von lediglich Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, und mit einer Steuereinrichtung (50), die in der Lage ist, selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen (61, 62) und die mehreren Filter der Filtereinrichtung nach Maßgabe einer Benutzereingabe zu schalten.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Bildträger, der von dem von der ersten Laser-Anregungsstrahlenquelle (61) emittierten Laserstrahl abzutasten ist, gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen oder ein anregbares Leuchtstoffblatt (42), welches einen an regbaren Leuchtstoff enthält zur Aufzeichnung eines Bilds, ausgewählt aus der Gruppe Strahlungsbild, eines Objekts, Autoradiographik-Bild, radiographisches Beugungsbild und Elektronenmikroskopbild eines Objekts, und der mit dem von der zweiten Laser-Anregungsstrahlenquelle (62) emittierten Laserstrahl abzutastende Bildträger gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin umfassend eine dritte Laser-Anregungsstrahlenquelle (63) zum Emittieren eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 530 bis 540 nm.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der mit dem von der dritten Laser-Anregungsstrahlenquelle (63) emittierten Laserstrahl abzutastende Bildträger gebildet wird durch einen ein Bild tragenden Träger (32) aus fluoreszierenden Substanzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Steuereinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, daß sie selektiv die mehreren Laser-Anregungsstrahlenquellen nach Maßgabe der Arten der Bildträger umschalten kann.