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Die vorliegende Erfindung betrifft
in erster Linie eine Vorrichtung zur Erfassung von Bildern mittels Fluoreszenz,
sowie ein optisches Abbildungssystem mit einer solchen Vorrichtung.
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Es ist bekannt, Träger für die Planarchromatografie
oder die Dünnschichtchromatografie
mit ultravioletten (UV-) Strahlen zu beleuchten, und mit einer Videokamera
Bilder dieser fluoreszent gemachten Träger zu erfassen. Diese Vorgehensweise
weist zahlreiche Nachteile auf.
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Der Abstand zwischen der chromatografischen
Platte und dem Sensor wird durch die optischen Merkmale (Fokussierung,
Brennweite usw.) des verwendeten Objektivs bestimmt. Vorrichtungen des
bekannten Typs nehmen sehr viel Platz ein.
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Die geringe Auflösung und eine begrenzte Fläche der
Sensoren vom Typ einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (englisch:
CCD), insbesondere der Sensor mit einer Diagonalen von 0,85 mm (1/3 Zoll),
beschränkt
die Auflösung
des Bildes typischerweise auf 732 × 580 Bildelemente (englisch:
Pixel).
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Vorrichtungen des bekannten Typs
haben hohe Herstellungskosten, insbesondere weil sie zum Belichten
und Erfassen von Bildern eine große Dunkelkammer verwenden,
und weil die verwendeten Videokameras nicht-standardisierter professioneller Ausrüstung entsprechen.
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Des weiteren sind die Vorrichtungen
des bekannten Typs nicht einfach handzuhaben: nach dem Abschalten
der UV-Quelle muß die
Dunkelkammer geöffnet
werden, um die behandelte chromatografische Platte zu entnehmen
und sie durch die nächste chromatografische
Platte zu ersetzen, und bevor die UV-Quelle für die nächste Erfassung eingeschaltet werden
kann, muß die
Dunkelkammer erneut geschlossen werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung zur Erfassung von hochauflösenden Bildern mittels Fluoreszenz
von flachen oder im wesentlichen flachen Trägern zu schaffen.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung zu schaffen,
die eine hohe Zuverlässigkeit
besitzt.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung zu schaffen,
die für
eine Bedienperson keine Gefahr darstellt.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung zu schaffen,
die einen begrenzten Platz einnimmt.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine schnelle Vorrichtung zum Erfassen
von Bildern zu schaffen.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen von Bildern
zu schaffen, die einfach anzuwenden ist.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein System für die automatische Erfassung
von Bildern zu schaffen, das in der Lage ist, selbständig eine
Mehrzahl von chromatografischen Trägern zu verarbeiten.
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Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung oder ein solches
System mit gemäßigten Herstellungskosten zu
schaffen.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch
eine erfindungsgemäße Bilderfassungsvorrichtung
mit einer UV-Strahlenquelle, die dazu geeignet ist, die Träger, von
denen ein Bild erfaßt
werden soll, fluoreszent zu machen; einem für UV-Strahlung und sichtbares Licht
durchlässigen,
typischerweise rechteckigen Fenster für die Aufnahme eines Trägers eines
zu erfassenden Bildes; einem linearen Sensor, dessen Länge bevorzugt
im wesentlichen gleich der Breite des Fensters für die Aufnahme eines Trägers ist;
und Mitteln zum Antreiben des Sensors sowie bevorzugt der UV-Strahlenquelle
parallel zu einer der Kanten des Fensters für die Aufnahme eines Bildträgers.
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Die Erfindung hat in erster Linie
eine Vorrichtung gemäß der Definition
im Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zur Erfassung von Bildern zum Gegenstand, welche dadurch
gekennzeichnet ist, daß die
Vorrichtung ein Flachbett-Scanner
mit Mitteln zur ortsfesten Fixierung des Gegenstandes sowie zur
Bewegung des Supports ist.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Support
des weiteren mindestens eine UV-Strahlenquelle
aufweist.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die UV-Strahlenquelle
eine parallel zum linearen Sensor angeordnete lineare Quelle ist.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein
scheibenloses Fenster enthält,
das dem vom Support abgetasteten Erfassungsbereich entspricht.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein
dem Bereich der Erfassung des Gegenstandes entsprechendes Fenster
enthält, das
mit einer Scheibe versehen ist und aus einem Material besteht, welches
für die
sichtbare Fluoreszenzstrahlung und für die Strahlung, die Fotolumineszenz
hervorruft, durchsichtig ist.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mehrere
UV-Strahlenquellen enthält,
welche mehreren UV-Strahlungswellenlängen entsprechen.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen
Deckel enthält
mit Mitteln zum automatischen Stoppen der Aussendung von UV-Strahlen,
wenn der Deckel nicht vollständig
geschlossen ist.
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Die Erfindung hat des weiteren eine
Vorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine
Ladeeinrichtung zur automatischen Beschickung des Fensters zur Bilderfassung
mit einer starren Chromatografieplatte enthält.
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Die Erfindung betrifft des weiteren
ein System zur Verarbeitung von planarchromatografisch erfaßten Fluoreszenzbildern,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine erfindungsgemäße Vorrichtung
enthält,
welche mit einem Rechner mit einer Software zur Bildverarbeitung
gekoppelt ist.
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Ein besseres Verständnis der
Erfindung ergibt sich anhand der nachfolgenden Beschreibung und
der beigefügten
Figuren, die beispielhaft gegeben und nicht einschränkend sind.
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Es zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Bilderfassungsvorrichtung eines
bekannten Typs;
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2 eine
perspektivische schematische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines in der
Vorrichtung von 2 verwendeten
Supports;
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4 eine
schematische Ansicht im Schnitt entlang einer Vertikalebene eines
Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer automatischen Ladeeinrichtung.
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In den 1 bis 4 wurden gleiche Bezugszeichen
verwendet, um gleiche Bauteile zu bezeichnen.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung eines bekannten Typs zu sehen, die bereits in
der Zeitschrift "Research
Institute for medical plants" H-2011
Budakasz, Ungarn, S. 251 ff beschrieben ist. Eine solche Vorrichtung
zur Erfassung von Fluoreszenzbildern von einer Chromatografieplatte 1 weist
auf: einen gegen sichtbares Licht und UV-Strahlung dichten Aufnahmeraum 3,
einen Träger 5 einer
chromatografischen Platte 1, eine Beleuchtungsvorrichtung 7 mit
einer oder mehreren UV-Strahlenquellen,
die auf den Träger 5 gerichtet sind,
und eine Videokamera 9. Die Kamera 9 weist typischerweise
ein Objektiv 11 mit einem Fixfokus oder einem Zoom auf,
das die Bildung einer Abbildung auf einem Sensor 13 vom
Typ mit Ladungskopplung bewirkt. Die Verarbeitung des mit der Kamera 9 hergestellten
Bildes wird von einer Einrichtung zur digitalen Verarbeitung, typischerweise
einem Mikrocomputer, durchgeführt.
Der Ausgang der Kamera 9 ist an einen Analog/Digital-Wandler
angeschlossen, der in die Erfassungsvorrichtung eingegliedert, einen
unabhängigen
elektronischen Apparat darstellen, oder in eine Erfassungskarte
eines Rechners eingegliedert sein kann.
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Die Abmessungen des Aufnahmeraums 3, welcher
die Dunkelkammer darstellt, werden in erster Linie durch den Abstand
des Objektivs 11 von der Brennebene bestimmt, welche dem
Träger 1 entspricht,
durch die Merkmale der Kamera 9, und insbesondere durch
die Brennweite des Objektivs, durch die vorgenommene Fokussierung, und
insbesondere durch den Abstand zwischen dem Objektiv und der Ebene
des Videosensors 13. Abgesehen von den oben genannten Nachteilen
im Hinblick auf den Platzbedarf, die geringe Auflösung der
von der Kamera 9 gelieferten Bilder, und das Problem mit
der Handhabung, muß die
Vorrichtung von 1 mit
einer leistungsfähigen
UV-Quelle 7 versehen
sein, die in der Lage ist, gleichmäßig und gleichzeitig die gesamte
Fläche
der Platte 1 zu beleuchten.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auf einfache Weise mit standardmäßigen, verfügbaren Bauteilen hergestellt
werden, oder vorteilhaft gemäß der Darstellung
in den 2 und 3 durch Modifizieren eines
Scanners (in der englischsprachigen Terminologie) für die Büroausstattung und/oder
die grafischen Künste
verwirklicht werden. Die Vorrichtung 17 gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Support 19 auf, der in der Lage ist, sich
auf einen Befehl hin vor einem Fenster 21 für die Aufnahme
eines Bildträgers
wie einer starren Chromatografieplatte oder eines weichen Trägers zu
bewegen. Der Support 19 wird von Antriebsmitteln 23, typischerweise
einem elektrischen Schrittmotor angetrieben, welcher einen Endloszahnriemen
antreibt. Der Support 19 ist von einem oder bevorzugt zwei Führungsschienen 27 geführt, die
parallel zur Längskante 25 des
Fensters 21 angeordnet sind. Die Schiene 27 ist
aus gefalztem Blech gefertigt oder besteht vorteilhaft aus einem
beispielsweise zylindrischen Metallprofil. Der Support 19 trägt einerseits eine
oder mehrere UV-Strahlenquellen 29, und andererseits einen
linearen Videosensor 31, typischerweise einen Satz ladungsgekoppelter
Elemente (CCD), der sich über
die gesamte Breite des Fensters 21 erstreckt. Desgleichen
erstrecken sich die Quellen 29 vorteilhaft parallel zum
Sensor 31 über
die gesamte Breite des Fensters 21. Als Variante sind die UV-Strahlungsquellen 29 feststehend.
Die Quellen 29 und der Videosensor 31 können mit
optischen Elementen wie Linsen, insbesondere Zylinderlinsen, oder
Umlenkspiegeln, gekoppelt sein. Es ist von wesentlicher Wichtigkeit,
daß das
Fenster 21 den Durchtritt der von den Quellen 29 kommenden
Strahlung zum Beleuchten des Trägers,
insbesondere einer Chromatografieplatte, sowie die Ausbreitung des mittels
Reflexion oder Fluoreszenz vom Träger 1 kommenden Lichtes
auf den Sensor 31 hin zuläßt. Daher kann das Fenster 21 scheibenlos
sein, wobei der Träger
aus der Längskante 25 und/oder
einer Querkante 28 und/oder aus einem auf diesen Kanten angeordneten
Rahmen besteht, und zwar für
den Fall einer Chromatografieplatte mit Abmessungen, die kleiner
als diejenigen des Fensters 21 sind. Hingegen kann das
Fenster 21 mit einem Fenster versehen sein, das für die verwendeten
Wellenlängen,
insbesondere UV-Strahlung und das sichtbare Licht, durchlässig ist.
Es kann beispielsweise eine Scheibe aus Quarzglas oder aus einem
Plastikmaterial verwendet werden, das für sichtbare Strahlen und UV-Strahlen
durchlässig ist.
Der Support 19 ist über ein
Kabel 30, z. B. ein Bandkabel, mit einer elektronischen
Karte 32 verbunden, welche die Steuerung der Elemente des
Scanners durchführt,
wie auch die Signalformung, insbesondere eine Probenabtastung, z. B.
auf 24, 30 oder vorteilhaft 36 Bits (8, 10 oder 12 Bits
pro Primärfarbe),
und die Kommunikation mit einem externen Gerät 33, beispielsweise
einem Mikrocomputer, der mit einer Parallel-Schnittstellen- oder SCSI-Karte versehen
und mit dem Scanner über
ein Kabel 35 verbunden ist. Vorteilhaft wird an den Rechner
ein Bild übertragen,
ohne die Dynamik der Bilder zu reduzieren, die beispielsweise auf
24, 30 oder 36 Bits codiert sind. Der Support 19 weist
des weiteren Mittel zum Verfahren der Lichtquellen 29 und
des Videosensors 31 auf, sowie Mittel 37 zur mechanischen
Kopplung mit den Schienen 27, z. B. Hülsen im Fall von zylindrischen
Schienen, und Mittel zum Koppeln mit dem Antriebsriemen. Ein für sichtbares
Licht und UV-Strahlen undurchlässiger
Deckel 39 schützt den
Videosensor 31 vor dem Eintritt von Streulicht und schützt gleichzeitig
die Bedienperson gegen eine Bestrahlung mit den UV-Strahlen. Vorteilhaft
ist der Deckel 39 mit Mitteln 41 versehen, welche
die Quellen 29 ausschalten, wenn der Deckel geöffnet wird. Beispielsweise
ist der Deckel mit einem leitenden Element 41 versehen,
welches bei geschlossenem Deckel den elektrischen Durchgang zwischen
Anschlüssen 43 bewirkt,
die im Körper
des Scanners 17 angeordnet und mit der Leistungsversorgung
der Quelle 29 in Reihe geschaltet sind. Somit unterbricht ein
unbeabsichtigtes Öffnen
des Deckels 39 sofort die Ausgabe von UV-Strahlung auf
die Bedienperson und vermeidet so, daß diese einer Strahlung ausgesetzt
wird, die sich als Gefährdung
für ihre
Gesundheit erweisen könnte.
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Der Support 19 weist beispielsweise
auf: eine Quelle 29, die in der Lage ist, UV-Strahlen mit 254
nm abzugeben, eine Quelle 29, die in der Lage ist, UV-Strahlen
mit einer Wellenlänge
von 365 nm abzugeben, oder eine UV-Quelle, die auf diese beiden
Frequenzen einstellbar ist, sowie eine Quelle von sichtbarem Licht.
Wohlgemerkt liegt die Verwendung einer Strahlung mit anderen Wellenlängen nicht
außerhalb
des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung. Der Videosensor 31 weist
beispielsweise 2587 Fotodioden ("photosites") auf, die auf eine
Länge von 219
mm verteilt sind, was einer Auflösung
von 300 Punkten pro Zoll (dots per inch, dpi) entspricht, oder 5174
Fotodioden, die auf 219 mm verteilt sind, was einer Auflösung von
600 dpi entspricht, oder 10348 Fotodioden, die auf 219 mm verteilt
sind, was einer Auflösung
von 1200 dpi entspricht.
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Der Support 19, die Führungsmittel 27 und 37 und/oder
die Antriebsmittel wie der Motor 23 oder der Zahnriemen
können
vorteilhaft so verstärkt
sein, daß sie
das zusätz liche
Gewicht einer Lichtquelle ohne einen Verlust an Genauigkeit bei
der Verschiebung des Supports tragen können, die typischerweise gleich
76,2 Punkten pro mm (300 dpi), 152 Punkten pro mm (entsprechend
154,4 dpi), 304,8 Punkten pro mm (entsprechend 1200 dpi), oder 609,6
Punkten pro mm (entsprechend 2400 dpi) ist.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Scanner 17 ein Flachbettscanner. Es ist jedoch anzumerken,
daß die
Verwendung weiterer Scannertypen wie z. B. von Durchlaufscannern
oder Diapositiv-Scannern, bei denen dann auf der Seite des Videosensors
eine oder mehrere Quellen 29 angeordnet sind, nicht außerhalb
des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung liegt. Desgleichen
kann ein Flachbettscanner mit Aufnahmeschubfach für Diapositive
wie etwa die unter der Bezeichnung DUOSCAN von der Fa. AGFA vertriebenen
Scanner für
die Durchführung
des erfindungsgemäßen Scannerns von
Chromatografieplatten angepaßt
werden. Auch in diesem Fall sind die Quellen 29 auf der
gleichen Seite wie der Videosensor angeordnet. Dieser letztere Scannertyp
weist den Vorteil auf, daß er
keine Scheibe aus einem UV-durchlässigen Material erfordert,
wobei die Mechanik des Scanners dennoch gegen Staub geschützt ist.
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In 4 ist
eine Variante einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zu sehen, die mit einer Einrichtung zum automatischen Laden der
starren Chromatografieplatten 1 versehen ist. Die Vorrichtung 17 ist
einerseits mit einem Magazin 45 für die Aufnahme eines Stapels
von Platten versehen, die auf einer Rolleneinheit 47 aufliegen,
von denen mindestens eine motorgetrieben ist. Die Rollen 47 sind
gegenüber
von einem Schlitz 49 für
die Aufnahme des Trägers 1 in
der Vorrichtung 17 angeordnet. Das Fenster 21 ist
ebenfalls mit Rollen 47 versehen, welche den Ausstoß einer
gescannten Platte in ein Magazin 51 durchführen, das
z. B. unter einem Schlitz 53 zum Ausstoßen der verarbeiteten Chromatografieplatten 1 angeordnet
ist, der dem Schlitz 49 gegenüberliegt.
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Die Vorrichtung 17 zum Aufnehmen
von Ansichten gemäß der vorliegenden
Erfindung arbeitet folgendermaßen:
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Eine klassische chromatografische
Platte für die
Planarchromatografie wird vor dem Fenster 21 angeordnet,
insbesondere auf den Kanten 25 und 28 oder im
Magazin 45. In diesem letzteren Fall veranlaßt ein vom
Rechner 33 ausgegebener Programmbefehl die Platte, sich
vor das Fenster 21 zu bewegen. Die Platte kann zusätzlich zu
einem chromatografischen Träger
von einem bekannten Typ Identifikationsmittel wie etwa einen Barcode
oder vorteilhaft mittels optischer Zeichenerkennung identifizierbare Symbole
aufweisen. Die Symbole sind vorteilhaft in einem leicht identifizierbaren
Font wie etwa OCR B aufgedruckt. So kann die hohe Auflösung des
von der Vorrichtung 17 gemäß der vorliegenden Erfindung
erfaßten
Bildes dazu genutzt werden, eine eineindeutige Entsprechung zwischen
erfaßten
Bildern und Bezügen
entsprechend den mittels Chromatografie behandelten Proben herzustellen.
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Der Deckel 39 wird geschlossen.
Die Vorrichtung 17 empfängt
einen Befehl vom Rechner 33, entweder einen werksseitig
programmierten Befehl oder einen über eine Tastatur der Vorrichtung
(nicht dargestellt) eingegebenen Befehl. Dieser Befehl entspricht dem
Anschalten einer Lichtquelle 29 und dem Abtasten der Oberfläche der
Platte 1 mit aufeinanderfolgendem Erfassen aller Zeilen
des Bildes, das gleichzeitig an den Rechner 33 übertragen
wird. Das Abtasten kann daraufhin mit einer verschiedenen (UV oder
sichtbaren) Frequenz durchgeführt
werden, um in diesem letzteren Fall direkt gefärbte Moleküle zu erfassen, oder Moleküle nach
der Einwirkung eines mehr oder weniger spezifischen Entwicklers.
Die Fluoreszenz gestattet die Erfassung der direkt fluoreszenten
Moleküle
oder das Erkennen der Inhibierung der Fluoreszenz der Platte, die
einen Fluoreszenzindikator enthält.
Die erfaßten
Bilder werden vorteilhaft in einem klassischen Massenspeicher gespeichert, beispielsweise
auf einer Festplatte des Rechners 33, welcher die Verarbeitung
nach strengen Regeln von "anerkannten
Laborpraktiken" durchführt, um
qualitative und quantitative Ergebnisse über Spots zu erhalten, die
auf der Platte 1 vorhanden sein können. Beispielsweise wird eine
von der Fa. JMBS unter dem Namen BORWIN vertriebene Software verwendet. Diese
Software kann mit einer Software für die optische Zeichenerkennung
oder zum Lesen von Barcodes ergänzt
werden. Die identifizierten Symbole oder der aufgeschlüsselte Code
werden in Form von Verweisen, Kommentaren oder Dateinamen den verarbeiteten
Bildern zugeordnet.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gestattet die Verbesserung der Genauigkeit der Verarbeitung
insofern, als sie der Software für
die Bildverarbeitung ein hochauflösendes Bild mit beispielsweise
4724 Punkten auf 4724 Punkte (bei einer Auflösung des Scanners von 600 dpi)
oder einer Bildauflösung
von 9448 Punkten auf 9448 Punkte bei einer Bildauflösung von
1200 dpi und für
Platten mit einer Kantenlänge
von 20 cm liefert.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
die Chromatografie beschränkt
und ist in erster Linie auf Planarchromatografie oder Dünnschichtchromatografie anwendbar.