FI114740B

FI114740B - Kuvantavan mittauslaitteen varjostinlevy

Info

Publication number: FI114740B
Application number: FI20010881A
Authority: FI
Inventors: Janne Salonen
Original assignee: Wallac Oy
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2004-12-15
Also published as: US7524458B2; US20020164268A1; FI20010881A0; EP1253446A2; EP1253446A3; DE60204816T2; ATE298895T1; FI20010881A; EP1253446B1; DE60204816D1

Description

114740

KUVANTAVAN MITTAUSLAITTEEN VARJOSTINLEVY KEKSINNÖN KOHDE

Keksinnön kohteena on kuvantavan mittauslaiteen varjostinlevy, joka on pääasiallisesti 5 tarkoitettu käytettäväksi biokemian ja lääketieteen aloihin liittyvien näytteiden absorptiomittauksissa, johon varjostinlevyyn kuuluu ainakin yksi fluoresoiva tai valoa sirottava kerros, ainakin yksi runkokerros, kuten runkolevy, joka edullisimmin on lasilevy tai muovilevy, jonka pinnalla fluoresoiva tai valoa sirottava kerros on.

10

Absorptiomittausmenetelmässä näytettä valaistaan näkyvällä valolla tai UV-valolla, jolloin osa valosta absorboituu näytteeseen ja osa valosta menee näytteen läpi. Näytteen läpäissyt valo johdetaan valolähteestä katsottuna näytteen vastakkaisella puolella olevalle varjostimelle, jolle muodostuu näytteen läpäisseen valokentän kuva. Näkyvää valoa 15 käytettäessä varjostinlevy on tavallisesti sirottavaa materiaalia tai se on lasilevy, jonka pinnalla on sirottavaa materiaalia oleva pinnoite. Varjostimelle näin syntynyttä kuvaa tutkitaan kuvantavalla mittauslaitteella.

Silloin kun näytteen valaisemiseen käytetään UV-valoa, niin näytteessä tapahtuu UV-valon 20 absorptio, jossa näytteen läpi pääsevä UV-valo on kääntäen verrannollinen näytteen eri kohdissa tapahtuvaan absorptioon. Ennen kuin UV-valon absorptiota voidaan tutkia .: kuvantavalla mittauslaitteella on UV-valo on ensin muutettava näkyväksi valoksi. Näytteen . , läpäissyt UV-valo saadaan näkyviin käyttämällä varjostinlevynä valon aallonpituuden ; ; muunninlevyä eli konvertterilevyä, joka muuttaa siihen osuvan UV-valon näkyväksi valoksi.

25 Konvertterilevyssä UV-valon muuttaminen näkyväksi valoksi tapahtuu fluoresenssin avulla.

' · < ' Tällöin konvertterilevy on fluoresoiva tai siinä on fluoresoiva pinta, josta näkyvä valo voi sirota edelleen. Syntyneen fluoresenssivalon intensiteetti on suoraan verrannollinen : näytteen läpi päässeen UV-valon intensiteettiin. Konvertterilevylle tulevan UV-valon aallonpituus on yleensä alle 400 nm, joka konvertterilevyssä muuttuu fluoresenssin avulla 30 näkyväksi valoksi, jonka aallonpituus on esimerkiksi 400 - 800 nm.

: TEKNIIKAN TASO

Tunnetut näkyvän valon sirontalevyt tai UV-valolle käytettävät konvertterilevyt on • ’ tavallisesti valmistettu siten, että levyn rungon muodostaa lasilevy, jonka pintaan on lisätty 35 sirottava tai fluoresoiva pinnoite. Kuvantavassa mittauslaitteessa pinnoite sijoitetaan ,,lasilevyn sille puolelle, jolla näyte on. Kun näytteen läpäissyt näkyvä valo osuu sirontalevyn , ·; ·. sirottavalle pinnalle, niin tähän pisteeseen muodostuu valonsäteen kuva. Vastaavasti 114740 2 näytteen läpäissyt UV-valo muuttuu konvertterilevyn fluoresoivalle pinnalle osuessaan näkyväksi valoksi, jolloin tähän pisteeseen muodostuu valonsäteen kuva. Sen jälkeen sirontalevyn tai konvertterilevyn pinnalle muodostunut kuva kuvataan kuvantavalla mittauslaitteella.

5

Tunnettujen sirontalevyjen ja konvertterilevyjen ongelmana on kuitenkin kuvantavalle mittauslaitteelle näkyvän kuvapisteen epäterävyys. Se johtuu siitä, että sironnut valo tai fluoresenssivalo ei etene pelkästään kuvantavaa mittauslaitetta kohti, vaan se heijastuu tai siroaa tästä pisteestä myös sivuille kaikkiin avaruuskulman suuntiin lasilevyn sisällä.

10 Tällöin ainakin osa vinosti sivuille päin suuntautuneista valonsäteistä heijastuu lasilevyn vastakkaisesta pinnasta takaisin sirottavaan tai fluoresoivaan pinnoitteeseen, josta se edelleen heijastuu takaisin tai siroaa kaikkiin avaruuskulman suuntiin. Heijastuminen tai sironta toistuvat yhä uudestaan muodostaen alkuperäisen valopisteen ympärille lukuisia haamukuvia, jotka tekevät alkuperäisen valopisteen kuvasta epäterävän.

15

KEKSINNÖN TARKOITUS

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi varjostinlevy, jolla ei ole edellä esitettyjä epäkohtia.

20 KEKSINNÖN TUNNUSMERKIT

Keksinnön mukaiselle varjostinlevylle on tunnusomaista se, .,,,: - että varjostinlevyn runkolevy on valoa absorboivaa materiaalia, jonka j * valonläpäisykerroin on niin pieni, että fluoresoivasta tai valoa sirottavasta kerroksesta * » » ; ; lähtevistä valonsäteistä vain pääasiallisesti kohtisuoraan runkolevyn läpi 25 suuntautuneet valonsäteet läpäisevät runkokerroksen, ' ‘ - että runkolevy on edullisimmin tummennettua lasia tai muovia, kuten harmaalasia tai " ’' harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10%.

Keksinnön mukaan tummennetun lasilevyn tai muun vastaavan levyn vaimennusaste on 30 järjestetty sellaiseksi, että sirottavaan tai fluoresoivaan pintaan osuvasta valonsäteestä vain lyhyintä tietä kuvantavalle mittauslaitteelle eli kohtisuoraan lasilevyn pintaa vastaan , : menevät valonsäteet pääsevät läpi riittävän voimakkaina. Sen sijaan lasilevyn sisällä sivuille päin heijastuvat tai siroavat valonsäteet vaimenevat tehokkaasti, koska ne lasin vastakkaisesta pinnasta takaisin heijastuessaan joutuvat kulkemaan moninkertaisen 35 matkan lasin sisällä. Vaimeneminen on sitä tehokkaampaa mitä enemmän heijastuva tai ,' siroava valonsäde poikkeaa lasilevyn pintaa vastaan kohtisuorasta suunnasta. Näin ollen 114740 3 keksinnön mukaista varjostinlevyä käytettäessä ei muodostu valopisteen tarkkuutta huonontavia haamukuvia.

KEKSINNÖN SOVELLUTUSMUODOT

5 Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että varjostinlevyyn kuuluu valoa absorboivaa materiaalia, kuten harmaalasia tai harmaamuovia oleva runkolevy, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros, joka on sekä fluoresoivaa että valoa sirottavaa materiaalia, joka sopii 10 absorptiomittauksiin valon aallonpituudella 250 - 800 nm.

Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle toiselle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että varjostinlevyn runkolevy 11 on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros on fluoresoivaa materiaalia, joka 15 sopii absorptiomittauksiin UV-valon aallonpituudella 250 - 400 nm.

Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle kolmannelle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että varjostinlevyn runkolevy on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros on sirottavaa materiaalia, joka sopii 20 absorptiomittauksiin näkyvän valon aallonpituudella 400 - 800 nm.

Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle neljännelle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, ! I - että varjostinlevyn runkolevy on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka 25 valonläpäisykerroin on alle 10%, ' 1 1 · ’ - että runkolevyssä on kaksikerroksinen pintakerros, johon kuuluu fluoresoivaa materiaalia oleva kerros absorptiomittauksiin UV-valon aallonpituudella 250 - 400 nm ja valoa sirottavaa materiaalia oleva kerros absorptiomittauksiin näkyvän valon aallonpituudella 400 - 800 nm.

30

Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle viidennelle edulliselle sovellutusmuodolle on ; ’ ·. ’ tunnusomaista se, . · · - että varjostinlevyn runkolevy on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka ' · ’ · valonläpäisykerroin on alle 10 %, ’. ’ 35 - että runkolevyn toisella puolella on pintakerros, joka on fluoresoivaa ja/tai valoa :. sirottavaa materiaalia,

r I

,1 . 1 ja että runkolevyn vastakkaisella puolella on valonheijastuksen estokalvo.

114740 4

Keksinnön mukaisen sirontalevyn eräälle kuudennelle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että varjostinlevyn runkolevy on tummennettua lasia tai muovia, kuten harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on edullisimmin alle 1 %.

5

SOVELLUTUSESIMERKIT

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

10 KUVIOLUETTELO

Kuvio 1 esittää absorptiomittauksessa käytettävän varjostinlevyn poikkileikkausta.

Kuvio 2 vastaa kuviota 1 ja esittää varjostinlevyn toista sovellutusmuotoa.

Kuvio 3 vastaa kuviota 1 ja esittää varjostinlevyn kolmatta sovellutusmuotoa.

15 KUVIOIDEN SELOSTUS

Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkauksena keksinnön mukainen, absorptiomittauksessa käytettävä varjostinlevy 10, jonka rungon muodostaa absorboivaa materiaalia, kuten tummennettua tai värillistä lasia tai muovia oleva levy 11, jonka pinnalla on pintakerros 12. Keksinnön mukaan levy 11 on edullisimmin harmaalasia, joka absorboi tehokkaasti sen 20 läpi etenevää valoa. Pintakerros 12 on sirottavaa materiaalia näkyvää valoa varten tai fluoresoivaa materiaalia UV-valoa varten. Fluoresoiva pintakerros voi olla samalla myös ,, sirottava. Pintakerroksen ominaisuuksien valinnalla voidaan myös samaa keksinnön , . mukaista varjosti n levyä käyttää sekä näkyvän valon että UV-valon absorptiomittauksiin.

t « ’; ’; 25 Kuviossa 1 esitetyssä esimerkkitilanteessa varjostinlevyn 10 pinnalla olevaan pintakerrokseen 12 on pisteeseen St kohdistunut näytteen läpäissyt valonsäde R. Jos pisteeseen S! kohdistunut valo on ollut näkyvää valoa, niin sirottavasta pintakerroksesta : , 12 siroaa pisteestä S·) näkyvää valoa eri suuntiin levyn 11 sisällä. Vastaavasti jos pisteeseen βϊ kohdistunut valo on ollut UV-valoa, niin tällöin fluoresoivasta 30 pintakerroksesta 12 siroaa pisteestä Si fluoresenssivaloa eri suuntiin levyn 11 sisällä. Kuviossa 1 näitä levyn 11 sisällä eteneviä valonsäteitä on merkitty kaaviollisesti eri suuntaisilla nuolilla.

* · Jos kuvion 1 esimerkkitapauksessa levy 11 olisi tunnettujen varjostinlevyjen mukaisesti .' 35 kirkasta lasia, niin pisteestä S! eri suuntiin siroavat valonsäteet etenisivät kirkkaan lasilevyn 11 sisällä esteettömästi joka suuntaan. Kuviossa 1 on esitetty esimerkki eräästä

f I

: · valonsäteestä, joka etenee pisteestä kirkkaan lasilevyn 11 sisällä vinosti sen 1 t i 114740 5 vastakkaiseen pintaan 13 kohtaan Pi Tällöin valonsäteestä osa etenee ulos lasilevystä 11 ja osa heijastuu takaisin kohti sirottavaa pintaa 12. Kuviossa 1 tämä valonsäde osuu sirottavaan pintaan 12 kohdassa S2, jossa valonsäde siroaa jälleen ja osa heijastuu kohtaan P2. Tässä toistuu jälleen kohdan Pi tilanne eli valonsäteestä osa R2 etenee ulos 5 lasilevystä 11 ja osa heijastuu takaisin kohti sirottavaa pintaa 12 kohtaan S3. Näin jokainen valonsäteen R ylimääräinen heijastus lisää lasilevystä 11 ulos tulevien valonsäteiden R·,, R2 jne. lukumäärää.

Kuviosta 1 nähdään selvästi, että silloin kun lasilevy 11 on kirkas ja heijastukset lasilevyn 10 sisällä pääsevät esteettömästi etenemään vinosti sivuille päin, niin myös lasilevystä 11 tulee ulos varsinaisen valonsäteen R lisäksi suuri määrä ylimääräisiä valonsäteitä Ri, R2 jne., jotka näkyvät lukuisina haamukuvina. On selvää, että haamukuvat tekevät kuvantavalla mittauslaitteella näkyvän valonsäteen R kuvan olennaisesti epäselvemmäksi.

15 Sen sijaan jos kuviossa 1 levy 11 on keksinnön mukaisesti tehokkaasti valoa absorboivaa materiaalia, kuten harmaata tai värillistä lasia tai muovia, niin vain lyhintä tietä kohtisuoraan levyn 11 läpi menevä valonsäde R tulee ulos levystä. Kaikki muut valonsäteet eli sivuille päin suuntautuneet heijastukset ja eri suuntiin siroavat valonsäteet vaimenevat harmaalasilevyn 11 sisällä tehokkaasti. Mahdollisten jäljelle jäävien heikkojen heijastusten 20 poistamiseksi levyn 11 sirottavan pinnan 12 vastakkaisella pinnalla on vielä heijastuksenestokalvo 13. On selvää, että tällöin ei synny haamukuvia ja valonsäde R näkyy kuvantavalla mittauslaitteella selvänä ja terävänä.

Kuviossa 2 on esitetty varjostinlevy 10, jossa sirottava pintakerros 12 on toisella puollella 25 kuin kuviossa 1 ja harmaalasilevyn 11 vastakkaisella pinnalla on heijastuksenestokalvo 14. Tässä sovellutusmuodossakaan harmaalasilevyn 11 sisältä ei tule mitään haitallisia haamukuvia, mutta näin sijoitettu sirottava pintakerros 12 saattaa hieman heikentää kuvantavalla mittauslaitteella näkyvän kuvan terävyyttä.

30 Kuviossa 3 on esitetty sovellutusmuoto, jossa ei ole lainkaan sirottavaa pintakerrosta. Sen sijaan harmaalasilevyn 11 molemmilla vastakkaisilla pinnoilla on heijastuksenestokalvot 13 ja 14. Tämä sovellutusmuoto ei sovi UV-valolle, mutta on riittävä joissakin näkyvän valon :" absorptiomittausten sovellutuksissa.

Claims

1. Kuvailtavan mittauslaiteen varjostinlevy (10), joka on pääasiallisesti tarkoitettu käytettäväksi biokemian ja lääketieteen aloihin liittyvien näytteiden absorptiomittauksissa, 5 johon varjostinlevyyn kuuluu ainakin yksi fluoresoiva tai valoa sirottava kerros (12), ainakin yksi runkokerros (11), kuten runkolevy, joka edullisimmin on lasilevy tai muovilevy, jonka pinnalla fluoresoiva tai valoa sirottava kerros (12) on, tunnettu siitä, 10. että varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on valoa absorboivaa materiaalia, jonka valonläpäisykerroin on niin pieni, että fluoresoivasta tai valoa sirottavasta kerroksesta (12) lähtevistä valonsäteistä vain pääasiallisesti kohtisuoraan runkolevyn läpi suuntautuneet valonsäteet läpäisevät runkokerroksen, että runkolevy (11) on edullisimmin tummennettua lasia tai muovia, kuten harmaalasia 15 tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, että varjostinlevyyn (10) kuuluu valoa absorboivaa materiaalia, kuten harmaalasia tai harmaamuovia oleva runkolevy 20 (11), jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros (12), joka on sekä fluoresoivaa että valoa sirottavaa materiaalia, joka sopii absorptiomittauksiin valon aallonpituudella 250 - 800 nm. , t ·.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, että M 25 varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros (12) on fluoresoivaa materiaalia, joka sopii absorptiomittauksiin UV-valon aallonpituudella 250 - 400 nm.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, että 30 varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, ja pintakerros (12) on sirottavaa materiaalia, joka sopii : ‘ absorptiomittauksiin näkyvän valon aallonpituudella 400 - 800 nm.

• 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, 35. että varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10%, 114740 että runkolevyssä (11) on kaksikerroksinen pintakerros (12), johon kuuluu fluoresoivaa materiaalia oleva kerros absorptiomittauksiin UV-valon aallonpituudella 250 - 400 nm ja valoa sirottavaa materiaalia oleva kerros absorptiomittauksiin näkyvän valon aallonpituudella 400 - 800 nm. 5

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, että varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on harmaalasia tai harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on alle 10 %, että runkolevyn (11) toisella puolella on pintakerros (12), joka on fluoresoivaa ja/tai 10 valoa sirottavaa materiaalia, ja että runkolevyn (11) vastakkaisella puolella on valonheijastuksen estokalvo (13).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen varjostinlevy (10), tunnettu siitä, että varjostinlevyn (10) runkolevy (11) on tummennettua lasia tai muovia, kuten harmaalasia tai 15 harmaamuovia, jonka valonläpäisykerroin on edullisimmin alle 1 %. 114740