LU502135B1

LU502135B1 - Vorrichtung mit Dispenser zum Dispensieren einer flüssigen Probe

Info

Publication number: LU502135B1
Application number: LU502135A
Authority: LU
Inventors: Jonas Fölling
Original assignee: Cytena Gmbh
Priority date: 2022-05-21
Filing date: 2022-05-21
Publication date: 2023-11-30
Also published as: US20230398538A1; DE102023112687A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Dispenser zum Aufnehmen von flüssiger Probe, die Flüssigkeit und Partikel aufweist, einer ersten Lichtquelle einer ersten Art zum Ausstrahlen eines ersten Beleuchtungslichts zum Beleuchten von einem ersten Bereich des Dispensers, einer ersten Detektionseinrichtung zum Detektieren eines ersten optischen Messsignals, das von dem mit ersten Beleuchtungslicht beleuchteten ersten Bereich des Dispensers ausgeht, einer zweiten Lichtquelle einer zweiten Art zum Ausstrahlen eines zweiten Beleuchtungslichts zum Beleuchten eines zweiten Bereichs des Dispensers, der den ersten Bereich des Dispensers umfasst, und einer zweiten Detektionseinrichtung zum Detektieren eines zweiten optischen Messsignals, das von dem mit zweiten Beleuchtungslicht beleuchteten zweiten Bereich des Dispensers ausgeht. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung ein Punktdetektor ist.

Description

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Vorrichtung mit Dispenser zum Dispensieren einer flüssigen Probe

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Dispenser zum Aufnehmen von flüssiger Probe, die

Flüssigkeit und Partikel aufweist. AuBerdem betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung zur Untersuchung einer flüssigen Probe.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Wirkstoffe, wie beispielsweise monoklonale Antikôrper und andere Proteine mit Hilfe sogenannter monoklonaler Zelllinien hergestellt werden. Dies sind

Populationen aus Zellen, die alle von einer einzelnen Mutterzelle abstammen. Das Herstellen von monoklonalen Zelllinien ist notwendig, da nur so sichergestellt werden kann, dass alle Zellen der

Population ein annahrend gleiches Genom haben, um Wirkstoffe mit konstanter und reproduzierbarer Qualität zu erzeugen.

Um eine monoklonale Zelllinie zu erzeugen, werden Zellen einzeln in Behaltnisse einer

Mikrotiterplatte überführt. Die zu Überführenden Zellen werden hergestellt, indem eine Host-Zelllinie genetisch verändert wird und diese veränderten Zellen vereinzelt werden. Das Ablegen einzelner

Zellen in die Mikrotiterplatten geschieht durch Vorrichtungen, die auch als Dispensiervorrichtungen bezeichnet werden.

Es besteht der Bedarf, dass die zu dispensierende Flüssigkeit dahingehend untersucht wird, ob sie

Partikel, wie beispielsweise Zellen, enthält. Außerdem ist oftmals gewünscht, dass beim Dispensieren von Partikeln diese anhand ihrer Größe und Form, aber oft auch ihrer fluoreszenten Eigenschaften beurteilt und ggf. sortiert werden. Für die Untersuchung der Größe und Form ist ein bildgebendes

Auf- oder Durchlichtmikroskop nötig. Diese Anordnung ist bei größeren Partikeln auch für ein

Fluoreszenzsignal sinnvoll, wenn eine räumliche Verteilung des Fluoreszenzsignals auflösbar ist. Bei kleinen Partikeln, die in der flüssigen Probe enthalten sind, ist jedoch eine Auflösung des

Fluoreszenzsignals nicht möglich. Daher können diese Partikel im Vorrichtungsbetrieb übersehen und somit beispielsweise in ein falsches Behältnis dispensiert werden.

Der Vorrichtungsbetrieb wird außerdem dadurch erschwert, dass ein Objektiv mit hoher numerischer

Apertur verwendet wird, um eine hohe Auflösung des betrachteten Bereichs des Dispensers in einer

Fokalebene des Objektivs und um ein hohes Detektionssignal des Fluoreszenzsignals zu erhalten. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Schärfentiefe des betrachteten Bereichs des Dispensers abnimmt.

Dies bedeutet, dass der Bereich senkrecht zur Fokalebene, der scharf abgebildet wird, kleiner wird.

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Außerhalb der Fokalebene liegende Partikel sind nur mit wenig Kontrast oder gar nicht zu erkennen.

Mit anderen Worten Partikel, die nicht in der Fokalebene angeordnet sind, werden bei einem Objektiv mit hoher numerischer Apertur oftmals nicht detektiert.

Aus der EP 3 561 040 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Fluoreszenzsignal mittels eines

Flächensensors detektiert wird. Jedoch stellt sich bei der bekannten Vorrichtung das zuvor genannte

Problem, dass kleine Partikel oftmals nicht detektiert werden kônnen und somit die Anzahl der fehlerhaften Dispensiervorgange hoch ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung anzugeben, bei der die Anzahl der fehlerhaften Dispensiervorgange reduziert ist.

Diese Aufgabe wird gelôst durch eine Vorrichtung mit einem Dispenser zum Aufnehmen von flüssiger Probe, die Flüssigkeit und Partikel aufweist, einer ersten Lichtquelle einer ersten Art zum Ausstrahlen eines ersten Beleuchtungslichts zum

Beleuchten von einem ersten Bereich des Dispensers, einer ersten Detektionseinrichtung zum Detektieren eines ersten optischen Messsignals, das von dem mit ersten Beleuchtungslicht beleuchteten ersten Bereich des Dispensers ausgeht, einer zweiten Lichtquelle einer zweiten Art zum Ausstrahlen eines zweiten Beleuchtungslichts zum Beleuchten eines zweiten Bereichs des Dispensers, der den ersten Bereich des Dispensers umfasst, und einer zweiten Detektionseinrichtung zum Detektieren eines zweiten optischen Messsignals, das von dem mit zweiten Beleuchtungslicht beleuchteten zweiten Bereich des Dispensers ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung ein Punktdetektor ist.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Anzahl der fehlerhaften Dispensiervorgange dadurch reduziert werden kann, wenn ein Punktdetektor zum Detektieren des ersten optischen Messsignals eingesetzt wird. Die Anzahl der fehlerhaften Dispensiervorgange wird reduziert, weil erkannt wurde, dass eine räumliche Auflösung des ersten optischen Messsignals nicht notwendig ist, sondern es ausreicht, dass das erste optische Messsignal lediglich bezüglich seiner Intensität und/oder dahingehend ausgewertet wird, ob ein Partikel überhaupt in dem ersten Bereich angeordnet ist oder nicht. Dadurch ist es möglich, dass Partikel, wie Mikroorganismen, die klein sein können und nicht in der Fokalebene eines Objektivs angeordnet sind, detektiert werden. Dies liegt daran, dass bei einem

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Punktdetektor das gesamte Signal Uber die gesamte Detektorflache auf einmal gemessen wird.

Sobald das Gesamtsignal oberhalb der Messschwelle des Detektors liegt, wird es detektiert. Dagegen verteilt sich bei einem räumlich auflésenden Detektor das flachige Signal auf viele kleine

Untereinheiten des Detektors, die alle einzeln ausgelesen werden. Somit muss für jede einzelne

Untereinheit des Detektors das Signal oberhalb seiner Detektionsschwelle liegen, um ein darstellbares Signal zu erhalten. Es ist also ein vielfach grôBeres optisches Messsignal nôtig, um jede einzelne Untereinheit signifikant mit Signal zu versehen, so dass ein räumliches Signal dargestellt werden kann.

Ein weiterer Vorteil ist, dass der Punktsensor rauscharm ist und somit ein Signal to Noise Ratio von einem Punktsensor besser ist als bei Verwendung eines Flachensensors. Somit ist der Punktdetektor auch einem räumlich auflôsenden Detektor überlegen, selbst wenn bei letzterem das Signal aller

Untereinheiten summiert wird. Wie nachfolgend noch detailliert erläutert ist, ist außerdem bei

Verwendung eines Punktdetektors die Signaldetektion nicht darauf beschränkt, dass das Partikel in dem ersten Bereich ruht, sondern die Detektion des ersten optischen Messsignals kann während eines Pumpvorgangs erfolgen, in dem nach einem Dispensiervorgang flüssige Probe in den ersten

Bereich gelangt.

Als Punktdetektor wird ein Detektor verstanden, bei dem keine räumliche Auflösung des ersten

Bereichs erfolgt. Der Punktdetektor kann ein Pixel aufweisen und/oder ist derart ausgebildet, dass er das gesamte erste optische Messsignal empfängt. Der Punktdetektor kann mehrere Detektor-

Untereinheiten aufweisen. Dabei ist der Punktdetektor derart ausgebildet, dass eine räumliche

Auflösung des Signals nicht möglich ist, also nicht bestimmbar ist, aus welchen Detektor-

Untereinheiten das Signal stammt. Der Punktdetektor kann ein Photomultiplier (PMT) oder ein Silikon-

Photomultiplier (SIPM) sein.

Die Partikel können biologische Partikel sein, wobei die biologischen Partikel Mikroorganismen, wie

Bakterien, Archaean, Hefen, Pilze, und Viren, oder Zellen, DNA, RNA oder Proteine sein können. Die flüssige Probe kann ein einziges oder mehrere der zuvor genannten biologischen Partikel aufweisen.

Dabei kann die Flüssigkeit eine Suspension sein, die ein Wachstum der in der Flüssigkeit angeordneten biologischen Partikel fördern kann. Alternativ kann das Partikel ein Glas- oder

Polymerkügelchen sein, insbesondere das das Gleiche oder im Wesentlichen das Gleiche Volumen aufweist wie eine Zelle. Die Flüssigkeit der flüssigen Probe kann die gleiche Flüssigkeit sein, die in einem Behältnis angeordnet ist, in die die flüssige Probe dispensiert wird.

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Die mittels der Vorrichtung, insbesondere des Dispensers, ausgegebene flüssige Probe kann ein, insbesondere frei fliegender, Tropfen sein. Der flüssige Tropfen kann ein Volumen in einem Bereich zwischen 1 fl (Femtoliter) bis 1 pL (Mikroliter), insbesondere zwischen 1 pl (Pikoliter) bis 1 pL (Mikroliter), aufweisen. Dabei kann die Probenausgabe nach einer Drop-on-Demand Betriebsweise ausgeführt werden. Bei dieser erfolgt durch die Vorrichtung eine diskrete und keine kontinuierliche

Probenausgabe. Zum Realisieren der Drop-on-Demand Betriebsweise kann die Vorrichtung ein

Betatigungsmittel aufweisen. Alternativ kann die ausgegebene flüssige Probe ein Strahl sein, der nach

Ausgeben aus einem Dispenser gegebenenfalls in einzelne Flüssigkeitstropfen zerfällt.

Als Dispenser wird eine Einrichtung verstanden, der flüssige Probe aufnimmt. Darüber hinaus dispensiert der Dispenser flüssige Probe nach einer Betätigung durch das Betätigungsmittel. Der

Dispenser kann wieder lösbar in einer Halterung der Vorrichtung eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, den Dispenser auszutauschen, um beispielsweise Kontamination von flüssigen Proben zu vermeiden. Der Dispenser kann einen Abschnitt, insbesondere eine mechanische Membran, aufweisen, die durch das Betätigungsmittel betätigt wird, um flüssige Probe zu dispensieren.

Die aus der Vorrichtung ausgegebene flüssige Probe kann Flüssigkeit und kein Partikel aufweisen.

Alternativ kann die ausgegebene flüssige Probe Flüssigkeit und ein einziges Partikel aufweisen.

Darüber hinaus kann die ausgegebene flüssige Probe Flüssigkeit und mehr als ein einziges Partikel aufweisen.

Eine erste Lichtquelle einer ersten Art unterscheidet sich von einer zweiten Lichtquelle einer zweiten

Art im Lichtquellentyp. Beiden Lichtquellen ist gemein, dass sie einen Bereich des Dispensers beleuchten und dass daraufhin ein Messsignal von dem jeweiligen Bereich ausgeht. Das erste

Messsignal und zweite Messsignal können sich dadurch voneinander unterscheiden, dass eine

Auswertung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals jeweils unterschiedlich lange dauert.

Bei einer besonderen Ausführung kann der erste Bereich einen Dispensierauslass umfassen. Die flüssige Probe kann durch den Dispensierauslass aus dem Dispenser ausgegeben werden. Der erste

Bereich kann einen Dispensierbereich umfassen, aus dem bei einem Dispensiervorgang flüssige

Probe ausgegeben wird. Dabei kann der erste Bereich auch einen Sicherheitsbereich des Dispensers umfassen, bei dem nicht mit Sicherheit bestimmt werden kann, ob die in dem Sicherheitsbereich

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LU502135 angeordnet flüssige Probe bei einem Dispensiervorgang ausgestoBen wird. Der erste Bereich umfasst somit nicht einen Dispenserbereich, der flüssige Probe enthält, die bei einem Dispensiervorgang mit

Sicherheit nicht ausgestoBen wird. Somit ist sichergestellt, dass die erste Detektionseinrichtung nur innerhalb des ersten Bereichs angeordnete Partikel detektiert. Außerhalb des ersten Bereichs 5 angeordnete Partikel werden somit durch die erste Detektionseinrichtung nicht detektiert.

In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Beleuchtungslicht auch einen ersten Bereich ausleuchten, der flüssige Probe enthält, die beim nächsten Dispensiervorgang nicht ausgestoßen wird. Dann muss allerdings sichergestellt werden, dass das Signal von Partikeln, die sich in einem

Bereich aufhalten, in dem die Flüssigkeit beim nächsten Dispensiervorgang nicht ausgestoßen wird, nicht auf die erste Detektionseinrichtung fällt. Dies kann durch eine geeignete Größe der ersten

Detektionseinrichtung, eine geeignete optische Abbildung oder Blenden zum Abblenden des nicht erwünschten ersten Messsignals erreicht werden. Relevant ist, dass kein Signal von Partikeln die erste

Detektionseinrichtung erreicht, die nicht beim nächsten Dispensiervorgang ausgestoßen werden.

Der zweite Bereich kann den ersten Bereich vollständig umfassen. Dabei kann der zweite Bereich größer sein als der erste Bereich. Da der zweite Bereich den ersten Bereich umfassen kann, kann der zweite Bereich den Dispensierauslass umfassen. Darüber hinaus kann der zweite Bereich analog zu dem ersten Bereich den Dispensierbereich umfassen, aus dem flüssige Probe beim nächsten

Dispensiervorgang ausgegeben wird. Außerdem kann zweite Bereich einen größeren Bereich als den

Dispensierbereich umfassen, aus dem flüssige Probe bei einem übernächsten Dispensiervorgang ausgegeben wird. Dadurch kann das zweite optische Messsignal auch vorab für einen Bereich ausgewertet werden, der nicht Bestandteil des Dispensierbereichs ist. Dadurch verringert sich die

Rechenzeit, wenn nach einem Dispensiervorgang die in dem außerhalb des Dispensierbereichs befindliche flüssige Probe in den Dispensierbereich gelangt.

Die Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass der erste Bereich und/oder der zweite Messbereich durch das erste Beleuchtungslicht und/oder das zweite Beleuchtungslicht nicht punktweise abgescannt wird, um eine Abbildung des jeweiligen Bereichs zu erhalten. Mit anderen Worten, das erste Beleuchtungslicht wird nicht verschoben, sodass es unterschiedliche Bereiche des Dispensers beleuchtet. Gleichermaßen wird das zweite Beleuchtungslicht nicht derart verschoben, dass es unterschiedliche Bereich des Dispensers beleuchtet.

Das Objektiv kann derart angeordnet sein, dass eine optische Achse des Objektivs quer oder

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Anordnung des Objektivs bietet den Vorteil, dass das Objektiv näher an dem Dispenser angeordnet werden kann als bei bekannten Vorrichtungen, bei denen das Objektiv oberhalb des Dispensers angeordnet ist. Im Ergebnis erhôht sich durch die zuvor beschriebene Anordnung des Objektivs die

Auflösung und/oder die Vergrößerung. Vorteilhaft ist, wenn das Objektiv eine numerische Apertur von 0,1 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 0,5, aufweist. Dadurch kann eine hohe Auflösung des ersten und/oder zweiten Bereichs erzielt werden. Wie nachfolgend näher beschrieben ist, ist eine hohe numerische

Apertur bei einer Auswertung des ersten optischen Messsignals besonders vorteilhaft.

Die Vorrichtung kann derart ausgeführt werden, dass der erste Bereich nicht direkt auf die erste

Detektionseinrichtung abgebildet wird, sich die Detektionseinrichtung also nicht in einer Bildebene des ersten Bereichs befindet. Wird der erste Bereich direkt abgebildet, so kann die Form und die

Position des ersten optischen Messsignals auf der ersten Detektionseinrichtung je nach Position des

Partikels innerhalb des ersten Bereichs unterschiedlich sein. Dies liegt daran, dass bei einer optischen

Abbildung des ersten Bereichs auf der ersten Detektionseinrichtung ein Bild des ersten Bereichs auf der ersten Detektionseinrichtung erzeugt wird. Entsprechend wird das erste Messsignal eines

Partikels an der Stelle der ersten Detektionseinrichtung abgebildet, die der Position des Partikels in dem Bild entspricht. Erste Messsignale, die Informationen zu Partikeln enthalten, die in unterschiedlichen Fokuslagen liegen, werden unterschiedlich scharf abgebildet, das abgebildete

Partikel erscheint also unterschiedliche groß. Ein Punktdetektor kann diese Unterschiede nicht räumlich auflösen. Für manche erste Detektionseinrichtungen, wie PMTs, ist es für das gemessene erste Messsignal auch unerheblich, wo und in welcher Größe das erste Messsignal auf die

Detektorfläche trifft.

Bei anderen ersten Detektionseinrichtungen, wie beispielsweise SiPMs, ist es von Vorteil, wenn das erste Messsignal immer möglichst homogen auf die Detektorfläche trifft, da sonst die Dynamik der ersten Detektionseinrichtung nicht voll ausgenutzt werden kann. Einzelne Bereiche der ersten

Detektionseinrichtung können bei zu viel lokalem ersten Messsignal „gesättigt“ werden, so dass sie nicht das ganze an dieser Stelle auftreffende erste Messsignal detektieren können. Dieser

Sättigungsfall kann auftreten, wenn das erste Messsignal zu konzentriert an eine Stelle der ersten

Detektionseinrichtung trifft. In diesem Falle würde die erste Detektionseinrichtung weniger erstes

Messsignal detektieren, als eigentlich eingegangen ist. Wäre das gleiche erste Messsignal über die gesamte Detektorfläche verteilt gewesen, wäre die lokale Intensität des ersten Messsignals geringer gewesen und die erste Detektionseinrichtung an keiner Stelle gesättigt. Somit hätte die korrekte

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Signalstärke registriert werden kônnen.

Es ist somit vorteilhaft, das erste Messsignal optisch so aufzubereiten, dass es möglichst homogen auf die erste Detektionseinrichtung trifft, unabhängig von der Position des Partikels im ersten Bereich.

Dies kann beispielsweise durch die folgenden zwei Möglichkeiten verwirklicht werden, die auch miteinander kombiniert werden kônnen:

Gemäß einer Ausführung kann die Vorrichtung einen Lichtleiter aufweisen. Der erste Bereich wird auf einen Lichtleiter, insbesondere einen Eingang des Lichtleiters, abgebildet und/oder kann im

Strahlengang des ersten optischen Messsignals angeordnet sein. Dabei kann der Lichtleiter derart angeordnet sein, dass das aus dem Lichtleiter austretende erste optische Messsignal der ersten

Detektionseinrichtung zugeführt werden kann. Darüber hinaus kann der Lichtleiter derart ausgebildet sein, dass das aus dem Lichtleiter austretende erste optische Messsignal eine gleichmäfigeres

Intensitätsverteilungsprofil aufweist als das in den Lichtleiter eintretende erste optische Messsignal.

Der Lichtleiter kann eine optische Faser, insbesondere eine Glasfaser, insbesondere eine Multimode-

Glasfaser oder ein flüssigkeitsgefüllter Lichtleiter, insbesondere eine Liquid-Light-Guide, sein. Die

Abbildung kann derart erfolgen, dass das gesamte erste Messsignal innerhalb der numerischen

Apertur des Lichtleiters liegt. Somit koppelt das gesamte oder annähernd das gesamte erste

Messsignal in den Lichtleiter ein. Dabei ist es unerheblich, wo die genaue Position des signalemittierenden Partikels im ersten Bereich ist, solange man die optische Abbildung geeignet wählt. Durch Verlegen des Lichtleiters in passenden Kurven oder Wellen erreicht man, dass das Licht innerhalb des Lichtleiters umverteilt wird und sämtliche Moden des Lichtleiters ausfüllt, der Prozess ist als „Mode-Scrambling“ bekannt. Das erste Messsignal, das den Lichtleiter verlässt, ist damit wohldefiniert und die räumliche Lichtverteilung des ersten Messsignals unabhängig von der

Verteilung des in den Lichtleiter einfallenden ersten Messsignals. Diese wohldefinierte Lichtverteilung kann entweder direkt auf die erste Detektionseinrichtung geführt werden oder mittels einer zusätzlichen Optik abgebildet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Vorrichtung eine Linse aufweisen, die im Strahlengang des ersten optischen Messsignals angeordnet ist. Bei dieser Ausführung wird die erste

Detektionseinrichtung, insbesondere der Punktsensor, nicht direkt in die Bildebene des ersten Bilds des ersten Bereichs gestellt, vielmehr wird die Linse so platziert, dass sich die Bildebene in der

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LU502135 hinteren Fokalebene der Linse befindet. Die Linse wird im optischen System der Vorrichtung derart platziert, dass das erste optische Messsignal, insbesondere möglichst gut, kollimiert wird. Dabei wird die erste Detektionseinrichtung hinter der weiteren Linse platziert, sodass die erste

Detektionseinrichtung, das von der Linse kollimierte erste optische Messsignal empfängt. Vorteilhaft ist eine Platzierung der ersten Detektionseinrichtung im Abstand der Brennweite der Linse, also der

Pupillenebene. Somit wird das erste Messsignal, das von einem einzelnen Partikel ausgeht auf eine größere Fläche annähernd homogen verteilt.

Die Größe der Fläche kann über das optische System, insbesondere die Brennweiten der verwendeten

Linsen und deren Abstände, optimiert werden, so dass sie die Detektorfläche optimal ausfüllt.

Unterschiedliche Positionen von unterschiedlichen Partikeln im ersten Bereich bewirken an der Stelle der ersten Detektionseinrichtung lediglich eine Winkeländerung des ersten Messsignals, was für die meisten ersten Detektionseinrichtungen in dem erwarteten Maße keinen großen Einfluss hat. Somit wird das erste Messsignal unabhängig von der Position des Partikels immer großflächig auf die erste

Detektionseinrichtung geleitet.

Die Vorrichtung kann ein Betätigungsmittel zum Betätigen des Dispensers zum Dispensieren von flüssiger Probe aufweisen. Das Betätigungsmittel kann ein piezo-elektrischer Aktor sein und/oder den

Abschnitt des Dispensers, insbesondere die mechanische Membran, betätigen. Bei einer Betätigung des Abschnitts des Dispensers durch das Betätigungsmittel wird die flüssige Probe, insbesondere ein

Tropfen, aus dem Dispenser ausgestoßen. Das Betätigungsmittel und das Objektiv können sich bezüglich des Dispensers gegenüberliegen.

Bei einer besonderen Ausführung kann das erste Beleuchtungslicht und/oder das zweite

Beleuchtungslicht und/oder das erste Messsignal und/oder das zweite Messsignal vom optischen

Messverfahren abhängen. So kann das erste Beleuchtungslicht ein Anregungslicht für Fluoreszenz sein und/oder das erste Messsignal kann ein Fluoreszenzsignal sein. Das zweite Beleuchtungslicht kann Hellfeldlicht sein und/oder das zweite Messsignal kann ein Hellfeldsignal sein. Alternativ oder zusätzlich zu einem Hellfeldverfahren und/oder Fluoreszenzverfahren kann das optische

Messverfahren ein Phasenkontrastverfahren, ein Dunkelfeldverfahren oder ein

Ramanspektroskopieverfahren umfassen. Das Fluoreszenzverfahren kann auch eine Messung der

Fluoreszenzlebensdauer beinhalten.

Bei einer besonderen Ausführung kann die Vorrichtung ein Filterelement zum Filtern eines Teils der

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Filterbereich gefiltert. Der zweite Filterbereich kann den ersten Filterbereich, insbesondere vollständig, umschlieBen. Der erste und zweite Filterbereich können koaxial zueinander angeordnet sein.

Das Filterelement bewirkt, dass eine Abbildung des ersten und/oder zweiten Bereichs erhalten werden kann, die eine ausreichende Schärfentiefe besitzt. Dies ist möglich, weil das zweite Messsignal im zweiten Filterbereich gefiltert wird und nur das nicht gefilterte zweite Messsignal von der zweiten

Detektionseinrichtung detektiert wird. Darüber hinaus ermöglicht das Filterelement, dass ein erstes optisches Messsignal detektiert wird, anhand von dem beurteilt werden kann, ob ein Partikel in dem ersten Bereich des Dispensers angeordnet ist. Dies ist möglich, weil der zweite Filterbereich das erste

Messsignal nicht filtert, sondern durchlässt, sodass eine erste optische Messsignalintensität ausreichend hoch ist, um es auszuwerten zu können. Da ein Punktsensor eingesetzt wird, ist es irrelevant, dass das erste optische Messsignal unscharf ist, wenn das Partikel nicht in der Fokusebene angeordnet ist.

Das Filterelement kann im Strahlengang des ersten und/oder zweiten Messsignals nach dem Objektiv und vor dem Punktdetektor und/oder der zweiten Detektionseinrichtung angeordnet sein. Insofern kann das Filterelement ohne großen Aufwand in die Vorrichtung integriert werden.

Das erste Beleuchtungslicht und das erste Messsignal können wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen. Darüber hinaus können das zweite Beleuchtungslicht und das zweite Messsignal wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen. Außerdem können das erste Beleuchtungslicht und das zweite Beleuchtungslicht wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen und/oder das erste Messsignal und das zweite Messsignal können wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen. Dadurch lässt sich eine einfach aufgebaute Vorrichtung realisieren, die wenige Bauelemente aufweist.

Bei einer besonderen Ausführung kann die Vorrichtung wenigstens eine Abbildungsvorrichtung zum

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Erzeugen einer Abbildung aufweisen. Die Abbildungsvorrichtung kann auf der Basis des ersten

Messsignals und/oder des zweiten Messsignals wenigstens eine Abbildung erzeugen.

Darüber hinaus kann die Vorrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des ersten Messsignals und/oder des zweiten Messsignals aufweisen. Die Auswerteeinrichtung kann

Bestandteil der Abbildungsvorrichtung sein. Darüber hinaus kann die Auswerteeinrichtung wenigstens einen Prozessor aufweisen oder ein Prozessor sein. Dabei kann die Auswerteeinrichtung eine Leiterplatte (printed circuit board) aufweisen oder sein.

Die Auswerteeinrichtung kann basierend auf dem ersten Messsignal bestimmen, ob ein Partikel in dem ersten Bereich angeordnetist. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung bestimmen, dass ein, insbesondere fluoreszierendes, Partikel in dem ersten Bereich angeordnet ist, wenn das detektierte erste Messsignal eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Die vorgegebene Bedingung kann sein, dass eine Signalintensitat des ersten Messsignals größer als eine vorgegebene Signalintensität ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die vorgegebene Bedingung sein, dass ein Über die Zeit integrierter

Signalwert größer als ein vorgegebener Wert ist. Im Ergebnis kann durch die Auswerteeinrichtung auf einfache und genaue Weise bestimmt werden, ob ein, insbesondere fluoreszierendes, Partikel in dem ersten Bereich angeordnet ist.

Die Auswerteeinrichtung kann basierend auf dem zweiten Messsignal bestimmen, ob im zweiten

Bereich eine vorgegebene Anzahl an Partikeln angeordnet ist. Die vorgegebene Anzahl kann den Wert 0 aufweisen, so dass im zweiten Bereich kein Partikel angeordnet ist. Alternativ kann die vorgegebene

Anzahl einen Wert größer 0, insbesondere genau 1, aufweisen. Die vorgegebene Anzahl kann durch den Benutzer oder automatisch, insbesondere vor dem Durchführen des Dispensiervorgangs, eingestellt werden.

Die Auswertung der beiden Messsignale kann miteinander kombiniert werden. So kann in einem ersten Schritt das zweite Messsignal dahingehend ausgewertet werden, ob im zweiten Bereich eine vorgegebene Anzahl an Partikeln angeordnet ist. In einem zweiten Schritt kann dann das erste

Messsignal dahingehend ausgewertet werden, ob wenigstens ein Partikel, das unter Verwendung des ersten Messsignals ermittelt wurde, fluoresziert oder nicht.

Eine einfache Weise zum Ermitteln, ob wenigstens ein, insbesondere genau ein einziges, Partikel in dem zweiten Bereich angeordnet ist, kann darin bestehen, dass eine optische Eigenschaft des zweiten

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Bereichs basierend auf dem detektierten zweiten Messsignal bestimmt wird. So kann beispielsweise durch Bestimmung des Kontrasts im zweiten Bereich des Dispensers ermittelt werden, ob ein Partikel im zweiten Bereich angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere optische

Eigenschaften des zweiten Bereichs bestimmt werden, um zu ermitteln, ob wenigstens ein, insbesondere genau ein einziges, Partikel in dem zweiten Bereich angeordnet ist.

Darüber hinaus kann die Auswerteeinrichtung basierend auf dem zweiten Messsignal eine physikalische Partikeleigenschaft bestimmen. Unter einer „physikalischen Eigenschaft“ wird eine

Größe verstanden, die messbar und/oder durch ein Experiment beobachtet werden kann. So kann die Morphologie und/oder Granularität und/oder Lage und/oder Größe und/oder Farbe des Partikels als Partikeleigenschaft bestimmt werden.

Bei einer Ausführung kann die Vorrichtung eine Steuervorrichtung aufweisen. Die Steuervorrichtung kann wenigstens einen Prozessor aufweisen oder ein Prozessor sein. Dabei kann die

Steuervorrichtung eine Leiterplatte (printed circuit board) aufweisen oder sein. Die Steuervorrichtung kann mit der Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden sein.

Die Steuervorrichtung kann ein Einschalten der ersten Lichtquelle vor der zweiten Lichtquelle veranlassen. Somit kann der erste Bereich zeitlich vor dem zweiten Bereich beleuchtet werden. Dabei kann die erste Lichtquelle eingeschaltet werden, bevor das Partikel im ersten Bereich stillsteht. Dies ist möglich, weil der Punktdetektor nur das Vorhandensein des Partikels detektiert und die aus der

Partikelbewegung resultierende Unschärfe beim Punktdetektor irrelevant ist. Die Steuervorrichtung kann veranlassen, dass die erste Lichtquelle während des Dispensiervorgangs eingeschaltet ist. Dies bedeutet, dass die erste Lichtquelle auch nach Betätigung des Dispensers durch das

Betätigungsmittel eingeschaltet ist. Nach Betätigung des Dispensers bewegt sich das Partikel in

Richtung zum Dispenserauslass und wird durch den Dispenserauslass ausgestoßen. Wie oben erläutert ist, ist die aus der Partikelbewegung resultierende Unschärfe für den Punktdetektor irrelevant. Vorteilhaft ist, dass eine hohe Belichtungszeit erhalten wird, wodurch kleine Partikel durch den Punktdetektor detektiert werden können.

Als Dispensiervorgang wird ein Vorgang verstanden, bei dem zu einem Betätigungszeitpunkt das

Betätigungsmittel den Dispenser betätigt. Infolge der Betätigung wird flüssige Probe aus dem ersten

Bereich des Dispensers dispensiert. Flüssige Probe, die im Dispenser außerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist, strömt anschließend in den ersten Bereich ein.

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Die Steuervorrichtung kann veranlassen, dass eine Belichtungszeit durch das erste Beleuchtungslicht lânger ist als eine Belichtungszeit durch das zweite Beleuchtungslicht. Die kürzere Belichtungszeit durch das zweite Beleuchtungslicht resultiert daraus, dass die zweite Detektionseinrichtung den zweiten Bereich räumlich auflôst. Um eine gute räumliche Auflösung zu erhalten, ist eine

Partikelbewegung unerwünscht, sodass mit der Beleuchtung gewartet wird, bis das Partikel stillsteht.

Der Belichtungszeitpunkt durch das zweite Beleuchtungslicht kann vom Betätigungszeitpunkt durch das Betätigungsmittel abhängen. So kann der zweite Bereich zu einem Zeitpunkt beleuchtet werden, der eine erste vorgegebene Zeitdauer nach dem Betätigungszeitpunkt durch das Betätigungsmittel liegt. Die Belichtung des zweiten Bereichs kann zu einem anderen Zeitpunkt beendet werden, der eine zweite vorgegebene Zeitdauer nach dem Zeitpunkt liegt.

Die Steuervorrichtung kann abhängig von einem Auswerteergebnis einen Ablageort bestimmen.

Insbesondere kann die Steuervorrichtung veranlassen, dass der Dispenser flüssige Probe in den bestimmten Ablageort dispensiert. Der Ablageort kann ein Behältnis sein. Ein Träger kann das

Behältnis aufweisen. Dabei kann der Träger eine Vielzahl von Behältnissen aufweisen. Der Träger kann eine Mikrotiterplatte sein.

Die Vorrichtung kann außerdem eine Verfahrvorrichtung zum Verfahren des Dispensers und/oder des Trägers aufweisen. Die Steuervorrichtung kann die Verfahrvorrichtung derart steuern, dass die

Verfahrvorrichtung den Dispenser und/oder den Träger in eine Stellung bewegt, bei der die aus dem

Dispenser auszugebende flüssige Probe in das gewünschte Behältnis des Trägers ausgegeben werden kann. Die Vorrichtung kann dabei den Ablageort der abzugebenden flüssigen Probe automatisch bestimmen.

Die Steuervorrichtung kann die Verfahrvorrichtung basierend auf dem Auswerteergebnis steuern.

Insbesondere kann die Steuervorrichtung abhängig vom Auswerteergebnis einen Ablageort, insbesondere das Behältnis, bestimmen. So kann die Steuervorrichtung den Ablageort abhängig von

Vorhandensein eines Partikels in dem ersten Bereich und/oder von der Partikelanzahl in dem zweiten

Bereich bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung den Ablageort abhängig von der Partikeleigenschaft bestimmen.

Die Vorrichtung kann eine Ablenk- und/oder Absaugeinrichtung aufweisen. Die Ablenkeinrichtung dient zum Ablenken der ausgegebenen flüssigen Probe, insbesondere des ausgegebenen Tropfens.

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Die Absaugeinrichtung dient zum Absaugen der ausgegebenen flüssigen Probe. Die ausgegebene

Flüssigkeit kann in ein Ausschussbehältnis abgelenkt und/oder abgesaugt werden. Das Ablenken und/oder Absaugen kann erfolgen, bevor die ausgegebene Flüssigkeit in das Behaltnis, insbesondere das Behaltnis einer Mikrotiterplatte eintritt. Dabei kann die ausgegebene Flüssigkeit abgelenkt und/oder abgesaugt werden, wenn die Flüssigkeit keine Partikel enthält. Alternativ kann die ausgegebene Flüssigkeit abgelenkt und/oder abgesaugt werden, wenn die Anzahl der in der

Flüssigkeit enthaltenen Partikel größer oder kleiner als ein vorgegebener Wert, insbesondere größer als 1, ist.

Von besonderem Vorteil ist, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von flüssigen

Proben verwendet wird. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Partikel der zu untersuchenden flüssigen Probe einen Durchmesser von 0,1um (Mikrometer) bis 12 pm, insbesondere 0,1um (Mikrometer) bis 5 pm, haben. Insbesondere können Mikroorganismen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung untersucht werden.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Teil der Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung, bei der eine erste

Lichtquelle eingeschaltet ist,

Fig.2 einen Teil der Vorrichtung der ersten Ausführung, bei der eine zweite Lichtquelle eingeschaltet ist,

Fig. 3 einen durch den Punktdetektor detektierten Signalverlauf,

Fig.4 eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung, bei der die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle eingeschaltet sind,

Fig.5 eine Vorderansicht auf ein Filterelement,

Fig. 6 einen detaillierten Aufbau der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Teils eines Dispensers der Vorrichtung gemäß der

Erfindung,

Fig.8 einen Teil der Vorrichtung gemäß einer Ausführung, bei dem das Signal aus dem ersten

Bereich in einen Lichtleiter gelenkt wird,

Fig.9 einen Teil der Vorrichtung gemäß einer Ausführung, bei dem das Signal aus dem ersten

Bereich über eine weitere Linse auf den Punktdetektor gelenkt wird.

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Eine in Figur 1 gezeigte Vorrichtung 1 weist einen Dispenser 2 auf, der zum Aufnehmen von flüssiger

Probe 3 dient. Dabei ist in Figur 1 nur ein Teil des Dispensers 2 gezeigt. Die flüssige Probe 3 weist, wie aus Figur 6 ersichtlich ist, eine Flüssigkeit 29 und Partikel 22 auf. Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine erste Lichtquelle 4 einer ersten Art zum Ausstrahlen eines ersten Beleuchtungslichts 5 zum

Beleuchten von einem ersten Bereich 6 des Dispensers 3 auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 eine erste Detektionseinrichtung 7 zum Detektieren eines ersten optischen Messsignals 8, das von dem mit ersten Beleuchtungslicht 5 beleuchteten ersten Bereich 6 des Dispensers 3 ausgeht. Die erste

Detektionseinrichtung 7 ist als Punktdetektor ausgeführt.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung ist die erste Lichtquelle 4 eingeschaltet, sodass die erste

Lichtquelle 4 das erste Beleuchtungslicht 5 ausgibt. Das erste Beleuchtungslicht 5 ist als durchgezogene Linie dargestellt und das erste optische Messignal 8 ist als gestrichelte Linie dargestellt.

Die Vorrichtung 1 weist auch eine zweite Lichtquelle 9 einer zweiten Art zum Ausstrahlen eines in Figur 2 gezeigten zweiten Beleuchtungslichts 10 zum Beleuchten eines zweiten Bereichs 11 des Dispensers 2 auf, der den ersten Bereich 6 des Dispensers 3 umfasst. Eine zweite Detektionseinrichtung 12 dient zum Detektieren eines in Figur 2 gezeigten zweiten optischen Messsignals 13, das von dem mit zweiten Beleuchtungslicht 10 beleuchteten zweiten Bereich 11 des Dispensers 2 ausgeht. Bei der in

Figur 1 dargestellten Ausführung ist die zweite Lichtquelle 9 ausgeschaltet. Daher ist in Figur 1 kein von der ersten Lichtquelle 9 dargestellter Strahlenverlauf eingezeichnet.

Die erste Lichtquelle 4 kann eine Fluoreszenz-Lichtquelle sein, mittels der Anregungslicht als erstes

Beleuchtungslicht 5 bereitgestellt wird. Die zweite Lichtquelle 9 kann eine Auflichtquelle sein, mittels der ein Hellfeldlicht als zweites Beleuchtungslicht 10 bereitgestellt wird.

Der Punktdetektor ist Bestandteil eines ersten Detektionssystems 23. Das erste Detektionssystem 23 weist eine Auswerteinrichtung 19 zum Auswerten des in dem Punktdetektor detektierten ersten optischen Messsignals 8 aufweisen. Die zweite Detektionseinrichtung 12 kann ein Flachensensor sein und/oder Bestandteil eines zweiten Detektionssystems 24 sein.

Die Vorrichtung 1 weist ein Objektiv 14 und eine erste Umlenkeinrichtung 25 auf. Die

Umlenkeinrichtung 25 dient zum Umlenken des von der ersten Lichtquelle 4 ausgehenden ersten

Beleuchtungslichts 5 in Richtung zum Objektiv 14 auf. Das in das Objektiv 14 eingehende erste

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Beleuchtungslicht 5 dient zum Beleuchten des ersten Bereichs 6 des Dispensers 2.

Das vom ersten Bereich 6 infolge der Beleuchtung ausgehende erste optische Messsignal 8 geht durch das Objektiv 14 hindurch. Darüber hinaus passiert das erste optische Messsignal 8 die erste

Umlenkeinrichtung 25, ohne umgelenkt zu werden. Eine Sammellinse 26 fokussiert das erste optische

Messsignal 8, wobei das fokussierte erste optische Messsignal 8 durch eine zweite Umlenkeinrichtung 27 auf den Punktdetektor 7 umgelenkt wird. Der Punktdetektor 7 empfängt somit das vom ersten

Bereich 6 ausgehende erste optische Messsignal 8.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung ist die Sammellinse 26 vor der zweiten Umlenkeinrichtung 27 angeordnet. Die Sammellinse 26 kann alternativ hinter der zweiten Umlenkeinrichtung 27 angeordnet sein. In dieser Ausführung wird eine zusätzliche Sammellinse benötigt, sodass die

Ausführung zwei Sammellinsen, für jeden Strahlengang eine Sammellinse, aufweist.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung, bei der die zweite Lichtquelle 9 eingeschaltet ist. Das zweite Beleuchtungslicht 10 ist als durchgezogene Linie dargestellt und das zweite optische Messsignal 13 ist als gestrichelte Linie dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die erste

Lichtquelle 4 ausgeschaltet.

Das von der zweiten Lichtquelle 9 ausgestrahlte zweite Beleuchtungslicht 10 wird von einer dritten

Umlenkeinrichtung 28 in Richtung zum Objektiv 14 umgelenkt. Das zweite Beleuchtungslicht 10 passiert das Objektiv 14 und beleuchtet den zweiten Bereich 11. Der zweite Bereich 11 umfasst den ersten Bereich 6. Das infolge der Beleuchtung vom zweiten Bereich 11 ausgehende zweite optische

Messsignal 13 wird vom Objektiv 14 und der Sammellinse 26 auf die zweite Detektionseinrichtung 12 abgebildet. Dabei passiert das zweite optische Messsignal 13 zwischen der Sammellinse 26 und dem

Objektiv 14, die erste Umlenkeinrichtung 25 und die dritte Umlenkeinrichtung 28, wobei es von diesen nicht oder nur teilweise umgelenkt wird.

Fig. 3 zeigt einen durch den Punktdetektor detektierten Signalverlauf. Ab einem ersten Zeitpunkt t1 empfängt der Punktdetektor ein Signal. Dabei tritt ein Partikel 22 zu dem ersten Zeitpunkt t1 in den ersten Bereich 6 ein. Sprich vor dem ersten Zeitpunkt t1 ist ein Dispensiervorgang erfolgt und flüssige

Probe 3, die das Partikel 22 aufweist, tritt in den ersten Bereich 6 ein. Ab einem zweiten Zeitpunkt t2 steht das Partikel 22 in dem ersten Bereich 6 still. Dies bedeutet, dass der Nachfüllvorgang des ersten

Bereichs 6 mit flüssiger Probe 3 zu dem zweiten Zeitpunkt t2 abgeschlossen ist.

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Ab dem dritten Zeitpunkt t3 bewegt sich das Partikel 22. Dies resultiert, weil ein Dispensiervorgang durchgeführt wird, bei dem flüssige Probe 3 aus dem ersten Bereich 6 ausgestoBBen wird. Das Partikel 22 ist zu einem vierten Zeitpunkt t4 aus dem Dispenser 2 ausgestoßen.

Die Auswerteeinrichtung 19 kann anhand des durch den Punktdetektor detektierten ersten optischen

Messsignals 8 bestimmen, ob in dem ersten Bereich 6 ein Partikel enthalten ist oder nicht. Bei dem in

Figur 3 dargestellten Signalverlauf wird die Auswerteeinrichtung 19 bestimmen, dass ein Partikel in dem ersten Bereich 6 angeordnet, weil ein maximaler Signalwert größer als ein hinterlegter nicht dargestellter Signalwert ist. Alternativ oder zusätzlich wird die Auswerteeinrichtung ein Signalintegral zwischen dem ersten bis vierten Zeitpunkt t1 bis t4 bestimmen. Da der Integralwert größer als ein hinterlegter nicht dargestellter Wert ist, bestimmt die Auswerteeinrichtung 19, dass in dem ersten

Bereich 6 ein Partikel angeordnet ist.

Wie oben bereits erläutert ist, veranlasst die Steuervorrichtung 21, dass die erste Lichtquelle 4 spâtestens zum ersten Zeitpunkt t1 eingeschaltet und/oder nicht vor dem vierten Zeitpunkt t4 ausgeschaltet wird. Wahlweise bleibt die erste Lichtquelle 4 dauerhaft an und die Steuervorrichtung 21 veranlasst, dass nur das detektierte erste Messsignal der ersten Detektionseinrichtung 7 zwischen

Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t4 aufgenommen oder ausgewertet wird. Darüber hinaus veranlasst die

Steuervorrichtung 21, dass die zweite Lichtquelle 9 frühestens zum zweiten Zeitpunkt t2 eingeschaltet und spätestens zum dritten Zeitpunkt t3 ausgeschaltet wird. Dies bedeutet, dass die zweite Lichtquelle 9 nur eingeschaltet ist, wenn sich das Partikel nicht bewegt. Wahlweise kann auch die zweite

Lichtquelle 9 dauerhaft eingeschaltet sein, dafür veranlasst die Steuereinheit 21, dass die zweite

Detektionseinrichtung 12 erst frühestens ab Zeitpunkt t2 das zweite Messsignal empfängt und spätestens zum Zeitpunkt t3 die Detektion beendet wird. In diesem Fall wird die Belichtungszeit frühestens ab dem zweiten Zeitpunkt t2 gestartet und endet spätestens zum dritten Zeitpunkt t3. Der zweite Zeitpunkt t2 kann eine vorgegebene erste Zeitdauer versetzt zu einem nicht eingezeichneten

Betätigungszeitpunkt sein, zu dem das Betätigungsmittel 20 betätigt wird. Der dritte Zeitpunkt t3 kann um eine vorgegebene zweite Zeitdauer versetzt zu dem zweiten Zeitpunkt t2 sein. Je nach

Dispensiervorgang und Art der Beleuchtung kann der Signalverlauf auch anders aussehen.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführung, bei der die erste Lichtquelle 4 und die zweite Lichtquelle 9 eingeschaltet sind. Die in Figur 4 dargestellte Vorrichtung 1 unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung 1 darin, dass eine Auswerteeinrichtung 19

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Detektionseinrichtung 7 und von der zweiten Detektionseinrichtung 12 detektierten optischen

Messsignale 8, 13 aus.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Vorrichtung ein Filterelement 15 aufweist. Das

Filterelement 15 ist bezogen auf den Strahlengang des ersten und zweiten optischen Messsignals 8, 13 gesehen dem Objektiv 14 nachgeschaltet.

Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht des Filterelements 15. Das Filterelement 15 weist einen ersten

Filterbereich 16 und einen zweiten Filterbereich 18 auf. Der zweite Filterbereich 18 umschließt den ersten Filterbereich 16. Beide Filterbereiche sind koaxial zueinander angeordnet. Der erste

Filterbereich 16 kann ein Durchbruch im Filterelement 15 sein.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, passieren sowohl das erste optische Messsignal 8 als auch das zweite optische Messsignal 13 den ersten Filterbereich 16. Der zweite Filterbereich 18 ist dagegen derart ausgebildet, dass er das zweite optische Messsignal 13 filtert. Somit dringt nur das erste optische

Messsignal 8 durch den zweiten Filterbereich 18 durch.

Fig. 6 zeigt einen detaillierten Aufbau der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Die in Fig. 6 gezeigte

Vorrichtung 1 kann den in Figuren 1, 2 oder 4 dargestellten Aufbau aufweisen. In Figur 6 ist aus

Vereinfachungsgründen ein Element 29 eingezeichnet, das mit Ausnahme des Dispensers 2 alle in den Figuren 1-6 gezeigten Bauteile enthält.

In Figur 6 ist ein Zustand dargestellt, bei der eine flüssige Probe 3 durch den Dispenser 2 ausgegeben ist. Die ausgegebene flüssige Probe 3 weist eine Flüssigkeit 29 und ein einziges Partikel 22 auf.

Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 ein Betätigungsmittel 20 auf, dass zum Betätigen der des

Dispensers 2 dient. Die flüssige Probe 3 wird durch den Dispenser 2 ausgegeben, indem das

Betätigungsmittel 29 den Dispenser 2 betätigt. Die flüssige Probe 3 kann in ein Behältnis 30 eines

Trägers 31 dispensiert werden.

Die Vorrichtung 1 weist eine Steuervorrichtung 21 auf, die mit einer oder mehreren

Auswerteeinrichtungen 19 elektrisch verbunden ist. Die Auswerteeinrichtungen 19 sind in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellt. In Figur 6 sind außerdem das erste und zweite Beleuchtungslicht 5, 10 und das

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LU502135 erste und zweite optische Messsignal 8, 13 dargestellt.

Die Dispensiervorrichtung 1 weist außerdem eine Verfahrvorrichtung 32 auf, mittels der die Dispenser 2 und/oder der Träger 31 verfahren werden, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Die

Verfahrvorrichtung 32 ist mit einer Steuervorrichtung 21 elektrisch verbunden. Dabei steuert die

Steuervorrichtung 21 mittels der Verfahrvorrichtung 32 den Verfahrvorgang des Dispensers 2 und/oder des Trägers 31. Dies ist notwendig, um den Ablageort der zu dispensierenden flüssigen

Probe 3 zu bestimmen. Wie oben beschrieben ist, erfolgt die Steuerung basierend auf dem

Auswerteergebnis.

Der Dispenser 2 weist eine Fluidkammer 33 auf. Die flüssige Probe 3 wird durch eine Öffnung der

Fluidkammer 33 in die Fluidkammer 33 eingebracht. Darüber hinaus weist der Dispenser 2 einen

Ausgabekanal 34 auf. Der Ausgabekanal 34 ist mit der Fluidkammer 33 fluidisch verbunden. Dabei wird die flüssige Probe 3 durch den Ausgabekanal 34 aus dem Dispenser 2 ausgegeben. Der

Ausgabekanal 34 und die Fluidkammer 33 werden durch eine transparente Wand 35 des Dispensers 2 begrenzt. Das Betatigungsmittel 20 und ein in Figur 6 nicht dargestelltes Objektiv 14 liegen sich bezüglich des Dispensers 2 gegenüber.

Die Vorrichtung weist außerdem eine Ablenk- und/oder Absaugeinrichtung 36 auf. Mittels der Ablenk- und/oder Absaugeinrichtung 36 kann eine ausgegebene flüssige Probe 3 in ein gewünschtes Behaltnis 30 abgelenkt und/oder bevor es in ein Behaltnis 30 gelangt abgesaugt werden. Die Ablenk- und/oder

Absaugeinrichtung 36 ist mit der Steuervorrichtung 21 elektrisch verbunden und wird durch die

Steuervorrichtung 21 gesteuert.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils eines Dispensers 2 der Vorrichtung 3, der mit flüssiger Probe 3 befüllt ist. Die in dem Teil enthaltene Flüssigkeit 29 der flüssigen Probe 3 ist grau hinterlegt. Dabei zeigt Figur 7 den in Figur 6 gestrichelten Bereich A des Dispensers 2. Der von dem ersten Beleuchtungslicht 5 beleuchtete erste Bereich 6 umfasst einen Dispensierauslass 17. Der

Dispensierauslass 17 ist eine Auslassôffnung des Ausgabekanals 34, durch den flüssige Probe 3 aus dem Dispenser 2 ausgegeben wird. Der von dem zweiten Beleuchtungslicht 10 beleuchtete zweite

Bereich 11 umfasst den ersten Bereich 6. Der erste Bereich 6 entspricht einem Dispensierbereich, der die flüssige Probe 3 aufweist, die beim nächsten Dispensiervorgang ausgestoBen wird. Im ersten

Bereich 6 ist ein einziger Partikel 22 enthalten, sodass beim nächsten Dispensiervorgang ein Tropfen mit dem Partikel 22 ausgestoßen wird. Die flüssige Probe 3 wird entlang einer Ausbringrichtung V

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Der zweite Bereich 11 ist größer als der erste Bereich 6. So umfasst der zweite Bereich 11 auch einen

Bereich des Ausgabekanals 34, der flüssige Probe 3 enthält, die beim nächsten Dispensiervorgang nicht ausgestofBen wird.

Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines Teils der Vorrichtung, bei dem das Licht aus dem ersten Bereich 6 auf den Eingang eines Lichtleiters 41 gelenkt wird. Dabei wird beispielhaft verdeutlicht, dass Licht von einem Partikel, das sich an einer Stelle 37 in der flüssigen Probe befindet, an eine Stelle 39 auf dem

Eingang des Lichtleiters abgebildet wird und Licht von einem Partikel, dass sich an einer anderen Stelle 38 befindet, an eine andere Stelle 40 auf dem Eingang des Lichtleiters. Durch Verwendung eines geeigneten Lichtleiters 41 mit einer ausreichenden Länge und ggf. Biegungen des Lichtleiters, wird „Mode Scrambling” generiert, wodurch am Ausgang des Lichtleiters das Licht immer in einem bestimmten, vom Lichtleiter abhängigen, Lichtkegel 42 austritt. Dies ist unabhängig vom Eintrittsort des Lichtleiters der Fall. Der Lichtkegel kann dann direkt oder durch ein weiteres optisches System (nicht gezeigt) auf die erste Detektionseinrichtung 7 treffen.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Teils der Vorrichtung, bei dem das Licht aus dem ersten Bereich 6 in der Bildebene 43 abgebildet wird. In Unterschied zu Fig. 1 befindet sich hier allerdings nicht die erste Detektionseinrichtung, sondern diese Bildebene befindet sich in der hinteren Fokalebene einer

Linse 44. Hierdurch wird das von jedem Punkt der Ebene 43 ausgehende Licht wieder kollimiert. Somit erzeugt jeder Punkt im ersten Bereich 6 hinter der Linse 44 ein kollimiertes Lichtbündel. Wenn der lichterzeugende Punkt, wie z.B. ein Partikel oder ein Teil davon, im ersten Bereich 6 nicht exakt in der

Fokalebene ist, dann ist der Lichtstrahl hinter der Linse 44 leicht konvergent oder divergent. Hinter der Linse 44, vorteilhafterweise genau im Abstand der Brennweite der Linse, befindet sich nun die erste Detektionseinrichtung 7. Diese wird in dieser Anordnung flachig ausgeleuchtet. Je nach Position des Partikels fällt das entstehende Lichtbündel schräg auf den Detektor, wie es an den Beispielen mit den gepunkteten und gestrichelten Lichtwegen gekennzeichnet ist. Dieser Winkel, wie auch ein leicht konvergenter oder divergenter Strahl sind aber unerheblich, solange der überwiegende Teil der

Detektorflache ausgeleuchtet wird. Die Anordnung hat wegen der flächigen Ausleuchtung der ersten

Detektionseinrichtung 7 die genannten Vorteile im Vergleich zur Anordnung in Figur 1.

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Bezugszeichenliste 1 Vorrichtung 2 Dispenser 3 flüssige Probe 4 erste Lichtquelle 5 erstes Beleuchtungslicht 6 erster Bereich des Dispensers 7 erste Detektionseinrichtung 8 erstes optisches Messsignal 9 zweite Lichtquelle 10 zweites Beleuchtungslicht 11 zweite Bereich des Dispensers 12 zweite Detektionseinrichtung 13 zweites optisches Messsignal 14 Objektiv 15 Filterelement 16 erster Filterbereich 17 Dispensierauslass 18 zweiter Filterbereich 19 Auswerteeinrichtung 20 Betätigungsmittel 21 Steuervorrichtung 22 Partikel 23 erstes Detektionssystem 24 zweites Detektionssystem 25 erste Umlenkeinrichtung 26 Sammellinse 27 zweite Umlenkeinrichtung 28 dritte Umlenkeinrichtung 29 Flüssigkeit 30 Behältnis 31 Träger 32 Verfahrvorrichtung 33 Fluidkammer 34 Ausgabekanal 35 Wandung 36 Ablenk- und/oder Absaugeinrichtung 37 Stelle von Partikel in flüssiger Probe 38 andere Stelle von Partikel in flüssiger Probe 39 Stelle beim Eingang in Lichtleiter 40 andere Stelle beim Eingang in Lichtleiter 41 Lichtleiter 42 Lichtkegel 43 Bildebene 44 Linse

V Ausbringrichtung

Claims

21.05.2022 004A0009LU 21 LU502135 Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) mit einem Dispenser (2) zum Aufnehmen von flüssiger Probe (3), die Flüssigkeit (29) und Partikel (22) aufweist, einer ersten Lichtquelle (4) einer ersten Art zum Ausstrahlen eines ersten Beleuchtungslichts (5) zum Beleuchten von einem ersten Bereich (6) des Dispensers (3), einer ersten Detektionseinrichtung (7) zum Detektieren eines ersten optischen Messsignals (8), das von dem mit ersten Beleuchtungslicht (5) beleuchteten ersten Bereich (6) des Dispensers (3) ausgeht, einer zweiten Lichtquelle (9) einer zweiten Art zum Ausstrahlen eines zweiten Beleuchtungslichts (10) zum Beleuchten eines zweiten Bereichs (11) des Dispensers (2), der den ersten Bereich (6) des Dispensers (3) umfasst, und einer zweiten Detektionseinrichtung (12) zum Detektieren eines zweiten optischen Messsignals (13), das von dem mit zweiten Beleuchtungslicht (10) beleuchteten zweiten Bereich (11) des Dispensers (2) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung (7) ein Punktdetektor ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der erste Bereich (6) einen Dispensierauslass (17) umfasst und/oder dass b. der zweite Bereich (11) den ersten Bereich (6) vollständig umfasst und/oder dass

C. der zweite Bereich (11) größer als der erste Bereich (6) ist und/oder dass d. der erste Bereich (6), insbesondere genau, einen Dispensierbereich umfasst, aus dem flüssige Probe (3) aus dem Dispenser (2) bei einem Dispensiervorgang ausgegeben wird.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. der zweite Bereich (11) einen Dispensierauslass (17) umfasst und/oder dass b. der zweite Bereich (11) wenigstens den Dispensierbereich umfasst, aus dem flüssige Probe (3) aus dem Dispenser (2) bei einem Dispensiervorgang ausgegeben wird.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Objektiv (14) aufweist, das a. derart angeordnet ist, dass seine optische Achse quer oder senkrecht zu einer

21.05.2022 004A0008LU 22 LU502135 Ausbringrichtung (V) von flüssiger Probe (3) aus dem Dispenser (2) ist und/oder das b. eine numerische Apertur von 0,1 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 0,5, aufweist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprûche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Filterelement (15) zum Filtern eines Teils der zweiten Messsignals (13) aufweist.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Filterelement (15) einen ersten Filterbereich (16) aufweist, durch den das erste und zweite Messsignal (8, 13) durchdringt oder dass b. das Filterelement (15) einen ersten Filterbereich (16) aufweist, durch den das erste und zweite Messsignal (8, 13) durchdringt, wobei der erste Filterbereich (16) ein Durchbruch ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (15) einen zweiten Filterbereich (18) aufweist, der a. das zweite Messsignal (13) filtert und/oder der b. derart ausgebildet ist, dass das erste Messsignal (6) durch den zweiten Filterbereich (18) durchdringt und/oder der b. den ersten Filterbereich (16), insbesondere vollständig umschließt.

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (15) im Strahlengang des ersten und/oder zweiten Messsignals (8, 13) nach dem Objektiv (14) und vor dem Punktdetektor und/oder der zweiten Detektionseinrichtung (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. das erste Beleuchtungslicht (5) Anregungslicht ist und/oder das erste Messsignal (8) ein Fluoreszenzsignal ist und/oder dass b. das zweite Beleuchtungslicht (10) Hellfeldlicht ist und/oder das zweite Messsignal (13) ein Hellfeldsignal ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens eine Auswerteeinrichtung (19) zum Auswerten des ersten Messsignals (8) und/oder des zweiten Messsignals (13) aufweist.

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11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Auswerteeinrichtung (19) basierend auf dem ersten Messsignal (8) bestimmt, ob wenigstens ein Partikel in dem ersten Bereich (6) angeordnet ist und/oder dass b. die Auswerteeinrichtung (19) bestimmt, dass wenigstens ein, insbesondere ein fluoreszierendes, Partikel in dem ersten Bereich (6) angeordnet ist, wenn das detektierte erste Messsignal (8) eine vorgegebene Bedingung erfüllt.

12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Auswerteeinrichtung (19) basierend auf dem zweiten Messsignal (13) bestimmt, ob im zweiten Bereich (11) eine vorgegebene Anzahl an Partikeln angeordnet ist und/oder dass b. die Auswerteeinrichtung (19) basierend auf dem zweiten Messsignal (13) eine physikalische Partikeleigenschaft bestimmt.

13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Betätigungsmittel (20) zum Betätigen des Dispensers (2) zum Dispensieren von flüssiger Probe (3) aufweist.

14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Steuervorrichtung (21) aufweist.

15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Steuervorrichtung (21) ein Einschalten der ersten Lichtquelle (4) vor der zweiten Lichtquelle (9) veranlasst und/oder dass b. die Steuervorrichtung (21) veranlasst, dass eine Belichtungszeit durch das erste Beleuchtungslicht (5) länger ist als eine Belichtungszeit durch das zweite Beleuchtungslicht (10) und/oder dass

C. die Steuervorrichtung (21) veranlasst, dass die erste Lichtquelle (4) während des Dispensiervorgangs eingeschaltet ist und/oder dass d. die Steuervorrichtung (21) veranlasst, dass die erste Lichtquelle (4) eingeschaltet wird, unabhangig davon, ob sich das Partikel (22) im ersten Bereich (6) bewegt.

16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Steuervorrichtung (21) einen Ablageort abhangig vom Auswerteergebnis bestimmt

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17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprûche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass a. das erste Beleuchtungslicht (5) und das erste Messsignal (8) wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen und/oder dass b. das zweite Beleuchtungslicht (10) und das zweite Messsignal (13) wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen und/oder dass

C. das erste und das zweite Beleuchtungslicht (5, 10) wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen und/oder dass d. das erste Messsignal (8) und das zweite Messsignal (13) wenigstens teilweise einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen.

18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprûche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Lichtleiter (41) aufweist.

19. Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Lichtleiter (41) im Strahlengang des ersten optischen Messsignals (8) angeordnet ist und/oder dass b. das aus dem Lichtleiter (41) austretende erste optische Messsignal (8) der ersten Detektionseinrichtung, insbesondere dem Punktdetektor, zugeführt wird.

20. Vorrichtung (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass a. der erste Bereich (6) an einem Eingang des Lichtleiters (41) abgebildet wird und/oder dass b. der Lichtleiter (41) derart ausgebildet ist, dass das aus dem Lichtleiter (41) austretende erste optische Messignal eine gleichmäßigeres Intensitätsverteilungsprofil aufweist als das in den Lichtleiter (41) eintretende erste optische Messsignal.

21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (41) eine Glasfaser, insbesondere eine Multimode Glasfaser, und/oder ein flüssigkeitsgefüllter Lichtleiter ist.

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22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprûche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Linse (44) aufweist, die im Strahlengang des ersten optischen Messsignals (8) angeordnet ist.

23. Vorrichtung (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Linse (44) das erste optische Messsignal kollimiert oder das b. die Linse (44) das erste optische Messsignal kollimiert und die Linse (44) und die erste Detektionseinrichtung derart angeordnet sind, dass der ersten Detektionseinrichtung das kollimierte erste optische Messsignal zugeführt wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung (7) derart angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen der ersten Detektionseinrichtung (7) und der Linse (44) einem Abstand der Brennweite der Linse (44) entspricht.

25. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprûche 1 bis 24 zur Untersuchung einer flüssigen Probe (3).