NL1019121C2

NL1019121C2 - Vlakke homogene lichtbron.

Info

Publication number: NL1019121C2
Application number: NL1019121A
Authority: NL
Inventors: Pieter Tjerk Koopman
Original assignee: Datascan Group B V
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-08
Also published as: WO2003044427A1; EP1436544A1; AU2002328467A1

Description

Vlakke homogene lichtbron

De uitvinding heeft betrekking op een vlakke homogene lichtbron met een te definiëren bandbreedte.

5

Voor het analyseren van DNA en RNA structuren, proteïnen et cetera wordt gebruik gemaakt van camerasystemen (ook wel aangeduid als “imaging systems”). In een dergelijk camerasysteem wordt, doorgaans in gel-vorm zoals een gel met nucleïnezuur of een gel met proteïne, een object geplaatst. Het object wordt bestraald, doorgaans met 10 licht en bij voorkeur van de onderzijde. Het object kan worden behandeld met een fluorophoor waardoor een met een bij voorkeur monochromatisch licht aan gestraald object ten gevolge van fluorescentie een bepaalde emissie oplevert. Bij een groot aantal fluorophoren liggen de optimale golflengten voor het aanstralen (“excitatie maximum”) en van de emissie (“emissie maximum”) dicht bij elkaar. Volgens de stand van techniek 15 wordt een object, met een grootte die doorgaans tussen de 100 en 400 cm2 ligt, verlicht door middel van een TL-buis waarover een filterende glasplaat is geplaatst. Een nadeel van zo een bestaande excitatiebron is dat de bandbreedte van het uitgekoppelde licht niet nauwkeurig is begrensd met als gevolg dat een deel van het excitatie-licht een overlap heeft met de emissie-bandbreedte. De nauwkeurigheid en gevoeligheid van een 20 emissie-meting wordt hierdoor negatief beïnvloed. Om dit verstorende effect van de niet nauwkeurig begrensde lichtbron ten minste gedeeltelijk te neutraliseren zou in de praktijk gebruik gemaakt kunnen worden van een interferentie bandfilter. Nadelen van de toepassing van een interferentie bandfilter met een oppervlak groter dan 100 cm2 is dat een dergelijk filter volumineus en zeer kostbaar is. Nog een nadeel van een lichtbron 25 volgens de stand der techniek is dat deze een niet homogene verdeling van de lichtintensiteit kent over het te verlichten oppervlak, alsook dat er voor iedere verschillende meting (met bijvoorbeeld verschillende fluorophoren) steeds een andere filterplaat benodigd is.

30 De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een vlakke en homogene lichtbron welke relatief goedkoop en compact kan worden uitgevoerd en die geschikt is voor toepassing in een detectie-inrichting voor fluorescente excitatie.

-2-

De uitvinding verschaft daartoe een vlakke homogene lichtbron met een te definiëren bandbreedte (bijvoorbeeld een bandbreedte van minder dan 60 nm), omvattende: ten minste één lamp, op de lamp aansluitende geleidingsmiddelen voor licht, een op de geleidingsmiddelen voor licht aansluitend uitkoppel-element voor licht, voorzien van 5 een homogeen te verlichten oppervlak, en tussen de lamp en het uitkoppel-element opgestelde filtermiddelen, voor het selecteren van een door te laten bandbreedte licht. De keuze voor de lamp in een dergelijk lichtbron is vrij. Zo kan er in een voorkeursuitvoering worden gekozen voor een halogeen lamp of een krypton-lamp welke reeds een spectrum heeft dat gunstig is voor excitatie van vele fluorophoren. Het 10 nadeel dat zo een lamp relatief veel warmte produceert wordt ondervangen door de aanwezigheid van de geleidingsmiddelen voor licht; de lamp kan op afstand van het te verlichten oppervlak worden geplaatst zodat dit oppervlak niet of nauwelijks wordt verwarmd. Nog een voordeel van de lichtbron overeenkomstig de uitvinding is dat ook de filtermiddelen op afstand van het te verlichten oppervlak kunnen worden geplaatst.

15 De filtermiddelen kunnen hierdoor compact worden uitgevoerd en zijn met minder beperkingen te selecteren uit de grote variëteit aan reeds in de handel verkrijgbare filters. Ook is het mogelijk dat het filter eenvoudig wordt uitgewisseld voor een filter met een van de eerst filter afwijkende filterwerking; zo kan met een enkele lamp eenvoudig worden bereikt dat de lichtbron uiteenlopende bandbreedten licht kan 20 produceren hetgeen het mogelijk maakt meerdere metingen aan een zelfde object en/of metingen met uiteenlopende fluorophoren uit te voeren.

De geleidingsmiddelen voor licht kunnen optische vezels omvatten. Optische vezels, zoals glasvezels, zijnstandaard in de handel te koop en verschaffen een grote vrijheid in 25 de vormgeving van de lichtbron doordat ze flexibel kunnen zijn. Daar de aan te lichten objecten doorgaans groter zijn dan 100 cm2 heeft ook het uitkoppel-element bij voorkeur een te verlichten oppervlak met een grootte van minimaal 100 cm2. De maximale grootte is niet begrensd maar oppervlakken groter dan 600 cm2 behoren tot de mogelijkheden.

30 BNSDOCID: <NL 1019121C2 I > **» o-

In een bijzondere voorkeursuitvoering wordt het uitkoppel-element gevormd door een transparant lichaam met een te verlichten oppervlak dat is voorzien van onregelmatigheden voor uitwerping van het door de geleidingsmiddelen in het transparante lichaam geworpen licht. Een dergelijk lichaam is in iedere gewenste 5 afmeting eenvoudig en goedkoop te realiseren. Het licht kan eenvoudig in het lichaam worden geworpen door bij voorbeeld in een zijde openingen aan te brengen waarin optische vezels worden aangebracht. De onregelmatigheden kunnen in de vorm van putten, krassen, uitsteeksel et cetera in of op het oppervlak worden aangebracht. Voor een gelijkmatige verdeling van de lichtintensiteit zijn de onregelmatigheden van het te 10 verlichten oppervlak zodanig aangebracht dat de dichtheid van de onregelmatigheden toeneemt op grotere afstand van de aansluiting van de geleidingsmiddelen op het uitkoppel-element. Aldus wordt voor de uitkoppeling gecompenseerd dat de lichtintensiteit in het transparante lichaam op grotere afstand van de aansluiting(en) van de geleidingsmiddelen afneemt.

15

Voor een homogene verlichting van de te verlichten zijde sluiten de geleidingsmiddelen voor het licht aan op het uitkoppel-element op afstand van de te verlichten zijde van het uitkoppel-element. De geleidingsmiddelen kunnen middels een dergelijke wijze van aansluiten bovendien zo worden weggewerkt dat deze tijdens gebruik van de lichtbron 20 geen hinder opleveren. Wanneer de geleidingsmiddelen voor het licht aansluiten op meerdere zijden van het uitkoppel-element is het mogelijk ook uitkoppel-elementen met een groter te verlichten oppervlak op doelmatige wijze homogeen te verlichten.

Wanneer de te verlichten zijde als bovenzijde wordt gedefinieerd is het mogelijk om aan meerdere zijkanten van het uitkoppel-element en/of aan de onderzijde van het uitkoppel-25 element het licht in te koppelen.

In weer een andere voorkeursuitvoering van de onderhavige lichtbron is deze voorzien van meerdere lampen welke onder tussenkomst van afzonderlijke filtermiddelen aansluiten op het uitkoppel-element. Met meerdere lichtbronnen en bij iedere lichtbron 30 afzonderlijk behorende filtermiddelen is het bijvoorbeeld mogelijk om licht van verschillende (bijvoorbeeld twee) kleuren in het uitkoppel-element te werpen zodat er BNSDOCID: <NL 101Q1P1HP I * -4- een meervoudige meting kan worden uitgericht. Uiteraard is het ook mogelijk de intensiteit te variëren bij een enkele kleur licht door het aantal lampen waarmee licht van een bepaalde kleur (golflengte-bereik) in het uitkoppel-element wordt geworpen te variëren.

5

Om te voorkomen dat de filters en eventueel andere onderdelen van de lichtbron en de directe omgeving van de lichtbron oververhit raken zijn bij voorkeur tussen de lamp en het uitkoppel-element uitkoppel-middelen geplaatst voor warmte. Dergelijke uitkoppel· middelen zijn ook wel bekend onder de naam “hot mirror”. De filters kunnen 10 bijvoorbeeld handmatig uitwisselbaar zijn maar het is ook mogelijk een mechanisch wisselmechanisme voor filters (bijvoorbeeld een roterende schijf met filters) in de lichtbron te integreren.

Voor een eenvoudige en uitwisselbare koppeling van de lichtbron overeenkomstig de 15 uitvinding met een detectie-inrichting is de lichtbron samengebouwd met een de lichtbron in hoofdzaak omsluitende behuizing, welke behuizing aan de buitenzijde is voorzien van koppelmiddelen ter bevestiging van de module in een detectie-inrichting. Een dergelijke behuizing vormt tevens een bescherming van de lichtbron. Zo een behuizing kan naar keuze ook worden voorzien van een bedieningspaneel (“controls”) 20 voor de verlichtingsbron. Een andere mogelijkheid voor de verlichtingsbron is deze te koppelen met de besturing van een apparaat waarin de verlichtingsbron wordt opgenomen.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in 25 navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een schematisch aanzicht op de lichtbron overeenkomstig de uitvinding, figuur 2a een opengewerkt aanzicht op de elementaire onderdelen van een modulair uitgevoerde lichtbron overeenkomstig de uitvinding, en figuur 2b een zijaanzicht op de modulaire lichtbron getoond in figuur 2b.

30 -5-

Figuur 1 toont een homogene lichtbron 1 voorzien van twee lampen 2 waarvan het de straling middels reflectoren 3 door een warmtefilter 4 wordt geworpen. De van de lampen 2 afkomstige warmte wordt afgevoerd overeenkomstig de pijlen PI. Het resterende licht wordt door een kleurfilter 5 gevoerd. Door de aanwezigheid van 5 meerdere alternatieve kleurfilters 6 kan een kleurfiltering naar keuze worden ingesteld bijvoorbeeld door het verdraaien van filterschijven 7. Het aldus door het filter 5 in bandbreedte begrensde licht wordt ingekoppeld in een vezelbundel 8 waarvan de vezels 9 naar twee zijden 10,11 naar een transparante kunststof plaat 12 voeren. Aan de bovenzijde 13 van de plaat 12 is een puntenpatroon 14 aangebracht waardoor het uit de 10 vezels 9 in de plaat 12 gebrachte licht wordt uitgeworpen. Op groter afstand van de zijden 10,11 waarop de vezels 9 aansluiten neemt in dichtheid van het puntenpatroon 14 toe.

Figuur 2a toont een modulair uitgevoerde lichtbron 15 met een behuizing 16 voorzien 15 van een steker 17 waarmee de modulaire lichtbron 15 kan worden gekoppeld met een detectie-inrichting voor fluorescente excitatie. Zichtbaar zijn een uitkoppel-element 18 en tweezijdig van dit element 18 opgestelde lampen 19 waarvan de stalenbundels 20 door “hor-mirrors” 21 worden geworpen. Eveneens zichtbaar zijn aandrijvingen 22 waarmee een filter naar keuze in de stalenbundels 20 kan worden geplaatst. Het aldus 20 gekleurde licht wordt in inkoppel-elementen 23 gevangen en middels de niet weergegeven vezels naar het uitkoppel-element 18.

Figuur 2b toont de modulair uitgevoerde lichtbron 15 met de behuizing 16 in zijaanzicht. Uitwendig zichtbaar is de steker 17 alsook uitkragende delen 24 (deze zijn 25 niet weergegeven in figuur 2a) voor een eenvoudige koppeling met een eveneens niet weergegeven detectie-inrichting.

BNSDOCID: <NL 10191911-.9 I >

Claims

1. Vlakke homogene lichtbron met een te definiëren bandbreedte, omvattende: - ten minste één lamp, 5. op de lamp aansluitende geleidingsmiddelen voor licht, - een op de geleidingsmiddelen voor licht aansluitend uitkoppel-element voor licht, voorzien van een homogeen te verlichten oppervlak, en - tussen de lamp en het uitkoppel-element opgestelde filtermiddelen, voor het selecteren van een door te laten bandbreedte licht. 10

2. Lichtbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lamp een halogeen lamp of een krypton-lamp is.

3. Lichtbron volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de geleidingsmiddelen 15 voor licht optische vezels omvatten.

4. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het uitkoppel-element een te verlichten oppervlak heeft met een grootte van minimaal 100 cm2. 20

5. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het uitkoppel-element wordt gevormd door een transparant lichaam met een te verlichten oppervlak dat is voorzien van onregelmatigheden voor uitwerping van het door de geleidingsmiddelen in het transparante lichaam geworpen licht. 25

6. Lichtbron volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de onregelmatigheden van het te verlichten oppervlak zodanig zijn aangebracht dat de dichtheid van de onregelmatigheden toeneemt op grotere afstand van de aansluiting van de geleidingsmiddelen op het uitkoppel-element. 30 BNSDOCID: <NL .1019121C2 I > -7- *

7. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de geleidingsmiddelen voor het licht aansluiten op het uitkoppel-element op afstand van de te verlichten zijde van het uitkoppel-element.

8. Lichtbron volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de geleidingsmiddelen voor het licht aansluiten op meerdere zijden van het uitkoppel-element.

9. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat meerdere lampen welke onder tussenkomst van afzonderlijke filtermiddelen aansluiten 10 op het uitkoppel-element.

10. Lichtbron volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de meerdere lampen, onder tussenkomst van de geleidingsmiddelen voor licht, allen aansluiten op .overliggende zijden van het uitkoppel-element, welke zijden op afstand liggen van de te verlichten 15 zijde van het uitkoppel-element.

11. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tussen de lamp en het uitkoppel-element uitkoppel-middelen zijn geplaatst voor warmte.

12. Lichtbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de lichtbron is samengebouwd met een de lichtbron in hoofdzaak omsluitende behuizing, welke behuizing aan de buitenzijde is voorzien van koppelmiddelen ter bevestiging van de module in een detectie-inrichting. 25 BNSDOCIDkNL 1019121C2 I >