WO2020083768A2 - Filtervorrichtung für ein optikmodul für ein chiplabor-analysegerät, optikmodul für ein chiplabor-analysegerät und verfahren zum betreiben eines optikmoduls für ein chiplabor-analysegerät - Google Patents

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Definitions

  • Filter device for an optical module for a chip laboratory analyzer optical module for a chip laboratory analyzer and method for operating an optical module for a chip laboratory analyzer
  • the invention is based on a device or a method according to the type of the independent claims.
  • IVD In-vitro diagnostics
  • the sample or the sample can be entered into a disposable cartridge. After entering the cartridge into the analyzer, the diagnostic test can be carried out fully automatically.
  • the analysis device can have optical or opto-mechanical elements.
  • Optical module for a chip laboratory analyzer and a method for operating an optical module for a chip laboratory analyzer according to the main claims presented.
  • the measures listed in the dependent claims allow advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim.
  • An electrically driven filter carrier of the filter device enables a quick filter change, which is advantageous with regard to diagnostic methods.
  • the design of the filter device enables various optical detection methods to be implemented, which is advantageous for versatile uses of the chip laboratory analysis device.
  • Filter device also a particularly compact design.
  • a filter device for an optical module for a chip laboratory analysis device is presented.
  • the optics module has a light path.
  • the filter device comprises a carrier element, a filter carrier and a drive device.
  • the carrier element can be arranged in the optical module.
  • the filter carrier is movably arranged on the carrier element.
  • the filter carrier has a first filter area and a second filter area.
  • the drive device is designed to move the filter carrier between a first position in which the first filter area is arranged in the light path and a second position in which the second filter area is arranged in the light path.
  • the chip laboratory analysis device can be a device for carrying out a diagnostic method, in which a chip laboratory cartridge is analyzed, which can also be referred to as chip laboratory or microfluidic system.
  • the optics module can be used for optical diagnostics, for example to duplicate DNA using a
  • the light path of the optics module can be act an excitation light path or a detection light path.
  • Excitation light path can lead from a light source to the chip laboratory cartridge.
  • the detection light path can lead from the chip laboratory cartridge to an image sensor.
  • the filter device can be used to filter the light following the light path.
  • successively different filter areas of the filter device are positioned in the light path.
  • different wavelengths of light can be filtered out or transmitted in succession.
  • Two different filters for example a color filter and a black filter, can be arranged on the first and second filter areas of the filter carrier.
  • no filter can be arranged on one of the filter areas, so that an empty position is realized.
  • a color filter at least one wavelength range of light can be filtered out at the corresponding filter range.
  • a black filter the light can be completely absorbed at the corresponding filter area.
  • the drive device can be electrical, for example, and can be designed to change positions of the filter areas.
  • the drive device can, for example, linearly shift or rotate the filter carrier to assume the first and second positions in order to arrange one or more of the filter areas in a light path.
  • the first filter area can be formed as an optical filter or as an empty position.
  • the second filter area can be shaped as an optical filter or as an empty position.
  • the filter carrier can also have further filter areas, which can also be shaped as an optical filter or empty position. Forming an empty position is advantageous in order to achieve chemiluminescence detection
  • the drive device can be designed as a belt drive with a toothed belt and an electric motor.
  • Electric motor can be designed as a stepper motor, for example.
  • the toothed belt can for example be connected to a drive roller which is driven by the electric motor.
  • tensioners can be used to tighten the toothed belt.
  • the filter device can also have a sensor that is designed to provide a sensor signal that represents a positioning of the filter carrier.
  • the sensor can be designed, for example, as a Hall sensor or as a photoelectric sensor.
  • a photoelectric sensor can be one that is known in measurement technology
  • the sensor can be designed to detect the position of the filter areas of the filter carrier or a movement of the filter carrier. This advantageously enables exact monitoring of the position of the filter carrier and thus of the filter areas and of filters arranged in the filter areas.
  • the sensor signal can be used, for example, to control the drive device, the light source and / or the image sensor.
  • the filter carrier can be designed as a linearly movable filter slide or as a rotatable filter wheel.
  • the design as a filter wheel is advantageous, for example, if the filter device is arranged in an excitation light path for fluorescence excitation.
  • the filter device can have a further filter slide.
  • the further filter slide can be arranged movably on the carrier element.
  • the further filter slide can have a further first filter area and a further second filter area.
  • the drive device can be designed to move the further filter slide between a further first position in which the further first filter area is arranged in the light path and a further second position in which the further second filter area in the light path is arranged to move.
  • the filter slide and the further filter slide can be arranged partially overlapping, which is advantageous in terms of a compact design.
  • the optical module for the chip laboratory analysis device can have a further light path.
  • the first filter area in the first position of the filter slide, can be arranged in the light path and the second filter area in the further light path.
  • the further first filter area in the further first position of the further filter slide, can be arranged in the light path and the further second filter area in the further light path.
  • the first filter area can be arranged in the light path and the second filter area in the further light path or outside the light path and outside the further light path.
  • the second filter area can be arranged in the light path and the first filter area in the further light path or outside the light paths. It is therefore advantageously possible to optically influence several light paths separately.
  • the filter slide and the further filter slide can also be arranged at least in sections one above the other and can be displaced in relation to one another in translation.
  • the filter slide and the further filter slide can be arranged, for example, in a translatory manner on rails mounted on ball bearings. This arrangement is related to a quick filter change from at the filter areas
  • the filter device can have a further filter wheel according to one embodiment.
  • the further filter wheel can be rotatably arranged on the carrier element.
  • the further filter wheel can have a further first filter area and a further second filter area.
  • the drive device can be designed for the further filter wheel to move between a further first position in which the further first filter area is arranged in the further light path and a further second position in which the further second filter area is arranged in the further light path.
  • the implementation of a further filter wheel is advantageous if the filter device is arranged in the excitation light path for fluorescence excitation, for example if a cartridge with a plurality of chambers is accommodated in the optics module, which are excited separately.
  • the filter wheels can be arranged side by side and can be rotated synchronously. This design enables a quick and uniform filter change, which is more advantageous when optically stimulating several areas at the same time.
  • the optics module comprises a light source, a receiving area for a chip laboratory cartridge, an image sensor, an embodiment of a first filter device and an embodiment of a second filter device.
  • the first filter device is arranged in an excitation light path between the light source and the recording area.
  • the second filter device is arranged in a detection light path between the recording area and the image sensor.
  • the optical module can be used, for example, for fluorescence excitation in a plurality of fluorescence wave areas in one or more areas or chambers of a chip laboratory cartridge accommodated in the recording area.
  • the optical module can be used for fluorescence detection in several fluorescence wave areas over an image area. It is advantageously possible to enable a quick filter change in, for example, half a second.
  • the fluorescence excitation can take place by means of a white light-emitting diode as the light source.
  • the light-emitting diode can be temperature-stabilized, for example, and monitored for intensity using a control photodiode.
  • An emitted light path can be called the excitation light path.
  • the excitation light path can be directed in the direction of the first filter device; the first filter device can, for example, include the filter carrier in the form of the filter wheel.
  • the excitation light path can be directed to a region of the chip laboratory cartridge to be excited by the first filter device and reflect or fluoresce on the chip laboratory cartridge.
  • the emitting light can be directed as a detection path to the second filter device
  • the image sensor can include the filter slide, for example as a filter carrier. From there, the detection light path is directed towards the image sensor.
  • the image sensor can comprise a macro lens, for example.
  • a method for operating an embodiment of the optical module for a chip laboratory analysis device described above comprises a step of providing a first setting signal, a step of providing a second setting signal, a step of providing a first filter change signal and a step of providing a second filter change signal.
  • Setting signal is designed to set the filter carrier of the first filter device in a position assigned to an analysis mode.
  • the position assigned to the analysis mode can be, for example, the first position or the second position of the filter carrier.
  • the second setting signal is designed to set the filter carrier of the second filter device in a position assigned to the analysis mode.
  • Filter change signal is designed to the filter carrier of the first
  • the second filter change signal is designed to set the filter carrier of the second filter device in a position assigned to the further analysis mode.
  • the other filter change signal is designed to set the filter carrier of the second filter device in a position assigned to the further analysis mode.
  • Figure 1 is a schematic representation of an optical module for a chip laboratory analyzer according to an embodiment.
  • FIGS. 2 to 4 each show a schematic representation of a filter device for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • Fig. 5 is a schematic representation of an assembly with a
  • Filter device for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a filter device for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of part of an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of part of a filter device for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a part of an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of a chip laboratory analysis device with an optical module according to an exemplary embodiment
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method for operating an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 12 shows a schematic illustration of the use of an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 13 shows a schematic illustration of the use of a chip laboratory analysis device with an optical module according to an exemplary embodiment.
  • the optical module 100 comprises a light source 105, a receiving area 110 for a chip laboratory cartridge 115, an image sensor 120, a first filter device 125 and a second filter device 130.
  • the first filter device 125 is in one
  • Excitation light path 135 is arranged between light source 105 and receiving area 110.
  • the second filter device 130 is arranged in a detection light path 140 between the recording area 110 and the image sensor 120.
  • the optics module 100 can also be referred to as a fluorescence optics module or as an optofluid analysis platform for in-vitro diagnostics.
  • a chip laboratory cartridge 115 is arranged, for example, in the receiving area 110.
  • the light source 105 is designed, for example, as a white light-emitting diode.
  • a guide cone 145 as a light guide, the light emitted by the light source 105 is guided to the first filter device 130, and then to an excitation area on the chip laboratory cartridge 115.
  • the chip laboratory cartridge 115 has a chamber with a reaction liquid. For example, fluorescence excitation takes place in the reaction liquid in the chamber that corresponds to the excitation area.
  • the emitted fluorescent light is then guided along a detection light path 140 to the second filter device 130 and imaged on the image sensor 120 by means of an optional macro lens 150.
  • a color filter which is designed to filter a corresponding detection wavelength, is optionally arranged in the second filter device 130. In this way, wavelengths to be detected can pass through the filter device 130.
  • the optics module can also have a plurality of light sources 105.
  • the first filter device 125 and the second filter device 130 are shaped accordingly in order to filter or block light from a plurality of light paths conduct.
  • Monochromatic filters for example, are arranged on the filter devices 125, 130.
  • the image sensor 120 can be implemented, for example, as a CMOS detector with a larger recording field than the one or more light sources 105 is covered.
  • the optics module 100 shown here can be used for controls, initial tests and different detection methods as well as for different recording modes and combinations of different recording modes, which is described in more detail with reference to the following figures.
  • this makes it possible to implement 100 different detection methods despite the compact design of the optical module. Thanks to its modular structure, the optics module 100 offers clear design rules and
  • Control recordings made in the same or a different recording mode before the actual signal is measured can thus be a spatially resolved image, while the actual measurement is an averaged value.
  • the detection mode can be changed in order to assess errors directly, as described with reference to FIG. 13.
  • the optical module 100 shown here can be used in conjunction with the chip laboratory analysis device for executing a measurement method such as a polymerase chain reaction (PCR), a fluorescence measurement or a pH measurement, in particular for evaluating various biochemical ones
  • a measurement method such as a polymerase chain reaction (PCR), a fluorescence measurement or a pH measurement, in particular for evaluating various biochemical ones
  • the optical module 100 can be used, for example, to carry out a quantitative PCR (qPCR) or also real-time qPCR, in which a duplication of the DNA is observed by means of a fluorescence measurement after each PCR cycle.
  • DNA dyes are used to detect and quantify the PCR products used.
  • Another fluorescence-based method is the melting curve analysis, in which the DNA double strand is melted at a DNA sequence specific temperature. In doing so, a
  • Fluorescent dye released and a change in the fluorescence signal is detectable.
  • the temperature is gradually passed in tenths of a degree in areas between 20 - 95 ° C, for example, and after each temperature step or during the temperature increase, the fluorescence should be measured.
  • the use of different dyes makes multiplex tests for the detection of different DNA sequences (both with qPCR as well as melting curve or other fluorescence-based
  • the fluorescence detection is carried out by means of the image sensor 120, for example over a large detection area of larger than 20 ⁇ 20 square millimeters.
  • the fluorescence excitation potentially takes place in several chambers of the chip laboratory cartridge 115, each with a diameter of at least 2 millimeters.
  • the width of the optical module 100 is less than 200 millimeters, for example.
  • An image analysis of the recorded fluorescence image is carried out, for example, using image processing algorithms.
  • a reagent chamber for position detection of the chamber within the image and / or a liquid plug detection and analysis can be carried out.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a filter device 130 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • the filter device 130 shown here is similar or corresponds to the second filter device described with reference to FIG. 1.
  • the optics module has at least one light path.
  • the filter device 130 has a through opening 201 for a light path and an optional further through opening 202 for a further light path.
  • the filter device 130 has a length of less than 250 millimeters and a width of less than 100 millimeters.
  • the filter device 130 has a carrier element 205, a filter carrier 210 and a drive device 215.
  • the carrier element 205 can be arranged in the optics module.
  • the filter carrier 210 is movably arranged on the carrier element 205.
  • the filter carrier 210 has at least a first one
  • Filter area 220 and a second filter area 225 here the
  • Filter carrier also has, for example, a third filter area 230.
  • Drive device 215 is designed to move the filter carrier 210 between a first position in which the first filter region 220 is arranged in the light path and a second position in which the second filter region 225 is in the
  • Light path is arranged to move. If the light path is guided through the first through opening 201, for example, the filter carrier 210 is shown here in the first position.
  • the drive device 215 is designed as a belt drive with a toothed belt 235 and an electric motor.
  • the electric motor can be a stepper motor, too
  • stepper motor By means of the toothed belt 235 it is possible to move the filter carrier 210 quickly and to position it exactly. Additional tensioning rollers 237 are used to tighten the toothed belt 235.
  • the filter carrier 210 is designed as a linearly movable filter slide.
  • the filter carrier 210 which can be moved by means of the drive device 215, can correspondingly be moved along a section of the toothed belt 235, for example for setting the first, the second or a further position of the filter carrier.
  • the filter device 130 according to the exemplary embodiment shown here has an optional further filter slide 240.
  • the further filter slide 240 is movably arranged on the carrier element 205.
  • the further filter slide 240 also has a further first filter area and a further second filter area.
  • the further first filter area lies below the first filter area 220 and the further second filter area lies below the second filter area 225 another first position, in which the further first filter region is arranged in the light path, and a further second position, in which the further second filter region is arranged in the light path.
  • the filter carrier 210 as a filter slide and the further filter slide 240 according to the exemplary embodiment shown here are arranged at least in sections one above the other.
  • the filter slide 210 and the further filter slide 240 can be displaced relative to one another in translation. In this way it is possible to shift one of the filter areas 220, 225, 230 or the other filter areas into the light path. It is also possible to combine the filter areas 220, 225, 230 with the other filter areas.
  • both the filter areas 220, 225, 230 and the further filter areas can be shaped as optical filters or as an empty position according to one exemplary embodiment, as a result of which, for example, chemiluminescence in the optical module by means of the filter device 130 shown here
  • Chip laboratory analyzer is detectable.
  • the optical module has the further one
  • the further first filter region is arranged in the light path and the further second filter region in the further light path.
  • Filters can be changed from filters arranged in the filter carrier or the additional filter slide 240 by means of the drive device in an average of half a second.
  • the filter carrier 210 as
  • the filter slide and the further filter slide 240 are displaced in relation to one another in order to push a color filter received in one of the filter areas 220, 225, 230 or the further filter areas into an image area in order to enable detection by means of the image sensor of the optical module.
  • Each filter slide 210, 240 contains at least one color filter and an empty position.
  • the filter slides 210, 240 are shaped to slide translationally on ball-bearing rails. This enables maintenance-free operation of the filter slides 210, 240 with more than two and a half million filter changes.
  • the position of the filter slide 210, 240 is detected and monitored by means of a sensor. In this way, minimized travels of the filter slide 210, 240 are made possible during a sequential movement of all filter elements.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a filter device 130 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • Filter device shown is accordingly arranged on the carrier element 205, the filter carrier 210 as a linearly movable filter slide, and the
  • Filter device 130 includes the further filter slide 240 and the
  • Drive device 215 as a belt drive. According to what is shown here
  • the filter slide 210 and the further filter slide 240 are driven separately by the toothed belt 235 with an electric motor on a drive roller 305, also called pulley.
  • the position of the filter slide 210 and the further filter slide 240 is in accordance with that shown here
  • Embodiment monitored by means of a photoelectric sensor 310 is arranged on a side wall of the carrier element 205, different positions of the filter slides 210, 240 being assigned different distances from the photoelectric sensor 310.
  • the first filter area 220 is in accordance with that shown here
  • the second filter area 225 is designed as an optical filter 315 or as an empty position 320.
  • the first filter area 220 and the second filter area 225 are shaped as optical filters
  • the third filter area 230 is shaped as an empty position.
  • a filter recess is left free, for example, for shaping the empty position 320
  • the optical filter 315 is arranged on the filter recess for shaping one of the filter regions 220, 225, 230 as an optical filter 315.
  • the filter slide 210 is positioned such that the optical filter 315, for example a color filter, arranged in the first filter area 220 is arranged in the image area, that is to say in the light path, then the further filter slide 240 is arranged in this way, for example that the empty position 320 lies below the first filter area 220. If one of the filter slides 210, 240 is positioned at the position of the optical filter 315 as a color filter in the image area, the other filter slider 210, 240 is in the position of the empty position.
  • the optical filter 315 for example a color filter
  • both filter slides 210, 240 are set to the empty position and the area of the chip laboratory cartridge to be detected is not illuminated by the excitation light path, chemiluminescence detection, a self-illuminating reaction, can be detected. If both filter slides 210, 240 are in the empty position 320 and a different excitation wavelength is activated in the excitation path, a control image of the entire image area can be recorded.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a filter device 125 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • the filter device 125 shown here is similar or corresponds to the first filter device described with reference to FIG. 1.
  • the filter carrier 210 is designed as a rotatable filter wheel and is also referred to below as a filter wheel 210.
  • the Filter device 125 according to the embodiment shown here an optional additional filter wheel 405.
  • the further filter wheel 405 has a further first filter area 410 and a further second filter area 415.
  • the filter wheel 210 and the further filter wheel 405 each have a third and a fourth filter area, for example.
  • the drive device 215 is designed to move both the filter wheel 210 and the further filter wheel 405.
  • the drive device 215 is thus designed to move the further filter wheel 405 between a further first position in which the further first filter region 410 is arranged in the further light path and a further second position in which the further second filter region 415 is arranged in the further light path is to move.
  • the filter wheels 210, 405 are arranged lying side by side in one plane.
  • the filter wheel 210 and the further filter wheel 405 by means of the toothed belt 235
  • filter wheel 210 and further filter wheel 405 each have four filter areas 405, 410, on which optical filters are arranged as excitation filters.
  • the filter wheels 210, 405 each have a black position in order to switch the light of the
  • Block light source for example a white-emitting excitation light-emitting diode, e.g. to enable dark or noise images to be recorded, or to carry out chemiluminescence detection.
  • the shape of the filter device 125 shown here enables a compact design with a width of, for example, less than 200 millimeters, with the possibility of forming five filter areas per filter wheel 210, 405 as shown here.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an assembly with a
  • Filter device 125 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • the assembly includes two light sources 105 arranged in the form of light-emitting diodes on the filter device 125.
  • each light source 105 comprises a light guide.
  • the mechanical components of the assembly for the optical module shown here are made of plastic and aluminum, for example. The components are also anodized in black or black to minimize reflection and penetration of light.
  • the two light sources 105 can be realized, for example, as white light sources, which are temperature-stabilized and monitored for intensity by means of a control photodiode.
  • a plurality of light sources 105 and filter wheels 210, 405 are correspondingly arranged next to one another, here two as examples.
  • the filter wheels 210, 405 are by means of the
  • Drive device 215 moves in the form of the belt drive.
  • the light from the white light-emitting diodes of the light sources 105 is optionally guided by means of light guides to the filters and the excitation area on the chip laboratory cartridge.
  • the filter device 125 includes according to that shown here
  • Embodiment also a sensor 510.
  • the sensor 510 is designed here as an example as a photoelectric sensor.
  • the sensor 510 is designed to provide a sensor signal that represents a positioning of the filter carrier. The sensor signal can be used to control the
  • Filter device 125 the filter carrier 210 designed as a filter wheel and the further filter wheel 405, which are rotatably arranged on the carrier element 205.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a filter device 125 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • the filter device 125 shown here is similar or corresponds to the filter devices described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the filter carrier 210 as a filter wheel and the additional filter wheel 405 each have five filter areas, one of which is implemented as a so-called black position for blocking light and four as optical filters.
  • the optical filters are designed here, for example, as excitation color filters and are positioned centrally on the filter wheels 210, 405 and firmly glued into the filter wheels 210, 405.
  • the filter areas and thus the color filters are positioned in the filter carrier 210 as a filter wheel and the further filter wheel 405 in such a way that the same color filter is positioned in both fields and two positions can be excited simultaneously on the chip laboratory cartridge.
  • the color filters have the colors black, gray, red, orange and blue.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of part of an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • Optics module two light sources 105 are shown as examples. To each of the
  • Light sources 105 a light guide 705 is arranged, which is shaped conical.
  • two lenses 710 are shown, one of which is arranged at an end of each light guide 705 facing away from the light source 105.
  • the part of the optics module shown here also includes a section of the filter carrier 210 as a filter wheel and of the further filter wheel 405
  • Filter carrier 210 as the filter wheel and the further filter wheel 405 are each arranged on an end of the lens 710 facing away from the light guide 705.
  • the optical module comprises more than one light source 105.
  • two light-emitting diodes are arranged in parallel as light sources 105, each with one of the funnel-shaped light guides 705 and one of the lenses 710.
  • the filter wheels 210, 405 are set in such a way that they are by means of Communicate gears with each other.
  • a motor gear moves both
  • Filter wheels 210, 405 simultaneously, as shown in FIG. 8 below.
  • the subunits are combined after the filter wheels 210, 405 and share the same relay lens. However, the beam paths are locally resolved by the lens 710 in the funnel of the light guide 705.
  • the subunits are symmetrical to each other, but can also be implemented asymmetrically.
  • the arrangement of the light sources 105 results from the structure and the
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of part of a filter device 125 for an optical module for a chip laboratory analysis device according to one
  • the drive device 215 comprises a motor gear 805.
  • the motor gear 805 is designed to synchronously rotate the filter carrier 210 as a filter wheel and the further filter wheel 405 in order to adjust the position of the filter areas on the filter carrier 210 and the further filter wheel 405.
  • teeth of motor gear 805 engage directly in gear rings of filter wheels 210, 405. In this way, a toothed belt can be dispensed with.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a part of an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • Optics module shows a total field of view 905 of a camera or the image sensor of the optics module in combination with the macro lens.
  • Exposure unit which comprises the light sources, which are based on the
  • spots 910, 911 are generated.
  • the spots 910, 911 correspond to areas of the chip laboratory cartridge accommodated in the optical module, which are illuminated by means of the light sources 105.
  • the spots 910, 911 have a homogeneous illumination in the indicated spot regions. If you are working in a fluorescence mode, the corresponding fluorophores are visible there. If you choose an analysis filter, more of the surroundings can be seen through scattered light and the entire total field of view 905 can also be observed.
  • spots 910, 911 show areas in which quantitative fluorescence measurements are possible. Quantitative absorption measurements are also possible in this area. For reflected light images, where local resolution is required, this can be achieved by high exposure times and stray light.
  • the desired recording area, the field of view to be measured (English Region of Interest [ROI]) can be selected via software. The one you want
  • the recording area moves between a pixel and the total field of view 905.
  • the dynamic field of view selection can be used to reduce the amount of data, so that the entire field of view 905 does not have to be stored and sent as a data packet.
  • An image can be used in software can also be constructed from a combination of different desired recording areas (ROI) from different recordings.
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of a chip laboratory analysis device 1000 with an optics module 100 according to an exemplary embodiment.
  • the chip laboratory analyzer 1000 is a chip laboratory cartridge 115 in the form of a
  • Disposable microfluidic unit arranged. Chemical and fluidic channels are located on the chip laboratory cartridge 115. Control, condition, function and detection units are integrated in the chip laboratory analyzer 1000 in the form of fixed interfaces, for example between the optics module 100 and the chip laboratory cartridge 115. A central control unit 1005 orchestrates all other units of the chip laboratory analyzer 1000. This is the
  • Control unit 1005 capable of signal transmission connected to the following units of the chip laboratory analysis device 1000: the optical module 100, which is also designed as a central detection unit, an acoustic unit 1010 that can generate or measure sound waves, a temperature unit 1015, a user interface 1020, a pneumatic unit 1025 and a library 1030 with various pieces of software, e.g. an assay specific
  • the control unit 1005 processes an assay-specific protocol of predefined steps.
  • the control unit 1005 activates the corresponding units in a time-controlled process.
  • the control unit mainly sends out commands.
  • Chip laboratory analyzer 100 with the capacity to process a microfluidic unit such as the chip laboratory cartridge 115 shown here, it is possible to create a scaled system with the same architecture and the capacity to process several microfluidic units.
  • Each microfluidic unit can have its own identical optical unit in the form of the optical module 100.
  • the microfluidic units can be arranged in such a way that the optics module 100 by means of a motorized xy- Stage, i.e. a frame that can be moved in two directions, is moved back and forth and serial images are recorded.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method 1100 for operating an optical module for a chip laboratory analysis device according to an exemplary embodiment.
  • the method 1100 shown here can be used to do one of the above
  • Method 1110 comprises a step 1105 of providing a first setting signal, a step 1110 of providing a second
  • the filter change signal and a step 1120 of providing a second filter change signal are designed to set the filter carrier of the first filter device in a position assigned to an analysis mode.
  • the position assigned to the analysis mode can be, for example, the first position or the second position of the filter carrier, as described above with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the second setting signal in step 1110 is configured to the filter carrier of the second filter device in an analysis mode
  • the first filter change signal in step 1115 is designed to set the filter carrier of the first filter device in a position assigned to a further analysis mode.
  • the filter change signal in step 1120 is designed to set the filter carrier of the second filter device in a position assigned to the further analysis mode.
  • an exemplary embodiment of the method 1100 and thus an exemplary setting and filter change possibility of the first and second filter device of the optical module is explained below using various modes for image recordings:
  • an analysis mode “blocked” the light path is from the direction of the light unit and in the direction covered by the detection unit, the filter supports of the first filter device, also called filter LED, and of the second filter device, also called filter camera, are accordingly in a “shutter position”.
  • the “blocked” analysis mode is used, for example, to measure noise from a CMOS chip (Salt and Pepper Noise).
  • an analysis mode no light is not filter or an analysis filter placed in front of the LED and camera. In front of the LED, various LED filters can also be recorded one after the other and summed up accordingly.
  • the analysis mode "reflected light is in the illuminated
  • An analysis or excitation filter is arranged correspondingly to the filter area of the filter carrier of the first filter device, and an analysis filter or no filter insert is arranged in the illuminated filter area of the filter carrier of the second filter device.
  • an analysis filter or no filter insert is arranged in the illuminated filter area of the filter carrier of the second filter device.
  • Excitation and emission filters set.
  • an excitation filter is the first in the corresponding filter area
  • Filter device arranged.
  • the light source is blocked and the analysis filter is used.
  • chemiluminescence analysis mode there is a “shutter” in the corresponding filter area of the first filter device, and an analysis filter or no filter insert in the filter area of the second filter device.
  • the first recording mode 1205 shows an example of a total field of view.
  • a position of the microfluidic unit, ie the chip laboratory cartridge can be checked. With this information, a relative coordinate system can be created for the chip laboratory cartridge. This is of interest since, due to manufacturing and mechanical conditions, each chip laboratory cartridge can lie slightly shifted in the analysis unit, the chip laboratory analyzer. This information must be measured once and the ROI for subsequent recordings with the same chip laboratory cartridge can be dynamically adjusted. Such a picture can also be used to determine whether fluids are present in microfluidic channels.
  • a second recording mode 1210 shows how an assay result can be read out by fluorescence.
  • an image recording in transmitted light mode as shown by means of a third recording mode 1215, can be used to check whether the Transition from the first method to the second has been successful, or whether, for example, air has entered the system or has not been mixed.
  • the second method can then use a different recording mode, a fourth recording mode 1220 shown here
  • Filter positions and fields of view can be recorded with the same optical unit, the optical module.
  • an assay is listed here in which, in a first step, sample material is cleaned up, amplification takes place by means of PCR and the specificity of the PCR products is detected by means of a DNA microarray. In addition to the universal situation picture, it can also be repeatedly measured in the bright field whether bubbles are in the analyte.
  • a PCR can then be followed using fluorescence. For example in real time or with a start and end point measurement.
  • the microarray can then be read out by means of chemiluminescence.
  • Microarrays which are often spatially separated from PCR reaction vessels, can simply be arranged on a chip laboratory cartridge according to the described arrangement of the analysis unit system and connected by means of channels.
  • FIG. 13 shows a schematic illustration of the use of a chip laboratory analysis device with an optical module according to an exemplary embodiment.
  • a chip laboratory analysis device is used, as is described with reference to FIG. 10.
  • a recording mode 1305 shown here is recorded.
  • An evaluation then takes place, here marked by a first block 1310. If a quantitative measurement, e.g. a fluorescence measurement is carried out, then the result is evaluated in situ. If the signal corresponds to the assay according to the usual values, the test procedure or measurement is continued, and the test continues accordingly
  • Record mode 1305 executed. If an anomaly is found in the measured value, the measurement field is analyzed in another analysis mode 1315, e.g. Incident light instead of fluorescence, measured to analyze what led to the anomaly. There is a deviation measurement and a comparison with known anomalies, here marked by a second block 1320.
  • another analysis mode 1315 e.g. Incident light instead of fluorescence
  • Deviation measurement is done with a library of possible errors adjusted. Each assay has different causes for an anomaly. These can be checked and analyzed using different recording modes. The error analysis can then be compared with the library and a corresponding error message can be returned, here marked by a third block 1325 “error code”. Is the mistake in the
  • the library can also be sent back to a platform provider via communication interfaces, analyzed and added to the library as a new element. The method is then continued according to instructions from the library corresponding to the error message, which is marked here by a fourth block 1330.
  • an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that has the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung (130) für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät. Das Optikmodul weist einen Lichtpfad auf. Die Filtervorrichtung (130) umfasst ein Trägerelement (205), einen Filterträger (210) und eine Antriebseinrichtung (215). Das Trägerelement (205) ist in dem Optikmodul (100) anordenbar. Der Filterträger (210) ist beweglich an dem Trägerelement (205) angeordnet. Zudem weist der Filterträger (210) einen ersten Filterbereich (220) und einen zweiten Filterbereich (225) auf. Die Antriebseinrichtung (215) ist dazu ausgebildet, den Filterträger (210) zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Filterbereich (220) in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Filterbereich (225) in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.

Description

Beschreibung
Titel
Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät, Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät und Verfahren zum Betreiben eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
In-vitro Diagnostik (IVD) ist ein Feld von Medizinprodukten, die aus humanen Proben spezifische Größen wie eine Konzentration eines Moleküls, ein
Vorhandensein einer bestimmten DNA Sequenz oder eine Zusammensetzung von Blut messen, um eine Diagnose und Behandlungsentscheidung zuzulassen. Dies kann in einer Verkettung von mehreren Laborschritten erfolgen, wobei die Probe so aufbereitet werden kann, dass die Zielgröße störungsfrei messbar ist. Dabei können verschiedene Labormethoden mit einem jeweils für die Methode geeigneten Gerät angewandt werden. In Analysegeräten zur patientennahen Labordiagnostik, sogenannten point-of-care Geräten, können solche in-vitro Diagnostik Tests in einem Gerät abgebildet werden, um die Anzahl manueller Schritte vom Benutzer zu reduzieren. Dabei kann die Probe bzw. das Sample in eine Einwegkartusche eingegeben werden. Nach einer Eingabe der Kartusche in das Analysegerät kann der Diagnosetest vollautomatisch abgearbeitet werden. Zum Durchführen von fluoreszenzbasierten Detektionsverfahren kann das Analysegerät optische oder opto-mechanische Elemente aufweisen.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine
Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät, ein
Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Vorteilhafterweise kann die Filtervorrichtung als eine opto-mechanische
Vorrichtung für ein Chiplabor-Analysegerät verwendet werden. Ein elektrisch angetriebener Filterträger der Filtervorrichtung ermöglicht einen schnellen Filterwechsel, was in Bezug auf diagnostische Verfahren vorteilhaft ist. Der Aufbau der Filtervorrichtung ermöglicht eine Implementierung verschiedener optischer Detektionsverfahren, was vorteilhaft für vielseitige Einsatzmöglichkeiten des Chiplabor-Analysegeräts ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die
Filtervorrichtung zudem eine besonders kompakte Bauweise.
Es wird eine Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät vorgestellt. Das Optikmodul weist einen Lichtpfad auf. Die Filtervorrichtung umfasst ein Trägerelement, einen Filterträger und eine Antriebseinrichtung. Das Trägerelement ist in dem Optikmodul anordenbar. Der Filterträger ist beweglich an dem Trägerelement angeordnet. Zudem weist der Filterträger einen ersten Filterbereich und einen zweiten Filterbereich auf. Die Antriebseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Filterträger zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
Bei dem Chiplabor-Analysegerät kann es sich um ein Gerät zum Durchführen eines diagnostischen Verfahrens handeln, bei dem eine Chiplabor- Kartusche analysiert wird, die auch als Chiplabors oder mikrofluidisches System, bezeichnet werden kann. Das Optikmodul kann zur optischen Diagnostik verwendet werden, beispielsweise um eine Vervielfältigung von DNA mittels einer
Fluoreszenzmessung nach jedem Polymerase- Kettenreaktions-Zyklus zu beobachten, oder für ein anderes fluorenzbasiertes Detektionsverfahren wie die Schmelzkurvenanalyse. Bei dem Lichtpfad des Optikmoduls kann es sich um einen Anregungslichtpfad oder eine Detektionslichtpfad handeln. Der
Anregungslichtpfad kann von einer Lichtquelle zu der Chiplabor- Kartusche führen. Der Detektionslichtpfad kann von der Chiplabor- Kartusche zu einem Bildsensor führen. Die Filtervorrichtung kann verwendet werden, um das den Lichtpfad folgende Licht zu filtern. Vorteilhafterweise können zeitlich
nacheinander unterschiedliche Filterbereiche der Filtervorrichtung in den Lichtpfad positioniert werden. Dadurch können zeitlich nacheinander unterschiedliche Wellenlängen des Lichts ausgefiltert oder durchgelassen werden. An dem ersten und zweiten Filterbereich des Filterträgers sind zwei unterschiedliche Filter, beispielsweise ein Farbfilter und ein Schwarzfilter, anordenbar. Auch kann an einer der Filterbereiche kein Filter angerordnet sein, so dass eine Leerposition realisiert wird. Bei einem Farbfilter kann zumindest ein Wellenlängenbereich des Lichts an dem entsprechenden Filterbereich herausgefiltert werden. Bei einem Schwarzfilter kann das Licht an dem entsprechenden Filterbereich vollständig absorbiert werden. Bei einer
Leerposition kann das Licht den entsprechenden Filterbereich ungefiltert passieren. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise elektrisch sein und dazu ausgebildet sein, Positionen der Filterbereiche zu verändern. Dazu kann die Antriebseinrichtung den Filterträger zum Einnehmen der ersten und der zweiten Stellung beispielsweise linear verschieben oder drehen, um einen oder mehrere der Filterbereiche in einem Lichtpfad anzuordnen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Filterbereich als ein optischer Filter oder als eine Leerposition ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Filterbereich als optischer Filter oder als Leerposition ausgeformt sein Zudem kann der Filterträger auch weitere Filterbereiche aufweisen, die auch als optische Filter oder Leerposition ausgeformt sein können. Das Ausformen einer Leerposition ist vorteilhaft, um eine Chemolumineszenz-Detektion zu
ermöglichen.
Die Antriebseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform als Riemenantrieb mit einem Zahnriemen und einem Elektromotor ausgeführt sein. Der
Elektromotor kann beispielsweise als Schrittmotor ausgeführt sein. Zum
Bewegen des Filterträgers kann der Zahnriemen beispielsweise mit einer Antriebsrolle verbunden sein, die durch den Elektromotor angetrieben wird. Für einen straffen Zug des Zahnriemens können Spannrollen verwendet werden. Durch einen solchen Antrieb des Filterträgers ist ein Wechseln der Stellung der Filterbereiche und damit ein Filterwechsel besonders schnell möglich, beispielsweise in einer Zeit von weniger als einer halben Sekunde.
Die Filtervorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform auch einen Sensor aufweisen, der ausgebildet ist, um ein eine Positionierung des Filterträgers repräsentierendes Sensorsignal bereitzustellen. Der Sensor kann beispielsweise als Hall-Sensor oder als photoelektrischer Sensor ausgeführt sein. Ein photoelektrischer Sensor kann ein in der Messtechnik bekanntes
Durchlichtverfahren oder Auflichtverfahren umsetzen. Der Sensor kann ausgebildet sein, die Stellung der Filterbereiche des Filterträgers oder eine Bewegung des Filterträgers zu erfassen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine exakte Überwachung der Position des Filterträgers und damit der Filterbereiche und von in den Filterbereichen angeordneten Filtern. Das Sensorsignal kann beispielsweise zum Steuern der Antriebseinrichtung, der Lichtquelle und/oder des Bildsensors verwendet werden.
Der Filterträger kann gemäß einer Ausführungsform als linear beweglicher Filterschieber oder als drehbares Filterrad ausgeführt sein. Die Ausführung als linear beweglicher Filterschieber, auch Slider genannt, ermöglicht
vorteilhafterweise minimierte Verfahrwege des Filterträgers beim Bewegen des Filterträgers gegenüber dem Trägerelement, um die Stellung der Filterbereiche einzustellen. Die Ausführung als Filterrad ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Filtervorrichtung in einem Anregungslichtpfad zur Fluoreszenzanregung angeordnet ist.
Wenn der Filterträger als linear beweglicher Filterschieber ausgeführt ist, kann die Filtervorrichtung einen weiteren Filterschieber aufweisen. Der weitere Filterschieber kann beweglich an dem Trägerelement angeordnet sein. Zudem kann der weitere Filterschieber einen weiteren ersten Filterbereich und einen weiteren zweiten Filterbereich aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den weiteren Filterschieber zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen. Der Filterschieber und der weitere Filterschieber können teilweise überlappend angeordnet sein, was vorteilhaft in Bezug auf eine kompakte Bauweise ist.
Das Optikmodul für das Chiplabor-Analysegerät kann einen weiteren Lichtpfad aufweisen. In diesem Fall kann gemäß einer Ausführungsform in der ersten Stellung des Filterschiebers der erste Filterbereich in dem Lichtpfad und der zweite Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann in der weiteren ersten Stellung des weiteren Filterschiebers der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad und der weitere zweite Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad angeordnet sein. Zudem kann je nach Anordnung der Filterbereiche auf dem Filterschieber und dem weiteren Filterschieber in der ersten Stellung des Filterschiebers der erste Filterbereich in dem Lichtpfad und der zweite Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad oder außerhalb des Lichtpfads und außerhalb des weiteren Lichtpfads angeordnet sein. Ferner kann in der zweiten Stellung des Filterschiebers der zweite Filterbereich in dem Lichtpfad und der erste Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad oder außerhalb der Lichtpfade angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist es somit möglich, mehrere Lichtpfade separat optisch zu beeinflussen.
Auch können der Filterschieber und der weitere Filterschieber gemäß einer Ausführungsform zumindest abschnittsweise übereinanderliegend angeordnet und gegeneinander translatorisch verschiebbar sein. Dazu können der
Filterschieber und der weitere Filterschieber beispielsweise translatorisch auf kugelgelagerten Schienen gleitend angeordnet sein. Diese Anordnung ist in Bezug auf einen schnellen Filterwechsel von an den Filterbereichen
angeordneten Filtern und in Bezug auf eine möglichst geringe Breite der
Filtervorrichtung von Vorteil.
Wenn das Optikmodul einen weiteren Lichtpfad aufweist, und der Filterträger als Filterrad ausgeführt ist, kann die Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform ein weiteres Filterrad aufweisen. Das weitere Filterrad kann drehbar an dem Trägerelement angeordnet sein. Zudem kann das weitere Filterrad einen weiteren ersten Filterbereich und einen weiteren zweiten Filterbereich aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das weitere Filterrad zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich in dem weitere Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen. Die Ausführung eines weiteren Filterrads ist vorteilhaft, wenn die Filtervorrichtung in dem Anregungslichtpfad zur Fluoreszenzanregung angeordnet ist, beispielsweise wenn in dem Optikmodul eine Kartusche mit mehreren Kammern aufgenommen ist, die separat angeregt werden.
Umfasst die Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform das Filterrad und das weitere Filterrad, so können die Filterräder nebeneinanderliegend angeordnet und synchron drehbar sein. Diese Ausführung ermöglicht einen schnellen und gleichmäßigen Filterwechsel, was vorteilhafter bei einer optischen Anregung mehrere Bereiche gleichzeitig ist.
Mit diesem Ansatz wird zudem ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät vorgestellt. Das Optikmodul umfasst eine Lichtquelle, einen Aufnahmebereich für eine Chiplabor- Kartusche, einen Bildsensor eine Ausführungsform einer ersten Filtervorrichtung und einer Ausführungsform einer zweiten Filtervorrichtung. Die erste Filtervorrichtung ist in einem Anregungslichtpfad zwischen der Lichtquelle und dem Aufnahmebereich angeordnet. Die zweite Filtervorrichtung ist in einem Detektionslichtpfad zwischen dem Aufnahmebereich und dem Bildsensor angeordnet.
Das Optikmodul kann beispielsweise für eine Fluoreszenz-Anregung in mehreren Fluoreszenzwellenbereichen in einer oder mehreren Bereichen oder Kammern einer in dem Aufnahmebereich aufgenommenen Chiplabor- Kartusche verwendet werden. Zudem kann das Optikmodul für eine Fluoreszenz- Detektion in mehreren Fluoreszenzwellenbereichen über einen Bildbereich verwendet werden. Vorteilhafterweise ist es dabei möglich, einen schnellen Filterwechsel in beispielsweise einer halben Sekunde zu ermöglichen.
Wenn in dem Aufnahmebereich eine Chiplabor- Kartusche aufgenommen ist, kann die Fluoreszenz-Anregung mittels einer weißen Leuchtdiode als Lichtquelle erfolgen. Die Leuchtdiode kann beispielsweise temperaturstabilisiert und mittels einer Kontroll-Photodiode intensitätsüberwacht sein. Ein ausgesendeter Lichtpfad kann als Anregungslichtpfad bezeichnet werden. Der Anregungslichtpfad kann in Richtung der ersten Filtervorrichtung gelenkt sein, die erste Filtervorrichtung kann beispielsweise den Filterträger in Form des Filterrads umfassen. Durch die erste Filtervorrichtung kann der Anregungslichtpfad zu einem anzuregenden Bereich der Chiplabor- Kartusche gelenkt werden, und an der Chiplabor- Kartusche reflektieren oder fluoreszieren. Das abstrahlende Licht kann als Detektionspfad zu der zweiten Filtervorrichtung gelenkt werden, die
beispielsweise als Filterträger den Filterschieber umfassen kann. Von dort wird der Detektionslichtpfad in Richtung des Bildsensors geleitet. Der Bildsensor kann beispielsweise eine Makrolinse umfassen.
Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines ersten Einstellsignals, einen Schritt des Bereitstellens eines zweiten Einstellsignals, einen Schritt des Bereitstellens eines ersten Filterwechselsignals und einen Schritt des Bereitstellens eines zweiten Filterwechselsignals. Das erste
Einstellsignals ist ausgebildet, um den Filterträger der ersten Filtervorrichtung in einer einem Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Bei der dem Analysemodus zugeordneten Stellung kann es sich beispielsweise um die erste Stellung oder um die zweite Stellung des Filterträgers handeln. Das zweite Einstellsignals ist ausgebildet, um den Filterträger der zweiten Filtervorrichtung in einer dem Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Das erste
Filterwechselsignal ist ausgebildet, um den Filterträger der ersten
Filtervorrichtung in einer einem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Das zweite Filterwechselsignal ist ausgebildet, um den Filterträger der zweiten Filtervorrichtung in einer dem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Dabei kann beispielsweise die dem weiteren
Analysemodus zugeordnete Stellung des Filterträgers der ersten
Filtervorrichtung, der dem Analysemodus zugeordnete Stellung des Filterträgers der ersten Filtervorrichtung entsprechen, in diesem Fall wird die eingestellte Stellung des Filterträgers nicht geändert.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Optikmoduls für ein Chiplabor- Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 bis 4 je eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Baugruppe mit einer
Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Teils eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Teils einer Filtervorrichtung für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Teils eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Chiplabor-Analysegeräts mit einem Optikmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Verwendung eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Verwendung eines Chiplabor- Analysegeräts mit einem Optikmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel. In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Optikmoduls 100 für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Optikmodul 100 umfasst eine Lichtquelle 105, einen Aufnahmebereich 110 für eine Chiplabor- Kartusche 115, einen Bildsensor 120, eine erste Filtervorrichtung 125 und eine zweite Filtervorrichtung 130. Die erste Filtervorrichtung 125 ist in einem
Anregungslichtpfad 135 zwischen der Lichtquelle 105 und dem Aufnahmebereich 110 angeordnet. Die zweite Filtervorrichtung 130 ist in einem Detektionslichtpfad 140 zwischen dem Aufnahmebereich 110 und dem Bildsensor 120 angeordnet.
Das Optikmodul 100 kann auch als Fluoreszenz-Optikbaugruppe oder als optofluidischen Analytikplattform für in-vitro Diagnostik bezeichnet werden. In dem Aufnahmebereich 110 ist beispielhaft eine Chiplabor- Kartusche 115 angeordnet. Die Lichtquelle 105 ist beispielsweise als weiße Leuchtdiode ausgeführt. Mittels eines Leitkegels 145 als Lichtleiter (Light guide) wird das von der Lichtquelle 105 ausgestrahlte Licht zu der ersten Filtervorrichtung 130 geleitet, und dann zu einem Anregungsbereich auf der Chiplabor- Kartusche 115. Die Chiplabor- Kartusche 115 weist eine Kammer mit einer Reaktionsflüssigkeit auf. Beispielsweise findet in der Kammer, die dem Anregungsbereich entspricht, in der Reaktionsflüssigkeit eine Fluoreszenzanregung statt. Das emittierte Fluorenzlicht wird dann entlang eines Detektionslichtpfada 140 zu der zweiten Filtervorrichtung 130 geleitet und mittels einer optionalen Makrolinse 150 auf dem Bildsensor 120 abgebildet.
In der zweiten Filtervorrichtung 130 ist optional ein Farbfilter angeordnet, der ausgebildet ist, eine entsprechende Detektionswellenlänge zu filtern. Auf diese Weise können zu detektierende Wellenlängen die Filtervorrichtung 130 passieren. Das Optikmodul kann auch mehrere Lichtquellen 105 aufweisen. Die erste Filtervorrichtung 125 und die zweite Filtervorrichtung 130 sind in diesem Fall entsprechend ausgeformt, um Licht mehrerer Lichtpfade zu filtern bzw. zu leiten. An den Filtervorrichtungen 125, 130 sind beispielsweise monochromatische Filter angeordnet.
Der Bildsensor 120 ist beispielsweise als CMOS Detektor ausführbar, mit einem größeren Aufnahmefeld als der einen oder mehreren Lichtquellen 105 abgedeckt wird. Das hier gezeigte Optikmodul 100 ist für Kontrollen, Initialtests und verschiedene Detektionsmethoden sowie für verschiedene Aufnahmemodi und Kombinationen von verschiedenen Aufnahmemodi einsetzbar, was anhand nachfolgender Figuren detaillierter beschrieben ist. Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich, trotz einer kompakten Bauweise des Optikmoduls 100 verschiedene Detektionsmethoden zu implementieren. Durch den modularen Aufbau bietet das Optikmodul 100 bei klardefinierten Designregeln und
Schnittstellenvorgaben eine hohe Implementationsvariation. Zudem ist es vorteilhafterweise möglich, Rückkoppelungssysteme und dynamischen
Schrittabläufe zu implementieren. Je nach Aufbau des Optikmoduls 100, beispielsweise mit mehreren Lichtquellen 105 und entsprechend ausgeformten Filtervorrichtungen 125, 130 ist es zudem möglich, Prozesse parallel zu fahren und aufzuzeichnen. Dazu werden beispielsweise verschiedene
Kontrollaufnahmen in demselben oder einem anderen Aufnahmemodus gemacht, bevor das eigentliche Signal gemessen wird. So kann eine Kontrolle ein räumlich aufgelöstes Bild sein, während die eigentliche Messung ein gemittelter Wert ist. Bei Irregularitäten kann der Detektionsmodus gewechselt werden, um Fehler direkt zu beurteilen, wie anhand von Fig. 13 beschrieben.
Das hier gezeigte Optikmodul 100 ist in Verbindung mit dem Chiplabor- Analysegerät für eine Ausführung einer Messmethode wie einer Polymerase- Kettenreaktion (PCR), einer Fluoreszenzmessung oder einer pH-Messung einsetzbar, insbesondere zur Auswertung verschiedener biochemischer
Diagnosemethoden, die mittels eines mikrofluidischen Systems wie der hier beispielhaft gezeigten Chiplabor- Kartusche 115, auch als Chiplabor oder Lab-on- Chip bezeichnet, fluidisch prozessiert und analysiert werden. Das Optikmodul 100 ist beispielsweise verwendbar, um eine quantitative PCR (qPCR) oder auch real-time qPCR durchzuführen, bei der eine Vervielfältigung der DNA mittels einer Fluoreszenz-Messung nach jedem PCR-Zyklus beobachtet wird. Zur Detektion und Quantifizierung der PCR-Produkte werden DNA- Farbstoffe verwendet. Ein weiteres Fluoreszenz-basiertes Verfahren ist die Schmelzkurvenanalyse, bei welcher der DNA-Doppelstrang bei einer DNA- Sequenz spezifischen Temperatur aufgeschmolzen wird. Dabei wird ein
Fluoreszenzfarbstoff freigesetzt und eine Änderung des Fluoreszenzsignals ist detektierbar. Die Temperatur wird dabei schrittweise in zehntel Grad -Sch ritten in Bereichen zum Beispiel zwischen 20 - 95 °C durchgefahren und nach jedem Temperaturschritt bzw. während der Temperaurerhöhung soll die Fluoreszenz gemessen werden. Durch die Verwendung von verschiedenen Farbstoffen werden Multiplex-Tests zur Detektion verschiedener DNA-Sequenzen (sowohl bei qPCR als auch Schmelzkurve oder anderen Fluoreszenzbasierten
Detektionsverfahren) ermöglicht. Mittels des hier gezeigten Optikmoduls 100 ist es vorteilhafterweise möglich, die Fluoreszenz von verschiedenen Farbstoffen in kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von wenigen Sekunden, auf kleinstem Bauraum auszulesen.
Die Anordnung optischer Filterelemente an den Filtervorrichtungen 125, 130 im Anregungslichtpfad 135 und Detektionslichtpfad 145 einer Fluoreszenzoptik sowie die Ausformung der Filtervorrichtungen 125, 130, die anhand der nachfolgenden Figuren 2 bis 5 detaillierter beschrieben ist, ermöglicht
vorteilhafterweise, Filterwechsel-Zeiten zwischen zwei Filterelementen von durchschnittlich einer halben Sekunde zu erzielen, sodass Zykluszeiten von unter sechseinhalb Sekunden für vier Farben einschließlich der Bildaufnahmezeiten des Bildsensors 120 möglich sind. Die Fluoreszenz- Detektion erfolgt mittels des Bildsensor 120 beispielsweise über einen großen Detektionsbereich von größer als 20 x 20 Quadratmillimetern. Je nach Aufbau des Optikmoduls erfolgt die Fluoreszenzanregung dabei potentiell in mehreren Kammern der Chiplabor- Kartusche 115 mit jeweils einem Durchmesser von mindestens 2 Millimetern.
Eine Breite des Optikmoduls 100 liegt dabei beispielsweise unter 200 Millimeter. Eine Bildanalyse des aufgenommenen Fluoreszenzbilds erfolgt beispielsweise weiterführende durch Bildverarbeitungsalgorithmen. Dabei kann eine Erkennung einer Reagenzkammer zur Positionserkennung der Kammer innerhalb des Bildes und/oder eine Flüssigkeitsplugerkennung und -analyse durchgeführt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 130 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Filtervorrichtung 130 ähnelt oder entspricht der anhand von Fig. 1 beschriebenen zweiten Filtervorrichtung. Das Optikmodul weist dabei zumindest einen Lichtpfad auf. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Filtervorrichtung 130eine Durchgangsöffnung 201 für einen Lichtpfad und eine optionale weitere Durchgangsöffnung 202 für einen weiteren Lichtpfad auf. Beispielhaft weist die Filtervorrichtung 130 eine Länge von weniger als 250 Millimeter und eine Breite von weniger als 100 Millimeter auf.
Die Filtervorrichtung 130 weist ein Trägerelement 205, einen Filterträger 210 und eine Antriebseinrichtung 215 auf. Das Trägerelement 205 ist in dem Optikmodul anordenbar. Der Filterträger 210 ist beweglich an dem Trägerelement 205 angeordnet. Zudem weist der Filterträger 210 zumindest einen ersten
Filterbereich 220 und einen zweiten Filterbereich 225 auf, hier weist der
Filterträger beispielhaft auch einen dritten Filterbereich 230 auf. Die
Antriebseinrichtung 215 ist dazu ausgebildet, den Filterträger 210 zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Filterbereich 220 in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Filterbereich 225 in dem
Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen. Wenn der Lichtpfad beispielsweise durch die erste Durchgangsöffnung 201 geleitet wird, ist der Filterträger 210 hier in der ersten Stellung gezeigt.
Die Antriebseinrichtung 215 ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Riemenantrieb mit einem Zahnriemen 235 und einem Elektromotor ausgeführt. Der Elektromotor kann beispielsweise ein Schrittmotor, auch
Steppermotor genannt sein. Mittels des Zahnriemens 235 ist es möglich, den Filterträger 210 schnell zu bewegen und exakt zu positionieren. Für einen straffen Zug des Zahnriemens 235, werden weitere Spannrollen 237 verwendet.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Filterträger 210 als linear beweglicher Filterschieber ausgeführt. Der mittels der Antriebseinrichtung 215 bewegbare Filterträger 210 kann entsprechend entlang eines Abschnitts des Zahnriemens 235 bewegt werden, beispielsweise zum Einstellen der ersten, der zweiten oder einer weiteren Stellung des Filterträgers. Neben dem Filterträger 210 als Filterschieber weist die Filtervorrichtung 130 gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen optionalen weiteren Filterschieber 240 auf. Der weitere Filterschieber 240 ist beweglich an dem Trägerelement 205 angeordnet. Auch der weitere Filterschieber 240 weist einen weiteren ersten Filterbereich und einen weiteren zweiten Filterbereich auf. In der hier gezeigten Stellung des Filterträgers 210 als Filterschieber und des weiteren Filterschiebers 240 liegt der weitere erste Filterbereich unter dem ersten Filterbereich 220 und der weitere zweite Filterbereich liegt unter dem zweiten Filterbereich 225. Die Antriebseinrichtung 215 ist dazu ausgebildet, den weiteren Filterschieber 240 zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
Zudem sind der Filterträger 210 als Filterschieber und der weitere Filterschieber 240 gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest abschnittsweise übereinanderliegend angeordnet. Außerdem sind der Filterschieber 210 und der weitere Filterschieber 240 gegeneinander translatorisch verschiebbar. Auf diese Weise ist es möglich, je einen der Filterbereiche 220, 225, 230 oder der weiteren Filterbereiche in den Lichtpfad zu verschieben. Zudem ist es möglich, die Filterbereiche 220, 225, 230 mit den weiteren Filterbereichen zu kombinieren. Dabei sind sowohl die Filterbereiche 220, 225, 230 als auch die weiteren Filterbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel als optische Filter oder als Leerposition ausformbar, wodurch beispielsweise auch eine Chemolumineszenz mittels der hier gezeigten Filtervorrichtung 130 in dem Optikmodul eines
Chiplabor-Analysegeräts erfassbar ist.
Das Optikmodul weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel den weiteren
Lichtpfad auf. In der ersten Stellung des Filterschiebers 210 ist der erste
Filterbereich 220 in dem durch die Durchgangsöffnung 201 verlaufenden Lichtpfad und der zweite Filterbereich 225 in dem durch die weitere
Durchgangsöffnung 202 verlaufenden weiteren Lichtpfad angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist in der weiteren ersten Stellung des weiteren Filterschiebers 240 der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad und der weitere zweite Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad angeordnet. In einem montierten Zustand der Filtervorrichtung 130 und des Optikmoduls ist es somit möglich, eine Fluoreszenz-Anregung in mehreren
Fluoreszenzwellenbereichen in einer oder mehreren Bereichen oder Kammern einer in dem Optikmodul aufgenommenen Chiplabor- Kartusche durchzuführen, und anschließend eine Fluoreszenz- Detektion in mehreren
Fluoreszenzwellenbereichen über einen Bildbereich zu ermöglichen.
Filterwechsel von in dem Filterträger oder dem weiteren Filterschieber 240 angeordneten Filtern werden mittels der Antriebseinrichtung in durchschnittlich einer halben Sekunde ermöglicht. Dazu werden der Filterträger 210 als
Filterschieber und der weitere Filterschieber 240 translatorisch gegeneinander verschoben, um jeweils einen in einem der Filterbereiche 220, 225, 230 oder der weiteren Filterbereiche aufgenommenen Farbfilter in einen Bildbereich zu schieben, um eine Detektion mittels des Bildsensors des Optikmoduls zu ermöglichen. In jedem Filterschieber 210, 240 ist dabei mindestens ein Farbfilter und eine Leerposition enthalten. Die Filterschieber 210, 240 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgeformt, translatorisch auf kugelgelagerten Schienen zu gleiten. Dies ermöglicht einen wartungsfreien Betrieb der Filterschieber 210, 240 mit mehr als zweieinhalb Millionen Filterwechseln. Die Position der Filterschieber 210, 240 wird mittels eines Sensors erfasst und überwacht. Auf diese Weise werden minimierte Verfahrwege der Filterschieber 210, 240 während eines sequenziellen Verfahrens aller Filterelemente ermöglicht.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 130 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Es ist eine Aufsicht des in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiels der
Filtervorrichtung gezeigt, entsprechend ist auf dem Trägerelement 205 der Filterträger 210 als linear beweglicher Filterschieber angeordnet, und die
Filtervorrichtung 130 umfasst den weiteren Filterschieber 240 und die
Antriebseinrichtung 215 als Riemenantrieb. Gemäß dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel werden der Filterschieber 210 und der weitere Filterschieber 240 durch den Zahnriemen 235 mit Elektromotor an einer Antriebsrolle 305, auch pulley genannt, separat angetrieben. Die Position des Filterschiebers 210 und des weiteren Filterschiebers 240 wird dabei gemäß dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel mittels eines photoelektrischen Sensors 310 überwacht. Beispielsweise ist der photoelektrische Sensor 310 an einer Seitenwand des Trägerelements 205 angeordnet, wobei unterschiedlichen Positionen der Filterschieber 210, 240 unterschiedliche Abstände zu dem photoelektrische Sensor 310 zugeordnet sind.
Zudem ist der erste Filterbereich 220 gemäß dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel als ein optischer Filter 315 oder als eine Leerposition 320 ausgeformt. Zusätzlich oder alternativ ist der zweite Filterbereich 225 als ein optischer Filter 315 oder als eine Leerposition 320 ausgeformt. Hier sind beispielhaft der erste Filterbereich 220 und der zweite Filterbereich 225 als optische Filter ausgeformt, und der dritte Filterbereich 230 ist als Leerposition ausgeformt. Zum Ausformen der Leerposition 320 wird beispielsweise eine Filteraussparung freigelassen, und zum Ausformen eines der Filterbereiche 220, 225, 230 als optischer Filter 315 wird an der Filteraussparung der optische Filter 315 angeordnet. Wenn in einem mit dem Optikmodul verbundenen Zustand der Filterschieber 210 so positioniert ist, dass der in dem ersten Filterbereich 220 angeordneter optischer Filter 315, beispielsweise ein Farbfilter, im Bildbereich, also in dem Lichtpfad angeordnet ist, so ist der weitere Filterschieber 240 beispielsweise so angeordnet, dass die Leerposition 320 unterhalb des ersten Filterbereichs 220 liegt. Ist also einer der Filterschieber 210, 240 auf der Position des optischen Filters 315 als Farbfilter im Bildbereich positioniert, so ist der andere Filterschieber 210, 240 in der Stellung der Leerposition. Sind beide Filterschieber 210, 240 auf Leerposition gesetzt und der zu detektierende Bereich der Chiplabor- Kartusche wird nicht durch den Anregungslichtpfad erleuchtet, so kann eine Chemolumineszenz-Detektion, eine selbstleuchtende Reaktion, erfasst werden. Sind beide Filterschieber 210, 240 auf der Leerposition 320 und ist eine andere Anregungswellenlänge im Anregungspfad aktiviert, so kann ein Kontrollbild des gesamten Bildbereichs aufgenommen werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 125 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Filtervorrichtung 125 ähnelt oder entspricht der anhand von Fig. 1 beschriebenen ersten Filtervorrichtung. Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Filterträger 210 als drehbares Filterrad ausgeführt und wird im folgenden auch als Filterrad 210 bezeichnet. Zudem weist die Filtervorrichtung 125 gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein optionales weiteres Filterrad 405 auf. Das weitere Filterrad 405 weist einen weiteren ersten Filterbereich 410 und einen weiteren zweiten Filterbereich 415 auf. Das Filterrad 210 und das weitere Filterrad 405 weisen hier beispielhaft je einen dritten und einen vierten Filterbereich auf. Die Antriebseinrichtung 215 ist dazu ausgebildet, sowohl das Filterrad 210 als auch das weitere Filterrad 405 zu bewegen. Somit ist die Antriebseinrichtung 215 ausgebildet, um das weitere Filterrad 405 zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich 410 in dem weiteren Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich 415 in dem weitere Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Filterräder 210, 405 in einer Ebene liegend nebeneinanderliegend angeordnet. Zudem sind das Filterrad 210 und das weitere Filterrad 405 mittels des Zahnriemens 235 der
Antriebseinrichtung 215 synchron drehbar.
Das Filterrad 210 und das weitere Filterrad 405 weisen gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel je vier Filterbereiche 405, 410 auf, an denen optische Filter als Anregungsfilter angeordnet sind. Zudem weisen die Filterräder 210, 405 je noch eine Schwarzposition auf, um bei Bedarf das Licht der
Lichtquelle, beispielsweise einer weiß-emittierenden Anregungs-Leuchtdiode, zu blocken, z.B. um eine Aufnahme von Dunkelbildern oder Rauschenbildern zu ermöglichen, oder um eine Chemolumineszenz-Detektion durchzuführen.
Vorteilhafterweise ermöglicht die hier gezeigte Ausformung der Filtervorrichtung 125 eine kompakte Bauweise mit einer Breite von beispielsweise weniger als 200 Millimetern, bei der Möglichkeit, wie hier gezeigt fünf Filterbereiche je Filterrad 210, 405 auszuformen. Möglich ist beispielsweise auch eine Anordnung von sechs Filterpositionen je Filterrad 210, 405 bei zwei Anregungsbereichen auf der Chiplabor- Kartusche mit einem Durchmesser von über 2 Millimetern
Durchmesser. Eine Anordnung der hier gezeigten Filtervorrichtung 125 mit der Antriebseinrichtung 215 im Anregungslichtpfad des Optikmoduls ermöglicht vorteilhafterweise einen Filterwechsel von durchschnittlich weniger als einer halben Sekunde. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Baugruppe mit einer
Filtervorrichtung 125 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Baugruppe umfasst neben der Filtervorrichtung 125, die der anhand von Fig. 4 beschriebenen Filtervorrichtung ähnelt oder entspricht, zwei an der Filtervorrichtung 125 angeordnete Lichtquellen 105 in Form von Leuchtdioden. Auf einer der Filtervorrichtung 125 zugewandten Seite umfasst jede Lichtquelle 105 einen Lichtleiter (light guide). Die mechanischen Bauteile der hier gezeigten Baugruppe für das Optikmodul sind beispielsweise aus Plastik und Aluminium gefertigt. Auch sind die Bauteile in schwarz oder schwarz eloxiert, um eine Reflexion und ein Eindringen von Licht zu minimieren.
Die beiden Lichtquellen 105 sind beispielsweise als weiße Lichtquellen realisierbar, die temperaturstabilisiert und mittels einer Kontroll-Photodiode intensitätsüberwacht sind. Zum Anregen von mehreren Bereichen oder Kammern der Chiplabor- Kartusche sind entsprechend mehrere Lichtquellen 105 und Filterräder 210, 405 nebeneinander angeordnet, hier beispielhaft je zwei. Zum schnellen Filterwechsel werden die Filterräder 210, 405 mittels der
Antriebseinrichtung 215 in Form des Riemenantriebs bewegt. Das Licht der weißen Leuchtdioden der Lichtquellen 105 wird optional mittels Lichtleitern zu den Filtern und dem Anregungsbereich auf der Chiplabor- Kartusche hingeleitet.
Die Filtervorrichtung 125 umfasst gemäß dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel zudem einen Sensor 510. Der Sensor 510 ist hier beispielhaft als photoelektrischer Sensor ausgeführt. Zudem ist der Sensor 510 dazu ausgebildet, ein eine Positionierung des Filterträgers repräsentierendes Sensorsignal bereitzustellen. Das Sensorsignal kann zum Steuern der
Antriebseinrichtung 215 verwenden werden. Außerdem umfasst die
Filtervorrichtung 125 den als Filterrad ausgeführten Filterträger 210 und das weitere Filterrad 405, die drehbar an dem Trägerelement 205 angeordnet sind.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 125 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Filtervorrichtung 125 ähnelt oder entspricht den anhand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Filtervorrichtungen. Der Filterträger 210 als Filterrad und das weitere Filterrad 405 weisen hier beispielhaft je fünf Filterbereiche auf, von denen jeweils einer als sogenannte Schwarzposition zum Blocken von Licht und vier als optische Filter realisiert sind. Die optischen Filter sind hier beispielhaft als Anregungsfarbfilter ausgeführt und auf den Filterrädern 210, 405 zentrisch positioniert und fest in die Filterrädern 210, 405 eingeklebt. Dabei sind die Filterbereiche und damit die Farbfilter in dem Filterträger 210 als Filterrad und dem weiteren Filterrad 405 so positioniert, dass in beiden Feldern jeweils der gleiche Farbfilter positioniert ist und zeitgleich zwei Positionen auf der Chiplabor- Kartusche angeregbar sind. Beispielsweise weisen die Farbfilter die Farben schwarz, grau, rot, orange und blau auf.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Teil des
Optikmoduls sind beispielhaft zwei Lichtquellen 105 gezeigt. An jede der
Lichtquellen 105 ist ein Lichtleiter 705 angeordnet, der kegelförmig ausgeformt ist. Zudem sind zwei Linsen 710 gezeigt, von denen je eine an einem der Lichtquelle 105 abgewandten Ende jedes Lichtleiters 705 angeordnet ist. Der hier gezeigte Teil des Optikmoduls umfasst auch einen Ausschnitt des Filterträgers 210 als Filterrad und des weiteren Filterrads 405. Die Ausschnitte des
Filterträgers 210 als Filterrad und des weiteren Filterrads 405 sind je an einem dem Lichtleiter 705 abgewandten Ende einer der Linsen 710 angeordnet.
Das Optikmodul umfasst gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel mehr als eine Lichtquelle 105. Hier sind beispielhaft zwei Leuchtdioden als Lichtquellen 105 parallel angeordnet, mit je einem der trichterförmigen Lichtleiter 705 und einer der Linsen 710. Die Filterräder 210, 405 sind so gesetzt, dass sie mittels Zahnräder miteinander kommunizieren. Ein Motorzahnrad bewegt beide
Filterräder 210, 405 simultan, wie anhand der nachfolgenden Fig. 8 gezeigt.
Diese Subeinheiten werden den Filterrädern 210, 405 nachgeordnet vereint und teilen dieselbe Relay-Linse. Durch die Linse 710 im Trichter des Lichtleiters 705 sind die Strahlgänge allerdings örtlich aufgelöst. Die Subeinheiten sind symmetrisch zueinander, können aber auch asymmetrisch implementiert werden. Die Anordnung der Lichtquellen 105 ergibt sich aus dem Aufbau und der
Verzahnung der Filterräder 210, 405. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Filtervorrichtung 125 für ein Optikmodul für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist die Anordnung des Filterträgers 210 als Filterrad und des weiteren Filterrads 405 aus dem Anhand von Fig. 7 beschriebenen Teil der Filtervorrichtung 125 für das Optikmodul. Die Antriebseinrichtung 215 umfasst gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Motorzahnrad 805. Das Motorzahnrad 805 ist ausgebildet, den Filterträger 210 als Filterrad und das weitere Filterrad 405 zu synchron zu drehen, um die Position der Filterbereiche auf dem Filterträger 210 und dem weiteren Filterrad 405 einzustellen. Dabei greifen Zähne des Motorzahnrads 805 direkt in Zahnkränze der Filterräder 210, 405. Auf diese Weise kann auf eine Zahnriemen verzichtet werden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Teil des
Optikmoduls ist ein Totalsichtfeld 905 einer Kamera bzw. des Bildsensors des Optikmoduls in Kombination mit der Makrolinse gezeigt. Mittels einer
Belichtungseinheit, die die Lichtquellen umfasst, die den anhand von
vorhergehenden Figuren beschriebenen Lichtquellen ähneln oder entsprechen, werden zwei homogene Spots 910, 911 erzeugt. Die Spots 910, 911 entsprechen Bereichen der in dem Optikmodul aufgenommenen Chiplabor- Kartusche, die mittels der Lichtquellen 105 beleuchtet werden. Die Spots 910, 911 haben eine homogene Ausleuchtung in den angezeigten Spotregionen. Wird in einem Fluoreszenzmodus gearbeitet, sind dort dem Filter entsprechenden Fluorophore sichtbar. Wählt man einen Analysefilter, dann kann durch Streulicht mehr von der Umgebung gesehen werden und auch das ganze Totalsichtfeld 905 beobachtet werden. Zudem zeigen die Spots 910, 911 Gebiete, in denen um quantitative Fluoreszenzmessungen möglich sind. Auch quantitative Absorptionsmessungen sind in dem Bereich möglich. Für Auflichtbilder, wo örtliche Auflösung benötigt wird, kann dieses durch hohe Belichtungszeiten und Streulicht erreicht werden. Der gewünschte Aufnahmebereich, das zu messende Sichtfeld (engl. Region of Interest [ROI]) kann via Software gewählt werden. Der gewünschte
Aufnahmebereich bewegt sich theoretisch zwischen einem Pixel und dem Totalsichtfeld 905. Die dynamische Sichtfeldauswahl kann zur Reduzierung der Datenmenge genutzt werden, damit nicht das ganze Sichtfeld 905 gespeichert und als Datenpacket verschickt werden muss. Ein Bild kann softwaretechnisch auch durch eine Kombination von verschiedenen gewünschten Aufnahmebereichen (ROI) aus verschiedenen Aufnahmen konstruiert werden.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Chiplabor-Analysegeräts 1000 mit einem Optikmodul 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In dem Chiplabor- Analysegerät 1000 ist eine Chiplabor- Kartusche 115 in Form einer
Einwegmikrofluidikeinheit angeordnet. Auf der Chiplabor- Kartusche 115 befinden sich Chemikalien und Fluidikkanäle. In Form festdefinierter Schnittstellen, beispielsweise zwischen dem Optikmodul 100 und der Chiplabor- Kartusche 115 sind Kontroll-, Konditions-, Funktions- und Detektionseinheiten in das Chiplabor- Analysegerät 1000 integriert. Eine zentrale Kontrolleinheit 1005 orchestriert alle anderen Einheiten des Chiplabor-Analysegeräts 1000. Dazu ist die
Kontrolleinheit 1005 signalübertragungsfähig mit folgenden Einheiten des Chiplabor-Analysegeräts 1000 verbunden: dem Optikmodul 100, das auch als zentrale Detektionseinheit ausgeformt ist, eine akustische Einheit 1010, die Schallwellen erzeugen oder messen kann, eine Temperatureinheit 1015, ein Nutzerinterface 1020, eine pneumatische Einheit 1025 und eine Bibliothek 1030 mit verschiedenen Softwarestücken, z.B. einem Assay-spezifischen
Auswertealgorithmus und einem Datenspeicher. Die Kontrolleinheit 1005 arbeitet ein assayspezifisches Protokoll von vordefinierten Schritten ab. Dabei aktiviert die Kontrolleinheit 1005 die entsprechenden Einheiten in einem zeitlich kontrollierten Ablauf. Dabei sendet die Kontrolleinheit hauptsächlich Befehle aus. Es ist aber auch möglich, dass die Kontrolleinheit 1005 als Antwort Daten empfängt, auswertet, und dann über eine Fortführung im Assayprotkoll entscheidet und das Protokoll dynamisch anpasst.
Neben einem System wie dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel des
Chiplabor-Analysegeräts 100 mit der Kapazität zum Prozessieren einer mikrofluidischen Einheit wie der hier gezeigten Chiplabor- Kartusche 115, ist es möglich, ein skaliertes System mit der gleichen Architektur und der Kapazität mehrere mikrofluidische Einheiten zu prozessieren zu schaffen. Dabei kann jede mikrofluidische Einheit ihre eigene, baugleiche optische Einheit in Form des Optikmoduls 100 bekommen. Alternativ können die mikrofluidischen Einheiten so angeordnet werden, dass das Optikmodul 100 mittels einer motorisierten xy- Stage, also einem in zwei Richtungen beweglichem Gestell, hin und her geschoben wird und seriell Bilder aufgezeichnet werden.
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Betreiben eines Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier gezeigte Verfahren 1100 ist verwendbar, um ein vorstehend
beschriebenes Ausführungsbeispiel des Optikmoduls zu betreiben. Das
Verfahren 1110 umfasst einen Schritt 1105 des Bereitstellens eines ersten Einstellsignals, einen Schritt 1110 des Bereitstellens eines zweiten
Einstellsignals, einen Schritt 1115 des Bereitstellens eines ersten
Filterwechselsignals und einen Schritt 1120 des Bereitstellens eines zweiten Filterwechselsignals. Das erste Einstellsignals im Schritt 1105 ist ausgebildet, um den Filterträger der ersten Filtervorrichtung in einer einem Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Bei der dem Analysemodus zugeordneten Stellung kann es sich beispielsweise um die erste Stellung oder um die zweite Stellung des Filterträgers handeln, wie vorstehend anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Das zweite Einstellsignals im Schritt 1110 ist ausgebildet, um den Filterträger der zweiten Filtervorrichtung in einer dem Analysemodus
zugeordnete Stellung einzustellen. Das erste Filterwechselsignal im Schritt 1115 ist ausgebildet, um den Filterträger der ersten Filtervorrichtung in einer einem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen. Das zweite
Filterwechselsignal im Schritt 1120 ist ausgebildet, um den Filterträger der zweiten Filtervorrichtung in einer dem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen.
Im Folgenden wird anhand von verschiedenen Modi für Bildaufzeichnungen beispielhaft ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1100 und damit eine beispielhafte Einstellungs- und Filterwechselmöglichkeit der ersten und zweiten Filtervorrichtung des Optikmoduls erläutert: In einem Analysemodus„blocked“ sind die wird der Lichtpfad aus Richtung der Lichteinheit und in Richtung der Detektionseinheit abgedeckt, entsprechend sind die Filterträger der ersten Filtervorrichtung, auch Filter LED genannt, und der zweiten Filtervorrichtung auch Filter Camera genannt, in einer„Shutter- Stellung“. Der Analysemodus„blocked“ wird beispielsweise verwendet, um ein Rauschen eines CMOS Chips (Salt-and- Pepper-Noise) zu messen. In einem Analysemodus„Auflichf wird kein Filter oder ein Analysefilter vor die LED und Kamera gesetzt. Vor den LED können auch verschiedene LED Filter hintereinander aufgenommen werden und entsprechend summiert werden. Im Analysemodus„Auflicht ist in dem beleuchteten
Filterbereich des Filterträgers der ersten Filtervorrichtung entsprechend ein Analyse- oder Anregungsfilter angeordnet, und in dem beleuchteten Filterbereich des Filterträgers der zweiten Filtervorrichtung ist ein Analysefilter oder kein Filtereinsatz angeordnet. Für Fluoreszenz werden die entsprechenden
Anregungs- und Emissionsfilter gesetzt. In einem Analysemodus„Fluoreszenz“ ist ein Anregungsfilter in dem entsprechenden Filterbereich der ersten
Filtervorrichtung und ein Emissionsfilter in dem Filterbereich der zweiten
Filtervorrichtung angeordnet. Für eine Chemolumineszenzmessung wird die Lichtquelle geblockt und der Analysefilter eingesetzt. In einem Analysemodus „Chemolumineszenz“ befindet sich in dem entsprechenden Filterbereich der ersten Filtervorrichtung ein„Shutter“, und in dem in dem Filterbereich der zweiten Filtervorrichtung ein Analysefilter oder kein Filtereinsatz. Diese Moden können mit dynamsichen Sichtfeldern (Rol) kombiniert werden.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Verwendung eines
Optikmoduls für ein Chiplabor-Analysegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt sind Kombinationen verschiedener Aufnahmemodi mit verschiedenen Sichtfeldern in einem Ablauf des Verfahrens. Der erste Aufnahmemodus 1205 zeigt beispielhaft ein Totalsichtfeld. Dabei kann zum Beispiel eine Lage der mikrofluidischen Einheit, also der Chiplabor- Kartusche, kontrolliert werden. Mit dieser Information kann ein relatives Koordinatensystem für die Chiplabor- Kartusche gelegt werden. Dies ist von Interesse, da durch Fertigung und mechanische Gegebenheiten, jede Chiplabor- Kartusche leicht verschoben in der Analyseeinheit, dem Chiplabor-Analysegerät, liegen kann. Diese Information muss einmalig gemessen werden und ROI für folgende Aufnahmen mit derselben Chiplabor- Kartusche können dynamisch angepasst werden. Mit solch einem Bild kann man auch feststellen, ob in mikrofluidischen Kanälen Fluide vorhanden sind. Ein zweiter Aufnahmemodus 1210 zeigt, wie durch Fluoreszenz ein Assayresultat auslesbar wird. In einem nächsten Schritt, wenn die erste Messmethode des ersten Teiles abgeschlossen ist und das Sample weiter prozessiert wird, kann durch eine Bildaufnahme im Durchlichtmodus, wie anhand eines dritten Aufnahmemodus 1215 gezeigt, kontrolliert werden, ob der Übergang von erster Methode in die zweite erfolgreich von statten gegangen ist, oder ob zum Beispiel Luft ins System gelangt ist oder eine Durchmischung nicht erfolgt ist. Im nächsten Schritt kann dann die zweite Methode mit einem anderen Aufnahmemodus, einem hier gezeigten vierten Aufnahmemodus 1220
aufgenommen werden. In sämtlichen Schritten können verschiedenen
Filterpositionen und Sichtfelder mit derselben optischen Einheit, dem Optikmodul, aufgenommen werden. Als Beispiel ist hier ein Assay aufgeführt, in dem in einem ersten Schritt Probenmaterial auf gereinigt wird, eine Amplifikation mittels PCR stattfindet und die Spezifität der PCR Produkte mittels einem DNA-Mikroarray nachgewiesen werden. Neben dem universellen Lagebild kann dabei auch im Hellfeld immer wieder gemessen werden, ob Blasen im Analyten sind. Dann kann eine PCR mittels Fluoreszenz verfolgt werden. Zum Beispiel in Echtzeit oder aber auch mit einer Anfangs- und Endpunktmessung. Der Mikroarray kann dann mittels Chemolumineszenz ausgelesen werden. Mikroarrays, die oft räumlich von PCR Reaktionsgefäßen getrennt sind, können so einfach nach der beschriebenen Anordnung des Analyseeinheitssystems auf einer Chiplabor- Kartusche angeordnet und mittels Kanälen verbunden werden.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Verwendung eines Chiplabor- Analysegeräts mit einem Optikmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei wird beispielsweise ein Chiplabor-Analysegerät verwendet, wie es anhand von Fig. 10 beschrieben ist. Als Beispiel ist hier ein Einsatz des Chiplabor- Analysegeräts für eine dynamische Verlaufskontrolle eines LoC-Assay gezeigt. Dazu wird eine in einem hier gezeigten Aufnahmemodus 1305 aufgenommen. Anschließend erfolgt eine Auswertung, hier durch einen ersten Block 1310 markiert. Wird eine quantitative Messung, z.B. eine Fluoreszenzmessung, vorgenommen, dann wird das Resultat in-situ ausgewertet. Entspricht das Signal dem Assay entsprechend üblichen Werten, so wird der der Versuchsablauf oder die Messung weitergeführt, entsprechend wird auch weiterhin der
Aufnahmemodus 1305 ausgeführt. Wird eine Anomalie im gemessenen Wert festgestellt, so wird das Messfeld in einem anderen Analysemodus 1315, z.B. Auflicht statt Fluoreszenz, gemessen, um zu analysieren, was zur Anomalie geführt hat. Es erfolgt eine Abweichungsmessung und ein Abgleich mit bekannten Anomalien, hier durch einen zweiten Block 1320 markiert. Die
Abweichungsmessung wird dabei mit einer Bibliothek von möglichen Fehlern abgeglichen. Bei jedem Assay gibt es verschiedene Entstehungsgründe für eine Anomalie. Mit verschiedenen Aufnahmemoden können diese geprüft und analysiert werden. Die Fehleranalyse kann dann mit der Bibliothek abgeglichen werden und eine entsprechende Fehlermeldung kann zurückgegeben werden, hier durch einen dritten Block 1325„error code“ markiert. Ist der Fehler in der
Bibliothek nicht vermerkt, kann dieser auch über Kommunikationsschnittstellen zu einem Plattformanbieter zurückgeschickt, analysiert und als neues Element in die Bibliothek aufgenommen werden. Das Verfahren wird anschließend laut der Fehlermeldung entsprechenden Anweisungen aus der Bibliothek fortgesetzt, was hier durch einen vierten Block 1330 markiert ist.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Filtervorrichtung (125, 130) für ein Optikmodul (100) für ein Chiplabor- Analysegerät (1000), wobei das Optikmodul (100) einen Lichtpfad aufweist, wobei die Filtervorrichtung (125, 130) folgende Merkmale aufweist: ein Trägerelement (205), das in dem Optikmodul (100) anordenbar ist; einen Filterträger (210), der beweglich an dem Trägerelement (205) angeordnet ist und einen ersten Filterbereich (220) und einen zweiten Filterbereich (225) aufweist; eine Antriebseinrichtung (215), die dazu ausgebildet ist, den Filterträger (210) zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Filterbereich (220) in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Filterbereich (225) in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
2. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß Anspruch 1, wobei der erste
Filterbereich (220) und/oder der zweite Filterbereich (230) als ein optischer Filter (315) oder als eine Leerposition (320) ausgeformt ist.
3. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (215) als Riemenantrieb mit einem Zahnriemen (235) und einem Elektromotor ausgeführt ist.
4. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, mit einem Sensor (310; 510), der ausgebildet ist, um ein eine Positionierung des Filterträgers (210) repräsentierendes
Sensorsignal bereitzustellen.
5. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Filterträger (210) als linear beweglicher
Filterschieber oder als drehbares Filterrad ausgeführt ist.
6. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei der Filterträger (210) als linear bewegliche
Filterschieber ausgeführt ist und mit einem weiteren Filterschieber (240), der beweglich an dem Trägerelement (205) angeordnet ist und einen weiteren ersten Filterbereich und einen weiteren zweiten Filterbereich aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (215) dazu ausgebildet ist, den weiteren Filterschieber (240) zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich in dem Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
7. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß Anspruch 6, wobei das Optikmodul (100) einen weiteren Lichtpfad aufweist, wobei in der ersten Stellung des Filterschiebers der erste Filterbereich (220) in dem Lichtpfad und der zweite Filterbereich (225) in dem weiteren Lichtpfad angeordnet ist und/oder wobei in der weiteren ersten Stellung des weiteren
Filterschiebers (240) der weitere erste Filterbereich in dem Lichtpfad und der weitere zweite Filterbereich in dem weiteren Lichtpfad angeordnet ist.
8. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Filterschieber und der weitere Filterschieber (240) zumindest abschnittsweise übereinanderliegend angeordnet und gegeneinander translatorisch verschiebbar sind.
9. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Optikmodul (100) einen weiteren Lichtpfad aufweist, wobei der Filterträger (210) als Filterrad ausgeführt ist und mit einem weiteren Filterrad (405), das drehbar an dem Trägerelement (205) angeordnet ist und einen weiteren ersten Filterbereich (410) und einen weiteren zweiten Filterbereich (415) aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (215) dazu ausgebildet ist, das weitere Filterrad (405) zwischen einer weiteren ersten Stellung, in der der weitere erste Filterbereich (410) in dem weiteren Lichtpfad angeordnet ist, und einer weiteren zweiten Stellung, in der der weitere zweite Filterbereich (415) in dem weitere Lichtpfad angeordnet ist, zu bewegen.
10. Filtervorrichtung (125, 130) gemäß Anspruch 9, wobei die Filterräder (405) nebeneinanderliegend angeordnet und synchron drehbar sind.
11. Optikmodul (100) für ein Chiplabor-Analysegerät (1000), wobei das Optikmodul (100) folgende Merkmale aufweist: eine Lichtquelle (105); einen Aufnahmebereich (110) für eine Chiplabor- Kartusche (115); einen Bildsensor (120); eine erste Filtervorrichtung (125) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die in einem Anregungslichtpfad (135) zwischen der Lichtquelle (105) und dem Aufnahmebereich (110) angeordnet ist; und eine zweite Filtervorrichtung (130) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die in einem Detektionslichtpfad (140) zwischen dem Aufnahmebereich (110) und dem Bildsensor (120) angeordnet ist.
12. Verfahren (1100) zum Betreiben eines Optikmoduls (100) für ein
Chiplabor-Analysegerät (1000) gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren (1100) folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen (1105) eines ersten Einstellsignals, das ausgebildet ist, um den Filterträger (210) der ersten Filtervorrichtung (125, 130) in einer einem Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen;
Bereitstellen (1110) eines zweiten Einstellsignals, das ausgebildet ist, um den Filterträger (210) der zweiten Filtervorrichtung (125, 130) in einer dem Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen; Bereitstellen (1115) eines ersten Filterwechselsignals, das ausgebildet ist, um den Filterträger (210) der ersten Filtervorrichtung (125, 130) in einer einem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen; und
Bereitstellen (1120) eines zweiten Filterwechselsignals, das ausgebildet ist, um den Filterträger (210) der zweiten Filtervorrichtung (125, 130) in einer dem weiteren Analysemodus zugeordnete Stellung einzustellen.
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