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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE69738555 T2
Publication typeGrant
Application numberDE1997638555
Publication date2 Apr 2009
Filing date22 Apr 1997
Priority date22 Apr 1996
Also published asDE69738555D1, EP0803724A2, EP0803724A3, EP0803724B1, US6042785
Publication number1997638555, 97638555, DE 69738555 T2, DE 69738555T2, DE-T2-69738555, DE1997638555, DE69738555 T2, DE69738555T2, DE97638555
InventorsRaimo Harju
ApplicantWallac Oy
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Gerät unter Verwendung verschiedener optischer Messverfahren Device using various optical measurement methods translated from German
DE 69738555 T2
Abstract  available in
Claims(3)  translated from German
  1. Ein Multilabel-Messinstrument, insbesondere ein multifunktionales optisches Laborinstrument zur Durchführung verschiedener Messungen wie Photolumineszenzmessungen, Absorptionsmessungen oder Messungen der chemischen Lumineszenz einer flüssigen Probe ( A multi-label measuring instrument, in particular multi-functional optical laboratory instrument for performing various measurements such as photoluminescence, absorption measurements or measurements of the chemical luminescence of a liquid sample ( 39 39 ) oder festen Probe auf einer Probenunterlage, wobei das besagte Instrument über einen Messkopf verfügt, der folgende Teile umfasst – eine CW-Lampe ( ) Or solid sample on a sample pad, said instrument has a measuring head, which comprises the following parts - CW lamp ( 11 11 ), – einen ersten Emissionsdetektor ( ), - A first emission detector ( 76 76 ) zur Erfassung der Emission der Probe ( ) For detecting the emission of the sample ( 39 39 ) – einen zweiten photometrischen Detektor ( ) - A second photometric detector ( 63 63 ) für Absorptionsmessungen sowie – mindestens eine optomechanische Einheit zur Lenkung des optischen Lichtweges. dadurch gekennzeichnet , dass – zur Bereitstellung eines vielseitigen optischen Instruments der Messkopf des Instruments zwecks Anregung einer kontinuierlichen Wellenfluoreszenz und für Absorptionsmessungen mit einer CW-Lampe ( ) For absorption measurements, and - at least one optomechanical unit for guiding the optical light path characterized in that -. For providing a versatile optical instrument the measuring head of the instrument for the purpose of excitation of a continuous wave fluorescence and absorption measurements with a CW lamp ( 11 11 ), für die zeitaufgelöste Photolumineszenzanregung mit einer Pulslampe ( ), For time-resolved photoluminescence excitation with a pulse lamp ( 91 91 ) und zur Änderung der Messeigenschaften des Instruments mit einer optomechanischen Kopplungseinheit ( ) And amending the measurement properties of the instrument with an optomechanical coupling unit ( 40 40 ) ausgestattet ist, – die optomechanische Kopplungseinheit ( ) Is equipped - the optomechanical coupling unit ( 40 40 ) aus einem beweglichen Block ( ) Of a movable block ( 42 42 ) besteht, der drei Bereiche umfasst und dadurch zwischen der ersten, zweiten und dritten Position bewegt werden kann, – und dass im Block ( ) Which comprises the three areas and thereby can be moved between the first, second and third position, - and that in the block ( 42 42 ) der erste Bereich mit einem ersten Spiegel ( ), The first region having a first mirror ( 47 47 ) der zweite Bereich mit einem zweiten Spiegel ( ) Of the second area with a second mirror ( 43 43 ) und der dritte Bereich mit einer Blende ( ) And the third region with an aperture ( 49 49 ) ausgestattet ist, wobei – der erste Bereich des Blocks optische Wege ( Is) fitted, wherein - the first portion of the block optical paths ( 53 53 ) für die Messung der Photolumineszenz und Absorption bereitstellt, wenn der Block ( ) For the measurement of the photoluminescence and absorption provides, when the block ( 42 42 ) in die erste Position gebracht wird, – der zweite Bereich des Blocks einen optischen Weg ( ) Is brought into the first position, - the second portion of the block an optical path ( 52 52 ) für die Messung der zeitaufgelösten Photolumineszenz bereitstellt, wenn der Block ( ) For measuring the time-resolved photoluminescence provides, when the block ( 42 42 ) in die zweite Position gebracht wird, und – der dritte Bereich des Spiegelblocks einen optischen Weg ( ) Placed in the second position, and - the third portion of the mirror block an optical path ( 53 53 ) für die Messung der chemischen Lumineszenz bereitstellt, wenn der Block ( ) For the measurement of the chemical luminescence provides, when the block ( 42 42 ) in die dritte Position gebracht wird. ) Is brought into the third position.
  2. Messinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die optomechanische Kopplungseinheit ( Measuring instrument according to claim 1, characterized in that - the optomechanical coupling unit ( 40 40 ) des Instruments mit einem Referenzdetektor ( ) Of the instrument with a reference detector ( 41 41 ) ausgestattet ist, – dass der erste Bereich des Blocks ( ) Is provided, - that the first portion of the block ( 42 42 ) mit einem Referenzspiegel ( ) With a reference level ( 46 46 ) ausgestattet ist, wobei der erste Bereich des Blocks einen optischen Weg ( Is) fitted, wherein the first portion of the block an optical path ( 53 53 ) von der CW-Lampe ( ) Of the CW light ( 11 11 ) über den ersten Referenzspiegel ( ) Via the first reference mirror ( 46 46 ) zum Referenzdetektor ( ) To the reference detector ( 41 41 ) bereitstellt, wenn der Block ( ) Provides, when the block ( 42 42 ) in die erste Position gebracht wird, – und dass der zweite Bereich des Blocks ( ) Is brought into the first position, - and that the second area of the block ( 42 42 ) mit einem zweiten Referenzspiegel ( ) With a second reference level ( 44 44 ) ausgestattet ist, wobei der zweite Bereich des Blocks einen optischen Weg ( Is) fitted, wherein the second portion of the block an optical path ( 52 52 ) von der Pulslampe ( ) From the pulse lamp ( 91 91 ) über den zweiten Referenzspiegel ( ) Via the second reference mirror ( 44 44 ) zum Referenzdetektor ( ) To the reference detector ( 41 41 ) bereitstellt, wenn der Block ( ) Provides, when the block ( 42 42 ) in die zweite Position gebracht wird. ) Is brought into the second position.
  3. Messinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf und der Block ( Measuring instrument according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring head and the block ( 42 42 ) auch in vertikaler Richtung bewegt werden können, sodass sich bei der Messung der Photolumineszenz eines trockenen Vertiefungsbodens oder über der Vertiefung fixierten Filters in der ersten Position des Blocks ( ) Can also be moved in the vertical direction, so that in the measurement of photoluminescence of a dry well bottom or above the recess fixed filter in the first position of the block ( 42 42 ) die Messhöhe entsprechend einstellen lässt. ) The measurement height can be adjusted accordingly.
Description  translated from German
  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • 1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the Invention
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der biochemischen Laborinstrumente für verschiedene Anwendungen von Mikrotitrationsplatten und entsprechenden Probenunterlagen. The present invention relates generally to the field of biochemical laboratory instrumentation for different applications of microtitration plates and corresponding sample documents. Die Erfindung betrifft insbesondere die verbesserte und komplettere Kombination der Instrumenteneigenschaften von Fluorimetern, Photometern und Luminometern. More particularly, the invention relates to improved and more comprehensive combination of instrument characteristics of fluorometers, photometers and luminometers. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Multilabel-Messinstrument, speziell ein optisches Multifunktionslaborinstrument zum Ausführen verschiedener Messungen, wie z. B. Photolumineszenzmessung, Absorptionsmessung oder Chemilumineszenzmessung einer flüssigen Probe oder einer festen Probe auf einer Probenunterlage, wobei das Instrument umfasst; More particularly, the invention relates to a multilabel measurement instrument, especially an optical multifunction laboratory instrument for performing different measurements, such as photoluminescence measurement, absorption measurement or chemiluminescence measurement of a liquid sample or a solid sample on a sample pad, wherein the instrument includes.
    • – eine CW-Lampe und eine Pulslampe - CW lamp and a lamp pulse
    • – einen ersten Emissionsdetektor zum Erfassen von Emission der Probe - A first emission detector for detecting emission from the sample
    • – einen zweiten photometrischen Detektor für Absorptionsmessungen und - A second photometric detector for absorption measurements and
    • – mindestens eine optomechanische Einheit, wie z. B. einen Spiegel, zum Lenken des optischen Lichtweges. - At least one optomechanical unit, such as a mirror, for directing the optical light path..
  • [0002] [0002]
    In dieser Patentanmeldung wird der Begriff „Photolumineszenz" in der Bedeutung „jede durch einfallende optische Strahlung erzeugte optischen Photonenemission" verwendet. In this application, the term "photoluminescence" "each generated by incident optical radiation optical photon emission" is used to mean. Der Begriff „Fluoreszenz" hatte in älteren Schriften dieselbe Bedeutung, „Fluoreszenz" soll aber jetzt ausschließlich die molekularen Verfahren betreffen. The term "fluorescence" in older writings had the same meaning, "Fluorescence" but is now only the molecular methods concern.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik 2. Description of the Prior Art
  • [0003] [0003]
    Die typischen Instrumente in analytischen, chemischen Forschungslaboren sind die verschiedenen spektroskopischen Instrumente. The typical instruments in analytical chemical research laboratories are the different spectroscopic instruments. Viele von ihnen nutzen den optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Many of them use the optical region of the electromagnetic spectrum. Die zwei gebräuchlichen Arten von Instrumenten sind die Spektrophotometer und die Spektrofluorimeter Diese Instrumente umfassen normalerweise eine oder zwei Wellenlängen-Dispersionsvorrichtungen, wie Monochromatoren. The two common types of instruments are the spectrophotometers and the spectrofluorimeter These instruments comprise usually one or two wavelength dispersion devices, like monochromators. Die Dispersionsvorrichtungen ermöglicht ihnen das Durchführen photometrischer und fluorometrischer Messungen im gesamten optischen Spektrum. The dispersion devices allows them to perform photometric and fluorometric measurements throughout the optical spectrum.
  • [0004] [0004]
    Die Routinearbeit und auch die Forschungsarbeit in analytischen, biochemischen Labors und in klinischen Labors basiert häufig auf verschiedenen Kennzeichnungen und Labels, die in der Untersuchung an Makromoleküle gekoppelt sind. The routine work and also the research work in analytical biochemical laboratories and in clinical laboratories are often based on different labels and labels that are coupled in the study of the macromolecules. Die typischen verwendeten Labels sind verschiedene radioaktive Isotope, Enzyme, verschiedene fluoreszierende Moleküle und z. B. fluoreszierende Chelate von seltenen Erdmetallen. The typical labels used are different radioactive isotopes, enzymes, different fluorescent molecules and z. B. fluorescent chelates of rare earth metals.
  • [0005] [0005]
    Die Erkennung von Enzymlabeln kann durch das Nutzen seiner natürlichen biochemischen Funktion, dh zum Ändern der physikalischen Eigenschaften der Moleküle, ausgeführt werden. The detection of enzyme labels can by utilizing its natural biochemical function, that are executed for changing the physical properties of the molecules. In Enzymimmunoassays werden farblose Substanzen durch Enzym zu farbigen Substanzen oder nicht fluoreszierende Substanzen zu fluoreszierenden Substanzen katalysiert. In enzyme immunoassays colorless substances by enzyme to colorful substances or non-fluorescent substances to be catalyzed fluorescent substances. Deswegen werden die verschiedenen instrumentellen Messverfahren benötigt. Therefore, the different instrumental methods of measurement are needed.
  • [0006] [0006]
    Biochemische und klinische Labors haben Gamma- und Betazähler für Radioisotope, Filterphotometer für kolorimetrische Immunoassays und für klinische Chemiedetermination, Filterfluorimeter für Fluoreszenzimmunoassays, Luminometer für Chemilumineszenz, zeitaufgelöste Fluorimeter, usw. Biochemical and clinical laboratories have gamma- and beta counter for radioisotopes, filter photometers for colorimetric immunoassays and for clinical Chemiedetermination, Filterfluorimeter for fluorescent immunoassays, luminometers for chemiluminescence, time-resolved fluorometers, etc.
  • [0007] [0007]
    Es gibt aber nicht viele Instrumente auf dem Markt, die in der Lage sind, mehr als eine Messtechnologie im selben Instrument einzusetzen. However, there are not many instruments on the market that are able to use more than one measurement technology in the same instrument. Technisch sind alle Fluorimeter in der Lage, chemische Glühlumineszenz zu messen, aber dies wird in vielen Instrumenten nicht genutzt. Technically, all fluorimeter able to measure chemical Glühlumineszenz, but this is not used in many instruments.
  • [0008] [0008]
    Eines dieser Instrumente ist ein Spektrofluorimeter von Perkin Elmer Corporation, der aufgrund seiner Blitzanregungslampe und seines analogen Detektionsverfahrens in der Lage ist, Fluoreszenz, Phosphoreszenz und Lumineszenz von Küvetten zu messen. One of these instruments is a spectrofluorometer by Perkin Elmer Corporation, which is due to its flash excitation lamp and analogue detection method in its able to measure fluorescence, phosphorescence and luminescence from cuvettes. Das Unternehmen liefert eine Faseroptikoption für Mikrotitrationsplatten. The company supplies a fiber optic option for microtiter plates. Ein Spektrofluorimeter ist hingegen eigentlich ein viel weniger empfindlicheres Instrument als ein Filterfluorimeter, und das Faseroptiksystem verringert die Empfindlichkeit des Instruments sogar noch mehr. A spectrofluorimeter, however, is actually a lot less than a more sensitive instrument Filterfluorimeter, and the fiber optic system reduces the sensitivity of the instrument even more.
  • [0009] [0009]
    Auf dem Markt gibt es auch ein Instrument namens „Fluostar", das ursprünglich von BMG Lab Technologies GmbH, Offenburg, Deutschland, hergestellt wurde. Dieses Instrument ist in der Lage, herkömmliche Fluoreszenz und zeitaufgelöste Photolumineszenz zu messen. Es hat Lichtwellenleiter sowohl in der Anregungsseite als auch in der Emissionsseite, und seine Detektionstechnologie basiert auf dem gesteuerten Analogon, das häufig als „Boxcar"-Detektion bezeichnet wird. On the market there are also a tool called "Fluostar", originally, Germany produced by BMG Lab Technologies, Offenburg. This instrument is able to measure conventional fluorescence and time-resolved photoluminescence. It has fiber optics in both the excitation side and in the emission side and its detection technology is based on the controlled analog which is often called "boxcar" detection designated. Das Anwenden der Lichtwellenleitertechnologie in der Emissionsseite und die Analogdetektion schränken beide die Empfindlichkeit des Instruments ein. Applying the optical waveguide technology in the emission side and the analog detection limit both the sensitivity of the instrument.
  • [0010] [0010]
    Auf dem Markt gibt es auch eine ein kombiniertes Photometer und Luminometer umfassende Vorrichtung namens „Anthos Lucy" von Labtech International, Uckfield, Großbritannien. Es kommt auch gerade ein kombiniertes Fluorimeter und Photometer von Molecular Dynamics, Inc., Kalifornien auf den Markt. Die weitere Leistung der Vorrichtungen ist nicht bekannt. In the market, there is also a a combined photometer and luminometer comprehensive device called "Anthos Lucy" from Labtech International, Uckfield, UK. It also comes just a combined fluorometer and photometer from Molecular Dynamics, Inc., California on the market. The more performance of the devices is not known.
  • [0011] [0011]
    Die Schrift The font WO 95/04263 WO 95/04263 legt ein multifunktionales Photometer dar, das in der Lage ist, Lichtabsorption, Fluoreszenz und Lumineszenz einer Probe zu messen. sets a multi-functional photometer which is capable of measuring light absorbance, fluorescence, and luminescence of a sample. Das optische System enthält mehrere Linsen, Filter, Sensoren und eine bewegliche Verbindung für das Leiten von Glasfaserleitern. The optical system includes a plurality of lenses, filters, sensors and a movable connection for conducting optical fibers. Die Lichtquelle der Vorrichtung produziert ein kontinuierliches Licht, und das Anregungslicht wird durch Lichtwellenleiter von oben auf die Probe gebracht. The light source of the device produces a continuous light and the excitation light is brought by optical waveguide on top of the sample. Das Emissionslicht wird zum Ausführen der Photolumineszenz ebenfalls über der Probe durch Lichtwellenleiter zum Detektor gesammelt. The emission light is collected for performing the photoluminescence also on the sample by optical fiber to the detector. Der Detektor zum Ausführen der Absorbanz wird unter der Probe platziert. The detector for performing absorbance is placed under the sample. Ein halbtransparenter Spiegel richtet einen Teil des Anregungslichts auf einen Referenzdetektor. A semi-transparent mirror directs a portion of the excitation light to a reference detector.
  • [0012] [0012]
    Die Schrift The font EP 0 677 732 A2 EP 0677732 A2 offenbart eine photometrische Vorrichtung zum Messen von Lichtabsorption, Lichtstreuung, Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz der Proben. discloses a photometric device for measuring light absorption, light scattering, fluorescence and / or phosphorescence of the samples. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle und Photodetektoren. The apparatus comprises a light source and photodetectors. Licht wird zu/von einer Probe von einem richtungsändernden Mechanismus, der auf einer komplizierten Rotoranordnung beruht, die mindestens einen in eine Reihe von Spiegelpositionen betreibbaren Spiegel umfasst, geleitet. Light is to / from a sample from a direction changing mechanism based on a complicated rotor assembly comprising at least one operable in a series of mirror positions mirror, passed. Jede Position entspricht einer geänderten Lichtübertragungsrichtung. Each position corresponds to a change in light transmission direction. Die Lichtquelle ist mit Linsen in mit einem Filterrad kombiniert. The light source is combined with lenses with a filter.
  • [0013] [0013]
    Nach Wissen des Erfinders gibt es keine Instrumente für Mikrotitrationsplatten oder ähnliche Probenunterlagen, die in der Lage sind, die folgenden vier Technologien zu messen. According to the inventor's knowledge, there are no instruments for microtiter plates or similar sample documents that are able to measure the following four technologies. Die Technologien sind Photolumineszenz, Absorption, Chemilumineszenz und zeitaufgelöste Photolumineszenz. The technologies are photoluminescence, absorption, chemiluminescence and time-resolved photoluminescence.
  • [0014] [0014]
    Der Anmelder, die Fa. Wallach, stellt seit 1983 zeitaufgelöste Fluorimeter her. The applicant for the company. Wallach, manufactures since 1983 time-resolved fluorometer. Das erste Modell des Instruments namens Arcus 1230 war in der Lage, nur Röhrchen in Gestellen oder Streifen von Mikrotitrationsplatten in Gestellen zu zählen. The first model of the instrument called Arcus 1230 was able to count only tubes in racks or strips of microtiter plates in racks. Die fluoreszierende Lösung wurde durch die Wand eines Röhrchens oder eine Vertiefung der Streifen angeregt. The fluorescent solution was inspired by the wall of a tube or a deepening of the strip. Die Emission wurde vom Boden erfasst. The emission was detected from the ground. Das zweite Modell des zeitaufgelösten Wallac-Fluorimeters 1232 wurde 1988 vorgestellt und war in der Lage, die ganze Mikrotitrationsplatte zu messen. The second model of the time-resolved fluorometer Wallac 1232 was introduced in 1988 and was able to measure the entire microtiter plate. Die Anregungsoptik befindet sich auf der Oberseite der Platte und umfasst drei Quartzlinsen und Filter. The excitation optics is located on the top of the plate and includes three quartz lenses and filters. Die Emissionsoptik befindet sich unter der Probe und umfasst UV-Filter und drei Kunststofflinsen. The emission optics located below the sample and includes UV filters and three plastic lenses. Einige Jahre später wurde ein Modell namens 1234 mit zwei zusätzlichen Interferenzfiltern in der Emissionsseite vorgestellt. Some years later, a model called the 1234 with two additional interference filters was introduced in the emission side.
  • [0015] [0015]
    All diese Instrumente wenden allerdings nur zeitaufgelöste Technologie zum Messen von Photolumineszenz an. However, all these instruments apply only time-resolved technology for measuring photoluminescence.
  • Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung Objects and Summary of the Invention
  • [0016] [0016]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes optisches Instrument an die Hand zu geben, um verschiedene Labor-Messungen auszuführen, die verschiedene Technologien der Spektroskopie, dh Photolumineszenz, Absorption und Chemilumineszenz von flüssigen oder festen Proben, nutzen, die in Mikrotitrationsplatten, in anderen Anordnungen für mehrere Vertiefungen oder in anderen Arten von Probenunterlagen, wie Filtern, Gele, usw., die üblicherweise in Labors verwendet werden, angeordnet sind. The object of the present invention is to provide a compact optical instrument to undertake to perform various laboratory measurements, the different technologies of spectroscopy, that is, photoluminescence, absorption, and chemiluminescence of liquid or solid samples, use, the other in microtitration plates, in arrangements for a plurality of wells or in other types of sample documents, are such as filters, gels, etc., which are commonly used in laboratories is arranged.
  • [0017] [0017]
    Die weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige optomechanische Anordnung zum Verbinden einer Pulslampe mit dem optischen Instrument zu beschreiben, die die Verwendungsmöglichkeit der Vorrichtung in den empfindlichsten biochemischen Assays, z. B. in zeitaufgelösten Fluoreszenzassays, vergrößert. The further object of the invention is to describe a novel optomechanical arrangement for connecting a pulse-lamp to said optical instrument, which in time-resolved fluorescence assays, increases the possibility of using the device into the most sensitive biochemical assays, for. Example. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument umfasst; The invention is characterized in that the instrument comprises;
    • – einen Block mit mindestens einem Spiegel und mindestens einer Blende, - A block with at least one mirror and at least one aperture,
    • – wobei der Block mit drei Abschnitten versehen ist, so dass der Block zwischen drei Positionen beweglich ist, wodurch - The block being provided with three sections, so that the block is movable between three positions, whereby
    • – bei Bewegen des Blocks in die erste Position der erste Abschnitt des Blocks einen ersten optischen Weg von der CW-Lampe über den ersten Spiegel zu der Probe und einen zweiten optischen Weg von der Probe durch den ersten Spiegel zu dem ersten Detektor vorsieht, um eine Photolumineszenz-Messung durchzuführen, und - In moving the block in the first position the first section of the block a first optical path from the CW lamp via the first mirror to the sample and a second optical path from the sample through the first mirror to the first detector provides a perform photoluminescence measurement, and
    • – in der ersten Position der erste Abschnitt des Blocks weiterhin einen optischen Weg von der CW-Lampe über den ersten Spiegel durch die Probe zu dem zweiten Detektor vorsieht, um eine Absorptionsmessung durchzuführen, und - In the first position the first section of the block further provides an optical path of the CW-lamp via the first mirror through the sample to the second detector in order to perform an absorbance measurement, and
    • – bei Bewegen des Blocks in eine andere Position der andere Abschnitt des Blocks einen weiteren optischen Weg zu der Probe oder einen Weg von der Probe zu dem ersten Detektor vorsieht, um andere Messungen durchzuführen. - In moving the block in a different position of the other portion of the block a further optical path to the sample or a path from the sample to the first detector provides to perform other measurements.
  • [0018] [0018]
    Diese Aufgaben können durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Messen von Photonenemissionen oder Absorption von verschiedenen Probenunterlagen, wie Mikrotitrationsplatten, verwirklicht werden, wobei eine Vorrichtung umfasst: These objects, by providing an apparatus for measuring photon emissions or absorption from different sample supports, such as microtitration plates, can be realized, wherein a device comprises:
    • – eine Dauerstrichlampeneinheit (CW-Lampeneinheit) zur Photolumineszenzanregung und Absorptionsmessung - A continuous wave lamp unit (CW lamp unit) for photoluminescence excitation and absorption measurement
    • – CW-Lampeneinheit mit CW-Lampe, Wellenlängenauswahlmittel und Optik, dh Lichtsammelmittel und Lichtlenkungsmittel - CW lamp unit with CW lamp, wavelength selection means and optics, ie light mopping and light guiding means
    • – einen flüssigen Lichtwellenleiter zwischen der Lampe und dem Probenfach - A liquid optical waveguide between the lamp and the sample compartment
    • – eine photometrische Detektoreinheit zur Absorptionsmessung, mit einem Lichtsammelmittel und Detektionsmittel, - A photometric detector unit for absorption measurement, with a light-collecting means and detection means,
    • – eine Emissionseinheit mit Detektionsmittel, Wellenlängenauswahlmittel, Photonenemissionssammel- und -leitmitteln, Blendenmittel zum Begrenzen des Emissionsstrahls - An emitting unit with detection means, wavelength selection means, Photonenemissionssammel- and guiding means, aperture means for limiting the emission beam
    • – die optomechanische Kopplungseinheit mit Reflexionsmitteln zum Lenken von Anregungs- und photometrischen Lichtstrahlen - The optomechanical coupling unit with reflecting means for directing excitation and photometric light beams
    • – die optomechanische Kopplungseinheit mit den ersten Reflexionsmitteln zum Leiten von Lumineszenzemission in den Detektor - The optomechanical coupling unit with the first reflecting means for directing luminescence emission in the detector
    • – die optomechanische Kopplungseinheit mit den zweiten Reflexionsmitteln zum Untersuchen eines Teils einer durch die CW-Lampe erzeugten Strahlung - The optomechanical coupling unit to the second reflecting means for examining a portion of a generated by the CW lamp radiation
    • – die optomechanische Kopplungseinheit mit Stabilisierungsmitteln für die Strahlung der CW-Lampe - The optomechanical coupling unit with stabilizing means for radiation of the CW-lamp
    • – einen Plattenhalter für Mikrotitrationsplatten oder eine andere entsprechende Probenunterlage und Plattenhalterbewegungsmittel - A disc holder for microtiter plates or other appropriate sample pad and plate holder moving means
    • – Steuerungsmittel mit Elektronik- und Schnittstellenmitteln für Computer - Control means with electronics and interface means for computer
  • [0019] [0019]
    Die vorliegende Erfindung umfasst ferner: The present invention further comprises:
    eine Pulslampeneinheit für zeitaufgelöste Photolumineszenzanregung, wobei a pulse lamp unit for time-resolved photoluminescence excitation, which
    • – die Pulslampe Anregungspuls erzeugende Mittel, Wellenlängenauswahlmittel, ein Lichtsammelmittel und Lichtleitmittel umfasst - Includes the pulse lamp excitation pulse generating means, wavelength selection means, a light collecting means and light guiding means
    • – die optomechanische Kopplungseinheit ein optionales dichroitisches Reflexions- und Übertragungsmittel umfasst - The optomechanical coupling unit includes an optional dichroic reflection and transmission means
    • – die optomechanische Kopplungseinheit ein zweites optionales Reflexionsmittel umfasst - The optomechanical coupling unit includes an optional second reflecting means
    • – die optomechanische Kopplungseinheit ein optionales Filtermittel umfasst. - The optomechanical coupling unit includes an optional filter means.
  • [0020] [0020]
    Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung auch: According to another embodiment of the present invention, the device also comprises:
    • – Mittel zum Anpassen der Höhe des Messkopfs. - Means for adjusting the height of the measuring head.
  • [0021] [0021]
    Die vorliegende Erfindung beschreibt ein neues, vielseitig einsetzbares, nicht isotopisches, optisches Instrument für verschiedene optische Messungen in biochemischen oder klinischen Labors. The present invention describes a new, versatile, non-isotopic, optical instrument for various optical measurements in biochemical or clinical laboratories. Es ist auch in der Lage, mehrere Arten von Lumineszenz- und Absorptionsmessungen auf verschiedenen Arten von Probenvertiefungsmatrizen oder auf anderen Substraten in der Größe von Standard-Mikrotitrationsplatten auszuführen. It is also able to perform several types of luminescence and absorption measurements on different types of Probenvertiefungsmatrizen or to other substrates in the size of standard microtiter plates.
  • [0022] [0022]
    Das optische System des optischen Instruments umfasst eine CW-Lampe und eine Pulslampe und zwei Detektoren und eine neuartige optomechanische Kopplungseinheit. The optical system of the optical instrument comprises a CW-lamp and a pulse-lamp and two detectors and a novel optomechanical coupling unit. Durch Bewegen des Blocks innerhalb der Kopplungseinheit können optische Wege optimiert werden und daher die Messeigenschaften des Instruments verändern. By moving the block inside the coupling unit optical paths can be optimized and hence change measuring properties of the instrument.
  • [0023] [0023]
    Eine Verwendung dieser Erfindung ist ein Photolumineszenzzähler, bei dem eine Probe von oben mit einer der Lampen angeregt wird. One use of this invention is a Photolumineszenzzähler, wherein a sample is excited from the top with one of the lamps. In dieser Hinsicht betrifft die Erfindung die Instrumente, die normalerweise Plattenfluorimeter genannt werden. In this respect, the invention relates to the instruments usually called Plattenfluorimeter.
  • [0024] [0024]
    Eine weiter Verwendung dieser Erfindung sind kolorimetrische Messungen, bei denen die Intensität eines Lichtstrahls erst ohne jede Probe und dann durch die Probe gemessen wird. A further use of this invention is colorimetric measurements where the intensity of a light beam is measured only without any sample and then through the sample.
  • [0025] [0025]
    Aus den Messergebnissen wird der Absorptionswert der Probe berechnet. From the measurement results of the absorption of the sample is calculated. In dieser Hinsicht betrifft diese Erfindung die Instrumente, die normalerweise photometrische Plattenleser genannt werden. In this regard, this invention relates to the instruments usually called photometric plate reader.
  • [0026] [0026]
    Noch eine weitere Verwendung dieser Erfindung ist ein Chemilumineszenzzähler, bei dem optische Emissionen aufgrund chemischer Reaktionen von der Oberseite der Vertiefung gezählt werden. Yet another use of this invention is a chemiluminescence be counted from the top of the well in which optical emissions due to chemical reactions. In dieser Hinsicht betrifft diese Erfindung Instrumente, die normalerweise Plattenluminometer genannt werden. In this regard, this invention relates to instruments that are usually called plate luminometer.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • [0027] [0027]
    Andere Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden genauen Beschreibung und durch Heranziehen der Zeichnungen ersichtlich, bei denen: Other advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and by referring to the drawings, in which:
  • [0028] [0028]
    1 1 ein schematisches Ablaufdiagramm der Einheiten der bevorzugten Ausführungsform des optischen Instruments mit einer Pulslampeneinheit ist. is a schematic flow diagram of the units of the preferred embodiment of the optical instrument with a pulse lamp unit.
  • [0029] [0029]
    2 2 eine detaillierte Abbildung des Bauteils und der verschiedenen optischen Wege einer bevorzugten Ausführungsform des optischen Instruments ist. a detailed illustration of the component and the different optical paths of a preferred embodiment of the optical instrument is.
  • [0030] [0030]
    3 3 eine schematische Abbildung des standardmäßigen 8-Positionen-Filterrads für Fluorometrie und Photometrie ist. a schematic illustration of the standard 8-position filter wheel for fluorometry and photometry.
  • [0031] [0031]
    4 4 eine schematische Abbildung des alternativen 4-Positionen-Filterrads für Fluorometrie und Photometrie ist. a schematic illustration of the alternative 4-position filter wheel for fluorometry and photometry.
  • [0032] [0032]
    5 5 eine schematische Abbildung eines Blocks einer optischen Kopplungseinheit ist. a schematic illustration of a block of optical coupling unit.
  • [0033] [0033]
    6 6 eine schematische Abbildung eines Filterschiebers in der Emissionseinheit ist. a schematic illustration of a filter slide in the emission unit.
  • [0034] [0034]
    7 7 eine schematische Abbildung eines Blendenschiebers in der Emissionseinheit in der Nähe des oberen Detektors ist. a schematic illustration of an aperture slide in emission unit near the upper detector.
  • [0035] [0035]
    8 8 eine schematische Abbildung eines Filterschiebers in der Pulslampeneinheit ist. a schematic illustration of a filter slide in the pulse-lamp unit.
  • [0036] [0036]
    9 9 eine schematische Abbildung der optischen Wege und der Bauteile ist, die in Photolumineszenzmessungen verwendet werden. a schematic illustration of the optical paths and the components is used in photoluminescence measurements.
  • [0037] [0037]
    10 10 eine schematische Abbildung der optischen Wege und der Bauteile ist, die in Absorptionsmessungen verwendet werden. a schematic illustration of the optical paths and the components is used in absorption measurements.
  • [0038] [0038]
    11 11 eine schematische Abbildung der optischen Wege und der Bauteile ist, die in Chemilumineszenzmessungen verwendet werden. a schematic illustration of the optical paths and the components is used in chemiluminescence.
  • [0039] [0039]
    12 12 eine schematische Abbildung der optischen Wege und der Bauteile ist, die in zeitaufgelösten Photolumineszenzmessungen verwendet werden. a schematic illustration of the optical paths and the components is used in time-resolved photoluminescence measurements.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Detailed Description of the Preferred Embodiment
  • [0040] [0040]
    1 1 wird als schematisches Ablaufdiagramm der Einheiten der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer CW-Lampeneinheit is as schematic flow diagram of the units of the preferred embodiment of the present invention with a CW lamp unit 10 10 , einer optomechanischen Kopplungseinheit , An optomechanical coupling unit 40 40 , der photometrischen Detektoreinheit , The photometric detector unit 60 60 , einer Emissionseinheit , An emission unit 70 70 und einer Pulslampeneinheit and a pulse lamp unit 90 90 dargelegt. set forth.
  • [0041] [0041]
    2 2 ist die detaillierte Abbildung der Bauteile und der verschiedenen optischen Wege einer bevorzugten Ausführungsform des optischen Instruments. is the detailed illustration of the components and the different optical paths of a preferred embodiment of the optical instrument. Die Lampe The Lamp 11 11 in der CW-Lampeneinheit in the CW lamp unit 10 10 ist eine Wolfram-Halogenreflektorlampe (z. B. Osram, 12 V, 75 W, dichroitischer UV-Reflektor) und wird für sowohl die ständige Wellenfluoreszenzanregung als auch für Absorptionsmessungen verwendet. is a tungsten halogen reflector lamp (z. B. Osram, 12 V, 75 W, dichroic UV-reflector), and is used for both the continuous wave fluorescence excitation and for absorption measurements. Diese Lampe hat genügend Leistung, um optische Strahlung für die Photolumineszenzanregung zwischen 350 und 700 nm und für Absorptionsmessungen von 400 bis 700 nm zu erzeugen. This lamp has enough power to generate optical radiation for photoluminescence excitation between 350 and 700, the nm and for absorption measurements from 400 to 700 nm.
  • [0042] [0042]
    Der Infrarot-Teil der Strahlung von der Lampe The infrared part of radiation from the lamp 11 11 wird durch einen gehärteten Schott KG2-Glasfilter is a hardened KG2 Schott glass filter 12 12 mit einer Dicke von 4 mm absorbiert. absorbed with a thickness of 4 mm. Nach der Streulicht-Blendenplatte After the scattered light diaphragm plate 13 13 mit einem Durchmesser von 6 mm wird die optische Strahlung mit einer Linse with a diameter of 6 mm the optical radiation having a lens 14 14 durch einen Interferenzfilter (nicht gezeigt), der sich in einem Filterrad through an interference filter (not shown) located in a filter wheel 16 16 befindet (Details werden in is (Details are in 3 3 gezeigt), parallel ausgerichtet. shown) aligned in parallel. Die Linse The lens 14 14 ist eine antireflexionsbeschichtete UV-Linse mit einer Brennweite von 25 mm und einem Durchmesser von 14 mm. is an anti-reflection coated UV-lens having a focal length of 25 mm and a diameter of 14 mm.
  • [0043] [0043]
    Dann wird der Lichtstrahl mit einer Linse Then, the light beam with a lens 15 15 , ähnlich der Linse , Similar to the lens 14 14 , in einen flüssigen Lichtwellenleiter In a liquid optical waveguide 17 17 mit einem effektiven Durchmesser von 3 mm und einer Länge, die 500 mm beträgt, gebündelt. with an effective diameter of 3 mm and a length is 500 mm, bundled. Dies isoliert den Messkopf thermisch und mechanisch. This isolates the measuring head thermally and mechanically. Es schirmt auch die Messeinheit vor dem Streulicht der CW-Lampe ab. It also shields the measuring unit in front of the scattered light from the CW lamp.
  • [0044] [0044]
    Der flüssige Lichtwellenleiter The liquid optical waveguide 17 17 hat eine sehr hohe UV-Durchlässigkeit und eine niedrige Infrarot-Durchlässigkeit. has a very high UV transmittance and low infrared transmittance. Das Verwenden des flüssigen Lichtwellenleiters an Stelle eines Glasfaserbündels stellt sicher, dass keine IR-Strahlung die Probe erreicht und sie erhitzt. Using the liquid light guide instead of a glass fiber bundle ensures that no IR-radiation reaches the sample and heat it.
  • [0045] [0045]
    Für die Zwecke der Wellenlängenauswahl befinden sich verschiedene optische Filter in einem Filterrad For the purposes of wavelength selection, various optical filters are located in a filter 16 16 . , Das gleiche Rad The same wheel 16 16 kann sowohl in der Fluoreszenzanregung als auch in der Absorptionsmessung verwendet werden. can be used in both fluorescence excitation and in absorption measurements. Obwohl die Fluoreszenzanregungsfilter typischerweise breiter und besser blockiert sind als Absorptionsfilter. Although the fluorescence excitation filters are typically blocked wider and better absorption filter. Diese Anordnung erlaubt es, die eingebauten Filter bei beiden Technologien anzuwenden. This arrangement allows to use the built-in filter for both technologies.
  • [0046] [0046]
    Die gleichzeitige Messung von Fluoreszenz und Absorption bei gleicher Wellenlänge kann verwendet werden, um die Verlässlichkeit der Fluoreszenzmessung zu überprüfen. The simultaneous measurement of fluorescence and absorption at the same wavelength can be used to verify the reliability of the fluorescence measurement. Wenn die Anregungsstrahlung zu hoch absorbiert wird, ist die daraus resultierende Emission nicht linear abhängig von der Konzentration der fluoreszierenden Moleküle. When the exciting radiation is absorbed too high, the resulting emission is not linearly depending on the concentration of the fluorescent molecules.
  • [0047] [0047]
    Die stabilisierte optische Strahlung für Fluoreszenzanregung ist auch für den Anwender einstellbar, um dem Anwender zu helfen, den optimalen linearen Bereich des Chemismus zu finden und ihn innerhalb des linearen Bereichs des Instruments einzupassen. The stabilized optical radiation for fluorescence excitation can also be set by the user to help the user to find the optimal linear range of chemistry and make it fit within the linear range of the instrument.
  • [0048] [0048]
    Die optische Strahlung einer Ausgabeblendenplatte The optical radiation an output orifice plate 18 18 , mit einem Durchmesser von etwa 2 mm, des Lichtwellenleiters , Having a diameter of about 2 mm, the optical waveguide 17 17 wird mit einer Linse is a lens 19 19 ähnlich der Linse similar to the lens 14 14 parallel ausgerichtet. aligned in parallel. Der Strahl der Strahlung wird innerhalb eines Blocks The beam of radiation is within a block 42 42 reflektiert und durch eine Probenvertiefung and reflected by a sample well 39 39 geführt und trifft auf ein Eintrittsfenster out and is incident on an entrance window 61 61 der photometrischen Detektoreinheit photometric detector unit 60 60 . ,
  • [0049] [0049]
    Eine wichtige Einheit der vorliegenden Erfindung ist die optomechanische Kopplungseinheit An important unit of the present invention is the optomechanical coupling unit 40 40 . , Sie umfasst einen Referenzdetektor It includes a reference detector 41 41 und den Block and the block 42 42 (in (In 5 5 näher gezeigt). shown in detail). Sie befindet sich auf der Oberseite der Probe. It is located on top of the sample. Ihre Funktion ist es, den horizontalen Lichtstrahl von der ausgewählten Lampe nach unten zu der Probe zu reflektieren und einen Teil dieses Strahls in die Referenzphotodiode zu reflektieren und es auch der Emission der Probe zu ermöglichen, sich nach oben zu dem Photonenzählerdetektor Its function is to reflect the horizontal light beam from the selected lamp downwards to the sample and to reflect a portion of this beam into the reference photodiode and also to allow the emission of the sample is, upwardly to the photon counting detector 76 76 zu bewegen. to move.
  • [0050] [0050]
    Die photometrische Detektoreinheit The photometric detector unit 60 60 befindet sich unter der Trägerplatte located under the support plate 65 65 des Plattenhalters, nicht gezeigt. of the plate holder, not shown. Der photometrische Detektor The photometric detector 63 63 ist eine großflächige Silizium-Photodiode. is a large area silicon photodiode. Das Eintrittsfenster The entrance window 61 61 , das aus Kunststoff gefertigt ist, absorbiert effektiv UV-Strahlung unter 395 nm, dh das Eintrittsfenster Which is made of plastic, effectively absorbs UV radiation below 395 nm, ie, the entrance window 61 61 arbeitet auch als ein UV-Absperrfilter. also functions as a UV cutoff filter. Seine niedrige spezifische Fluoreszenzemission ist bei Fluoreszenzmessungen wichtig, wenn transparente Probenvertiefungen verwendet werden. Its low specific fluorescence emission is important in fluorescence measurements, when transparent sample wells are used. UV-Strahlung würde Photolumineszenz in den optischen Bauteilen der photometrischen Detektoreinheit UV radiation would photoluminescence in the optical components of the photometric detector unit 60 60 verursachen, und das würde als erhöhte Hintergrundfluoreszenz detektier werden. cause, and that would be the increased background fluorescence detektier. Das ist am bedenklichsten bei zeitaufgelösten Lumineszenzmessungen, weil die durchschnittlichen Anregungsenergien hoch sind. This is of special concern for time-resolved luminescence measurements, because the average excitation energies are high.
  • [0051] [0051]
    Das Fenster The Window 61 61 schützt auch darunterliegende Bauteile vor Staub und ausgelaufenen Flüssigkeiten. also protects the underlying components from dust and liquid spills. Vor dem Detektor Front of the detector 63 63 ist eine asphärische Bikonvexlinse is an aspheric biconvex lens 62 62 mit einer Brennweite von 17,5 mm und einem Durchmesser von 20 mm. with a focal length of 17.5 mm and a diameter of 20 mm. Die Linse gleicht die divergierenden Wirkungen des Oberflächenmeniskus der flüssigen Probe The lens balances the divergent effects of the meniscus surface of the liquid sample 39 39 aus. from. Deshalb ist die Leistung des Photometers unabhängig von der Form der Probenoberfläche. Therefore, the performance of the photometer is independent of the shape of the sample surface. Eine weitere Funktion der Linse Another function of the lens 62 62 ist es, mehrere Reflektionen zwischen den flachen Probenböden und der Oberfläche der Photodiode zu beseitigen. is to eliminate multiple reflections between the flat sample bottoms and the surface of the photodiode.
  • [0052] [0052]
    Die Emissionseinheit The emission unit 70 70 umfasst optische Bauteile, diese sind ein Filter comprises optical components, these are a filter 71 71 im Filterschieber in the filter slide 74 74 (in (In 6 6 gezeigt), ein kombinierter Verschluss- und Blendenschieber shown), a combined aperture and shutter speed slide 75 75 (in (In 7 7 gezeigt) und ein Detektor shown) and a detector 76 76 , vorzugweise ein Photomultiplier. , Preferably a photomultiplier. Bei Photoemissionsmessungen wird ein bestimmter fester Winkel einer optischen Emission von der Oberseite der Probe erfasst, unabhängig davon, ob die Emission aufgrund von optischer Stimulation oder chemischer Reaktion stattfindet. In photoemission measurements a certain solid angle of an optical emission from the top of the sample is detected, regardless of whether the emission occurs due to optical stimulation or chemical reaction.
  • [0053] [0053]
    Der feste Winkel wird durch die Gestaltung der Emissionsoptik festgelegt. The solid angle is determined by the design of the emission optics. Die Emissionsoptik umfasst einen UV-Absperrfilter The emission optics includes a UV cutoff filter 71 71 (Durchmesser = 25 mm, Dicke = 1 mm) und zwei plano-konvexe Kunststofflinsen (Diameter = 25 mm, thickness = 1 mm) and two plano-convex plastic lenses 72 72 und and 73 73 (beide: Brennweite = 40 mm und Durchmesser = 25 mm), eine Linse zum Sammeln des Lichts von der Probe und eine weitere Linse, um es in den Blendenschieber (Both: focal length = 40 mm and diameter = 25 mm), one lens for collecting light from the sample and another lens in which it shutters 75 75 vor dem Detektor front of the detector 76 76 zu lenken. to steer.
  • [0054] [0054]
    Der Schwachfluoreszenz-UV-Absperrfilter The weak fluorescence UV cutoff filter 71 71 vor den Emissionsoptikbauteilen verhindert, dass die UV-Strahlung unter 395 nm die anderen optischen Bauteile in der Emissionseinheit erreicht. in front of the emission optics components prevents the ultraviolet radiation below 395 nm reached the other optical components in the emission unit. Die UV-Strahlung erzeugt unbestimmte Hintergrundemission in den optischen Bauteilen oder auf anderen Flächen. The UV radiation produced indefinite background emission in optical components or on other surfaces. Besonders optische Standardgläser, die z. B. als Abdeckgläser verwendet werden, oder Dünnfilmsubstrate in Interferenzfiltern sind immer fluoreszierend. Especially standard optical glasses z. B. be used as a cover glass, or thin film substrates in interference filters are always fluorescent. Einige Farbfiltergläser, die häufig als Bauteile in Interferenzfiltern verwendet werden, sind stark fluoreszierend. Some of the color filter glasses, which are often used as components in interference filters are highly fluorescent.
  • [0055] [0055]
    Zwischen den Linsen Between the lenses 72 72 und and 73 73 befindet sich ein Emissionsfilterschieber there is an emission filter slide 74 74 (in (In 6 6 gezeigt). shown). Die Filterschieberposition befindet sich in dem parallel ausgerichteten Teil des Strahls, um sicherzustellen, dass die optimale Leistung des Interferenzfilters genutzt wird. The filter slide position is in the parallel-oriented portion of the beam to ensure that the optimum performance of the interference filter is used.
  • [0056] [0056]
    Der Blendenschieber The shutters 75 75 befindet sich an dem mittleren Bildpunkt der angeregten Probe, was heißt, dass der Bereich, von dem die optische Emission erfasst wird, mit einem Blendenschieber ausgewählt werden kann. located at the center pixel of the excited sample, which means that the range of the optical emission is detected, can be selected with a diaphragm valve. In der vorliegenden Ausführungsform leidet dies unter der schlechten Bildqualität von einfachen plano-konvex Linsen. In the present embodiment this is suffering from the poor image quality of simple plano-convex lenses. Für höhere Anforderungen können die Linsen For higher requirements the lenses may 72 72 und and 73 73 durch asphärische Kunststofflinsen ersetzt werden. be replaced by aspherical plastic lenses. Für die beste Leistung sollten die Linsen For the best performance the lenses should 72 72 und and 73 73 durch hochwertige Abbildungslinsen ersetzt werden. be replaced by high-quality imaging lenses.
  • [0057] [0057]
    Bei allen Photonenemissionsmessungen wird ein Photomultiplierschlauch In all photon emission measurements is a Photomultiplierschlauch 76 76 als Detektor verwendet. used as the detector. Der verwendete Detektor ist ein Seitenfensterschlauch, wie Hamamatsu R1527. The detector used is a side window tube, such as Hamamatsu r1527. Dieser Schlauch hat eine geräuscharme Kathode This hose has a silent cathode 77 77 für hohe Temperaturen. for high temperatures. Der verwendbare Spektralbereich dieses Schlauchs geht bis zu 700 nm, was für die Photolumineszenzemission von Seltenerdchelaten und für die meisten anderen Labels ausreichend ist. The usable spectral region of this tube goes up to 700 nm, which is sufficient for the photoluminescence emission from rare earth chelates and for the most other labels.
  • [0058] [0058]
    Neue fluoreszierende Infrarotlabel benötigen einen Schlauch, der infrarotempfindlicher ist. New fluorescent label Infrared need a hose that is infrared sensitive. Der Standardschlauch kann leicht durch diese Art von Schlauch ersetzt werden. The standard hose can be easily replaced by this type of hose.
  • [0059] [0059]
    Der Photomultiplier The photomultiplier 76 76 wird im schnellen Photonenzählmodus verwendet, bei dem die Impulse der Photomultiplieranode erst verstärkt werden und dann durch den schnellen Komparator und das Gatter zum Zähler gespeist werden. is used in the fast photon counting mode where the pulses of the Photomultiplieranode are only amplified and are then fed through the fast comparator and the gate to the counter. Der Komparator verwirft die Impulse, die schwächer als ein vorher eingestellter Referenzwert sind. The comparator rejects the pulses which are lower than a previously set reference value. Dies ist ein bekannter Vorteil von Einzelphotonenzählung. This is a well-known advantage of single photon counting. Die schwachen Impulse, die eher Geräuschimpulse als echte Photonenimpulse sind, können in der Einzelphotonenzähltechnologie leicht verworfen werden. The weak pulses rather than noise pulses real photon pulses can be easily discarded in the Einzelphotonenzähltechnologie. In der analogen oder derzeitigen Messtechnologie kann der Beitrag dieser schwachen Impulse nicht getrennt werden. In the analog or current measurement technology, the contribution of these weak pulses can not be separated. Echte Dunkelzählungen, die aus der Photokathode entstehen, können überhaupt nicht von echten Photonenzählungen getrennt werden. Genuine dark counts arising from the photocathode, can not be separated from real photon counts. Der Standardschlauch, der in diesem Instrument verwendet wird, weist nur niedrige zweistellige echte Dunkelzählungen pro Sekunde auf. The standard hose that is used in this instrument has only low double-digit real dark counts per second.
  • [0060] [0060]
    Die schnelle Zählelektronik ist mit einem Gatter vor dem Zähler ausgestattet. The fast counting electronics is equipped with a gate in front of the counter. Dieses Gatter wird in der Gesamtzeitsteuerung der Messungen verwendet, ist aber besonders bei zeitaufgelösten Fluoreszenzmessungen erforderlich. This gate is used in the overall timing of the measurements, but is required especially in time-resolved fluorescence measurements.
  • [0061] [0061]
    Die Pulslampeneinheit The pulse lamp unit 90 90 wird bei zeitaufgelösten Photolumineszenzmessungen von Seltenerdchelatlabels oder allen anderen Substanzen, die Phosphoreszenz oder andere langlebige Lumineszenzemissionen zeigen, verwendet. is used in time-resolved photoluminescence of Seltenerdchelatlabels or any other substances which exhibit phosphorescence or other long-lived luminescence emissions. Sie umfasst eine Lampe It comprises a lamp 91 91 , Linsen , Lentils 92 92 - 94 94 und optische Filter im Filterschieber and optical filter in the filter slider 95 95 (in (In 8 8 gezeigt) zur Wellenlängenisolation. shown) for wavelength isolation. Aufgrund der relativ langen Zerfallszeit der Seltenerdchelatlabel sind die im Handel erhältlichen Standardglühlampen für die Anregung dieser Labels geeignet. Due to the relatively long decay time of Seltenerdchelatlabel the commercially available standard incandescent bulbs for the excitation of these labels are suitable. Die Anregungspulsweite dieser Niederdruck-Entladungslampe liegt unter einer Mikrosekunde und nach 50 μs des Pulses existiert kein Strahlungsausläufer. The excitation pulse width of the low-pressure discharge lamp is below a microsecond and 50 microseconds after the pulse, there is no radiation foothills. Die Farbtemperatur dieser Lampen beträgt etwa 6000°K. The color temperature of these lamps is about 6000 ° K. Deshalb sind diese Lampen für UV-Anregung geeignet. Therefore, these lamps are suitable for UV excitation. Die spektrale Verteilung dieser Lampen hängt von der Temperatur des Xenongases innerhalb der Glühlampe ab, und das Strahlungsspektrum der sich daraus ergebenden Impulse ist voneinander unterschiedlich, so dass dieses Anregungssystem effiziente Stabilisierung der Anregungsenergie für jede einzelne Messung benötigt. The spectral distribution of these lamps depends on the temperature of the xenon gas within the light bulb and the radiation spectrum of consequent pulses is different from each other so that this excitation system needs efficient stabilization of the excitation energy for every single measurement.
  • [0062] [0062]
    Weiter unter Bezug auf Next, with reference to 2 2 umfasst der gesamte Messkopf eine Emissionseinheit includes the entire probe emission unit 70 70 , ein Kopplungseinheit A coupling unit 40 40 , das Ausgabeende des Lichtwellenleiters , The output end of the optical waveguide 17 17 mit der Blende with the aperture 18 18 , eine Linse , A lens 19 19 und eine Pulslampeneinheit and a pulse lamp unit 60 60 , die abhängig von der zu messenden Probenart auf und ab bewegt werden kann. , Which can be moved up and down depending on the sample type to be measured. Aufgrund des Blendenschiebers Because of the diaphragm valve 75 75 hat der optimale Emissionsbereich die Größe des Raums mit demselben Durchmesser wie der Durchmesser der Blende in dem Schieber has the optimal emission region the size of the room with the same diameter as the diameter of the aperture in the slide 75 75 . ,
  • [0063] [0063]
    Wenn eine fluoreszierende Lösung in einer Vertiefung gemessen wird, ist die Messhöhe nicht sehr entscheidend, aber wenn der trockene Vertiefungsboden oder ein über der Vertiefung befestigter Filter gemessen werden, sollte die Messhöhe entsprechend eingestellt werden. If a fluorescent solution is measured in a depression, the measurement height is not very critical, but if the dry well bottom or a fortified over the recess filter are measured, the measurement height should be adjusted accordingly.
  • [0064] [0064]
    Die Bewegungen der Probenplatte werden durch herkömmliche mechanische Technologie erreicht, die in früheren Instrumenten der Firma genutzt wurden. The movements of the sample plate can be achieved by conventional mechanical technology, which were used in previous instruments of the company. Der Plattenhalter (nicht in den Figuren gezeigt) bewegt die Probenplatte auf der Trägerplatte The plate holder (not shown in the figures) moves the sample plate on the support plate 65 65 . , Einzelne Messpositionen werden in Nutzerprotokollen festgelegt. Individual measurement positions are specified in user protocols.
  • [0065] [0065]
    Ein Standard-Filterrad A standard filter 16 16 für die CW-Lampe wird in for the CW lamp is in 3 3 gezeigt. shown. Es ist ein 8-Positionen-Rad, das mit fünf Filtern ausgestattet ist. It is an 8-position wheel equipped with five filters. Drei von ihnen sind für gewöhnliche photometrische Wellenlängen bestimmt, z. B. 405 nm Filter Three of them are intended for ordinary photometric wavelengths, z. B. 405 nm filter 21 21 , 450 nm Filter 450 nm filter 22 22 und 490 nm Filter and 490 nm filters 23 23 , und die beiden anderen sind für gewöhnliche Fluoreszenzanregungswellenlängen bestimmt, z. B. 355 nm Filter And the other two are for ordinary fluorescence excitation wavelengths, eg. As 355 nm filter 27 27 und 485 nm Filter and 485 nm filters 25 25 . , Alle Standardfilter sind Interferenzfilter von hoher Qualität mit einem Durchmesser von 15 mm. All standard filters are high quality interference filters of diameter of 15 mm. Eine weitere Anordnung des in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Filterrads A further arrangement of the filter used in the preferred embodiment 20 20 wird in is in 4 4 gezeigt. shown. Sie hat nur vier Filterpositionen für Rundfilter mit einem Durchmesser von 25,4 mm. It only has four filter positions for round filters with a diameter of 25.4 mm.
  • [0066] [0066]
    Unter Bezug nun auf Referring now to 5 5 umfasst der Block includes the block 42 42 vier reflektierende optische Bauteile, einen Filter und eine Blendenplatte. four reflective optical components, a filter and a restrictor plate. Der Block The block 42 42 wird zwischen drei Positionen bewegt. is moved between three positions. Die erste Position wird bei Fluoreszenz- und Absorptionsmessungen verwendet. The first position is used in fluorescence and absorption measurements. Die Strahlung von der CW-Lampenseite trifft zuerst den Referenzstrahlteiler The radiation from the CW-lamp side first hits the reference beamsplitter 46 46 , wo etwa 30% der Intensität in die Referenzphotodiode Where about 30% of the intensity in the reference photodiode 41 41 reflektiert wird. is reflected. Der Rest des Strahls durchläuft den Referenzstrahlteiler The remainder of the beam passing through the reference beamsplitter 46 46 und wird vom Hauptspiegel and is the primary mirror 47 47 abwärts reflektiert, weil er bei dem Winkel von 45 Grad an dem von der CW-Lampe durch den flüssigen Lichtwellenleiter kommenden Strahl ausgerichtet ist. reflected downwards because it is aligned at the angle of 45 degrees to the next from the CW light by the liquid light waveguide beam. Dieser Spiegel This mirror 47 47 ist ein kleiner Vorderflächen-Aluminiumspiegel, der auf ein großes Quartzsubstrat aufgedampft ist. is a small front surface aluminum mirror evaporated on a large quartz substrate. Aufgrund dieses kleinen Spiegels auf dem großen Substrat tritt das Emissionslicht von einer Probe durch einen nicht bedampften Teil dieses Substrats zu dem Detektor Due to this small mirror on the large substrate the emission light from a sample passes through a non-vaporized part of this substrate to the detector 75 75 in in 2 2 . , Nur ein kleinerer Teil des Emissionslichts geht in dem Spiegel Only a small part of the emission light goes in the mirror 47 47 verloren, aber in herkömmlichen Fluoreszenzmessungen ist die Sammelleistung nicht sehr entscheidend. lost, but in conventional fluorescence measurements, the collection efficiency is not very critical. Diese optische Anordnung erlaubt es, den gleichen Spiegel für verschiedene Label, unabhängig von ihrer Anregungs- und Emissionswellenlängen, oder sogar bei ganz anderen Arten von optischer Messung, z. B. bei in Papierchromatographie angewendeter Reflexion oder induzierter Phosphorenz von Phosphorbildplatten, anzuwenden. This optical arrangement allows the same level for different label, regardless of their excitation and emission wavelengths, or even at all other types of optical measurement, z. B. at in paper chromatography of applied reflection or induced Phosphorenz of phosphor imaging plates to apply.
  • [0067] [0067]
    Weiter unter Bezug auf Next, with reference to 5 5 wird eine zweite Position des Spiegelblocks A second position of the mirror block 42 42 nur in zeitaufgelösten Photolumineszenzmessungen angewendet, und dabei trifft die Anregungsstrahlung von der Blitzlampenseite zuerst auf den Hauptspiegel applied only in time-resolved photoluminescence, and it meets the excitation radiation from the flashlamp page first on the primary mirror 43 43 , wo der Großteil des Lichts nach unten reflektiert wird. , Where the majority of the light is reflected downwards. Dieser Spiegel ist ein dichroitischer Dünnschichtspiegel auf Quartzsubstrat, der mit maximaler Reflexion im nahen UV-Bereich von 300 bis 400 nm und maximaler Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums, besonders von 500 bis 700 nm, wo alle Emissionsbereiche von Seltenerdchelaten liegen, festgelegt ist. This mirror is a dichroic thin film mirror on quartz substrate that is with maximum reflectivity in the near UV range from 300 to 400 nm and maximum transmittance in the visible region of the optical spectrum, particularly from 500 to 700 nm, where all the emission regions of rare earth chelates are determined. Der Spiegel The Mirror 43 43 ist im Winkel von 45 Grad an dem von einer Blitzlampe kommenden Strahl ausgerichtet. is aligned with the beam coming from a flash lamp at an angle of 45 degrees. Ein kleiner Teil des Anregungslichts wird durch den Hauptspiegel A small portion of the excitation light is the main mirror 43 43 geleitet und wird von dem Aluminiumspiegel directed and that of the aluminum mirror 44 44 aufwärts durch den Filter upward through the filter 45 45 zu der Referenzphotodiode to the reference photodiode 41 41 reflektiert. reflected. Der Filter The filter 47 47 absorbiert das mögliche Infrarotband von dem Blitzlicht-Anregungsstrahl. absorbs the infrared band potential of the flash excitation beam.
  • [0068] [0068]
    Aufgrund der Blockbewegungen und der orthogonalen Ausrichtung von Referenzspiegeln wird nur die eine Referenzdetektorkomponente benötigt. Due to the block movements and the orthogonal orientation of the reference mirror only one reference detector component is required. Der hier verwendete Detektor ist eine UV-verstärkte Siliziumphotodiode mit der Größe von 5,9 × 5,9 mm. The detector used here is a UV enhanced silicon photodiode with the size of 5.9 × 5.9 mm. Eine Photodiode wird mit dem Operationsverstärker und anderer Elektronik verbunden, die je nachdem, ob eine Pulslampen- oder eine CW-Lampenanregung stabilisiert werden muss, unterschiedlich funktioniert. A photodiode is connected to the operational amplifier and other electronics, depending on whether a Pulslampen- or a CW-lamp excitation must be stabilized, works differently. Die Lage des Referenzdetektors ist optisch etwa die gleiche wie die der Probe, weil es wichtig ist, dass der Referenzkreis alle gleichen Veränderungen des Anregungsstrahls wie die Probe sieht. The location of the reference detector is optically about the same as that of the sample because it is important that the reference circuit sees all the same variations of the excitation beam as the sample.
  • [0069] [0069]
    Weiter unter Bezug auf Next, with reference to 5 5 wird die dritte Position des Blocks für Chemilumineszenz verwendet, und dieser Teil umfasst keine weiteren optischen Bauteile als eine Blende the third position of the block for chemiluminescence used and this part does not include other optical components as a diaphragm 49 49 von 6 mm in der Blendenplatte of 6 mm in the restrictor plate 48 48 . , Die Blendenplatte hat auch ihre eigenen Blenden für andere Positionen des Blocks, die Blenden The orifice plate has its own covers for other positions of the block, the aperture 50 50 , . 51 51 , um den Anregungsstrahl so zu begrenzen, dass er nicht die Ränder der Probenvertiefung oder angrenzende Proben trifft, und um die nicht erwünschte Emission von den Rändern der Probenvertiefung oder benachbarten Vertiefungen daran zu hindern, den Detektor zu erreichen. To limit the excitation beam so that it is not the edges of the sample well or adjacent samples meets, and the unwanted emission from the edges of the sample well or adjacent wells to prevent them from reaching the detector. Die Strahlen The rays 52 52 und and 53 53 beziehen sich auf den zeitaufgelöste Fluoreszenzanregungsstrahlengang und den Fluoreszenzanregungsstrahlengang. refer to the time-resolved fluorescence excitation beam and the fluorescence excitation beam path.
  • [0070] [0070]
    Die orthogonale Ausrichtung der Hauptspiegel The orthogonal alignment of the primary mirror 43 43 , . 47 47 des Blocks ist die Möglichkeit, um die Anregungsquelle auszuwählen. of the block is the way to select the excitation source.
  • [0071] [0071]
    Unter Bezug nun auf Referring now to 6 6 hat der Filterschieber has the filter slide 74 74 8 Positionen für Filter der häufigsten Größe von etwa einem Zoll, dh einem Durchmesser von 25,4 mm. 8 positions for filters of most common size of about one inch, that is, a diameter of 25.4 mm. Die vier Positionen des Standard-8-Positionen-Emissionsfilterschiebers werden für Emissionsfilter von Seltenerdchelatlabeln, z. B. Europium (615) The four positions of the standard 8-position emission filter slide will be for emission filters of Seltenerdchelatlabeln, z. B. europium (615) 81 81 , Samarium (642) , Samarium (642) 82 82 , Terbium (545) , Terbium (545) 83 83 und Dysprosium (572) and dysprosium (572) 84 84 , verwendet werden. , Be used. All diese Filter sind Interferenzfilter von hoher Qualität mit sehr engen (6–8 nm) Bandbreiten und außergewöhnlich hohen Spitzendurchlässigkeiten (> 70%). All these filters are interference filters of high quality with very narrow (6-8 nm) bandwidth and exceptionally high peak transmittances (> 70%). Die Filterposition Filter position 87 87 an dem Standardschieber wird für Chemilumineszenzmessungen frei gelassen, aber der Anwender kann jeden der Filter auch zum Verwenden bei chemilumineszierenden Proben festlegen. to the standard slider is released for chemiluminescence, but the user can also specify each of the filters for use in chemiluminescent samples. Die beiden Filterpositionen The two filter positions 85 85 und and 86 86 sind für die Anregungsfilter herkömmlicher Fluoreszenz bei Wellenlängen von 460 bis 535 nm. Als Anregungs- und Emissionspaare werden die Wellenlängen 355/460 und 485/535 zum Beispiel für Umbelliferon bzw. Fluoreszein verwendet. are for the excitation filters of conventional fluorescence at wavelengths of 460-535 nm. As excitation and emission pairs the wavelengths 355/460 and 485/535 are used for example for umbelliferone or fluorescein.
  • [0072] [0072]
    Unter Bezug nun auf Referring now to 7 7 hat der Blendenschieber has the shutters 75 75 der Emissionseinheit vier Positionen, eine ist eine Schließposition the emission unit four positions, one is a closed position 78 78 eine Blende a diaphragm 79 79 hat eine längliche Form (etwa 3 mm × 1 mm) und die beiden letzten Blenden has an elongated shape (about 3 mm x 1 mm) and the last two apertures 89 89 , . 80 80 sind kreisförmig mit Bereichen in Verhältnis 10:1. are circular with areas in ratio 10: 1. Die unterschiedlichen kreisförmigen Blenden sind hilfreich beim Steuern hoher Emission von einigen fluoreszenten oder lumineszenten Assays. The different circular aperture are helpful in controlling high emission of some fluorescent or luminescent assays. Auch das Übersprechen zwischen angrenzenden Vertiefungen hängt von der Größe der Blende ab. Also, the crosstalk between adjacent wells depends on the size of the aperture.
  • [0073] [0073]
    Der Anregungsfilterschieber The excitation filter slider 95 95 der Pulslampeneinheit wird näher in the pulse lamp unit is closer in 8 8 gezeigt. shown. Es gibt drei Anregungsfilter There are three excitation filter 66 66 - 68 68 in dem Blitzlampenanregungsweg. in the Blitzlampenanregungsweg. Es handelt sich bei allen um Breitband-Farbglasfilter oder Kombinationen derselben, die im UV-Bereich mit einem Höchstwert von 340 nm Filter It is all about broadband colored glass filters, or combinations thereof, nm in the UV range with a maximum value of 340 filters 96 96 , 320 nm Filter 320 nm filter 97 97 und 390 nm Filter and 390 nm filters 98 98 , durchlassen. Which pass. Der erste Filter The first filter 96 96 wird bei allen werkseingestellten Labeln verwendet, der zweite Filter is used in all factory set labels, the second filter 67 67 schließt das Band des ersten ein, hat aber eine niedrigere Kante bei tieferer UV-Strahlung, die Anregung unter 300 nm erlaubt. includes the band of the first, but has a lower edge at deeper ultraviolet radiation, allows the excitation below 300 nm. Der dritte Filter The third filter 68 68 hat ein Anregungsband von 360 bis 400 nm. Diese Filter sind nicht vom Anwender austauschbar. has an excitation band 360-400 nm. These filters are not field replaceable.
  • [0074] [0074]
    Nun nehmen wir erneut Bezug auf Now we take another reference to 2 2 . , Es gibt einige Vorteile bei der wechselseitigen Anordnung eines dichroitischen Spiegels There are some advantages in the mutual arrangement of a dichroic mirror 43 43 , einer Linse , A lens 94 94 und einer Linse and a lens 72 72 . , Aus dem Stand der Technik ist eine optische Ausführung von Fluoreszenzinstrumenten wie Mikroskopen bekannt, bei denen eine herkömmliche Linse über der Probe ist. From the prior art is an optical design of fluorescence instruments such as microscopes are known in which a conventional lens over the sample. Diese Linse bündelt Anregungsstrahlung und sammelt Emissionsstrahlung. This lens focuses the excitation radiation and collects emission radiation. Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass die Fluoreszenz in dieser gebräuchlichen Linse in der Messung Hintergrund verursacht. The disadvantage of this design is that the fluorescence in this common lens causes in the measurement background.
  • Anwendungsgebiete der Erfindung The invention can
  • [0075] [0075]
    Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das optische Instrument zum Ausführen von Messungen von verschiedenen Arten von Proben verwendet wird. Hereinafter, a method is described in which the optical instrument for making measurements of various types of samples is used.
  • Fluoreszenzmessung Fluorescence measurement
  • [0076] [0076]
    Die meisten Fluoreszenzlabel basieren auf molekularem Fluoreszenzverfahren. Most fluorescent labels are based on molecular fluorescence method. In diesem Verfahren wird optische Strahlung durch den Grundzustand eines Moleküls absorbiert. In this process optical radiation is absorbed by the ground state of a molecule. Aufgrund der Energieabsorption steigt das Quantenmolekül in einen höheren Anregungszustand. Due to the energy absorption, the quantum molecule rises to a higher excited state. Nach der schellen Schwingungsentspannung kehrt das Molekül zurück in seinen Grundzustand, und die überschüssige Energie wird als optisches Quantum freigesetzt. After the ring vibrational relaxation the molecule returns to its ground state and the excess energy is released as an optical quantum. Aufgrund von Verlusten in diesem Verfahren sind die durchschnittlich absorbierten Energien immer höher als die durchschnittlich emittierten Energien. Due to losses in this process the average absorbed energies are always higher than the average emitted energies.
  • [0077] [0077]
    Der Zeitrahmen bei diesen molekularen Verfahren liegt im Bereich von Nanosekunden. The timeframe for these molecular processes is in the range of nanoseconds. Deshalb ist die schnelle zeitaufgelöste Detektion von molekularer Fluoreszenz ziemlich kompliziert. Therefore the fast time-resolved detection of molecular fluorescence is rather complicated. Das ist der Grund, warum die herkömmlichen Fluoreszenzmessungen durch das Verwenden von kontinuierlichen Wellenanregungsquellen und ständige Detektion ohne jede Zeitauflösung durchgeführt werden. That is the reason why the conventional fluorescence measurements are carried out through the use of continuous wave excitation sources and continuous detection without any timing resolution. Bei dieser Erfindung wird diese Art von Messung durch das Verwenden der stabilen kontinuierlichen Anregungsquelle und des Detektionsverfahrens mit Zählen einzelner Photonen ausgeführt. In this invention, this type of measurement is carried out by using the stable continuous excitation source and the detection method of counting individual photons.
  • [0078] [0078]
    Ein gewöhnliches Fluoreszenzlabel ist Fluoreszein und seine Derivate, deren Anregungs- und Emissionswellenlängen jeweils etwa 490 und 515 nm sind. An ordinary fluorescent label is fluorescein and its derivatives, their excitation and emission wavelengths are about 490 and 515 nm respectively. Unter Bezug nun auf Referring now to 9 9 wird zum Messen der Fluoreszenzemission von der Fluoreszein enthaltenden Probe ein Anregungslichtstrahl aus der CW-Lampe is for measuring the fluorescence emission from the sample containing fluorescein, an excitation light beam from the CW-lamp 11 11 durch einen geeigneten Filter through a suitable filter 25 25 in den Lichtwellenleiter geleitet, von wo er mit der Linse guided in the optical waveguide, from where it with the lens 19 19 parallel ausgerichtet und durch die Probenvertiefung aligned parallel and through the sample well 39 39 in das Eintrittsfenster in the entrance window 61 61 des photometrischen Detektors geleitet wird. the photometric detector is passed. Die daraus resultierende Emission wird in alle Richtungen abgelenkt, und ein mäßiger Teil davon wird mit einer Linse The resulting emission is deflected in all directions, and a moderate proportion of it is with a lens 72 72 durch den geeigneten Interferenzfilter by the appropriate interference filter 86 86 parallel ausgerichtet und dann mit der Linse oriented parallel with the lens and then 73 73 durch die Blende des Blendenschiebers through the aperture of the diaphragm valve 75 75 und in den Detektor and in the detector 76 76 gelenkt. steered. Die Impulse von dem Photomultiplier werden verstärkt und in einem Komparator unterschieden und durch das Gatter in den Zähler eingespeist. The pulses from the photomultiplier are amplified and discriminated in a comparator and fed through the gate to the counter. Das Gatter, das durch programmierbare Instrumenteneinstellungen gesteuert wird, wird für eine Zählzeit, typischerweise eine Sekunde, geöffnet. The gate, controlled by programmable instrument settings, is opened for a counting time, typically one second. Vor dem Öffnen des Gatters wird die Anregungsenergie angeschaltet und bei einem festgelegten Grad stabilisiert. Before opening the gate the excitation energy is turned on and stabilized at a fixed level. Nach den Messungen wird die Lampe abgeschaltet, um die Lampe zu schonen und das Instrument kühler zu halten. After the measurements the lamp is switched off to spare the lamp and to keep the instrument cooler.
  • [0079] [0079]
    CW-Anregung und CW-Detektion können jedoch immer verwendet werden, um alle Arten von Photolumineszenzphänomenen, wie verzögerte Fluoreszenz, Phosphoreszenz und zeitaufgelöster Photolumineszenz, zu messen. However, CW and CW excitation-detection can always be used to measure all kinds of Photolumineszenzphänomenen, such as delayed fluorescence, phosphorescence and time-resolved photoluminescence.
  • [0080] [0080]
    Es gibt einige spezielle Fluoreszenzverfahren, bei denen ein Speziallabel wechselweise mit zwei verschiedenen Wellenlängen angeregt wird. There are some specific fluorescence method, in which a special label is excited alternately at two different wavelengths. Diese Messungen betreffen häufig Forschungsarbeit, die mit Kalziumionen durchgeführt wird. These measurements often involve research work, which is carried out with calcium ions. Die Probe wird wechselweise mit zwei verschiedenen Anregungswellenlängen angeregt, und das Verhältnis der entsprechenden Emissionsintensitäten wird bestimmt. The sample is alternately excited at two different excitation wavelengths, and their relative emission intensities is determined. Der Wert des Verhältnisses ist abhängig von der Kalzium-Ionen-Konzentration. The value of the ratio is dependent upon the calcium ion concentration. Durch Verwenden des in By using the in 4 4 gezeigten Filters filter shown 20 20 können diese Messungen mit dem in dieser Erfindung beschriebenen Instrument durchgeführt werden. these measurements can be performed with the instrument described in this invention. Das Filterrad ist mit zwei Paaren von beiden Arten des Anregungsfilters ausgestatte, so dass die zwei angrenzenden Filter immer unterschiedlich sind. The filter wheel is equipped with two pairs of both types of excitation filter equipped, so that the two adjacent filters are always different. Nur durch Drehen des Filterrads bei einer angemessenen Geschwindigkeit und durch das gleichzeitige Zählen der Emission kann das Verhältnis gemessen werden. Only by turning the filter wheel at a reasonable speed and by the simultaneous counting of emission, the ratio can be measured.
  • Absorptionsmessungen Absorption measurements
  • [0081] [0081]
    Bei der photometrischen Messung wird die Intensität eines gefilterten und stabilisierten Strahls erst ohne jede Probe gemessen, und dann wird die Probe in einer Platte gemessen. In the photometric measurement the intensity of filtered and stabilized beam is first measured without any sample and then the sample is measured in a plate. Die Absorbanz, dh die Absorptionswerte, werden dann aus folgender Formel berechnet: The absorbance, that is, the absorption values are then calculated from the following formula: A = –log(I/l0), A = -log (I / l0), wobei in which
    l0 l0
    = die ohne jede Probe gemessene Lichtintensität ist, = Measured without any sample light intensity,
    I I
    = die Intensität nach der Absorption und Reflexion des Mediums ist. = The intensity after the absorption and reflection of the medium.
  • [0082] [0082]
    Da die optischen Flächen der leeren Vertiefung etwa 8% der optischen Energie nach hinten reflektieren, sind die gemessenen Absorptionswerte immer in etwa 0,04 A (Absorption) für die leere, freie Platte. Since the optical surfaces of the empty well reflect about 8% of the optical energy back, the measured absorption values are always about 0.04 A (absorption) for the empty free plate.
  • [0083] [0083]
    10 10 zeigt das Bauteil des optischen Instruments beim Ausführen von Absorptionsmessungen. shows the component of the optical instrument when performing absorption measurements.
  • [0084] [0084]
    Im Fall einer solchen Ausführungsform, bei der nur herkömmliche Fluoreszenzmessungen mit der CW-Lampenanregung gemacht werden, könnten das Eintrittsfenster In the case of such an embodiment, where only conventional fluorescence measurements are made with the CW excitation lamp, the entrance window may 61 61 und die Linse and the lens 62 62 aus reinem Siliziumdioxid oder anderem UV-durchlässigen Material hergestellt sein, was auch das Messen von Absorptionswerten im UV-Bereich erlaubt. be made of pure silica or other UV-permeable material, which allows the measurement of absorption values in the UV range. Das heißt, dass eine Absorption der Fluoreszenzprobe auch in dem niedrigsten Fluoreszenzanregungsbereich, etwa 355 nm, gemessen werden könnte, und diese Werte könnten verwendet werden, um zu überprüfen, dass die Probenfluoreszenz in linearem Bereich liegt, oder auch um einige Korrekturen vorzunehmen. This means that an absorption of the fluorescent sample in the lowest fluorescence excitation region, about 355 nm, could be measured, and these values could be used to check that the sample fluorescence is in linear region or even to make some corrections.
  • Chemilumineszenzmessung Chemiluminescence
  • [0085] [0085]
    Typischerweise sind die für das Messen einer Glüh-Chemilumineszenz von der Mikrotitrationsplatte ausgelegten Instrumente sehr einfach gestaltet. Typically designed for measuring an incandescent chemiluminescence of the microtiter plate instruments are very simple. Aus der Probe emittierende optische Strahlung wird am effektivsten mit dem System mit breitem Linearbereich erfasst und detektiert. From the sample emitting optical radiation is detected most effectively with the system with a wide linear range and detected. Jedes Fluorimeter kann auch als ein Luminometer verwendet werden. Each fluorimeter can also be used as a luminometer. Es ist jedoch zu beachten, dass die optimale Gestaltung eines Fluorimeters sehr selten eine optimale Gestaltung eines Luminometers ist. It should however be noted that the optimum design of a fluorimeter is very rare an optimum design of a luminometer. Dies ist auch bei der vorliegenden Erfindung der Fall. This is also the case with the present invention. Die Bauteile der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, die in chemischen Fluoreszenzmessungen verwendet werden, werden in The components of the preferred embodiment of this invention used in chemical fluorescence measurements are in 11 11 gezeigt. shown. Typischerweise haben Luminometer keinerlei Filter, aber es gibt jetzt Chemilumineszenzassays mit zwei Messemissionen, und um diesen Assay zu messen, ist der Filterschieber Typically luminometer have no filter, but there are now chemiluminescent assay with two exhibition missions, and by this assay to measure, is the filter slide 74 74 nützlich. useful. Viele moderne Lumineszenzassays produzieren auch viel Licht, und deshalb kann die kleinere Blende Many modern luminescent assays also produce a lot of light, and therefore the smaller aperture 80 80 , die in Which in 7 7 gezeigt wird, sehr wichtig sein. is shown to be very important.
  • Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessung Time-resolved photoluminescence
  • [0086] [0086]
    Weil die Zerfallszeiten der Seltenerdchelate ziemlich lang sind, dh von zehn Mikrosekunden bis einige Tausend Mikrosekunden, ist das Messsystem für diese Label verglichen mit Nanosekunden-Fluorometrie nicht sehr kompliziert. Because the decay times of the rare earth chelates are fairly long, ie, from ten microseconds to a few thousand microseconds, the measuring system for these labels is compared to nanosecond fluorometry not very complicated. Die Zerfallszeit der Seltenerdchelate hängt von deren jeweiliger Struktur ab. The disintegration time of the rare earth chelates depends on their respective structure. Aber zum Beispiel haben die Chelate, die in dem DELFIA-System (R) von Wallac verwendet werden, Zerfallzeiten von etwa 730 μs. But for example the chelates have to be used in the DELFIA-system (R) from Wallac, decay times of about 730 microseconds. Der Messzyklus bei zeitaufgelösten Messungen umfasst einen Anregungspuls, eine Verzögerungszeit, die von der Zerfallzeit des Labels und der Beschaffenheit und dem Zeitverhalten der Hintergrundstrahlung abhängt, eine Zählfensterzeit und dann Verweilzeit vor dem nächsten Anregungspuls. The measuring cycle in time-resolved measurements comprises an excitation pulse, a delay time, which depends on the decay time of the label and the nature and timing of the background radiation, a Zählfensterzeit and then dwell before the next excitation pulse. Bei dem Europium-Label sind die optimalen Werte für die Zeitsteuerung 400, 400 und 200 μs. In the europium label are the optimum values for the timing of 400, 400 and 200 microseconds. Die Summe dieser Werte ist die Zykluszeit. The sum of these values is the cycle time. Eine Millisekunde Zykluszeit bedeutet eine Blitzpulsfrequenz von 1 KHz, was auch eine typische maximale Pulsfrequenz für Lampen ist. One millisecond cycle time means flash pulse frequency of a 1 KHz which is also typical maximum pulse rate for lamps.
  • [0087] [0087]
    Unter Bezug nun auf Referring now to 12 12 , das Europium-Chelat in Lösung, wird die Probe , The Europium-chelate in solution, the sample is 39 39 durch einen kurzen, unter 1 μs liegenden und intensiven UV-Puls, z. B. ca. 500 nJ, von der Kurzbogen-Blitzlampe by a short, lower than 1 s and intense UV pulse, z. B. 500 nJ, of the short arc flash lamp 91 91 angeregt. stimulated. Die optische Strahlung von der Bogenlampe wird gesammelt und mit den Linsen The optical radiation from the arc lamp is collected and with the lenses 92 92 und and 93 93 parallel ausgerichtet, mit dem Farbglasfilter aligned in parallel with the color glass filter 96 96 gefiltert und mit der Linse filtered and the lens 94 94 und dem dichroitischen Spiegel and the dichroic mirror 43 43 durch die Probe gelenkt. directed through the sample. Der dichroitische Spiegel The dichroic mirror 43 43 lässt einen kleinen Teil des Anregungsstrahls durch, wobei dieser Teil von dem Spiegel allows through a small part of the excitation beam, which portion of the mirror 44 44 nach oben durch den Filter upwardly through the filter 45 45 in die Referenzphotodiode in the reference photodiode 41 41 reflektiert wird. is reflected.
  • [0088] [0088]
    Ein Teil der erzeugten Photolumineszenz wird mit einer Linse Part of the photoluminescence is generated with a lens 72 72 gesammelt, in einem Filter collected in a filter 81 81 gefiltert und durch einen Photomultiplier and filtered through a photomultiplier 76 76 detektiert. detected. Eine Impulsfolge von dem Photomultiplier wird verstärkt und in einem Komparator gefiltert und durch ein elektronisches Gatter zu einem Zähler gespeist. A pulse train from the photomultiplier is amplified and filtered in a comparator and fed through an electronic gate to a counter. Die Zählstände im Zählfenster für eine Messung werden kumuliert, bis der festgelegte Wert der Anregungsenergie erreicht ist. The counts in the counting window for measurement are accumulated until the specified value of the excitation energy is reached.
  • [0089] [0089]
    Eine Messung enthält etliche Anregungsimpulse, typischerweise eintausend. A measurement contains a number of excitation pulses, typically one thousand. Die Referenzdiode The reference diode 41 41 integriert einen Teil der Anregungsenergie, und der Wert der intergierten Energie wird zum Stabilisieren der Anregungsenergie zwischen den getrennten Messungen verwendet. integrated part of the excitation energy and the value of inter-alloyed energy is used to stabilize the excitation energy between the separate measurements.
  • [0090] [0090]
    In der bevorzugten Ausführungsform kann der Anwender verschiedene Parameter einer Messung einstellen. In the preferred embodiment, the user can set various parameters of a measurement. Die Anregungsimpulsenergie wird durch die Entladespannung und durch die Kondensatoren der Stromversorgung der Blitzlampe eingestellt. The excitation pulse energy is adjusted by the discharge voltage and by the capacitors of the flash lamp power supply. Die gesamte Anregungsenergie einer Messung wird durch das Auswählen verschiedener Integratorkondensatoren für die Referenzschaltung und durch das Ändern des Referenzwerts des Integrators eingestellt. The total excitation energy of a measurement by selecting different integrator capacitors for the reference circuit and by changing the reference value of the integrator. Es sind auch alle Zeitsteuerungsparameter der zeitaufgelösten Messungen durch den Anwender einstellbar. There are also all timing parameters of the time-resolved measurements by the user adjustable.
  • [0091] [0091]
    Die typische Messzeit bei Standardlabeln beträgt in etwa eine Sekunde für eine Vertiefung und etwa 2 bis 3 Minuten für eine Platte mit 96 Vertiefungen. The typical measurement time for standard labels is in about one second for a deepening and about 2 to 3 minutes for a 96-well plate. Der Anwender kann aber bei allen Messungsarten die Messzeit für eine Vertiefung beispielsweise auf 0,1 Sekunden ändern, und dementsprechend kann die Messzeit für die ganze Platte etwa 80 Sekunden betragen. The user can, however, in all measurement modes change the measurement time for a recess, for example, to 0.1 seconds and accordingly, the measurement time for the whole plate be about 80 seconds. Das Verringern der Messzeit verringert die Zahl des Zählers, und der Koeffizient der Veränderung steigt dadurch aufgrund der Poissonstatistik. Reducing the measurement time decreases the number of the counter, and the coefficient of variation due to the Poisson statistics increases thereby. Die Anregungsenergie in der Fluoreszenzmessung kann erhöht werden, wenn man weiß, dass der Linearbereich des Zählers von der Messzeit abhängt. The excitation energy in the fluorescence measurement can be increased when it is known that the linear range of the counter depends on the measurement time.
  • [0092] [0092]
    Mit der Zählzeit von einer Sekunde beträgt dieser Linearbereich des Zählers allein beinahe 6 Dekaden, aber mit 0,1 Sekunden Messzeit ist er eine Dekade kleiner. With the beat of a second of this linear range of the counter alone is almost 6 decades, but with 0.1 seconds Measuring time he is less a decade. Besonders bei der zeitaufgelösten Messung hängen die Abweichungen der Anregungsenergien zwischen den darauf folgenden Messungen von der Anzahl der Blitze in einer Messung ab. Especially in the time resolved measurement the variations of the excitation energies between subsequent measurements depend on the number of flashes in one measurement from. Wenn die Anzahl der Blitze, wie in allen werkseitigen Labeln, 1000 beträgt, liegt die Abweichung unter 0,1%. If the number of flashes, like, is in all factory labels 1000 the deviation is less than 0.1%. Wenn aber die Anzahl der Blitze in einer Messung nur etwa 100 beträgt, wie es bei geeigneten Parametern sein könnte, liegen die Abweichungen der Anregungsenergien nahe 1%, was heißt, dass der Koeffizient der Abweichung in einer Platte verdoppelt werden kann. However, if the number of flashes in a measurement is only about 100, as it could be with appropriate parameters, the deviations of the excitation energies are close to 1%, which means that the coefficient of variation can be doubled in a plate. Dennoch sind diese Instrumentenfehler verglichen mit anderen Probenhandhabungsfehlern häufig klein. However, this instrument errors are compared with other sample handling errors often small.
  • Andere Verfahren Other methods
  • [0093] [0093]
    Ein erfahrener Anwender ist in der Lage, die vorliegende Erfindung auch in anderen Messtechnologien, die in biochemischen Labors herkömmlicherweise verwendet werden, anzuwenden. An experienced user is able, the present invention also in other measurement technologies that are used in biochemical laboratories conventionally apply. Unter Bezug nun auf Referring now to 9 9 , kann z. B. Reflexions-, turbidimetrische und nephelometrische Messung unter Verwendung einer Fluoreszenzmesstechnologie gemessen werden, mit der Ausnahme, dass der Emissionsfilter in dem Schieber , Z. B. reflectance, turbidimetric and nephelometric measurement using a fluorescence measurement technology can be measured, with the exception that the emission filter in the slide 74 74 ein Graufilter sein muss. must be a neutral density filter.
  • [0094] [0094]
    Obwohl die Erfindung unter Bezug nun auf Although the invention Referring now to 2 2 mit der Anordnung beschrieben wurde, bei der die Lichtlampen und der Photomultiplierdetektor sich an der oberen Seite der Probe befinden und der photometrische Detektor sich unter der Probe befindet, gibt es keinen Grund, warum diese Erfindung nicht auch umgekehrt funktionieren sollte. was described with the arrangement where the light lamps and the Photomultiplierdetektor are located on the upper side of the sample and the photometric detector is below the sample, there is no reason why this invention should not work also vice versa.
  • [0095] [0095]
    Obwohl die Erfindung unter Bezug auf die verschiedenen Mikrotitrationsplatten beschrieben wurde, ist sie ebenso auf jede Form von Probenmatrix, wie Gels und Filter, übertragbar. Although the invention has been described with reference to the different microtitration plates it is also applicable to any form of sample matrix like gels and filter transferable.
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE102008034008A1 *21 Jul 200828 Jan 2010Carl Zeiss Surgical GmbhFiltersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe
DE102008034008B4 *21 Jul 20081 Jul 2010Carl Zeiss Surgical GmbhFiltersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe
DE102013111368A1 *15 Oct 201316 Apr 2015Karl Storz Gmbh & Co. KgEndoskopische, exoskopische oder mikroskopische Vorrichtung zur Fluoreszenzdiagnose
Classifications
International ClassificationG01N30/95, G01N21/76, G01N21/64, G01N21/59, G01N21/25
Cooperative ClassificationG01N21/255, G01N21/6408, G01N30/95, G01N2021/6471, G01N21/59, G01N21/76, G01N21/645
European ClassificationG01N21/64P, G01N21/25C, G01N21/64F, G01N21/76, G01N21/59