Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Transmissionsvorrichtung zur Untersu- chung von Proben in Kavitäten einer Mikrotiterplatte, umfassend eine Beleuchtungseinrichtung und eine Detektionseinrichtung, zwi- schen denen ein Zwischenraum ausgebildet ist, der dazu eingerich- tet ist, eine Mikrotiterplatte aufzunehmen, wobei die Beleuchtungs- einrichtung wenigstens eine Emissionsquelle aufweist, die zur Er- zeugung von Emissionslicht ausgebildet ist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Untersuchen von Proben in Kavitäten einer Mikrotiterplatte mittels Transmission, wo bei die Mikrotiterplatte in einem Zwischenraum zwischen einer Be- leuchtungseinrichtung und einer Detektionseinrichtung angeordnet wird, wobei Emissionslicht während eines ersten Zeitraums in der Beleuchtungseinrichtung mittels einer Emissionsquelle erzeugt wird.

Zur einfachen Handhabung von Proben werden im medizinischen, biologischen und chemischen Bereich vielfach Mikrotiterplatten ver- wendet. Solche Mikrotiterplatten weisen eine Anzahl Näpfchen oder Kavitäten auf, in denen die Proben angeordnet werden. Um die Handhabung von Mikrotiterplatten zu vereinfachen, sind die Abmes- sungen der Mikrotiterplatten gemäß eines ANSI-Standards genormt. Es existieren verschiedene Formate der Mikrotiterplatten, die über eine unterschiedliche Anzahl von Kavitäten verfügen, beispielsweise zwölf, achtundvierzig, sechsundneunzig, dreihundertvierundachtzig und tausendfünfhundertsechsunddreißig.

Ein häufig eingesetztes Untersuchungsverfahren für Proben in Mikrotiterplatten sind Transmissionsuntersuchungen, bei denen Licht durch die Kavitäten und die darin enthaltenen Proben geleitet und das transmittierte Licht gemessen wird. Auf diese Weise lässt sich Aufschluss über Eigenschaften der Proben gewinnen. Bei- spielsweise kommt vielfach bei„Enzyme-Linked Immunosorbent As- say“ (EL ISA)-Untersuch ungen ein Transmissionsverfahren zum Ein- satz. Bei ELISA-Untersuch ungen werden Antigene nachgewiesen, indem die Antigene über einen Erstantikörper absorptiv gebunden werden und ein Enzym-gekoppelter Zweitantikörper zu einer Reakti- on eines Farbstoffsubstrats führt. Diese Reaktion des Farbstoffsub- strats lässt sich mit der ELISA-Untersuchung nachweisen.

Außer der Messung der Reaktion eines Farbstoffsubstrats kann bei spielsweise auch eine Fluoreszenz gemessen werden, zu der es nach der Einstrahlung des Lichts kommt.

Vorrichtungen, mit denen Transmissionsuntersuchungen von Pro- ben in Mikrotiterplatten durchgeführt werden, sind zumeist groß, teuer und aufwendig zu bedienen. Dies liegt darin begründet, dass in diesen Vorrichtungen häufig eine Mechanik zum Verfahren einer Emissionsquelle und des Detektors vorgesehen ist. Mit einer sol- chen Mechanik können alle Kavitäten der Mikrotiterplatte nachei- nander angefahren und das transmittierte Licht aus den Kavitäten gemessen werden. Allerdings benötigt eine solche Mechanik zusätz- liehen Bauraum und verursacht zusätzliche Kosten bei der Herstel- lung der Vorrichtung. Fehlfunktionen in der Mechanik führen zudem zu einem Ausfall der Vorrichtung.

Weiterhin sehen diese Vorrichtungen vielfach eine Abschirmung des Messraums vor, in dem die Mikrotiterplatte während der Messung angeordnet ist. Dadurch wird der Detektor vor dem Einfall von Streulicht geschützt. Nachteilig nimmt diese Abschirmung aber ebenfalls Bauraum in Anspruch, so dass diese Vorrichtungen ent- sprechend große Abmessungen aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Transmissionsvor- richtung zur Untersuchung von Proben in Kavitäten einer Mikrotiter- platte und Verfahren zum Untersuchen von Proben in Kavitäten ei- ner Mikrotiterplatte mittels Transmission bereitzustellen, mit denen diese Untersuchungen einfach, kostengünstig und raumsparend durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Transmissionsvorrichtung zur Untersuchung von Proben in Kavitäten einer Mikrotiterplatte, umfas- send eine Beleuchtungseinrichtung und eine Detektionseinrichtung, zwischen denen ein Zwischenraum ausgebildet ist, der dazu einge- richtet ist, eine Mikrotiterplatte aufzunehmen, wobei die Beleuch- tungseinrichtung wenigstens eine Emissionsquelle aufweist, die zur Erzeugung von Emissionslicht ausgebildet ist, wobei die Transmis- sionsvorrichtung dadurch weitergebildet ist, dass die Beleuchtungs- einrichtung dazu eingerichtet ist, das von der Emissionsquelle er- zeugte Emissionslicht auf mehrere Teilstrahlengänge aufzuteilen, wobei mehrere der Teilstrahlengänge als Transmissionsstrahlen- gänge durch den Zwischenraum zu jeweils einer Detektoreinheit der Detektionseinrichtung verlaufen und wobei die Detektionseinrich- tung dazu ausgebildet ist, entlang der Transmissionsstrahlengänge einfallende Lichtsignale mittels der Detektoreinheiten für jeden

Transmissionsstrahlengang separat zu messen.

Indem das Emissionslicht auf mehrere Teilstrahlengänge aufgeteilt wird, von denen mehrere als Transmissionsstrahlengänge durch den Zwischenraum zu jeweils einer Detektoreinheit der Detektionsein- richtung verlaufen, können vorteilhaft separat Proben in mehreren Kavitäten untersucht werden. Die Anzahl der Kavitäten, die auf die- se Weise separat untersuchbar sind, entspricht der Anzahl der Transmissionsstrahlengänge.

Vorteilhaft können durch die Aufteilung mehrere Kavitäten mit einer einzelnen Emissionsquelle beleuchtet werden, ohne die Emissions- quelle verfahren zu müssen. Im Gegensatz zu einer Vorrichtung, bei der die Emissionsquelle und der Detektor mit einer Mechanik ver- fahren wird, wird durch die Aufteilung des Emissionslichts auf meh- rere Transmissionsstrahlengänge eine kompakte und kostengünsti- ge Ausgestaltung der Transmissionsvorrichtung realisiert.

Unter Lichtsignalen sind im Kontext dieser Patentanmeldung dieje- nigen Lichtstrahlen zu verstehen, die aus dem Zwischenraum zu den Detektoreinheiten gelangen. Dies umfasst vor allem diejenigen Lichtsignale, die auf eine Wechselwirkung des Emissionslichts mit den Proben zurückzuführen sind, beispielsweise auf Grund der Re- aktion eines Farbstoffsubstrats oder durch Fluoreszenz. Weiterhin sind Lichtstrahlen des Streulichts umfasst, die von den Detektorein- heiten empfangen werden und von den Detektoreinheiten nach- weisbar sind. Für jeden Transmissionsstrahlengang wird separat mittels der De- tektoreinheiten eine Transmissionsuntersuchung durchgeführt. Die Detektoreinheiten umfassen jeweils wenigstens einen Detektor. Bei- spielsweise umfassen die Detektoreinheiten jeweils mehrere Photo- dioden, die jeweils in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen empfindlich sind, so dass Lichtsignale in verschiedenen Wellenlän- gen nachweisbar sind. Dadurch wird eine kompakte und gleichzeitig flexible Transmissionsvorrichtung bereitgestellt.

Vorzugsweise gelangt das transmittierte Licht ausschließlich durch den winkelabhängigen Filter und gegebenenfalls einer Linse zu dem wenigstens einen Detektor. Ein weiterer Lichtleiter ist somit in der Detektionseinrichtung unnötig, wodurch der ap-parative Aufwand deutlich verringert ist.

Vorzugsweise ist die Detektionseinrichtung dazu ausgebildet, die Lichtsignale für jeden Transmissionsstrahlengang simultan zu mes sen. Vorteilhaft wird durch eine simultane Messung der Lichtsignale aus mehreren Kavitäten einer Mikrotiterplatte die Dauer für eine Un- tersuchung der Proben reduziert.

Insbesondere ist für jede Kavität eines vorgebbaren Formats von Mikrotiterplatten jeweils ein Transmissionsstrahlengang vorgese- hen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet, das von der Emissionsquelle erzeugte Emissions- licht auf wenigstens sechsundneunzig Teilstrahlengänge aufzutei- len, wobei sechsundneunzig der Teilstrahlengänge als Transmissi- onsstrahlengänge vorgesehen sind und wobei die Detektionseinrich- tung sechsundneunzig Detektoreinheiten umfasst. Eine Transmissi- onsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann Proben in allen Kavitäten einer Mikrotiterplatte mit sechsundneunzig Kavitäten si- multan untersuchen. Dadurch wird eine Transmissionsvorrichtung bereitgestellt, die raumsparend und kostengünstig ist und Untersu- chungen mit geringem Zeitaufwand durchführt.

Es sind ebenfalls alternative Ausführungsformen der Transmissi- onsvorrichtung vorgesehen, die beispielsweise zur Untersuchung von Proben in einer Mikrotiterplatte mit sechs, zwölf, vierundzwan- zig, achtundvierzig, dreihundertvierundachtzig oder eintausendfünf- hundertsechsunddreißig Kavitäten ausgestaltet sind. Bei diesen Ausführungsformen entspricht jeweils die Zahl der Transmissions- strahlengänge und der Detektoreinheiten der Anzahl der Kavitäten der Mikrotiterplatte.

Gemäß einer Ausführungsform sind alle Teilstrahlengänge Trans- missionsstrahlengänge. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist wenigstens einer der Teilstrahlengänge ein Referenzstrahlen- gang, der dazu eingerichtet ist, das Emissionslicht zu einer Refe- renzdetektoreinheit, die in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, zu leiten. In dieser Ausführungsform sind somit nicht alle Teil- strahlengänge Transmissionsstrahlengänge, sondern wenigstens einer der Teilstrahlengänge ist ein Referenzstrahlengang. Mittels des Referenzdetektors lässt sich beispielsweise die Intensität des Emissionslichts messen, wodurch eine Alterung der Emissionsquelle und/oder eine Veränderung der Intensität des Emissionslichts nachweisbar sind.

Bevorzugt ist der Zwischenraum als rechteckförmige Öffnung in der Transmissionsvorrichtung ausgebildet, so dass die Transmissions- Vorrichtung als offener Messaufbau ausgestaltet und die in den Zwi- schenraum einbringbare oder befindliche Mikrotiterplatte ohne die Notwendigkeit der Betätigung eines Verschlusselements zugänglich ist. Der Zwischenraum ist vorzugsweise im Wesentlichen formkom- plementär zu der in den Zwischenraum einbringbaren oder befindli- chen Mikrotiterplatte.

Unter einem offenen Messaufbau wird im Rahmen dieser Anmel- dung verstanden, dass auf ein Verschlusselement, beispielsweise einer Verschlussklappe oder einem Shutter, für die rechteckförmige Öffnung verzichtet wird. Die Ausgestaltung der Transmissionsvor- richtung als offener Messaufbau erlaubt vorteilhafterweise eine raumsparende Bauweise. Da einfallendes Streulicht durch den win- kelabhängigen Filter blockiert wird, ist ein Verschlusselement über- flüssig. Weiterhin ist durch den offenen Messaufbau eine Mikrotiter- platte jederzeit einführbar und jederzeit entnehmbar, wodurch eine schnelle und einfache Handhabung der Transmissionsvorrichtung erreicht wird. Der Zwischenraum ist so ausgestaltet, dass eine Mikrotiterplatte passgenau aufnehmbar ist, so dass die Abmessun- gen der Transmissionsvorrichtung klein gehalten werden.

Vorzugsweise umfasst die Detektionseinrichtung einen winkelab- hängigen Filter, der zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem wenigstens einen Detektor in den Transmissionsstrahlengängen an- geordnet ist und im Wesentlichen nur solche Lichtstrahlen durch- lässt, deren Einfallswinkel zu den Transmissionsstrahlengängen kleiner als ein vorgebbarer Grenzwinkel sind. Durch den winkelab- hängigen Filter wird vorteilhaft erreicht, dass Streulicht, das für ge- wöhnlich schräg in den Messaufbau einfällt, herausgefiltert wird. Auf diese Weise wird die Qualität der Untersuchung erhöht. Als winkel- abhängiger Filter kann beispielsweise ein Blickschutzfilter mit zuei- nander parallelen Lamellen oder ein Interferenzfilter eingesetzt wer- den. Vorzugsweise ist der winkelabhängige Filter als Folie ausgebil- det.

Vorzugsweise ist der winkelabhängige Filter ein Bauteil der De- tektionseinrichtung, das insbesondere den Zwischenraum ab- schließt oder zu einer Seite definiert.

Weiterhin vorzugsweise umfasst die Beleuchtungseinrichtung be- vorzugt einen Lichtmischer, der dazu ausgebildet ist, das von der Emissionsquelle erzeugte Emissionslicht zu homogenisieren und mit gleichmäßiger Intensität auf die Teilstrahlengänge zu verteilen, wo bei insbesondere der Lichtmischer einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

Der Lichtmischer ist beispielsweise ein längserstreckter Körper mit rechteckigem Querschnitt, in dem das Emissionslicht der Emissi- onsquelle homogenisiert wird. Dadurch wird erreicht, dass die In- tensität des Emissionslichts in jedem Teilstrahlengang gleich ist und es zu keiner Verfälschung der Untersuchung durch unterschiedliche Intensitäten kommt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Teilstrah- lengänge in der Beleuchtungseinrichtung in jeweils einem Lichtlei ter, die mit ihren Eintrittsseiten gebündelt an dem Lichtmischer an- liegen, wobei die Lichtleiter, in denen die Transmissionsstrahlen- gänge verlaufen, dazu eingerichtet sind, einen Anteil des Emissi- onslichts von dem Lichtmischer zu jeweils einer Emissionsöffnung der Beleuchtungseinrichtung zu leiten, wobei insbesondere die Emissionsöffnungen als Aussparungen in einer Halteplatte ausge- bildet sind, wobei insbesondere in den Emissionsöffnungen Kugel- linsen angeordnet sind.

Bevorzugt sind die Lichtleiter flexible Kabel, wie beispielsweise Glasfaserkabel oder polymere optische Fasern. Diese Lichtleiter liegen an ihrer Eintrittsseite gebündelt an dem Lichtmischer an, so dass das Emissionslicht gleichmäßig auf alle Lichtleiter übertragen wird. Die Austrittsseiten der Lichtleiter der Transmissionsstrahlen- gänge liegen an den Emissionsöffnungen an. Diese Emissionsöff- nungen sind vorzugsweise zentral oberhalb der Kavitäten angeord- net, so dass das Emissionslicht durch die Lichtleiter geleitet wird und aus den Emissionsöffnungen in die Kavitäten eintritt. Zur Fo- kussierung des Emissionslichts sind vorzugsweise in den Emissi- onsöffnungen Kugellinsen vorgesehen.

Weiterhin umfasst die Emissionsquelle bevorzugt wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, insbesondere wenigstens vier Leuchtdioden, wobei das Emissionslicht der Leuchtdioden im Licht mischer zusammengeführt wird, wobei zwischen wenigstens einer der Leuchtdioden und dem Lichtmischer ein Interferenzfilter ange- ordnet ist, wobei insbesondere eine Kugellinse vor und insbesonde- re eine weitere Kugellinse hinter dem Interferenzfilter angeordnet sind, wobei insbesondere eine erste Leuchtdiode zur Emission von Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 405 nm, eine zweite Leuchtdiode zur Emission von Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 450 nm, eine dritte Leuchtdiode zur Emission von Emissions- licht mit einer Wellenlänge von 540 nm und eine vierte Leuchtdiode zur Emission von Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 630 nm eingerichtet ist.

Durch die Interferenzfilter werden die Spektren der Wellenlängen des Emissionslichts der Leuchtdioden begrenzt, so dass die Emissi- onsspektren jeweils schmalbandig sind. Durch die Kugellinsen, die zwischen den Leuchtdioden und den Interferenzfiltern angeordnet sind, wird das Emissionslicht vor dem Eintritt in die Interferenzfilter parallelisiert. Die zwischen den Interferenzfiltern und dem Lichtmi- scher angeordneten Kugellinsen koppeln das Licht in dem Lichtmi- scher ein. Durch die Verwendung von vier Leuchtdioden, die bevorzugt über unterschiedliche Wellenlängen ihres Emissionslichts verfügen, kön- nen mit der Transmissionsvorrichtung unterschiedliche Untersu- chungen an den Proben in der Mikrotiterplatte durchgeführt werden, ohne dass dafür eine weitere Transmissionsvorrichtung benötigt oder die Leuchtdioden ausgetauscht werden müssten.

Bevorzugt sind die Leuchtdioden horizontal nebeneinander ange- ordnet. Der Lichtmischer weist bevorzugt für jede Leuchtdiode einen separaten Arm auf, die in Ausbreitungsrichtung des Lichts zusam- menlaufen. Alternativ weist die Grundfläche des Lichtmischers eine im Wesentlichen dreieckige Form auf, wobei in diesem Fall eine Seite des Dreiecks zur Einkopplung des Emissionslichts vorgesehen ist und die zwei anderen Seiten in Ausbreitungsrichtung des Lichts zusammenlaufen.

Weiterhin bevorzugt umfasst die Transmissionsvorrichtung Status- leuchten, die an der Außenseite der Transmissionsvorrichtung an- geordnet sind und leuchten, wenn die Leuchtdioden Licht emittieren. Insbesondere wird ein Anteil des Emissionslichts jeder Leuchtdiode zur Beleuchtung von jeweils einer Statusleuchte verwendet.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Unter- suchen von Proben in Kavitäten einer Mikrotiterplatte mittels Transmission, wobei die Mikrotiterplatte in einem Zwischenraum zwischen einer Beleuchtungseinrichtung und einer Detektionsein- richtung angeordnet wird, wobei Emissionslicht während eines ers- ten Zeitraums in der Beleuchtungseinrichtung mittels einer Emissi- onsquelle erzeugt wird, das dadurch weitergebildet ist, dass das Emissionslicht in der Beleuchtungseinrichtung auf mehrere Teil strahlengänge aufgeteilt wird, wobei mehrere der Teilstrahlengänge als Transmissionsstrahlengänge durch jeweils eine Kavität der Mikrotiterplatte zu jeweils einer Detektoreinheit der Detektionsein- richtung verlaufen und wobei während des ersten Zeitraums entlang der Transmissionsstrahlengänge einfallende Lichtsignale mittels der Detektoreinheiten für jeden Transmissionsstrahlengang separat ge- messen werden.

Auf das Verfahren treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits zuvor im Hinblick auf die Transmissionsvorrichtung zur Un- tersuchung von Proben in Kavitäten einer Mikrotiterplatte erwähnt wurden.

Vorzugsweise verläuft durch jede Kavität der Mikrotiterplatte ein Transmissionsstrahlengang, wobei die Lichtsignale für jeden Transmissionsstrahlengang simultan gemessen werden. Somit wer- den die Lichtsignale für jede Kavität der Mikrotiterplatte separat und simultan gemessen, wodurch das Verfahren mit geringem Zeitauf- wand durchführbar ist. Eine Mechanik zum Verfahren der Emissi- onsquelle oder eines Detektors ist damit überflüssig.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Emissionslicht in der Be- leuchtungseinrichtung auf wenigstens sechsundneunzig Teilstrah- lengänge aufgeteilt, wobei sechsundneunzig der Teilstrahlengänge als Transmissionsstrahlengänge vorgesehen sind und wobei wäh- rend des ersten Zeitraums entlang der Transmissionsstrahlengänge einfallende Lichtsignale mittels sechsundneunzig Detektoreinheiten für jeden Transmissionsstrahlengang separat gemessen werden. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn Proben in einer Mikrotiterplatte mit einer hohen Anzahl von Kavitäten, wie bei- spielsweise sechsundneunzig, dreihundertvierundachtzig oder ein- tausendfünfhundertsechsunddreißig, untersucht werden sollen, da durch die Aufteilung des Emissionslichts der Zeitaufwand besonders stark reduziert wird.

Weiterhin wird vorzugsweise eine Alterung der Emissionsquelle und/oder eine Veränderung der Wellenlängen der Intensität des Emissionslichts der Emissionsquelle mittels einer Referenzmessung gemessen, wobei das Emissionslicht über einen Referenzstrahlen- gang zu einer Referenzdetektoreinheit geleitet wird, die in der Be- leuchtungseinrichtung angeordnet ist und die Intensität des Emissi- onslichts erfasst, wobei die Intensität des Emissionslichts mit zuvor gemessenen und/oder vorgegebenen Werten für die Intensität des Emissionslichts verglichen wird. Eine solche Referenzmessung kann beispielsweise vor und/oder nach der Untersuchung der Proben durchgeführt werden, um die Alterung der Leuchtdioden zu überwa- chen und die Qualität der Untersuchung zu überprüfen. Zusätzlich zu der Intensität des Emissionslichts können mittels der Referenz- detektoreinheit weitere Eigenschaften des Emissionslichts unter- sucht werden, beispielsweise, ob sich eine mittlere Wellenlänge des Emissionslichts einer Leuchtdiode verändert hat.

Die Untersuchung wird bevorzugt mit einem offenen Messaufbau durchgeführt.

Weiterhin stellen vorzugsweise die während des ersten Zeitraums gemessenen Lichtsignale eine Lichtmessung dar, wobei während eines zweiten Zeitraums kein Emissionslicht durch die Kavitäten ge- leitet wird und die während des zweiten Zeitraums gemessenen Lichtsignale eine Dunkelmessung darstellen, wobei für jede Detek- toreinheit separat jeweils eine Lichtmessung und jeweils eine Dun- kelmessung durchgeführt wird, wobei für jede Detektoreinheit die Dunkelmessung von der Lichtmessung subtrahiert wird. Mit anderen Worten wird während des ersten Zeitraums für jede Detektoreinheit eine Lichtmessung und während des zweiten Zeitraums für jede De- tektoreinheit eine Dunkelmessung durchgeführt. Die Mikrotiterplatte ist sowohl während des ersten Zeitraums als auch während des zweiten Zeitraums in dem Zwischenraum angeordnet. Da während des zweiten Zeitraums kein Emissionslicht durch die Kavitäten ge- leitet wird, entsprechen die während des zweiten Zeitraums gemes- senen Lichtsignale einem Hintergrund, der beispielsweise durch Streulicht verursacht wird. Durch Subtrahieren der Dunkelmessung von der Lichtmessung wird somit vorteilhaft der Hintergrund aus den Messungen entfernt und die Qualität der Untersuchungen erhöht. Vorzugsweise sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich lang. Auf diese Weise kann die Dunkelmessung ohne weitere Umrechnung von der Lichtmessung subtrahiert werden.

Indem die Lichtmessung und die Dunkelmessung für jede Detek- toreinheit separat gemessen werden, werden unterschiedliche

Streulichtintensitäten am Ort der Detektoreinheiten berücksichtigt. Dadurch kann beispielsweise ausgeglichen werden, dass Detek- toreinheiten, die dichter an der Öffnung der Transmissionsvorrich- tung angeordnet sind, verstärkt Streulichteinfall ausgesetzt sind.

Weiterhin werden bevorzugt mehrere Messzyklen durchlaufen, wo bei in jedem Messzyklus wenigstens eine Lichtmessung und wenigs- tens eine Dunkelmessung gemessen werden und von jeder in einem Messzyklus gemessenen Lichtmessung eine im selben Messzyklus von derselben Detektoreinheit gemessene Dunkelmessung subtra- hiert wird. Beispielsweise besteht ein Messzyklus aus einer einzel- nen Lichtmessung und einer einzelnen Dunkelmessung für jede De- tektoreinheit, wobei der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum je- weils 5 ms betragen. Dieser Messzyklus wird vielfach wiederholt, wobei jeweils das in einem Messzyklus gemessene Dunkelsignal von dem im selben Messzyklus von derselben Detektoreinheit ge- messenen Lichtsignal subtrahiert wird. Auf diese Weise ist es mög- lieh, den Einfluss von sich verändernden Streulichtverhältnissen auszugleichen, beispielsweise durch eine flackernde Zimmerbe- leuchtung, eine Veränderung der Helligkeit des einfallenden Tages- lichts, den Schatten einer vorbeilaufenden Person oder ähnliches. Vorzugsweise ist die Zeitdauer eines Messzyklus möglichst klein, insbesondere zwischen 5 ms und 50 ms, so dass auch hochfrequen- te Änderungen des Streulichteinfalls bei der Messung berücksichtig werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Emissi- onslicht mit wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, insbe- sondere wenigstens vier unterschiedlichen Wellenlängen mittels je- weils einer Leuchtdiode der Emissionsquelle erzeugt, wobei die Bandbreite des Emissionslichts jeder Leuchtdiode mittels jeweils einem Interferenzfilter beschränkt wird, wobei insbesondere eine erste Leuchtdiode Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 405 nm, eine zweite Leuchtdiode Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 450 nm, eine dritte Leuchtdiode Emissionslicht mit einer Wellenlän- ge von 540 nm und eine vierte Leuchtdiode Emissionslicht mit einer Wellenlänge von 630 nm emittiert. Die Untersuchung der Proben erfolgt bevorzugt für jede Wellenlänge sequentiell.

Beispielsweise ist es vorgesehen, dass zuerst eine Lichtmessung mit einer ersten Wellenlänge gemessen wird, anschließend eine Dunkelmessung durchgeführt wird. Dies wird für jede Wellenlänge wiederholt, so dass bei vier Wellenlängen insgesamt acht Messun- gen durchgeführt werden, die zusammen einen Messzyklus bilden. Ebenso ist es möglich, dass nacheinander jeweils die Lichtmessun- gen mit unterschiedlichen Wellenlängen vorgenommen werden und anschließend eine einzelne Dunkelmessung vorgenommen wird, so dass die vier Lichtmessungen und die Dunkelmessung einen Messzyklus bilden. Alternativ ist es vorgesehen, dass zunächst ein Messzyklus mit der ersten Wellenlänge und einer Dunkelmessung vielfach wiederholt wird und anschließend die Messzyklen mit den weiteren Wellenlängen und jeweils einer Dunkelmessung vielfach wiederholt werden. Vorteilhaft wird mit all diesen Methoden die Un- tersuchung der wenigstens einen Probe mit unterschiedlichen Wel- lenlängen durchgeführt, wobei gleichzeitig der Einfluss von Streu- licht auf die Untersuchung minimiert wird.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung er- findungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprü- chen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsge- mäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen. Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei- nen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelhei- ten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Transmissionsvor- richtung zur Untersuchung wenigstens einer Probe in einer Mikrotiterplatte,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Mikrotiterplatte mit sechsundneunzig Kavitäten,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsein- richtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung umfassend eine Emissi- onsquelle,

Fig. 5 die Darstellung aus Fig. 4 mit zusätzlich dargestellten

Lichtleitern,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Detektionseinrich- tung,

Fig. 7 eine Explosionsdarstellung einer Detektionseinrichtung,

Fig. 8a bis 8c verschiedene Messzyklen für ein Verfahren zum

Untersuchen von Proben in Kavitäten einer Mikro- titerplatte mittels Transmission. In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.

Fig. 1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausgestaltung einer Transmissionsvorrichtung 1 . Die Transmissionsvorrichtung 1 um- fasst eine Beleuchtungseinrichtung 2 und eine Detektionseinrich- tung 4, zwischen denen sich ein als rechteckige Öffnung ausgebil- deter Zwischenraum 6 befindet. Der Zwischenraum 6 ist so ausge- staltet, dass eine Mikrotiterplatte 8, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, passgenau eingeschoben werden kann. Die Abmessung des Zwi- schenraums 6 entsprechen also im Wesentlichen den Abmessungen der Mikrotiterplatte 8, wodurch die Transmissionsvorrichtung 1 ei- nen kompakten Aufbau aufweist. Weiterhin umfasst die Transmissi- onsvorrichtung 1 mehrere Statusleuchten 3. Diese Statusleuchten 3 sind jeweils einer in der Beleuchtungseinrichtung 2 angeordneten

Leuchtdiode zugeordnet, die in Fig. 1 verdeckt sind. Emittiert eine der Leuchtdioden Licht, so leuchtet auch die zugeordnete Status- leuchte 3. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine der Status- leuchten 3 mit einem Bezugszeichen versehen.

Bei der in Fig. 2 beispielhaft dargestellten Mikrotiterplatte 8 handelt es sich um ein Format mit sechsundneunzig Kavitäten 80, von de- nen wiederum nur eine Kavität 80 mit einem Bezugszeichen verse- hen ist. In diesen Kavitäten 80 werden die zu untersuchenden Pro- ben angeordnet, bevor die Mikrotiterplatte 8 in den Zwischenraum 6 eingeschoben wird. Da die Abmessungen von Mikrotiterplatten 8 einem ANSI-Standard genügen, kann der Zwischenraum 6 form- komplementär zu diesen Abmessungen ausgestaltet werden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrich- tung 2, wobei in Fig. 3 eine Darstellung aus einem Blickwinkel von schräg unten gewählt wurde. Die Beleuchtungseinrichtung 2 weist eine Auswurfvorrichtung 29 auf, mit der die Mikrotiterplatte 8 schnell und einfach aus dem Zwischenraum 6 ausgeworfen werden kann. Direkt oberhalb der eingeschobenen Mikrotiterplatte 8 ist eine Hal- teplatte 28 angeordnet, die eine Anzahl von Emissionsöffnungen 27 aufweist, von denen nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Zahl der Emissionsöffnungen 27 entspricht der Zahl der Ka- vitäten 80 der Mikrotiterplatte 8. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind also sechsundneunzig Emissionsöffnungen 27 vorhanden. Die Emissionsöffnungen 27 sind so angeordnet, dass im eingeschobe- nen Zustand der Mikrotiterplatte 8 jede Emissionsöffnung 27 zentral über einer Kavität 80 angeordnet ist.

Der innere Aufbau der Beleuchtungseinrichtung 2 ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die in den Fig. 4 und 5 gewählte Ansicht ent- spricht der Ansicht in Fig. 1 , so dass die in Fig. 4 und 5 verdeckte Unterseite der Halteplatte 28 der in Fig. 3 gezeigten Unterseite der Halteplatte 28 entspricht. Die Beleuchtungseinrichtung 2 weist eine Emissionsquelle 20 auf, die in dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel vier Leuchtdioden 21 a, 21 b, 21 c, 21 d umfasst. Beispielsweise hat das Emissionslicht der Leuchtdiode 21 a eine Wellenlänge von 405 nm, das Emissionslicht der Leuchtdiode 21 b eine Wellenlänge von 450 nm, das Emissionslicht der Leuchtdiode 21 c eine Wellenlänge von 540 nm und das Emissionslicht der Leuchtdiode 21 d eine Wellen- länge von 630 nm. Das Vorsehen von mehreren Leuchtdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen ermöglicht es, verschiedene Unter- suchungen mit derselben Transmissionsvorrichtung 1 durchzufüh- ren. Direkt hinter den Leuchtdioden 21 a bis 21 d ist jeweils eine Ku- gellinse 23 angeordnet, die das austretende Emissionslicht paralle- lisiert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist wiederum nur eine der Kugellinsen 23 mit einem Bezugszeichen versehen. Hinter jeder Kugellinse 23 ist jeweils ein Interferenzfilter 22 angeordnet, der das Wellenlängenspektrum des Emissionslichts der Leuchtdioden 21 a bis 21 d einschränkt. Gemäß einer weiteren, nicht in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, ist hinter jedem Interferenzfilter 22 eine weitere Kugellinse angeordnet, die das Emissionslicht fokussiert.

Hinter den Interferenzfiltern 22 bzw. den weiteren Kugellinsen ist ein Lichtmischer 24 angeordnet. Dieser Lichtmischer 24 homogeni- siert das einfallende Emissionslicht, so dass es sich mit einer gleichmäßigen Intensität im Querschnitt des Lichtmischers 24 ver teilt. Dazu weist der Lichtmischer 24 gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform vorteilhafterweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Ist nur eine einzelne Leuchtdiode 21 a vorgesehen, so hat der Lichtmischer 24 beispielsweise die Form eines Stabes mit recht- eckigem Querschnitt. Sind hingegen mehrere Leuchtdioden 21 a bis 21 d vorgesehen, wie in Fig. 4 gezeigt, so führt der Lichtmischer 24 das Emissionslicht der Leuchtdioden 21 a bis 21 d zusammen. Dies kann beispielsweise, wie in Fig. 4 gezeigt, mittels vier zusammen laufenden Armen geschehen. Alternativ kann der Lichtmischer 24 eine im Wesentlichen dreieckige Grundfläche aufweisen, bei der im Vergleich zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform die Fläche zwischen den Armen ausgefüllt ist. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 4. Zudem sind Teilstrahlengänge 25 schematisch dargestellt, auf die das aus dem Lichtleiter 24 austretende Emissionslicht der Leuchtdioden 21 a bis 21 d aufgeteilt wird. Dazu ist am Ausgang des Lichtmischers 24 ein Bündel von Lichtleitern 26 angeordnet, in die jeweils ein Anteil des Emissionslichts gleichmäßig eingekoppelt wird. Von dem Ausgang des Lichtmischers 24 führen diese Lichtleiter 26 jeweils zu einer Emissionsöffnung 27, in denen zur weiteren Fokussierung des Emissionslichts jeweils eine nicht gezeigte Kugellinse angeordnet ist. Diejenigen Teilstrahlengänge 25, die in den Lichtleitern 26 zu den Emissionsöffnungen 27 verlaufen, sind Transmissionsstrahlen- gänge. Ein weiterer Lichtleiter 26 führt als Referenzstrahlengang 30 zurück zu einer Referenzdetektoreinheit 32, die neben den Leucht- dioden 21 a bis 21 d angeordnet ist. Mithilfe dieser Referenzdetek- toreinheit 32 lässt sich die Alterung der Leuchtdioden 21 a bis 21 d und/oder eine Veränderung der Intensität des Emissionslichts un- tersuchen.

In Fig. 6 ist schematisch eine Detektionseinrichtung 4 dargestellt, die unterhalb der Beleuchtungseinrichtung 2 und der eingeschobe- nen Mikrotiterplatte 8 angeordnet ist. In einem Bereich der Oberflä- che der Detektionseinrichtung 4, der im Wesentlichen der Fläche der eingeschobenen Mikrotiterplatte 8 entspricht, weist die Detekti- onseinrichtung 4 einen winkelabhängigen Filter 42 auf, der in der Darstellung in Fig. 6 als Folie ausgestaltet ist. Dieser winkelabhän- gige Filter 42 ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen nur solche Lichtstrahlen durchlässt, deren Einfallswinkel kleiner als ein vor- gebbarer Grenzwinkel sind. Der Grenzwinkel wird bezogen auf die Transmissionsstrahlengänge des Emissionslichts in dem Zwischen- raum 6, was einer Senkrechten auf dem winkelabhängigen Filter 42 entspricht. Auf diese Weise wird verhindert, dass Streulicht, wel- ches schräg in den Zwischenraum 6 einfällt, den winkelabhängigen Filter 42 passieren kann, so dass nur die Lichtsignale der Proben aus dem Zwischenraum 6 hindurchgelangt.

Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung der Detektionseinrichtung 4 aus Fig. 6. In Fig. 7 ist dargestellt, dass unterhalb des winkelabhän- gigen Filters 42 eine Detektorplatte 49 angeordnet ist, die eine Rei- he von Detektoröffnungen 41 aufweist, die jeweils zentral unterhalb der Emissionsöffnungen 27 und der Kavitäten 80 angeordnet sind. In jeder dieser Detektoröffnungen 41 ist eine Detektoreinheit mit jeweils wenigstens einem Detektor 40 angeordnet, die durch die Perspektive in Fig. 7 verdeckt sind. Bei den Detektoren 40 handelt es sich beispielsweise um Photodioden mit Empfindlichkeiten in un- terschiedlichen Wellen längen bereichen. Um das Emissionslicht bzw. die Lichtsignale auf die Detektoren 40 zu fokussieren, sind in den Öffnungen jeweils Kugellinsen 43 angeordnet.

In einer Gesamtbetrachtung der Fig. 3, 5 und 7 verlaufen die Transmissionsstrahlengänge jeweils ausgehend von dem Lichtmi- scher 24 durch einen Lichtleiter 26, eine Emissionsöffnung 27, den Zwischenraum 6 bzw. eine Kavität 80, den winkelabhängigen Filter 42 zu einem Detektor 40 bzw. einer Detektoreinheit. Nach dem Aus- tritt aus den Emissionsöffnungen 27 verlaufen die Transmissions- strahlengänge parallel zueinander.

In den Fig. 8a bis 8c sind verschiedene alternative Messzyklen 56 dargestellt, die bei der Untersuchung der Proben durchlaufen wer- den. Diese Messzyklen 56 umfassen jeweils eine Anzahl Lichtmes- sungen 51 a, 51 b, 51 c, 51 d und eine Anzahl Dunkelmessungen 54. Bei einer Lichtmessung 51 a, 51 b, 51 c, 51 d leuchtet jeweils eine der Leuchtdioden 21 a, 21 b, 21 c, 21 d für einen ersten Zeitraum, bei spielsweise 5 ms. Bei einer Dunkelmessung leuchtet für einen zwei- ten Zeitraum, beispielsweise ebenfalls 5 ms, keine der Leuchtdio- den 21 a bis 21 d . Die Mikrotiterplatte 8 ist während des gesamten Messzyklus 56 in dem Zwischenraum 6 angeordnet. Bei der Unter- suchung der Proben werden die Messzyklen 56 jeweils vielfach wie- derholt, um sowohl Messungen mit einer hohen Signalstärke zu er halten als auch hochfrequente Störungen herausfiltern zu können.

Bei dem in Fig. 8a gezeigten Messzyklus wird nach jeder Lichtmes- sung 51 a bis 51 d eine Dunkelmessung 54 gemessen, wobei bei den Lichtmessungen sequentiell die unterschiedlichen Leuchtdioden 21 a bis 21 d das Emissionslicht bereitstellen. Demgegenüber umfasst der in Fig. 8b gezeigte Messzyklus 56 die vier Lichtmessungen 51 a bis 51 d und nur eine Dunkelmessung 54, die von allen Lichtmes- sungen 51 a bis 51 d subtrahiert wird. Der in Fig. 8c gezeigte Messzyklus 56 umfasst nur eine Lichtmessung 51 a und eine Dun- kelmessung 54. Dieser Messzyklus ist beispielsweise sinnvoll, wenn die Proben nur mit einer Wellenlänge untersucht werden müssen oder die Untersuchung mit anderen Wellenlängen durchgeführt wer- den sollen, nachdem die Untersuchung nach einer vielfachen Wie- derholung des Messzyklus 56 mit der ersten Wellenlänge abge- schlossen ist.

Die Dunkelmessung 54 wird bei allen in den Fig. 8a bis 8c gezeig- ten Messzyklen 56 von den von derselben Detektoreinheit gemes- senen Lichtmessungen 51 a bis 51 d subtrahiert, so dass für jede De- tektoreinheit separat eine Hintergrund Intensität bestimmt wird.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent- nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombinati- on als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausfüh- rungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombinati- on mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekenn- zeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.

Bezuqszeichen liste

1 Transmissionsvorrichtung

2 Beleuchtungseinrichtung

3 Statusleuchte

4 Detektionseinrichtung

6 Zwischenraum

8 Mikrotiterplatte

20 Emissionsquelle

21 a, 21 b, 21 c, 21 d Leuchtdiode

22 Interferenzfilter

23 Kugellinse

24 Lichtmischer

25 Teilstrahlengänge

26 Lichtleiter

27 Emissionsöffnung

28 Halteplatte

29 Auswurfvorrichtung

30 Referenzstrahlengang 32 Referenzdetektor

40 Detektor

41 Detektoröffnung

42 winkelabhängiger Filter

43 Kugellinse

49 Detektorplatte

51 a, 51 b, 51 c, 51 d Lichtmessung

54 Dunkelmessung

56 Messzyklus 80 Kavität