Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer Markierungssubstanz in min destens einer Probe. Die Erfindung betrifft ferner eine Probenträgereinheit, die zur Ver wendung in einer Vorrichtung nach vorgenannter Art geeignet ist.

In den Lebenswissenschaften werden Markierungssubstanzen, sogenannte Tracer, ver wendet, um insbesondere pharmakodynamische, chemische und metabolische Untersu chungen von biologischen Proben durchzuführen. Bei den Markierungssubstanzen handelt es sich meist um kurzlebige Radionuklide oder um mit kurzlebigen Radionukliden versetzte Substanzen. Die als oder in Markierungssubstanzen verwendeten Radionuklide sind meist ß ⁺ -Strahler, d.h. sie zerfallen unter Aussendung eines Positrons in ein anderes Nuklid. Die ses Positron zerstrahlt bei Kontakt mit einem beliebigen Elektron der Probe zu zwei Photo nen mit einer Energie von jeweils 511 keV. Aufgrund der Impulserhaltung werden diese Photonen in exakt entgegengesetzte Richtungen abgestrahlt.

Der Nachweis derartiger hochenergetischer Photonen ist aufwendig. Während sich Teil chenstrahlung, beispielsweise a- und ß-Strahlung aufgrund ihrer Wechselwirkung mit Ma terie einfach und präzise nachweisen lässt, sind hochenergetische Photonen - im Folgen den auch g-Strahlung genannt - nur durch Abschwächung auf einer längeren Strecke nach weisbar. Da die von Markierungssubstanzen erzeugte g-Strahlung durch einen Kernzerfalls prozess, d.h. einen Zufallsprozess entsteht, muss zudem über einen längeren Zeitraum ge messen werden, um eine zuverlässige Aussage, beispielsweise über die Menge der Markie rungssubstanz in einer Probe, machen zu können. Ferner ist die von Markierungssubstan zen erzeugte g-Strahlung isotrop verteilt, d.h. es gibt keine bevorzugte Richtung für die Abstrahlung der Photonen. Dies bedeutet, dass ein Detektor einen möglich großen Raum winkel abdecken muss, um eine zuverlässige Messung zu ermöglichen.

Die vorgenannten Eigenschaften radioaktiver Markierungssubstanzen haben es bisher ver hindert, dass diese in hochgradig automatisierten Labormethoden, wie beispielsweise dem Hochdurchsatz-Screening verwendet werden können, mit deren Hilfe viele Proben in kür zester Zeit untersucht werden können. Bei derartigen Methoden kommen häufig soge nannte Mikrotiterplatten als Probenträger zum Einsatz, deren Maße durch die Society for Laboratory Automation and Screening in den Normen ANSI/SLAS 1-2004 bis ANSI/SLAS 4- 2004 normiert sind. In Mikrotiterplatten sind zu untersuchende Proben in bis zu S456 in einer Ebene angeordneten Kavitäten angeordnet. Diese eng beieinanderliegende Anord nung der Proben macht insbesondere eine eindeutige Zuordnung eines detektierten Pho tons zu einer Probe schwierig. Dies bedeutet, dass keine zuverlässige Aussage über das Vorhandensein oder die Menge radioaktiver Markierungssubstanzen in den Proben ge macht werden kann.

Aus Nucl Instrum Methods Phys Res A. 2014 Dec 11; 767: 146-152 ist die sogenannte iQID- Kamera (ionizing-radiation Quantum Imaging Detector) bekannt. Die iQID-Kamera ist ein hochauflösender Detektor für ionisierende Strahlung auf Basis eines Szintillationselements. Die iQID-Kamera wurde aus einem Detektor für den Einsatz in der Einzelphotonen-Emissi- onscomputertomographie entwickelt und lässt sich nicht oder nur schwer in Laborautoma tionssystemen einsetzen, die in hochgradig automatisierten Methoden, wie beispielsweise dem Hochdurchsatz-Screening zum Einsatz kommen.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Anordnungen für die sogenannte Positronen-Emis- sions-Tomographie (PET) bekannt. Diese Anordnungen umfassen ringförmig um einen Ringtunnel, auch Gantry genannt, angeordnete PET-Kameras zum Detektieren von bei ei nem Positronen-Zerfall ausgesendeten Photonen. Die eigentliche Bildgebung erfolgt mit tels eines Computertomographen. PET-Anordnungen sind ausgebildet, die Verteilung einer radioaktiven Markierungssubstanz in einem menschlichen Körper zu ermitteln, und sind entsprechend groß und teuer. Ferner ist die Auflösung der PET-Anordnungen nicht hoch genug, um beispielsweise einzelne in einer Mikrotiterplatte angeordnete Proben zu unter scheiden. Damit sind auch PET-Anordnungen nicht für den Einsatz in Laborautomationssys temen geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung durch die eine Markierungssubstanz in min destens einer Probe einfach und sicher detektiert wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Probenträgereinheit zur Verwendung in einer Vorrichtung nach vorgenannter Art an zugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Probenträgereinheit mit den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs ge löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Vorrichtung zum Detektieren einer Markierungssubstanz in mindestens einer Probe nach Anspruch 1 umfasst eine Probenträgereinheit, die mindestens zwei Kavitäten zum Aufnehmen von jeweils einer Probe hat, und eine Detektoreinheit mit mindestens zwei De tektorelementen zum Detektieren von von der Markierungssubstanz ausgehender Strah lung. Jedes der beiden Detektorelemente ist einer der beiden Kavitäten zugeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Auswerteeinheit, die für jede der Proben das Vorhanden sein und/oder die Menge der Markierungssubstanz abhängig von der durch die beiden De tektorelemente für die jeweilige Probe detektierten Strahlung ermittelt.

Bei der von der Markierungssubstanz ausgehenden Strahlung kann es sich um Strahlung handeln, die durch die Markierungssubstanz emittiert wurde oder die durch die Markie rungssubstanz hindurchgetreten ist. Bei der durch die beiden Detektorelemente detektier ten Strahlung kann es sich um elektromagnetische Strahlung und/oder Teilchenstrahlung handeln.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat jeweils eine Detektoreinheit für jeweils eine Kavität der Probenträgereinheit. Da in jeder Kavität jeweils eine Probe angeordnet ist, hat die er findungsgemäße Vorrichtung somit jeweils ein Detektorelement für jede zu untersuchende Probe. Dies erlaubt es der Vorrichtung, mehrere Proben gleichzeitig und unabhängig von einander zu untersuchen. Hierdurch kann die zur Untersuchung der Proben notwendige Zeit wesentlich verkürzt werden. Durch das Vorsehen von jeweils einem Detektorelement für jede zu untersuchende Probe, ist ferner eine einfache Zuordnung von durch die Detek tionselemente registrierten Detektionsereignissen zu einer der zu untersuchenden Proben möglich. Dies bedeutet, dass das Vorhandensein und/oder die Menge der Markierungssub stanz in der jeweils zu untersuchenden Probe zuverlässig ermittelt werden kann. Die erfin dungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit, schneller und zuverlässiger als bisher be kannt, die Markierungssubstanz in mindestens einer Probe zu detektieren.

Die Markierungssubstanz ist insbesondere eine radioaktive Markierungssubstanz, bevor zugt ein Radionuklid odereine Substanz, die ein Radionuklid enthält, das unter Aussendung eines Positrons zerfällt. Alternativ kann die Markierungssubstanz ein Farbstoff, bevorzugt ein Fluoreszenzfarbstoff sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die Markierungssub stanz eine Substanz, die elektromagnetische Strahlung mindestens eines bestimmten Wel lenlängenbereichs absorbiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Vorrichtung eine weitere Detektoreinheit, die mindestens zwei Detektorelemente hat. Jedes der beiden Detektorelemente ist einer der beiden Kavitäten zugeordnet. Die beiden Kavitäten sind zwischen den ihr jeweils zuge ordneten Detektorelementen der ersten Detektoreinheit und der weiteren Detektorein heit anordenbar. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit ausgebildet ist, für jede der Proben das Vorhandensein und/oder die Menge der Markierungssubstanz abhängig von der durch die beiden Detektorelemente, die der jeweiligen Probe zugeordnet sind, für die jeweilige Probe detektierten Strahlung zu ermitteln.

Das Vorsehen von jeweils zwei Detektorelementen pro Kavität der Probenträgereinheit vergrößert zum einen den Raumwinkel, der für jede zu untersuchende Probe durch ein Detektorelement abgedeckt wird. Hierdurch können für jede zu untersuchende Probe mehr Detektionsereignisse durch die Detektorelemente erfasst werden. Je mehr Detekti onsereignisse erfasst werden desto zuverlässiger kann das Vorhandensein und/oder die Menge der Markierungssubstanz in der zu untersuchenden Probe ermittelt werden. Die Anordnung jeweils einer Kavität der Probenträgereinheit zwischen den zwei der Kavität je weils zugeordneten Detektorelementen erlaubt es ferner, die Eigenschaften positro nenemittierender Markierungssubstanzen in vorteilhafter Weise auszunutzen. Ein durch die Markierungssubstanz emittiertes Positron zerstrahlt noch in der Probe zu zwei hoch energetischen Photonen. Aufgrund der Impulserhaltung werden diese beiden hochenerge tischen Photonen in exakt entgegengesetzte Richtungen abgestrahlt. Dies bedeutet, dass wenn die beiden einer Kavität zugeordneten Detektorelement gleichzeitig oder unmittel bar aufeinanderfolgend jeweils ein hochenergetisches Photon detektieren, dass diese Pho tonen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit der Probe zuordenbar sind. Mit Hilfe dieser soge nannten Koinzidenzmessung kann das Vorhandensein und/oder die Menge der Markie rungssubstanz in der jeweils zu untersuchenden Probe noch zuverlässiger ermittelt wer den.

Es ist vorteilhaft, wenn ein für die von der Markierungssubstanz ausgehende Strahlung sen sitives Detektionsvolumen der beiden Detektorelemente der Detektoreinheit und/oder der beiden Detektorelemente der weiteren Detektoreinheit jeweils eine größere Ausdehnung in Richtung einer ersten Richtung hat als in Richtung einer zweiten Richtung, wobei die erste Richtung parallel zu einer Längsachse der dem jeweiligen Detektorelement zugeord neten Kavität ist und die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung ist. Vorzugweise beträgt das Verhältnis zwischen der Ausdehnung der beiden Detektorelemente der Detek toreinheit und/oder der beiden Detektorelemente der weiteren Detektoreinheit in die erste Richtung und der Ausdehnung der beiden Detektorelemente der Detektoreinheit und/oder der beiden Detektorelemente der weiteren Detektoreinheit in die zweite Rich tung zwischen 10:2 und 10:4, besonders bevorzugt 10:3. Beispielsweise hat der Detektions bereich der beiden Detektorelemente der Detektoreinheit und/oder der beiden Detekto relemente der weiteren Detektoreinheit jeweils die Maße 6 mm x 6 mm x 20 mm. Die Detektion eines hochenergetischen Teilchens oder eines hochenergetischen Photons durch eines der Detektorelemente erfolgt durch Abbremsen des Teilchens bzw. durch eine Verschiebung der Wellenlänge des Photons hin zu einer längeren Wellenlänge in dem De tektionsvolumen des Detektorelements und durch Umwandeln der von dem Teilchen oder Photon bei diesem Vorgang an das Detektorelement übertragenen Energie in ein elektri sches oder optisches Signal. Je länger die Strecke des zu detektierenden Teilchens oder Photons durch das Detektionsvolumen ist, desto mehr Energie wird durch das Teilchen in dem Detektorelement deponiert. Wird mehr Energie durch ein Photon in dem Detektorel ement deponiert, kann dieses Teilchen oder Photon zuverlässiger durch das Detektorele ment erfasst werden. Durch die vorbeschriebene vorteilhafte Geometrie der beiden Detek torelemente der Detektoreinheit und/oder der beiden Detektorelemente der weiteren De tektoreinheit wird die Strecke, die ein in einer der beiden Kavitäten der Probenträgerein heit emittiertes Teilchen oder Photon in der und/oder den der Kavität jeweils zugeordneten Detektoreinheiten, erhöht. Mit anderen Worten, die vorbeschriebene vorteilhafte Geo metrie des Detektionsvolumens erlaubt eine zuverlässigere Detektion von Teilchen oder Photonen, die in einer der Kavitäten der Probenträgereinheit erzeugt worden sind, durch das bzw. die dieser Kavität jeweils zugeordneten Detektorelemente.

Vorzugsweise haben die beiden Detektorelemente der Detektoreinheit und/oder die bei den Detektorelemente der weiteren Detektoreinheit jeweils eine größere Ausdehnung in Richtung einer ersten Richtung als in Richtung einer zweiten Richtung, wobei die erste Rich tung in Richtung der dem jeweiligen Detektorelement zugeordneten Kavität zeigt und die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung ist.

Es ist vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Detektorelementen der Detektoreinheit und/oder zwischen den beiden Detektorelementen der weiteren Detektoreinheit ein strah lungsdämpfendes Element angeordnet ist.

Unter strahlungsdämpfendem Element wird in der vorliegenden Anmeldung ein Element verstanden, dessen Halbwertsschichtdicke für g-Strahlung mit einer Energie von 511 keV einen geringeren Wert als 70 mm hat. Vorzugsweise hat die Halbwertsschichtdicke des strahlungsdämpfenden Elements für g-Strahlung mit einer Energie von 511 keV einen Wert von 3,85 mm oder mehr. Die Halbwertsschichtdicke des Elements ist in der vorliegenden Anmeldung diejenige Dicke des durchstrahlten Elements, welche die Strahlungsintensität um die Hälfte reduziert.

Hochenergetische Photonen und/oder Teilchen geben beim Durchtritt durch das das strah lungsdämpfende Element Energie an dieses Element ab. Dies verringert die Wahrschein lichkeit, dass das hochenergetische Photon und/oder das Teilchen in mehr als einem De tektorelement der Detektoreinheit bzw. der weiteren Detektoreinheit detektiert wird. Durch Verhinderung dieses sogenannten Crosstalks wird die Zuverlässigkeit weiter erhöht, mit der das Vorhandensein und/oder die Menge der Markierungssubstanzen in den zu un tersuchenden Proben bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der bekannte Dämp fungsfaktor des strahlungsdämpfenden Elementes dazu genutzt werden, zwei Detektions ereignisse, die durch ein einziges Photon und/oder Teilchen in jeweils einem Detektorele ment der Detektoreinheit und/oder der weiteren Detektoreinheit erzeugt werden, einan der zuzuordnen. Durch diese sogenannte Koinzidenzmessung wird eine Mehrfachzählung einzelner Photonen und/oder Teilchen verhindert, was die Zuverlässigkeit der Detektion weiter erhöht.

Zur Dämpfung ionisierender Strahlung kann das strahlungsdämpfende Element insbeson dere aus einem nichtradioaktiven Material mit hoher Masse und einer hohen Kernladungs zahl, insbesondere Blei, gefertigt sein. Das strahlungsdämpfende Element kann auch ein optisch nicht-transparentes Element, sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die beiden Detektorelemente der Detek toreinheit und/oder die beiden Detektorelemente der weiteren Detektoreinheit jeweils mindestens ein Szintillatorelement, ein Gasionisationsdetektorelement oderein Halbleiter detektorelement. Unter Szinitillatorelement wird in der vorliegenden Anmeldung ein Körper verstanden, der ein durchgehendes hochenergetisches Photon oder ein geladenes Teilchen abbremst und die von dem Photon bzw. dem geladenen Teilchen bei diesem Bremsvorgang verlorene Energie in ein optisches Signal umwandelt. Das optische Signal kann, beispielsweise mittels eines Photomultipliers in ein elektronisches Signal umgewandelt werden.

Unter Gasionisationsdetektorelement wird in der vorliegenden Anmeldung jedes Detekto relement verstanden, bei dem die Detektion eines Photons oder eines geladenen Teilchens mit Hilfe eines gasgefüllten Sensors erfolgt. Bei dem Gasionisationsdetektorelement han delt es sich insbesondere um einen Gaselektronenvervielfacher, auch GEM (englisch Gas electron multiplier).

Unter Halbleiterdetektorelement wird in der vorliegenden Anmeldung jedes Detektorele ment verstanden, bei dem die Detektion eines Photons oder eines geladenen Teilchens mit Hilfe eines Halbleiterdetektors oder eines Arrays von Halbleiterdetektoren erfolgt. Bei dem Halbleiterdetektorelement handelt es sich insbesondere um ein CMOS- oder CCD-Element oder um eine CMOS- oder CCD-Array.

In einer hierzu alternativen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Laserlichtquelle zum optischen Anregen der Markierungssubstanz. Die beiden Detektorelemente der De tektoreinheit sind ausgebildet, von der optisch angeregten Markierungssubstanz ausge hendes Detektionslicht zu erfassen. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Kavitäten in Richtung der jeweils zugeordneten Detektorelemente jeweils für die von der Markierungssubstanz emittierte Strahlung transparent, optisch transparent oder offen sind. In dieser alternati ven Ausführungsform ist die Markierungssubstanz vorzugsweise ein Fluoreszenzfarbstoff, der mittels von der Laserlichtquelle emittierten Laserlichts zur Emission des Detektions lichts in Form von Fluoreszenzlicht angeregt werden kann. Das Detektionslicht bildet in die ser Ausführungsform die von der Probe ausgehende Strahlung. Die Verwendung von Fluo reszenzfarbstoffen als Markierungssubstanz hat gegenüber der Verwendung von radioaktiven Markierungssubstanzen den Vorteil, dass Fluoreszenzfarbstoffe wesentlich probenschonender sind und kein radioaktiver Abfall bei der Untersuchung der Proben an fällt.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Detektoreinheit und/oder die weitere Detektoreinheit jeweils 6, 12, 24, 48, 96, 384, 1536 oder 3456 Detektorelemente, die je weils in einem Raster von 2x3, 3x4, 4x6, 6x8, 8x12, 16x24, 32x48 bzw. 48x72 Detektorel ementen angeordnet sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform entspricht die Anord nung der Detektorelemente der Detektoreinheit und/oder der weiteren Detektoreinheit der Anordnung von Kavitäten einer Mikrotiterplatte. Dies erlaubt es, die Maße der Proben trägereinheit an die Maße einer Mikrotiterplatte anzupassen. Hierdurch ist es möglich, die Probenträgereinheiten voll oder zumindest teilautomatisierten Laborautomationssyste men einzusetzen, wie in hochgradig automatisierten Methoden, die beispielsweise dem Hochdurchsatzscreening.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Positionierelement zum Positionieren und Halten der Probenträgereinheit. Das Positionie relement kann beispielsweise durch mit der Detektoreinheit verbundene Passstifte und durch jeweils eine, einem Passstift zugeordnete Bohrung der Probenträgereinheit gebildet sein. Alternativ weist die Probenträgereinheit Passstifte und die Detektoreinheit jeweils eine, einem Passstift zugeordnete Bohrung auf. Hierdurch kann die Probenträgereinheit zuverlässig in der Detektoreinheit gehalten werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinheit ausgebildet, auf Grundlage der durch die Detektorelemente erfassten Strahlung eine Anzahl von Zerfallser eignissen zu ermitteln, die in den den Detektorelementen jeweils zugeordneten Proben stattgefunden haben, um dann auf Grundlage dieser ermittelten Anzahl von Zerfallsereig nissen die Menge der Markierungssubstanz für die jeweilige Probe zu ermitteln. Die Detek torelemente decken jeweils nur einen kleinen Raumwinkel um die den Detektorelementen jeweils zugeordnete Probe ab, d.h. die Detektorelemente können jeweils nur Strahlung in einen kleinen Raumwinkel um die jeweils zugeordnete Probe erfassen. Daher ist die Anzahl von Zerfallsereignissen für jede Probe größer als die durch die der Probe jeweils zugeord neten Detektorelemente erfasste Anzahl von Photonen. In dieser bevorzugten Ausfüh rungsform wird zunächst für jede Probe ermittelt, wie viele Zerfallsereignisse während ei nes vorbestimmten Messzeitraums stattgefunden haben. Auf Grundlage der tatsächlichen Anzahl von Zerfallsereignissen lässt sich dann die Menge der Markierungssubstanz sehr zu verlässig bestimmen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Probenträgereinheit, die wenigstens zwei Kavitäten zum Aufnehmen von Proben hat. Die Probenträgereinheit hat ferner ein strah lungsdämpfendes Element, das zwischen den beiden Kavitäten angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Probenträgereinheit einen Grundträger und mindestens ein Einlegeelement. Das Einlegeelement umfasst die beiden Kavitäten und ist in den Grundträgereinbringbar und aus dem Grundträgerentnehmbar. Üblicherweise wird die Probenträgereinheit nur einmal zur Untersuchung von Proben verwendet. Hierdurch soll eine gegenseitige Kontamination von Proben verhindert werden, die aufeinanderfol gend untersucht werden sollen. In dieser bevorzugten Ausführungsform kommen die zu untersuchenden Proben nur mit dem mindestens einen Einlegeelement in Kontakt. Dieses mindestens eine Einlegeelement kann getrennt von dem Grundträger entsorgt werden. Durch die Ausgestaltung der Probenträgereinheit als eine aus dem Grundträger und dem mindestens einen Einlegeelement gebildeten Einheit, kann somit unnötiger Abfall vermie den werden. Insbesondere kann der Grundträger wiederverwendet, d.h. bei mehreren Un tersuchungen mit jeweils verschiedenen Einlageelementen verwendet werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Grundträger das strahlungsdämpfendes Element bildet, wobei das strahlungsdämpfende Element zwischen den beiden Kavitäten angeordnet ist, wenn das Einlegeelement in den Grundträger eingebracht ist. Durch das strahlungsdämpfende Element werden in den beiden Kavitäten erzeugte hochenergetische Photonen und/oder Teilchen abgebremst. Dies verhindert, dass hochenergetische Photonen und/oderTeilchen aus einer der beiden Kavitäten in die andere der beiden Kavitäten gelangen. Hierdurch wird zum einen eine gegenseitige Kontamination der jeweils in den Proben vorhandenen Mar kierungssubstanz verhindert. Zum anderen wird so sichergestellt, dass die hochenergeti schen Photonen und/oder Teilchen die Kavität nur in Richtung des oder der Detektorele mente der Detektoreinheit und/oder der weiteren Detektoreinheit verlassen, die jeweils der Kavität zugeordnet sind. Durch Verhinderung dieses Crosstalks wird die Zuverlässigkeit weiter erhöht, mit der das Vorhandensein und/oder die Menge der Markierungssubstan zen in den Kavitäten angeordneten Proben bestimmt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Probenträgereinheit 6, 12, 24, 48, 96, 384, 1536 oder 3456 Kavitäten, die jeweils in einem Raster von 2x3, 3x4, 4x6, 6x8, 8x12, 16x24, 32x48 bzw. 48x72 Kavitäten angeordnet sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform ent spricht die Anordnung der Kavitäten der Probenträgereinheit der Anordnung von Kavitäten einer Mikrotiterplatte. Hierdurch ist es möglich, die Probenträgereinheiten in voll oder zu mindest teilautomatisierten Laborautomationssystemen einzusetzen, wie diese in hoch gradig automatisierten Methoden, die beispielsweise dem Hochdurchsatzscreening zum Einsatz kommen. Es sind aber auch Probenträgereinheiten mit bis zu 3456 oder mit einer anderen bei Mikrotiterplatten üblichen Anzahl von Kavitäten vorteilhaft einsetzbar.

Es ist vorteilhaft, wenn das strahlungsdämpfende Element aus Blei gefertigt ist. Blei ist von allen nicht-radioaktiven Element das Element mit der größten Kernladungszahl und Masse. Damit ist es zum Dämpfen von ionisierender Strahlung besonders gut geeignet.

Es ist vorteilhaft, wenn die Probenträgereinheit eine Mikrotiterplatte ist. Hierdurch kann die Probenträgereinheit in Verbindung mit einer Vielzahl von Laborautomationssystemen eingesetzt werden, die auf die Verwendung von Mikrotiterplatten als Probenträgern aus gelegt sind, beispielsweise Pipettierrobotern, Förderbändern, Inkubatoren und/oder Waschvorrichtungen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Probenträgereinheit ein Abdeckelement zum Verschließen der beiden Kavitäten hat. Hierdurch sind die in den Kavitäten angeordneten Proben bei einem Transport der Probenträgereinheit und/oder währen einer Untersuchung vor Umweltein flüssen und gegenseitiger Kontaminierung geschützt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die eine bei spielhafte Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische isometrische Ansicht einer Vorrichtung zum Detektieren einer Markierungssubstanz in mindestens einer Probe gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel;

Figur 2 eine schematische isometrische Explosionsdarstellung einer Probenträ gereinheit der Vorrichtung nach Figur 1;

Figur 3 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung eines Einlegeelements der Probenträgereinheit nach Figur 2;

Figur 4 eine schematische isometrische Ansicht einer Detektoreinheit und einer

Auswerteeinheit der Vorrichtung nach Figur 1;

Figur 5a eine Untersicht der Detektoreinheit nach Figur 4;

Figur 5b eine Aussparung eines Grundträgers der Detektoreinheit nach Figur 5a;

Figur 6a eine Draufsicht eines Abdeckelements der Detektoreinheit nach den Figuren 4, 5a und 5b;

Figur 6b eine Schnittdarstellung des Abdeckelements entlang einer Schnittlinie B-B nach Figur 6a;

Figur 7a eine Draufsicht eines Grundträgers der Detektoreinheit nach den Figuren 4, 5a und 5b;

Figur 7b eine Seitenansicht von rechts des Grundträgers nach Figur 7a;

Figur 8a eine Untersicht eines Rahmenelements der Detektoreinheit nach Figur 4; Figur 8b eine Schnittdarstellung des Rahmenelements entlang einer Schnittlinie A-A nach Figur 8a;

Figur 8c eine Draufsicht des Rahmenelements nach den Figuren 8a und 8b; Figur 9 eine schematische Darstellung von Kavitäten der Probenträgereinheit und von Detektorelementen der Detektoreinheit der Vorrichtung nach Figur 1;

Figur 10 ein Diagramm mit einer beispielhaften Zeitreihenmessung, die mit der Vor richtung nach Figur 1 durchgeführt wurde;

Figur 11 eine schematische isometrische Ansicht der Vorrichtung gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel; und

Figur 12 eine schematische Darstellung von Kavitäten der Probenträgereinheit und von Detektorelementen der Detektoreinheit der Vorrichtung nach Figur 11.

Figur 1 zeigt eine schematische isometrische Ansicht einer Vorrichtung 10 zum Detektieren einer Markierungssubstanz in mindestens einer Probe gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 hat eine Detektoreinheit 12, eine Probenträgereinheit 14 und eine wei- tere Detektoreinheit 16. Die Probenträgereinheit 14 ist zwischen der Detektoreinheit 12, im Folgenden auch erste Detektoreinheit 12 genannt, und der weiteren Detektoreinheit 16, im Folgenden auch zweite Detektoreinheit 16 genannt, angeordnet. Die Vorrichtung 10 hat somit einen sand wichartigen Aufbau, bei dem die Probenträgereinheit 14 von oben und unten jeweils eine der beiden Detektoreinheiten 12, 16 kontaktiert. Die beiden Detektoreinheiten 12, 16 sind mit einer Auswerteeinheit 100 verbunden, welche die erste Detektoreinheit 12 von oben und die zweite Detektoreinheit 16 von unten kontaktiert. Bei einer alternativen Ausfüh rungsform ist die Auswerteeinheit als ein separates Element ausgeführt, das mit der ersten Detektoreinheit 12 und der zweiten Detektoreinheit 16 beispielsweise über Kabel verbun den ist.

Die Probenträgereinheit 14 wird nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 noch näher beschrieben. Die beiden Detektoreinheiten 12, 16 werden nachfolgend in Verbin dung mit den Figuren 4 bis 8c noch näher beschrieben.

Figur 2 zeigt eine schematische isometrische Explosionsdarstellung der Probenträgerein heit 14 der Vorrichtung 10 nach Figur 1. In der Darstellung nach Figur 2 sind verdeckte Ele mente durch Strichlinien dargestellt. Gleiche Element oder Elemente mit der derselben Funktion werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die Probenträgereinheit 14 hat ein Einlegeelement 18, ein Abdeckelement 22, einen Grundträger 24 und ein Rahmenelement 26. Das Einlegeelement 18 umfasst 96 Kavitäten auf, die zum Anordnen von Proben dienen und die im Folgenden mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 20 bezeichnet werden. Die Kavitäten 20 sind in zwölf Reihen zu je acht Ka vitäten 20 angeordnet. Die Kavitäten 20 sind in der gezeigten Ausführungsform beispielhaft als Zylinder ausgebildet, deren Längsachse sich von unten nach oben erstreckt. Alternativ könnten die Kavitäten 20 auch durch Aussparungen in dem Einlegelement 18 gebildet sein. Auch müssen die Kavitäten 20 nicht zylinderförmig sein. So ist es auch denkbar, dass die Kavitäten in jeder anderen Geometrie ausgebildet sind, die mit der Funktionalität vereinbar ist, beispielsweise quaderförmig oder konisch. In der gezeigten Ausführungsform nach Fi gur 2 sind die Kavitäten 20 nach oben hin offen und nach unten hin geschlossen. Das Einle- geelement 18 hat ferner eine die Kavitäten 20 umlaufende Wand 28 und wird anhand der Figur 3 weiter unten näher beschrieben.

Das Abdeckelement 22 dient zum Abdecken und/oder Verschließen der Kavitäten 20 des Einlegelements 18. Hierzu kann das Abdeckelement 22 von oben auf das Einlegeelement 18 aufgesetzt werden. Das Abdeckelement 22 ist aus einem transparenten Material gefer tigt, beispielsweise aus einem Acrylglas.

Der Grundträger 24 ist in der gezeigten Ausführungsform ein massiver aus Blei gefertigter Quader, der insgesamt 96 von unten nach oben durchgehende Aussparungen aufweist, die im Folgenden mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 30 bezeichnet werden. Diese Ausspa rungen 30 sind in ihren Abmessungen und in ihrer Anordnung derart komplementär zu den Kavitäten 20 des Einlegelementes 18 ausgebildet, dass je einer Aussparung 30 eine Kavität 20 zugeordnet ist und jeweils eine Kavität 20 in eine Aussparung 30 einführbar ist, wenn das Einlageelement 18 mit dem Grundträger 24 verbunden wird. Das Einlegeelement 18 kann hierdurch derart mit den Grundträger 24 verbunden werden, dass zwischen jeweils zwei der Kavitäten 20 ein strahlungsdämpfendes Element 32 angeordnet ist, das durch den Grundträger 24 gebildet ist.

Das Rahmenelement 26 hat durch eine umlaufende Wand 34 gebildete Aussparung 36 zum vorzugsweise bündigen Aufnehmen des Grundträgers 24. Der Grundträger 24 kann von oben in die Aussparung 36 des Rahmenelements 26 eingesetzt werden. Die Aussparung 36 des Rahmenelements 26 ist von unten durch eine Bodenplatte 38 begrenzt. Diese Boden platte 38 weißt Löcher auf, die im Folgenden mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 40 be zeichnet sind. Diese Löcher 40 entsprechen in ihrer Anordnung den Aussparungen 30 des Grundträgers 24 und der Kavitäten 20 des Einlegeelements 18. Jedem Loch 40 ist genau eine Aussparung 30 des Grundträgers 24 und eine Kavität 20 des Einlegeelements 18 zuge ordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Bodenplatte 38 transparent für zu detektierende Strahlung und/oder für der Probe zuzuführende Strahlung.

In einem zusammengesetzten Zustand der Probenträgereinheit 14 ist der Grundträger 24 von oben in die Aussparung 36 des Rahmenelements 26 eingesetzt, so dass der Grundträ ger 24 von der umlaufenden Wand 34 des Rahmenelements 26 umschlossen ist. Das Einla geelement 18 ist von oben auf den Grundträger 24 und das Rahmenelement 26 derart auf gesetzt, dass zwischen jeweils zwei der Kavitäten 20 des Einlageelements 18 eines der strahlungsdämpfenden Elemente 32 des Grundträgers 24 angeordnet ist. Dabei umschließt die Wand 28 des Einlegeelements 18 sowohl der Grundträger 24 als auch das Rahmenele ment 26 vollständig. Das Abdeckelement 22 ist von oben auf Einlegeelement 18 aufgesetzt und verschließt so die Kavitäten 20 des Einlegeelements 18. Je eine der Kavitäten 20 und je eins der Löcher40 des Rahmenelements 26 fluchten derart, dass eine Beobachtung einer in der Kavität 20 angeordneten Probe von unten durch das Loch 40 möglich ist.

Die Probenträgereinheit 14 in der Ausführungsform nach Figur 2 hat im zusammengesetz ten Zustand die Maße einer Mikrotiterplatte, deren Maße durch die Society for Laboratory Automation and Screening in den Normen ANSI/SLAS 1-2004 bis ANSI/SLAS 4-2004 nor miert sind. Da die Maße der Probenträgereinheit 14 im Wesentlichen durch das Einlegeele ment 18 definiert sind, hat auch das Einlegeelement 18 für sich genommen die Maße einer Mikrotiterplatte. Hierdurch ist sowohl die zusammengesetzte Probenträgereinheit 14 als Ganzes als auch das Einlegeelement 18 mit oder ohne dem aufgesetzten Abdeckelement 22 in den meisten Laborautomationssystemen einsetzbar, da diese häufig auf die Verwen dung von Mikrotiterplatten als Probenträgern ausgelegt sind.

Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Schnittdarstellung eines Einlegeelements 18 der Probenträgereinheit 14 nach Figur 2. Die Schnittebene liegt in Figur3 parallel zu einer Längsseite des Einlegelementes 18.

Das Einlegelement 18 umfasst eine Platte 42, an deren Rändern sich die umlaufende Wand 28 nach unten erstreckt. Die Kavitäten 20 sind als nach unten von der Platte 42 abstehende hohlzylinderförmige Körper 21 ausgebildet. Auf der Oberseite der Platte 42 ist ein umlau fender Rand 44 ausgebildet. Jede der hohlzylinderförmigen Körper 21 ist von unten durch einen kreisförmigen Boden 46 verschlossen und ist nach oben hin geöffnet. In Figur 3 ist beispielhaft einer der Längsachsen des hohlzylinderförmigen Körpers 21 eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen A bezeichnet. Die Platte 42, die Kavitäten 20 und die umlaufende Wand 28 definieren einen Hohlraum 48, in dem der Grundträger 24 aufgenommen werden kann.

In der Ausführungsform nach Figur3 ist das Einlegelement 18 einstückig aus einem trans parenten Kunststoff gefertigt.

Figur 4 zeigt eine schematische isometrische Ansicht der ersten Detektoreinheit 12 und der Auswerteeinheit 100 der Vorrichtung 10 nach Figur 1. Die erste Detektoreinheit 12 umfasst ein Rahmenelement 50 und ein Abdeckelement 52. Das Abdeckelement 52 kontaktiert das Rahmenelement 50 von unten und ist mittels Befestigungsmitteln 54 mit diesem lösbar verbunden. Das Abdeckelement 52 kann somit von dem Rahmenelement 50 abgenommen werden, wodurch ein Zugriff auf innerhalb des Rahmenelements 50 angeordnete Elemente ermöglicht ist, die nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 5a und 5b weiter unten noch näher beschrieben sind. Die Auswerteeinheit 100 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel oberhalb der ersten Detektoreinheit 12 angeordnet.

Die erste Detektoreinheit 12 und die zweite Detektoreinheit 16 weisen die gleichen oder gleichwirkende Elemente auf und sind funktional identisch. Die beiden Detektoreinheiten 12, 16 sind jeweils derart ausgerichtet, dass das Abdeckelement 52 jeweils in Richtung der Probenträgereinheit 14 weist. Dies bedeutet, dass das Abdeckelement 52 der ersten De tektoreinheit 12 an einer Unterseite der ersten Detektoreinheit 12 angeordnet ist. Das Ab deckelement der zweiten Detektoreinheit 16 ist entsprechend an einer Oberseite der zwei ten Detektoreinheit 16 angeordnet.

Figur 5a zeigt eine Untersicht der ersten Detektoreinheit 12 nach Figur 4 ohne das Abdeckelement 52. Das Rahmenelement 50 umfasst eine umlaufende Wand 56, die einen Grundträger 58 umschließt. Auf der Unterseite, d.h. in Fig.5a der dem Betrachter zuge wandten Seite, ist eine umlaufende dem Grundträger 58 zugewandte Falz 60 ausgebildet. In dieser Falz 60 kann das Abdeckelement 52 vorzugsweise bündig aufgenommen werden. Die umlaufende Wand 56 hat ferner vier Löcher 62 zum Aufnehmen der Befestigungsmittel 54, durch die das Abdeckelement 52 mit dem Rahmenelement 50 lösbar verbunden wird.

Der Grundträger 58 der ersten Detektoreinheit 12 hat 96 Aussparungen 64, die in zwölf Reihen zu je acht Aussparungen 64 angeordnet sind. Diese Aussparungen 64 sind ausgebil det, jeweils eines von 96 Detektorelementen aufzunehmen, die in den Figur 5b und 9 bei spielhaft gezeigt und dort mit den Bezugszeichen 68, 68a, 68b, 68c bezeichnet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Grundträger 58 als ein monolithisches aus Blei gefer tigtes Bauelement ausgeführt.

Figur 5b zeigt eine der Aussparungen 64 des Grundträgers 58 der ersten Detektoreinheit 12. Die Aussparung 64 hat einen quadratischen Querschnitt, wobei die Ecken des Quer schnitts eine kreisförmige Abtragung 66 aufweisen. In der Aussparung 64 ist ein Detekto relement 68 der Detektorelemente der ersten Detektoreinheit 12 angeordnet. In Figur 5b ist durch eine Strichlinie die Lage einer der Kavitäten 20 der Probenträgereinheit 14 relativ zu der Aussparung 64 gezeigt, wenn die Vorrichtung 10 in dem in Figur 1 gezeigten zusam mengesetzten Zustand ist. In dem zusammengesetzten Zustand der Vorrichtung 10, fluch tet jeweils eine Längsachse B der Aussparung 64 des Grundträgers 58 der ersten Proben trägereinheit 12 mit einer der Längsachsen A einer der Kavitäten 20 der Probenträgerein heit 14. Die beiden Längsachsen A, B sind in der Darstellung nach Figur 5b senkrecht zur Bildebene.

Figur 6a zeigt eine Draufsicht des Abdeckelements 52 der ersten Detektoreinheit 12 nach Figur 4. Das Abdeckelement 52 umfasst eine Platte 70, die aus einem transparenten Mate rial, beispielsweise Acrylglas, gefertigt ist. Diese Platte 70 hat vier Löcher 72, die mit den Löchern 62 der umlaufenden Wand 56 fluchten, wenn das Abdeckelement 52 in der Falz 60 des Rahmenelements 50 angeordnet ist. Die Befestigungsmittel 54 können durch die Löcher 72 der Patte 70 geführt werden, um das Abdeckelement 52 und das Rahmenele ment 50 der ersten Detektoreinheit 12 lösbar zu verbinden. Bei anderen Ausführungsfor men können auch mehr oder weniger Löcher in dem Abdeckelement 52 vorhanden sein oder kein Loch. Alternativ oder zusätzlich können andere Verbindungsmittel, wie zum Bei spiel ein Rastelement, zum Verbinden des Abdeckelements 52 mit dem Rahmenelement 50 der ersten Detektoreinheit 12 eingesetzt werden.

Figur 6b zeigt eine Schnittdarstellung des Abdeckelements 52 nach Figur 6a entlang der Schnittlinie B-B. Die Schnittebene verläuft hierbei durch zwei der Löcher 72.

Figur 7a zeigt eine Draufsicht des Grundträgers 58 der ersten Detektoreinheit 12 nach Figur 4. Zwischen jeweils zwei der Aussparungen 64 und damit zwischen jeweils zwei Detekto relementen 68 ist ein stegförmiges strahlungsdämpfende Element 74 ausgebildet. Die seit lichen Kanten 76 des Grundträgers 58 sind abgerundet.

Figur 7b zeigt eine Seitenansicht von rechts des Grundträgers 58 nach Figur 7a. Der Grund träger 58 ist von der Seite her gesehen rechteckig.

Figur 8a zeigt eine Untersicht des Rahmenelements 50 der ersten Detektoreinheit 12 nach Figur 4. Das Rahmenelement 50 hat eine Bodenplatte 78, die 96 Löcher 80 aufweist. Die umlaufende Wand 56 und die Bodenplatte 78 definieren eine Aussparung 82 des Rahmen elementes 50 zum vorzugsweise bündigen Aufnehmen des Grundträgers 58. Die Löcher 80 der Bodenplatte 78 sind derart angeordnet, dass jeweils ein Loch 80 der Bodenplatte 78 des Rahmenelementes 50 mit einer der Aussparungen 64 des Grundträger 78 fluchtet, wenn der Grundträger 58 in der Aussparung 82 des Rahmenelementes 50 aufgenommen ist. Durch die Löcher 80 der Bodenplatte 78 können insbesondere Kabel zum Verbinden jeweils eines Detektorelements 68 mit der Auswerteeinheit 100 geführt werden.

Fig.8b zeigt eine Schnittdarstellung des Rahmenelementes 50 nach Figur 8a entlang der Schnittlinie A-A. Das Rahmenelement 50 hat einen rechteckigen Querschnitt. In dem ge zeigten Ausführungsbeispiel sind die Löcher 62 beispielhaft als Bohrungen mit einem In nengewinde zum Aufnehmen von Schrauben ausgebildet. Diese Schrauben bilden in der gezeigten Ausführungsform die Befestigungsmittel 54 zum lösbaren Verbinden des Abde ckelements 52 mit dem Rahmenelement 50. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wer den insbesondere Senkkopfschrauben als Befestigungsmittel verwendet, deren Köpfe in den mit einer Fase versehenen Löchern 72 bündig aufgenommen werden.

Figur 8c zeigt eine Draufsicht des Rahmenelements 50 nach den Figuren 8a und 8b. Die Unterseite des Rahmenelements 50 ist durch die Bodenplatte 78 gebildet.

Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung von Kavitäten 20a, 20b, 20c der Probenträ gereinheit 14, von Detektorelementen 68a, 68b, 68c der ersten Detektoreinheit 12 der Vor richtung 10 nach Figur 1 und von von Detektorelementen 69a, 69b, 69c der zweiten Detek toreinheit 16 der Vorrichtung 10 nach Figur 1. Zwischen jeweils zwei der Kavitäten 20a, 20b, 20c ist eines der strahlungsdämpfenden Elemente 32a, 32b angeordnet. In jeder der Kavitäten 20a, 20b, 20c ist eine Probe 80a, 80b, 80c aufgenommen. Die Proben 80a, 80b, 80c sind jeweils in ein Einbettmedium 82 eingebettet und umfassen jeweils eine radioak tive Markierungssubstanz. Diese radioaktive Markierungssubstanz ist in der gezeigten Aus führungsform ein Radionuklid, das unter Aussendung eines Positrons radioaktiv zerfällt. Dieses Positron annihiliert mit einem beliebigen Elektron zu zwei Photonen mit einer Ener gie von jeweils 511 keV. In Figur 9 sind beispielhaft fünf solcher Photonen dargestellt und mit den Bezugszeichen 84a bis 84g bezeichnet. Aufgrund der Impulserhaltung werden die zwei Photonen, die bei der Annihilation des Positrons mit dem Elektron erzeugt werden, in exakt entgegengesetzte Richtungen emittiert. Dies ist in Figur 9 beispielhaft anhand von zwei Photonen 84e, 84f dargestellt. Der Ort innerhalb der Probe 80c, an dem das Positron mit dem Elektron annihiliert ist, ist in Figur 9 durch ein X gekennzeichnet. Die beiden Pho tonen 84e, 84f werden nahezu gleichzeitig in jeweils einem Detektorelement 68c der ers ten Detektoreinheit 12 und einem Detektorelement 69c der zweiten Detektoreinheit 16 detektiert. Dies bedeutet, dass diese beiden Photonen 84e, 84f mit hoher Zuverlässigkeit der Probe 80c, zu in der der beiden Detektorelementen 68c, 69c zugeordneten Kavität 20c zugeordnet werden können.

Tritt ein Photon 84c durch ein strahlungsdämpfendes Element 32a der Probenträgereinheit 14, wird dieses Photon 84c abgeschwächt. Dies bedeutet, dass das Photon 84c einen Teil seiner Energie an das strahlungsdämpfende Element 32a abgibt. Trifft dieses Photon 84c auf ein Detektorelement 68a der ersten Detektoreinheit 12, deponiert es dort weniger Energie als ein Photon 84a, 84b, das in einer der dem Detektorelement 68a zugeordneten Kavität 20a emittiert wurde. Somit können die Photonen 84a, 84b, die in der dem Detekto relement 68a zugeordneten Kavität 20a emittiert wurden, von dem Photon 84c unterschie den werden, das in einer weiteren Kavität 20b erzeugt wurde, die einem anderen Detekto relement 68b zugeordnet ist.

Zwischen jeweils zwei der Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c ist ein durch den Grundträger 58 der ersten bzw. zweiten Detektoreinheit 12, 16 gebildetes strahlungsdämp fendes Element 74a, 74b, 75a, 75b angeordnet. Die strahlungsdämpfenden Elemente 74a, 74b, 75a, 75b verhindern, dass eines der Photonen 84a bis 84f in ein erstes der Detektorel emente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c eintritt, aus diesem wieder austritt, in ein weiteres Detektorelement der Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c eintritt und dort de- tektiert wird. Mit anderen Worten: Die strahlungsdämpfenden Elemente 74a, 74b, 75a, 75b verhindern, dass ein Photon 84a bis 84f in mehr als einem der Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c detektiert wird.

Figur 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Ablaufs zum Ermitteln des Vorhandenseins und/o der der Menge der Markierungssubstanz mittels der Vorrichtung 10.

Im Schritt S10 wird der Ablauf gestartet. Danach wird im Schritt S12 mittels der Detekto relemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c der beiden Detektoreinheiten 12, 16 die von den Proben 80a, 80b, 80c ausgehende Strahlung während eines vorbestimmten Messzeitraums erfasst. Jedes hochenergetische Photon der von den Proben 80a, 80b, 80c ausgehenden Strahlung, das durch eines der Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c erfasst wird, erzeugt dabei ein Detektorereignis, das durch die Auswerteeinheit 100 weiterverarbeitet wird. Das Detektorereignis umfasst dabei die Information welches der Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c das Photon erfasst hat und wie viel Energie das Photon in dem Detektorelement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c deponiert, d.h. an das Detektorelement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c abgegeben hat.

Die Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c jeweils nur einen kleinen Bereich des Raumwinkels um die dem Detektorelement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c jeweils zugeord nete Probe 80a, 80b, 80c ab, d.h. die Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c können jeweils nur Strahlung in einem kleinen Raumwinkelbereich um die jeweils zugeordnete Probe 80a, 80b, 80c erfassen. Es ist daher notwendig die nicht durch die Detektorelemente 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c erfassten Zerfallsereignisse in den Proben 80a, 80b, 80c zu rekonstruieren. Dies erfolgt im Schritt S14. Dies kann insbesondere mithilfe von Sparse- Recovery-Algorithmen erfolgen, wie sie beispielsweise in Laurent Jacques, Jason N. Laska, Petros T. Boufounos, and Richard G. Baraniuk. Robust 1-bit compressive sensing via binary stable embeddings of sparse vectors. IEEE Trans. Inf. Theor., 59(4):2082{2102, April 2013 und Yaniv Plan and Roman Vershynin. Robust 1-bit compressed sensing and sparse logistic regression: A convex programming approach. IEEE Trans. Inf. Theor., 59(1):482{494, Janu- ary2013 beschrieben sind. Ein Beispiel für einen Sparse-Recovery-Algorithmus ist in Formel (1) gezeigt:

Dabei ist f ^# ein sogenannter Schätzer, d.h. ein Vektor, der alle Zerfallsereignisse, die sich während des Messzeitraums in einer der Proben 80a, 80b, 80c ereignet haben, mit einer statistisch signifikanten Wahrscheinlichkeit beschreibt, y ist ein Vektor, der alle Detektor ereignisse des der Probe 80a, 80b, 80c zugeordneten Detektorelement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c beschreibt, und A ist eine Matrix der Dimension m x N, die den Messvorgang beschreibt. Ferner ist T eine konvexe Hülle einer Vereinigung von Unterräumen des Vektorraums R ^w , die ein einfaches Modell der Signalstruktur von /darstellt, und ist L ein Optimierungsparameter. Eine Lösung des in Formel (1) beschriebenen Algorithmus lässt sich insbesondere mit inneren Punkt Methoden effektiv finden. Insbesondere kann für den in Formel (1) beschriebenen Algorithmus zuverlässig ermittelt werden, wie viele Detektor ereignisse für jedes Detektorelement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c erfasst werden müssen, um eine zuverlässige Aussage über die Anzahl der Zerfallsereignisse in der dem Detektorel ement 68a, 68b, 68c, 69a, 69b, 69c jeweils zugeordnete Probe 80a, 80b, 80c machen zu können. Werden beispielsweise s Zerfallsereignisse für die zu untersuchende Probe 80a, 80b, 80c erwartet, genügt es s polylog(N) Einträge des Vektors y zu akquirieren, um eine statistisch signifikante Aussage über die Zerfallsereignisse machen zu können, die während des Messzeitraums in der Probe 80a, 80b, 80c stattgefunden haben.

In Schritt S16 wird anschließend die Menge der in den Proben 80a, 80b, 80c vorhandenen Markierungssubstanz auf Grundlage der zuvor in Schritt S14 ermittelten Anzahl von Zer fallsereignissen ermittelt, die in den Proben 80a, 80b, 80c während des Messzeitraums stattgefunden haben. Um die Menge der in einer der Proben 80a, 80b, 80c vorhandenen Markierungssubstanz ermitteln zu können, muss bekannt sein, wie die Anzahl von Zer fallsereignissen in dieser Probe 80a, 80b, 80c mit der Menge der Markierungssubstanz zu sammenhängt. Der Zusammenhang zwischen der Anzahl von Zerfallsereignissen und der Menge der Markierungssubstanz hängt zum einen von der verwendeten Markierungsub stanz selbst ab, insbesondere von der Aktivität der Markierungssubstanz. Zum anderen ist dieser Zusammenhang von der Probe abhängig, beispielsweise von einer in der Probe ver wendeten Zellkultur. Dieser Zusammenhang kann beispielsweise in der Auswerteeinheit 100 der Vorrichtung 10 voreingestellt gespeichert sein und insbesondere durch eine Bedi enperson manuell in die Vorrichtung 10 eingegeben werden.

Es ist insbesondere aber auch möglich, dass eine Vielzahl solcher Zusammenhänge für ver schiedene Markierungssubstanzen und Proben vorab bestimmt werden und in Form eines funktionalen Zusammenhangs in einem Speicherelement der Auswerteeinheit 100 gespei chert werden. Diese funktionalen Zusammenhänge können dann durch die Auswerteeinheit 100 abgefragt werden und zum Ermitteln der Mengen der Markierungs substanz in der zu untersuchenden Probe 80a, 80b, 80c verwendet werden. Insbesondere kann diese Vielzahl von Zusammenhängen in Form einer Vielzahl von polynomialer, bevor zugt linearer oder quadratischer, Funktionen in dem Speicherelement der Auswerteeinheit 100 gespeichert werden. Es ist aber auch möglich, dass diese Vielzahl von Zusammenhän gen als eine Vielzahl von neuronalen Netzwerken in dem Speicherelement gespeichert wer den. Im Schritt S18 wird der Ablauf schließlich beendet.

Figur 11 zeigt eine schematische isometrische Ansicht der Vorrichtung 10' zum Detektieren der Markierungssubstanz in der mindestens einer Probe gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel. Die Vorrichtung 10' nach Figur 11 unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 nach Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Vorrichtung 10' nach Figur 11 nur eine einzige Detektoreinheit 12' hat. Gleiche oder gleichwirkende Element sind in den Figuren 1 und 11 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung von Kavitäten 20a, 20b, 20c der Probenträ gereinheit 14, von Detektorelementen 68'a, 68'b, 68'c der Detektoreinheit 12' der Vorrich tung 10' nach Figur 11. Gleiche oder gleichwirkende Element sind in den Figuren 9 und 11 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bezugszeichenliste

10, 10' Vorrichtung

12, 12' Detektoreinheit

14 Probenträgereinheit

16 Detektoreinheit

18 Einlegeelement

20, 20a, 20b, 20c Kavität 22 Abdeckelement 24 Grundträger 26 Rahmenelement 28 Wand 30 Aussparung 32 Strahlungsdämpfendes Element 34 Wand 36 Aussparung 38 Bodenplatte 40 Loch 42 Platte 44 Rand 46 Boden 48 Hohlraum 50 Rahmenelement 52 Abdeckelement 54 Befestigungsmittel 56 Wand 58 Grundträger 60 Falz 62 Loch 64 Aussparung

66 Abtragung

68, 68a, 68b, 68c, Detektorelement 68'a, 68'b, 68'c, 69a,

69b, 69c

70 Platte

72 Loch

74, 74a, 74b, 75a, Strahlungsdämpfendes Element

75b

76 Kante

78 Bodenplatte

80 Loch

82 Aussparung

84a bis 84g Photon 100 Auswerteeinheit A, B Längsachsen