用于检查微量滴定板的腔体中的样品的透射装置和借助于透射检查微量滴定板的腔体中的样品的方法

摘要

本发明涉及一种用于检查微量滴定板(8)的腔体(80)中的样品的透射装置(1)以及一种借助于透射检查微量滴定板(8)的腔体(80)中的样品的方法。透射装置(1)包括照明装置(2)和检测装置(4)，在它们之间包含被构造成容纳微量滴定板(8)的中间空间(6)。照明装置(2)包括至少一个被实施成产生发射光的发射源(20)。透射装置(1)和该方法发展为由发射源(20)产生的发射光分开到多个部分光束路径(25)中，多个部分光束路径(25)分别作为透射光束路径穿过中间空间(6)延伸到检测装置(4)的一个检测器单元。检测装置(4)被实施为借助于检测器单元对各透射光束路径单独测量沿着透射光束路径光入射的光信号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检查微量滴定板的腔体中的样品的透射装置，该透射装置包括照明装置和检测装置，在照明装置和检测装置之间形成中间空间，中间空间被设计成容纳微量滴定板，照明装置包括被设计成产生发射光的至少一个发射源。

本发明还涉及一种借助于透射检查微量滴定板的腔体中的样品的方法，该微量滴定板配置在照明装置和检测装置之间的中间空间中，在第一时间段期间在照明装置中借助于发射源产生发射光。

背景技术

微量滴定板通常用于医学、生物学和化学领域，以简化样品处理。这种微量滴定板包括配置样品的多个阱或腔体。

为了简化微量滴定板的操作，微量滴定板的尺寸根据ANSI标准进行了标准化。微量滴定板有多种格式，它们的腔体数不同，例如十二个、四十八个、九十六个、三百八十四个以及一千五百三十六个。

通常用于微量滴定板中的样品的检查方法是透射检查，其中将光引导通过腔体和腔体中包含的样品并且测量透射的光。以此方式，可以获得有关样品特性的信息。例如，在“酶联免疫吸附测定”(ELISA)检查中通常使用透射方法。在ELISA检查中，通过以下方法来检测抗原：使用一抗吸收性结合抗原来检测的，并且酶联的二抗引起染料底物的反应。可以使用ELISA检查检测染料底物的反应。

除了测量染料底物的反应之外，还可以测量例如在光照射后产生的荧光。

对微量滴定板中的样品进行这种透射检查所使用的装置通常是大型、昂贵且难以操作的。这是由于这些装置通常具有用于移动发射源和检测器的机构。这种机构可以用于一个接一个地移动到微量滴定板的所有腔体并且测量来自这些腔体的透射光。然而，这种机构需要额外的安装空间并且在装置的生产期间会产生额外的成本。该机构中的故障还会导致装置的失效。

此外，这些装置通常具有用于测量空间的屏蔽件，其中在测量期间微量滴定板配置在该测量空间中。该屏蔽件保护检测器免受入射散射光的影响。然而，该屏蔽件的缺点在于它也占用安装空间，因此这些装置必须具有相应的大尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检查微量滴定板的腔体中的样品的透射装置和一种借助于透射检查微量滴定板的腔体中的样品的方法，借助于该装置和方法可以以简单、成本有效和节省空间的方式执行所述检查。

该目的通过一种用于检查微量滴定板的腔体中的样品的透射装置来实现，透射装置包括照明装置和检测装置，在照明装置和检测装置之间形成有中间空间，中间空间被设计成容纳微量滴定板，照明装置包括被设计成产生发射光的至少一个发射源，透射装置还被发展为，照明装置被设计成将发射源产生的发射光分开到多个部分光束路径上，若干个部分光束路径作为透射光束路径分别穿过中间空间延伸到检测装置的一个检测器单元，并且检测装置被设计成借助于检测器单元对各透射光束路径单独测量沿着透射光束路径入射的光信号。

通过将发射光分开到多个部分光束路径上，多个部分光束路径中的若干个部分光束路径作为透射光束路径穿过中间空间分别延伸到检测装置的一个检测器单元，可以有利地分别检查多个腔体中的样品。可以以此方式分别地检查的腔体数量对应于透射光束路径的数量。

有利地，借助于该分开动作，可以使用单个发射源对若干个腔体进行照明而不必移动发射源。相较于使用机构来移动发射源和检测器的装置，通过将发射光分开到多个透射光束路径上实施了透射装置的紧凑且成本有效的设计。

在本专利申请的上下文中，光信号应被理解为是指从中间空间到达检测器单元的光束。这首先包括可以被追溯到发射光和样品之间的例如由于染料底物的反应或由于荧光而相互作用的光信号。光信号还包括由检测器单元接收并且可以由检测器单元检测到的散射光的光束。

对于各透射光束路径，使用检测器单元分别进行透射检查。各检测器单元均包括至少一个检测器。例如，各检测器单元均包括多个光电二极管，各光电二极管分别对不同的波长范围敏感，因此可以检测各种波长的光信号。这产生了紧凑的并同时灵活的透射装置。

优选地，透射光仅经由角度相关过滤器和透镜(如果适用)到达至少一个检测器。因此在检测装置中不需要额外的光波导，这显著地减少了仪器费用。

优选地，检测装置被设计为对各透射光束路径同时测量光信号。有利地，通过同时测量来自微量滴定板的多个腔体的光信号，减少了样品检查的时长。

特别地，为微量滴定板的可预定义的格式的各腔体各提供一个透射光束路径。根据一个实施方式，照明装置被设计成将由发射源产生的发射光分开到至少九十六个部分光束路径上，其中九十六个部分光束路径被设置为透射光束路径，并且检测装置包括九十六个检测器单元。根据该实施方式的透射装置可以同时检查具有九十六个腔体的微量滴定板的所有腔体中的样品。由此得到一种紧凑的、成本有效的并且执行检查时间短的透射装置。

还提供了透射装置的替代实施方式，该透射装置被设计为例如检查具有六、十二、二十四、四十八、三百八十四或一千五百三十六个腔体的微量滴定板中的样品。在这些实施方式中，透射光束路径和检测器单元的数量分别对应于微量滴定板中的腔体的数量。

根据一个实施方式，所有的部分光束路径都是透射光束路径。根据替代实施方式，至少一个部分光束路径是基准光束路径，基准光束路径被设置用于将发射光引导到配置在照明装置中的基准检测器单元。因此，在该实施方式中，不是所有的部分光束路径都是透射光束路径，而是至少一个部分光束路径是基准光束路径。借助于基准检测器，可以例如测量发射光的强度，由此可以确认发射源的老化和/或发射光的强度的变化。

优选地，中间空间被形成为透射装置中的矩形开口，使得透射装置被设计为开放式测量组件，并且能够在无需致动闭合元件的情况下访问可以插入或位于中间空间中的微量滴定板。中间空间优选地基本上匹配可以插入或位于中间空间中的微量滴定板的形状。

在本申请的范围内，开放式测量组件应被理解为是指没有为矩形开口提供闭合元件(例如闭合翻板或百叶窗)。将透射装置设计为开放式测量组件有利地允许节省空间的构造。由于入射的散射光被角度相关过滤器阻挡，所以闭合元件将是不必要的。此外，由于开放式测量组件，可以随时插入和取出微量滴定板，其结果是实现了透射装置的快速和简单地操作。中间空间被设计为使得可以以精确地装配在中间空间中的方式容纳微量滴定板，因此透射装置的尺寸保持较小。

优选地，检测装置包括角度相关过滤器，该过滤器配置在处于透射光束路径中的照明装置与至少一个检测器之间，并且该过滤器基本上仅允许相对于透射光束路径的入射角小于可预定义的临界角的光束透过。有利地，通过角度相关过滤器，将通常倾斜入射到测量组件中的散射光滤出。以此方式，改善了检查的质量。具有平行薄片的隐私过滤器或干涉过滤器例如可用作角度相关过滤器。优选地，角度相关过滤器被设计为膜。

优选地，角度相关过滤器是检测装置的特别地封闭中间空间或在一侧限定相同空间的部件。

还优选的是，照明装置优选地包括混光器，混光器被设计为使发射源产生的发射光均匀化并且将具有相等强度的发射光分配到部分光束路径上，混光器特别地具有矩形截面。

混光器例如是具有矩形截面的长形体，其中来自发射源的发射光被均匀化。结果，各部分光束路径中的发射光的强度相等，并且检查不会被不同的强度损坏。

根据优选的实施方式，照明装置中的部分光束路径分别在光波导中延伸，光波导以被束缚在一起的方式用入口侧与混光器邻接，供透射光束路径延伸的光波导被设计成分别将来自混光器的一部分发射光引导到照明装置的一个发射开口，该发射开口特别地被形成为保持板上的切口，球面透镜特别地配置在发射开口中。

优选地，光波导是柔性缆线，例如光缆或聚合物光纤。所述光波导以被束缚在一起的方式在其入口侧邻接混光器，使得发射光以均等的方式透射到所有光波导。透射光束路径的光波导的出口侧邻接发射开口。所述发射开口优选地配置在腔体中心上方，使得发射光被引导通过光波导并从发射开口进入腔体。球面透镜优选地设置在发射开口中用于聚焦发射光。

此外，发射源优选地包括至少两个、特别地至少三个、特别地至少四个发光二极管，来自发光二极管的发射光被聚集在混光器中，干涉过滤器配置在至少一个发光二极管与混光器之间，球面透镜特别地配置在干涉过滤器的前方并且附加的球面透镜特别地配置在干涉过滤器的后方，特别地第一发光二极管被设计为发射波长为405nm的发射光，第二发光二极管被设计为发射波长为450nm的发射光，第三发光二极管被设计为发射波长为540nm的发射光并且第四发光二极管被设计为发射波长为630nm的发射光。

来自发光二极管的发射光的波长光谱受到干涉过滤器的限制，使得发射光谱都是窄带。在进入干涉过滤器之前，通过配置在发光二极管和干涉过滤器之间的球面透镜使发射光平行。配置在干涉过滤器和混光器之间的球面透镜将光耦合到混光器中。

通过使用四个优选地具有不同波长的发射光的发光二极管，透射装置可以用于执行对微量滴定板中的样品的不同检查，而无需附加的透射装置或不必更换发光二极管。

优选地，发光二极管水平地彼此相邻配置。混光器优选地包括用于各发光二极管的单独的臂，该臂在光的传播方向上会聚。可替代地，混光器的基面基本上是三角形，在这种情况下，三角形的一侧被设置用于耦合发射光，而另两侧在光的传播方向上会聚。

还优选的是，透射装置包括状态灯，状态灯配置在透射装置的外部并且当发光二极管发光时点亮。特别地，各发光二极管的一部分发射光分别用于照亮一个状态灯。

该目的还通过一种用于借助于透射检查微量滴定板的腔体中的样品的方法来实现，其中微量滴定板配置在照明装置和检测装置之间的中间空间中，借助于发射源在照明装置中在第一时间段期间产生发射光，该方法的进一步发展在于，在照明装置中，发射光被分开到多个部分光束路径上，若干部分光束路径作为透射光束路径分别延伸通过微量滴定板的一个腔体并且分别延伸到检测装置的一个检测器单元，并且在第一时间段期间借助于检测器单元对各透射光束路径单独测量沿着透射光束路径入射的光信号。

该方法具有与以前关于用于检查微量滴定板的腔体中的样品的透射装置提到的相同或相似的优点。

优选地，透射光束路径延伸穿过微量滴定板的各腔体，对于各透射光束路径同时测量光信号。因此，对微量滴定板的各腔体分别同时地测量光信号，其结果是可以在短时间内执行该方法。因此，用于移动发射源或检测器的机构是不必要的。

根据一个实施方式，在照明装置中，发射光被分开到至少九十六个部分光束路径上，九十六个部分光束路径被设置为透射光束路径，并且在第一时间段期间，借助于九十六个检测器单元对各透射光束路径单独测量沿着透射光束路径入射的光信号。如果要检查具有例如九十六、三百八十四或一千五百三十六的大量腔体的微量滴定板中的样品，则该方法是特别有利的，这是因为通过分开发射光可以极大地减少时间消耗。

此外，发射源的老化和/或来自发射源的发射光强度的波长的变化优选地借助于基准测量来测量，将发射光沿着基准光束路径引导到配置在照明装置中并检测发射光强度的基准检测器单元，将发射光的强度与先前测量的发射光强度的值和/或发射光强度的预定义的值进行比较。例如，可以在检查样品之前和/或之后执行这种基准测量，以便监视发光二极管的老化并核实检查的质量。除了发射光的强度外，可以借助于基准检测器单元测量发射光的其它特性，例如，来自发光二极管的发射光的平均波长是否已经改变。

优选地，使用开放式测量组件执行检查。

此外，在第一时间段期间测得的光信号优选地构成亮测量，在第二时间段期间没有发射光被引导通过腔体，并且在第二时间段期间测得的光信号构成暗测量，其中对各检测器单元分别单独执行一个亮测量和一个暗测量，从各检测器单元的亮测量中减去暗测量。换句话说，在第一时间段期间针对各检测器单元执行亮测量，并且在第二时间段期间对各检测器单元执行暗测量。在第一时间段期间和第二时间段期间，在中间空间中配置微量滴定板。由于在第二时间段期间没有发射光被引导通过腔体，因此在第二时间段期间测得的光信号对应于例如由散射光造成的背景。通过从亮测量减去暗测量，因此有利地从测量中去除了背景并且改善了检查的质量。优选地，第一时间段和第二时间段等长。以此方式，可以从亮测量减去暗测量而无需进一步转换。

通过对各检测器单元单独测量亮测量和暗测量，考虑了检测器单元的位置处的不同散射光强度。结果，例如可以补偿暴露于更大的散射光入射的、配置得更靠近透射装置的开口的检测器单元。

此外，优选地经历多个测量周期，在各测量周期中测量至少一个亮测量和至少一个暗测量，并且从一个测量周期中测得的各亮测量减去相同测量周期中测得的暗测量。例如，测量周期由一次亮测量和一次暗测量组成，第一时间段和第二时间段分别持续5ms。该测量周期重复若干次，通过相同的检测器单元从一个测量周期中测得的亮信号分别减去相同的测量周期中测得的暗信号。以此方式，可以补偿散射光条件变化的影响，例如闪烁的室内光、入射日光的亮度变化、路过的人的阴影等。优选地，测量周期的时长尽可能短，特别地在5ms和50ms之间，使得测量期间也可以考虑散射光入射的高频变化。

根据另一优选实施方式，分别通过发射源的一个发光二极管产生具有至少两种、特别是至少三种、特别地至少四种不同波长的发射光，特别地第一发光二极管发射波长为405nm的发射光，第二发光二极管发射波长为450nm的发射光，第三发光二极管发射波长为540nm的发射光并且第四发光二极管发射波长为630nm的发射光，分别借助于一个干涉过滤器限制各发光二极管的发射光的带宽。优选地对各波长顺序进行样品的检查。

例如，首先测量具有第一波长的亮测量，然后执行暗测量。对各波长重复此操作，使得在四种波长的情况下，执行一起构成测量周期的总共八次测量。也可以分别以不同的波长一个接一个地进行亮测量，然后执行一次暗测量，使得四个亮测量和暗测量构成一个测量周期。可替代地，首先将具有第一波长和暗测量的测量周期重复若干次，然后将具有其它波长和一次暗测量的测量周期分别重复若干次。有利地，所有这些方法都使用不同的波长检查至少一个样品，同时将散射光对检查的影响最小化。

从根据本发明的实施方式的说明以及权利要求和附图，本发明的其它特征将变得显而易见。根据本发明的实施方式可以实现各个特征或若干个特征的组合。

附图说明

下面参照附图使用示例性实施方式在不限制本发明的总体构思的情况下说明本发明，关于未在文中更详细解释的本发明的所有细节，附图进行了明示。以下：

图1是用于检查微量滴定板中的至少一个样品的透射装置的图，

图2是具有九十六个腔体的微量滴定板的图，

图3是照明装置的图，

图4是示出包括发射源的照明装置的内部结构的图，

图5是根据图4的图，其中还示出了光波导，

图6是检测装置的图，

图7是检测装置的分解图，

图8a至图8c示出了借助于透射检查微量滴定板的腔体中的样品的方法的各种测量周期。

具体实施方式

在附图中，相同或相似的元件和/或部件具有相同的附图标记，以防止需要重新引入该物品。

图1示意性地示出了透射装置1的示例性实施方式。透射装置1包括照明装置2和检测装置4，在照明装置2和检测装置4之间存在被形成为矩形开口的中间空间6。中间空间6被设计成使得如图2所示的微量滴定板8能够以正好装配在中间空间中的方式插入。因此，中间空间6的尺寸基本上对应于微量滴定板8的尺寸，结果透射装置1具有紧凑的设计。此外，透射装置1包括多个状态灯3。所述状态灯3分别分配给配置在照明装置2中的一个发光二极管。发光二极管在图1中不可见。当一个发光二极管发光时，所分配的状态灯3也点亮。为了清楚起见，仅一个状态灯3具有附图标记。

在图2中示例性地示出的微量滴定板8是具有九十六个腔体80的格式，并且再次地，这些腔体80中的仅一个腔体具有附图标记。在将微量滴定板8插入中间空间6之前，待检查的样品配置在这些腔体80中。由于微量滴定板8的尺寸满足ANSI标准，所以中间空间6可以被设计成在形状上与这些尺寸互补。

图3是照明装置2的示意图，其中为图3选择了从斜下方观察的视图。照明装置2包括顶出装置29，微量滴定板8借助于顶出装置29可以简单快速地从中间空间6顶出。包括多个发射开口27的保持板28配置在插入的微量滴定板8的正上方，其中多个发射开口27中的仅一个发射开口具有附图标记。发射开口27的数量对应于微量滴定板8中的腔体80的数量。因此，在图3所示的示例中，存在九十六个发射开口27。发射开口27被配置成使得当插入微量滴定板8时，各发射开口27配置在腔体80的中心上方。

照明装置2的内部结构在图4和图5中示出。为图4和图5选择的视图对应于图1中的视图，因此在图4和图5中不可见的保持板28的底部对应于图3所示的保持板28的底部。照明装置2包括发射源20，在图4所示的示例中，发射源20包括四个发光二极管21a、21b、21c、21d。例如，发光二极管21a发射的光的波长为405nm，发光二极管21b发射的光的波长为450nm，发光二极管21c发射的光的波长为540nm，并且发光二极管21d发射的光的波长为630nm。通过提供具有不同波长的多个发光二极管，可以使用相同的透射装置1进行各种检查。使出射的发射光平行的球面透镜23分别配置在发光二极管21a至21d的正后方。为了清楚起见，再次地，仅一个球面透镜23具有附图标记。

在各球面透镜23的后方配置有限制来自发光二极管21a至21d的发射光的波长光谱的干涉过滤器22。根据图4中未示出的另一实施方式，各干涉过滤器22的后方均配置有聚焦发射光的附加的球面透镜。

混光器24配置在干涉过滤器22或附加的球面透镜的后方。所述混光器24将入射的发射光均匀化，使得入射的发射光以相等的强度分布在混光器24的截面中。为此，根据图4所示的实施方式，混光器24有利地具有矩形截面。如果仅设置一个单独的发光二极管21a，则混光器24例如为具有矩形截面的杆状。然而，如果设置多个发光二极管21a至21d，则如图4所示，混光器24聚集来自发光二极管21a至21d的发射光。如图4所示，这可以例如借助于四个会聚臂来完成。可替代地，混光器24可以具有基本上三角形的基面，当与图4所示的实施方式相比时，三角形的基面占据了臂之间的区域。

图5示出了图4的放大图。还示意性地示出了部分光束路径25，从光波导24出来的发光二极管21a至21d的发射光分开到部分光束路径25上。为此，在混光器24的出口处布置有一束光波导26，在光波导26中分别耦合有相等部分的发射光。所述光波导26均从混光器24的出口通向发射开口27，其中在发射开口27中分别配置有用于聚焦发射光的球面透镜(未示出)。在光波导26中延伸到发射开口27的部分光束路径25是透射光束路径。作为基准光束路径30的附加的光波导26引回到基准检测器单元32，基准检测器单元32与发光二极管21a至21d相邻配置。借助于该基准检测器单元32，可以确定发光二极管21a至21d的老化和/或发射光的强度的变化。

图6示意性地示出了配置在照明装置2和插入的微量滴定板8下方的检测装置4。在检测装置4的表面的基本上对应于插入的微量滴定板8的表面积的区域中，检测装置4包括角度相关过滤器42，过滤器42在图6的示意图中被设计为膜。所述角度相关过滤器42被设计成基本上仅使入射角小于可预定义的临界角度的光束通过。临界角度与中间空间6中的发射光的透射光束路径有关，其对应于角度相关过滤器42上的垂直线。以此方式，以倾斜角度入射到中间空间6中的散射光被阻止通过角度相关过滤器42，因此，仅来自中间空间6中的样品的光信号可以通过。

图7示出了图6的检测装置4的分解图。图7示出了检测器板49配置在角度相关过滤器42下方，该检测器板包括一系列检测器开口41，检测器开口41分别配置在发射开口27和腔体80的中心下方。具有至少一个检测器40的检测器单元配置在这些检测器开口41的各检测器开口中。所述检测器单元在图7的立体图中不可见。检测器40例如是对不同波长范围敏感的光电二极管。球面透镜43分别配置在所述开口中，以便将发射光或光信号聚焦到检测器40上。

结合图3、图5和图7，清楚的是，各透射光束路径都从混光器24通过光波导26、发射开口27、中间空间6或腔体80以及角度相关过滤器42延伸到检测器40或检测器单元。在离开发射开口27之后，透射光束路径彼此平行地延伸。

图8a至图8c示出了在样品检查期间经过的各种可选的测量周期56。所述测量周期56均包括多个亮测量51a、51b、51c、51d和多个暗测量54。在亮测量51a、51b、51c、51d期间，发光二极管21a、21b、21c、21d分别在第一时间段(例如5ms)中点亮。在暗测量期间，在同样例如5ms的第二时间段中发光二极管21a至21d均不点亮。在整个测量周期56中，微量滴定板8配置在中间空间6中。在样品检查期间，测量周期56分别重复若干次，以获得具有高信号强度的测量，并且还能够滤除高频干扰。

在图8a所示的测量周期中，在各亮测量51a至51d之后均测量暗测量54，不同的发光二极管21a至21d在亮测量期间顺序地提供发射光。相反地，图8b所示的测量周期56包括四个亮测量51a至51d和仅一个从所有亮测量51a至51d减去的暗测量54。图8c中所示的测量周期56仅包括一个亮测量51a和一个暗测量54。例如，如果仅需要用一种波长检查样品，或者在测量周期56的若干次重复之后用第一波长的检查结束之后如果要用其它波长执行检查，则该测量周期是有用的。

在图8a至图8c所示的所有测量周期56中，从相同检测器单元测得的亮测量51a至51d中减去暗测量54，因此为各检测器单元分别确定了背景强度。

所有命名的特征(包括仅从附图中获得的特征以及与其它特征组合公开的各个特征)都被认为是单独或组合起来对于本发明是必不可少的。根据本发明的实施方式可以由各个特征或若干功能的组合来实现。在本发明的范围内，以“特别地”或“优选地”指定的特征被理解为可选特征。

附图标记列表

1 透射装置

2 照明装置

3 状态灯

4 检测装置

6 中间空间

8 微量滴定板

20 发射源

21a、21b、21c、21d 发光二极管

22 干扰过滤器

23 球面透镜

24 混光器

25 部分光束路径

26 光波导

27 发射开口

28 保持板

29 顶出装置

30 基准光束路径

32 基准检测器

40 检测器

41 检测器开口

42 角度相关过滤器

43 球面透镜

49 检测器板

51a、51b、51c、51d 亮测量

54 暗测量

56 测量周期

80 腔体