DE102007062250A1 - Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in Vertiefungen (40) eines Probenträgers angeordnet sind, weist ein Basiselement (10) auf. Das Basiselement (10) trägt mehrere Beleuchtungseinrichtungen (14) sowie mehrere Detektionseinrichtungen (16). Bei dem Probenträger (42a) handelt es sich vorzugsweise um eine Mikro-Titerplatte mit beispielsweise 96, 384 oder 1536 Vertiefungen bzw. Wells (40). Je Well (40) ist eine Beleuchtungseinrichtung (14) sowie eine Detektionseinrichtung (16) vorgesehen, die von dem als Waver ausgebildeten Basiselement (10) getragen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, insbesondere von Proben mit Zellen, Polymerkügelchen (Beads), Vesikeln oder anderen Partikeln.
  • Zur Untersuchung von chemischen und/oder biologischen Proben ist es bekannt, insbesondere im Hochdurchsatz-Screening eine Vielzahl von Proben zu untersuchen, die in Vertiefungen (Wells) eines Probenträgers angeordnet sind. Als Probenträger werden hierbei möglicherweise Mikro-Titerplatten eingesetzt, die beispielsweise 96, 384 oder 1536 Wells aufweisen. Zur Untersuchung (Readout) der einzelnen in den Wells vorhandenen Proben werden die einzelnen Wells nacheinander beispielsweise mit Laserlicht bestrahlt. Hierbei erfolgt beispielsweise eine Anregung von in der Probe vorhandenen Fluoreszenz-Markern. Das von der Probe kommende Emissionslicht (z. B. Lumineszenz) wird über eine Optikeinrichtung, die aus mehreren Filtern bestehen kann, zu einem Detektor gelenkt. Zum Untersuchen der Proben ist ein Scanning, das heißt ein Abfahren sämtlicher Proben nacheinander erforderlich. Hierzu ist ein Bewegen der Beleuchtungs- und Detektoreinrichtung und/oder des Probenträgers selbst erforderlich. Zur Durchführung derartiger Screeningverfahren sind technisch aufwändige und hochpräzise Vorrichtungen erforderlich. Insbesondere ist ein sehr exaktes Verfahren der Beleuchtungs- und Detektionseinrichtung relativ zu dem Probenträger erforderlich, um ein exaktes Beleuchten der einzelnen Proben zu gewährleisten. Die Untersuchung einer Zelle mit intrazellulärer Auflösung ist typischerweise mit erhöhten apparativen Anforderungen, wie z. B. der Verwendung eines Objekts verbunden. Bei diesem beschriebenen Verfahren erfolgt die Messung also schrittweise nacheinander, so dass eine lange Messzeit benötigt wird. Ein anderer Typ von Vorrichtungen erfasst über eine CCD Kamera den gesamten Wellbereich einer Mikro-Titerplatte und misst so simultan alle Wells des Probenträger. Es ist mit diesem beschriebenen Verfahren nur eine Gesamthelligkeit jedes Wells ermittelbar. Eine spezifische Untersuchung einzelner Bestandteile der Proben ist nicht möglich, insbesondere ist eine Untersuchung von Zellen mit der oftmals gewünschten hohen Auflösung nicht möglich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben zu schaffen, die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist und vorzugsweise Untersuchungen mit hoher Auflösung ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Messzeit für die Untersuchung mehrerer chemischer und/oder biologischer Proben reduziert wird.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 7 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in oder an Probenaufnahmebereichen, wie beispielsweise Vertiefungen (Wells) eines Probenträgers, wie einer Mikro-Titerplatte angeordnet sind, weist ein Basiselement auf. Bei den Probenaufnahmebereichen kann es sich beispielsweise auch um ebene Bereiche eines Probenträgers handeln, an denen die Proben anhaften (z. B. Chip-Array mit kovalent gebundenen Proben). Insbesondere sind die Probenaufnahmebereiche rasterförmig, wie beispielsweise Wells einer Titerplatte angeordnet. Das vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildete Basiselement ist vorzugsweise als Siliziumelement bzw. Waver ausgebildet. Auf und/oder in dem Basiselement sind erfindungsgemäß mehrere Beleuchtungseinrichtungen angeordnet, wobei die Beleuchtungseinrichtungen vorzugsweise auf einer insbesondere ebenen Oberseite des Basiselements angeordnet sind. Die erfindungsgemäß vorgesehenen mehreren Beleuchtungseinrichtungen sind hierbei derart angeordnet, dass jede Beleuchtungseinrichtung einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen zugeordnet ist. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist somit jedem einzelnen Well eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet. Das Basiselement trägt somit beispielsweise entsprechend der Anzahl der Wells (Probenaufnahmebereiche) der Mikro-Titerplatte 96, 384 oder 1536 Beleuchtungseinrichtungen. Ferner ist es besonders bevorzugt, dass die Beleuchtungseinrichtungen eine oder mehrere Lichtquellen, insbesondere LEDs aufweisen. Diese können ein Breitband oder spezifisches Licht emittieren, so dass spezifische Messungen der Proben möglich sind.
  • Ferner sind auf dem Basiselement mehrere Detektionseinrichtungen angeordnet. Hierbei sind die Detektionseinrichtungen vorzugsweise auf der selben Oberfläche des Basiselements wie die Beleuchtungseinrichtungen angeordnet. Erfindungsgemäß ist jede der mehreren Detektionseinrichtungen einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (z. B. Vertiefungen) zugeordnet. Besonders bevorzugt ist es hierbei wiederum, dass jede Detektionseinrichtung nur einer einzelnen Vertiefung zugeordnet ist.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine einfachere, spezifischere und simultane Messung in hoher, insbesondere zellulärer oder subzellulärer Auflösung möglich.
  • Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorsehens einer Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen sowie einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen auf einem Basiselement ist es möglich, einzelne oder Gruppen von Vertiefungen zu beleuchten oder die von der Probe kommende Strahlung, die beispielsweise durch Lumineszenz, insbesondere Fluoreszenz, hervorgerufen wird, unmittelbar zu detektieren. Hierdurch sind auch schnelle kinetische Messungen der ganzen Mikro-Titerplatte simultan möglich. Das Basiselement weist vorzugsweise innerhalb des Wavers angeordnete Leitungen auf. Über diese kann Energie zu den Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtungen geführt und von den Detektionseinrichtungen Signale abgeleitet werden. Die Leitungen sind sodann vorzugsweise mit einer Auswerteeinrichtung wie einem Computer verbunden. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, eine Vielzahl oder auch sämtliche Detektionseinrichtungen parallel auszulesen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit beispielsweise unmittelbar unterhalb eines Probenträgers angeordnet oder mit dem Probenträger verbunden werden. Hierbei wird der Probenträger auf das Basiselement aufgesetzt. Eine Relativbewegung wie beim Scanning von Titerplatten zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Detektionseinrichtung bezüglich der Vertiefungen (Wells) ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht erforderlich. Aufwändige mechanische Bewegungseinrichtungen sind somit nicht mehr erforderlich.
  • Sofern eine Beleuchtungseinrichtung einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen, wie Vertiefungen zugeordnet ist, ist der selben Gruppe von Probenaufnahmebereichen vorzugsweise eine Detektionseinrichtung zugeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Gruppe von Probenaufnahmebereichen von einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird, die von den einzelnen Proben kommende Strahlung jedoch von mehreren Detektionseinrichtungen detektiert wird, wobei vorzugsweise jedem Probeaufnahmebereich eine gesonderte Detektionseinrichtung zugeordnet ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, die Beleuchtungseinrichtungen und/oder die Detektionseinrichtungen zwischen dem Basiselement und beispielsweise einem Linsenelement anzuordnen. Mit Hilfe des Linsenelements, das vorzugsweise je Beleuchtungseinrichtung und/oder je Detektionseinrichtung eine Linsengruppe aufweist, kann die Beleuchtungsstrahlung in den Wells beispielsweise fokussiert oder die von der Probe kommende Strahlung in Richtung der Detektionseinrichtung gebündelt werden. Hierbei weist jede Linsengruppe vorzugsweise mindestens eine Linse auf. Das vorzugsweise in einer Ebene angeordnete Linsenselement ist, sofern die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Probenträger verbunden bzw. zum Auslesen von Signalen in entsprechender Lage zum Probenträger angeordnet ist, derart angeordnet, dass das Linsenelement vorzugsweise unmittelbar gegenüber einem strahlungstransparenten Boden des Probenträgers angeordnet ist. Hierbei ist der Abstand zwischen der Außenseite des Bodens und der Oberseite des Linsenelements möglichst gering. Bevorzugt ist es, zwischen dem Boden und dem Linsenelement ein Immersionsmedium, wie Immersionsgel oder Immersionsöl vorzusehen, um eine im Luftspalt auftretende ungewollte Brechung der Beleuchtungsstrahlung sowie der von der Probe kommenden Strahlung zu vermeiden.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, simultan eine Vielzahl von Messungen durchzuführen. Insbesondere können sämtliche Wells gleichzeitig ausgelesen werden. Erfindungsgemäß ist es möglich, beispielsweise 384 Wells einer Titerplatte in weniger als 10 Sekunden auszulesen. Es ist somit in weniger als 10 Sekunden möglich 384 Proben zu beleuchten und die von den Proben beispielsweise aufgrund von Lumineszenz, insbesondere Fluoreszenz, kommende Strahlung zu detektieren und anschließend über die in dem insbesondere als Waver aufgebauten Basiselement angeordneten Leitungen auszulesen und an eine Bearbeitungseinheit wie einen Computer zu übermitteln.
  • Ferner ist es möglich, eine kinetische Messung mit der Vorrichtung zu realisieren. Dazu wird auf dem zu messenden Probenträger mit einer Pipettiereinheit ein Reagenz (beispielsweise Agonisten für einen zu untersuchenden Rezeptor) zugeführt. Das entstehende Signal kann sehr schnell entstehen und wieder abnehmen. Um solche Kinetiken messen zu können, müssen in schneller Folge Messwerte ermittelt werden. Durch die Anordnung und die schnellen Messzeiten der Vorrichtung ist es möglich, simultan auch sehr schnelle Kinetiken (vorzugsweise in Echtzeit) messen zu können.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion ist es möglich, mehrere Messmethoden anzuwenden oder zu kombinieren. Viele Messgeräte sind spezialisiert auf einzelne Readouts, wie beispielsweise Kinetik-Messung. Multireader beherrschen zwar mehrere Messmethoden, aber nicht qualitativ gleich gut. Die Konstruktion ermöglicht ein breiteres Spektrum an Messmethoden, in hoher Auflösung, simultan über den gesamten Probenarray in sehr kurzer Zeit.
  • Des Weiteren ist es möglich, eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere der einzelnen Lichtquellen wie der LEDs der Beleuchtungseinrichtungen, vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, die Beleuchtungseinrichtungen derart anzusteuern, dass sie eine Strahlung unterschiedlicher Intensität und/oder unterschiedlicher Wellenlänge abgeben. Durch die Auswahl der Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere der LEDs ist es möglich, die von den LEDs abgegebene Strahlung speziell auf die zu untersuchenden Proben, insbesondere das Proben-Array abzustimmen. Hierbei ist es insbesondere auch möglich, die einzelnen Probenaufnahmebereiche bzw. Wells unterschiedlich zu beleuchten, bzw. zu bestrahlen. Hierbei kann die Bestrahlung selbstverständlich im sichtbaren und nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich erfolgen.
  • Ferner ist es möglich, durch eine erhöhte Pixeldichte der Detektionseinrichtung, insbesondere einer als Detektionseinrichtung vorgesehenen CCD-Array, eine zelluläre Auflösung zu erzielen. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, beispielsweise die Translokation fluoreszenzmarkierter Moleküle der Zellen zu untersuchen und somit ein sogenanntes High Coutent Screening (HCS) durchzuführen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Nähe der Beleuchtungseinrichtung zur Probe das Fokussieren der Beleuchtungsstrahlung in der Probe auf einfache Weise mit guter Qualität möglich ist. Dies ist insbesondere durch das bevorzugte Vorsehen eines Linsenelements auf einfache Weise realisierbar.
  • Zur Durchführung von Absorptionsmessungen ist es möglich, zusätzlich eine weitere Lichtquelle vorzusehen. Diese kann beispielsweise dem Basiselement gegenüberliegend angeordnet sein, so dass der Probenträger zwischen der zusätzlichen Beleuchtungseinrichtung und dem erfindungsgemäßen Basiselement, das die einzelnen Detektionseinrichtungen trägt, angeordnet ist.
  • Der Abstand benachbarter Probenaufnahmebereiche beträgt vorzugsweise wenige Millimeter oder darunter. Als industrieller Standard ist eine Anordnung von 8 × 12 Wells mit einem Zentrum-zu-Zentrum Abstand von ca. 9 mm etabliert. Es werden auch Platten mit 384 oder 1536 Wells auf gleicher Grundfläche mit entsprechend reduziertem Wellabstand verwendet.
  • Vorzugsweise weisen die Detektionseinrichtungen und/oder Beleuchtungseinrichtungen den selben geringen Abstand auf.
  • Eine weitere unabhängige Erfindung der Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben weist ebenfalls ein Basiselement auf, auf dem Detektionseinrichtungen angeordnet sind. Jede Detektionseinrichtung ist ebenfalls einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen wie Vertiefungen einer Titerplatte zugeordnet. Bei dieser Erfindung muss das Basiselement jedoch keine Beleuchtungseinrichtung aufweisen. Vielmehr ist das Basiselement mit dem Probenträger derart verbunden, das die Probenaufnahmebereiche den Detektionseinrichtungen unmittelbar gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, ohne Zwischenschaltung von Objektiven Untersuchungen bezogen auf einen einzelnen oder eine Gruppe von Probenaufnahmebereichen auf äußerst einfache Weise durchzuführen. Bei dieser Erfindung kann das Vorsehen von Beleuchtungseinrichtungen auf dem Basiselement entfallen, da es sich entweder um die Untersuchung von selbstleuchtenden, insbesondere autofluoreszierenden Proben handelt oder beispielsweise zur Durchführung von Absorptionsmessungen eine gesonderte Lichtquelle vorgesehen ist. Diese ist beispielsweise dem Basiselement gegenüberliegend angeordnet, so dass der Probenträger zwischen dem Basiselement und der zusätzlichen Lichtquelle angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist das Basiselement bei dieser Ausführungsform mit dem Probenträger zur Untersuchung lösbar verbunden. Beispielsweise kann zur Untersuchung der Probenträger auf das Basiselement aufgesetzt und über ein Verbindungselement, wie ein Rastelement, mit diesem verbunden werden. Hierdurch kann eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Probenaufnahmebereiche bzw. Wells zu den Detektionseinrichtungen sichergestellt werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, dass eine Unterseite des Probenträgers von den Detektionseinrichtungen einen sehr geringen Abstand aufweist, der insbesondere kleiner als 20 mm, insbesondere kleiner als 10 mm, insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 mm ist. Handelt es sich bei den Detektionseinrichtungen beispielsweise um CCD-Arrays ist der Abstand insbesondere zwischen der Unterseite des Probenträgers und einer Oberseite der Detektionseinrichtung derart gering. Um störende Brechungen zu vermeiden kann der Abstand mit einem Immersionsmedium, wie einem Immersionsgel oder einer Immersionsflüssigkeit gefüllt sein.
  • Die Erfindung kann vorzugsweise durch die vorstehend anhand der Vorrichtung mit Beleuchtungseinrichtungen beschriebenen zusätzlichen Merkmalen weiter gebildet sein. Insbesondere weist diese Erfindung zusätzliche Beleuchtungseinrichtungen auf, die wie vorstehend beschrieben, mit dem Basiselement verbunden sind.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in/an Probenaufnahmebereichen eines Probenträgers angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Beleuchten mehrerer Probenaufnahmenbereiche. Hierbei kann die Beleuchtung, wie vorstehend anhand der Vorrichtungen beschrieben, entweder durch eine vom Basiselement unabhängige Beleuchtungseinrichtung erfolgen, die vorzugsweise sämtliche Probenaufnahmebereiche beleuchtet. Ebenso können mehrere Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen sein, die insbesondere in dem Basiselement angeordnet sind, wobei jede der Beleuchtungseinrichtungen eine einzelne oder eine Gruppe von Probeaufnahmebereichen beleuchtet. Durch die Beleuchtung erfolgt beispielsweise ein Anregen von in der Probe befindlichen Partikeln, wie Markern zu Lumineszenz bzw. Fluoreszenz. Die von den Proben abgegebene Strahlung wird erfindungsgemäß durch mehrere, insbesondere eine Vielzahl von Detektionseinrichtungen detektiert. Hierbei sind die Detektionseinrichtungen, wie vorstehend anhand der Vorrichtungen beschrieben, jeweils einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen zugeordnet. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein simultanes Detektieren der von den Proben abgegebenen Strahlung. Es ist somit möglich, eine Vielzahl von Proben gleichzeitig zu untersuchen. Dies hat zur Folge, dass in sehr kurzen Messzeiten, insbesondere weniger als 10 Sekunden eine Vielzahl von Proben untersucht werden kann. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, wie beispielsweise beim Verwenden einer Titerplatte mit 384 Wells, alle 384 Proben innerhalb von weniger als 10 Sekunden zu beleuchten und die von einer Probe abgegebenen Strahlung zu detektieren. Die Auswertung der detektierten Strahlung kann sodann in einer nachgeordneten Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere eine Untersuchung von Proben mit zellulärer Auflösung je Probe möglich. Dies ist insbesondere aufgrund des erfindungsgemäßen Verwendens der Vorrichtung möglich, bei der der Abstand zwischen den einzelnen Probenaufnahmebereichen und den Detektionseinrichtungen gering ist, wie vorstehend anhand der Vorrichtungen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise wie anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, vorteilhaft weitergebildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Linsenelement,
  • 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 3 eine schematische Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einem Probenträger in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, und
  • 4 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, die eine selbstständige Erfindung darstellt.
  • Ein als Basiselement 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienender Waver, der im Wesentlichen einen quaderförmigen Querschnitt aufweist, trägt auf seiner Oberseite 12 eine Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen 14. In dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind 384 Beleuchtungseinrichtungen 14 dargestellt. Jeder Beleuchtungseinrichtung 14 ist eine Detektionseinrichtung 16 zugeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Zwischenelement 18 (2) oberhalb der Beleuchtungseinrichtung 14 angeordnet ist. Hierbei strahlt die Beleuchtungseinrichtung 14 seitlich neben dem Zwischenelement 18 in Richtung der in den 1 und 2 nicht dargestellten Wells einer Titerplatte ab.
  • Unmittelbar oberhalb der Beleuchtungseinrichtungen 14 sowie der Detektionseinrichtungen 16 ist ein Linsenelement 20 auf einem Trägerkörper 22 angeordnet. Das Linsenelement 20 weist je Well eine Linsengruppe 24 (2) auf, wobei jede Linsengruppe eine Vielzahl einzelner Linsen 26 umfasst. Durch die Linsengruppen 24 wird die von der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung 14 abgegebene Strahlung in dem entsprechendem Well fokussiert. Ferner dient die entsprechende Linsengruppe zur Bündelung der von der in dem Well angeordneten Probe kommenden Strahlung in Richtung der Detektionseinrichtung 16.
  • In dem Basiselement bzw. dem Waver 10 sind Leitungen 28, 30, 32 angeordnet, die in 1 schematisch dargestellt sind. Hierbei sind mit jeder Beleuchtungseinrichtung 14 Zuleitungen zur Zuleitung elektrischer Energie vorgesehen. Ferner sind mit der Detektoreinrichtung 16 entsprechende Leitungen zur Signalabfuhr angeordnet. Dieses sind in 1 schematisch durch die Leitungen 32 dargestellt. Die Leitungen 32 sind sodann über Verbindungsleitungen 30 mit der Hauptleitung 28 verbunden. Die Hauptleitung 28 ist beispielsweise über eine Steuereinrichtung mit einer Energiequelle zur Zufuhr der Energie zu den Beleuchtungseinrichtungen sowie mit einer Auswerteeinrichtung, wie einem Computer, zum Auswerten der von den Detektionseinrichtungen 16 ausgelesenen Signalen verbunden. Selbstverständlich können die Leitungen auch anders angeordnet werden, so dass beispielsweise von einer Verbindungsleitung 30 in beide Richtungen Leitungen 32 abzweigen. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass bezogen auf die in 1 dargestellte Anordnung der Leitungen nur jede zweite Verbindungsleitung 30 vorgesehen sein muss.
  • Die Außenabmessungen des Basiselements 10 entsprechen im Wesentlichen den Außenabmessungen einer Mikro-Titerplatte. Die Außenabmessungen einer Mikro-Titerplatte betragen ca. 130 × 90 mm.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Ausschnitt schematisch als Schnittansicht in 3 dargestellt. Hierin sind identische oder sehr ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Entsprechend der ersten Ausführungsform trägt ein Waver 10 eine Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen 14. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Beleuchtungseinrichtung 14 mehrere, insbesondere entlang eines Kreises angeordnete Strahlungsquellen insbesondere LEDs 34 auf. Innerhalb des von den LEDs 34 gebildeten Rings ist die insbesondere als CCD-Array ausgebildete Detektionseinrichtung 16 angeordnet. Um ein Verfälschen der von einer Probe 36 kommenden Strahlung durch von den LEDs 34 abgegebenen Strahlung zu vermeiden, ist die Detektionseinrichtung 16 beispielsweise von einer zylindrischen Wand 38 zum Abhalten von Streulicht umgegeben.
  • Die einzelnen LEDs 34 sind entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mit Leitungen 32 verbunden. Ebenso ist die Detektionseinrichtung 16 mit einer Leitung 32 zur Übertragung detektierter Signale verbunden.
  • Das Linsenelement 20 ist derart angeordnet, dass sowohl die Beleuchtungseinrichtung 14 als auch die Detektionseinrichtung 16 zwischen dem Linsenelement 20 und dem Basiselement 10 angeordnet ist. Das Linsenelement 20 weist je Well bzw. je Beleuchtungs- und Detektionseinrichtung eine Linsengruppe 24 auf. Den einzelnen Linsengruppen 24 und somit auch den Beleuchtungseinrichtungen 14 sowie den Detektionseinrichtungen 16 gegenüberliegend ist jeweils ein Well 40 einer Mikro-Titerplatte 42 angeordnet, wobei in den einzelnen Wells 40 jeweils Proben 36 vorgesehen sind.
  • Die Wells 40 sind durch insbesondere zylindrische Öffnungen aufweisende Probenträgerwände 46 sowie durch einen transparenten, beispielsweise aus Glas hergestellten Boden 44 ausgebildet.
  • Anstatt die Detektionseinrichtung 16 von einzelnen Strahlungsquellen wie LEDs 34 zu umgeben, ist es auch möglich, diese nebeneinander und/oder rasterförmig auszubilden.
  • Bei einer weiteren, eine selbstständige Erfindung darstellenden Ausführungsform (4) sind identische oder ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Der wesentliche Unterschied, der in 4 dargestellten Ausführungsform zu der in 3 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass keine Beleuchtungseinrichtungen 14 je Well 40 vorgesehen sind. Weiterhin ist jedoch das Basiselement 10 mit Detektionseinrichtungen 16 wie CCD-Arrays verbunden, wobei jede Detektionseinrichtung 16 einem Well 40 zugeordnet ist. Diese Ausführungsform dient beispielsweise zur Untersuchung von selbstleuchtenden Proben 36. Ferner kann diese Ausführungsform der Vorrichtung zu Absorptionsmessungen verwendet werden. Hierzu wird in 4 oberhalb des Probenträgers 42 eine Beleuchtungsquelle vorgesehen, die beispielsweise die gesamte Mikro-Titerplatte 42 beleuchtet.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Detektionseinrichtungen 16 jeweils mit einer ringförmigen zylindrischen Wand 38 umgeben, um sicherzustellen, dass von den einzelnen Detektionseinrichtungen 16 nur Strahlung aus dem jeweils zugeordneten Well 40 detektiert wird. Oberhalb der Detektionseinrichtungen 16 ist eine Glasplatte 48 oder dergleichen vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, zwischen der Glasplatte 48 und dem Boden 44 der Titerplatte 42 ein Immersionsmedium 20 vorzusehen.

Claims (19)

  1. Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in/an Probenaufnahmebereichen (40) eines Probenträgers (42) angeordnet sind, mit einem Basiselement (10), mehreren auf dem Basiselement (10) angeordneten Beleuchtungseinrichtungen (14), wobei jede Beleuchtungseinrichtung (14) einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) zugeordnet ist, und mehreren auf dem Basiselement (10) angeordneten Detektionseinrichtungen (16), wobei jede Detektionseinrichtung (16) einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) zugeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Beleuchtungseinrichtung (14) eine Detektionseinrichtung (16) zugeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Probenaufnahmebereich (40) eine einzige, gesonderte Beleuchtungseinrichtung (14) und/oder eine einzige, gesonderte Detektionseinrichtung (16) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtungen (14) und die Detektionseinrichtungen (16) jeweils in einer, insbesondere der selben Ebene angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (14) mehrere Einzellichtquellen, insbesondere LEDs (34) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtungen jeweils ein CCD-Array aufweisen.
  7. Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in/an Probenaufnahmebereichen (40) eines Probenträgers (42) angeordnet sind, mit einem Basiselement (10), mehreren auf dem Basiselement (10) angeordneten Detektionseinrichtungen (16), wobei jede Detektionseinrichtung (16) einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) zugeordnet ist, und wobei die Probenaufnahmebereiche (40) den Detektionseinrichtungen (16) unmittelbar gegenüberliegend angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (10) mit dem Probenträger (42) zur Untersuchung lösbar verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterseite des Probenträgers (42) von den Detektionseinrichtungen (16), insbesondere einer Oberseite der Detektionseinrichtungen (16) einen Abstand von weniger als 20 mm, insbesondere weniger als 10 mm, und besonders bevorzugt weniger als 5 mm aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch mehrere auf dem Basiselement (10) angeordnete Beleuchtungseinrichtungen (14), wobei jede Beleuchtungseinrichtung (14) einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) zugeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtungen (14) und/oder die Detektionseinrichtungen (16) zwischen dem Basiselement (10) und einem Linsenelement (20) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsenelement (20) je Beleuchtungseinrichtung (14) und/oder je Detektionseinrichtung (16) eine Linsengruppe (24) zum Fokussieren der Beleuchtungsstrahlung in der Probe (36) und/oder zum Bündeln der von der Probe kommenden Strahlung in Richtung der Detektionseinrichtung (16) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein strahlungstransparenter Boden (44) des Probenträgers (42) dem Linsenelement (20) unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boden (44) und dem Linsenelement (20) ein Immersionsmedium vorgesehen ist.
  15. Verfahren zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, die in/an Probenaufnahmebereichen (40) eines Probenträgers (42) angeordnet sind, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit den Schritten: – Beleuchten mehrerer Probenaufnahmebereiche (40), und – Simultanes Detektieren von von den Proben abgegebener Strahlung durch mehrere Detektionseinrichtungen (16), wobei jede der Detektionseinrichtung (16) einer einzelnen oder einer Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) zugeordnet ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem alle Probenaufnahmebereiche (40) gleichzeitig beleuchtet werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei welchem jeder Probenaufnahmebereich (40) oder eine Gruppe von Probenaufnahmebereichen (40) von einer einzelnen Beleuchtungseinrichtung (14) beleuchtet wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei welchem jede Probe in zellulärer Auflösung detektiert werden kann.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei welchem alle Proben in weniger als 10 Sekunden detektiert werden.
DE200710062250 2007-12-21 2007-12-21 Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben Ceased DE102007062250A1 (de)

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