DE3833064A1 - READING UNIT FOR A MICROTEST PLATE - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Lesegerät für eine mit einer Vielzahl von Vertiefungen versehenen Mikrotestplatte, mit einer Transporteinrichtung zur Verschiebung der Mikrotestplatte, bei der eine Vertiefung der Mikrotestplatte von einem Lichtstrahl durchsetzt wird, welche aus einer Lichteinheit austritt und nach dem Durchtritt durch die Vertiefung der Mikrotestplatte in einer Detektoreinheit erfaßt wird, und bei der ein in einem Detektor der Detektoreinheit auftretender Impuls an eine Steuer- und Auswerteeinheit gelangt und zur Anzeige gebracht wird. The invention relates to a reader for a Large number of wells provided with micro test plate, with a transport device for moving the Micro test plate, in which a recess of the micro test plate is penetrated by a beam of light, which from a Light unit exits and after passing through the Detection of the microtest plate in a detector unit and in which one in a detector of the detector unit occurring impulse to a control and evaluation unit arrives and is displayed.
Derartige Lesegeräte sind bekannt. Die verwendeten Mikrotestplatten sind unter den Warenzeichen "Mikrotiter"-Platten oder "Micro-Elisa"-Platten bekannt.Such readers are known. The used Micro test plates are among the trademarks "Microtiter" plates or "Micro-Elisa" plates are known.
Dies sind Platten, in die eine Konfiguration von Vertiefungen (z.B. 12 Spalten a 8 Vertiefungen) eingebracht ist, die wie verkleinerte Reagenzröhrchen zur Durchführung von Tests dienen. Gemessen wird dabei die Lichtabsorbtion bei einer bestimmten Wellenlänge durch die Vertiefungen der Platte hindurch. Man kann auch die Differenz der Messung bei zwei verschiedenen Wellenlängen messen. Man mißt dann nacheinander unter Zwischenschaltung zweier verschiedener Filter. Die Vertiefungen können dabei mit einer Testflüssigkeit gefüllt sein. Die Probe kann aber auch mit oder ohne Flüssigkeit in fester Form, z.B. Agglutinat, oder gebunden an die Wände und den Boden der Vertiefungen vorliegen. Die Hauptanwendungsgebiete der so benutzen Mikrotestplatten sind: Teste der klinischen Chemie, Haemagglutinatsteste, Haemagglutinat-Hemm-Teste, Komplement-Fixationsteste sowie ELISA (Enzym Linked Immuno Sorbent Assay)-Teste.This are plates in which a configuration of depressions (e.g. 12 columns a 8 wells) is introduced, which like downsized test tubes for performing tests serve. The light absorption is measured at one specific wavelength through the wells of the plate through. You can also see the difference in measurement at two measure different wavelengths. You then measure one after the other with the interposition of two different filters. The Wells can be filled with a test liquid be. The sample can also be in with or without liquid solid form, e.g. Agglutinate, or bound to the walls and the bottom of the wells. The The main fields of application of the micro test plates used in this way are: Clinical chemistry tests, hemagglutinate tests, Hemagglutinate inhibition tests, complement fixation tests as well ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) tests.
Bei den bekannten Lesegeräten wird die Mikrotestplatte von einer Transportvorrichtung gleichförmig verschoben und unter oder über einer Lichteinheit, welche orthogonal zur Bewegungsrichtung der Mikrotestplatte angeordnet ist, derart positioniert, daß jede Vertiefung einer Spalte der Mikrotestplatte gleichzeitig von je einem Lichtstrahl der Lichteinheit durchsetzt wird. Jeder Lichtstrahl wird nach dem Passieren der zugeordneten Vertiefung von einem separaten Detektor der ebenfalls orthogonal zur Bewegungsrichtung der Mikrotestplatte angeordneten Detektoreinheit erfaßt. Die der Extinktion entsprechenden elektrischen Impulse gelangen an einen Multiplexer, der jeweils einen Impuls an eine Auswertevorrichtung leitet. Auf diese Weise werden sequentiell alle einzelnen Meßsignale einer Spalte der Mikrotestplatte abgearbeitet. Die Geschwindigkeit des Plattenvorschubes muß auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Auswertevorrichtung derart abgestimmt sein, daß eine entsprechende Anzahl von Meßsignalen während der Durchgangszeit einer Spalte der Mikrotestplatte zwischen der aus der Licht- und Detektoreinheit gebildete Leseeinheit verarbeitet werden kann.In the known readers, the microplate from a transport device moved uniformly and under or over a light unit which is orthogonal to the Direction of movement of the micro test plate is arranged, such positioned that each recess of a column of the Microtest plate simultaneously from one light beam each Light unit is enforced. Every ray of light is after the Passing the assigned depression from a separate one Detector which is also orthogonal to the direction of movement of the Microtest plate arranged detector unit is detected. The the Electrical impulses corresponding to extinction arrive a multiplexer, each one pulse to one Evaluation device guides. This way it will be sequential all individual measurement signals in a column of the microtest plate worked off. The speed of the plate feed must on the processing speed of the evaluation device be coordinated such that a corresponding number of Measurement signals during the passage time of a column of the Microtest plate between the one from the light and Detector unit formed reading unit can be processed.
Diese bekannten Lesegeräte besitzen den Nachteil, daß die nächste Spalte der Mikrotestplatte erst in ihre Lesestellung gebracht werden muß, bevor die Messung der Extinktion der Vertiefungen dieser Spalte durchgeführt werden kann. Es tritt daher eine transportbedingte Totzeit auf, in der keine Meßsignale registriert und verarbeitet werden können. Die daraus resultierende diskontinuierliche Signalfolge verlängert die Lesezeit einer Mikrotestplatte beträchtlich. Die transportbedingte Totzeit kann je nach Plattengeometrie und der geforderten Meßmethode bis zu 50% der Gesamtlesezeit ausmachen.These known readers have the disadvantage that the next column of the microtest plate only in its reading position must be brought before measuring the absorbance of the This column can be deepened. It occurs therefore a transport-related dead time in which none Measurement signals can be registered and processed. The resulting discontinuous signal sequence extended the reading time of a micro test plate is considerable. The transport-related dead time can vary depending on the plate geometry and the required measurement method up to 50% of the total reading time turn off.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lesegerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit und eine Reduzierung der transportbedingten Totzeit der Auswertevorrichtung und damit eine Verkleinerung der Lesezeit einer Mikrotestplatte erreicht wird.The object of the present invention is a reader type mentioned in such a way that a Increasing the feed rate and reducing the transport-related dead time of the evaluation device and thus a reduction in the reading time of a micro test plate is achieved becomes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus der Lichteinheit und der zugeordneten Detektoreinheit gebildete Leseeinheit zur Bewegungsrichtung der Mikrotestplatte schräggestellt angeordnet ist.The object is achieved in that the the light unit and the assigned detector unit formed reading unit to the direction of movement Microtest plate is arranged at an angle.
Das erfindungsgemäße Gerät besitzt gegenüber den bekannten Lesegeräten mit einer orthogonal zur Bewegungsrichtung angeordneten Leseeinheit den Vorteil, daß eine verbesserte zeitliche Abfolge der Meßsignale erreicht wird. Die erfindungsgemäße Anordnung der Leseeinheit bewirkt eine beträchtliche Verminderung der Gesamtlesezeit aller Vertiefungen einer Mikrotestplatte durch eine höhere Vorschubgeschwindigkeit der Mikrotestplatte und eine fast vollständige Elimination der transportbedingten Totzeit der Auswertevorrichtung. Die einzelnen Vertiefungen einer Spalte erreichen zeitlich gestaffelt ihre Leseposition. Der von der Mikrotestplatte während der Messung einer Spalte zurückgelegte Weg wird durch schräggestellte Anordnung der Leseeinheit vergrößert, der von der Auswertevorrichtung zur Abarbeitung aller Meßsignale einer Spalte benötigte Zeitraum bleibt gleich, wodurch eine schnellere Vorwärtsbewegung der Mikrotestplatte ermöglicht wird. Die Messung der ersten Vertiefung der folgenden Spalte schließt unmittelbar an die Auswertung der letzten Vertiefung der vorigen Spalte an. Die Auswertevorrichtung kann die entsprechende Meßsignale kontinuierlich abarbeiten. Die schnellere Vorschubgeschwindigkeit und der hohe Auslastungsgrad der Auswertevorrichtung verkürzen die Lesezeit einer Mikrotestplatte beträchtlich. Während bekannte Lesegeräte der eingangs genannten Art für eine monochrome Messung aller Vertiefungen einer Mikrotestplatte unter Verwendung eines mittleren Personal Computers als Auswerteeinrichtung eine Lesezeit von 5-10 Sekunden benötigen, ermöglicht es das erfindungsgemäße Gerät, mit derselben rechnerischen Ausstellung dieselbe Messung und Auswertung in ca. 2 Sekunden auszuführen.The device according to the invention has compared to the known Readers with an orthogonal to the direction of movement arranged reading unit the advantage that an improved temporal sequence of the measurement signals is reached. The arrangement of the reading unit according to the invention causes a considerable reduction in the total reading time of all Wells of a micro test plate by a higher one Feed rate of the micro test plate and an almost complete elimination of the transport-related dead time of the Evaluation device. The individual wells of a column reach their reading position in stages. The one from the Microtest plate covered during the measurement of a column Way is by inclined arrangement of the reading unit enlarged by the evaluation device for processing all measurement signals in a column the time period remains same, causing a faster forward movement of the Microtest plate is made possible. The measurement of the first The following column follows the Evaluation of the last deepening of the previous column. The Evaluation device can the corresponding measurement signals process continuously. The faster one Feed rate and the high degree of utilization of the Evaluation device shorten the reading time of one Microplate considerably. While known readers of the type mentioned above for a monochrome measurement of all Wells of a micro test plate using a medium personal computers as an evaluation device Read time of 5-10 seconds, it makes it possible device according to the invention, with the same computational Issue the same measurement and evaluation in about 2 seconds to execute.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.
Die Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der das erfindungsgemäße Gerät anhand der in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.The details of the invention are the following description can be seen in which the device according to the invention using the in the only drawing shown embodiment is described and explained in more detail.
Das Lesegerät nach Fig. 1 dient zur Messung der Absorbtion eines Lichtstrahles 100 in den Vertiefungen einer Mikrotestplatte 1. Die Mikrotestplatte 1 weist eine genau bestimmte Plattenkonfiguration auf. Zum Beispiel können gemäß einer gebräuchlichen Handelsform zwölf Spalten 20 a bis 20 l mit je acht Vertiefungen 2 a bis 2 h vorgesehen sein. Die Mikrotestplatte 1′ befindet sich in ihrer Vorbereitungstellung. Die Mikrotestplatte 1 wird von der Transporteinrichtung, welche im wesentlichen durch die Stelleinrichtung 53 und durch Schienen 3 oder dgl. gebildet wird, in ihre Lesestellung bewegt. Die Stelleinrichtung 53 wird über die Leitung 52 von der Steuer- und Auswerteeinheit 45 gesteuert.The reading device of FIG. 1 is used to measure the absorbance of a light beam 100 in the wells of a microtest plate 1. The micro test plate 1 has a precisely determined plate configuration. For example, according to a common commercial form, twelve columns 20 a to 20 l , each with eight wells 2 a to 2 h, can be provided. The micro test plate 1 'is in its preparation. The microtest plate 1 is moved into its reading position by the transport device, which is essentially formed by the actuating device 53 and by rails 3 or the like. The actuating device 53 is controlled by the control and evaluation unit 45 via the line 52 .
An einer unteren Platte 5 ist an der der Mikrotestplatte 1 zugewandten Seite eine Lichteinheit 6 mit Linsen 8, welche zu der Bewegungsrichtung 150 der Mikrotestplatte 1 um den Winkel geneigt angeordnet ist. Der Winkel α beträgt z.B. 85°, d.h. die Leseeinheit ist gegenüber einer Senkrechten zur Bewegungsrichtung 150 der Mikrotestplatte um 5° schräggestellt. Zur Verdeutlichung ist die Senkrechte zur Bewegungsrichtung 150 strichpunktiert eingezeichnet. Die Schrägstellung ist derart festgelegt, daß der aus der Linse 8 a austretende Lichtstrahl 100 a in dem Zeitpunkt die Vertiefung 2 a der Spalte 20 b erreicht, indem der aus der Linse 8 h austretende Lichststrahl 100 h die Vertiefung 2 h der Spalte 20 a verläßt.On a lower plate 5 there is a light unit 6 with lenses 8 on the side facing the micro test plate 1 , which is arranged at an angle to the direction of movement 150 of the micro test plate 1 . The angle α is, for example, 85 °, ie the reading unit is inclined by 5 ° with respect to a perpendicular to the direction of movement 150 of the microtest plate. For the sake of clarity, the perpendicular to the direction of movement 150 is shown in dash-dot lines. The inclination is set such that the B reaches from the lens 8 a light beam emerging 100a at the time the recess 2 a of the column 20 by the h emerging from the lens 8 Lichststrahl h 100, the recess 2 h the column 20 a leaves .
Den Linsen 8 der Lichteinheit 6 werden von Lichtleitern 10 die Lichtstrahlen 100 der Lichtquelle 11 zugeführt. Die über die weitere Leitung 32 von der Steuer- und Auswerteeinheit 45 geregelten Lichtquelle 11 besteht vorzugsweise aus einer Lampe 31, einem die Infrarotstrahlung der Lampe 31 absorbierenden Schutzglas 33, einer aspherischen Linse 34, einem Filterschieber 35 mit auswechselbaren Filtern 36 zur Selektion der gewünschten Wellenlänge der Lichtstrahlen 100, und einem Lochscheibenunterbrecher 37 zur Zerhackung des Lichtstrahles 100. Die Zerhackung dient zum Nullsetzen der Auswertevorrichtung und zum Streulichtabgleich. Die Linsen 8 fokussieren, die Lichtstrahlen 100 der Lichtquelle 11 vor dem Eintritt in die Vertiefungen 2 und können ggf. durch eine entsprechende linsenartige Formgebung der Lichtleiterenden 10′ ersetzt werden.The light beams 100 of the light source 11 are supplied to the lenses 8 of the light unit 6 by light guides 10 . The light source 11, which is controlled by the control and evaluation unit 45 via the further line 32 , preferably consists of a lamp 31 , a protective glass 33 absorbing the infrared radiation from the lamp 31 , an aspherical lens 34 , a filter slide 35 with exchangeable filters 36 for selecting the desired wavelength the light beams 100 , and a perforated disk interrupter 37 for chopping the light beam 100 . The chopping serves to zero the evaluation device and to adjust the scattered light. The lenses 8 focus, the light rays 100 of the light source 11 before entering the recesses 2 and can optionally be replaced by a corresponding lens-like shape of the light guide ends 10 '.
Auf einer oberen Platte 4 ist eine um denselben Winkel α zur Bewegungsrichtung 150 der Mikrotestplatte 1 schräggestellte Detektoreinheit 7 mit den Detektoren 9 derart angeordnet, daß jeder Detektor 9 über einer entsprechenden Linse 8 liegt. Die Zahl der Linsen 8 und der Detektoren 9 entspricht der Zahl der Vertiefungen 2 einer Spalte 20 der Mikrotestplatte 1. Jeder aus einer Vertiefung 2 austretende Lichtstrahl 100 wird in dem entsprechenden Detektor 9 der Detektoreinheit 7 registiert. Die den optischen Signalen entsprechenden elektrischen Impulse werden über die Signalleitungen 41 an einem Multiplexer 42 gebracht, der jeweils ein Signal an einen Analog-Digital-Konverter 43 durchschaltet, welches in der Steuer- und Auswerteeinheit 45 in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise weiterverarbeitet wird. Die Meßergebnisse können auf einem Monitor 61 abgelesen, auf einem Drucker 60 ausgegeben oder an einen Computer 62 weitergeleitet werden. Arranged on an upper plate 4 is a detector unit 7 inclined by the same angle α to the direction of movement 150 of the microtest plate 1 with the detectors 9 such that each detector 9 lies over a corresponding lens 8 . The number of lenses 8 and detectors 9 corresponds to the number of depressions 2 in a column 20 of microtest plate 1 . Each light beam 100 emerging from a depression 2 is registered in the corresponding detector 9 of the detector unit 7 . The electrical pulses corresponding to the optical signals are brought via the signal lines 41 to a multiplexer 42 , which in each case connects a signal to an analog-digital converter 43 , which is further processed in the control and evaluation unit 45 in a manner known to the person skilled in the art . The measurement results can be read on a monitor 61 , output on a printer 60 or forwarded to a computer 62 .
Die Lichteinheit 6 weist eine weitere Linse 18 auf, der über einem weiteren Lichtleiter 12 ein Lichtstrahl 110 zugeführt wird. Die weitere Linse 18 kann ebenfalls durch eine entsprechende linsenartige Formgebung des weiteren Lichtleiterendes 12′ ersetzt werden. Der Lichtstrahl 110 verläuft zwischen den Platten 4 und 5 außerhalb der Mikrotestplatte 1 und wird in einem weiteren Detektor 19 der Detektoreinheit 7 registriert. Das vom weiteren Detektor 19 gelieferte elektrische Signal wird über die weitere Signalleitung 44 an die Steuer- und Auswerteeinheit 45 geführt und ermöglicht eine ständige Überwachung und Kalibration der Lichtquelle 11.The light unit 6 has a further lens 18 , to which a light beam 110 is fed via a further light guide 12 . The further lens 18 can also be replaced by a corresponding lens-like shape of the further light guide end 12 '. The light beam 110 runs between the plates 4 and 5 outside the micro test plate 1 and is registered in a further detector 19 of the detector unit 7 . The electrical signal supplied by the further detector 19 is conducted to the control and evaluation unit 45 via the further signal line 44 and enables the light source 11 to be continuously monitored and calibrated.
Die Anordnung der Leseeinheit wird anhand der Meßprozedur näher erläuert. Die Mikrotestplatte 1 wird kontinuierlich oder in diskreten Schritten von der Transporteinrichtung 3 in Richtung der Leseeinheit verschoben. Die schräggestellte Anordnung der Leseeinheit bewirkt, daß die Vertiefung 2 a der Spalte 20 a als erstes ihre Leseposition erreicht. Der Lichtstrahl 100 a tritt durch die Vertiefung 2 a hindurch, wird im Detektor 9 a registriert und in einen elektrischen Impuls umgewandelt. Dieser gelangt über die Signalleitung 41 zum Multiplexer 42 und wird direkt an die Steuer- und Auswertevorrichtung 45 weitergegeben.The arrangement of the reading unit is explained in more detail using the measurement procedure. The micro test plate 1 is moved continuously or in discrete steps from the transport device 3 in the direction of the reading unit. The inclined arrangement of the reading unit causes the recess 2 a of the column 20 a to reach its reading position first. The light beam 100 a passes through the recess 2 a , is registered in the detector 9 a and converted into an electrical pulse. This reaches the multiplexer 42 via the signal line 41 and is passed on directly to the control and evaluation device 45 .
Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit oder für besondere Anwendungsfälle kann eine mehrmalige Ausmessung der Vertiefung 2 a der Spalte 20 a vorgesehen sein.To increase the measuring accuracy or for special applications, a repeated measurement of the recess 2 a of the column 20 a can be provided.
Die Vertiefung 2 b der Spalte 20 a hat während des Auswertevorganges der Vertiefung 2 a ihre Leseposition erreicht und die von Detektor 9 b abgegebenen Impulse liegen bereits am Multiplexer 42 an. Unmittelbar nach dem Abschluß der Auswertung der Meßsignale der Vertiefung 2 a schaltet der Multiplexer 42 die entsprechenden Impulse des Detektors 9 b auf die Steuer- und Auswertevorrichtung 45 durch. Die weitere Auswertung der Vertiefung 2 b erfolgt analog wie bei der Vertiefung 2 a. Auf diese Weise werden sequentiell alle weiteren Vertiefungen 2 c bis 2 h der Spalte 20 a abgearbeitet.The depression 2 b of the column 20 a has reached its reading position during the evaluation process of the depression 2 a and the pulses emitted by detector 9 b are already applied to the multiplexer 42 . Immediately after the completion of the evaluation of the measurement signals of the recess 2a switches the multiplexer 42, the respective pulses of the detector 9 b to the control and evaluation device 45 through. The further evaluation of the recess 2 b analogously to the recess 2 a. In this way, all further depressions 2 c to 2 h of column 20 a are processed sequentially.
Der von der Leseeinheit und der Bewegungsrichtung 150 der Mikrotestplatte 1 eingeschlossene Winkel α ist derart festgelegt, daß die Vertiefung 2 a der Spalte 20 b ihre Lesestellung in dem Zeitpunkt erreicht, in dem der Lichtstrahl 100 h die Vertiefung 2 h der Spalte 20 a verläßt. Dadurch kann dir Steuer- und Auswertevorrichtung 45 die Bearbeitung der Meßsignale der Vertiefung 2 a der Spalte 20 b unmittelbar nach der Bearbeitung der entsprechenden Signale der Vertiefung 2 h der Spalte 20 a beginnen.The angle α enclosed by the reading unit and the direction of movement 150 of the microtest plate 1 is fixed in such a way that the recess 2 a of the column 20 b reaches its reading position at the point in time at which the light beam 100 h leaves the recess 2 h of the column 20 a . As a result, the control and evaluation device 45 can start processing the measurement signals of the recess 2 a of the column 20 b immediately after the processing of the corresponding signals of the recess 2 h of the column 20 a .
Die Spalte 20 b und die weiteren Spalten 20 c bis 20 l der Mikrotestplatte 1 werden analog abgearbeitet.Column 20 b and the other columns 20 c to 20 l of microtest plate 1 are processed analogously.
Es ist auch möglich, die Detektoren 9 der Detektoreinheit 7 und dementsprechend die Linsen 8 der Lichteinheit 6 derart anzuordnen, daß anstelle einer der Spalten 20 a bis 20 l mindestens eine der Reihen 21 a bis 21 h oder eine Gruppe von Vertiefungen 2 a-2 h der Mikrotestplatte 1 von den Lichtstrahlen 100 der Lichteinheit 6 erfaßt werden. Die Detektoren 9 und die Linsen 8 können z.B. einzeln oder in Gruppen gegeneinander versetzt in der Detektoreinheit 7 und in der Lichteinheit 6 angeordnet sein, wobei ein sequentielles, zeitlich gestaffeltes Auftreten der von der Detektoreinheit 7 gelieferten Meßsignale am Multiplexer 42 gewährleistet sein muß.It is also possible to arrange the detectors 9 of the detector unit 7 and accordingly the lenses 8 of the light unit 6 in such a way that instead of one of the columns 20 a to 20 l at least one of the rows 21 a to 21 h or a group of depressions 2 a - 2 h of the micro test plate 1 can be detected by the light beams 100 of the light unit 6 . The detectors 9 and the lenses 8 can be arranged, for example, individually or in groups offset from one another in the detector unit 7 and in the light unit 6 , a sequential, staggered occurrence of the measurement signals supplied by the detector unit 7 at the multiplexer 42 having to be ensured.
An Stelle der Lichtleiter 10 können auch Prismenanordnungen dazu dienen, einzelne Lichtstrahlen aus einer Lichtquelle 31 zu gewinnen und durch die einzelnen Vertiefungen hindurchzuführen.Instead of the light guides 10 , prism arrangements can also be used to obtain individual light beams from a light source 31 and to guide them through the individual depressions.
Claims (7)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0387343A1 (en) | 1990-09-19 |
| WO1990003566A1 (en) | 1990-04-05 |
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