Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die ortsaufgelöste Detektion
von Fluoreszenzsignalen, wie sie bei der Untersuchung Proben auf
fluoreszierende Substanzen vorkommt.The
The present invention relates to spatially resolved detection
of fluorescence signals, as found in examining samples
fluorescent substances occurs.
Bei
der Untersuchung von Proben, die fluoreszierende Substanzen enthalten,
wird die zu untersuchende Probe mit Licht einer bestimmten Wellenlänge, der
Anregungswellenlänge,
bestrahlt. Diese Wellenlänge
oder ein schmaler Wellenlängenbereich wird
durch eine Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser, vorgegeben.
Alternativ können
auch spektral breitbandige Lichtquellen zum Einsatz kommen, deren
Spektrum dann durch einen Farbfilter entsprechend gefiltert wird.
Zum Nachweis von Fluoreszenz kommen im Bereich der konventionellen
Technik Versuchsaufbauten gemäß des beispielhaft
in der 3 dargestellten Versuchaufbaus, zum Einsatz. When examining samples containing fluorescent substances, the sample to be examined is irradiated with light of a specific wavelength, the excitation wavelength. This wavelength or a narrow wavelength range is given by a light source, such as a laser. Alternatively, spectrally broadband light sources can be used, the spectrum of which is then filtered accordingly by a color filter. For the detection of fluorescence in the field of conventional technology experimental setups according to the example in the 3 experimental setup shown, used.
Die 3 illustriert
einen Versuchsaufbau 300 zum Nachweis von Fluoreszenz in
einer Probe 305. Der Versuchsaufbau 300 zeigt
eine homogene Lichtquelle 310, die spektral breitbandiges
Licht erzeugt. Das spektral breitbandige Licht wird durch einen
Farbfilter 315 gefiltert, so dass nach dem Farbfilter 315 spektral
schmalbandiges Licht, das näherungsweise
durch eine Wellenlänge
beschrieben werden kann, vorliegt. Das spektral schmalbandige Licht
fällt dann
auf einen Teiler- oder dichroitschen Spiegel 320, von dem
aus es über
ein Objektiv 325 auf die Probe 305 reflektiert
wird. Die fluoreszierende Probe 305 emittiert Fluoreszenzlicht,
das üblicherweise
eine längere
Wellenlänge
als das Anregungslicht aufweist. Ferner wird Anregungslicht von
der Probe reflektiert. Das Fluoreszenzlicht fällt dann zusammen mit dem reflektierten
Anregungslicht durch das Objektiv 325 auf den Teilerspiegel 320 zurück. Der
Teilerspiegel 320 lässt
einen Teil des Fluoreszenzlichtes und des reflektierten Anregungslichtes passieren,
und ein nachgeschaltetes Farbfilter isoliert das Fluoreszenzlicht,
das das Farbfilter 330 ungehindert passieren kann, das
reflektierte Anregungslicht wird jedoch möglichst vollständig unterdrückt. Das
Farbfilter 330 wird gefolgt von einem weiteren Objektiv 335, über das
das Fluoreszenzlicht einer CCD Kamera (CCD = Charged Coupled Detector)
zugeführt
wird.The 3 illustrates a test setup 300 for the detection of fluorescence in a sample 305 , The experimental setup 300 shows a homogeneous light source 310 , which produces spectrally broadband light. The spectrally broadband light is passed through a color filter 315 filtered, so after the color filter 315 spectral narrow-band light, which can be described approximately by a wavelength, is present. The spectrally narrow-band light then falls on a divider or dichroic mirror 320 from which it has a lens 325 to the test 305 is reflected. The fluorescent sample 305 emits fluorescent light, which usually has a longer wavelength than the excitation light. Furthermore, excitation light is reflected by the sample. The fluorescent light then falls through the lens together with the reflected excitation light 325 on the splitter mirror 320 back. The splitter mirror 320 allows a portion of the fluorescent light and the reflected excitation light to pass, and a downstream color filter isolates the fluorescent light that is the color filter 330 can pass unhindered, but the reflected excitation light is suppressed as completely as possible. The color filter 330 is followed by another lens 335 , via which the fluorescent light of a CCD camera (CCD = Charged Coupled Detector) is supplied.
Eine
spektrale Trennung des reflektierten Anregungslichtes von dem Fluoreszenzlicht
ist notwendig, da das Fluoreszenzlicht aufgrund des geringeren Wirkungsgrades
der Fluoreszenz wesentlich schwächer
als das Anregungslicht ist. Zur sicheren Detektion sind empfindliche
Fotoempfänger
wie z.B. Photomultiplier, Avalanche-Fotodioden oder für die bildmäßige Erfassung
gekühlte
CCD-Kameras einsetzbar. Bei Fluoreszenzmikroskopen wird die Probe gleichmäßig durch
Licht in einem schmalen spektralen Bereich, wie beispielsweise in
der 3 erzeugt durch einen Farbfilter, beleuchtet und
mittels einer CCD-Kamera, der ein entsprechendes Farbfilter, das auf
das Fluoreszenzlicht abgestimmt ist vorgeschaltet ist, detekiert.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die sehr kostenintensive CCD-Kamera,
die ständig gekühlt werden
muss.A spectral separation of the reflected excitation light from the fluorescent light is necessary because the fluorescent light is much weaker than the excitation light due to the lower efficiency of the fluorescence. For reliable detection, sensitive photoreceptors such as photomultipliers, avalanche photodiodes or cooled CCD cameras can be used. In fluorescence microscopy, the sample is uniformly illuminated by light in a narrow spectral range, such as in the 3 generated by a color filter, illuminated and detected by means of a CCD camera, which is preceded by a corresponding color filter, which is tuned to the fluorescent light. A disadvantage of this method is the very expensive CCD camera, which must be constantly cooled.
Die DE 101 55 142 offenbart
eine Dunkelfeld-Abbildungsvorrichtung
zur ortsaufgelösten
Dunkelfeld-Abbildung
einer Probe, insbesondere einer fluoreszierenden Probe, die eine
Beleuchtungsanordung zur Beleuchtung der Probe mit Anregungslicht und
ein Raster von getrennt ansteuerbaren Lichtquellen umfasst, wobei
die Verbindungslinien von Lichtquellen und Probe einen Bereich mit
dem Strahlengang des direkten Anregungslichtes und einen Bereich
mit dem Strahlengang des gerichtet reflektierten Anregungslichtes
definieren. Die Dunkelfeld-Abbildungsvorrichtung
umfasst ferner eine Detektionsanordnung zum Erfassen der als optische Antwort
der Probe auf die Beleuchtung ausgesandten Strahlung mit strahlungsaufnehmenden
Elementen, wobei die strahlungsaufnehmenden Elemente der Detektionsanordnung
außerhalb
des Bereiches mit dem Strahlengang des direkten Anregungslichtes und
des Bereichs mit dem Strahlengang des gerichtet reflektierten Anregungslichtes
angeordnet sind.The DE 101 55 142 discloses a dark field imaging device for spatially resolved dark-field imaging of a sample, in particular a fluorescent sample comprising an illumination arrangement for illuminating the sample with excitation light and a grid of separately controllable light sources, wherein the connecting lines of light sources and sample have an area with the beam path of the direct Excitation light and define an area with the beam path of the directionally reflected excitation light. The dark-field imaging device further comprises a detection arrangement for detecting the radiation emitted as optical response of the sample to the illumination with radiation-receiving elements, wherein the radiation-absorbing elements of the detection arrangement outside the range with the beam path of the direct excitation light and the area with the beam path of the directionally reflected excitation light are arranged.
Diese
Methode offenbart eine ortsaufgelöste Detektion von Fluoreszenzsignalen
unter Umgehung einer Verwendung einer CCD-Kamera. Hier wird beispielsweise
durch ein LED-Array (LED = Light Emitting Diode) orstaufgelöst angeregt,
wie es in der 4 dargestellt ist. Die 4 zeigt
eine Versuchsanordnung 400, in der ein LED-Array 405 dargestellt ist.
Das von dem LED-Array 405 erzeugte Anregungslicht wird
durch eine Optik 410 und einen Farbfilter 415 auf
eine Probe 420 geleitet. Das von der Probe 420 emittierte
Fluoreszenzlicht überlagert
mit dem von der Probe 420 reflektierten Anregungslicht, wird
von einem Lichtsammler 425 ganzflächig detektiert, wobei das
eingesammelte Licht über
einen Farbfilter 430 und eine Linse 435 auf einen
Fotomultiplier 440 geleitet wird. Nachteilig an diesem
Verfahren ist der geringe Wirkungsgrad, der durch den Lichtsammler
und eine starke Abhängigkeit
der Signale von der Oberflächenstruktur
der Probe 420 bedingt wird, da im sog. Dunkelfeldverfahren
gemessen wird.This method discloses a spatially resolved detection of fluorescence signals, bypassing use of a CCD camera. Here, for example, by an LED array (LED = light emitting diode) orstaufgelöst stimulated, as in the 4 is shown. The 4 shows a test arrangement 400 in which a LED array 405 is shown. That of the LED array 405 generated excitation light is through an optic 410 and a color filter 415 on a sample 420 directed. That from the sample 420 emitted fluorescent light superimposed with that of the sample 420 reflected excitation light, is from a light collector 425 detected over the entire surface, wherein the collected light via a color filter 430 and a lens 435 on a photo multiplier 440 is directed. A disadvantage of this method is the low efficiency, by the light collector and a strong dependence of the signals on the surface structure of the sample 420 is conditional, as measured in the so-called. Dark field method.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und
ein Verfahren zu schaffen, das eine effizientere Detektion von Fluoreszenzlicht erlaubt.It
the object of the present invention is an apparatus and
to provide a method that allows a more efficient detection of fluorescent light.
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 oder Anspruch 18 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 16 oder Anspruch
33.These
Task is solved
by a device according to claim
1 or claim 18 and by a method according to claim 16 or claim
33rd
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst eine Vorrichtung zum ortsaufgelösten Detektieren von Fluoreszenzsignalen
mit einer Anregungseinrichtung zum Erzeugen eines hinsichtlich eines
Anregungsortes durch ein Anregungssteuersignal ein stellbaren Anregungssignals
und einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines sich auf das ortsauflösende Anregungssignal
ergebenden Fluoreszenzsignals, basierend auf einem Aufnahmesteuersignal. Die
Vorrichtung umfasst ferner eine Strahlteilungseinrichtung zur Trennung
des Anregungssignals und des Fluoreszenzsignals und eine Steuereinrichtung zum
Bereitstellen des Anregungssteuersignals und des Aufnahmesteuersignals.A
inventive device
comprises a device for spatially resolved detection of fluorescence signals
with an excitation device for generating a with respect to a
Excitation by an excitation control signal an adjustable excitation signal
and a pick-up device for picking up on the location-resolving pick-up signal
resulting fluorescence signal based on a capture control signal. The
Device further comprises a beam splitter for separation
the excitation signal and the fluorescence signal and a control device for
Providing the excitation control signal and the acquisition control signal.
Der
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mittels
einer hoch geöffneten Optik
mit hohem Wirkungsgrad Fluoreszenzlicht effizient gesammelt werden
kann, und dasselbe auf einen Fotodetektor fokussiert werden kann,
wodurch beispielsweise auf eine teuere CCD-Kamera verzichtet werden
kann, wenn ein Strahlteiler mit einer ortsaufgelösten Bestrahlung kombiniert
wird. Ferner ist der Wirkungsgrad eines Ausführungsbeispiels gegenüber konventionellen
Anordnungen verbessert und die Abhängigkeit der Detektion von
der Oberflächenstruktur
der Probe reduziert. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung erlauben somit, eine effizientere ortsaufgelöste Detektion
von Fluoreszenzlicht durchzuführen.Of the
The core idea of the present invention is that by means of
a high open appearance
With high efficiency fluorescent light can be efficiently collected
can, and the same can be focused on a photodetector,
which eliminates, for example, a costly CCD camera
can if a beam splitter combined with a spatially resolved irradiation
becomes. Furthermore, the efficiency of an embodiment over conventional
Arrangements improved and the dependence of the detection of
the surface structure
reduced the sample. embodiments
Thus, the present invention allows more efficient spatially resolved detection
to perform fluorescent light.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren
näher beschrieben.embodiments
The present invention will be described below with reference to the attached figures
described in more detail.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1a ein
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum ortsaufgelösten
Detektieren von Fluoreszenzsignalen; 1a an embodiment of a device for spatially resolved detection of fluorescence signals;
1b ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum ortsaufgelösten
Detektieren von Fluoreszenzsignalen; 1b a further embodiment of a device for spatially resolved detection of fluorescence signals;
2a ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum ortsaufgelösten
Detektieren von Fluoreszenzsignalen; 2a a further embodiment of a device for spatially resolved detection of fluorescence signals;
2b ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum ortsaufgelösten
Detektieren von Fluoreszenzsignalen; 2 B a further embodiment of a device for spatially resolved detection of fluorescence signals;
3 eine
konventionelle Vorrichtung zum Detektieren von Fluoreszenzsignalen;
und 3 a conventional device for detecting fluorescence signals; and
4 eine
weitere konventionelle Anordnung zur Bestimmung von Fluoreszenzsignalen. 4 another conventional arrangement for the determination of fluorescence signals.
1a zeigt
ein ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 100 zum ortsaufgelösten Detektieren von Fluoreszenzsignalen.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Anregungseinrichtung 100,
eine Aufnahmeeinrichtung 120, eine Strahlteilungseinrichtung 130 und
eine Steuereinrichtung 140. 1a shows an embodiment of a device 100 for spatially resolved detection of fluorescence signals. The device 100 includes an excitation device 100 , a recording device 120 , a beam splitting device 130 and a controller 140 ,
Die
Anregungseinrichtung 120 dient zum Erzeugen eines hinsichtlich
eines Anregungsortes durch ein Anregungssteuersignal einstellbaren
Anregungssignals. Die Vorrichtung 100 umfasst die Aufnahmeeinrichtung 120 zum
Aufnehmen eines sich auf das ortsauflösende Anregungssignal ergebenden Fluoreszenzsignal,
basierend auf einem Aufnahmesteuersignal. Die Strahlteilungseinrichtung 130 dient zur
Trennung des Anregungssignals und des Fluoreszenzsignals und die
Steuersignaleinrichtung 140 dient zum Bereitstellen des
Anregungssteuersignals und des Aufnahmesteuersignals. Die in 1a dargestellte
Vorrichtung 100 kann Fluoreszenzsignale von einer Probe 150 detektieren,
die in der 1a mit gestrichelten Linien
dargestellt ist.The excitation device 120 serves to generate an adjustable with respect to an excitation by an excitation control signal excitation signal. The device 100 includes the receiving device 120 for receiving a fluorescence signal resulting from the spatially resolving excitation signal based on a capture control signal. The beam splitting device 130 serves to separate the excitation signal and the fluorescence signal and the control signal device 140 serves to provide the excitation control signal and the recording control signal. In the 1a illustrated device 100 can produce fluorescence signals from a sample 150 detect that in the 1a shown with dashed lines.
Ausführungsbeispiele
können
Anregungseinrichtungen 110 mit mehreren Strahlquellen,
beispielsweise mit wenigstens zwei Strahlquellen, aufweisen. Diese
Strahlquellen können
z.B. durch LED-Zeilen oder eine LED-Matrix realisiert sein. Fer ner
können
die Strahlquellen dazu ausgelegt sein, Strahlen unterschiedlicher
Wellenlängen
zu erzeugen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Anregungseinrichtung 110 eine
Filtereinrichtung aufweisen, um ein Originalsignal zu filtern und
schließlich
das Anregungssignal zu erhalten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Anregungseinrichtung 110 ferner eine abbildende
optische Einrichtung umfassen, die ein weiteres Originalsignal in
das Anregungssignal umwandelt, beispielsweise durch eine Fokussierung.
In anderen Ausführungsbeispielen
kann die Anregungseinrichtung 110 ein Farbfilter oder ein
Interferenzfilter umfassen, um ein spektral breitbandiges Signal
zu filtern und ein Anregungssignal in einem bestimmten spektralen
Bereich zu erhalten. Das spektral breitbandige Lichtsignal kann
dabei beispielsweise von einer homogenen breitbandigen Licht- oder Strahlquelle
erzeugt werden.Embodiments may include excitation devices 110 with a plurality of beam sources, for example with at least two beam sources. These beam sources can be realized, for example, by LED lines or an LED matrix. Fer ner, the beam sources can be designed to produce beams of different wavelengths. In a further embodiment, the excitation device 110 a filter means to filter an original signal and finally to obtain the excitation signal. In a further embodiment, the excitation device 110 further comprising an imaging optical device that converts another original signal into the excitation signal, for example by focusing. In other embodiments, the excitation device 110 a color filter or an interference filter to filter a spectrally wideband signal and to obtain an excitation signal in a certain spectral range. The spectrally broadband light signal can be generated for example by a homogeneous broadband light or beam source.
In
Ausführungsbeispielen
kann die Aufnahmeeinrichtung 120 eine weitere abbildende
optische Einrichtung umfassen, die das Aufnahmesignal optisch wandelt.
Auch hier können
beispielsweise Farbfilter oder Interferenzfilter zum Einsatz kommen.
Ferner kann auch die Aufnahmeeinrichtung eine abbildende optische
Einrichtung umfassen, die beispielsweise durch eine Linse zur Fokussierung
realisiert sein kann. Die Aufnahmeeinrichtung 120 kann
ferner einen Fotodetektor, einen Photomultiplier oder eine Avalanche-Fotodiode
umfassen. In Ausführungsbeispielen
sind auch andere Realisierungen zur optischen Detektion denkbar.In embodiments, the receiving device 120 comprise a further imaging optical device which optically converts the recording signal. Again, for example, color filters or interference filters can be used. Furthermore, the recording device can also comprise an imaging optical device, which can be realized for example by a lens for focusing. The recording device 120 may further comprise a photodetector, a photomultiplier or an avalanche photodiode. In embodiments, other realizations for optical detection are conceivable.
Die
Strahlteilungseinrichtung 130 kann in Ausführungsbeispielen
einen dichroitischen Spiegel aufweisen, der eine Trennung des Fluoreszenzsignals
von den reflektierten Anregungssignalanteilen vornimmt. Ferner kann
die Steuereinrichtung 140 ausgebildet sein, um das Anregungssteuersignal
und das Aufnahmesteuersignal derart bereitzustellen, dass das sich
ergebende Fluoreszenzsignal die Ortsauflösung des Anregungssignals aufweist.The beam splitting device 130 For example, in embodiments, it may include a dichroic mirror that separates the fluorescence signal from the reflected excitation signal components. Furthermore, the control device 140 be configured to provide the excitation control signal and the capture control signal such that the resulting fluorescence signal has the spatial resolution of the excitation signal.
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 100 zum ortsaufgelösten detektieren von Fluoreszenzsignalen
ist in der 1b dargestellt. 1b zeigt
die Anregungseinrichtung 110, die in diesem Ausführungsbeispiel
durch ein LED-Array 112, eine Linse 114 und ein
Farbfilter 116 realisiert ist. Ferner umfasst die Vorrichtung 100 die
Aufnahmeeinrichtung 120, die in dem in 1b dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch einen Photomultiplier 122, einer Optik 124,
und ein Farbfilter 126 realisiert sind. Die Strahlteilungseinrichtung 130 ist
durch einen dichroitischen Spiegel realisiert. Die Vorrichtung 100 umfasst
ferner eine Optik 160 zur Fokussierung des Lichtes auf
eine Probe 150. Die Steuereinrichtung 140 zum
Bereitstellen des Anregungsteuersignals und des Aufnahmesteuersignals
ist in der 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die
Anregungseinrichtung 110 kann ausgebildet sein, um das
Anregungssignal derart zu erzeugen, dass im Bereich der Strahlteilungseinrichtung 130 ein paralleler
Strahlverlauf entsteht. Die Optik 160, die als hoch geöffnete Optik
ausgebildet sein kann, kann angepasst sein, um den parallelen Strahlverlauf
auf den Anregungsort zu fokussieren.Another embodiment of a device 100 for the spatially resolved detection of fluorescence signals is in the 1b shown. 1b shows the excitation device 110 , which in this embodiment by an LED array 112 , a lens 114 and a color filter 116 is realized. Furthermore, the device comprises 100 the receiving device 120 in the in 1b illustrated embodiment by a photomultiplier 122 , an optic 124 , and a color filter 126 are realized. The beam splitting device 130 is realized by a dichroic mirror. The device 100 further includes an optic 160 to focus the light on a sample 150 , The control device 140 for providing the excitation control signal and the recording control signal is in 3 not shown for reasons of clarity. The excitation device 110 can be designed to generate the excitation signal such that in the region of the beam splitting device 130 a parallel beam path arises. The optics 160 , which may be formed as highly open optics, may be adapted to focus the parallel beam path to the excitation site.
2a zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtung 200 zum ortsaufgelösten Detektieren von Fluoreszenzsignalen.
Die Vorrichtung 200 umfasst eine Anregungseinrichtung 210 zum
Erzeugen eines hinsichtlich eines Anregungsortes durch ein Anregungssteuersignal
einstellbaren Anregungssignals. Ferner weist die Vorrichtung 200 eine Aufnahmeeinrichtung 220 zum
Aufnehmen eines sich auf das Anregungssignal ergebenden Fluoreszenzsignals,
basierend auf einem Aufnahmesteuersignal auf und umfasst ferner
eine Steuereinrichtung 240 zum Bereitstellen des Anregungssteuersignals und
des Aufnahmesteuersignals. In der 2a ist eine
Probe 250 mittels gestrichelten Linien angedeutet, die
von der Vorrichtung 200 zum ortsaufgelösten Detektieren von Fluoreszenzsignalen
untersucht werden kann. 2a shows a further embodiment of a device 200 for spatially resolved detection of fluorescence signals. The device 200 includes an excitation device 210 for generating an excitation signal which can be set with respect to an excitation location by an excitation control signal. Furthermore, the device 200 a recording device 220 for receiving a fluorescence signal resulting from the excitation signal, based on a capture control signal, and further comprising a control device 240 for providing the excitation control signal and the recording control signal. In the 2a is a sample 250 indicated by dashed lines, by the device 200 for spatially resolved detection of fluorescence signals can be examined.
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Anregungseinrichtung 210 mehrere Strahlquellen aufweisen,
beispielsweise wenigstens zwei. Die Anregungseinrichtung 210 kann
ferner eine LED-Zeile oder eine LED-Matrix aufweisen, wobei die
Strahlquellen für
Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen ausgelegt sein können. In
einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die Anregungseinrichtung 210 auch eine Filtereinrichtung
umfassen, um ein Originalsignal zu filtern, um das Anregungssignal
zu erhalten. Diese Filtereinrichtung könnte beispielsweise durch eine
abbildende optische Einrichtung realisiert sein, die ein Farbfilter
oder ein Interferenzfilter umfasst. Denkbar ist auch eine Linse
oder ein Linsensystem zur Fokussierung bzw. Parallelisierung des Anregungssignals.In a further embodiment, the excitation device 210 have multiple beam sources, for example, at least two. The excitation device 210 may further comprise an LED row or an LED matrix, wherein the beam sources may be designed for beams of different wavelengths. In another embodiment, the excitation device 210 Also include filtering means for filtering an original signal to obtain the excitation signal. This filter device could be realized for example by an imaging optical device comprising a color filter or an interference filter. Also conceivable is a lens or a lens system for focusing or parallelizing the excitation signal.
In
Ausführungsbeispielen
kann die Aufnahmeeinrichtung 220 eine weitere abbildende
optische Einrichtung umfassen, die ebenfalls durch ein Farbfilter
oder ein Interferenzfilter realisiert sein kann. Ferner sind auch
hier eine Linse oder ein Linsensystem denkbar, wobei in einem anderen
Ausführungsbeispiel
das Linsensystem der Aufnahmeeinrichtung 220 eine geringere
Brennweite als die Linse oder das Linsensystem der Anregungseinrichtung 210 aufweisen
kann, was einer Realisierung einer hoch geöffneten Optik zur verbesserten
Kollektion des Fluoreszenzlichtes dienlich ist. Ferner kann die
Aufnahmeeinrichtung 220 einen Fotodetektor, einen Photomultiplier
oder eine Avalanche-Diode umfassen, wobei generell auch andere Photodetektorendenkbar
sind.In embodiments, the receiving device 220 comprise a further imaging optical device, which may also be implemented by a color filter or an interference filter. Further, a lens or a lens system are also conceivable here, in another embodiment, the lens system of the receiving device 220 a shorter focal length than the lens or the lens system of the excitation device 210 which is conducive to the realization of a highly opened optics for improved collection of the fluorescent light. Furthermore, the receiving device 220 a photodetector, photomultiplier, or avalanche diode, and other photodetectors are generally also known.
Die
Steuereinrichtung 240 kann in Ausführungsbeispielen ausgebildet
sein, um das Anregungssteuersignal und das Aufnahmesteuersignal derart
bereitzustellen, dass das sich ergebende Fluoreszenzsignal dem Anregungsort
des Anregungssignals zuordenbar ist, um somit ein ortsaufgelöstes Fluoreszenzsignal
erfassbar zu machen. Generell kann die Vorrichtung 200 ebenfalls
eine bereits oben beschriebene hoch geöffnete Optik umfassen, über die
das Aufnahmesignal erfasst werden kann.The control device 240 may be formed in embodiments to provide the excitation control signal and the capture control signal such that the resulting fluorescence signal is assignable to the excitation location of the excitation signal so as to make a spatially resolved fluorescence signal detectable. Generally, the device can 200 also include a high-open optics already described above, via which the recording signal can be detected.
2b zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
ein Vorrichtung 200 zum ortsaufgelösten Detektieren von Fluoreszenzsignalen.
Die Vorrichtung 200 umfasst dabei eine Anregungseinrichtung 210,
die durch ein LED-Array 212, eine optische Linse 214 und
ein Farbfilter 216 realisiert ist und eine Probe 250 ortsaufgelöst anregt.
Das LED-Array 212 und die optische Linse 214 dienen
dabei der ortsaugelösten
und fokussierten Anregung der Probe 250, das Farbfilter trägt zur Realisierung
einer spektralen Eingrenzung des Anregungssignales bei. Die Probe 250 ist
dabei derart gestaltet, dass das Fluoreszenzlicht auch auf der Rückseite
der Probe detektiert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, dass das Probenmaterial transparent ist, bzw. ein
Probenmaterial in einer dünnen
Schicht verwendet wird. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist die Steuereinrichtung 240 in der 2b nicht
dargestellt. 2 B shows a further embodiment of a device 200 for spatially resolved detection of fluorescence signals. The device 200 includes an excitation device 210 passing through an LED array 212 , an optical lens 214 and a color filter 216 is realized and a sample 250 spatially resolved stimulates. The LED array 212 and the optical lens 214 serve the spatially dissolved and focused excitation of the sample 250 , the color filter contributes to the realization of a spectral confinement of the excitation signal. The sample 250 is designed such that the fluorescent light can also be detected on the back of the sample. This can be achieved, for example, in that the sample material is transparent, or a sample material is used in a thin layer. For clarity, the controller is 240 in the 2 B not shown.
Die
in der 2b dargestellte Vorrichtung 200 umfasst
ferner eine Aufnahmeeinrichtung 220, die durch einen Photomultiplier 222,
eine weitere Linse 224 und ein weiteres Farbfilter 226 realisiert
sind. Der weitere Farbfilter 226 dient der spektralen Filterung
des Fluoreszenzlichtes, welches sich im Ausführungsbeispiel der 2b mit
transmittiertem Anregungslicht überlagert.
Die weitere Linse 224 dient der Fokussierung der Fluoreszenzlichtes
auf den Photomultiplier 222, der das Fluoreszenzsignal
detektiert.The in the 2 B illustrated device 200 further comprises a receiving device 220 passing through a photomultiplier 222 , another lens 224 and another color filter 226 are realized. The further color filter 226 serves the spectral filtering of the fluorescent light, which in the embodiment of the 2 B superimposed with transmitted excitation light. The other lens 224 serves to focus the fluorescent light on the photomultiplier 222 which detects the fluorescent signal.
In
der Anordnung der 2b sind die Anregungseinrichtung 210 und
die Aufnahmeeinrichtung 220 beispielhaft als gegenüberliegend
dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen
sind auch andere Anordnungen denkbar, die beispielsweise die Diffusion
des Fluoreszenzlichtes ausnutzen und nicht exakt gegenüberliegend
angeordnet sind, da die fluoreszierende Probe 250 beispielsweise
als Lambertstrahler betrachtet werden kann, der Fluoreszenzlicht
isotrop emittiert.In the arrangement of 2 B are the excitation device 210 and the receiving device 220 exemplified as opposite. In other embodiments, other arrangements are conceivable, for example, exploit the diffusion of the fluorescent light and are not exactly opposite, since the fluorescent sample 250 For example, can be regarded as Lambertstrahler, the fluorescent light isotropically emitted.
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann beispielsweise die weitere Linse 224 der Aufnahmeeinrichtung 220 eine
geringere oder kürzere
Brennweite als die Linse 214 der Anregungseinrichtung 210 ausweisen
und somit zur Realisierung einer hoch geöffneten Optik zur verbesserten
Kollektion des Fluoreszenzlichtes beitragen.In a further embodiment, for example, the further lens 224 the receiving device 220 a shorter or shorter focal length than the lens 214 the excitation device 210 identify and thus contribute to the realization of a highly open optics for improved collection of fluorescent light.
Die
Vorrichtungen 100 und 200 bieten somit den Vorteil,
dass die kostenintensive CCD-Kamera vermieden werden kann, und ein
verbesserter Wirkungsgrad erzielt wird. Ferner kann mit Ausführungsbeispielen
die Abhängigkeit
von der Oberflächenstruktur
der Probe 150 bzw. 250 erheblich reduziert werden.
Die zu untersuchende Probe wird durch ein LED-Array 122 bzw. 222 über eine
abbildende Optik 114 bzw. 214 ortsaufgelöst beleuchtet.
Als Farbfilter 116 bzw. 216 können beispielsweise Interferenzfilter zum
Einsatz kommen, die für
eine spektrale Begrenzung des Anregungslichts sorgen. Das Fluoreszenzlicht
wird durch eine hoch geöffnete
Optik 160, die in der Vorrichtung 200 auch mittels
der weiteren Linse 224 bzw. eines weiteren Linsensystems
realisiert werden kann, mit hohem Wirkungsgrad gesammelt und auf
dem Fotodetektor, der in der 1b durch den
Photomultiplier 122 bzw. in der 2b durch
den Photomultiplier 222 realisiert ist, und in Ausführungsbeispielen
auch beispielsweise eine Avalanche-Diode umfassen kann, fokussiert.
Die hoch geöffnete Optik 160 bzw. 224 bietet
dabei den Vorteil, das die Abhängigkeit
von der Oberflächenstruktur
der Probe 150 bzw. 250 im Vergleich zu konventionellen
Systemen reduziert wird. Ferner kann durch das anhand der 2b beschriebene
Durchlichtverfahren eine die Abhängigkeit
der Detektionsqualität
von der Oberflächenstruktur
der Probe 250 erheblich reduziert werden. Durch das weitere
Farbfilter 126 bzw. 226 wird das reflektierte
bzw. transmittierte Anregungslicht unterdrückt. Der dichroitische Spiegel 130,
der die Strahlteilungseinrichtung 130 realisiert, dient
zum Trennen der Strahlengänge.
Je nach Aufgabenstellung können
auch das LED-Array 112 bzw. 212 und der Fotodetektor 122 bzw. 222 räumlich ausgetauscht
werden, wobei auch die Farbfilter 116 bzw. 216 und 126 bzw. 226 entsprechend
getauscht werden und der dichroitische Teilerspiegel 130 entsprechend
modifiziert werden kann.The devices 100 and 200 thus offer the advantage that the cost-intensive CCD camera can be avoided, and improved efficiency is achieved. Furthermore, with embodiments, the dependence on the surface structure of the sample 150 respectively. 250 be significantly reduced. The sample to be examined is passed through an LED array 122 respectively. 222 about an imaging optics 114 respectively. 214 illuminated in a spatially resolved manner. As a color filter 116 respectively. 216 For example, interference filters may be used which provide for a spectral limitation of the excitation light. The fluorescent light is through a high-open optics 160 that in the device 200 also by means of the further lens 224 or another lens system can be realized, collected with high efficiency and on the photodetector, in the 1b through the photomultiplier 122 or in the 2 B through the photomultiplier 222 is realized, and in embodiments may include, for example, an avalanche diode focused. The high open optics 160 respectively. 224 offers the advantage that the dependence on the surface structure of the sample 150 respectively. 250 is reduced compared to conventional systems. Furthermore, by the basis of the 2 B The transmitted light method describes the dependence of the detection quality on the surface structure of the sample 250 be significantly reduced. Through the additional color filter 126 respectively. 226 the reflected or transmitted excitation light is suppressed. The dichroic mirror 130 , which is the beam splitting device 130 realized, serves to separate the beam paths. Depending on the task, the LED array can also be used 112 respectively. 212 and the photodetector 122 respectively. 222 spatially exchanged, with the color filters 116 respectively. 216 and 126 respectively. 226 be exchanged accordingly and the dichroic splitter mirror 130 can be modified accordingly.
Insbesondere
wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten,
das erfindungsgemäße Schema
auch in Software implementiert sein kann. Die Implementation kann
auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, einer
CD oder einer DVD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen,
die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass
das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht
die Erfindung somit auch aus einem Computerprogrammprodukt mit auf einem
maschinenlesbaren Träger
gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wenn das Cofmputerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In
anderen Worten ausgedrückt,
kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode
zur Durchführung
des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einem Computer abläuft.Especially
It should be noted that, depending on the circumstances,
the scheme of the invention
can also be implemented in software. The implementation can
on a digital storage medium, in particular a floppy disk, a
CD or a DVD with electronically readable control signals,
which can interact with a programmable computer system that way
the corresponding procedure is carried out. Generally exists
The invention thus also from a computer program product on a
machine-readable carrier
stored program code for carrying out the method according to the invention,
when the cofmputer program product is running on a computer. In
in other words,
Thus, the invention can be considered as a computer program with a program code
to carry out
of the method realized when the computer program product
runs on a computer.