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    • 专利摘要:
    Gegenstand der Erfindung ist eine Leuchtplatte (17) mit einer Lage (21), die einen Farbstoff mit insbesondere homogener Verteilung enthält. Diese Leuchtplatte kann erfindungsgemäß anstelle einer Leuchtplatte zur Beaufschlagung mit einer Probe in einem optischen Reader (11) zur Kalibrierung hinsichtlich der Verteilung (28) der Lichtintensität (I) eines evaneszenten Lichtfeldes (19) Verwendung finden. Die Intensität verringert sich nämlich in Abhängigkeit des Abstandes von einer Koppelstelle (16) zur Einkopplung des Lichtstrahls (12) in die Leuchtplatte (17). Durch Berücksichtigung der Intensitätsverteilung (28) bei einer Untersuchung von Proben werden vorteilhaft die Messergebnisse untereinander quantitativ bewertbar. Weiterhin sind Verfahren zur Verwendung der Leuchtplatte (17) zur Kalibrierung des Readers unter Schutz gestellt, die nicht nur für das evaneszente Lichtfeld (19), sondern auch für die Lage (21) sowie die Abbildungseinheit (23) des optischen Readers verwendet werden können.The invention relates to a light panel (17) with a layer (21) containing a dye in particular homogeneous distribution. According to the invention, this light plate can be used instead of a light plate for applying a sample in an optical reader (11) for calibration with regard to the distribution (28) of the light intensity (I) of an evanescent light field (19). Namely, the intensity decreases depending on the distance from a coupling point (16) for coupling the light beam (12) in the light panel (17). By taking into account the intensity distribution (28) when examining samples, the measurement results can advantageously be quantitatively evaluated with one another. Furthermore, methods for using the light-emitting panel (17) for calibrating the reader are provided, which can be used not only for the evanescent light field (19) but also for the layer (21) and the imaging unit (23) of the optical reader.
    公开号:DE102004009543A1
    申请号:DE200410009543
    申请日:2004-02-23
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Jens-Christian Dr. Holst；Volkmar Dr. Kutzer
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:G01N21-64
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Leuchtplatte aus einem Licht leitenden Materialmit einer Koppelstelle zur Einkopplung eines Lichtstrahls und einerAbstrahlungsflächefür einevaneszentes Lichtfeld.TheThe invention relates to a light panel made of a light-conducting materialwith a coupling point for coupling a light beam and aradiating surfacefor aevanescent light field.
    [0002] EineLeuchtplatte der eingangs genannten Art kann z. B. gemäß der EP 363 467 B1 ineinem Sensor oder einem optischen Reader zum Einsatz kommen, wobeiauf der Leuchtplatte eine optisch zu untersuchende Probe platziertwird. Die Leuchtplatte kann durch Einkopplung von Licht in das Lichtleitende Material zur Abstrahlung eines evaneszenten Lichtfeldesin Richtung der Proben angeregt werden. Die auf diese Weise angestrahltenProben können mitHilfe des Sensors untersucht werden.A light panel of the type mentioned z. B. according to the EP 363 467 B1 be used in a sensor or an optical reader, wherein on the light panel, a sample to be optically examined is placed. The light plate can be excited by coupling light into the light-conducting material for emitting an evanescent light field in the direction of the samples. The samples irradiated in this way can be examined with the help of the sensor.
    [0003] Wirdin das Licht leitende Material örtlichbegrenzt an einer Koppelstelle das Licht eingekoppelt, so nimmtdie Lichtintensitätdes erzeugten Evaneszenzfeldes (jeweils gemessen in einer bestimmten Entfernungvom Lichtwellenleiter) mit zunehmender Entfernung von der Koppelstelleab, weswegen keine gleichmäßige Beleuchtungaller Proben erfolgen kann und somit eine quantitative Bewertungdes durch den Sensor ermittelten Messergebnisses nicht möglich ist.Um eine eingeschränktequantitative Vergleichbarkeit der von den einzelnen Proben ausgehendenLichtsignale zu erreichen, kann das eingekoppelte Licht in der Leuchtplattenach Erreichen des Endes der gewünschtenAbstrahlungsflächereflektiert werden, so dass sich überlagernde Evaneszenzfeldererzeugt werden.Becomesin the light conducting material locallylimited at a coupling point, the light coupled, so takesthe light intensityof the generated evanescent field (each measured at a certain distancefrom the optical fiber) with increasing distance from the coupling pointTherefore, no uniform lightingall samples can be made and thus a quantitative assessmentof the measured result determined by the sensor is not possible.To a limitedquantitative comparability of the results of the individual samplesTo reach light signals, the coupled-in light in the light panelafter reaching the end of the desiredradiating surfacebe reflected, so that overlapping Evaneszenzfelderbe generated.
    [0004] DieAufgabe der Erfindung liegt darin, bei einer optischen Untersuchungvon Proben, die durch ein evaneszentes Lichtfeld bestrahlt werden,eine uneingeschränktequantitative Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu den einzelnenProben zu gewährleisten.TheThe object of the invention is in an optical examinationof samples irradiated by an evanescent light field,an unrestrictedquantitative comparability of the measurement results to the individualTo ensure samples.
    [0005] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass auf der Abstrahlungsflächeder Leuchtplatte eine Lage eines Licht leitenden Materials mit andereroptischer Dichte als der der Leuchtplatte und mit einem Farbstoffin bekannter Verteilung vorgesehen ist. Die Lage kann auf der Abstrahlungsfläche festoder auswechselbar montiert sein. Da im Unterschied zu aufgebrachtenProben mit vor der Untersuchung noch unbekannten Eigenschaften der Farbstoffhinsichtlich seiner optischen Eigenschaften bekannt ist und auchin bekannter, vorzugsweise gleichmäßiger Verteilung vorliegt,kann das örtlich abhängige Intensitätsprofildes Messergebnisses des optischen Readers direkt mit der Ungleichmäßigkeit derIntensitätdes Evaneszenzfeldes in Abhängigkeit vomOrt der Abstrahlungsflächein Beziehung gesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich der optische Readerkalibrieren, so dass sich die Messwerte für die einzelnen Proben aufder Abstrahlungsflächeauch quantitativ miteinander vergleichen lassen, d. h., dass dieIntensitätdes Lichtsignals nach Eliminierung der Einflussgröße einerinhomogenen Beleuchtung durch das Evaneszenzfeld direkt auf dieKonzentration des nachzuweisenden Stoffes in der Probe schließen lässt. Dieerfindungsgemäße Leuchtplatte kannsomit als Prüfnormalfür denoptischen Reader verwendet werden. vergleichbar ist.TheseTask is inventively characterizedsolved,that on the radiating surfacethe light panel one layer of a light-conducting material with anotheroptical density than that of the light panel and with a dyeis provided in a known distribution. The location can be fixed on the radiating surfaceor be mounted interchangeable. As opposed to appliedSamples with previously unknown properties of the dyein terms of its optical properties is known and alsois present in a known, preferably uniform distribution,can the local dependent intensity profilethe measurement result of the optical reader directly with the unevenness ofintensityof the evanescent field as a function ofLocation of the radiating surfacebe related. In this way, the optical reader can becalibrate so that the readings for each sample onthe radiating surfacealso be compared quantitatively, d. h. that theintensityof the light signal after elimination of the influence of ainhomogeneous illumination through the evanescent field directly onto theConcentration of the substance to be detected in the sample can be concluded. TheLight panel according to the invention canthus as a test standardfor theoptical reader can be used. is comparable.
    [0006] Gemäß einerAusgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Farbstoff homogenin der Matrix der Lage verteilt ist. Die Lage lässt sich vorteilhaft besonderseinfach herstellen, indem der Farbstoff der Lage in geschmolzenemZustand zugeführt undbeispielsweise durch Mischen gleichmäßig verteilt wird. Eine homogeneVerteilung des Farbstoffes ist weiterhin vorteilhaft, weil sichdann die Intensitätsverteilungdes evaneszenztes Lichtfeldes in Abhängigkeit vom Ort auf der Abstrahlungsfläche direktaus dem Messergebnis herleiten lässt.According to oneEmbodiment of the invention it is provided that the dye is homogeneousis distributed in the matrix of the situation. The location is particularly advantageousSimply prepare by placing the dye in molten stateState fed andfor example, is evenly distributed by mixing. A homogeneous oneDistribution of the dye is furthermore advantageous because itselfthen the intensity distributionof the evanescent light field as a function of the location on the radiating surface directlyderive from the measurement result.
    [0007] Gemäß eineranderen Ausgestaltung der Erfindung bildet der Farbstoff in derLage verteilte Leuchtpartikel. Die Leuchtpartikel bestehen beispielsweiseaus jeweiligen Ansammlungen von Farbstoffmolekülen und können wiederum homogen in derLage verteilt sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin alsLeuchtpartikel so genannte Quantendots zu verwenden, die beispielsweiseals Pulver hergestellt werden. Quantendots können auch durch eine geeigneteHalbleiterstrukturierung gewonnen werden.According to oneAnother embodiment of the invention forms the dye in theLocation distributed light particles. The luminous particles consist for examplefrom respective collections of dye molecules and can in turn be homogeneous in theBe distributed. Another possibility is asLuminous particles to use so-called quantum dots, for examplebe prepared as a powder. Quantendots can also by a suitableSemiconductor structure can be obtained.
    [0008] Eineandere Möglichkeitbesteht darin, die Leuchtpartikel jeweils nur an den Stellen inder Lage anzuordnen, die normalerweise zur Aufnahme der zu untersuchendenProben dienen. Hierdurch lässtsich vorteilhaft ein besonders nah an den Messbedingungen orientierterZustand fürdas Prüfnormalherstellen.Adifferent possibilityconsists in the luminous particles only at the points into arrange the location normally for receiving the examinedServe samples. This leavesadvantageous a particularly close to the measurement conditions orientedCondition forthe test standardproduce.
    [0009] Esist besonders vorteilhaft, wenn der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoffist. Hierdurch lässtsich die Intensitätdes zu messenden Lichtsignals vorteilhaft steigern bzw. definierteinstellen. Zudem ist die Markierung von Proben mit Fluoreszenzfarbstoffen weitverbreitet, so dass die Kalibrierung unter realitätsnahenBedingungen stattfindet.Itis particularly advantageous when the dye is a fluorescent dyeis. This leavesthe intensityadvantageously increase or defined the light signal to be measuredto adjust. In addition, the labeling of samples with fluorescent dyes is widespread, so that the calibration under realisticConditions takes place.
    [0010] Gemäß einerbesonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dieLage aus einem Material besteht, das eine im elektrischen Feld abhängig vonder Feldstärkeveränderlicheoptische Dichte aufweist und beidseitig mit Elektrodenlagen versehenist. Die Elektrodenlage zwischen der Lage und der Leuchtplatte mussfür dasAnregungslicht transparent sein. Diese Eigenschaft weisen beispielsweiseElektrodenlagen aus ITO (Indium Tin Oxide) oder sehr dünne Metallbeschichtungen(Kupfer) auf.According to a particular embodiment of the invention, it is provided that the layer consists of a material which has a variable in the electric field depending on the field strength optical density and is provided on both sides with electrode layers. The electrode layer between the layer and the light panel must be transparent to the excitation light. This property, for example, electrode layers of ITO (indium tin oxides) or very thin metal coatings (copper) on.
    [0011] DieElektrodenlagen eignen sich vorteilhaft zum Anlegen eines elektrischenFeldes an das Material, wodurch die optische Dichte möglichstweitgehend an die Bedingungen angenähert werden können, welchebei der Untersuchung von Proben herrschen. Insbesondere grenzt andie Leuchtplatte bei der Untersuchung von Proben Luft mit einemBrechungsindex n = 1. Durch Verringerung der optischen Dichte mittelseines elektrischen Feldes lässtsich der Brechungsindex der Lage (n > 1) vorteilhaft an diesen Wert annähern.TheElectrode layers are advantageous for applying an electricalField to the material, causing the optical density as possiblecan be largely approximated to the conditions whichin the examination of samples. In particular, bordersthe light panel when examining samples air with aRefractive index n = 1. By reducing the optical density by means ofof an electric fieldthe refractive index of the layer (n> 1) advantageously approaches this value.
    [0012] Diegenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zumKalibrieren eines optischen Readers mit einer Leuchtplatte zur Evaneszenzfeldanregungeiner Untersuchungsflächefür eineProbe, bei dem anstelle der Probe ein Farbstoff verwendet wird,der in einer auf der Leuchtplatte befindlichen Lage mit bekannterVerteilung fixiert ist, der Farbstoff mit dem Evaneszenzfeld beleuchtetwird und mit dem optischen Reader die Verteilung der Lichtintensität des vomFarbstoff ausgehenden Lichtes im Bereich der Untersuchungsfläche ermitteltwird. Dieses Verfahren bezieht sich auf die bereits erläuterte Verwendungder erfindungsgemäßen Leuchtplattezur Ermittlung der Intensitätdes im Bereich der Untersuchungsfläche nicht konstanten Evaneszenzfeldes. Dasermittelte Ergebnis kann vorteilhaft berücksichtigt werden, um bei einerUntersu chung von Proben eine quantitative Auswertung der Intensität des von denProben ausgesendeten Lichtes vorzunehmen.Thesaid object is further achieved by a method forCalibrating an optical reader with a light plate for evanescent field excitationan examination areafor oneSample in which a dye is used instead of the sample,in a located on the light panel layer with knownDistribution is fixed, the dye illuminated with the Evaneszenzfeldand with the optical reader the distribution of the light intensity of theDye of outgoing light in the area of the examination area determinedbecomes. This method relates to the use already explainedthe light panel according to the inventionto determine the intensityof the evanescent field which is not constant in the area of the examination area. TheThe result obtained can be taken into account in an advantageous mannerExamination of samples provides a quantitative evaluation of the intensity of theSamples emitted light to make.
    [0013] Esist vorteilhaft, wenn die ermittelte Verteilung der Lichtintensität in demoptischen Reader zur Bearbeitung von Probenmesswerten gespeichert wird.Dies hat den Vorteil, dass der einmal kalibrierte optische Readerbei jeder folgenden Messung zur Untersuchung von Proben auf Leuchtplattenohne Lage zur Kalibrierung eine Verfälschung des Messergebnissesaufgrund der Intensitätsverteilungdes Evaneszenzfeldes automatisch berücksichtigen kann und das Messergebnisbereinigt von diesem Messfehler ausgeben kann.Itis advantageous if the determined distribution of light intensity in theoptical reader for processing sample data is stored.This has the advantage that the once calibrated optical readerat each subsequent measurement to examine samples on light panelswithout position for calibration, a falsification of the measurement resultdue to the intensity distributionof the evanescent field can automatically take into account and the measurement resultcan spend adjusted by this measurement error.
    [0014] Gemäß einerweiteren Ausführungdes erfindungsgemäßen Verfahrenswird die Lichtintensität desvom Farbstoff ausgehenden Lichtes schrittweise verändert, insbesonderedurch Filter schrittweise abgeschwächt, und mit dem optischenReader jeweils die Verteilung der abgeschwächten Lichtintensität im Bereichder Untersuchungsflächeermittelt. Durch die schrittweise Abschwächung der Lichtintensität kann zunächst ermitteltwerden, bis zu welcher Grenzintensität ein Signal von den Probendurch den optischen Reader überhauptgemessen werden kann. Außerdemkann die Abstufung der schrittweisen Veränderung so gewählt werden,dass sie der geforderten Auflösungdes Lichtintensitätswertesentspricht. Fürden Fall, dass der optische Reader die Anforderungen an die Intensitätsmessungerfüllensoll, muss dann jede Abstufung durch den optischen Reader ermittelbarsein.According to onefurther executionthe method according to the inventionwill the light intensity of thefrom the dye emitted light gradually changed, in particulargradually attenuated by filters, and with the opticalReader, respectively, the distribution of the attenuated light intensity in the areathe examination areadetermined. By the gradual weakening of the light intensity can be determined firstto what limit intensity a signal from the samplesthrough the optical reader at allcan be measured. Furthermorethe gradation of the gradual change can be chosenthat they are the required resolutionof the light intensity valueequivalent. Forthe case that the optical reader meets the requirements for intensity measurementfulfillshould, then every gradation by the optical reader can be determinedbe.
    [0015] Daserfindungsgemäße Verfahrenkann außerdemdadurch erweitert werden, dass vor dem Kalibrieren des optischenReaders die Lage kalibriert wird, indem die gesamte Untersuchungsfläche mit gleichmäßiger Lichtintensität beleuchtetwird und die Verteilung der Lichtintensität des vom Farbstoff ausgehendenLichtes im Bereich der Untersuchungsfläche ermittelt wird. Hierdurchkann vorteilhaft festgestellt werden, ob die Lage selbst mit Farbstoffenin der gewünschten(insbesondere gleichmäßigen) Verteilungversehen ist. Dies wird bei einer Beleuchtung der Untersuchungsfläche mitgleichmäßiger Lichtintensität dadurchdeutlich, dass überdie Untersuchungsflächehinweg der Farbstoff Licht mit gleichmäßiger Intensität abgebenmuss. Sofern dies nicht der Fall ist, kann eine Abweichung bei derKalibrierung der Leuchtplatte berücksichtigt werden, wodurchdie Kalibrierung des optischen Readers von eventuellen Fehlern desdurch die Lage gebildeten Prüfnormalsentkoppelt wird. Die Kalibrierung der Lage kann im optischen Readerselbst oder auch in einer gesonderten Einrichtung erfolgen, welche selbstbereits kalibriert wurde und eventuell hinsichtlich der erzeugtenMesswerte eine höhereAuflösung aufweist.Theinventive methodcan alsobe extended by calibrating the opticalReaders the situation is calibrated by illuminating the entire examination area with uniform light intensityis and the distribution of the light intensity of the dye emanatingLight is detected in the area of the examination area. herebycan be advantageously determined if the location itself with dyesin the desired(especially uniform) distributionis provided. This is with a lighting of the examination area withuniform light intensity therebyclearly that overthe examination areathe dye gives off light with uniform intensitygot to. If this is not the case, a deviation in theCalibration of the light plate can be taken into account, therebythe calibration of the optical reader of any errors in theformed by the situation test standardis decoupled. The calibration of the position can be done in the optical readeritself or in a separate institution, which itselfhas already been calibrated and possibly with regard to the generatedReadings a higherResolution has.
    [0016] Weiterhinkann das erfindungsgemäße Verfahrendahingehend erweitert werden, dass zusätzlich eine Abbildungseinheitdes optischen Readers kalibriert wird, indem die gesamte Untersuchungsfläche mitgleichmäßiger Lichtintensität beleuchtetwird und mit dem optischen Reader die Verteilung der Lichtintensität des vomFarbstoff ausgehenden Lichtes im Bereich der Untersuchungsfläche ermittelt wird.Unter der Voraussetzung, dass das durch die Lage gebildete Prüfnormalbereits kalibriert ist, d. h. eventuell durch dieses erzeugte Messfehlerbereits bekannt sind, kann durch die Beleuchtung der Untersuchungsfläche mitgleichmäßiger Lichtintensität eine eventuelleErzeugung von Messfehlern in der Abbildungseinheit festgestelltwerden. Als Abbildungseinheit ist das gesamte System im optischen Readerzu verstehen, welches zur Aufnahme und Detektion des durch die Probenbzw. den Farbstoff ausgesende ten Lichtes vorgesehen ist. Es kannaus Linsen, Filtern, Blenden und lichtempfindlichen Sensoren bestehen.Farthercan the inventive methodbe extended so that in addition an imaging unitthe optical reader is calibrated by the entire examination area withilluminated uniform light intensityand with the optical reader the distribution of the light intensity of theDye outgoing light is determined in the area of the examination area.On condition that the test standard formed by the situationalready calibrated, d. H. possibly caused by this measurement erroralready known, can by lighting the examination area withuniform light intensity a possibleGeneration of measurement errors detected in the imaging unitbecome. As imaging unit, the entire system is in the optical readerto understand which to record and detect the through the samplesor the dye emitted th light is provided. It canconsist of lenses, filters, apertures and photosensitive sensors.
    [0017] Sinddie erzeugten Messfehler der Abbildungseinheit bzw. des Prüfnormalsbekannt, so könnendiese in geeigneter Weise im optischen Reader abgespeichert werden,um bei der Untersuchung von Proben zur Korrektur der Messwerte herangezogen werdenzu können.Durch die gesonderte Ermittlung von Messfehlern für die Abbildungseinheit,das Prüfnormalund das Evaneszenzfeld könnenweiterhin beim Betrieb eines optischen Readers problemlos Ersatzteileausgetauscht werden, ohne dass eine neue Kalibrierung des Gesamtsystemserfolgen muss. Es sind jeweils lediglich die gelieferten Ersatzteilewerksseitig zu kalibrieren und die im optischen Reader gespeichertenKalibrierungswerte im optischen Reader entsprechend zu korrigieren.If the generated measurement errors of the imaging unit or of the test standard are known, then these can be suitably used in the optical reader be stored in order to be used in the examination of samples for the correction of the measured values. By separately determining measurement errors for the imaging unit, the test standard and the evanescent field, it is also possible to easily replace replacement parts when operating an optical reader without having to re-calibrate the entire system. In each case, only the spare parts supplied must be calibrated at the factory and the calibration values stored in the optical reader corrected accordingly in the optical reader.
    [0018] WeitereEinzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungerläutert.Hierbei zeigenFurtherDetails of the invention are described below with reference to the drawingexplained.Show here
    [0019] 1 schematischeinen optischen Reader bei der Kalibrierung des Evaneszenzfeldesunter Anwendung eines Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 1 schematically shows an optical reader during the calibration of the evanescent field using an exemplary embodiment of the method according to the invention,
    [0020] 2 und 3 Seitenansichtenvon Ausführungsbeispielendes erfindungsgemäßen Prüfnormalsmit Lagen mit unterschiedlicher Verteilung des Farbstoffes und 2 and 3 Side views of embodiments of the test standard according to the invention with layers with different distribution of the dye and
    [0021] 4 dasAusführungsbeispieleiner Vorrichtung zur Kalibrierung der Lage mit dem Farbstoff. 4 the embodiment of a device for calibrating the position with the dye.
    [0022] In 1 istder Strahlengang eines optischen Readers 11 schematischdargestellt. Ein Lichtstrahl 12 wird durch eine Laserdiode 13 erzeugt, durcheine Zylinderlinse 14 gebündelt und durchtritt zur Erzeugungeiner selektiven Anregungswellenlänge einen Stimulationsfilter 15. Über eineKoppelstelle 16 wird der Lichtstrahl 12 von derSeitenkante her in eine Leuchtplatte 17 eingespeist. DieLeuchtplatte besteht aus einem Licht leitenden Material, so dass beieinem Auftreffen des Lichtstrahls auf eine Abstrahlungsfläche 18 derLeuchtplatte 17 der Lichtstrahl reflektiert wird. Das dabeijenseits der Abstrahlflächeaußerhalbder Leuchtplatte entstehende Evaneszenzfeld 19 vom abgestrahltenLicht ist graphisch übereine Laufkoordinate x dargestellt (maßstabsgerecht mit dem optischenReader 11). Es zeigt sich, dass die Lichtintensität I am Beginneiner auf der Abstrahlungsfläche 18 gebildetenUntersuchungsfläche 20 einMaximum hat und mit zunehmender Entfernung von der Koppelstelle 16 miteinem exponentiellen Verlauf abnimmt.In 1 is the beam path of an optical reader 11 shown schematically. A ray of light 12 is through a laser diode 13 generated by a cylindrical lens 14 bundles and passes through a stimulation filter to produce a selective excitation wavelength 15 , Via a coupling point 16 becomes the light beam 12 from the side edge into a light panel 17 fed. The light plate is made of a light-conducting material, so that when an impact of the light beam on a radiating surface 18 the light panel 17 the light beam is reflected. The thereby beyond the radiating surface outside the light plate evanescence field 19 from the emitted light is graphically represented by a running coordinate x (to scale with the optical reader 11 ). It turns out that the light intensity I at the beginning of one on the radiating surface 18 formed study area 20 has a maximum and with increasing distance from the coupling point 16 decreases with an exponential course.
    [0023] Aufder Abstrahlungsfläche 18 istim Bereich der Untersuchungsfläche 20 eineLage 21 eines Licht leitenden Materials aufgebracht, indessen Matrix ein Farbstoff in nicht näher dargestellter Weise homogen verteiltist. Wird dieser Farbstoff durch das evaneszente Lichtfeld 19 zumLeuchten angeregt, so geht von dem Farbstoff ein Messstrahlengang 22 aus,der in einer Abbildungseinheit 23 optisch untersucht werdenkann. Der Messstrahlengang 22 durchläuft zu diesem Zweck ein Paarvon Sammellinsen 24 und einen Boldedgefilter 25 zurKontrastoptimierung und wird nach dem Durchtritt durch eine Blende 26 durch einenFotosensor 27 detektiert. Die beschriebene Abbildungseinheitist zur Abbildung jeweils eines diskreten Ortes der Untersuchungsfläche 20 geeignet. Alternativ(nicht dargestellt) kann statt des Fotosensors auch ein Flächensensor(beispielsweise ein CCD-Sensor) verwendet werden, so dass die gesamteUntersuchungsfläche 20 miteiner Messung erfasst werden kann. Durch Abrastern der Untersuchungsfläche 20 lässt sichaufgrund der homogenen Verteilung des Farbstoffes in der Lage 21 dasProfil 28 der IntensitätsverteilungI des evaneszenten Lichtfeldes 19 bestimmen. Dieses kannals Maß für die maximalerzeugbare Lichtintensitätan den einzelnen Stellen der Untersuchungsfläche verwendet werden. Wirddas Maximum beispielsweise auf eins normiert, so ergibt sich für die Untersuchungsfläche ein ortsabhängiger Faktorkleiner 1, mit dessen Kehrwert das aktuelle Messergebnis einer Probemultipliziert werden muss, um eine mit der Konzentration des in derProbe nachzuweisenden Stoffes äquivalentes Messsignalzu erhalten.On the radiating surface 18 is in the area of the examination area 20 a location 21 a light-conducting material applied in the matrix, a dye is homogeneously distributed in a manner not shown. Will this dye through the evanescent light field 19 excited to shine, so goes from the dye a beam path 22 out in an imaging unit 23 can be examined optically. The measuring beam path 22 goes through a pair of converging lenses for this purpose 24 and a Boldedgefilter 25 for contrast optimization and is after passing through a panel 26 through a photosensor 27 detected. The imaging unit described is for imaging in each case a discrete location of the examination area 20 suitable. Alternatively (not shown), a surface sensor (for example a CCD sensor) may be used instead of the photosensor, so that the entire examination surface 20 can be detected with a measurement. By scanning the examination surface 20 can be due to the homogeneous distribution of the dye in the position 21 the profile 28 the intensity distribution I of the evanescent light field 19 determine. This can be used as a measure of the maximum light intensity that can be generated at the individual points of the examination surface. If the maximum is normalized to one, for example, a location-dependent factor of less than 1 results for the examination area, with the reciprocal of which the current measurement result of a sample must be multiplied in order to obtain a measurement signal equivalent to the concentration of the substance to be detected in the sample.
    [0024] Inden folgenden Figuren sind jeweils sich entsprechende Bauelementemit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweitnur nochmals nähererläutert,wie sich Unterschiede zu dem optischen Reader gemäß 1 ergeben.In the following figures, respective components are each provided with the same reference numerals and will only be explained in more detail as far as differences to the optical reader according to 1 result.
    [0025] Beider Lage 21 gemäß 2 istein Polymer verwendet worden, welches in Abhängigkeit eines durch Elektrodenlagen 29 angelegtenelektrischen Feldes seine optische Dichte ändert. Diese kann beispielsweiseso eingestellt werden, dass sie der optischen Dichte von Luft möglichstweitgehend entspricht, da im normalen Betrieb einer Leuchtplattemit Proben (nicht dargestellt) Luft an die Abstrahlungsfläche 18 angrenzt.Die Eigenschaften des sich ausbildenden evaneszenten Lichtfeldessind nämlichvon der optischen Dichte der Leuchtplatte 17 und des die Leuchtplatteumgebenden optischen Mediums abhängig.At the location 21 according to 2 For example, a polymer has been used which depends on one through electrode layers 29 applied electric field changes its optical density. This can for example be adjusted so that it corresponds as closely as possible to the optical density of air, as in the normal operation of a light panel with samples (not shown) air to the radiating surface 18 borders. The properties of the developing evanescent light field are in fact of the optical density of the light panel 17 and the optical medium surrounding the light panel.
    [0026] Inder Lage sind weiterhin Leuchtpartikel 30 homogen verteilt.Diese sind nicht nur in einer Ebene angeordnet, sondern in einemgewissen Abstandbereich von der Abstrahlungsfläche 18. Dieser Abstandsbereichliegt, wie dem maßstabsgerechtangedeuteten Intensitätsverlauf 31 inAbhängigkeitvom Abstand d von der Abstrahlungsfläche 18 zu entnehmenist, in einem der Abstrahlungsfläche 18 nahen Bereichdes evaneszenten Lichtfeldes, da hier die Lichtintensität I ihrenmaximalen Wert erreicht.In the position are still luminescent particles 30 distributed homogeneously. These are arranged not only in one plane but at a certain distance from the radiating surface 18 , This distance range is like the scaling indicated intensity curve 31 depending on the distance d from the radiating surface 18 it can be seen in one of the radiating surface 18 near field of the evanescent light field, since here the light intensity I reaches its maximum value.
    [0027] DieLage 21 gemäß 3 weistlediglich in der Grenzschicht zur Abstrahlungsfläche 18 einen Farbstoff 30a auf,der entsprechend der Verteilung von Probenspots (nicht dargestellt)einer zu untersuchenden Probe angebracht ist. Hierdurch lassen sich hinsichtlichder Geometrie der Untersuchung solcher Probenspots entsprechendeoptische Verhältnisse herstellen.The location 21 according to 3 has only in the boundary layer to the radiating surface 18 a dye 30a mounted according to the distribution of sample spots (not shown) of a sample to be examined. As a result, it is possible to produce corresponding optical conditions with regard to the geometry of the examination of such sample spots.
    [0028] In 4 isteine Anordnung zur Kalibrierung der Lage 15 dargestellt.Diese wird mittels einer Lichtquelle 32 mit einem Lichtfeld 33 konstanterIntensitätbestrahlt. Bei einer homogenen Verteilung des Farbstoffes müsste mittelseiner Abbildungseinheit 23a auf einem CCD-Sensor 34 einAbbild der Lage 15 mit konstanter Lichtintensität erzeugtwerden. Eine Abweichung von einer konstanten Lichtintensität lässt unterder Voraussetzung, dass die Abbildungseinheit 23a selbstkalibriert ist, auf einen Fehler in der Lage 15 hinsichtlichder homogenen Verteilung des Farbstoffes schließen. Ein ermittelter Fehlerbegründetjedoch nicht automatisch die Notwendigkeit, die Lage 15 zurKalibrierung von optischen Readern zu verwerfen. Vielmehr kann der Fehler,sofern er sich innerhalb definierter zulässiger Grenzen bewegt, hingenommenwerden oder in einem zur Lage 15 gehörenden Datenprofil abgespeichertwerden, welches bei einem Kalibrierungsvorgang zur Korrektur desMessergebnisses verwendet werden kann.In 4 is an arrangement for calibrating the position 15 shown. This is done by means of a light source 32 with a light field 33 irradiated with constant intensity. In a homogeneous distribution of the dye would have means of an imaging unit 23a on a CCD sensor 34 a reflection of the situation 15 be generated with constant light intensity. A deviation from a constant light intensity leaves on the assumption that the imaging unit 23a self-calibrated, is capable of a mistake 15 with regard to the homogeneous distribution of the dye. However, a detected error does not automatically justify the need for the situation 15 to discard for the calibration of optical readers. Rather, the error can, if it moves within defined permissible limits, be accepted or in one to the situation 15 belonging data profile can be stored, which can be used in a calibration process to correct the measurement result.
    [0029] DieAnordnung zur Erzeugung des Lichtfeldes 33 mit Lichtquelle 32 undLinse 35 kann auch bei einem optischen Reader gemäß 1 Verwendung finden,um die Abbildungseinheit 23 zu ka librieren (nicht näher dargestellt).Hiermit kann in der bereits erläutertenWeise ein systematischer Abbildungsfehler (sofern vorhanden) derAbbildungseinheit ermittelt und in einem entsprechenden Datensatzabgespeichert werden.The arrangement for generating the light field 33 with light source 32 and lens 35 can also be used with an optical reader according to 1 Use find the imaging unit 23 to calibrate (not shown). Hereby, a systematic aberration (if present) of the imaging unit can be determined and stored in a corresponding data record in the manner already explained.
    [0030] Weiterhinkann die Vorrichtung gemäß 4 dazuverwendet werden, mittels eines Filters 36 die Lichtintensität des vondem Farbstoff in der Lage 15 abgestrahlten Lichtes schrittweisezu verringern, um das gesamte zu detektierende Intensitätsspektrum desCCD-Sensors 34 zu ermitteln. Alternativ kann die Lichtintensität auch durchdie Lichtquelle 32 direkt modifiziert werden. Die Anordnungdes Filters 36 lässtsich ebenfalls in dem optischen Readers gemäß 1 durchführen.Furthermore, the device according to 4 to be used by means of a filter 36 the light intensity of the dye is capable of 15 radiated light gradually to reduce the entire to be detected intensity spectrum of the CCD sensor 34 to investigate. Alternatively, the light intensity can also be controlled by the light source 32 be modified directly. The arrangement of the filter 36 can also be in the optical reader according to 1 carry out.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Leuchtplatte aus einem Licht leitenden Materialmit einer Koppelstelle (16) zur Einkopplung eines Lichtstrahls(12) und einer Abstrahlungsfläche (18) für ein evaneszentesLichtfeld (19), dadurch gekennzeichnet, dass aufder Abstrahlungsfläche(18) eine Lage (21) eines Licht leitenden Materialsmit anderer optischer Dichte als der der Leuchtplatte und mit einemFarbstoff in bekannter Verteilung vorgesehen ist.Light panel made of a light-conducting material with a coupling point ( 16 ) for coupling a light beam ( 12 ) and a radiating surface ( 18 ) for an evanescent light field ( 19 ), characterized in that on the radiating surface ( 18 ) a location ( 21 ) of a light-conducting material with a different optical density than that of the light-emitting plate and with a dye in a known distribution is provided.
    [2]
    Leuchtplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Farbstoff homogen in der Matrix der Lage (21)verteilt ist.Light panel according to claim 1, characterized in that the dye is homogeneously in the matrix of the position ( 21 ) is distributed.
    [3]
    Leuchtplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Farbstoff in der Lage (21) verteilte Leuchtpartikel(30) bildet.Light panel according to claim 1, characterized in that the dye is capable of ( 21 ) distributed luminous particles ( 30 ).
    [4]
    Leuchtplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoff ist.Light panel according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that the dye is a fluorescent dye.
    [5]
    Leuchtplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Lage (21) aus einem Material besteht,das eine im elektrischen Feld abhängig von der Feldstärke veränderlicheoptische Dichte aufweist und beidseitig mit Elektrodenlagen (29)versehen ist.Light panel according to one of the preceding claims, characterized in that the position ( 21 ) consists of a material which has a variable in the electric field depending on the field strength optical density and on both sides with electrode layers ( 29 ) is provided.
    [6]
    Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Readersmit einer Leuchtplatte (17) zur Evaneszenzfeldanregungeiner Untersuchungsfläche(20) für eineProbe, bei dem – anStelle der Probe ein Farbstoff verwendet wird, der in einer aufder Leuchtplatte (17) befindlichen Lage (21) mitbekannter Verteilung fixiert ist, – der Farbstoff mit dem Evaneszenzfeldbeleuchtet wird und – mitdem optischen Reader die Verteilung der Lichtintensität des vomFarbstoff ausgehenden Lichtes im Bereich der Untersuchungsfläche (20)ermittelt wird.Method for calibrating an optical reader with a light panel ( 17 ) for evanescent field excitation of a test area ( 20 ) for a sample in which - in place of the sample, a dye is used, which in one on the light plate ( 17 ) location ( 21 ) is fixed with a known distribution, - the dye is illuminated with the evanescent field and - with the optical reader, the distribution of the light intensity of the light emitted by the dye in the region of the examination surface ( 20 ) is determined.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die ermittelte Verteilung der Lichtintensität in dem optischen Reader zurBearbeitung von Probenmesswerten gespeichert wird.Method according to Claim 6, characterizedin that the determined distribution of the light intensity in the optical reader forProcessing of sample data is stored.
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,dass – dieLichtintensitätdes vom Farbstoff ausgehenden Lichtes schrittweise verändert, insbesonderedurch Filter (36) schrittweise abgeschwächt wird und – mit demoptischen Reader jeweils die Verteilung der abgeschwächten Lichtintensität im Bereichder Untersuchungsfläche(20) ermittelt wird.Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that - the light intensity of the light emitted by the dye gradually changed, in particular by filters ( 36 ) is gradually attenuated and - with the optical reader in each case the distribution of the attenuated light intensity in the region of the examination surface ( 20 ) is determined.
    [9]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass vor dem Kalibrieren des optischen Readers die Lage (21)kalibriert wird, indem – diegesamte Untersuchungsfläche(20) mit gleichmäßiger Lichtintensität beleuchtetwird und – dieVerteilung der Lichtintensitätdes vom Farbstoff ausgehenden Lichtes im Bereich der Untersuchungsfläche (20)ermittelt wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that prior to calibrating the optical reader, the position ( 21 ) is calibrated by: - the entire examination area ( 20 ) is illuminated with uniform light intensity and - the distribution of the light intensity of the light emitted by the dye in the region of the examination surface ( 20 ) is determined.
    [10]
    Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass zusätzlicheine Abbildungseinheit (23) des optischen Readers kalibriertwird, indem – diegesamte Untersuchungsfläche(20) mit gleichmäßiger Lichtintensität beleuchtetwird und – mitdem optischen Reader die Verteilung der Lichtintensität des vomFarbstoff ausgehenden Lichtes im Bereich der Untersuchungsfläche (20)ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition an imaging unit ( 23 ) of the optical reader is calibrated by: - the entire examination surface ( 20 ) is illuminated with uniform light intensity and - with the optical reader, the distribution of the light intensity of the light emitted by the dye in the region of the examination surface ( 20 ) is determined.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004009543B4|2006-09-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    2005-09-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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