DE10221564A1

DE10221564A1 - Photoluminescence analyzer for chemical and biological sample screening uses a high intensity homogeneous line image as illumination source, and has multiple sensor scanning of the image

Info

Publication number: DE10221564A1
Application number: DE2002121564
Authority: DE
Inventors: Roland Stange; Juergen Mueller; Achim Kirsch
Original assignee: Evotec OAI AG
Current assignee: Evotec OAI AG
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-27
Also published as: WO2003098200A1; AU2003232778A1; EP1504251A1

Abstract

A photoluminescence analysis apparatus suitable for high throughput rates of chemical and biological material samples, comprises a multiple sample carrier (26), an illumination source (10), an optical system (18) for providing a high intensity, homogeneous slit image at the sample, a detector (30) providing multiple individual sensors, a processor unit (36) for statistical evaluation of measurements. An Independent claims is also included for analytical procedures using the apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, insbesondere in Suspension, mit Hilfe der Lumineszenz- Spektroskopie. The invention relates to an apparatus and a method for Examination of chemical and / or biological samples, especially in suspension, with the help of luminescence Spectroscopy.

Bei der Lumineszenz-Spektroskopie werden Proben, die beispielsweise Zellen, Beads, Vesikel, Aggregate, DNA-Stränge u. dgl. enthalten, mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, angeregt und die aufgrund von Lumineszenz abgegebene Strahlung detektiert. Neben der von manchen Partikeln selbst hervorgerufenen Lumineszenz werden die Partikel insbesondere mit lumineszierenden Farbstoffmarkern markiert. Derartige Farbstoffmarker emittieren Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche in Abhängigkeit ihrer Bindung mit einem Partikel sowie in Abhängigkeit der Art des Partikels mit dem sie verbunden sind. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Rezeptor- Ligand-Verbindungen. Hierbei werden beispielsweise mit einem Farbstoffmarker markierte Liganden eingesetzt. Mit Hilfe der Lumineszenz-Spektroskopie kann beispielsweise das Vorhandensein von Bindungen unterschiedlicher Partikel untersucht werden. In luminescence spectroscopy, samples that are for example cells, beads, vesicles, aggregates, DNA strands and the like. like. included, with electromagnetic radiation, in particular Light, excited and the one emitted due to luminescence Radiation detected. In addition to that of some particles themselves The particles in particular become luminescence marked with luminescent dye markers. such Dye markers emit radiation differently Wavelength ranges depending on their binding to a particle as well as depending on the type of particle with which it are connected. For example, these are receptor Ligand compounds. Here, for example, with a Dye marker labeled ligands are used. With the help of Luminescence spectroscopy can be the presence, for example of bonds of different particles can be examined.

Die Lumineszenz-Spektroskopie wird insbesondere in der pharmazeutischen Wirkstoffforschung eingesetzt. Diese erfolgt vorzugsweise in Hoch-Durchsatz- bzw. Medium-Durchsatz-Screening- Anlagen, in denen eine Vielzahl von Proben in kurzer Zeit untersucht werden. Häufig werden hierbei je Stunde über 1000 Proben untersucht. Hierzu werden beispielsweise Titerplatten mit einer Vielzahl von Vertiefungen (Wells) verwendet. Typische Titerplatten weisen 1536 oder 2080 Wells auf. Bei den Proben handelt es sich um Kleinstproben von zum Teil nur wenigen Mikrolitern je Probe. Insbesondere sind die Probenmengen kleiner als 50 µl, bevorzugt kleiner als 10 µl je Well. Luminescence spectroscopy is used in particular in the pharmaceutical drug research used. This is done preferably in high-throughput or medium-throughput screening Plants in which a variety of samples in a short time to be examined. Often, there are over 1000 per hour Samples examined. For this purpose, for example, titer plates with a variety of wells. typical Titer plates have 1536 or 2080 wells. At the rehearsals these are small samples, some of which are only a few Microliters per sample. In particular, the sample amounts less than 50 µl, preferably less than 10 µl per well.

Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Lumineszenz-Intensitätsverteilung ist beispielsweise in WO 98/16814 beschrieben. Mit Hilfe dieses Verfahrens können aus einer heterogenen Helligskeitsverteilung einer Probe charakteristische Merkmale wie beispielsweise vorhandene Bindungen zwischen Molekülen, Konzentrationsverhältnisse sowie die Anzahl spezifischer Partikel in der Lösung bestimmt werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein konfokales Mikroskop verwendet, das einen punktförmigen Fokus innerhalb der Probe erzeugt. Der Fokus wird durch eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere einen Laser erzeugt. Innerhalb des Punktfokus vorhandene Partikel insbesondere Farbstoffmarker werden durch die Strahlung zur Lumineszenz angeregt. Die von der Probe abgegebene Lumineszenzstrahlung wird von einer Detektionseinrichtung detektiert. Bei dem in WO 98/16184 beschriebenen Verfahren wird die Anzahl der Lumineszenzphotonen in einem Zeitintervall definierter Länge detektiert. Hieraus wird sodann eine Funktion der spezifischen Helligkeitsverteilung durch die Anzahl der Photonen pro Zeitintervall errechnet. Mit Hilfe dieser Messmethode können gute Messergebnisse hinsichtlich der Reaktion fluoreszenzmarkierter Partikel, beispielsweise Moleküle, erzielt werden. Es ist bei diesem Messverfahren nur bei langen Messzeiten möglich, eine aussagekräftige Statistik, beispielsweise über die jeweilige Anzahl einzelner unterschiedlicher Partikel in der Probe zu erhalten. Da insbesondere bei Hochdurchsatz-Screening-Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage möglichst kurze Messzeiten realisiert werden müssen, sind derartige statistische Untersuchungen mit dem in WO 98/16814 beschriebenen Verfahren sowie der beschriebenen Vorrichtung wirtschaftlich nicht möglich. A suitable method for measuring the Luminescence intensity distribution is described for example in WO 98/16814. With the help of this procedure you can make a heterogeneous Brightness distribution of a sample characteristic features like for example existing bonds between molecules, Concentration ratios as well as the number of specific particles in of the solution. To perform this procedure a confocal microscope is used, the one point-shaped focus generated within the sample. The focus is through an illumination device, in particular a laser. Particles present within the point focus in particular Dye markers become luminescence due to the radiation stimulated. The luminescent radiation emitted by the sample is detected by a detection device. At the in The method described in WO 98/16184 is the number of Luminescence photons in a time interval of a defined length detected. This then becomes a function of the specific Brightness distribution through the number of photons per Time interval calculated. With the help of this measurement method you can good measurement results with regard to the reaction fluorescence-labeled particles, for example molecules, be achieved. It is only with long measuring methods Measuring times possible, meaningful statistics, for example, about the number of individuals different particles in the sample. There especially in high throughput screening methods for Operating such a system with the shortest possible measurement times Such statistical must be realized Investigations with the method described in WO 98/16814 and the device described economically not possible.

Aus US 6 025 601 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes einer Probe bekannt. Zur Erzeugung des Bildes muss die Probe auf einem Probenträger, beispielsweise einem herkömmlichen Objektträger aus Glas immobilisiert werden. Der Probenträger ist in einem Probentisch eingespannt. Mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung wird die Probe zeilenweise beleuchtet. Die einzelnen Linien der Zeilenbeleuchtung werden nacheinander von einer Detektionseinrichtung erfasst und mit Hilfe eines Computers zu einem Bild zusammengesetzt. Da mit dieser ein Bild einer Probe erzeugt werden soll, ist ferner ein Autofokus- Mechanismus erforderlich, um eine korrekte Scanhöhe einzuhalten. Das mit Hilfe der in US 6 025 601 beschriebenen Vorrichtung durchführbare Verfahren ist insbesondere nachteilig, da eine zeitaufwendige und kostenintensive Immobilisierung der Probe zwingend erforderlich ist. Da ein zeilenweiser Bildaufbau erfolgt, ist die Untersuchung einer Probe äußerst zeitintensiv. Ein derartiges Untersuchungsverfahren ist für das Screening, insbesondere das Hochdurchsatz-Screening, nicht geeignet. From US 6 025 601 a device for generating a Known image of a sample. To generate the image, the Sample on a sample carrier, for example one conventional glass slides can be immobilized. The Sample holder is clamped in a sample table. With the help of a Illumination device, the sample is illuminated line by line. The individual lines of line lighting are sequential detected by a detection device and using a Computer assembled into one picture. Because with this a picture a sample is to be generated, an autofocus Mechanism required to ensure correct scan height observed. That with the help of those described in US 6 025 601 Device feasible method is particularly disadvantageous, because a time-consuming and costly immobilization of the Sample is imperative. Since a line-by-line image structure is carried out, the examination of a sample is extremely time-consuming. Such an examination procedure is for screening, high throughput screening in particular is not suitable.

In EP 0 501 008 ist ein sogenannter bildgebender Flow Cytometer beschrieben. Diese Vorrichtung weist eine Durchflusszelle auf, durch die die Probenflüssigkeit mit hoher Flussgeschwindigkeit bewegt wird. Die fließende Probe wird mit gepulstem Laserlicht oder Stroboskoplampen belichtet. Um ein Verschmieren oder Verwischen des Bildes zu vermeiden, sind sehr kurze Belichtungszeiten erforderlich. Mit Hilfe von Flow Cytometern ist es insbesondere nur mit aufwendiger Bildverarbeitung möglich, Proben zu untersuchen, die Partikel unterschiedlicher Größe aufweisen. Ferner weisen Flow Cytometer den Nachteil auf, dass aufgrund der großflächigen Detektion nur eine geringe Unterdrückung der Hintergrundstrahlung möglich ist. Insbesondere ist diese Vorrichtung nicht zur Untersuchung von kleinen Partikeln wie Mikro- und Nanopartikeln geeignet, da eine Unterscheidung einzelner kleiner Partikel nicht möglich ist. Ferner können kleine Partikel, die sich innerhalb oder an größeren Partikeln befinden, mit dieser Vorrichtung nicht detektiert werden. Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung besteht darin, dass Durchflusszellen technisch aufwändig sind, da die Probe mit hoher Flussgeschwindigkeit bewegt werden muss. Bildgebende Flow Cytometer weisen üblicherweise einen punktförmig messenden Detektor auf, so dass von dem Detektor die gesamte Fluoreszenz der von den detektierten Partikeln abgegebenen Strahlung von dieser einen Detektoreinrichtung aufgenommen und aufintegriert wird. In EP 0 501 008 there is a so-called imaging flow cytometer described. This device has a flow cell through which the sample liquid flows at high speed is moved. The flowing sample is pulsed with laser light or strobe lamps. To smudge or Avoid blurring the image are very short Exposure times required. With the help of flow cytometers it is especially possible only with complex image processing, samples to examine that have particles of different sizes. Flow cytometers also have the disadvantage that due to the large area detection only a slight suppression of the Background radiation is possible. In particular, this is Device not for examining small particles such as Micro- and nanoparticles suitable because of a distinction individual small particles is not possible. Furthermore, small ones Particles that are inside or on larger particles are not detected with this device. On Another disadvantage of the device is that Flow cells are technically complex because the sample with high Flow velocity must be moved. Imaging flow Cytometers usually have a punctiform measurement Detector on, so that from the detector all the fluorescence the radiation emitted by the detected particles of this one recorded and integrated a detector device becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben mit Hilfe der Lumineszenz-Spektroskopie zu schaffen, mit denen bzw. mit dem Proben untersucht werden können, die Partikel unterschiedlicher Größe und/oder Helligkeit aufweisen. The object of the invention is a method and Device for examining chemical and / or biological To create samples with the help of luminescence spectroscopy with which or with which samples can be examined, the Have particles of different sizes and / or brightness.

Insbesondere sollen kurze Untersuchungszeiten sowie aussagekräftige Statistiken erzielbar sein. In particular, short examination times as well meaningful statistics can be obtained.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 29. According to the invention, the object is achieved by a Device according to claim 1 or a method according to claim 29.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen eine beispielsweise flüssige Probe aufnehmenden Probenträger auf. Die Probe befindet sich insbesondere in Suspension. Die Probe wird mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, wobei die Beleuchtungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die in der Probe enthaltenen Partikel zur Lumineszenz anregt. Ferner weist die Vorrichtung eine Optikeinrichtung auf. Die Optikeinrichtung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass eine linienförmige Beleuchtung in der Probe erzeugt wird. Mit Hilfe einer Detektionseinrichtung erfolgt eine Detektion der von der Probe entlang dieser Linie abgegebenen Strahlung. Die Detektionseinrichtung weist erfindungsgemäß mehrere Einzeldetektoren auf. Die Detektionseinrichtung ist mit einer Auswerteeinrichtung zur statischen Auswertung der von der Detektionseinrichtung detektierten Strahlung verbunden. The device according to the invention has a for example, liquid sample-receiving sample carrier. The sample is particularly in suspension. The sample comes with Illuminated with the help of a lighting device, the Lighting device is designed such that it in particles contained in the sample stimulate luminescence. Further the device has an optical device. The According to the invention, the optical device is designed such that a linear illumination is generated in the sample. With help A detection device detects the Radiation emitted along this line. The According to the invention, the detection device has several Single detectors. The detection device is equipped with a Evaluation device for the static evaluation of the Detection device is connected to detected radiation.

Bei der Detektionseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine CCD-Kamera, wobei die einzelnen Pixel oder Pixelgruppen der CCD-Kamera einen Einzeldetektor bilden. Die von den Einzeldetektoren wahrgenommene Strahlung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und an die Auswerteeinrichtung übermittelt. Es erfolgt somit mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine hochparallelisierte Bearbeitung bzw. Auswertung der von einer Vielzahl von Einzeldetektoren wahrgenommenen Strahlung. The detection device is preferably a CCD camera, the individual pixels or groups of pixels the CCD camera form a single detector. The one from the Detected radiation is converted into an electric one Converted signal and transmitted to the evaluation device. It is thus carried out with the aid of the device according to the invention a highly parallelized processing or evaluation of a variety of individual detectors perceived radiation.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer linienförmigen Beleuchtung einer flüssigen Probe ist eine hochparallelisierte Detektion von Partikeln in der Probe möglich. Im Unterschied zu einem punktförmigen Beleuchtungsvolumen in der Probe wird durch eine linienförmige Beleuchtung ein erheblich größerer Teil an Partikeln zur Lumineszenz angeregt. Da diese erfindungsgemäß durch eine eine linienförmige Detektion durchführende Detektionseinrichtung mit mehreren Einzeldetektoren aufgenommen wird, kann in kurzen Untersuchungszeiträumen eine Vielzahl an Informationen detektiert werden. Insbesondere bei der Verwendung von CCD-Sensoren, bei denen die einzelnen Pixel- oder Pixelbereiche, die Einzeldetektoren bilden, kann eine sehr hohe Anzahl parallelisierter Detektionen durchgeführt werden. Insbesondere können hierbei mehr als 200, vorzugsweise mehr als 500 und besonders bevorzugt mehr als 1000 Messungen gleichzeitig durchgeführt werden. Dies ist beispielsweise mit einer hochempfindlichen CCD-Kamera, beispielsweise der unter der Bezeichnung DV 465 erhältlichen CCD-Kamera der Firma Andor oder einem APD-Zeilenarray möglich. Die zeitliche Korrelation beträgt hierbei vorzugsweise 5 bis 10 ms. Dies bedeutet, dass von einem derartigen Einzeldetektor bereits nach 5 bis 100 ms eine erneute Detektion durchgeführt werden kann. Die Intensitätsverteilung beträgt vorzugsweise 10 bis 500 ms, je nach Größe der Partikel. The provision according to the invention of linear illumination of a liquid sample enables highly parallelized detection of particles in the sample. In contrast to a point-shaped illumination volume in the sample, a considerably larger proportion of particles is excited to luminescence by linear illumination. Since this is recorded according to the invention by a detection device carrying out a linear detection with several individual detectors, a large amount of information can be detected in short examination periods. In particular when using CCD sensors in which the individual pixel or pixel areas form the individual detectors, a very high number of parallelized detections can be carried out. In particular, more than 200, preferably more than 500 and particularly preferably more than 1000 measurements can be carried out simultaneously. This is possible, for example, with a highly sensitive CCD camera, for example the Andor CCD camera available under the name DV 465 , or an APD line array. The time correlation here is preferably 5 to 10 ms. This means that such an individual detector can be re-detected after only 5 to 100 ms. The intensity distribution is preferably 10 to 500 ms, depending on the size of the particles.

Insbesondere können Proben, die Partikel mit unterschiedlicher Größe aufweisen, jeweils in kurzen Untersuchungszeiten untersucht werden, wobei hierbei gleichzeitig Partikel unterschiedlicher Größe untersucht werden können. Bei den Partikeln kann es sich um einzelne Moleküle bis hin zu Partikeln mit einigen 100 µm Durchmessern handeln. Aufgrund der linienförmigen Beleuchtung können auch bei sehr kleinen Diffusionsgeschwindigkeiten der Partikel und/oder bei Probenlösungen mit hoher Viskosität gute Messergebnisse bei kurzen Messzeiten erzielt werden. In particular, samples that have different particles Have size, each in short examination times to be examined, with particles simultaneously different sizes can be examined. The particles can from single molecules to particles with some Trade 100 µm in diameter. Because of the linear Lighting can also be used on very small ones Diffusion speeds of the particles and / or with sample solutions with high Viscosity good measurement results achieved with short measurement times become.

Vorzugsweise werden CCD-Detektoren mit 576 Pixeln je Zeile verwendet, wobei insbesondere jedes Pixel als Einzeldetektor dient und einzeln ausgelesen wird. Es erfolgen somit 576 parallele Messungen gleichzeitig. Insbesondere ist es erfindungsgemäß wichtig, einen Detektor mit möglichst hoher Empfindlichkeit einzusetzen. Ebenso können auch CCD-Detektoren verwendet werden, die 2048 oder sogar 4096 Pixel je Zeile aufweisen. Die einzelnen Pixellängen bzw. -breiten betragen bei bevorzugt verwendeten CCD-Detektoren maximal 30 µm, vorzugsweise maximal 20 µm. CCD detectors with 576 pixels per line are preferred used, in particular each pixel serves as an individual detector and is read out individually. There are thus 576 parallel ones Measurements simultaneously. In particular, it is according to the invention important, a detector with the highest possible sensitivity use. CCD detectors can also be used that have 2048 or even 4096 pixels per line. The individual pixel lengths or widths are preferred CCD detectors used a maximum of 30 microns, preferably maximum 20 µm.

Bei großen Partikeln ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, strukturelle Informationen über die Partikel zu gewinnen. Aufgrund der linienförmigen Beleuchtung ist es beispielsweise möglich, Informationen über einzelne Zellbereiche zu erhalten. Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Empfindlichkeit auf, so dass auch schwache Lumineszenzsignale detektiert werden können. Dies ist insbesondere bei der Analyse spezifischer Zellinformationen vorteilhaft. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass ein Immobilisieren der Partikel auf einem Glasträger oder ähnlichem nicht erforderlich ist, da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine statistische Auswertung der detektierten Lumineszenzsignale von in Suspension befindlichen Partikeln erfolgt und kein Bild der Probe erzeugt wird. Aufgrund der linienförmigen Beleuchtung wird zur Erzielung einer aussagekräftigen Statistik eine ausreichende Anzahl an Partikeln durch das Messvolumen, d. h. den durch die linienförmige Beleuchtung angeregten Bereich der Probe, bewegt. With large particles it is with the help of the invention Device possible to provide structural information about the Attract particles. Because of the linear lighting for example it is possible to get information about individual To preserve cell areas. Furthermore, the invention Device has a high sensitivity, so that even weak Luminescence signals can be detected. This is especially when analyzing specific cell information advantageous. Another advantage of the device according to the invention consists in immobilizing the particles on a Glass carrier or the like is not necessary as with the help a statistical evaluation of the device according to the invention of the detected luminescence signals from in suspension located particles and no image of the sample is generated. Because of the linear lighting is achieved a sufficient number of statistics Particles by the measurement volume, d. H. that through the line-shaped lighting excited area of the sample, moving.

Durch das Verwenden der erfindungsgemäßen Vorrichtung können gute Statistiken erzielt werden. Eine gute, d. h. eine aussagekräftige Statistik liegt beispielsweise im Vergleich zu konfokalen Messverfahren vor. Konfokale Messverfahren weisen einen einzelnen Fokus auf, der sehr kleine Abmessungen hat, so dass typischerweise nur ein einziger Partikel gleichzeitig im Fokus beobachtet werden kann. Typische Messzeiten betragen hierbei 100 µs bis 1 ms pro Partikel. Es ergeben sich somit Gesamtmesszeiten von 1 bis 100 s. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird hingegen eine Linie beleuchtet, die vorzugsweise auf eine Zeile eines CCD-Detektors mit beispielsweise 576, 1280 oder mehr Pixeln abgebildet wird. Für kleine Partikel, bei denen kein oder nur ein geringer Crosstalk, d. h. Übersprechen von Pixel zu Pixel stattfindet, kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des später beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens bei gleichbleibender Leistung pro Pixel hingegen über einer Punktfokus-Messung ca. eine tausendfache Erhöhung der Datenmenge erreicht werden. Dies bedeutet, dass bei gleicher Aussagekraft der Statistik nur 1/1000 der Messzeit benötigt wird. Bei größeren Partikeln, die beispielsweise einige hundert µm groß sein können, kann trotz des auftretenden Crosstalks eine erhebliche, bis zu 500-fache Geschwindigkeitssteigerung erzielt werden. By using the device according to the invention good statistics are achieved. A good one. H. a Meaningful statistics, for example, are compared to confocal measurement method. Confocal measurement methods have one single focus on that has very small dimensions so that typically only one particle in focus at a time can be observed. Typical measuring times are here 100 µs to 1 ms per particle. It follows Total measuring times from 1 to 100 s. In the device according to the invention however, a line is illuminated that preferably points to a Line of a CCD detector with, for example, 576, 1280 or more pixels is mapped. For small particles where little or no crosstalk, i.e. H. Crosstalk from Pixel to pixel can take place with the help of device according to the invention and that described later inventive method with constant performance per Pixels, on the other hand, about a point focus measurement a thousandfold increase in the amount of data can be achieved. This means that with the same informative value of the statistics only 1/1000 of the measurement time is required. For larger particles that for example, can be a few hundred microns in size of the occurring crosstalk a considerable, up to 500 times Speed increase can be achieved.

Eine linienförmige Beleuchtung hat gegenüber einer punktförmigen Beleuchtung den Vorteil, dass die in der Probe befindlichen Partikel in einem größeren Bereich und insbesondere gleichzeitig zur Lumineszenz angeregt werden. Bei einer linienförmigen Beleuchtung handelt es sich somit um einen hochparallelisierten Messfokus. A linear lighting has opposite one point lighting has the advantage that in the sample particles in a larger area and in particular are simultaneously stimulated to luminescence. At a linear lighting is therefore a highly parallelized measuring focus.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere den Vorteil auf, dass es sich um eine einfach aufgebaute Vorrichtung handelt. Dies führt zu einer höheren Betriebssicherheit als bei bekannten Vorrichtungen. Insbesondere bei der Messung von Suspensionen weist die Vorrichtung den Vorteil auf, dass eine geringere Datenmenge bearbeitet werden muss. The device according to the invention has the particular advantage on that it's a simple device is. This leads to greater operational reliability than with known devices. Especially when measuring Suspensions, the device has the advantage that a less data needs to be processed.

Vorzugsweise weist die Optikeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine Zylinderlinse zur Erzeugung der linienförmigen Beleuchtung auf. Da insbesondere in einem Laserstrahl die Intensitätsverteilung der Strahlung gaußförmig ist, ist beim Vorsehen einer einzelnen Zylinderlinse auch die Intensitätsverteilung in Längsrichtung der Beleuchtungslinie gaußförmig. Vorzugsweise wird daher nur der mittlere Bereich einer erzeugten Linie, in dem eine hohe Strahlungsintensität gewährleistet ist, verwendet. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung daher vorzugsweise eine die Länge der Beleuchtungslinie begrenzende Begrenzungseinrichtung auf. Die Randbereiche an der erzeugten Beleuchtungslinie, die eine geringe Intensität aufweisen, werden somit abgeschnitten. Als Begrenzungseinrichtung ist beispielsweise eine Blende geeignet. Hierdurch ist eine Homogenisierung der in der Probe erzeugten Beleuchtungslinie in ihrer Längsrichtung realisiert. The optical device preferably has the inventive Device at least one cylindrical lens for generating the linear lighting. Because especially in one Laser beam the intensity distribution of the radiation is Gaussian, is the same when providing a single cylindrical lens Intensity distribution in the longitudinal direction of the lighting line Gaussian. Therefore, preferably only the central area becomes one generated line in which a high radiation intensity is guaranteed used. According to the invention, the device therefore preferably the length of the lighting line limiting device. The marginal areas on the generated lighting line that has a low intensity are cut off. As a limiting device an aperture is suitable, for example. This is one Homogenization of the illumination line generated in the sample in realized in their longitudinal direction.

Eine derartige Homogenisierung ist ferner auch mit einer sogenannten Line-Generator-Linse oder einer Powellinse erreichbar. Such homogenization is also possible with a so-called line generator lens or a power lens can be reached.

Zur Homogenisierung der Beleuchtungslinie ist es auch möglich, mehrere Zylinderlinsen in der Optikeinrichtung vorzusehen. Diese Zylinderlinsen sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet, so dass sie eine gemeinsame Beleuchtungslinie erzeugen. Der Abstand der einzelnen Zylinderlinsen ist hierbei vorzugsweise derart gewählt, dass sich von den einzelnen Zylinderlinsen erzeugte Bereiche mit geringer Intensität überlagern. Hierdurch ist eine Beleuchtungslinie erzeugbar, die in Längsrichtung eine homogenisierte hohe Intensität aufweist. To homogenize the lighting line, it is also possible to to provide several cylindrical lenses in the optical device. These cylindrical lenses are preferably next to each other arranged so that they create a common line of illumination. The distance between the individual cylindrical lenses is here preferably chosen such that it differs from the individual Cylindrical lenses overlay areas with low intensity. As a result, an illumination line can be generated, which in Longitudinal direction has a homogenized high intensity.

Zur Erzeugung einer möglichst homogenen Beleuchtungslinie ist es zusätzlich oder anstatt des Vorsehens einer oder mehrerer Zylinderlinsen auch möglich, eine Spaltblende vorzusehen, die von der Beleuchtungseinrichtung homogen beleuchtet wird. Auf der der Beleuchtungseinrichtung abgewandten Seite der Spaltblende ist somit eine homogene Beleuchtungslinie erzeugt. To generate the most homogeneous lighting line possible it in addition to or instead of providing one or more Cylinder lenses also possible to provide a slit aperture is illuminated homogeneously by the lighting device. On the side facing away from the lighting device The slit diaphragm creates a homogeneous line of illumination.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zur Erzeugung einer homogenen Beleuchtungslinie mehrere optische Fasern vorgesehen, deren Faserenden entlang einer Linie angeordnet sind. Zur Erhöhung der Intensität können mehrere Reihen optischer Fasern nebeneinander angeordnet sein. Hierdurch wird die Breite der Beleuchtungslinie erhöht. Diese kann jedoch durch nachgeschaltete Linsen wieder auf die erforderliche jeweilige Breite reduziert werden. In die optischen Fasern wird mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung Strahlung der gewünschten Wellenlänge eingekoppelt. In a particularly preferred embodiment of the Device according to the invention are for generating a homogeneous Illumination line provided several optical fibers, the fiber ends of which are arranged along a line. To increase the Intensity can be multiple rows of optical fibers side by side be arranged. This will change the width of the lighting line elevated. However, this can be done again through downstream lenses be reduced to the required width. In the optical fibers is created with the help of the lighting device Radiation of the desired wavelength is coupled in.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Detektionseinrichtung als konfokale Detektionseinrichtung ausgebildet. Hierdurch kann ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden, so dass auch bei schwachen Lumineszenz-Signalen Messungen durchgeführt werden können. Vorzugsweise weist die Detektionseinrichtung hierzu in Richtung des Strahlenganges vor einem Detektor eine Spaltblende auf. Die Lage und die Abmessungen der Spaltblende ist entsprechend an die Beleuchtungslinie in der Probe angepasst. Insbesondere bei der konfokalen Ausgestaltung der Detektionseinrichtung ist es vorteilhaft, Detektoren einzusetzen, die einzelne Photonen zählen können. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein APD-Zeilenarray. In a particularly preferred embodiment, the Detection device as a confocal detection device educated. This can result in a high signal-to-noise ratio be achieved so that even with weak luminescence signals Measurements can be carried out. Preferably, the Detection device for this purpose in the direction of the beam path a slit diaphragm on a detector. The location and the Dimensions of the slit diaphragm is corresponding to the Adjusted lighting line in the sample. Especially with the confocal Design of the detection device, it is advantageous To use detectors that can count individual photons. This is, for example, an APD line array.

Anstatt oder zusätzlich zu einer Spaltblende kann ein Zeilendetektor (APD-Zeilenarray, CCD-Zeilenkamera) vorgesehen sein. Auch ohne dem Vorsehen einer Spaltblende ist durch eine CCD- Zeilenkamera ein konfokaler Aufbau der Detektionseinrichtung realisiert. Anstatt einer CCD-Zeilenkamera kann auch eine CCD- Flächenkamera eingesetzt werden, deren Pixel einzeln oder zeilenweise auslesbar sind. Hierdurch ist es möglich, nur eine Zeile der CCD-Flächenkamera auszulesen, sodass auch durch die CCD-Flächenkamera ein konfokaler Aufbau der Detektionseinrichtung realisiert ist. Es ist auch möglich einzeln Zeilen, beispielsweise zwei Zeilen zu einer Zeile zusammenzufassen. Dies ist sowohl durch Software als auch durch Hardware möglich. Hierdurch erhöht sich jedoch das Signalrauschverhältnis, da die Signale einer Spalte, d. h. beispielsweise jeweils die Signale von zwei Pixeln zusammengefasst werden. Andererseits erhöht sich das Ausleserauschen der Kamera nicht. Dies tritt weiterhin nur einmal je Auslesevorgang auf. Ferner ist es durch das Verknüpfen von zwei oder mehr Zeilen zu einer Zeile möglich, die Spaltbreite eines konfokalen Systems zu variieren. Instead of or in addition to a slit diaphragm, a Line detector (APD line array, CCD line camera) can be provided. Even without the provision of a slit diaphragm, a CCD Line camera a confocal structure of the detection device realized. Instead of a CCD line scan camera, a CCD Area camera can be used, the pixels individually or can be read line by line. This makes it possible to have only one Line of the CCD area scan camera, so that also through the CCD area scan camera a confocal structure of the Detection device is realized. It is also possible to have single lines, For example, to combine two lines into one line. This is possible through software as well as hardware. However, this increases the signal-to-noise ratio because the Signals of a column, i. H. for example, the signals can be summarized by two pixels. On the other hand increased the reading noise of the camera does not change. This continues to occur only once per reading process. Furthermore, it is through that Linking two or more lines into one line possible to vary the slit width of a confocal system.

Um eine Probe untersuchen zu können, die beispielsweise unterschiedliche Farbstoffmarker aufweist, deren Anregung durch Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen erfolgt, ist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie Strahlungen zur Lumineszenzanregung in mehreren Wellenlängenbereichen, typischerweise im Bereich von 300-900 nm, erzeugt. Bei einer Anregung der Probe in mehreren Wellenlängenbereichen erfolgt in der Detektionseinrichtung vorzugsweise ein Aufteilen der einzelnen Lumineszenz-Wellenlängenbereiche. Hierzu kann die Detektionseinrichtung eine Optikeinrichtung aufweisen, die unabhängig von der Optikeinrichtung ist, durch die eine linienförmige Beleuchtung der Probe hervorgerufen wird. Vorzugsweise werden jedoch zumindest Teile der zur Erzeugung der Linienbeleuchtung vorgesehenen Optikeinrichtung auch für die der Detektionseinrichtung zuzuordnende Optikeinrichtung genutzt. Zur Aufteilung der unterschiedlichen Lumineszenz-Wellenlängen-Bereiche weist die Detektionseinrichtung vorzugsweise einen Spektrographen auf. Dieser zerlegt die von der Probe abgegebene Strahlung in spektrale Anteile, so dass das Erfassen der Lumineszenzstrahlung je spektralem Anteil unabhängig voneinander erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass durch eine einzige Anregung der Probe eine Vielzahl von Messergebnissen erzielt werden kann. Ein Beleuchten der Probe mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche in zeitlichem Abstand ist somit nicht erforderlich. Dies erhöht den Durchsatz insbesondere bei Hochdurchsatz-Screening-Anlagen erheblich. To be able to examine a sample, for example has different dye markers, the excitation by Radiation of different wavelengths is the Lighting device preferably designed such that it Radiations for luminescence excitation in several Wavelength ranges, typically in the range of 300-900 nm, generated. If the sample is excited in several Wavelength ranges take place in the detection device preferably a division of the individual Luminescence wavelength ranges. For this purpose, the detection device can Have optics that are independent of the optics is a linear illumination of the sample is caused. However, at least parts of the provided for generating the line lighting Optical device also for the one to be assigned to the detection device Optical device used. To divide the different Luminescence wavelength ranges shows the Detection device preferably a spectrograph. This disassembled the radiation emitted by the sample in spectral proportions, so that the detection of the luminescence radiation per spectral component can be done independently. This has the advantage that by a single excitation of the sample a variety of Measurement results can be achieved. Illuminating the sample with radiation of different wavelength ranges in There is therefore no need for a time interval. This increases throughput especially in high throughput screening plants considerably.

Zur Detektion der unterschiedlichen Lumineszenz-Wellenlängenbereiche ist vorzugsweise eine CCD-Flächenkamera vorgesehen. Die einzelnen Wellenlängenbereiche werden durch geeignete optische Elemente aufgespalten, so dass auf der CCD-Flächenkamera unterschiedliche, insbesondere parallele Linien je Wellenlängenbereich erzeugt werden. Die einzelnen Zeilen der CCD-Flächenkamera, auf denen jeweils eine Spektral-Linie abgebildet ist, können unabhängig voneinander ausgelesen werden. Hierdurch ist auf einfache Weise die Detektion von Messdaten in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen realisiert. To detect the different Luminescence wavelength ranges, a CCD area camera is preferably provided. The individual wavelength ranges are identified by suitable optical Elements split so that on the CCD area camera different, especially parallel lines each Wavelength range are generated. The individual lines of the CCD area scan camera, on each of which a spectral line is shown, can be read independently. This is the detection of measurement data in different wavelength ranges realized.

Vorzugsweise weist die Detektionseinrichtung zum Aufteilen der Lumineszenz-Strahlung in unterschiedliche Wellenlängen-Bereiche mindestens einen dichroitischen Strahlteiler oder teildurchlässigen Spiegel auf. Eine weitere Möglichkeit zur spektralen Zerlegung der von der Probe abgegebenen Strahlung besteht darin, ein gekrümmtes Gitter vorzusehen. Dem mindestens einen dichroitischen Strahlteiler und/oder dem gekrümmten Gitter ist sodann entweder je Wellenlängenbereich ein Detektor oder wie vorstehend beschrieben eine CCD-Flächenkamera, bei der unabhängig voneinander mehrere Zeilen ausgelesen werden können, zugeordnet. The detection device preferably has for dividing the Luminescence radiation in different wavelength ranges at least one dichroic beam splitter or semitransparent mirror. Another way to spectral Decomposing the radiation emitted by the sample consists of to provide a curved grid. At least one dichroic beam splitter and / or the curved grating then either a detector per wavelength range or how A CCD area camera described above in which several lines can be read independently of each other, assigned.

Es ist ferner möglich, die Probe mit linear polarisierter Strahlung anzuregen, wobei die Polarisierung der Strahlung vorzugsweise senkrecht oder parallel zur Einfallsebene ist. Dies kann zusätzlich oder anstelle der Anregung der Probe mit einem oder mehreren Wellenlängenbereichen erfolgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Detektionseinrichtung vorzugsweise zwei Polfilter und einen Strahlteiler auf, durch den die unterschiedlich polarisierte von der Probe abgegebene Strahlung in unterschiedliche Polarisationsbereiche unterteilt wird. Vorzugsweise ist im Strahlengang ein Polarisationsstrahlteiler vorgesehen, der die Lumineszenz-Strahlung in die beiden Polarisationsrichtungen aufspaltet. Je nach verwendeter Ausführungsform des Polarisationsstrahlteilers kann beispielsweise ein CCD-Flächendetektor zur Detektion der Strahlung verwendet werden. It is also possible to use a linearly polarized sample To stimulate radiation, the polarization of the radiation is preferably perpendicular or parallel to the plane of incidence. This can be used in addition to or instead of stimulating the sample with a or several wavelength ranges. With this The detection device preferably has an exemplary embodiment two polarizing filters and a beam splitter through which the differently polarized radiation emitted by the sample in different polarization ranges is divided. There is preferably a polarization beam splitter in the beam path provided the luminescent radiation in the two Splits directions of polarization. Depending on the used Embodiment of the polarization beam splitter can for example a CCD area detector is used to detect the radiation become.

Die mit der Detektionseinrichtung verbundene Auswerteeinrichtung wertet die von der Probe abgegebene und von der Detektionseinrichtung detektierte Strahlung statistisch aus. Vorzugsweise wird die Probe erfindungsgemäß kontinuierlich beleuchtet. Die vorzugsweise verwendeten Detektoren, insbesondere CCD-Detektoren, weisen eine kurze Belichtungszeit auf. Die Zeilenbelichtung liegt hierbei vorzugsweise im Bereich von 16 µs bis 100 µs. Bei der Messung von Intensitätsverteilungen können auch langsamere Zeilenkameras eingesetzt werden, da diese Kameras nach der Belichtung, wenn es zu Totzeiten kommt, ausgelesen werden können. Je nach eingesetztem Auswerteverfahren kann es vorteilhaft sein, gepulste oder getaktete Belichtung vorzusehen. Dies ist insbesondere bei Lebenszeit-Messungen vorteilhaft. Beispielsweise wird bei speziellen Auswerteverfahren wie FCS (Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie) eine Flächenkamera bzw. ein Flächendetektor eingesetzt. Da dieser einen sehr hohen vertikalen clock speed aufweist, so da3 s sehr kurze Belichtungen möglich sind. Ferner ist es bei Flächendetektoren möglich, die Zeilen durchzutakten, ohne sie auszulesen, d. h. den Flächendetektor relativ zum Strahlengang der Belichtung zu verschieben, so dass eine Zeile nach der anderen belichtet wird. Erst wenn sämtliche oder eine vorgegebene Anzahl von Zeilen belichtet worden ist, wird der CCD- Detektor vollständig ausgelesen. Hierbei entsteht annähernd keine Lücke zwischen den einzelnen Belichtungen, so dass eine im Wesentlichen kontinuierliche Belichtung möglich ist. Innerhalb der Belichtungszeit des Detektors wird die Lumineszenz und/oder Polarität der Partikel bzw. der Farbstoffmarcker, die sich durch die Beleuchtungslinie bewegen, erfasst. Gegenüber dem Stand der Technik besteht der Vorteil, dass eine Synchronisierung der Datenaufnahme beispielsweise mit der Bewegung eines Probentisches nicht erforderlich ist. The one connected to the detection device Evaluation device evaluates the one emitted by the sample and by the Detection device statistically detects radiation. According to the invention, the sample is preferably continuous illuminated. The detectors preferably used, in particular CCD detectors have a short exposure time. The Line exposure is preferably in the range of 16 microseconds up to 100 µs. When measuring intensity distributions slower line scan cameras can also be used because these cameras after exposure when there is dead time can be read out. Depending on the used Evaluation methods can be advantageous, pulsed or clocked To provide exposure. This is particularly the case with Lifetime measurements advantageous. For example, with special Evaluation methods such as FCS (fluorescence correlation spectroscopy) an area camera or an area detector is used. There this has a very high vertical clock speed, so very short exposures are possible. It is also at Area detectors possible to cycle through the lines without them read out, d. H. the area detector relative to the beam path of exposure so that one line after the other is exposed. Only when all or one predetermined number of lines has been exposed, the CCD Detector completely read out. This creates approximately no gap between the individual exposures, so a essentially continuous exposure is possible. Within the exposure time of the detector, the Luminescence and / or polarity of the particles or Dye marchers moving through the lighting line are recorded. The advantage over the prior art is that a Synchronization of data acquisition, for example with the Movement of a sample table is not necessary.

Vorzugsweise erfolgt durch die Auswerteeinrichtung eine Intensitätsverteilung unterschiedlicher von der Probe abgegebener Strahlungen. Es kann somit beispielsweise ermittelt werden, welche Partikel wie häufig in der Probe vorkommen und/oder welche Bindungen der Partikel wie häufig auftreten. A preferably takes place through the evaluation device Intensity distribution of different emitted by the sample Radiations. It can thus be determined, for example, which particles occur in the sample and how often and / or which bonds of the particles occur how often.

Zusätzlich oder anstatt der Intensitätsverteilung können bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung auch Korrelationsverfahren durchgeführt sowie Histogramme erstellt werden. Es ist somit mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine Vielzahl von Informationen über die in der Probe vorhandenen Partikel in kurzer Zeit zu erlangen. Beispielsweise kann die Anzahl bzw. Konzentration spezifischer Teilchen und deren Bindungsverhältnisse mit Hilfe von Intensitätsverteilungen, Anisotropie-Analysen oder Momenten-Analysen untersucht werden (beispielsweise FIDA, FIMDA, C-Mafid). Ferner kann zum Beispiel die Auswertung der zeitlichen Korrelation der Partikel quer zur Beleuchtungslinie erfolgen. Bei kleinen Partikeln, deren Durchmesser im Wesentlichen der Breite der Beleuchtungslinie entspricht, kann ferner eine zeitliche Korrelation der Partikel entlang der Linie gemessen werden. Hieraus lässt sich insbesondere die Diffusionsgeschwindigkeit einzelner Partikel ermitteln. Bei größeren Partikeln kann die räumliche Korrelation entlang einer Datenzeile erfolgen, um beispielsweise strukturelle Dateninformationen über diese Partikel zu erhalten. Die Auswertung der räumlichen Korrelation liefert als Ergebnis beispielsweise die Korrelationslänge. Zusätzliche Informationen über die Partikel (beispielsweise Zellen, Beads oder Moleküle) können über Fluoreszenz- Lebenszeit-Messungen erlangt werden. Die Fluoreszenz- Lebenszeit-Messung kann mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Hierzu wird die Probe mit gepulstem Laserlicht angeregt. Der Detektor wird mit dem Laserpuls synchronisiert. Hierzu ist insbesondere die Verwendung von Avalanche- Fotodioden-(APD) Arrays vorteilhaft, da die Synchronisation mit diesen direkt durchführbar ist. In addition to or instead of the intensity distribution, you can use a preferred embodiment of the evaluation device Correlation procedures performed and histograms created become. It is thus with the help of the invention Device possible to provide a lot of information on the in the Sample to obtain existing particles in a short time. For example, the number or concentration can be more specific Particles and their binding relationships with the help of Intensity distributions, anisotropy analyzes or moment analyzes are examined (for example FIDA, FIMDA, C-Mafid). Further can, for example, evaluate the temporal correlation of the Particles occur across the line of illumination. With small ones Particles whose diameter is essentially the width of the Illumination line corresponds, can also be a temporal Correlation of the particles can be measured along the line. The diffusion rate in particular can be derived from this individual particles. With larger particles, the spatial correlation is done along a row of data for example structural data information about this To get particles. The evaluation of the spatial correlation returns the correlation length as a result. Additional information about the particles (for example Cells, beads or molecules) can be Lifetime measurements can be obtained. The fluorescence Lifetime measurement can be preferred with another Embodiment of the device according to the invention carried out become. To do this, the sample is pulsed with laser light stimulated. The detector is synchronized with the laser pulse. The use of avalanche Photodiode (APD) arrays advantageous because of the synchronization is directly feasible with these.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner möglich, dass auch bei kleinen Partikeln innerhalb kurzer Messzeiten, von beispielsweise weniger als 100 Millisekunden gute Statistiken erzielt werden können. Insbesondere aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren guten Unterdrückung der Hintergrundstrahlung und aufgrund der hohen Parallelisierung durch Untersuchung der Probe entlang einer Beleuchtungslinie ist das Erzielen guter Statistiken möglich. Bei großen Partikeln kann, wie vorstehend beschrieben, eine Vielzahl von Strukturinformationen ermittelt werden. Dies ist beispielsweise durch Erstellen eines Histogramms möglich, so dass von spezifischen Zellteilen wie Zellkernen und Zellplasma strukturelle Rückschlüsse auf die Wirkung eines Wirkstoffs (z. B. Translakationsassay) bzw. die Bindung von Molekülen und Partikeln geschlossen werden können. With the help of the device according to the invention, it is also possible that even with small particles within a short time Measurement times, for example less than 100 milliseconds good Statistics can be obtained. Especially due to the good achievable with the device according to the invention Suppression of background radiation and due to the high Parallelization by examining the sample along a Illumination line, it is possible to achieve good statistics. For large particles, as described above, a A variety of structural information can be determined. This is possible by creating a histogram, for example that of specific cell parts like cell nuclei and cell plasma structural conclusions on the effect of an active ingredient (e.g. translaction assay) or the binding of molecules and Particles can be closed.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Bewegungseinrichtung auf, um eine Relativbewegung zwischen der in der Probe vorhandenen Partikeln sowie der Beleuchtungslinie zu realisieren. Durch eine derartige Bewegungseinrichtung ist es möglich, auch bei Partikeln mit sehr geringer oder keiner Diffusionsgeschwindigkeit gute Messdaten zu erzielen. Hierbei ist es nicht erforderlich, die Messzeiten zu verlängern. Eine Zerstörung der Partikel oder Farbstoffmarker aufgrund langer Belichtungszeiten wird somit vermieden. In another particularly preferred embodiment the device according to the invention has a movement device, by a relative movement between that existing in the sample Realize particles and the lighting line. By such a movement device, it is also possible Particles with very little or none Diffusion rate to achieve good measurement data. It is not here necessary to extend the measuring times. Destruction of the Particles or dye markers due to long exposure times is thus avoided.

Die Relativbewegung zwischen Probenpartikeln und der Beleuchtungslinie kann beispielsweise durch einen in der Optikeinrichtung vorgesehenen Kippspiegel, der als Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Beleuchtungslinie dient, realisiert werden. Ebenso ist es möglich, den Probenträger mit Hilfe eines Scantisches o. dgl. zusätzlich oder anstatt der Bewegung der Beleuchtungslinie zu bewegen. Ferner können Durchflusszellen verwendet werden, in denen die Probe strömt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Laufbänder zur Bewegung des Probenträgers einzusetzen. Die Laufbänder sind beispielsweise aus durchsichtigem Kunststoff mit optischer Qualität hergestellt. In die Laufbänder ist die Probe vorzugsweise in einem vorherigen Arbeitsschritt, beispielsweise durch Aufdampfen fest eingebracht. Es ist ferner möglich, dass Vertiefungen, beispielsweise Wells einer entsprechend einer Titerplatte, in das Kunststoffband eingebracht, z. B. eingestanzt werden und anschließend mit einer Folie verschlossen werden. Weisen die Wells beispielsweise ein Volumen von weniger als 10 µl auf, so kann ein Tropfen aufgrund der Oberflächenspannung nicht mehr aus dem Well herauslaufen, selbst wenn das Laufband vor der Messung aufgewickelt wird. The relative movement between sample particles and the Illumination line can, for example, by one in the Optical device provided tilting mirror, which as a movement device for Moving the lighting line serves to be realized. As well it is possible to move the sample holder using a scanning table o. Like. in addition or instead of the movement of the Moving lighting line. Flow cells can also be used in which the sample flows. One more way consists of treadmills for moving the sample carrier use. For example, the treadmills are made of clear Plastic made with optical quality. In the Treadmills are preferably in a previous sample Work step, for example, firmly introduced by vapor deposition. It it is also possible for depressions, for example wells one corresponding to a titer plate, in the plastic band introduced, e.g. B. are punched and then with a Foil to be closed. For example, instruct the wells Volume of less than 10 µl, so a drop may be due the surface tension no longer run out of the well, even if the treadmill is wound up before the measurement.

Es ist ferner möglich, eine Bewegung der Partikel innerhalb einer Vertiefung des Probenträgers, wie beispielsweise einem Well einer Titerplatte zu realisieren. Auch eine derartige Bewegung der Probe führt zu einer Relativbewegung zwischen den in der Probe enthaltenen Partikeln und der Beleuchtungslinie. Hierzu können beispielsweise Rühreinrichtungen vorgesehen sein, die ein Bewegen der Probenflüssigkeit hervorrufen. Auch durch das Anlegen elektrostatischer oder magnetischer Felder von außen sowie das Vorsehen von Mikrorührern kann ein Bewegen der Partikel innerhalb der Probenaufnahme erfolgen. It is also possible to move the particles within a depression of the sample carrier, such as one Well to realize a titer plate. Also one of those Movement of the sample leads to a relative movement between the in particles contained in the sample and the illumination line. For this purpose, stirring devices can be provided, for example, which cause the sample liquid to move. Also through the application of electrostatic or magnetic fields from outside as well as the provision of micro stirrers can be a movement of the Particles occur within the sample holder.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das mit ihr durchführbare Messverfahren weist bei dieser Ausführungsform den Vorteil auf, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in der Probe bzw. die Relativbewegung zwischen der Beleuchtungslinie und den Partikeln der Probe nicht mit der Datenaufnahme synchronisiert werden muss. Entscheidend für das Gewinnen guter Statistiken ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vielmehr die kurze Messzeit. The device according to the invention and that with it Feasible measurement methods have the advantage in this embodiment on that the flow velocities in the sample or the Relative movement between the lighting line and the Particles of the sample are not synchronized with the data acquisition must become. Crucial for obtaining good statistics is rather the short in the inventive method Measurement time.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung zum Steuern von Belichtungszyklen auf. Die Belichtungszyklen können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen erfolgen. Ferner kann durch die Steuereinrichtung die Belichtungszeit gesteuert werden. Die Steuereinheit gibt vorzugsweise lediglich die Belichtungszeit des Detektors und den Auslesetakt vor. Wenn, wie vorstehend beschrieben mehrere Zeilen nacheinander belichtet und erst anschließend ausgelesen werden, gibt die Steuereinheit zusätzlich noch den vertikal clock speed vor. Ggf. steuert die Steuereinheit den Scanntisch, und/oder eine Rühreinrichtung und/oder einen Galvoscanner. The device according to the invention preferably has one Control device for controlling exposure cycles. The Exposure cycles can be regular or irregular Intervals. Furthermore, the Exposure time can be controlled. The control unit there preferably only the exposure time of the detector and the Read cycle before. If, as described above, several Lines exposed one after the other and only then read out the control unit also gives the vertical clock speed ahead. Possibly. the control unit controls the scanning table, and / or a stirring device and / or a galvo scanner.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für Hochdurchsatz-Screening-Anlagen geeignet. Hierbei werden die Proben vorzugsweise in Titterplatten mit einer Vielzahl von Vertiefungen (Wells) angeordnet. Derartige Titterplatten weisen beispielsweise 1536 oder 2080 Vertiefungen auf. Die in jedem Well vorgesehene Probenmenge ist hierbei insbesondere kleiner als 10 µl, vorzugsweise kleiner als 5 µl. Die in einem derartigen Well angeordnete Beleuchtungslinie weist hierbei vorzugsweise eine Länge von 500-1000 µm sowie eine Breite von ca. 1-2 µm auf. In particular, the device according to the invention is for Suitable for high throughput screening plants. Here are the samples preferably in titter plates with a variety of Wells arranged. Such titter plates have for example 1536 or 2080 wells. The one in everyone The amount of sample provided is particularly smaller than 10 µl, preferably less than 5 µl. The one Such a well arranged lighting line has here preferably a length of 500-1000 microns and a width of about 1-2 microns on.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung chemischer und/oder biologischer Proben, insbesondere in Suspensionen mit Hilfe der Lumineszenzspektroskopie. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine linienförmige Beleuchtung der vorzugsweise in Suspension befindlichen Probe mittels einer Beleuchtungseinrichtung. Die von der Probe entlang einer Linie abgegebene Strahlung wird im nächsten Schritt insbesondere mittels einer Detektionseinrichtung, die mehrere Einzeldetektoren aufweist, detektiert. Erfindungsgemäß werden somit räumlich getrennte Teilbereiche der linienförmigen Strahlung von Einzeldetektoren aufgenommen. Durch die Einzeldetektoren wird die empfangene Strahlung in elektrische Signale umgewandelt. Die von den einzelnen Detektoren abgegebenen Signale werden sodann parallel bearbeitet bzw. ausgewertet. Hierdurch ist ein hochparallelisiertes Auswerteverfahren geschaffen. The invention further relates to a method for examination chemical and / or biological samples, especially in Suspensions using luminescence spectroscopy. According to the The method according to the invention is linear Illumination of the sample, which is preferably in suspension by means of a lighting device. The one from the sample radiation emitted along one line will be the next Step in particular by means of a detection device which has several individual detectors. According to the invention are thus spatially separate sub-areas of the linear Radiation from individual detectors. Through the The received radiation is converted into electrical detectors Signals converted. That from the individual detectors emitted signals are then processed in parallel or evaluated. This is a highly parallelized Evaluation procedure created.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere, wie vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, vorteilhaft weitergebildet. Insbesondere erfolgt ein schnelles Auslesen der Einzeldetektoren, wobei als Einzeldetektoren vorzugsweise einzelne Pixel oder Pixelgruppen eines CCD-Detektors, insbesondere einer Avalanche-Fotodiode verwendet werden. The method according to the invention is in particular as above described using the device according to the invention, advantageously trained. In particular, there is a quick one Reading out the individual detectors, whereby as individual detectors preferably individual pixels or pixel groups of a CCD detector, in particular an avalanche photodiode can be used.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. In the following, the invention is more preferred based on Embodiments with reference to the accompanying drawings explained.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische prinzipielle Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic principle illustration of a first embodiment of the device according to the invention,

Fig. 2 eine schematische prinzipielle Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 is a schematic principle illustration of a second embodiment of the device according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung, Fig. 3 is a schematic representation of another embodiment of the detection device according to the invention,

Fig. 4 eine schematische prinzipielle Darstellung in Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, und Fig. 4 is a schematic principle illustration in side view of a lighting device according to the invention, and

Fig. 5 eine schematische prinzipielle Darstellung der in Fig. 4 dargestellten Beleuchtungseinrichtung in Draufsicht. Fig. 5 is a schematic basic illustration of the lighting device shown in Fig. 4 in plan view.

Die in Fig. 1 dargestellte prinzipielle Anordnung der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist stark vereinfacht und enthält nur die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung. Mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung 10 wird in einer beleuchtungsseitigen Bildebene 12 eine Linie 14 erzeugt. Die Linie 14 wird über einen dichroitischen Strahlteiler oder einen teildurchlässigen Spiegel 16 in Richtung einer Optikeinrichtung 18 gelenkt. Mit Hilfe der Optikeinrichtung 18 wird eine linienförmige Beleuchtung 20 in einer Probe 22 erzeugt. Die Probe 22 ist in einer mehrere Wells 24 aufweisenden Titterplatte 26 angeordnet. Hierbei ist die Beleuchtungslinie derart innerhalb der Probe 22 angeordnet, dass die Ränder der Wells 24 vorzugsweise nicht berührt werden. Ferner ist die Beleuchtungslinie gegenüber einer transparenten, beispielsweise aus Glas bestehenden Bodenplatte 28 derart angeordnet, dass auch die Bodenplatte 28 von der Beleuchtungslinie 20 nicht berührt wird. Hierdurch sind negative Einflüsse der Bodenplatte 28 und/oder der Wände der Wells 24 ausgeschlossen. The basic arrangement of the individual elements of the device according to the invention shown in FIG. 1 is greatly simplified and contains only the essential components of the device. With the aid of an illumination device 10 , a line 14 is generated in an image plane 12 on the illumination side. Line 14 is directed in the direction of an optical device 18 via a dichroic beam splitter or a partially transparent mirror 16 . A linear illumination 20 is generated in a sample 22 with the aid of the optical device 18 . The sample 22 is arranged in a titer plate 26 having a plurality of wells 24 . Here, the illumination line is arranged within the sample 22 such that the edges of the wells 24 are preferably not touched. Furthermore, the illumination line is arranged opposite a transparent base plate 28 , for example made of glass, such that the base plate 28 is not touched by the illumination line 20 either. In this way, negative influences of the base plate 28 and / or the walls of the wells 24 are excluded.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Optikeinrichtung 18 nicht nur dazu, die von der Beleuchtungseinrichtung 10 erzeugte Strahlung in der Probe 22 abzubilden, sondern auch dazu, die von den in der Probe vorhandenen Partikeln abgegebene Lumineszenzstrahlung in Richtung einer Detektionseinrichtung 30 zu lenken. Hierbei wird die von der Probe abgegebene Strahlung durch den dichroitischen Strahlteiler nicht abgelenkt. Auf der Detektoreinrichtung 30, bei der es sich beispielsweise um eine CCD-Zeilenkamera handelt, wird eine Linie 32 abgebildet. Zur Abbildung der Linie 32 kann, wenn es sich bei der Detektoreinrichtung 30 nicht um eine CCD-Zeilenkamera handelt, eine Spaltblende in dem Strahlengang vor dem Detektor 30 vorgesehen sein. Bei Verwendung einer CCD-Zeilenkamera als Detektoreinrichtung 30 stellt die Kamerazeile selbst die Blende eines konfokalen Aufbaus dar. Die in den einzelnen Pixeln der CCD-Zeilenkamera auftretenden Messsignale werden über eine Leitung 34 oder mehrere Leitungen von der Detektionseinrichtung 30 an die Auswerteeinrichtung 36 übermittelt. Mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 36 erfolgt eine statische Auswertung, beispielsweise hinsichtlich der Intensitätsverteilung. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the optical device 18 serves not only to image the radiation generated by the illumination device 10 in the sample 22 , but also to direct the luminescent radiation emitted by the particles present in the sample in the direction of a detection device 30 , The radiation emitted by the sample is not deflected by the dichroic beam splitter. A line 32 is imaged on the detector device 30 , which is, for example, a CCD line camera. If the detector device 30 is not a CCD line camera, a slit diaphragm can be provided in the beam path in front of the detector 30 in order to image the line 32 . When using a CCD line camera as the detector device 30 , the camera line itself represents the aperture of a confocal structure. The measurement signals occurring in the individual pixels of the CCD line camera are transmitted from the detection device 30 to the evaluation device 36 via a line 34 or more lines. The evaluation device 36 is used for a static evaluation, for example with regard to the intensity distribution.

Die Auswerteeinrichtung 36, bei der es sich vorzugsweise um einen Computer handelt, kann ferner zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 10 und ggf. weiterer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehener zu steuernder Bauelemente genutzt werden. The evaluation device 36 , which is preferably a computer, can also be used to control the lighting device 10 and possibly other components to be controlled provided in the device according to the invention.

Anstelle einer Optikeinrichtung 18, die sowohl zum Abbilden der von der Beleuchtungseinrichtung 10 erzeugten Beleuchtungslinie 20 in der Probe 22 und dem Abbilden der Lumineszenzstrahlung auf die Detektionseinrichtung 30 dient, können auch zwei gesonderte Optikeinrichtungen vorgesehen werden. Hierbei wird mit Hilfe der einen Optikeinrichtung die Abbildung der Beleuchtungslinie 20 in die Probe 22 realisiert und mit der anderen Beleuchtungseinrichtung die Abbildung der Lumineszenzstrahlung auf die Detektionseinrichtung 30. Beispielsweise kann die Beleuchtung der Probe 22 von der bezüglich Fig. 1 gegenüberliegenden Seite des Probenträgers 26 erfolgen. Das Vorstehen zweier gesonderte Optikeinrichtungen hat den Vorteil, dass diese beispielsweise auf die Beleuchtungswellenlänge und die Lumineszenzwellenlänge besser abgestimmt werden können. Es handelt sich hierbei jedoch um eine teurere Vorrichtung, da zwei getrennte Optikeinheiten erforderlich sind. Instead of an optical device 18 , which serves both for imaging the illumination line 20 generated by the lighting device 10 in the sample 22 and for imaging the luminescent radiation onto the detection device 30 , two separate optical devices can also be provided. In this case, the imaging of the illumination line 20 into the sample 22 is realized with the aid of one optical device and the imaging of the luminescent radiation onto the detection device 30 with the other illumination device. For example, the illumination of the sample 22 can take place from the side of the sample carrier 26 that is opposite with respect to FIG. 1. The protrusion of two separate optical devices has the advantage that they can be better matched to the illumination wavelength and the luminescence wavelength, for example. However, this is a more expensive device because two separate optical units are required.

Zur Anregung der in der Probe 22 befindlichen Partikel bzw. Lumineszenzmarker ist insbesondere eine Laserlichtanregung geeignet. Laser excitation is particularly suitable for excitation of the particles or luminescence markers in the sample 22 .

Bei Verwendung von Optikeinrichtungen mit großer numerischer Apertur kann eine beugungsbegrenzte Beleuchtungslinie 20 innerhalb der Probe 22 realisiert werden. Hierdurch kann eine hohe Auflösung sowie eine gute Unterdrückung der Hintergrundstrahlung erzielt werden. Vorzugsweise werden bei der Erfindung Optikeinrichtungen mit einer numerischen Appertur eingesetzt, die höher als 0,7, insbesondere höher als 0,9 ist. Beispielsweise werden bei einem 20-fach Objektiv mit einer numerischen Appertur von 0,7 oder einem 40-fach Objektiv mit einer numerischen Appertur von 0,95 sehr gute Messergebnisse erzielt. When using optical devices with a large numerical aperture, a diffraction-limited illumination line 20 can be realized within the sample 22 . This enables high resolution and good suppression of the background radiation to be achieved. Optical devices with a numerical aperture which is higher than 0.7, in particular higher than 0.9, are preferably used in the invention. For example, very good measurement results are achieved with a 20x lens with a numerical aperture of 0.7 or a 40x lens with a numerical aperture of 0.95.

Bei der abbildenden Optikeinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen typischen Mikroskopaufbau, in dem ein Objektiv und eine Tubuslinse kombiniert ist. The imaging optical device is for example, a typical microscope setup in which a lens and a tube lens is combined.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind identische oder ähnliche Bauteile der Vorrichtung mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung weist in diesem Beispiel fasergekoppelte Laser 15 auf. Der Aufbau der Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit der Optik 38, die Linsen 70-76 aufweist, entspricht dem anhand Fig. 4 beschriebenen Aufbau. Die Strahlen werden mit Hilfe einer Optik 38 gebündelt und erzeugen wiederum in der beleuchtungsseitigen Bildebene 12 eine - in Fig. 2 als Punkt dargestellte - Linie 14. Die Optik 38 ist hierbei Bestandteil der Optikeinrichtung 18, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Objektiv 40 sowie eine Tubuslinse 42 aufweist, um die Beleuchtungslinie 20 in der Probe 22 abzubilden. In the embodiment shown in FIG. 2, identical or similar components of the device are designated with the same reference numerals as in FIG. 1. In this example, the lighting device has fiber-coupled lasers 15 . The construction of the lighting device in connection with the optics 38 , which has lenses 70-76 , corresponds to the construction described with reference to FIG. 4. The beams are bundled with the aid of an optical system 38 and in turn generate a line 14 in the image plane 12 on the illumination side - shown as a dot in FIG. 2. In this case, the optics 38 is part of the optics device 18 , which in the exemplary embodiment shown has a lens 40 and a tube lens 42 in order to image the illumination line 20 in the sample 22 .

Die Beleuchtungseinrichtung ist in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ferner derart aufgebaut, dass sie in nicht dargestellten Lasern Laserlicht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erzeugt, das dann divergent aus dem Faserende 15 austritt. Somit werden beispielsweise in der Probe 22 enthaltene unterschiedliche Farbstoffmarker gleichzeitig zur Lumineszenz angeregt. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the lighting device is also constructed in such a way that it generates laser light in different wavelength ranges in lasers (not shown), which then emerges divergently from the fiber end 15 . Thus, for example, different dye markers contained in the sample 22 are simultaneously excited to luminescence.

Entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die von den in der Probe 22 vorhandenen Partikeln abgegebene Strahlung durch den dichroitischen Strahlteiler transmittiert. Der dichroitische Strahlteiler 16 hat entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Strahlteiler 16 wiederum die Aufgabe, die von der Beleuchtungseinrichtung 10 kommende Strahlung in Richtung der Probe 22 zu lenken und von der Probe abgegebene Strahlung zu transmittieren. Hinter einer detektionsseitigen Bildebene 44, die in Fig. 1 der Oberfläche der CCD-Zeilenkamera 30 entspricht, ist eine weitere Optikeinrichtung 46 vorgesehen. Die Optikeinrichtung 46 weist einen Spiegel 48 auf, der die von der Probe 22 kommende Strahlung in Richtung eines gekrümmten Gitters 50 umlenkt. Durch das gekrümmte Gitter 50 erfolgt eine spektrale Zerlegung der von der Probe abgegebenen Lumineszenz in die einzelnen Lumineszenz-Wellenlängenbereiche. Durch das gekrümmte Gitter 50 werden die einzelnen Wellenlängenbereiche in eine zweite detektionsseitige Bildebene 52 abgebildet. In der Bildebene 52 wird je Wellenlängenbereich eine in Fig. 2 als Punkt dargestellte Linie 54, 56 abgebildet. Da die Probe von der Beleuchtungseinrichtung 10 nur mit elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche angeregt wird und die Probe ferner nur Farbstoffmarker bestimmter Farben aufweist, erfolgt durch das gekrümmte Gitter 50 keine kontinuierliche spektrale Aufteilung sondern eine Aufteilung in einzelne Linien. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the radiation emitted by the particles present in the sample 22 is transmitted through the dichroic beam splitter. The dichroic beam splitter 16 , in accordance with the beam splitter 16 shown in FIG. 1, in turn has the task of directing the radiation coming from the illumination device 10 in the direction of the sample 22 and of transmitting radiation emitted by the sample. A further optical device 46 is provided behind an image plane 44 on the detection side, which corresponds to the surface of the CCD line camera 30 in FIG. 1. The optical device 46 has a mirror 48 which deflects the radiation coming from the sample 22 in the direction of a curved grating 50 . The curved grating 50 spectrally decomposes the luminescence emitted by the sample into the individual luminescence wavelength ranges. The individual wavelength ranges are imaged in a second detection-side image plane 52 by the curved grating 50 . A line 54 , 56 shown as a dot in FIG. 2 is depicted in the image plane 52 for each wavelength range. Since the sample is only excited by the illumination device 10 with electromagnetic radiation of certain wavelength ranges and the sample also only has dye markers of certain colors, the curved grating 50 does not result in a continuous spectral division, but rather a division into individual lines.

In der Bildebene 52 kann zur Detektion der von der Probe 22 abgegebenen Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen eine CCD-Flächenkamera angeordnet sein. Die einzelnen auf der CCD-Flächenkamera abgebildeten Linien 54, 56 weisen einen Abstand zueinander auf, da nicht das gesamte Spektrum abgebildet wird. Es ist somit auf einfache Weise möglich, durch Auslesen einzelner Pixel bzw. einzelner Zeilen der CCD-Flächenkamera Informationen über die einzelnen spektralen Bereiche zu erhalten. Durch das Addieren der Pixel einer oder mehrerer benachbarter Zeilen kann die Intensität der Lumineszenz in dem entsprechenden Wellenlängenbereich erhöht werden. Mit den einzelnen spektralen Linien (54, 56) kann sodann die Bildung eines Histogramms oder eine Korrelationsberechnung erfolgen. A CCD area camera can be arranged in the image plane 52 in order to detect the radiation emitted by the sample 22 in different wavelength ranges. The individual lines 54 , 56 imaged on the CCD area camera are at a distance from one another, since the entire spectrum is not imaged. It is thus possible in a simple manner to obtain information about the individual spectral ranges by reading out individual pixels or individual lines of the CCD area camera. By adding the pixels of one or more adjacent lines, the intensity of the luminescence in the corresponding wavelength range can be increased. A histogram or a correlation calculation can then be carried out using the individual spectral lines ( 54 , 56 ).

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht hinsichtlich der Beleuchtungseinrichtung 10 und der Anregung der Probe 12 beispielsweise der anhand Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform. Es erfolgt wiederum eine Anregung der Probe gleichzeitig in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Zur spektralen Auftrennung der von der Probe abgegebenen Lumineszenz-Strahlung in den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen weist die Detektonseinrichtung ein Prisma 60 auf. Mit Hilfe einer dem Prisma vorgeschalteten Linse 62 sowie einer dem Prisma nachgeschalteten Linse 64 werden die einzelnen Spektrallinien 54, 56 in der zweiten Bildebene 52 der Detektionseinrichtung gebildet. Als Detektor kann auf Höhe der Bildebene 52 wiederum eine CCD- Flächenkamera vorgesehen sein. The embodiment shown in FIG. 3 corresponds for example to the embodiment described with reference to FIG. 2 with regard to the illumination device 10 and the excitation of the sample 12 . Again, the sample is excited simultaneously in different wavelength ranges. The detection device has a prism 60 for the spectral separation of the luminescence radiation emitted by the sample in the different wavelength ranges. The individual spectral lines 54 , 56 are formed in the second image plane 52 of the detection device with the aid of a lens 62 connected upstream of the prism and a lens 64 connected downstream of the prism. A CCD area camera can in turn be provided as a detector at the level of the image plane 52 .

In den Fig. 4 und 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen der Linie 14 dargestellt. Das Abbilden der durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugten Beleuchtungslinie 14 in die Probe sowie das Detektieren der von der Probe abgegebenen Lumineszenz-Strahlung kann wie vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben, erfolgen. In Figs. 4 and 5, a preferred embodiment of the illumination device is illustrated for generating the curve 14. The imaging of the illumination line 14 generated by the illumination device into the sample and the detection of the luminescence radiation emitted by the sample can be carried out as described above with reference to FIGS. 1 to 3.

Die Beleuchtungseinrichtung weist nicht dargestellte Laser auf, die in eine Faser Licht einkoppeln, das divergent von dem Faserende 15 gestreut wird. Vor der beleuchtungsseitigen Bildebene 12 ist eine Powell-Linse 70 vorgesehen. Durch die Powell-Linse 70 erfolgt eine Homogenisierung des Strahlenbündels, d. h. eine Homogenisierung über die Länge der Beleuchtungslinie. Mit bekannten Powell-Linsen kann eine Homogenisierung bis auf 5% erreicht werden. Zur Bestimmung der geforderten Länge der Beleuchtungslinie 20 innerhalb der Probe 22 ist der Powell-Linse 70 eine Zylinderlinse 72 nachgeschaltet. Da es sich bei der Powell-Linse um eine asphärische Zylinderlinse handelt, wird die Divergenz in der einen Richtung stark vergrößert und in der anderen Richtung nicht beeinflusst. Durch die Zylinderlinse 72 kann der divergente Teil des Strahlenbündels kollimiert werden. Mit Hilfe einer zweiten Zylinderlinse 74, die gegenüber der ersten Zylinderlinse 72 um 90° gedreht ist, ist eine sehr scharfe Beleuchtungslinie 14 realisierbar. Durch Erhöhung der Schärfe der Beleuchtungslinie 14 kann die Auflösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert werden. The lighting device has lasers, not shown, which couple light into a fiber, which is divergently scattered by the fiber end 15 . A Powell lens 70 is provided in front of the image plane 12 on the illumination side. The Powell lens 70 homogenizes the beam, ie homogenizes the length of the illumination line. With known Powell lenses, homogenization down to 5% can be achieved. To determine the required length of the illumination line 20 within the sample 22 , the Powell lens 70 is followed by a cylindrical lens 72 . Since the Powell lens is an aspherical cylindrical lens, the divergence is greatly increased in one direction and not influenced in the other direction. The divergent part of the beam can be collimated by the cylindrical lens 72 . A very sharp illumination line 14 can be realized with the aid of a second cylindrical lens 74 , which is rotated through 90 ° with respect to the first cylindrical lens 72 . The resolution of the device according to the invention can be improved by increasing the sharpness of the illumination line 14 .

Mit Hilfe einer der Powell-Linse 70 vorgeschalteten Linse 76 erfolgt eine bessere Kollimierung der Bündelung des Strahlengangs aus der Faser 15 vor dem Eintritt in die Powell-Linse 70. With the aid of a lens 76 connected upstream of the Powell lens 70 , the bundling of the beam path from the fiber 15 is better collimated before entering the Powell lens 70 .

Claims

1. Device for examining chemical and / or biological samples with the help of luminescence spectroscopy, with
a sample carrier ( 26 ) receiving the sample ( 22 ),
an illumination device ( 10 ) for the luminescence excitation of particles contained in the sample ( 22 ),
an optical device ( 18 ) for imaging a linear illumination ( 22 ) in the sample,
a detection device ( 30 ) having a plurality of individual detectors for detecting the radiation emitted by the sample ( 22 ) along a line, and
an evaluation device ( 36 ) connected to the detection device ( 30 ) for statistical evaluation of the radiation detected by the detection device ( 30 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that a CCD detector is provided as the detection device, where each pixel of a detector line as a single detector or a group of pixels each as a single detector serves.

3. Device according to claim 2, characterized in that the pixels or pixel groups from the evaluation device can be evaluated in parallel.

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the lighting device ( 10 ) has at least one cylindrical lens for generating an illumination line ( 20 ) in the sample ( 22 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the lighting device ( 10 ) for homogenizing the lighting line ( 14 ) over its length has a limiting device which is designed such that only a central region with high intensity of the line generated by the cylindrical lens in the Sample ( 22 ) is directed.

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that a plurality, preferably at least three, particularly preferably at least five cylindrical lenses or a cylindrical lens array with more than 100 cylindrical lenses are provided for generating a common illumination line ( 20 ).

7. The device according to claim 1, characterized in that the lighting device ( 10 ) has a line generator lens and / or a Powell lens.

8. Device according to one of claims 1-7, characterized in that the optical device ( 18 ) for generating line lighting ( 20 ) has a slit aperture illuminated by the lighting device ( 10 ).

9. Device according to one of claims 1-8, characterized in that the optical device has a plurality, preferably at least four and particularly preferably at least 20 optical fibers, the fiber ends of which are arranged along a line and the illumination device ( 10 ) couples radiation into the fiber ends.

10. Device according to one of claims 1-9, characterized in that the lighting device ( 10 ) generates laser light.

11. The device according to any one of claims 1-10, characterized in that the detection device ( 30 ) is designed as a confocal detection device.

12. The device according to claim 11, characterized in that the detection device ( 30 ) has a slit diaphragm in the direction of the beam path in front of a detector.

13. Device according to one of claims 1-12, characterized in that the detection device ( 30 ) has a line detector, in particular a CCD camera or one or two-dimensional line camera.

14. Device according to one of claims 1-13, characterized in that the lighting device ( 10 ) generates radiation for luminescence excitation in several preferably three wavelength ranges, in particular 488, 531 and 633 nm.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the detection device ( 30 ) has a spectrograph which breaks down the radiation emitted by the sample into spectral components.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the detection device ( 30 ) has a two-dimensional detector, preferably a CCD area camera.

17. The device according to any one of claims 1-16, characterized in that the detection device ( 30 ) has at least one dichroic beam splitter or at least one partially transparent mirror ( 16 ).

18. Device according to one of claims 13-17, characterized in that the detection device ( 30 ) for the spectral decomposition of the radiation emitted by the sample has a curved grating ( 50 ).

19. The apparatus of claim 17 or 18, characterized in that the detection device ( 30 ) for each wavelength range has a detector, preferably a CCD camera or line camera.

20. Device according to one of claims 1-19, characterized in that the lighting device ( 10 ) generates linearly polarized radiation.

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the detection device ( 30 ) has at least one polarization filter and preferably a plurality of detectors and / or at least one two-dimensional detector.

22. Device according to one of claims 1-21, characterized in that the evaluation device ( 36 ) carries out an intensity distribution of different radiations emitted by the sample, in particular separately for individual spectral ranges.

23. Device according to one of claims 1-22, characterized in that the evaluation device ( 36 ) carries out a correlation method.

24. Device according to one of claims 1-23, characterized in that the evaluation device ( 36 ) creates a histogram.

25. Device according to one of claims 1-24, characterized by a movement device for moving the illumination line ( 20 ) relative to the sample ( 22 ).

26. The apparatus according to claim 25, characterized in that the movement device has a tilting mirror.

27. The device according to any one of claims 1-26, characterized in that the lighting device ( 10 ) is connected to a control device for controlling lighting cycles.

28. The device according to any one of claims 1-27, characterized in that the sample carrier ( 26 ) has a plurality of depressions each receiving a sample.

29. A method for examining chemical and / or biological samples using luminescence spectroscopy, comprising the steps:
Illuminating the sample along a line by means of an illumination device ( 10 ) for luminescence excitation of a sample ( 22 ) containing particles,
Detecting the radiation emitted by the sample ( 22 ) along a line, spatially separated regions of the radiation emitted along a line being recorded by individual detectors,
Converting the received radiation into electrical signals by the individual detectors and
parallel statistical evaluation of the signals generated by the individual detectors.

30. The method of claim 29, wherein more than 200, in particular more than 500 and particularly preferably more than 1000 measurements can be carried out in parallel in one sample.

31. The method according to claim 29 or 30, in which as Individual detectors the pixels or pixel groups of a CCD detector, in particular an avalanche detector can be used.

32. Use of the device according to one of claims 1-28 for Implementation of the method according to one of claims 29-31, especially for the implementation of FIDA, FIMDA, C-Mafid and / or lifetime investigations.