Dispositivo para la medición de la luz, que procede desde partículas o desde células biológicas de tamaño microscópico.

Dispositivo para la medición de la luz emitida desde partículas o células (12) de tamaño microscópico, con una cubeta de paso

(8), a través de la cual se conducen las partículas o células luminosas (12), en el que la cubeta de paso (8) presenta una ventana transparente a la luz, y con un foto detector (2), que detecta la luz emitida desde las partículas o células luminosas (12), y con un elemento óptico, que conduce la luz que sale desde la ventana (3) hacia el foto detector (2), en el que el elemento óptico está configurado como cilindro (4, 9) con una superficie de reflexión cilíndrica, en el que la cubeta de paso (8) está dispuesta fuera del cilindro (4, 9), de tal manera que el cilindro (4, 9) está dispuesta entre la cubeta de paso (8) y el foto detector (2), en el que la cubeta de paso (8) está dispuesta con su eje longitudinal perpendicularmente al eje longitudinal del cilindro (4, 9), y en el que el dispositivo está configurado para la medición de la luz fluorescente que procede desde partículas o células (12) de tamaño microscópico, en el que entre la cubeta de paso (8) y el foto detector (2) se encuentra un filtro de luz fluorescente (6) que deja pasar luz fluorescente, el dispositivo está libre de lentes, y el cilindro (4, 9) tiene una abertura numérica grande, donde el diámetro de la superficie de reflexión cilíndrica es al menos 50 veces mayor que la distancia mínima entre la partícula emisora de luz y la abertura de entrada de la luz del cilindro (4, 9), donde la superficie de reflexión cilíndrica está formada mediante un revestimiento del cilindro (4, 9).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2004/000394.

Solicitante: Partec GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Am Flugplatz 13 02828 Görlitz ALEMANIA.

Inventor/es: GÖHDE,WOLFGANG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación de características de partículas;... > G01N15/14 (Investigación por medios electroópticos)

PDF original: ES-2494016_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo para la medición de la luz, que procede desde partículas o desde células biológicas de tamaño microscópico.

Se conocen procedimientos para la caracterización de partículas o células biológicas de tamaño microscópico, en los que estas partículas se ponen en suspensión a través de un rayo de luz intensivo, por ejemplo un láser. La luz dispersada por las partículas es capturada bajo ángulos diferentes y es detectada por foto detectores sensibles y es medida. Para la diferenciación de diferentes tipos de células, se marcan las células con la ayuda de colorantes fluorescentes especiales. Las diferentes células pueden ser coloreadas con marcadores diferentes. Si estas células pasan el rayo de luz para la excitación de la fluorescencia, emiten luz de fluorescencia, que es detectada y cuantificada de la misma manera con la ayuda de foto detectores. De esta manera, se pueden distinguir, por ejemplo, en un único proceso de medición diferentes células sanguíneas o glóbulos blancos entre sí, y se pueden contar.

Este procedimiento conocido bajo el concepto "Citofotometría de Flujo" o "Flow Cytometry" ha encontrado una gran difusión en el diagnóstico médico. Sirve, por ejemplo, para el reconocimiento automático de células cancerosas, para la cuantlflcaclón de subpoblaciones de leucocitos y para la evaluación del estado inmune de pacientes de HIV-SIDA a través de la detección y recuento de los leucocitos responsables de la defensa inmune. Además, estos procedimientos sirven como métodos analíticos con la utilización de partículas de plástico de tamaño microscópico, en las que se ligan las sustancias bioquímicas a medir como ácidos nucleicos y proteínas junto con colorantes de fluorescencia. A continuación se menciona de forma simplificadora y como representación de otras posibilidades de aplicación, la utilización en el marco de la citofotometría de flujo.

El planteamiento del cometido técnico de la medición consiste en detectar efectivamente las cantidades muy pequeñas de luz, que proceden desde células o partículas tan pequeñas. Para poder dimensionar el mayor número posible de células o partículas dentro de una corta duración de tiempo, éstas se mueven muy rápidamente a través del rayo de luz. Los citómetros de flujo modernos detectan más de 1. partículas individuales por segundo en periodos de residencia en el rayo de luz Inferiores a 1 pseg. Desde el punto de vista de la técnica de medición, esto significa que los tiempos de integración para la medición de la luz son muy cortos.

A pesar de todo, para poder alcanzar una sensibilidad suficiente de la medición, la luz emitida desde las partículas es detectada por objetivos microscópicos, que tienen una abertura numérica alta, para que sea detectada una porción grande de la luz. Por lo tanto, se utilizan elementos ópticos entre una cubeta de difusión y un foto detector, que deben alimentar al foto detector una porción lo más grande posible de la luz emitida por las células. Todos los citofotómetros de flujo conocidos en la práctica utilizan objetivos del mismo tipo con abertura numérica alta para la detección de un ángulo espacial lo más grande posible y, por lo tanto, de una porción lo más grande posible de la luz fluorescente emitida desde las células, puesto que la luz no es reflejada por las partículas en una dirección determinada, sino que es emitida esféricamente. A través de elementos ópticos conectados a continuación, sistemas de lentes y reproducciones intermedias, la luz fluorescente llega al o a varios foto receptores.

Se conoce a partir del documento US 5 822 62 un dispositivo de este tipo, que trabaja con lentes ópticas.

Una característica de estas disposiciones ópticas conocidas es que los sistemas ópticos utilizados, debido a la nitidez reducida de fondo unida con la abertura numérica alta, requieren una reproducción óptica muy precisa del lugar de medición o bien de la célula a medir. Esto conduce a altos requerimientos en la precisión de los componentes, en la estabilidad mecánica de toda la disposición de medición y, por lo tanto, a un gasto de ajuste considerable. La sensibilidad correspondientemente grande de estos sistemas de medición no permite, por ejemplo, el empleo móvil, por ejemplo en laboratorios móviles para el control microbiológico de aguas residuales o para la determinación concomitante con la terapia del estado inmune de pacientes HIV-SIDA en regiones sin el abastimiento médico básico respectivo o bien sin infraestructura de laboratorio.

Se conoce a partir del documento DE 197 52 33 A1 un dispositivo para la detección de partículas con estructuras ópticas no reproducibles, en el que a través del contorno o bien la sección transversal de la estructura conductora de luz, existe la posibilidad de concentrar la luz y modificar la distribución de la intensidad sobre la sección transversal.

La invención tiene el cometido de mejorar un dispositivo del tipo indicado al principio, con el propósito de que esté configurado robusto manteniendo la sensibilidad de medición y la exactitud de medición y se pueda emplear en laboratorios móviles, y de que se puedan reducir o bien ahorrar totalmente el gasto de mantenimiento, la medida en intervenciones de ajuste y la sensibilidad a averías.

Este cometido se soluciona por medio de un dispositivo con las características de la reivindicación 1.

Con otras palabras, la invención propone configurar el elemento óptico como cilindro con una superficie de reflexión cilindrica. En lugar de una estructura complicada, que comprende varias lentes ópticas, se utiliza un elemento óptico robusto, de una sola pieza, que no necesita ningún ajuste o mantenimiento. Como cilindro en el sentido de la

presente propuesta se designan aquí, como se explica en detalle a continuación, tanto cuerpos macizos como también cuerpos huecos. La forma de la sección transversal de un cilindro de este tipo es con preferencia redonda circular, por ejemplo en virtud de ventajas de fabricación; las ventajas de acuerdo con la propuesta se obtienen, sin embargo, también por ejemplo en el caso de secciones transversales de forma ovoide o poligonal, configuradas de 5 forma diferente de un círculo. Las superficies de reflexión cilindricas proporcionan un túnel para la luz, a través del cual llega prácticamente sin pérdida desde la cubeta de paso hacia el foto detector.

Aparte de una robustez mejorada se posibilitan otras ventajas a través de la configuración propuesta del dispositivo. Sensibilidad mejorada del dispositivo:

La disposición propuesta permite la medición de cantidades mínimas de luz, que proceden desde partículas o 1 células de tamaño microscópico. Frente al estado de la técnica, esta disposición no requiere lentes o sistemas de lentes complicados. De esta manera se suprimen los inconvenientes de las lentes necesarias en otro caso con abertura numérica alta y el gasto de ajuste alto implicado con ello. La disposición propuesta requiere claramente menos superficies límites ópticas. Esto conduce a pérdidas de luz más reducidas y, por lo tanto, a una mayor sensibilidad de medición.

Con un diámetro correspondientemente grande del cilindro receptor de la luz se puede asegurar que la porción de la luz detectable, en general, de acuerdo con la técnica de medición llega lo más completamente posible al cilindro receptor de la luz, es decir, al espacio rodeado por la superficie de reflexión cilindrica. Esto es coherente con que el ángulo espacial de la luz fluorescente a detectar se determina esencialmente por el ángulo de reflexión total en las superficies límites del líquido y la pared de vidrio en el canal de la cubeta y la ventana de la cubeta. De la luz 2 fluorescente emitida esféricamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Dispositivo para la medición de la luz emitida desde partículas o células (12) de tamaño microscópico, con una cubeta de paso (8), a través de la cual se conducen las partículas o células luminosas (12), en el que la cubeta de paso (8) presenta una ventana transparente a la luz, y con un foto detector (2), que detecta la luz emitida desde las partículas o células luminosas (12), y con un elemento óptico, que conduce la luz que sale desde la ventana (3) hacia el foto detector (2), en el que el elemento óptico está configurado como cilindro (4, 9) con una superficie de reflexión cilindrica, en el que la cubeta de paso (8) está dispuesta fuera del cilindro (4, 9), de tal manera que el cilindro (4, 9) está dispuesta entre la cubeta de paso (8) y el foto detector (2), en el que la cubeta de paso (8) está dispuesta con su eje longitudinal perpendicularmente al eje longitudinal del cilindro (4, 9), y en el que el dispositivo está configurado para la medición de la luz fluorescente que procede desde partículas o células (12) de tamaño microscópico, en el que entre la cubeta de paso (8) y el foto detector (2) se encuentra un filtro de luz fluorescente (6) que deja pasar luz fluorescente, el dispositivo está libre de lentes, y el cilindro (4, 9) tiene una abertura numérica grande, donde el diámetro de la superficie de reflexión cilindrica es al menos 5 veces mayor que la distancia mínima entre la partícula emisora de luz y la abertura de entrada de la luz del cilindro (4, 9), donde la superficie de reflexión cilindrica está formada mediante un revestimiento del cilindro (4, 9).

2.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el cilindro está configurado como cilindro hueco (4), cuya superficie Interior forma la superficie de reflexión cilindrica.

3 - Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el cilindro está configurado como cilindro macizo (9) transparente a la luz, cuya superficie exterior forma la superficie de reflexión cilindrica.

4 - Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre dos lados de la cubeta de paso (8) se encuentra, respectivamente, una disposición de medición de la luz independiente, que está configurada con diferentes filtros que dejan pasar solamente la luz fluorescente.

- Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque sobre los dos lados de la cubeta de paso (8) están dispuestos filtros de luz fluorescente (6), en el que los dos filtros de luz fluorescente (6) son transparentes para diferentes longitudes de ondas de luz.

6.- Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones, caracterizado porque la superficie de reflexión cilindrica del cilindro (4, 9) presenta una sección transversal redonda circular. El cilindro (4, 9) tiene una abertura numérica grande. La superficie de reflexión cilindrica está formada mediante un revestimiento del cilindro (4, 9).

7.- Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones, caracterizado porque el rayo de luz (L) dirigido sobre las partículas o células (12) se extiende perpendicularmente al eje longitudinal del cilindro (4, 9) y perpendicularmente al eje longitudinal de la cubeta de paso (8).