Wissenschaftler, die in der Genomik und Proteomik arbeiten, brauchen Ergebnisse auf Knopfdruck, damit sie sich an ihre eigentliche Arbeit machen können - Arzneimittelforschung, moderne Diagnostik und Aufbau von Verständnis für die Dinge des Lebens. Als DeNovix anfing, ein Spektralphotometer für Life-Science-Analysen zu entwickeln, lautete die Zielvorgabe, ein schnelles, einfaches und kinderleicht bedienbares Gerät zu schaffen, das in Sekundenschnelle genaue und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Mit Hilfe kleiner Gleichstrommotoren von FAULHABER stellt das DS-11 automatisch die optimalen Messparameter für Proben von nur 0,5 µl ein, so dass der Anwender jedes Mal qualitativ hochwertige Datensätze erfassen kann.
In der Spektrophotometrie geben die Menge und Wellenlänge des von einer Probe absorbierten Lichts Aufschluss über die Art und Konzentration der vorhandenen Moleküle. Mikrovolumen-Spektralphotometer wie das DS-11 ermöglichen es den Forschern, schnelle und genaue Ergebnisse zu erzielen, mit minimalen Probenmengen auszukommen und schneller zur Beantwortung der eigentlichen Fragen überzugehen, die Gegenstand der Forschung sind.
Um eine optimale Absorptionsmessung durchzuführen, muss eine optische Weglänge (Optical Wavelength, OPL) für die Größe und Eigenschaften jeder einzelnen Probe skaliert werden. Leider wird bei den in diesen Berechnungen üblicherweise verwendeten Konvertierungsfaktoren eine OPL von 10 mm zugrunde gelegt. Dies hat zur Folge, dass die OPL für jede Probe und jede Messung angepasst und dann skaliert werden muss, um den tatsächlichen Wert zu ermitteln. Je genauer und reproduzierbarer die OPL ist, desto genauer sind die Ergebnisse der Analyse. Die entscheidende Innovation der DS-11 ist die SmartPath-Technologie von DeNovix, die die OPL automatisch optimiert, um zu verlässlichen und aussagefähigen Ergebnissen zu kommen.
Für das DeNovix-Team stand bei der Entwicklung des DS-11 von Anfang die Benutzerfreundlichkeit im Vordergrund. Das Gerät arbeitet mit einem Android-Betriebssystem für die Bedienung und Analyse über einen Touchscreen, kommt also ohne einen zusätzlichen PC aus. Es besteht aus einem 20 x 33 cm großen Sockel mit Probenhaltern, die für den Mikrovolumen- und Küvettenmodus erhältlich sind. Bei der Mikrovolumen-Version überträgt ein Lichtwellenleiter das Signal von einer Xenonlampe im Sockel des Instruments zur Spitze des Probenhalters.
Während einer Messung senkt der Benutzer einen Gelenkmessarm ab, der ein Lichtleitfaserkabel mit der Probe in Kontakt bringt. Bei Berühren des Touchscreens wird der Analysealgorithmus gestartet, der während einer Datenerfassungsperiode kontinuierlich die Feineinstellung der Halterposition vornimmt.
Elektromagnetische Energie (Licht im Wellenlängenbereich von 190 bis 840 nm) durchläuft die Lichtwellenleiter und die optischen Verbindungen und gelangt zum Spektrometer, wo ein linearer 2.048-Pixel-CCD-Detektor die Werte zur Analyse ausliest.
Mit Hilfe der SmartPath-Technologie wird eine erste Absorptionsmessung zur Anpassung der Position des Probenhalters und damit zur OPL-Optimierung durchgeführt. Das System basiert auf ausgeklügelten Algorithmen, aber damit diese effektiv arbeiten können, benötigen sie ein genaues, opto-mechanisches Positionierungssystem mit geschlossenem Regelkreis, das mehrere Iterationen in wenigen Sekunden durchführen kann. Als ob all das nicht schon schwierig genug wäre, hat sich das DeNovix-Team einen ehrgeizigen Zeitplan für die Produktentwicklung gesetzt. Nötig war dafür innovative Technik, aber auch ein effizientes Design.
Ein erster Schritt auf diesem Weg war die Vereinfachung des Entwicklungsprozesses durch Entschärfung der Randbedingungen. Statt zu versuchen, die OPL in drei Raumrichtungen zu optimieren, konzentrierte sich das Team darauf, den Probenhalter nur entlang der z -Achse zu positionieren und ihn in den anderen Raumrichtungen "schweben" zu lassen. Damit entfielen Komponenten im fertigen Gerät, wodurch Kosten, Integrationszeit und Fehlerquellen reduziert wurden.
Ein erster Schritt auf diesem Weg war die Vereinfachung des Entwicklungsprozesses durch Entschärfung der Randbedingungen. Statt zu versuchen, die OPL in drei Raumrichtungen zu optimieren, konzentrierte sich das Team darauf, den Probenhalter nur entlang der z -Achse zu positionieren und ihn in den anderen Raumrichtungen "schweben" zu lassen. Damit entfielen Komponenten im fertigen Gerät, wodurch Kosten, Integrationszeit und Fehlerquellen reduziert wurden.
Zur Positionierung der z-Achse wird bei dieser Konstruktion eine Feingewindespindel über einen Servomotor angetrieben, der in einem geschlossenen Regelkreis arbeitet. Ein Planetengetriebe sorgt mit seinem Untersetzungsverhältnis dafür, dass eine Umdrehung des Motors einer Teilumdrehung der Spindel entspricht. Ein hochauflösender magnetischer Encoder liefert eine Feedback-Meldung, anhand de
