DE102004051356A1

DE102004051356A1 - Mikroskop mit Laserlichtquelle und Schutzvorrichtung gegen Augenschäden

Info

Publication number: DE102004051356A1
Application number: DE102004051356A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Kramer; Brüne Dr. Venus
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US7293885B2; US20060109459A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop, bei dem Laserlicht zur Bestrahlung einer zu untersuchenden Probe verwendet wird und das mit einer Schutzvorrichtung zur Vermeidung von Augenschäden durch das Laserlicht ausgestattet ist. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für Mikroskope der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der sowohl die Sicherheit gegen Augenschäden als auch die Sichtbarkeit der Probe gewährleistet sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Schutzvorrichtung mindestens einen Bereich aufweist, der für schädigende Strahlungsanteile undurchlässig, jedoch für nicht schädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässig ist, so daß ein Betrachter durch diesen Bereich hindurch die Probe ohne Gefahr von Augenschäden sehen kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop, bei dem Laserlicht zur Bestrahlung einer zu untersuchenden Probe verwendet wird und das mit einer Schutzvorrichtung zur Vermeidung von Augenschäden durch das Laserlicht ausgestattet ist.
Bei Verwendung von Laserlicht zum Mikroskopieren sind besondere Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um den Nutzer vor Beeinträchtigung der Sehfähigkeit zu schützen. Dies gilt insbesondere für die TIRF-Mikroskopie (TIRF = Total Internal Reflection Fluorescence), weil hier verhältnismäßig intensive Laserstrahlung zum Einsatz kommt.

Aus US 5,850,038 ist es beispielsweise bekannt, Shutter in den Mikroskopstrahlengang zu stellen, die mit dem Betriebszustand des Lasers gekoppelt sind und die verhindern, daß die Laserstrahlung durch die Okulare in das Auge des Beobachters gelangt.

Weiterhin ist es üblich, Gehäuseabdeckungen an optischen Geräten, die mit Laserstrahlung arbeiten, mit Warnschildern zu versehen, um so zu erreichen, daß die Gefährdung subjektiv beachtet wird. Durch Schutzbestimmungen ist festgelegt, daß die Gehäuseabdeckungen nur mit Werkzeugen lösbar sein dürfen. Für den Zugang zu Mikroskopproben allerdings ist die Voraussetzung der Verwendung von Werkzeugen nachteilig und hinderlich.

Die vollständige Einhüllung eines unter Verwendung von Laserlicht betriebenen Mikroskops mit einer undurchsichtigen Hülle, die den Benutzer schützt, ist ebenfalls nachteilig, da der Probenraum schlecht zugänglich und die Probe nicht beobachtbar ist.

Bekannt ist eine Laserschutzhaube, die den Probenraum umschließt und aus Material besteht, das für die Laserstrahlung nicht transparent ist. Damit ist die Laserstrahlung vollständig abgeblockt und erreicht die Augen des Benutzers nicht. Diese Laserschutzhaube weist einen ebenfalls für die Laserstrahlung undurchsichtigen Deckel auf, der über Klappscharniere angelenkt und mit Schließkontakten versehen ist, die mit einer Steuerelektronik in Verbindung stehen.

Ist der Deckel und damit der Kontakt geöffnet, sorgt die Steuerelektronik dafür, daß ein im Laserstrahlengang angeordneter Shutter zugeschaltet und dadurch die Ausbreitung der Laserstrahlung blockiert ist.

Auf diese Weise wird eine aktive Lasersicherheit für den gesamten sichtbaren Spektralbereich des vom Laser kommenden Lichts realisiert. Dies hat allerdings ebenfalls den Nachteil, daß die Probe für den Benutzer in keiner Weise sichtbar ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für Mikroskope der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der sowohl die Sicherheit gegen Augenschäden als auch die Sichtbarkeit der Probe gewährleistet sind.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Schutzvorrichtung mindestens einen Bereich aufweist, der für schädigende Strahlungsanteile undurchlässig, jedoch für nicht schädi gende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässig ist, so daß ein Betrachter durch diesen Bereich hindurch die Probe ohne Gefahr von Augenschäden sehen kann.

Bevorzugt ist die Schutzvorrichtung als ein den Probenraum umschließendes Gehäuse ausgebildet, wobei die Gehäusewandung mindestens einen Bereich aufweist, der für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile des Laserlichts durchlässig ist. Als Material für den durchlässigen Bereich der Gehäusewandung kann gefärbtes, insbesondere rot gefärbtes Plexiglas vorgesehen sein.

Ist rotgefärbtes Plexiglas vorgesehen, so ist dieses so ausgeführt, daß Lichtwellenlängen kleiner 550 nm abgeblockt und Lichtwellenlängen größer 550 nm durchgelassen werden. Bevorzugt sollte das Plexiglas für Lichtwellenlängen von 550 nm bis 700 nm durchlässig sein.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Gehäusewandung mindestens einen Bereich aufweist, der für die Laserstrahlung zwar durchlässig ist, wobei dieser Bereich jedoch eine solche lichtstreuende Wirkung hat, daß die Intensität der austretenden Strahlungsanteile für das Auge unschädlich ist. Als Material können beispielsweise milchig eingefärbtes Plexiglas oder eine geätzte Glasscheibe vorgesehen sein.

Es sind Ausführungen der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung denkbar, bei denen die Gehäusewandung sowohl mindestens einen wie vorbeschrieben lichtstreuenden Bereich als auch mindestens einen Bereich aufweist, der nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile ungestreut hindurchtreten läßt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Gehäuse mit mindestens einer verschließbaren Öffnung versehen ist, die zum Ein- und Ausführen von Gegenständen in bzw. aus dem von dem Gehäuse umschlossenen Probenraum dient, wobei die Öffnung mit einem Gehäuseteil abdeckbar ist. Dieses Gehäuseteil sollte mit der Gehäusewandung über Klappscharniere oder Führungsschienen beweglich verbunden sein.

Bevorzugt korrespondiert das zum Verschließen der Öffnung dienende Gehäuseteil mit einem Schließkontakt, der über eine Ansteuerschaltung mit der Laserlichtquelle so in Verbindung steht, daß bei unverschlossener Öffnung die Einschaltung der Laserlichtquelle nicht möglich ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß innerhalb des von dem Gehäuse umschlossenen Probenraumes eine optische Einrichtung zur Abbildung des Laserstrahlquerschnitts auf einen für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässigen Bereich der Gehäusewandung gerichtet ist, wodurch der Laserstrahlquerschnitt für einen Beobachter mit Blick von außen auf das Gehäuse ohne Gefahr von Augenschäden sichtbar ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt weiterhin, daß die Schutzvorrichtung als Inkubationskammer ausgebildet ist, die mindestens eines der vorgenannten Merkmale aufweist und zugleich die Beobachtung biologischer Proben in einem Klima definierter Luftfeuchte, Temperatur und Atmosphäre in ihrem Wachstumsprozeß ermöglicht.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
1 die Darstellung einer als Gehäuse ausgebildeten, den Probenraum eines Mikroskops umschließenden Schutzvorrichtung in einer ersten Ansicht,
2 die Schutzvorrichtung nach 1 aus einer zweiten Ansicht,
3 anhand eines Diagramms die Transmission von rot gefärbtem Plexiglas in linearer Darstellung und
4 anhand eines weiteren Diagramms die Transmission von rot gefärbtem Plexiglas in logarithmischer Darstellung
1 zeigt die Frontansicht einer in Form eines den Probenraum umschließenden Gehäuses 1 ausgebildeten Schutzvorrichtung für ein Mikroskop, bei dem die sich innerhalb des Gehäuses 1 befindende, zeichnerisch nicht dargestellte Probe mit Laserlicht beaufschlagt wird.
Der Übersichtlichkeit halber sind die Mikroskopbaugruppen nicht dargestellt; erkennbar sind lediglich der Probentisch 2, auf den das Gehäuse 1 aufgesetzt ist, und eine Durchlaßöffnung 3, hier beispielsweise für einen Kondensor.
Erfindungsgemäß weist die als Gehäuse 1 ausgeführte Schutzvorrichtung mindestens einen Bereich auf, der für schädigende Strahlungsanteile undurchlässig, jedoch für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässig ist, so daß ein Betrachter durch diese Bereiche hindurch die Probe ohne Gefahr von Augenschäden sehen kann.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 1 so ausgeführt, daß die Frontseite 4 und die Oberseite 5 derartigen Bereichen entsprechen. Sie bestehen beispielhaft aus rot gefärbtem Plexiglas, das für Lichtwellenlängen im Bereich von 550 nm bis 700 nm durchlässig ist.
Damit wird erreicht, daß der Benutzer des Mikroskops durch die Frontseite 4 und/oder durch die Oberseite 5 hindurch die Probe beobachten kann, ohne der Gefahr einer Augenschädigung ausgesetzt zu sein, da die schädigenden Strahlungsanteile mit Lichtwellenlängen kleiner 550 nm diese Gehäuseteile nicht durchdringen können.
In 1 sind weiterhin die Seitenwände 6 und 7 des Gehäuses 1 erkennbar, die im ausgeführten Beispiel aus milchig weiß gefärbtem Plexiglas bestehen.
2 zeigt das Gehäuse 1 aus 1 in einer Seitenansicht. Zu erkennen sind hier wiederum die Oberseite 5 des Gehäuses 1 und die Durchlaßöffnung 3.
Wie aus 2 weiterhin ersichtlich ist, weist die hier sichtbare Seitenwand 7 eine mit einem Gehäuseteil 8 verschließbare Öffnung 9 auf. Dabei ist das Gehäuseteil 8 in Führungsschienen 10 und 11 so gelagert, daß es relativ zum Gehäuse 1 in der durch Doppelpfeil gekennzeichneten Richtung R verschoben werden kann. Damit ist es möglich, die Öffnung 9 mittels des Gehäuseteils 8 zu verschließen bzw. zu öffnen. Auf diese Weise ist der Probenraum bei Bedarf von außen zugänglich.
Vorteilhaft steht das Gehäuseteil 8 mit einem Schließkontakt in Verbindung, der über eine Ansteuerschaltung mit der Quelle für das Laserlicht so gekoppelt ist, daß bei unverschlossener Öffnung 8 die Einschaltung der Quelle des Laserlichtes nicht möglich ist bzw. die Quelle des Laserlichts abgeschaltet wird, wenn beim Betreiben des Mikroskops und eingeschalteter Quelle das Gehäuseteil 8 verschoben und dabei die Öffnung 9 freigegeben wird. Auf diese Weise ist eine aktive Sicherheit gegen Augenschäden gegeben.
Insbesondere für Applikationen mit TIRF ist es erforderlich, den in das Mikroskop eingeblendeten Laserstrahl für das Experiment einzujustieren. Um dies unter Laserschutzbedingungen vornehmen zu können, ist es von Vorteil, in der Wandung des Gehäuses 1 einen oder auch mehrere Flächenabschnitte mit hoher Streuwirkung auszubilden, so daß der Laserstrahl von außen gesehen werden kann, jedoch keine Verletzungsgefahr gegeben ist.
Da insbesondere bei der Applikation TIRF der Laserstrahl nach dem Austritt aus dem Objektiv um einen großen Winkel verkippt werden kann, sollte sich dieser Flächenbereich auf einer der Seitenwände 6 oder 7, auf der Frontseite 4 oder auch auf der Oberseite 5 befinden.
Als Flächenabschnitt mit hoher Streuwirkung kann in einer bevorzugten Ausgestaltung das Gehäuseteil 8 vorgesehen sein.
Das Gehäuse 1 kann bevorzugt als Inkubationskammer ausgebildet sein, so daß die Beobachtung biologischer Proben in ihrem Wachstumsprozeß möglich ist. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 1 an seiner Rückseite 12 mindestens einen Inkubationsanschluß 13 auf, über den das Klima innerhalb des Probenraumes bezüglich Luftfeuchte, Temperatur und Gasatmosphäre beeinflußt werden kann.
Bei der Inkubation werden biologische Proben in einem Klima definierter Luftfeuchte, Temperatur und eines definierten Gasgemisches gehalten, wodurch es gelingt, Zellen und Organismen in ihrem Wachstumsprozeß mit dem Mikroskop zu beobachten. Üblicherweise werden derartige Inkubatoren vollständig transparent ausgeführt, um den Nutzer einen leichteren Zugang zum Probenraum oberhalb und unterhalb des Objektivs zu ermöglichen. Erfolgt die Bestrahlung der Probe jedoch mit Laserlicht, so ist die vorbeschriebene Schutzvorrichtung von Vorteil und im Hinblick auf die Laserschutzbestimmungen unerläßlich.
3 zeigt die Transmission von rot gefärbtem Plexiglas, wie es beispielsweise in dem hier beschriebenen Gehäuse 1 für die Frontseite 4 und die Oberseite 5 verwendet wird, in linearer Darstellung.
4 zeigt diese Transmission in logarithmischer Darstellung.
Wie aus 3 und 4 zu sehen ist, wird durch die Schutzvorrichtung die Intensität der Laserstrahlung im Bereich der Wellenlängen unter 550 nm um einen Faktor 10000 geschwächt, so daß die Verwendung von Lasern der Schutzklasse 3B mit einem eingeschränkten Wellenlängenbereich ohne Gefahr möglich ist.

1: Gehäuse
2: Probentisch
3: Durchlaßöffnung für Mikroskopobjektiv
4: Frontseite
5: Oberseite
6, 7: Seitenwände
8: Gehäuseteil
9: Öffnung
10, 11: Führungsschienen
12: Rückseite
13: Inkubationsanschluß

Claims

Mikroskop, bei dem Laserlicht zur Bestrahlung einer zu untersuchenden Probe verwendet wird und das mit einer Schutzvorrichtung zur Vermeidung von Augenschäden durch das Laserlicht ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß – die Schutzvorrichtung mindestens einen Bereich aufweist, der für schädigende Strahlungsanteile undurchlässig, jedoch für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässig ist, – so daß ein Betrachter durch diesen Bereich hindurch die Probe ohne Gefahr von Augenschäden sehen kann.
Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung als den Probenraum umschließendes Gehäuse (1) ausgebildet ist, wobei die Gehäusewandung den mindestens einen Bereich aufweist, der für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässig ist.
Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den durchlässigen Bereich der Gehäusewandung gefärbtes, insbesondere rot gefärbtes Plexiglas vorgesehen ist.
Mikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß rot gefärbtes Plexiglas vorgesehen ist, das für Lichtwellenlängen kleiner 550 nm undurchlässig und für Lichtwellenlängen größer 550 nm durchlässig ist.
Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung als den Probenraum umschließendes Gehäuse (1) ausgebildet ist, wobei die Gehäusewandung mindestens einen Bereich aufweist, der für die Laserstrahlung durchlässig ist, dabei jedoch eine solche lichtstreuende Wirkung hat, daß die Intensität der austretenden Strahlungsanteile für das Auge unschädlich ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit mindestens einer verschließbaren Öffnung (9) versehen ist, die zum Ein- und Ausführen von Gegenständen in bzw. aus dem von dem Gehäuse (1) umschlossenen Probenraum dient, wobei die Öffnung (9) mit einem Gehäuseteil (8) abdeckbar ist.
Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Verschließen der Öffnung (9) dienende Gehäuseteil (8) mit der Gehäusewandung über Klappscharniere oder Führungsschienen (10, 11) beweglich verbunden ist.
Mikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Verschließen der Öffnung (9) dienende Gehäuseteil (8) mit einem Schließkontakt korrespondiert, der über eine Ansteuerschaltung mit der Quelle für das Laserlicht so in Verbindung steht, daß bei unverschlossener Öffnung (9) die Einschaltung der Quelle des Laserlichts nicht möglich ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des von dem Gehäuse (1) umschlossenen Probenraumes eine optische Einrichtung zur Abbildung des Laserstrahlquerschnittes auf einen für nichtschädigende, sichtbare Strahlungsanteile durchlässigen Bereich der Gehäusewandung gerichtet ist, wodurch der Laserstrahlenquerschnitt für einen Betrachter mit Blick außen auf das Gehäuse (1) ohne Gefahr von Augenschäden sichtbar ist.
Mikroskop nach einem der vorgenannte Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung als Inkubationskammer ausgebildet ist, wodurch die Beobachtung biologischer Proben in einem Klima definierter Luftfeuchte, Temperatur und Atmosphäre in ihrem Wachstumsprozeß möglich ist.