DE102007035582A1 - Method and device for processing a biological object with laser radiation - Google Patents
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- G01N2001/2886—Laser cutting, e.g. tissue catapult
Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts (30, 32) bereitgestellt. Dabei wird das Objekt (32) mit einem Laserstrahl (31) bestrahlt und der Laserstrahl auf mindestens zwei verschiedene Fokusebenen (35, 36, 37) fokussiert, wobei während des Bestrahlens der Fokus des Laserstrahls zumndest näherungsweise innerhalb des Objekts (32) liegt.A method and apparatus for processing a biological object (30, 32) is provided. In this case, the object (32) is irradiated with a laser beam (31) and the laser beam focused on at least two different focal planes (35, 36, 37), wherein during the irradiation, the focus of the laser beam at least approximately within the object (32).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts mittels Laserstrahlung.The The present invention relates to a method and an apparatus for processing a biological object by means of laser radiation.
Eine
gattungsgemäße Vorrichtung ist auch beispielsweise
aus der
Die
in der
Die
in der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit dicke und/oder nicht planar aufliegende biologische Objekte bearbeitbar sind.It is therefore an object of the present invention, a method and to provide a device with which thick and / or not planar lying biological objects are machinable.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.These The object is achieved by a method according to claim 1 or a device according to claim 15. The dependent Claims define further embodiments the method or the device.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten eines biologischen Objekts, wobei das biologische Objekt auf einen Träger angebracht ist, umfasst das Bestrahlen des biologischen Objekts mit einem Laserstrahl und das automatische Fokussieren des Laserstrahls zum Bestrahlen auf mindestens zwei verschiedene Fokusebenen, wobei der Fokus des Lasers zumindest näherungsweise innerhalb des Objekts liegt, z. B. maximal 20 μm außerhalb des Objekts.One Inventive method for processing a biological object, wherein the biological object on a support attached, includes irradiating the biological object with a laser beam and the automatic focusing of the laser beam for irradiating at least two different focal planes, wherein the focus of the laser at least approximately within the object lies, z. B. a maximum of 20 microns outside of the object.
Durch die automatische Einstellung des Laserfokus auf mindestens zwei verschiedene Ebenen können auch nicht dicke oder nicht planar auf dem Träger liegende Objekte bearbeitet werden.By the automatic adjustment of the laser focus to at least two Different levels can not be fat or not planar objects lying on the support are processed.
Die mindestens zwei verschiedenen Ebenen können eine Vielzahl von verschiedenen Ebenen mit vorgegebenen Abständen umfassen. In anderen Worten kann ein vorgegebenes Ebenenraster verwendet werden. In diesem Fall liegt der Laserfokus zumindest näherungsweise innerhalb des Objekts, wenn er sich maximal auf der unmittelbar oberhalb oder unmittelbar unterhalb des Objekts liegenden Ebene der Vielzahl von Ebenen befindet.The At least two different levels can be a variety of different levels at predetermined intervals. In other words, a given level grid can be used. In this case, the laser focus is at least approximately within the object, if he is maximally on the immediate level above or immediately below the object the variety of levels is located.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei für verschiedene Arten von biologischen Objekten, z. B. Gewebeschnitte, Zellkulturen und dergleichen.The inventive method is suitable for various types of biological objects, e.g. B. tissue sections, Cell cultures and the like.
Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Bestrahlen des Objekts zum Ausschneiden eines interessierenden Bereichs aus dem Objekt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dabei auf jeder mindestens zwei verschiedenen Ebenen eine geschlossene Schnittlinie mit dem Laser abgefahren, so dass ein stufenweises Ausschneiden des interessierenden Bereichs aus einem dickeren Objekt erfolgen kann.at In one embodiment, the irradiation of the object takes place for cutting out a region of interest from the object. In one embodiment, each is at least two on each different levels a closed cutting line with the laser traversed, allowing a gradual cutting out of the area of interest can be made from a thicker object.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden zusätzlich oder alternativ nicht geschlossene Schnittlinien auf den mindestens zwei verschiedenen Ebenen verwendet. Hierdurch können insbesondere nicht planar auf dem Träger aufliegende Objekte bearbeitet werden.at Another embodiment will be additional or alternatively not closed cut lines on the at least used two different levels. In particular, this can not planar objects resting on the support are processed.
Um beispielsweise für derartige nicht geschlossene Schnittlinien zu ermitteln, wo der Laserstrahl auf welche Ebene der mindestens zwei Ebenen fokussiert wird, können Informationen aus einem bildgebenden Verfahren wie beispielsweise dem so genannten z-Stapeln verwendet werden. Bei dem z-Stapeln wird beispielsweise mittels eines Mikroskopaufbaus in verschiedenen Fokusebenen eines Objektivs ein Bild des Objekts aufgenommen, wobei ein resultierendes Bild aus denjenigen Teilen der Einzelbilder zusammengesetzt wird, welche scharf fokussiert sind. Die Ebenen zur Aufnahme der Einzelbilder können bei einem Ausführungsbeispiel die mindestens zwei Ebenen umfassen. In diesem Fall kann der Laserfokus beim Bestrahlen des Objekts jeweils auf diejenige Ebene eingestellt werden, in welcher an dem entsprechenden Ort bei dem bildgebenden Verfahren die beste Fokussierung vorliegt.Around for example, for such non-closed cutting lines to determine where the laser beam is at which level of the at least Focusing two levels can provide information from an imaging Method such as the so-called z-stacking used become. In z-stacking, for example, by means of a microscope assembly in different focal planes of a lens, an image of the object taken, with a resulting image of those parts the frames is composed, which focuses sharply are. The layers for taking pictures can be included an embodiment, the at least two levels include. In this case, the laser focus when irradiating the object respectively be set to the level in which at the corresponding Place in the imaging process is the best focus.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zum Ausschneiden interessierender Bereiche verwendet werden, sondern beispielsweise zum Abtragen (Ablatieren) eines Teils der Dicke des Objekts, zur Anregung von Fluoreszenz in dem biologischen Objekt und/oder zum Bleichen von bleichbaren Absorbern in dem biologischen Objekt. Auch andere Anwendungen sind möglich.The inventive method can not only for Cut out areas of interest are used, but for example, for ablating (ablating) a portion of the thickness of Object, for exciting fluorescence in the biological object and / or bleaching bleachable absorbers in the biological Object. Other applications are possible.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten eines Objekts umfasst einen Laser, eine Optik zum Fokussieren des Lasers auf ein auf dem Träger befindliches Objekt und eine Fokussierungssteuerung, welche derart ausgestaltet ist, dass sie den Laserstrahl auf mindestens zwei verschiedene Ebenen parallel zu der durch den Träger definierten Ebene bei der Bestrahlung des Objekts fokussiert.A corresponding device for processing an object comprises a Laser, an optic for focusing the laser on an on-carrier Object and a focusing control, which designed in such a way is that they parallel the laser beam on at least two different levels to the plane defined by the support during irradiation focused on the object.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the attached Drawing with reference to preferred embodiments closer explained. Show it:
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf
Das
in
Das
in
In
dem Mikroskop
Weiterhin
weist das in
Die
in
Wie
dem in
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft
der Laserstrahl, bevor er auf ein auf dem Trägertisch
Der
in
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel können dabei durch Verwendung
verschiedener Fokusebenen des Objektivs
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das biologische
Objekt
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein Bereich
ausgeschnitten werden, welcher durch eine Schnittlinie
Bei
dem in
In
jeder Fokusebene wird der Laserstrahl bei dem Ausführungsbeispiel
von
Zur
Einstellung der Fokusebenen, d. h. zur Fokussierung des Laserstrahls
Bei
einem Ausführungsbeispiel sind die Abstände zwischen
den Ebenen dabei konstant. In diesem Fall kann der Abstand einen
vorgegebenen Wert haben, welcher unabhängig von dem Objekt
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden
unter Bezugnahme auf
Wie
in
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird daher beim Abfahren
der Schnittlinie auf verschiedene Fokusebenen
Bei
dem dargestellten Beispiel wird für einen Abschnitt
Ähnlich
wie bei dem Ausführungsbeispiel der
Die
Fokussierung des Lasers und das Abfahren der Schnittlinien kann
dabei bei dem Ausführungsbeispiel der
Die
Wahl der jeweiligen Fokussierebene für jeden Abschnitt
kann bei einem Ausführungsbeispiel über eine Autofokusfunktion
erfolgen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die
Wahl der Fokusebene beispielsweise zum Abfahren einer Schnittlinie
wie in
Hierzu
wird beispielsweise in einer Vorrichtung wie in dem Ausführungsbeispiel
von
Die
bei diesem Verfahren gewonnene Information, bei welcher Objektiveinstellung
in welchem Teil des biologischen Objekts scharfgestellt ist, wird bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung abgespeichert und
dann zur Bestrahlung des Objekts mit einem Laserstrahl wie in
In
einem derartigen Ausführungsbeispiel kann dann zunächst
mittels des z-Stapels ein scharfes Bild des gesamten auf dem Objektträger
befindlichen biologischen Objekts auf dem Bildschirm
Selbstverständlich
können die Ausführungsbeispiele der
Bei
den unter Bezugnahme auf
Auch
ein so genannter Ablationsprozess, bei welchem etwas Material von
dem biologischen Objekt abgetragen wird, kann so realisiert werden.
Beispielsweise könnte entsprechend
Auch andere Anwendungen des Laserstrahls sind in diesem Zusammenhang möglich, beispielsweise eine Aktivierung oder Deaktivierung von Teilen, z. B. Nervenbahnen, in einer Gewebeprobe oder das so genannte Bleichen von Elementen wie ausbleichbaren Absorbern oder Fluoreszenzelementen.Also Other applications of the laser beam are in this context possible, for example, an activation or deactivation of parts, eg. As neural pathways, in a tissue sample or so called bleaching of elements such as bleachable absorbers or Fluorescent members.
Die
Erfindung ist dabei nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
und Aufbauten beschränkt, sondern es sind eine Vielzahl
von Modifikationen möglich. Wie bereits erläutert
ist statt Verwendung eines inversen Mikroskops auch die Verwendung
eines aufrechten Mikroskops denkbar, bei welchem der Laserstrahl „von
oben" auf das zu bearbeitende biologische Objekt gelenkt wird. Der
in
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