DE102008035933A1

DE102008035933A1 - Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Probe relativ zu einem Mikroskopobjektiv

Info

Publication number: DE102008035933A1
Application number: DE102008035933A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. Lippert; Christopher Power; Christian Dr. Dietrich; Benno Dr. Radt
Original assignee: Carl Zeiss MicroImaging GmbH; Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-04
Also published as: WO2010012444A1; US20110170182A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Probe (4) im Detektionsbereich des Objektivs (7) eines Mikroskops, bei dem sich der Detektionsbereich in einer mit einer Immersionsflüssigkeit (9) gefüllten Kammer (8) befindet. Erfindungsgemäß umfasst eine solche Vorrichtung: - einen Probenhalter (1), an dem die Probe (4), einen Punkt P in einem Koordinatensystem X, Y, Z überdeckend, befestigt ist, wobei - die Koordinate Z durch die optische Achse des Mikroskopobjektivs (7) definiert ist, und - der Koordinatenursprung innerhalb des Detektionsbereiches liegt, - eine Einrichtung, mit welcher die Position des Punktes P einschließlich der an dem Probenhalter (1) befestigten Probe (4) im Koordinatensystem X, Y, Z variierbar ist, wobei - der Variationsbereich den Detektionsbereich einschließt, und - eine Einrichtung zum Drehen der an dem Probenhalter (1) befestigten Probe (4) um den Punkt P, wobei - eine Gerade G, die mit der Koordinate Z einen in seiner Größe veränderlichen Winkel alpha einschließt, die Drehachse ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Probe im Detektionsbereich des Objektivs eines Mikroskops, bei dem sich der Detektionsbereich in einer mit einer Immersionsflüssigkeit gefüllten Kammer befindet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere im Zusammenhang mit der Single-Plane-Illumination-Mikroskopie (SPIM), auch als Selective-Plane-Illumination-Mikroskopie bezeichnet, anwendbar.
Prinzipiell werden bei der SPIM-Technologie Fluorophore, die in der Probe enthalten oder in die Probe eingebracht sind, mit Laserlicht angeregt, das zu einem sogenannten Lichtblatt geformt ist oder so über die Probe geführt wird, daß sich für den Zeitraum der Beobachtung der Probe die Form eines Lichtblatts ergibt. Dabei wird mit jeweils einem Lichtblatt eine Ebene in der Tiefe der Probe beleuchtet. Mittels dieser Beleuchtung wird ein Bild der Probe in dieser Ebene gewonnen. Wesentlich ist dabei, daß die Richtung, in der Licht detektiert wird, senkrecht oder zumindest in einem von Null Grad abweichenden Winkel zu der Ebene, in der beleuchtet wird, steht.
Die SPIM-Technologie ist beispielsweise beschrieben in Stelzer et al., Optics Letter 31,1477 (2006), in Stelzer et al., Science 305, 1007 (2004), in der DE 102 57 423 A1 und in der WO 2004/0530558 A1 .
Aus diesen Veröffentlichungen ist u. a. ein Probenhalter bekannt, der ein Ausrichten der Probe im Hinblick auf die Gewinnung von dreidimensionalen Bilddaten aus verschiedenen Blickrichtungen ermöglicht. Dazu wird die Probe in ein Gel, welches zu einem Kreiszylinder geformt ist, eingebettet und dieser Gelzylinder in eine mit einem Immersionsmedium, beispielsweise Wasser, gefüllte Probenkammer eingebracht. Dabei soll sich der Brechungsindex des Gels nicht wesentlich vom Brechungsindex des umgebenden Immersionsmediums unterscheiden.
Dabei wird der Gelzylinder so gelagert, daß er für die Bildaufnahmen innerhalb der Probenkammer translatorisch verschoben und optional auch um seine Rotationsachse gedreht werden kann, wobei seine Rotationsachse in der Schwerkraftrichtung verläuft.
Die optische Achse des Detektionsobjektivs, welches das von der Probe kommende Detektionslicht aufsammelt, ist dabei im Stand der Technik annähernd senkrecht zur Rotationsachse des Gelzylinders ausgerichtet.
Translation und Rotation der Probe können dabei auf zweierlei Weisen erreicht werden. Zum einen kann in aufwendiger Weise die Optik bewegt werden, zum anderen kann die Probe auch direkt bewegt werden.
Letzteres wird im Stand der Technik zumindest für die Rotation erreicht, indem ein Antrieb direkt mit einem Halter, der die Probe hält, gekoppelt ist. Aufgrund der Antriebshalterung und -ausführung wird dabei allerdings der direkte Zugang der Probe zum Kammerinneren über die obere Öffnung erschwert bzw. behindert, das Positionieren und Ausrichten der Probe ist daher problematisch. Auch das Anbringen zusätzlicher Instrumente zur Manipulation der Probe ist schwierig.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die unter den vorgenannten Bedingungen das Positionieren der Probe im Detektionsbereich und ihre Ausrichtung relativ zur optischen Achse des Objektivs mit möglichst vielen Freiheitsgraden bei der Bewegung der Probe ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ausgestattet

– mit einem Probenhalter, an dem die Probe, einen Punkt P in einem Koordinatensystem X, Y, Z überdeckend, befestigt ist, wobei – die Koordinate Z durch die optische Achse des Objektivs definiert ist, und – der Koordinatenursprung innerhalb des Detektionsbereiches liegt,
– mit einer Einrichtung, mit welcher die Position des Punktes P einschließlich der an dem Probenhalter befestigten Probe im Koordinatensystem X, Y, Z variierbar ist, wobei der Variationsbereich den Detektionsbereich einschließt, und
– mit einer Einrichtung zum Drehen der an dem Probenhalter befestigten Probe um den Punkt P, wobei eine Gerade G, die mit der Koordinate Z einen in seiner Größe veränderlichen Winkel α einschließt, die Drehachse ist.

Mit dieser Vorrichtung ist sichergestellt, daß die Probe in unkomplizierter Weise

– erstens in den Detektionsbereich des Objektivs verschoben werden kann, auch wenn sich der Punkt P, den die Probe überdeckt, zunächst außerhalb des Koordinatenursprungs befindet, und
– zweitens die Ausrichtung der Probe relativ zum Detektionsbereich und damit zur optischen Achse des Objektivs durch Drehung um den Punkt P so variiert werden kann, daß die Beobachtung der Probe unter verschiedenen Blickrichtungen möglich ist.

Der Punkt P ist dabei als Punkt P(x, y, z) mit beliebigen Koordinaten x, y, z innerhalb des Koordinatensystems X, Y, Z zu verstehen.
Unter Positionieren im Sinne der vorliegenden Erfindung soll das Anordnen der Probe im Detektionsbereich des Objektivs verstanden werden, so daß die Probe oder Teile oder Bereiche davon beobachtet werden können. Die Positionierung soll im Sinne der vorliegenden Erfindung dann erfolgt sein, wenn die den Punkt P überdeckende Probe in den Koordinatenursprung verschoben worden ist.
Der Begriff Ausrichten soll sich auf die Einstellung einer oder verschiedener, durch die optische Achse des Objektivs definierter Blickrichtungen auf die Probe beziehen.
Vorteilhaft ist es, wenn in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung zum Verschieben der am Probenhalter befestigten Probe entlang der Geraden G vorgesehen ist, wobei in den Verschiebeweg der Scheitel des Winkels α einbezogen ist. Im Zusammenhang damit ist es weiterhin von Vorteil, wenn auch eine Einrichtung zum Verschieben der Position des Scheitels in Richtung der Koordinate Z vorhanden ist, wobei in den Verschiebeweg der Detektionsbereich einbezogen ist.
Ergänzend dazu ist optional eine Einrichtung zum Variieren der Größe des Winkels α vorgesehen, die bevorzugt so ausgebildet ist, daß der Winkel α innerhalb eines Bereiches von α = ±90° verändert werden kann.
In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich mit einer Schwenkeinrichtung zum Variieren des Winkels β ausgestattet, den die Ebene E, in der der Winkel α liegt, mit der Koordinate Z einschließt, wobei die Schwenkachse die Koordinate Z rechtwinklig schneidet. Dabei sollte die Variation der Größe des Winkels β innerhalb eines Bereiches von β = ±90° vorgesehen sein.
Damit ist es dem Bediener möglich, weitere Blickrichtungen auf die Probe zu erschließen.
Eine dritte bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht optional eine Einrichtung vor, die das Drehen der Schwenkeinrichtung um zur Koordinate Z parallelen Achse um einen Winkel γ ermöglicht, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von bis zu 360°. Diese Einrichtung erleichtert die Handhabung der Probe bei ihrer Ausrichtung relativ zum Objektiv zusätzlich.
Zum Zweck der Positionierung der Probe im Detektionsbereich kann in einer vierten bevorzugten Ausgestaltung optional eine Einrichtung zur Verschiebung des Probenhalters mit der daran befestigten Probe in Richtung der Koordinate X und/oder in Richtung der Koordinate Y vorhanden sein.
Bei all den vorbeschriebenen Ausgestaltungen kann der Probenhalter beispielsweise in Form eines Stiftes oder eines Hohlzylinders ausgebildet sein, wobei deren Mittenachsen jeweils in der Geraden G liegen.
Bevorzugt ist der Probenhalter in Form eines Hohlzylinders ausgebildet, und die Probe wird aufgrund eines im Inneren des Hohlzylinders herrschenden atmosphärischen Unterdrucks am Probenhalter gehalten. Zum Zweck der Erzeugung des Unterdrucks kann das Innere des Hohlzylinders über eine Schlauchleitung mit einer Vakuumpumpe oder mit einem verschiebbaren Saug- und Schubkolben in Verbindung steht.
Ist der Probenhalter in Form eines Stiftes ausgebildet, kann die Probe an einem Stiftende beispielsweise durch Aufstecken oder mittels einer Klemme befestigt sein.
Dabei ist es denkbar und gegebenenfalls von Vorteil, wenn eine oder mehrere an dem Probenhalter befestigte Proben von einem Hydro-Gel umschlossen sind, wobei als Hydro-Gel vorzugsweise Agarose-Gel vorgesehen ist.
Die Einrichtung zum Verändern der Größe des Winkels α kann beispielsweise eine Gleitführung mit einer halbkreisförmig um den Scheitel des Winkels α gekrümmten Führungskurve aufweisen. Die Gleitführung kann als Baugruppe der Schwenkeinrichtung ausgebildet und als solche um den Winkel β gegen die Koordinate Z neigbar gelagert sein.
Es ist dabei denkbar, dass neben dem Probenhalter noch weitere Einheiten befestigt sind, die beispielsweise zur mechanischen, optischen, elektrischen oder akustischen Manipulation der Probe dienen und parallel zum Probenhalter bewegt werden.
Die Beleuchtung der Probe kann insbesondere bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenhang mit der Single-Plane-Illumination-Mikroskopie mit einem zu einem Lichtblatt geformten Strahlengang erfolgen, der parallel zu der durch die Koordinaten X und Y aufgespannten Ebene auf die Probe gerichtet ist.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 verschiedene Ausführungsvarianten eines zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Probenhalters,
2 ein Beispiel für die Positionierung einer an dem Probenhalter nach 1a befestigten Probe im Detektionsbereich eines Mikroskopobjektivs, wobei sich der Detektionsbereich in einer mit einer Immersionsflüssigkeit gefüllten Kammer befinden,
3 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit welcher die Positionierung der Probe im Detektionsbereich in einfacher Weise möglich und die Ausrichtung der Probe relativ zur optischen Achse des Objektivs in einfacher Weise variierbar ist,
4 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit welcher die Positionierung der Probe im Detektionsbereich in einfacher Weise möglich und die Ausrichtung der Probe relativ zur optischen Achse des Objektivs in einfacher Weise variierbar ist.
In 1 sind mehrere vorteilhafte Ausführungsvarianten eines zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Probenhalters dargestellt. So weist der Probenhalter 1 nach 1a die Form eines Hohlzylinders auf, in dessen zylindrischem Hohlraum ein Saug- und Schubkolben 2 in den Richtungen R1 und R2 verschiebbar geführt ist. Mit der Verschiebung des Saug- und Schubkolbens 2 in Richtung R1 läßt sich im Hohlraum des Probenhalters 1 ein atmosphärischer Unterdruck erzeugen, der das Einsaugen eines Hydro-Gels, bevorzugt ein Agarose-Gel 3, in das eine Probe 4 eingeschlossen ist, in den Hohlraum bewirkt.
Der Einschluß der Probe 4 in das Agarose-Gel 3 erfolgt dabei in an sich bekannter Weise, indem der Probenhalter mit seinem offenen Endabschnitt in ein Reservoir eingetaucht wird, in dem sich zunächst noch flüssiges Agarose-Gel 3 und Proben 4 befinden. Mit der Verschiebung des Saug- und Schubkolbens 2 in Richtung R1 werden Agarose-Gel 3 und mindestens eine darin enthaltenen Proben 4 aus dem Reservoir in den Hohlraum des Probenhalters 1 gesaugt. Danach wird dem sich im Hohlraum befindenden Agarose-Gel 3 Wärme entzogen, so daß sich dieses verfestigt und dadurch die Probe 4 fixiert.
Mit der Verschiebung des Saug- und Schubkolbens 2 in Richtung R2 wird das verfestigte Agarose-Gel 3 mit der Probe 4 soweit aus dem Probenhalter 1 herausgeschoben, wie in 1a dargestellt. Probenhalter 1 und Probe 4 sind damit für die Verwendung im Zusammenhang mit der erfindungsgemä sen Vorrichtung vorbereitet, wie im weiteren gezeigt werden soll.
Zunächst jedoch soll auf die weiteren Ausführungsvarianten von Probenhaltern 1, die in 1b bis 1d dargestellt sind, hingewiesen werden.
So ist der Probenhalter nach 1b ebenfalls in Form eines Hohlzylinders ausgebildet, steht hier jedoch über eine Schlauchleitung 5 mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung. Mittels der Vakuumpumpe wird im Inneren des Probenhalters 1 ein atmosphärischer Unterdruck ausgebildet, der dafür sorgt, daß die Probe 4 an der der Saugleitung 5 entgegengesetzten Öffnung des Probenhalters 1 gehalten wird.
Während bei der Ausführungsvariante nach 1b lediglich die Probe 4 am Probenhalter 1 gehalten wird, ist bei der Ausführungsvariante nach 1c vorgesehen, eine in einem bereits verfestigten Agarose-Gel 3 eingeschlossene Probe 4 am Probenhalter 1 zu halten. Dies wird wiederum mit Hilfe eines atmosphärischen Unterdrucks im Inneren des Probenhalters 1 erreicht, der auch hier wie bei der Ausführungsvariante nach 1b mittels einer Vakuumpumpe erzeugt wird, die mit dem Probenhalter 1 über eine Schlauchleitung 5 in Verbindung steht.
Bei der Ausführungsvariante nach 1d ist der Probenhalter 1 mit einer Nadel 6 versehen, auf die die Probe 4 aufgesteckt und damit am Probenhalter 1 befestigt ist. In vergleichbarer Weise kann der Probenhalter 1 mit einer Klemme ausgestattet sein, die die Probe 4 in der dargestellten Po sition hält. Wie im Falle von 1c kann die Probe auch in Agarose-Gel eingeschlossen vorliegen.
Anhand einer beispielsweise an einem Probenhalter nach 1a befestigten Probe 4 zeigt 2 ein Beispiel für die Möglichkeiten des Positionierens und des Ausrichtens der Probe 4 relativ zu dem Mikroskopobjektiv 7.
Den Bedingungen der Single-Plane-Illumination-Mikroskopie entsprechend taucht das Mikroskopobjektiv 7 in eine Kammer 8 ein, in der sich eine Immersionsflüssigkeit 9, beispielsweise Wasser, befindet. Dabei soll sich der Brechungsindex des Agarose-Gel 3, das die Probe 4 umschließt, nicht wesentlich vom Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 9 unterscheiden. Die Probe 4 wird mit einem zu einem Lichtblatt geformten Strahlengang (zeichnerisch nicht dargestellt) beleuchtet, der in Richtung der Koordinate Y auf die Probe 4 gerichtet ist und dabei die transparent ausgeführte Wandung der Kammer 8 und die Immersionsflüssigkeit 9 durchdringt.
Der Detektionsbereich des Mikroskopobjektivs 7 sei dabei definiert durch den Fokusraum des Mikroskopobjektivs 7, der zeichnerisch nicht dargstellt ist. Es soll jedoch davon ausgegangen werden, daß die Probe 4 in der in 2a und 2b gezeigten Konstellation bereits im Detektionsbereich des Mikroskopobjektivs 7 positioniert ist. Beispiele zur Positionierung der Probe 4 werden weiter unten anhand von 3 und 4 noch näher erläutert.
Zur Erläuterung der Freiheitsgrade, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Positionieren und Ausrichten bietet, sei angenommen, der Detektionsbereich des Mikroskopobjektivs 7 befinde sich im Ursprung eines Koordinatensystems X, Y, Z, wobei die Koordinate Z durch die optische Achse des Detektionsobjektivs 7 definiert ist.
Um die Probe dort zu positionieren und zugleich ihre Ausrichtung relativ zum Mikroskopobjektiv 7 so zu erlauben, daß ihre Betrachtung aus möglichst vielen Blickrichtungen vorgenommen werden kann, sind erfindungsgemäß folgende Bewegungsmöglichkeiten vorgesehen:

– translatorische Bewegung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 in den Koordinatenrichtungen X, Y, Z, wodurch der Punkt P(x, y, z), den die Probe 4 überdeckt, relativ zum Koordinatenursprung variierbar ist; der Variationsbereich schließt dabei den Detektionsbereich ein,
– translatorische Bewegung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 in den Richtungen R1 und R2 entlang einer Geraden G, die mit der Koordinate Z bzw. der optischen Achse des Mikroskopobjektivs 7 einen Winkel α einschließt und die zugleich Mittelachse des als Hohlzylinder ausgebildeten Probenhalters 1 ist,
– rotatorische Bewegung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 um einen Winkel φ, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von bis zu 360°, wobei die Gerade G die Drehachse ist,
– rotatorische Bewegung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 um einen Winkel γ, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von bis zu 360°, wobei die Drehachse parallel zur Koordinate Z bzw. zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs 7 ausgerichtet ist oder diese überdeckt,
– rotatorische Bewegung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 um eine die optische Achse des Mikroskopobjektivs 7 senkrecht schneidende Gerade zum Zweck der Verkippung der Ebene, in der der Winkel α liegt, um einen Winkel β, bevorzugt innerhalb eines Winkelbereiches von ±90°.

Der Winkel α liegt in der von den Koordinaten X und Z aufgespannten Ebene, die zugleich Zeichenebene von 2a ist. 2b zeigt die Seitenansicht dazu; hier liegen der Winkel β und die Zeichenebene in der von den Koordinaten Y und Z aufgespannten Ebene.
Beispiele für konkrete konstruktive Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in 3 und 4 dargestellt, die nachfolgend erläutert werden sollen.
So zeigt 3 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der Probenhalter 1 in einem Drehlager 10 um den Winkel φ drehbar gelagert ist. Zwecks Änderung der Größe des Winkels α innerhalb eines Winkelbereiches von ±90° ist eine Gleitführung 11 vorgesehen, in der ein Gleitstein 12, mit dem der Probenhalter 1 fest verbunden ist, auf einer halbkreisförmigen Bahn verschiebbar ist, wobei mit der Änderung des Winkels α die am Probenhalter 1 befestigte Probe 4 im Scheitel des Winkels α verbleibt.
Des weiteren sind Drehlager 13 vorhanden, die eine Verkippung der Gleitführung 11 einschließlich des Probenhalters 1 mit der daran befestigten Probe 4 um eine die Koordinate Z bzw. die optische Achse des Mikroskopobjektivs 7 rechtwinklig schneidende Gerade um den Winkel β ermöglichen.
Geradführungen 14 sorgen dafür, daß die Gleitführung 11 gemeinsam mit dem Probenhalter 1 und der daran befestigten Probe 4 in Richtung der Koordinate Z verschiebbar ist, während das Mikroskopobjektiv 7 und die Kammer 8 einschließlich der Immersionsflüssigkeit 9 in relativer Ruhe dazu verbleiben. Mit dieser Verschiebung verschiebt sich zugleich die Position des Scheitels des Winkels α in Richtung der Koordinate Z.
In einer zweiten Ausführungsvariante nach 4 ist wiederum der Probenhalter 1 mittels des Drehlagers 10 um den Winkel φ drehbar, wobei die Gerade G die Drehachse bildet, sowie eine Veränderung der Größe des Winkels α durch Verschieben des Gleitsteins 12 in der Gleitführung 11 möglich. Eine Veränderung der Größe des Winkels β mittels der Drehlager 13 ist hier ebenfalls wieder vorgesehen.
Abweichend von der Ausgestaltungsvariante nach 3 wird hier jedoch die Relativbewegung zwischen dem Detektionsbereich und dem Probenhalter 1 mit der daran befestigten Probe 4 durch eine Verschiebung des Mikroskopobjektivs 7 in Richtung der Koordinate Z erzielt, während der Probenhalter 1 und die Probe 4 im Vergleich dazu ortsfest sind. Die Verschiebung des Mikroskopobjektivs 7 erfolgt entweder einschließlich der Kammer 8 und der Immersionsflüssigkeit 9 oder relativ zur Kammer 8 und zur Immersionsflüssigkeit 9, wobei im letzteren Falle zwischen Objektiv und Kammer 8 eine Gleitdichtung vorgesehen ist.
Ebenfalls abweichend zu der Darstellung nach 3 ist hier die Führungskurve der Gleitführung 11 einschließlich der Drehlager 13 auf einem in den Koordinaten X und Y verschiebbaren Tisch 15 angeordnet. Optional kann der Tisch 15 auch um eine parallel zur Koordinate Z bzw. zur optischen Achse ausgerichtete Achse drehbar gelagert sein, und zwar um einen Winkel γ innerhalb eines Bereiches von bis zu 360°, wie in 4 angedeutet.
Bei der in 4 dargestellten Konstellation liegt diese Drehachse in der Koordinate Z bzw. in der optischen Achse des Mikroskopobjektivs 7, ihre Lage verändert sich jedoch relativ dazu mit der Verschiebung des Tisches 15 in den Koordinaten X und/oder Y.
Auf die Möglichkeit der Verschiebung des Probenhalters 1 einschließlich der daran befestigten Probe 4 in den Richtungen R1 und R2 kann hier verzichtet werden.
Es sei ausdrücklich angemerkt, daß jede andere konstruktive Ausführung, die dieselben Freiheitsgrade bei der Bewegung der Probe 4 zum Zwecke ihrer Positionierung und Ausrichtung ermöglichen, in den Erfindungsgedanken eingeschlossen ist.

1: Probenhalter
2: Saug- und Schubkolben
3: Agarose-Gel
4: Probe
5: Schlauchleitung
6: Nadel
7: Mikroskopobjektiv
8: Kammer
9: Immersionsflüssigkeit
10: Drehlager
11: Gleitführung
12: Gleitstein
13: Drehlager
14: Geradführungen
15: Tisch
α, β, γ, φ: Winkel
G: Gerade
R1, R2: Richtungen
X, Y, Z: Koordinaten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10257423 A1 [0004]
- WO 2004/0530558 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Stelzer et al., Optics Letter 31,1477 (2006) [0004]
- in Stelzer et al., Science 305, 1007 (2004) [0004]

Claims

Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Probe (4) im Detektionsbereich des Objektivs (7) eines Mikroskops, bei dem sich der Detektionsbereich in einer mit einer Immersionsflüssigkeit (9) gefüllten Kammer (8) befindet, umfassend – einen Probenhalter (1), an dem die Probe (4), einen Punkt P in einem Koordinatensystem X, Y, Z überdeckend, befestigt ist, wobei – die Koordinate Z durch die optische Achse des Mikroskopobjektivs (7) definiert ist, und – der Koordinatenursprung innerhalb des Detektionsbereiches liegt, – eine Einrichtung, mit welcher die Position des Punktes P einschließlich der an dem Probenhalter (1) befestigten Probe (4) im Koordinatensystem X, Y, Z variierbar ist, wobei – der Variationsbereich den Detektionsbereich einschließt, und – eine Einrichtung zum Drehen der an dem Probenhalter (1) befestigten Probe (4) um den Punkt P, wobei – eine Gerade G, die mit der Koordinate Z einen in seiner Größe veränderbaren Winkel α einschließt, die Drehachse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ausgestattet – mit einer Einrichtung zum Verschieben des Probenhalters (1) einschließlich der daran befestigten Probe (4) entlang der Geraden G, wobei – in den Verschiebeweg der Scheitel des Winkels α einbezogen ist, und – mit einer Einrichtung zum Verschieben der Position des Scheitels des Winkels α in Richtung der Koordinate Z, wobei in den Verschiebeweg der Detektionsbereich einbezogen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zum Variieren der Größe des Winkels α, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von α = ±90°.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, ausgestattet mit einer Schwenkeinrichtung zum Variieren des Winkels β, den die Ebene E, in der der Winkel α liegt, mit der Koordinate Z einschließt, wobei die Schwenkachse die Koordinate Z rechtwinklig schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Variation der Größe des Winkels β innerhalb eines Bereiches von β = ±90° vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, mit einer Einrichtung zum Drehen der Schwenkeinrichtung um eine zur Koordinate Z parallelen Achse um einen Winkel γ, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von bis zu 360°.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Verschieben der Position des Punktes P einschließlich der an dem Probenhalter (1) befestigten Probe in Richtung der Koordinate X und/oder in Richtung der Koordinate Y.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der der Probenhalter (1) in Form eines Stiftes oder ei nes Hohlzylinders ausgebildet ist, wobei deren Mittenachsen jeweils in der Geraden G liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Probenhalter (1) in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist und die Probe (4) aufgrund eines im Inneren des Hohlzylinders herrschenden atmosphärischen Unterdrucks gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Hohlraum zwecks Erzeugung des Unterdrucks mit einer Vakuumpumpe oder mit einem verschiebbaren Saug- und Schubkolben (2) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Probenhalter (1) in Form eines Stiftes ausgebildet ist, an dessen einen Ende die Probe (4) durch Aufstecken befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Probenhalter (1) in Form eines Stiftes ausgebildet ist, an dessen einen Ende die Probe (4) mittels einer Klemme befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der eine oder mehrere an dem Probenhalter (1) befestigte Proben (4) von einem Hydro-Gel umschlossen sind, wobei als Hydro-Gel vorzugsweise Agarose-Gel (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Verändern der Größe des Winkels α eine Gleitführung (11) mit einer halbkreisförmig um den Scheitel des Winkels α gekrümmten Führungskurve aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Gleitführung (11) als eine Baugruppe der Schwenkeinrichtung zur Variation des Winkels β ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der zur Beleuchtung der Probe ein lichtblattförmiger Beleuchtungsstrahlengang in Richtung der Koordinate X oder der Koordinate Y auf die Probe (4) gerichtet ist.