DE102011084347B4 - Microscope and microscopy method for carrying out a multi-position experiment - Google Patents
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Abstract
Mikroskop zur Durchführung eines Multipositionsexperimentes, miteinem Aufnahmesensor (5),einer Abbildungsoptik (4) zum Abbilden eines Bereiches einer Probe (6) auf den Sensor (5),einer Bewegungseinheit (3) zum relativen Bewegen von Probe (6) und Abbildungsoptik (4) zueinander, um einen abzubildenden Probenbereich relativ zur Abbildungsoptik (4) zu positionieren,und einer Steuereinheit (7, 8), die die Bewegungseinheit (3) und den Aufnahmesensor (5) ansteuert, um an verschiedenen vorgegebenen Probenpositionen (13) nacheinander die entsprechenden Probenbereiche aufzunehmen,gekennzeichnet durcheine Bestimmungseinheit (7) undeine eine graphische Benutzerschnittstelle (10) aufweisende Auswahleinheit, die dem Benutzer mehrere verschiedene Arten der Bestimmung von Probenpositionen in einem vorgegebenen Probenfeld zur Auswahl anbietet und die ausgewählte Bestimmungsart der Bestimmungseinheit (7) mitteilt, wobei die Bestimmungseinheit (7) gemäß der mitgeteilten Bestimmungsart Probenpositionen bestimmt und der Steuereinheit (7, 8) als die vorgegebenen Probenpositionen mitteilt, so dass nacheinander an jeder der vorgegebenen Probenpositionen eine Aufnahme des entsprechenden Probenbereiches durchgeführt wird,wobei die Auswahleinheit dem Benutzer unterschiedliche zweidimensionale oder dreidimensionale Verteilungen von Probenpositionen in dem vorgegebenen Probenfeld als Arten der Bestimmung von Probenpositionen zur Auswahl anbietet.Microscope for carrying out a multi-position experiment, with a recording sensor (5), imaging optics (4) for imaging a region of a sample (6) on the sensor (5), a movement unit (3) for moving the sample (6) and imaging optics (4 ) to each other in order to position a sample area to be imaged relative to the imaging optics (4), and a control unit (7, 8), which controls the movement unit (3) and the recording sensor (5) in order to successively position the corresponding Recording sample areas, characterized by a determination unit (7) and a selection unit having a graphical user interface (10), which offers the user several different types of determination of sample positions in a specified sample field for selection and communicates the selected type of determination to the determination unit (7), the determination unit (7) sample items according to the type of destination notified is correct and communicates it to the control unit (7, 8) as the specified sample positions, so that a recording of the corresponding sample area is carried out in succession at each of the specified sample positions, with the selection unit showing the user different two-dimensional or three-dimensional distributions of sample positions in the specified sample field as types of Determination of sample positions for selection.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop zur Durchführung eines Multipositionsexperimentes gemäß des Oberbegriffs des Anspruches 1 sowie ein Mikroskopierverfahren zur Durchführung eines Multipositionsexperimentes gemäß des Oberbegriffs des Anspruches 12.The present invention relates to a microscope for carrying out a multi-position experiment according to the preamble of
Solche Mikroskope sind aus
Naturwissenschaftliche Fragestellungen in der Mikroskopie erfordern zunehmend die Aufnahme einer großen Zahl von Bildern. Nur durch die Aufnahme und Analyse einer großen Zahl relevanter Proben können statistische Anforderungen erfüllt werden.Scientific questions in microscopy increasingly require the acquisition of a large number of images. Statistical requirements can only be met by recording and analyzing a large number of relevant samples.
Eine weit verbreitete Methode zur Handhabung einer Vielzahl von mikroskopisch-biologischen Proben, wie etwa Zellkulturen oder kleine Organismen, sind Probenträger mit mehreren abgeteilten Einheiten. Ein Beispiel eines solchen Probenträgers ist ein sogenannter MultiwellTräger, wobei die abgeteilten Einheiten als Näpfchen bezeichnet werden. Es ist bekannt, daß Mikroskope die verschiedenen Formate der Multiweli-Träger erkennen und basierend darauf die gewünschten Aufnahmen durchführen. Dabei kann der Benutzer entweder den gesamten Probenträger und somit alle Näpfchen oder nur einen Teil davon für die Bildaufnahme definieren. Das Mikroskop führt dann in den ausgewählten Näpfchen die gewünschten Bildaufnahmen durch. Um Zeit zu sparen, werden dabei in der Regel aber nicht Bilder der gesamten Fläche jedes Näpfchens aufgenommen, sondern lediglich nur für einen gewissen Teil davon. Es werden also an verschiedenen Positionen im Näpfchen Aufnahmen durchgeführt, was auch als Multipositionsexperiment bezeichnet wird. Dabei ist für jeden Probenträger hinterlegt, an welchen Positionen die Aufnahmen durchzuführen sind. So kann z.B. hinterlegt sein, daß pro Näpfchen genau eine Aufnahme im Zentrum durchgeführt wird. Auch eine gleichmäßige Verteilung von beispielsweise vier bis sechs Positionen pro Näpfchen ist bekannt.A widely used method for handling a large number of microscopic biological samples, such as cell cultures or small organisms, is to use sample carriers with multiple compartments. An example of such a sample carrier is a so-called multi-well carrier, the divided units being referred to as wells. It is known that microscopes recognize the different formats of the Multiweli carrier and carry out the desired recordings based on this. The user can either define the entire sample carrier and thus all wells or only a part of it for the image acquisition. The microscope then takes the desired images in the selected wells. In order to save time, however, images are not usually taken of the entire surface of each cell, but only of a certain part of it. Recordings are therefore made at different positions in the well, which is also referred to as a multi-position experiment. The positions at which the recordings are to be made are stored for each sample carrier. For example, it can be stored that exactly one recording is made in the center of each cell. A uniform distribution of, for example, four to six positions per cell is also known.
Ferner ist es möglich, daß der Benutzer manuell die Positionen in der Aufnahme definiert. Dies wird jedoch praktisch immer schwieriger und nahezu unmöglich, wenn viele dutzend bis hundert einzelne Näpfchen pro Probenträger vorhanden sind.It is also possible for the user to manually define the positions in the recording. However, this is becoming increasingly difficult and almost impossible in practice when there are many dozens to hundreds of individual wells per sample carrier.
Ferner besitzen unterschiedliche Probenträger für biologische Präparate jeweils spezifische optische Eigenschaften hinsichtlich der Möglichkeiten, die sie für mikroskopische Aufnahmen bieten, und verhalten sich außerdem unterschiedlich im Hinblick auf das Zusammenspiel mit der Probe selbst. So kann die Fläche des Probenträgers oder einer Einheit darauf (z.B. Näpfchen) optisch nicht gleichmäßig gut für die Bildaufnahme geeignet sein. Je nach Probenträger und Probe ergeben sich z.B. am Rand oder im Zentrum Bereiche, die bei verschiedenen Mikroskopierverfahren (z.B. bei verschiedenen Kontrastverfahren, insbesondere Durchlichtverfahren) ungleichmäßig kontrastiert und/oder ausgeleuchtet werden. Werden hier Bilder aufgenommen, kann dies eine Analyse der Darstellung der Bilder unmöglich oder zumindest unpraktikabel machen.Furthermore, different sample carriers for biological preparations each have specific optical properties with regard to the possibilities they offer for microscopic images and also behave differently with regard to the interaction with the sample itself. The surface of the sample carrier or a unit on it (e.g. wells ) are optically not equally well suited for image recording. Depending on the sample carrier and sample, there are areas, e.g. at the edge or in the center, which are unevenly contrasted and/or illuminated with different microscopy methods (e.g. with different contrast methods, in particular transmitted light methods). If images are recorded here, this can make an analysis of the representation of the images impossible or at least impractical.
Des weiteren kann die Fläche des Probenträgers oder des Näpfchens nicht gleichmäßig gut von der z.B. biologischen Probe bedeckt sein. Probenspezifische Wachstumscharakteristika sowie andere Parameter (z.B. Bewegung der Mediums-Flüssigkeit in der Einheit oder GasDiffusion) beeinflussen die Art und Gleichmäßigkeit der Abdeckung. Es kann daher dazu kommen, daß einzelne Bildaufnahmen in Teilbereichen des Probenträgers oder der Näpfchen keine biologischen Präparate enthalten oder aber zu viele. In beiden Fällen kann wiederum die Analyse oder Darstellung der Bilder unmöglich werden.Furthermore, the surface of the sample carrier or the cup cannot be evenly covered by the biological sample, for example. Sample-specific growth characteristics as well as other parameters (e.g. medium-liquid movement in the unit or gas diffusion) influence the type and uniformity of the coverage. It can therefore happen that individual images in partial areas of the sample carrier or wells contain no biological preparations or too many. In both cases, analysis or display of the images can again become impossible.
Regelmäßige, zumeist rechtwinklig in Reihen und Spalten angeordnete Aufnahmepositionen sind anfällig für die Artefakte, die durch regelmäßig wiederkehrende Strukturen verursacht werden. Herstellungsprozesse von Probenträgern und deren Beschichtungen resultieren oft in linien- oder gitterförmigen Strukturen, die einerseits Auswirkungen auf das Verhalten der biologischen Probe haben können oder aber direkt durch mikroskopisch-optische Verfahren sichtbar werden.Regular recording positions, mostly arranged at right angles in rows and columns, are susceptible to the artifacts caused by regularly recurring structures. Manufacturing processes of sample carriers and their coatings often result in linear or lattice-shaped structures, which on the one hand can affect the behavior of the biological sample or become directly visible through microscopic-optical methods.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop zur Durchführung eines Multipositionsexperimentes- der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß möglichst effizient nur dort Aufnahmen durchgeführt werden, wo sich mit hoher Wahrscheinlichkeit Untersuchungsobjekte befinden und andererseits auch die Bildqualität den gestellten Anforderungen genügt. Ferner soll ein Mikroskopierverfahren zur Durchführung eines Multipositionsexperimentes der eingangs genannten Art in der gleichen Art und Weise weitergebildet werden.Based on this, it is the object of the invention to further develop a microscope for carrying out a multiposition experiment of the type mentioned at the outset in such a way that recordings are only carried out as efficiently as possible where there is a high probability of objects to be examined and on the other hand the image quality also meets the requirements. Furthermore, a microscopy method for carrying out a multi-position experiment of the type mentioned at the outset is to be developed in the same way.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 und Anspruch 12 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is defined in
Damit ist es möglich, daß der Benutzer in Abhängigkeit der spezifischen Anforderung der vorliegenden Probe die Art der Bestimmung der Probenposition auswählt, die für den konkreten Fall am geeignetesten ist.It is thus possible for the user to select the type of determination of the sample position that is most suitable for the specific case, depending on the specific requirement of the sample present.
Insbesondere kann die Auswahleinheit dem Benutzer unterschiedliche Regionen (die sich z.B. in Größe und/oder Form bzw. Außenkontur unterscheiden) für das Probenfeld zur Auswahl anbieten, in dem die Probenpositionen zu verteilen sind. Damit wird eine gute Anpassung an das abzuscannende bzw. zu untersuchende Probenfeld möglich.In particular, the selection unit can offer the user different regions (which differ, for example, in size and/or shape or outer contour) for selection for the sample field in which the sample positions are to be distributed. This enables good adaptation to the sample field to be scanned or examined.
Die Auswahleinheit kann dem Benutzer unterschiedliche Arten der Gewichtung und der Verteilung der Probenpositionen im vorgegebenen Probenfeld zur Auswahl anbieten. So kann sie z.B. eine Gewichtung in der Mitte und/oder am Rand des Probenfeldes anbieten. Damit ist es möglich, in den Bereichen die Probenpositionen häufiger anzuordnen, in denen die Untersuchung der Proben am erfolgversprechensten ist.The selection unit can offer the user different types of weighting and distribution of the sample positions in the specified sample field for selection. For example, it can offer a weighting in the middle and/or at the edge of the sample field. This makes it possible to arrange the sample positions more frequently in the areas in which the examination of the samples is most promising.
Ferner kann die Auswahleinheit dem Benutzer die Eingabeanzahl der zu verteilenden Probenpositionen ermöglich. Dabei kann es sich um eine absolute Anzahl von Probenpositionen oder um eine relative Anzahl von Probenpositionen handeln, wobei unter einer relativen Anzahl von Probenpositionen ein Flächenanteil verstanden wird, den die Summe der Flächen der aufzunehmenden Probenbereiche relativ zur Fläche des Probenfeldes, in dem die Probenpositionen zu verteilen sind, aufweist.Furthermore, the selection unit can allow the user to input the number of sample positions to be distributed. This can be an absolute number of sample positions or a relative number of sample positions, whereby a relative number of sample positions is understood to mean a proportion of the area that the sum of the areas of the sample areas to be recorded relative to the area of the sample field in which the sample positions are located are distributed, has.
Insbesondere kann die Auswahleinheit dem Benutzer die Eingabe des Überlappungsverhältnisses der Probenbereiche benachbarter Probenpositionen ermöglich, wobei dieses Verhältnis dann bei der Bestimmung der Probenpositionen berücksichtigt wird. Dabei kann das Überlappungsverhältnis Null betragen, so daß keine Überlappung vorhanden ist und die Probenbereiche auch voneinander beabstandet sein können. Alternativ ist es möglich, daß das Überlappungsverhältnis größer Null ist und so festlegt, wie groß die Überlappung sein soll.In particular, the selection unit can enable the user to enter the overlap ratio of the sample areas of adjacent sample positions, with this ratio then being taken into account when determining the sample positions. The overlap ratio can be zero, so that there is no overlap and the sample areas can also be spaced apart from one another. Alternatively, it is possible that the overlap ratio is greater than zero and thus determines how large the overlap should be.
Ferner kann die Auswahleinheit dem Benutzer eine Auswahl von verschiedenen Proben-Trägern anbieten. Bei den Proben-Trägern kann es sich z.B. um Petrischalen, Mehrfachobjekt-Träger, Multichamber-Platten, Multiwell-Platten bzw. Mikrotiterplatten, etc. handeln, wobei beispielsweise unterschiedliche Ausbildungen von Probenträgern gleichen Typs (z.B. MultiwellTräger) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Probenaufnahmeabschnitten oder unterschiedlichen Abmessungen und/oder unterschiedliche Typen von Proben-Träger zur Auswahl angeboten werden können. Damit kann schnell für unterschiedliche Proben-Träger die gewünschte Verteilung bestimmt werden.Furthermore, the selection unit can offer the user a selection of different sample carriers. The sample carrier can be, for example, Petri dishes, multiple object carriers, multichamber plates, multiwell plates or microtiter plates, etc., with different designs of sample carriers of the same type (e.g. multiwell carrier) with a different number of sample receiving sections or different dimensions and/or different types of sample carriers can be offered for selection. The desired distribution can thus be determined quickly for different sample carriers.
Insbesondere ist es möglich, daß die Auswahleinheit dem Benutzer die Auswahl einzelner Probenaufnahmeabschnitte des Proben-Trägers und/oder verschiedene Arten der Bestimmung der Probenpositionen pro Probenaufnahmeabschnitt des Proben-Trägers anbietet.In particular, it is possible for the selection unit to offer the user the choice of individual sample receiving sections of the sample carrier and/or different ways of determining the sample positions per sample receiving section of the sample carrier.
Ferner kann die Auswahleinheit dem Benutzer die Auswahl einer zufälligen Verteilung der Probenpositionen oder die Auswahl einer automatischen Verteilung der Probenpositionen anbieten. Wenn der Benutzer die automatische Verteilung auswählt, kann das Mikroskop das Probenfeld, in dem das Multipositionsexperiments durchzuführen ist, aufnehmen und anhand der Aufnahmen die Verteilung der Probenposition festlegen.Furthermore, the selection unit can offer the user the choice of a random distribution of the sample positions or the selection of an automatic distribution of the sample positions. If the user selects the automatic distribution, the microscope can record the sample field in which the multiposition experiment is to be performed and use the recordings to determine the distribution of the sample position.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop können die verschiedenen Arten der Bestimmung von Probenpositionen für das Probenfeld, für die Probenaufnahmeabschnitte eines Proben-Trägers mit mehreren Probenaufnahmeabschnitte oder selektiv für jeden Probenaufnahmeabschnitt zur Auswahl angeboten werden.In the microscope according to the invention, the different types of determination of sample positions for the sample field, for the sample receiving sections of a sample carrier with several sample receiving sections or selectively for each sample receiving section can be offered for selection.
Erfindungsgemäß bietet bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop die Auswahleinheit dem Benutzer die Auswahl einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Verteilung der Probenpositionen an, was dann bei der Bestimmung der Probenpositionen berücksichtigt wird. Bei der zweidimensionalen Verteilung werden die Probenpositionen in einer Ebene verteilt angeordnet und bei der dreidimensionalen Verteilung in einer vorbestimmten dreidimensionalen Region. Dabei ist es insbesondere möglich, daß unterschiedliche Arten der Verteilung in der Ebene einerseits und in der Richtung senkrecht dazu andererseits zur Auswahl angeboten werden. Natürlich ist es auch möglich, die Art der Verteilung über alle drei Raumrichtungen gleich zu wählen.According to the invention, in the microscope according to the invention, the selection unit offers the user the choice of a two-dimensional or three-dimensional distribution of the sample positions, which is then taken into account when determining the sample positions. In the case of the two-dimensional distribution, the sample positions are distributed in one plane and in the case of the three-dimensional distribution in a predetermined three-dimensional region. It is particularly possible that different types of distribution in the plane on the one hand and in the direction perpendicular thereto on the other hand are offered for selection. Of course, it is also possible to select the same type of distribution over all three spatial directions.
Das erfindungsgemäße Mikroskopierverfahren kann so weitergebildet werden, daß es die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop sowie seiner Weiterbildung beschriebenen Verfahrensschritte enthält.The microscopy method according to the invention can be developed in such a way that it contains the method steps described in connection with the microscope according to the invention and its development.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops; -
2 eine schematische Ansicht einer graphischen Benutzerschnittstelle; -
3 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
4 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
5 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
6 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
7 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
8 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
9 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
10 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
11 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
12 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
13 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
14 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
15 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
16 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle; -
17 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen; -
18 eine schematische Darstellung der graphischen Benutzerschnittstelle; -
19 eine schematische Ansicht der graphischen Benutzerschnittstelle, und -
20 eine schematische Ansicht einer Verteilung von Probenpositionen.
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1 a schematic view of an embodiment of the microscope according to the invention; -
2 a schematic view of a graphical user interface; -
3 a schematic view of a distribution of sample positions; -
4 a schematic view of the graphical user interface; -
5 a schematic view of a distribution of sample positions; -
6 a schematic view of the graphical user interface; -
7 a schematic view of a distribution of sample positions; -
8th a schematic view of the graphical user interface; -
9 a schematic view of a distribution of sample positions; -
10 a schematic view of the graphical user interface; -
11 a schematic view of a distribution of sample positions; -
12 a schematic view of the graphical user interface; -
13 a schematic view of a distribution of sample positions; -
14 a schematic view of the graphical user interface; -
15 a schematic view of a distribution of sample positions; -
16 a schematic view of the graphical user interface; -
17 a schematic view of a distribution of sample positions; -
18 a schematic representation of the graphical user interface; -
19 a schematic view of the graphical user interface, and -
20 a schematic view of a distribution of sample positions.
Bei der in
Das Mikroskop 1 umfaßt ferner eine Aufnahmeeinheit 5 (beispielsweise eine CCD-Kamera), mit der das vergrößerte Bild eines Bereiches der zu untersuchenden Probe 6 aufgenommen werden kann. Die Aufnahmeeinheit 5 ist mit einem schematisch dargestellten Computer 7 verbunden, der im Betrieb das Mikroskop 1 über ein Steuermodul 8 steuert.The
Das Mikroskop 1 enthält einen nicht gezeigten z-Trieb, mit dem der Abstand zwischen dem Probentisch 3 und der Abbildungsoptik 4 (in z-Richtung) veränderbar ist, sowie einen nicht gezeigten xy-Motor für den Probentisch 3, mit dem die Position des Probentisches 3 in der xy-Ebene (die y-Richtung erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene von
Der Computer 7 stellt über seinen Bildschirm 9 eine graphische Benutzerschnittfläche 10 bereit, über die ein Benutzer die Positionen für das gewünschte Multipositionsexperiment einstellen kann.The
Neben dem hier beschriebenen und dargestellten aufrechten Mikroskop ist die Erfindung auch für alle anderen Mikroskoptypen einsetzbar, wie z.B. bei einem inversen Mikroskop, einem konfokalen Mikroskop, etc.In addition to the upright microscope described and illustrated here, the invention can also be used for all other types of microscopes, such as an inverted microscope, a confocal microscope, etc.
In
In der nächsten Zeile „Array-Kontur“ sind drei Auswahlpunkte zur Bestimmung der Außenkontur der zu bestimmenden Probenregion (nachfolgend auch als Probenfeld bezeichnet) angezeigt. Der Auswahlpunkt mit dem eingezeichneten Pfeil betrifft die Möglichkeit, eine beliebige Linie in einem dargestellten Probenbild einzuzeichnen und dadurch die Kontur des Probenfeldes für das Multipositionsexperimentes festzulegen. Ferner ist möglich, eine rechteckige Außenkontur (zweiter Auswahlpunkt) sowie eine ellipsenförmige Außenkontur (dritter Auswahlpunkt) festzulegen. Bei dem hier beschriebenen Beispiel wird von einer rechteckigen Außenkontur ausgegangen, daher ist das schematisch dargestellte Rechteck fett eingezeichnet.In the next line "Array contour" three selection points for determining the outer contour of the sample region to be determined (hereinafter also referred to as sample field) are displayed. The selection point with the drawn arrow relates to the possibility of drawing any line in a displayed sample image and thereby defining the contour of the sample field for the multi-position experiment. It is also possible to specify a rectangular outer contour (second selection point) and an elliptical outer contour (third selection point). In the example described here, a rectangular outer contour assumed, therefore the rectangle shown schematically is drawn in bold.
Natürlich sind alternativ oder zusätzlich weitere Konturformen und somit verschiedene Regionen möglich, die dann in entsprechender Weise einem Benutzer zur Auswahl angeboten werden.Of course, as an alternative or in addition, further contour shapes and thus different regions are possible, which are then offered to a user for selection in a corresponding manner.
In der nächsten Zeile „Verteilungs-Bias“ kann durch einen Schieberegler 11 vorgegeben werden, ob eine Gleichverteilung der Probenpositionen im festgelegten Probenfeld erfolgen soll (eingezeichnete Stellung über dem Wort „kein“) oder ob die Probenpositionen mehr in der Mitte oder mehr zum Rand hin konzentriert sein sollen. In diesem Fall muß der Schieberegler 11 entweder nach links (Richtung zum Wort „Mitte“) oder nach rechts (Richtung zum Wort „Rand“) verschoben werden.In the next line “Distribution Bias”, a
Ferner gibt es noch die Auswahlfelder „zufällig“ und „auto“, die nicht gleichzeitig ausgewählt werden können. Wenn eines von diesen ausgewählt ist, kann kein Verteilungs-Bias eingestellt werden, da dann eine zufällige Verteilung (bei Auswahl des Auswahlfeldes „zufällig“) oder eine nachfolgend noch beschriebene automatische Verteilung (bei Auswahl des Auswahlfeldes „auto“) der Probenpositionen im festgelegten Probenfeld durchgeführt wird.There are also the selection fields "random" and "auto", which cannot be selected at the same time. If one of these is selected, no distribution bias can be set, since then a random distribution (when selecting the selection field "random") or an automatic distribution (when selecting the selection field "auto"), as described below, of the sample positions in the specified sample field is carried out.
In der letzten Zeile „Verteilung durch“ kann die Anzahl der Probenpositionen vorgegeben werden. Alternativ kann der Prozentbereich vorgegeben werden, wobei dieser Prozentbereich die Summe aller Flächen in allen Aufnahmen an den einzelnen Probenpositionen relativ zur Gesamtfläche des festgelegten Feldes angibt, wobei davon ausgegangen wird, daß sich die einzelnen Aufnahmen nicht überlappen. In dem hier beschriebenen Beispiel wurde die Anzahl gewählt (durch Fettdruck hervorgehoben), wobei 16 Probenpositionen ausgewählt wurden.The number of sample positions can be specified in the last line "Distribution by". Alternatively, the percentage range can be specified, with this percentage range indicating the sum of all areas in all recordings at the individual sample positions relative to the total area of the specified field, it being assumed that the individual recordings do not overlap. In the example described here, the number was chosen (highlighted in bold), with 16 sample positions selected.
In
Nach Festlegung der Region sowie der Verteilung der Probenpositionen durch den Benutzer werden diese in der beschriebenen Art und Weise vom Computer 7 bestimmt und dann an das Steuermodul 8 gegeben, so daß nacheinander an jeder der vorgegebenen Probenpositionen die gewünschte Aufnahme des entsprechenden Probenbereiches durchgeführt wird und die entsprechenden Daten wiederum zum Computer 7 übertragen werden. In dieser Art und Weise kann das gewünschte Multipositionsexperiment durchgeführt werden.After the region and the distribution of the sample positions have been defined by the user, these are determined in the manner described by the
In
In
In
In
Der Verteilungs-Bias kann in gleicher Weise wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ausgewählt werden, so daß sich die in
In
Ferner ist es möglich, für jedes Näpfchen eine andere Verteilung in der beschriebenen Art und Weise vorzugeben, so daß z.B. die in
In
Der Verteilalgorithmus, der in Abhängigkeit der über die graphische Benutzerschnittstelle 10 eingestellten Werte die Verteilung der Probenpositionen bestimmt, kann für den Fall, daß n Bildfelder so angeordnet werden sollen, daß die Abstände zwischen den Bildfeldern gleich sind und daß die Anordnung bezüglich beider Koordinatenrichtungen (x- und y-Richtung) symmetrisch ist, wie folgt gewählt sein.The distribution algorithm, which determines the distribution of the sample positions as a function of the values set via the
Das Seitenverhältnis des Bildfeldes wird so skaliert, daß das n-fache seiner Fläche gleich der Fläche des Probenfeldes (= Abtastgebiet) ist, in dem das Multipositionsexperiment durchgeführt werden soll. Im Idealfall passen dann alle so skalierten Bildfelder genau in das Abtastgebiet. Andernfalls werden mit einem kombinatorischen Generator alle zulässigen Anordnungen von n skalierten Bildfeldern erzeugt und für jede Anordnung dasjenige skalierte Abtastgebiet berechnet, welches gerade eben alle n skalierten Bildfelder einschließt. Ausgewählt wird diejenige Anordnung, für welche die Fläche seines skalierten Abtastgebietes minimal wird, die also die dichteste Packung aufweist. Das Ergebnis ist eine Liste mit n Abtastgebiet-Koordinaten, die jeweils den Mittelpunkt des entsprechenden Bildfeldes angeben. Dieses Ergebnis weist in etwa gleiche Bildfelddichten im ganzen Abtastgebiet auf. Der Verteilalgorithmus kann als ein Verfahren der kleinsten Fläche bezeichnet werden.The aspect ratio of the image field is scaled in such a way that n times its area is equal to the area of the sample field (=scanning area) in which the multiposition experiment is to be carried out. In the ideal case, all image fields scaled in this way then fit exactly into the scanning area. Otherwise, all permissible arrangements of n scaled image fields are generated with a combinatorial generator and that scaled scanning area which just encloses all n scaled image fields is calculated for each arrangement. That arrangement is selected for which the area of its scaled scanning area is minimal, ie which has the densest packing. The result is a list of n sample area coordinates, each specifying the center of the corresponding tile. This result shows approximately the same image field densities in the entire scanning area. The distribution algorithm can be referred to as a least area method.
Um eine ungleichmäßige Dichte zu erzeugen, werden die Punkte der Liste einer nicht-linearen Transformation unterworfen, wobei die Ableitung der Transformation gerade die Dichte an einer Stelle ist. Da die relative Dichte für alle Punkte des Abtastgebietes durch den eingestellten Verteilungs-Bias vorgegeben ist, kann die Transformation durch Integration der Dichte gewonnen werden.To create non-uniform density, the points in the list are subjected to a non-linear transformation, where the derivative of the transformation is just the density at a point. Since the relative density for all points in the scanning area is predetermined by the set distribution bias, the transformation can be obtained by integrating the density.
Als Eingabeparameter für den Verteilalgorithmus können folgende Parameter berücksichtigt werden: die Form des Abtastgebietes (z.B. ein Rechteck oder Ellipse/Kreis), die Größe des Abtastgebietes (Breite und Höhe), die Größe des Bildfeldes (Breite und Höhe), die Angabe, ob die Anzahl der Bildfelder absolut oder relativ ist, die Anzahl der gewünschten Bildfelder, falls die Anzahl der Bildfelder absolut ist, der relative Füllgrad in Prozent (falls die Anzahl der Bildfelder relativ ist) sowie ein Verteilungsparameter. Der Verteilungsparameter ist entweder der Bias-Parameter, der bestimmt, wie die Bildfeldverteilung gewichtet ist (z.B. gleichverteilt, Rand, Mitte oder beides) oder die Option, die bestimmt, daß die Bildfelder zufällig verteilt werden sollen.The following parameters can be taken into account as input parameters for the distribution algorithm: the shape of the scanning area (e.g. a rectangle or ellipse/circle), the size of the scanning area (width and height), the size of the image field (width and height), the specification whether the number of frames is absolute or relative, the number of frames desired if the number of frames is absolute, the relative fill level in percent (if the number of frames is relative), and a distribution parameter. The distribution parameter is either the bias parameter, which determines how the tile distribution is weighted (e.g., uniform, edge, center, or both) or the option, which specifies that the tiles should be randomly distributed.
Die beschriebene Bestimmung der Verteilung der Aufnahmepositionen kann z.B. auch mit der Aufnahme eines z-Stapels bzw. der Aufnahme von Bildserien in der z-Richtung kombiniert werden. In diesem Fall erhält man eine Positionsverteilung in dreidimensionaler Ausdehnung. Die Gewichtung (Gleichverteilung, Rand und/oder Mitte) kann dann auch in der z-Dimension unabhängig angewendet werden. So kann man für die z-Richtung einerseits und die x- und y-Richtung andererseits die gewünschte Verteilungsgewichtung unabhängig bestimmen. Die Gewichtung in z-Richtung kann man z.B. einsetzen, um sphärische oder geometrische Verzerrungen auszugleichen.The described determination of the distribution of the recording positions can, for example, also be combined with the recording of a z-stack or the recording of image series in the z-direction. In this case, a position distribution in three-dimensional dimensions is obtained. The weighting (uniform distribution, edge and/or center) can then also be applied independently in the z-dimension. In this way, the desired distribution weighting can be determined independently for the z-direction on the one hand and the x- and y-directions on the other. The weighting in the z-direction can be used, for example, to compensate for spherical or geometric distortions.
Neben der beschriebenen Gewichtung durch Einstellung über die graphische Benutzerschnittstelle 10 kann die graphische Benutzerschnittstelle auch eine weitere Option der automatischen Bestimmung der Gewichtung („auto“) aufweisen. Wenn diese Option ausgewählt ist, wie in
Als Bildanalyseverfahren ist z.B. eine Analyse des Kontrastmaßes möglich. Dabei wird das Übersichtsbild in hinreichend kleine Rechtecke zerlegt und für jedes dieser Rechtecke das Kontrastmaß bestimmt. So erhält man eine Häufigkeitsverteilung des Kontrastmaßes (Anzahl der Rechtecke mit einem bestimmten Kontrastmaß). Damit läßt sich ermitteln, in welchen Bereichen der Probe hohe Kontrastwerte vorliegen. Dies sind die bevorzugten Bereiche zur Festlegung von Probenpositionen.An analysis of the contrast measure, for example, is possible as an image analysis method. The overview image is broken down into sufficiently small rectangles and the degree of contrast is determined for each of these rectangles. In this way one obtains a frequency distribution of the contrast measure (number of rectangles with a specific contrast measure). This makes it possible to determine in which areas of the sample there are high contrast values. These are the preferred areas for defining sample positions.
In
Natürlich kann bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen die berechnete Verteilung vom Benutzer noch geändert werden. So kann er die Probenpositionen, die durch die Pluszeichen 13 angedeutet sind, verschieben, löschen und/oder neue Probenpositionen hinzufügen. Dies ist leicht dadurch möglich, daß dem Benutzer eine Darstellung gemäß z.B.
Claims (12)
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