DE102014003684A1

DE102014003684A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop

Info

Publication number: DE102014003684A1
Application number: DE102014003684.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Schön; Timo Rojahn; Alexander Scheps; Reiner Mitzkus
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-15
Also published as: US9563049B2; US20150260975A1; DE102014003684B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop mit einem oder mehreren Immersionsobjektiven (3) oder Immersionsobjektiven (3) und Trockenobjektiven, umfassend eine zum Zwecke der Verhinderung des Immersionsmittelaustritts vorhandenen Schutzhülle (1) um den Immersionsfilmbereich sowie einer mit der Schutzhülle verbundenen Immersionsmittelzuführeinheit und einer Immersionsmittelabführeinheit. Das Immersionsmittel (5), insbesondere in einem automatisierten Mikroskop, wird kontrolliert entfernt. Die Fortsetzung der mikroskopischen Untersuchung wird danach ermöglicht, ohne dass der Nutzer dazu in das Gerät oder den Ablauf eingreifen muss.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop mit einem oder mehreren Immersionsobjektiven oder Immersionsobjektiven und Trockenobjektiven, umfassend eine zum Zwecke der Verhinderung des Immersionsmittelaustritts vorhandenen Schutzhülle um den Immersionsfilmbereich sowie einer mit der Schutzhülle verbundenen Immersionsmittelzuführeinheit und einer Immersionsmittelabführeinheit.
In Mikroskopen bilden Objektive einen zentralen Bestandteil. Es gibt sie mit unterschiedlichsten Vergrößerungen und Auflösungsvermögen. Typischerweise besitzen höher vergrößernde Objektive auch ein höheres Auflösungsvermögen als gering vergrößernde Objektive. Für besonders hochauflösende Objektive wird der Raum zwischen Objektiv und Probe mit einer Flüssigkeit immergiert. Das kann beispielsweise Wasser oder Öl sein. Diese Objektive werden entsprechend auch als Immersionsobjektive bezeichnet. Im Gegensatz dazu heißen Objektive ohne Immersion Trockenobjektive. In einem manuellen inversen Mikroskop bringt der Nutzer vor der Verwendung eines Immersionsobjektivs einen Tropfen der Immersionsflüssigkeit auf das Objektiv und/oder den Probenträger auf, setzt anschließend den Probenträger in den Tisch ein und führt die gewünschten Untersuchungen durch. Nach deren Beendigung wird der Probenträger wieder entnommen und die Restflüssigkeit sowohl von der Objektivfront als auch von der Unterseite des Probenträgers entfernt. Unter Probenträger werden hier sowohl klassische Objektträger verstanden als auch sämtliche anderen Probengefäße wie Mikrotiterplatten, Petrischalen und so weiter. Bei Materialuntersuchungen kann die Probe unter Umständen auch direkt auf den Tisch gelegt werden, ohne dass ein gesonderter Probenträger erforderlich wäre.
In automatisierten Mikroskopen ist ein solcher Ablauf, bei dem der Nutzer eingreifen muss, jedoch weder gewollt noch möglich. Zum einen kann es sein, dass das Experiment mit dem Ende der Immersionsuntersuchung noch nicht beendet ist. Dann würde ein manuelles Entfernen des Probenträgers samt anschließender Reinigung die Automatisierung durchbrechen. Auch wenn mehrere gleichartige Probenträger hintereinander untersucht werden sollen, ist es sehr von Nachteil, wenn nach der Untersuchung jedes Probenträgers der Nutzer in das Gerät eingreifen muss. Automatisierte Mikroskope verfügen darüber hinaus häufig über ein Gehäuse, so dass der Zugang zu den einzelnen Komponenten mitunter nicht leicht zu bewerkstelligen ist. Verzichtet man auf diese Reinigung, würde bei einem Objektivwechsel das Immersionsmedium in das Gerät laufen, was zur Funktionsunfähigkeit des gesamten Mikroskops führen kann. Um überlaufendes Immersionsmedium passiv zu entfernen, gibt es Aquastop-Lösungen. Dabei geht es aber vorrangig um den Schutz des Objektivs, das mit einer Hülle versehen wird, an der die Flüssigkeit außen ablaufen kann. Anschließend wird sie über einen Schlauch abgeleitet. Zum Abbau der Immersion nach dem Ende der Nutzung des Immersionsobjektivs ist diese Vorrichtung jedoch nicht geeignet.
Es wurden bereits verschiedene Vorrichtungen beschrieben, die es erlauben, ein Immersionsmedium automatisch zu- und wieder abzuführen. Diese basieren alle auf einer kappenähnlichen Anordnung, die auf oder an das Immersionsobjektiv gesetzt wird ( DE 10 2005 040 828 , US 2005179997 , WO 2008028475 , DE 10123027 ). Diese Vorrichtungen sind jedoch immer nur für jeweils ein Immersionsobjektiv nutzbar.
DE 10 2005 040 828 beschreibt eine Vorrichtung, bei der auf die Objektivfront ein zylindrisches Gefäß aufgesetzt wird, das über eine Zu- und eine Ableitung verfügt, um Immersionsflüssigkeit in dieses Gefäß zu leiten und anschließend wieder abzuführen. Die Steuerung erfolgt entweder über Pumpen oder über Ventile. Nach Benutzung des Objektivs kann die Flüssigkeit entweder ablaufen oder wird abgesaugt. Die Lösung ist an jeweils ein Objektiv gebunden.
In US 2005179997 wird ein System beschrieben, bei dem von einem Trocken- zu einem Immersionsobjektiv gewechselt werden kann. Die Immersionsflüssigkeit wird mittels Pumpen zu- und wieder abgeführt. Beide Objektive sind nebeneinander angeordnet, so dass der Tisch von einem zum anderen gefahren werden muss. Auch diese Lösung ist an ein Objektiv gebunden.
Bei bekannten Aquastop-Lösungen wird das Objektiv mit einer Schutzhülle versehen, so dass überfließendes Immersionsmedium außen an der Schutzhülle entlang abfließen kann und über ein Schlauchsystem abgeführt wird, ohne dass es zu Beschädigungen des Objektivs oder des Mikroskopinneren kommt. Bei diesen Lösungen geht es um den Schutz des optischen Systems vor auslaufendem Immersionsmittel.
Allen bekannten Lösungen haben den Nachteil, dass sie immer an ein Objektiv gebunden sind. Ferner benötigen sie um das Objektiv herum sehr viel Platz. In Mikroskopen sind die Objektive in der Regel auf einem Revolver angeordnet, um dem Nutzer möglichst viele verschiedene Objektive zur Auswahl zu stellen. Zwischen den einzelnen Objektiven ist dann meist nur wenig Bauraum. Die Nutzung der im Stand der Technik beschriebenen Lösungen kann dann dazu führen, dass die Positionen des Revolvers, die dem Immersionsobjektiv benachbart sind, frei bleiben müssen, da die Immersionskappen zu viel Platz einnehmen. Wenn mehrere Immersionsobjektive verwendet werden sollen, müsste dann außerdem jedes mit einer solchen Kappe versehen sein, was den verfügbaren Platz noch weiter einschränken würde. Darüber hinaus wäre eine solche Lösung sehr teuer.
Ausgehend von den Nachteilen der beschriebenen Lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu beschreiben, die es ermöglichen, das Immersionsmittel insbesondere in einem automatisierten Mikroskop kontrolliert zu entfernen und eine Fortsetzung der mikroskopischen Untersuchung zu ermöglichen, ohne dass der Nutzer dazu in das Gerät oder den Ablauf eingreifen muss. Dabei soll die Lösung möglichst platzsparend und auch für mehrere Immersionsobjektive nutzbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 5 angegebenen Vorrichtungsmerkmale gelöst. Vorteilhafte Anordnungen sind in den Unteransprüchen 6 bis 12 angegeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

– Beginn der Abflusses des Immersionsmittels passiv und/oder aktiv über eine Absaugpumpe,
– Ankippen des Immersionsobjektivs in Richtung des an der Schutzhülle befindlichen Abflusskanals bei weiterem Abfluss des Immersionsmediums,
– Beenden des Abflusses des Immersionsmittels,
– Beenden der Untersuchung der Probe oder Wechseln des Immersionsobjektivs und
– Bewegung des bisher verwendeten oder eines neu gewählten Immersionsobjektivs zurück in die Ausgangslage.

Durch das Ankippen des Immersionsobjektivs wird dieses geringfügig aus seiner optischen Achse ausgeschwenkt, das heißt, die Objektivfront wird leicht zur Seite geneigt, so dass das Immersionsmittel auch entsprechend zu dieser Seite hin bewegt wird. Die Abdichtfunktion der Schutzhülle wird vorzugsweise beibehalten. Die Immersionsmittelabführeinheit befindet sich nun an der Stelle der Schutzhülle, zu der das Immersionsobjektiv hin geneigt ist. Auf diese Weise kann das Immersionsmittel entweder passiv oder aktiv mittels einer Absaugpumpe in den Kanal fließen. In jedem Fall wird es kontrolliert entfernt. Anschließend kann entweder ein Wechsel des Immersionsobjektivs durchgeführt, ein neuer Probenträger eingeführt oder die Untersuchung beendet werden.
Soll ein Wechsel des Immersionsobjektivs oder ein Ersetzen des Immersionsobjektivs durch ein Trockenobjektiv durchgeführt werden, kann eine Objektivrevolverdrehung auch mit einem Absenken, beziehungsweise mit einem anschließenden Anheben kombiniert werden. Um zu vermeiden, dass beim Wechseln der Objektive eines der Objektive im Objektivrevolver mit anderen Elementen des Mikroskops, insbesondere mit dem Mikroskoptisch, der das Probengefäß hält, kollidiert wird vor der Drehung des Objektivrevolvers der gesamte Objektivrevolver abgesenkt. Als Alternative kann auch der Mikroskoptisch angehoben werden. Anschließend wird der Objektivrevolver in die gewünschte Position gedreht und wieder angehoben.
Der Objektivrevolver kann dabei entweder vor dem leichten Ausschwenken des Immersionsobjektivs aus seiner optischen Achse oder nach dem Abpumpen des Immersionsmittels, aber noch vor dem Wechsel des Immersionsobjektivs abgesenkt werden. Letzteres ist vorteilhafter, weil die Absaugpumpe dann auf das gesamte Immersionsmittel wirkt. Wird der Objektivrevolver erst abgesenkt und danach leicht ausgeschwenkt, reißt der Immersionsmittelfilm zwischen der Objektivfront und den Probengefäßboden ab, bevor das Immersionsmittel abgepumpt ist. Der Teil des Immersionsmittels, der sich am Probengefäßboden befindet, würde dann nicht mehr von der Ansaugpumpe erreicht werden.
Das Abpumpen des Immersionsmittels kann bereits vor dem Ankippen des Immersionsobjektivs beginnen. Unter Umständen erfüllt die Schutzhülle (Membran) beim leichten Ankippen des Immersionsobjektivs ihre Dichtfunktion nicht mehr zuverlässig, so dass vorteilhafterweise das Abpumpen bereits vorher erfolgt.
Die Erfindung ist sowohl an einem inversen, als auch an einem aufrechten Mikroskop einsetzbar, wenn die Frontoptik des Kondensors, die sich dann unterhalb des Probenträgers befindet, immergiert werden soll.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1: schematische Darstellungen der als Membran ausgebildeten Schutzhülle und
2: eine schematische des Anordnung des Immersionsobjektivs zur besseren Abfuhr des Immersionsmittels.
1 zeigt Darstellungen einer als Membran ausgebildeten Schutzhülle 1 mit einem Dichtungsrand 2. Der Dichtungsrand 2 bewirkt, dass das hier nicht dargestellte Immersionsmittel besser auf der Objektivfront des Immersionsobjektivs 3 gehalten wird.
Die als Formteil ausgebildete Schutzhülle 1 besitzt einen Kanal 4, welcher wahlweise zum Zuführen oder Abführen des Immersionsmittels verwendet werden kann.
In 2 ist die Anordnung des Immersionsobjektivs 3 zur besseren Abfuhr des Immersionsmittels 5 dargestellt. Dazu ist das Immersionsobjektiv 3 um einen Winkel α zur senkrechten (optischen) Achse 6 gekippt. Der Winkel α ist dabei etwa 5 Grad. Die daraus resultierende Neigung zum Probengefäßboden 7 bewirkt, dass das Immersionsmittel 5 besser in den Kanal 4 ablaufen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beenden der Immersion wird nachfolgend an einem Flussdiagramm näher verdeutlicht, wobei die einzelnen Verfahrensschritte nicht alle streng nacheinander ausgeführt werden müssen, sie können auch miteinander kombiniert werden.
Beispielsweise kann das Abpumpen des Immersionsmittels (Flüssigkeit) 5 und das Ankippen des Immersionsobjektivs 3 parallel gestartet werden, oder das Abpumpen des Immersionsmittels 5 beginnt erst, nachdem das Immersionsobjektiv 3 angekippt wurde.
Soll nach dem Entfernen des Immersionsmittels 5 ein Wechsel des Immersionsobjektivs 3 vorgenommen werden, kann der Objektivrevolver von der angekippten Position direkt zum gewünschten Objektiv weiterschalten. Alternativ kann auch zuerst das Immersionsobjektiv wieder zurückgeschwenkt werden, anschließend abgesenkt und erst danach zum neuen Objektiv geschwenkt werden. Das wäre dann von Vorteil, wenn vermieden werden soll, dass beim Absenken die Schutzhülle an der Frontlinse entlang reibt.
Es ist auch denkbar, das Entfernen des Immersionsmittels mit einer seitlichen Fahrt des Probentisches einzuleiten. Während der Probentisch verfahren wird, bleibt das Immersionsmittel zwar weiterhin zwischen der Objektivfront des Immersionsobjektivs und dem Probengefäßboden, wird jedoch weiter in Richtung der Tischbewegung verschoben. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Tischbewegung hin zur Abpumpöffnung bewegt wird. Flussdiagramm des Verfahrens:
Bezugszeichenliste

1: Schutzhülle (Membran)
2: Dichtring
3: Immersionsobjektiv
4: Kanal
5: Immersionsmittel
6: Optische Achse
7: Probengefäßboden
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005040828 [0004, 0005]
US 2005179997 [0004, 0006]
WO 2008028475 [0004]
DE 10123027 [0004]

Claims

Verfahren zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop mit einem oder mehreren Immersionsobjektiven (3) oder Immersionsobjektiven (3) und Trockenobjektiven, bei dem der Immersionsfilmbereich durch eine Schutzhülle (1), die mit einer Immersionsmittelzuführeinheit und einer Immersionsmittelabführeinheit über mindestens einen Kanal (4) in Verbindung steht, abgedichtet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Beginn der Abflusses des Immersionsmittels (5) passiv und/oder aktiv über eine Absaugpumpe, – Ankippen des Immersionsobjektivs (3) in Richtung des an der Schutzhülle (1) befindlichen Abflusskanals (4) bei weiterem Abfluss des Immersionsmittels (5), – Beenden des Abflusses des Immersionsmittels (5), – Beenden der Untersuchung der Probe oder Wechseln des Immersionsobjektivs (3) und – Bewegung des bisher verwendeten oder eines neu gewählten Objektivs zurück in die Ausgangslage.
Verfahren zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankippen des Immersionsobjektivs (3) und die Bewegung des Immersionsobjektivs (3) zurück in die Ausgangslage durch geringfügige Drehbewegungen des Objektivrevolvers vorgenommen werden.
Verfahren zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Wechselns des Immersionsobjektivs (3) der Objektivrevolver abgesenkt wird.
Verfahren zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss des Immersionsmittels (5) mit einer seitlichen Bewegung der Unterseite des Probenträgers, vorzugsweise mit der Bewegung des Probentisches, eingeleitet wird.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop unter Verwendung von einem oder mehreren Immersionsobjektiven (3) oder Immersionsobjektiven (3) und Trockenobjektiven zur Durchführung des Verfahrens, umfassend eine zum Zwecke der Verhinderung des Immersionsmittelaustritts vorhandene Schutzhülle (4) um den Immersionsfilmbereich sowie einer mit der Schutzhülle (4) verbundenen Immersionsmittelzuführeinheit und einer Immersionsmittelabführeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Immersionsmittelzuführeinheit und die Immersionsmittelabführeinheit so am Mikroskop angeordnet sind, dass sie für alle in einem Objektivrevolver angeordneten Immersionsobjektive (3) einsetzbar sind, das Immersionsobjektiv (3) innerhalb der abdichtenden Schutzhülle (4) zu seiner optischen Achse (6) hin durch eine Drehbewegung des Objektivrevolvers kippbar angeordnet ist und die Immersionsmittelabführeinheit sich an der Stelle der abdichtenden Schutzhülle befindet, zu der das Immersionsobjektiv kippbar ist.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (1) als Membran ausgebildet ist, die sich unterhalb eines Probengefäßes befindet und durch deren zentrale Öffnung die Front des Immersionsobjektivs (3) ragt.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des passiven Abführens des Immersionsmittels (5) aus dem Immersionsfilmbereich die Schutzhülle (1) im Bereich des zur optischen Achse (6) hin kippbaren Immersionsobjektivs (3) vorzugsweise einen Ablaufkanal (4), aber alternativ auch mehrere Ablaufkanäle aufweist.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des aktiven Abführens des Immersionsmittels (5) aus dem Immersionsfilmbereich die Schutzhülle (1) im Bereich des zur optischen Achse (6) hin kippbaren Immersionsobjektivs (3) mit einer Absaugpumpe in Verbindung steht.
Vorrichtung zum Beenden und Erneuern der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Wechselns des Immersionsobjektivs (3) der Objektivrevolver axial verschiebbar ist.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Wechselns des Immersionsobjektivs (3) der Probentisch und der Probenträger axial beweglich angeordnet sind.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Einleitung des Immersionsmittels (5) der Probentisch und der Probenträger seitlich beweglich angeordnet sind.
Vorrichtung zum Beenden der Immersion an einem Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des gesamten Immersionsvorganges die Form des Immersionsobjektivs (3), die Form der Membran und die Membranoberfläche so angepasst sind, dass die an die Kontaktfläche angedrückte Membran den Immersionsbereich zum Immersionsobjektiv (3) hin abdichtet.