DE102016105946A1

DE102016105946A1 - Probenbearbeitungsanordnung mit Lasermikrodissektionssystem, Kommunikationseinrichtung und Fertigungssystem

Info

Publication number: DE102016105946A1
Application number: DE102016105946.3A
Authority: DE
Inventors: Falk Schlaudrauff; Qing Tang; Christian Woditschka
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Es wird eine Probenbearbeitungsanordnung (1) mit wenigstens einem Lasermikrodissektionssystem (100), das ein Mikroskop (10), eine Aufnahmeeinrichtung (55) zur Aufnahme von Probenträgern (54) mit zu dissektierenden Proben (51), eine Dissektionseinrichtung (76) zum Bearbeiten der Proben (51) mittels eines Laserstrahls (74) unter Gewinnung von Dissektaten (59) sowie eine Aufnahmeeinrichtung (57) zur Aufnahme von Dissektatauffangbehältern (56) zum Auffangen der Dissektate (59) aufweist, vorgeschlagen. Dieses umfasst wenigstens ein Fertigungssystem (200), das über eine Kommunikationseinrichtung (300) mit dem wenigstens einen Lasermikrodissektionssystem (100) verbunden und zur Fertigung der Probenträger (54) und/oder der Dissektatauffangbehälter (56) nach Maßgabe von durch das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem (100) über die Kommunikationseinrichtung (300) vorgegebenen Vorgabewerten eingerichtet ist. Ein entsprechendes Verfahren ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Probenbearbeitungsanordnung mit einem Lasermikrodissektionssystem sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Verfahren zur Bearbeitung biologischer Proben durch Lasermikrodissektion existieren bereits seit Mitte der 1970er Jahre (siehe z.B. Isenberg, G. et al.: Cell surgery by laser micro-dissection: a preparative method. Journal of Microscopy, Band 107, 1976, Seiten 19–24) und wurden seitdem kontinuierlich weiterentwickelt.
Bei der Lasermikrodissektion können Zellen, Geweberegionen usw. aus einer zu dissektierenden Probe isoliert und als sogenannte Dissektate gewonnen werden. Ein besonderer Vorteil der Lasermikrodissektion ist der kurze Kontakt der Probe mit dem Laserstrahl, durch den die Probe kaum verändert wird. Die spezifische Gewinnung der Dissektate kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen (siehe z.B. Bancroft, J.D. und Gamble, M.: Theory and Practice of Histological Techniques. Elsevier Science, 2008, Seite 575, Kapitel „Laser Microdissection").
Beispielsweise kann in bekannten Verfahren aus einer Probe mittels eines Infrarot- oder Ultraviolettlaserstrahls ein Dissektat isoliert werden, das unter dem Einfluss der Schwerkraft in einen geeigneten Dissektatauffangbehälter fällt. Das Dissektat kann dabei aus der Probe auch zusammen mit einer anhaftenden Membran ausgeschnitten werden. Bei der sogenannten Laser Capture Microdissection wird hingegen eine thermoplastische Membran mittels eines entsprechenden Laserstrahls erwärmt. Dabei verschmilzt die Membran mit dem gewünschten Bereich der Probe und kann in einem darauffolgenden Schritt durch Reißen entfernt werden. Eine weitere Alternative besteht darin, das Dissektat mittels des Laserstrahls an einen Deckel eines Dissektatauffangbehälters anzuheften. Bei bekannten inversen Mikroskopsystemen zur Lasermikrodissektion können nach oben katapultierte Dissektate auch an den Boden eines Dissektatauffangbehälters, der mit einer adhäsiven Beschichtung versehen ist, angeheftet werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für solche Verfahren geeignet, bei denen ein Dissektat aus einer Probe herausgetrennt und in einem darüber oder darunter angeordneten Dissektatauffangbehälter aufgefangen wird. Insbesondere ist die Erfindung also für kontaktfreie Lasermikrodissektionsverfahren geeignet.
Je nach Art der in einem entsprechenden Lasermikrodissektionsverfahren durchzuführenden Experimente, der Art und Herkunft der Proben, der Größe und Anzahl der jeweils zu gewinnenden Dissektate und/oder dem gewünschten Bearbeitungsverfahren zur Gewinnung der Dissektate durch das Lasermikrodissektionsverfahren bzw. der gewünschten weiteren Behandlung der gewonnenen Dissektate sind sehr unterschiedliche und speziell abgestimmte Verbrauchsmaterialien erforderlich. Beispielsweise können Probenträger mit Membranen aus unterschiedlichen Materialien bzw. mit unterschiedlichen Membranstärken eingesetzt werden, die beispielsweise für einen Einsatz mit bestimmten Lösungsmitteln und/oder bei bestimmten Temperaturen optimiert sind.
Je nachdem, ob ein entsprechendes Lasermikrodissektionsverfahren für eher niedriger oder eher hohe Laserintensität ausgelegt ist und/oder ob kleinere oder größere Areale als Dissektate gewonnen werden sollen, sind häufig unterschiedliche Probenträger und Dissektatauffangbehälter erforderlich. Auch die optische Betrachtung entsprechender Probenträger mit auf diesen aufgebrachten Dissektaten erfordert häufig unterschiedliche Materialien, beispielsweise besonders dünne Probenträger und/oder Materialien mit geringer Autofluoreszenz. In diesem Zusammenhang spielen ferner auch die Lagerbedingungen, denen die gewonnenen Dissektate ausgesetzt werden sollen, eine Rolle. Dissektatauffangbehälter werden daher vorzugsweise an die jeweils gewünschten Lagerbedingungen, beispielsweise in Tieftemperaturkühlschränken oder in flüssigem Stickstoff, angepasst.
Insgesamt ergibt sich vor diesem Hintergrund das Problem, dass häufig nicht sämtliche gewünschten Verbrauchsmaterialien vor Ort vorgehalten werden können. Dies ergibt sich insbesondere auch aus der typischerweise begrenzten Haltbarkeit. Herkömmlicherweise muss Verbrauchsmaterial daher jeweils für das gewünschte Verfahren bestellt werden, was die Flexibilität bei der Bearbeitung von Proben durch Lasermikrodissektion deutlich einschränkt.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, entsprechende Verfahren zur Lasermikrodissektion zu verbessern und insbesondere die Flexibilität bei der Bearbeitung von zu dissektierenden Proben zu erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung eine Probenbearbeitungsanordnung und ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht von einer grundsätzlich bekannten Probenbearbeitungsanordnung aus, die wenigstens ein Lasermikrodissektionssystem umfasst, das ein Mikroskop, eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Probenträgern mit zu dissektierenden Proben, eine Dissektionseinrichtung zum Bearbeiten der Proben mittels eines Laserstrahls und der Gewinnung von Dissektaten sowie eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Dissektatauffangbehältern zum Auffangen der Dissektate aufweist.
Insoweit entspricht die erfindungsgemäß vorgeschlagene Probenbearbeitungsanordnung einem oder mehreren herkömmlichen Lasermikrodissektionssystemen, in denen beispielsweise Probenträger und/oder Dissektatauffangbehälter als Verbrauchsmaterialien verwendet werden. Die jeweilige Dimensionierung bzw. materialmäßige Ausgestaltung der verwendeten Probenträger bzw. Dissektatauffangbehälter richtet sich hierbei unter anderem nach den Dimensionen der entsprechenden Aufnahmeeinrichtungen und/oder nach den Betrachtungsmöglichkeiten, die ein entsprechendes Lasermikrodissektionssystem bietet, wie zuvor erläutert. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch in Probenbearbeitungsanordnungen mit unterschiedlichen Lasermikrodissektionssystemen, beispielsweise mit Lasermikrodissektionssystemen, die für unterschiedliche Betrachtungs- und/oder Bearbeitungsmodi eingerichtet sein können, zum Einsatz kommen kann. Die vorliegende Erfindung eignet sich daher in besonderer Weise für Szenarien, die beispielsweise in Forschungseinrichtungen und/oder klinischen Laboratorien anzutreffen sind.
Erfindungsgemäß zeichnet sich die soeben erläuterte Probenbearbeitungsanordnung durch wenigstens ein Fertigungssystem aus, das über eine Kommunikationseinrichtung mit dem wenigstens einen Lasermikrodissektionssystem verbunden und zur Fertigung der Probenträger und/oder der Dissektatauffangbehälter nach Maßgabe von durch das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem über die Kommunikationseinrichtung vorgegebenen Vorgabewerten eingerichtet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird also ein Fertigungssystem an ein oder mehrere Lasermikrodissektionssysteme angebunden, das über eine Kommunikationseinrichtung entsprechende Aufträge zur Fertigung von Verbrauchsmaterialien wie Probenträgern und/oder Dissektatauffangbehältern entgegennehmen kann. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Probenbearbeitungsanordnung zur eigenständigen Fertigung der jeweils erforderlichen Verbrauchsmaterialien, beispielsweise je nach Art der verwendeten Probe, der Größe eines durch die Dissektionseinrichtung dissektierbaren Bereichs und weiteren Parametern, die nachfolgend erläutert werden, befähigt. Es wird ein völlig oder teilweise unabhängiges System geschaffen, in dem ein Experimentator bzw. Bediener einer entsprechenden Probenbearbeitungsanordnung nicht auf die externe Versorgung mit entsprechenden Verbrauchsmaterialien mehr angewiesen ist sondern diese jeweils nach Bedarf und vor Ort fertigen kann. Ein entsprechendes Fertigungssystem kann aber selbstverständlich auch entfernt zu dem oder den Lasermikrodissektionssystemen bereitgestellt werden, beispielsweise in einem separaten Labor oder Gebäude.
Die eingangs erläuterten Probleme, beispielsweise bei der Lagerhaltung von entsprechendem Verbrauchsmaterial, werden hierdurch gelöst. Ferner kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung sehr viel flexibler auf die jeweils für das vorliegende Experiment erforderlichen Eigenschaften entsprechender Verbrauchsmaterialien Rücksicht genommen werden. Im Gegensatz zu durch externe Hersteller hergestellten Verbrauchsmaterialien ist damit eine optimale Anpassung an die jeweiligen Bearbeitungs- bzw. Probenparameter möglich.
Zur Vermeidung von Missverständnissen sei an dieser Stelle betont, dass das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Lasermikrodissektionssystem mit zu dissektierenden Proben verwendet wird, die bereits mikroskopietauglich vorbereitet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um Dünnschnitte handeln, die mittels eines Mikrotoms aus einem größeren Gewebeblock herausgetrennt werden. Bei einem solchen Gewebeblock kann es sich beispielsweise um ein fixiertes Organ oder eine Biopsie eines entsprechenden Organs handeln. Die vorliegende Erfindung dient daher nicht zur Gewinnung von zu dissektierenden Proben, sondern zu deren Bearbeitung sowie zur Isolation von bestimmten Bereichen hiervon. Es versteht sich, dass die Erfindung auch mit anderen zu dissektierenden Proben, die nicht mittels eines Mikrotoms gewonnen werden, zum Einsatz kommen kann, beispielsweise mit Ausstrichen, Mazeraten usw.
Mikrotome werden ausschließlich bei der Vorbereitung von mikroskopischen Proben eingesetzt. Mikrotome können hierzu auch Laser aufweisen. Die mittels eines Mikrotoms erhaltenen Schnitte werden auf einen Probenträger, aufgebracht, ggf. befestigt, angefärbt usw. Erst dann stehen diese für einen Einsatz in dem erfindungsgemäßen Lasermikrodissektionssystem bzw. einem entsprechenden Verfahren zur Verfügung. Ein Mikrotom unterscheidet sich in seinem Betrieb unter anderem dadurch von einem Lasermikrodissektionssystem, dass dort Schnitte mit möglichst homogener Schnittstärke gewonnen werden. Mikrotome sind daher dazu ausgebildet, eine große Anzahl an identischen Schnitten mit parallelen Schnittflächen zu erzeugen, wohingegen Lasermikrodissektionssysteme zum Heraustrennen von Dissektaten nach probenabhängigen Kriterien, beispielsweise nach visuellen Kriterien, eingerichtet sind. Der Fachmann würde daher bei Mikrotomen eingesetzte technische Lösungen nicht auf Lasermikrodissektionssysteme übertragen.
Mikrotome umfassen ferner keine Mikroskope, in deren Beobachtungsstrahlengang ein Laserstrahl eingekoppelt wird. Der Laserstrahl wird daher in Mikrotomen auch niemals durch ein Mikroskopobjektiv, das auch zur Betrachtung verwendet wird, auf eine bearbeitete Probe, z.B. in Mikrotomen einen Gewebeblock, fokussiert. Gerade dies ist jedoch bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung der Fall. Das eingesetzte Lasermikrodissektionssystem umfasst ein Mikroskop mit wenigstens einem Objektiv und eine Lasereinheit, die einen Laserstrahl zur Bearbeitung der mikroskopischen Probe erzeugt. Die Lasereinheit bildet, zusammen mit einem motorisch verfahrbaren Mikroskoptisch und/oder einer Laserscaneinrichtung wie unten erläutert, eine Dissektionseinrichtung zum Bearbeiten von Proben mittels eines Laserstrahls unter Gewinnung von Dissektaten.
Insbesondere umfasst das wenigstens eine Fertigungssystem, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Polymeren, Keramiken und/oder Metallen. Insbesondere ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei die Bearbeitung unterschiedlicher Polymere von Interesse. Als Polymere können beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphtalat (PEN) und/oder Polylaktatpolymere zum Einsatz kommen. Entsprechende Polymere, die sich in den erfindungsgemäß eingesetzten Bearbeitungseinrichtungen entsprechender Fertigungssysteme, beispielsweise in sogenannten 3D-Druckern, besonders einfach und effektiv bearbeiten lassen, eignen sich in besonderer Weise beispielsweise als Membranen bzw. Oberflächen von Probenträgern für die Lasermikrodissektion.
Insbesondere kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung des Fertigungssystems der Probenbearbeitungsanordnung derart auszubilden, dass sie zur Bearbeitung unterschiedlicher Materialien befähigt ist. Die vorliegende Erfindung kann ein Fertigungssystem mit nur einer Bearbeitungseinheit für ein oder mehrere Materialien und/oder mehrere Bearbeitungseinrichtungen für gleiche oder unterschiedliche Materialien umfassen. Auf diese Weise kann die jeweilige Anforderung an entsprechende Materialien in dem oder den Lasermikrodissektionssystemen optimal bedient werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung des Fertigungssystems der Probenbearbeitungsanordnung Mittel aufweist, die zum selektiven Laserschmelzen (engl. Selective Laser Melting, SLM), zum (selektiven) Elektronenstrahlschmelzen (engl. Electron Beam Melting, EBM bzw. Selective Electron Beam Melting, SEBM) zum selektiven Lasersintern (engl. Selective Laser Sintering, SLS), zur Stereolithographie (engl. Stereolithography, SL), zur digitalen Lichtbearbeitung (engl. Digital Light Processing, DLP), zur Multi- oder Polyjetmodellierung (engl. Polyjet Modeling, PJM bzw. Multijet Modeling, MJM) und/oder zur Schmelzschichtung (engl. Fused Deposition Modeling, FDM) von Werkstoffen eingerichtet sind. Derartige Verfahren, die insbesondere in den im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaften 3D-Druckern eingesetzt werden, eignen sich in besonderer Weise zum schnellen und präzisen Fertigen von Verbrauchsmaterialien für die Lasermikrodissektion. Zu Merkmalen und Vorteilen der erwähnten Verfahren sei auf einschlägige Fachliteratur verwiesen.
Wie soeben angesprochen, umfasst eine besonders vorteilhafte Probenbearbeitungseinrichtung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann, wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung in Form eines 3D-Druckers. Entsprechende 3D-Drucker besitzen als technisch ausgereifte Bearbeitungseinrichtungen eine besondere Eignung zum Einsatz in Probenbearbeitungsanordnungen, unter anderem aufgrund ihrer einfachen Bedienbarkeit auch durch nicht speziell geschultes Personal. Der Einsatz von 3D-Druckern vereinfacht damit die Bedienbarkeit einer entsprechenden Probenbearbeitungseinrichtung beträchtlich, da sich der bei der Bedienung der Probenbearbeitungsanordnung auf die Lasermikrodissektion konzentrieren kann und weniger Aufmerksamkeit der Fertigung der genannten Verbrauchsmaterialien widmen muss.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Vorgabewerte des Lasermikrodissektionssystems, nach Maßgabe derer das wenigstens eine Fertigungssystem die Probenträger und/oder die Dissektatauffangbehälter fertigt, vorteilhafterweise auf Grundlage einer Größe und/oder Lage eines mittels der Dissektionseinrichtung des wenigstens einen Lasermikrodissektionssystems bearbeitbaren Bereichs vorgegeben. Auf diese Weise können entsprechende Verbrauchsmaterialien spezifisch an die jeweils bearbeiteten Bereiche, die sich beispielsweise bei unterschiedlichen Vergrößerungen ändern können, angepasst werden.
Eine erfindungsgemäße Probenbearbeitungsanordnung ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung mit einer Kommunikationseinrichtung ausgestattet, die Mittel zum Erzeugen von Ansteuerbefehlen für das wenigstens eine Fertigungssystem aus den Vorgabewerten des Lasermikrodissektionssystems umfassen. Eine entsprechende Kommunikationseinrichtung kann insbesondere derartige Vorgabewerte auf eine Weise aufbereiten, dass sich als Fertigungssystem bzw. als Bearbeitungseinrichtung in einem entsprechenden Fertigungssystem herkömmliche und serienmäßige 3D-Drucker eignen, die nicht gesondert für den Einsatz mit einem Lasermikrodissektionssystem ausgestaltet werden müssen. Die Kommunikationseinrichtung schafft damit eine Schnittstelle zur Kopplung von entsprechenden Fertigungssystemen bzw. Bearbeitungseinrichtungen, beispielsweise 3D-Druckern, mit dem Lasermikrodissektionssystem.
Eine Probenbearbeitungsanordnung kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auch dafür eingerichtet sein, die Vorgabewerte auf Grundlage einer Position, einer Größe und/oder einer Anzahl zu der zu gewinnenden Dissektate vorzugeben. Dies betrifft insbesondere die Fertigung der Dissektatauffangbehälter, die auf diese Weise spezifisch an die Größe, die Position und/oder die Anzahl solcher Dissektate angepasst werden können.
Ferner ist eine erfindungsgemäße Probenbearbeitungsanordnung vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass die Vorgabewerte auf Grundlage von Merkmalen eines mittels des Lasermikrodissektionssystems durchgeführten Lasermikrodissektionsverfahrens vorgegeben werden. Derartige Merkmale umfassen beispielsweise eine Intensität und/oder eine Pulsfolge des verwendeten Lasers, die eingesetzte Laserwellenlänge, die eingesetzte Vergrößerung und dergleichen.
Insgesamt erleichtert die Vorgabe der Vorgabewerte aufgrund entsprechender Kenngrößen die Fertigung und verringert das Risiko von Fehlbedienungen durch den Benutzer, der sich nicht mit der spezifischen Materialauswahl bzw. Fertigung der Verbrauchsmaterialien zu beschäftigen braucht.
Ein Verfahren zur Probenbearbeitung, bei dem wenigstens ein Lasermikrodissektionssystem verwendet wird, das ein Mikroskop, eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Probenträgern mit zu dissektierenden Proben, eine Dissektionseinrichtung zum Bearbeiten der Proben mittels eines Laserstrahls und zur Gewinnung von Dissektaten sowie eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Dissektatauffangbehältern zum Auffangen der Dissektate aufweist, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß umfasst ein derartiges Verfahren, dass das Lasermikrodissektionssystem als Teil einer Probenbearbeitungsanordnung verwendet wird, in der das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem über eine Kommunikationseinrichtung mit wenigstens einem Fertigungssystem verbunden ist, welches die Probenträger und/oder die Dissektatauffangbehälter nach Maßgabe von durch das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem über die Kommunikationseinrichtung vorgegebenen Vorgabewerten fertigt. Zu Merkmalen und Vorteilen eines entsprechenden Verfahrens sei auf die obigen Erläuterungen ausdrücklich verwiesen. Insbesondere ist eine entsprechende Probenbearbeitungsanordnung, in der das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem eingesetzt wird, dabei eine Probenbearbeitungsanordnung, wie sie im Detail zuvor erläutert wurde.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Figurenbeschreibung
1 zeigt ein Lasermikrodissektionssystem, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann, in schematischer Darstellung.
2 zeigt einen Probenbereich des in 1 gezeigten Lasermikrodissektionssystems in schematischer Darstellung.
3 zeigt einen Probenträger mit einem Dissektatauffangbehälter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung
4 zeigt eine Probenbearbeitungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Lasermikrodissektionssystem, das zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet bzw. in einer entsprechenden Probenbearbeitungsanordnung zum Einsatz kommen kann, schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Lasermikrodissektionssystem 100 entspricht in wesentlichen Teilen jenem, das in der EP 1 276 586 B1 offenbart ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Ein Koordinatensystem, anhand dessen Achsen x, y und z veranschaulicht sind, ist mit 110 bezeichnet.
Das Lasermikrodissektionssystem 100 umfasst ein Mikroskop 10. In einem Mikroskopfuß 11 des Mikroskops 10 kann eine hier nur teilweise dargestellte Beleuchtungseinrichtung 12 vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise eine (nicht dargestellte) Lichtquelle und Mittel zur Beeinflussung des durch die Lichtquelle bereitgestellten Beleuchtungslichts umfassen, beispielsweise Filter und/oder Blenden.
Am Mikroskopfuß 11 kann auch eine Benutzereingabe- und/oder Benutzerinformationseinheit 13 angeordnet sein, die beispielsweise als Touchscreen ausgebildet sein kann, und über die der Benutzer beispielsweise Betrachtungs- und/oder Bearbeitungsparameter eingeben und/oder auslesen kann.
Ferner ist ein Triebknopf 14 vorgesehen. Dieser dient zur Bedienung eines Grob- und eines Feintriebs zur Einstellung einer Höhe eines Mikroskoptischs 30. Eine Probe 51, die sich auf einem Probenträger auf einer entsprechenden Aufnahmeeinrichtung (hier nicht im Detail bezeichnet und in 2 veranschaulicht) in einem Probenbereich 50 befindet, beispielsweise ein auf dem Probenträger aufgebrachter Schnitt, kann hierdurch in eine Schärfenebene eines Objektivs 41 gebracht werden. Das Objektiv 41 ist neben weiteren Objektiven 42 in einem Objektivrevolver 40 befestigt. Zum Schutz vor Laserstrahlung kann eine Schutzhaube 15 vorgesehen sein. Zur Durchlichtbeleuchtung der Probe 51 und zur Einstellung geeigneter Kontrast- bzw. Beobachtungsverfahren dient eine Kondensoreinheit 20.
Von der Probe 51 ausgehendes Beobachtungslicht verläuft entlang eines Beobachtungsstrahlengangs 52. In einer Tubuseinheit 60 mit geeigneten Auskoppeleinrichtungen 61 kann ein vorzugsweise variabler Anteil des Beobachtungslichts, beispielsweise um 60°, ausgekoppelt und mittels eines Okularpaars 62 einem Benutzer dargeboten werden. Ein weiterer Anteil des Beobachtungslichts kann in eine digitale Bilderfassungseinheit 63 eingekoppelt und in der digitalen Bilderfassungseinheit 63 bildgebend erfasst werden.
Das Lasermikrodissektionssystem 100 weist eine Lasereinheit 70 mit einer Laserlichtquelle 75 auf. Ein durch die Laserlichtquelle 75, bei der es sich beispielsweise um eine UV-Laserlichtquelle handeln kann, erzeugter Laserstrahl 74 wird in einer Dissektionseinrichtung, die hier insgesamt mit 76 angegeben ist, an einem ersten Umlenkspiegel 71 und einem zweiten Umlenkspiegel 72 umgelenkt und durch das Objektiv 41 auf die Probe 51 fokussiert.
Bei dem Lasermikrodissektionssystem 100 kann der Ort, an dem der Laserstrahl 74 auf die Probe 51 auftrifft, grundsätzlich auf unterschiedliche Weise eingestellt werden. Einerseits kann eine manuelle Verstelleinrichtung 31 vorgesehen sein, mittels derer der als Kreuztisch ausgebildete Mikroskoptisch 30 in x- und y-Richtung (also hier senkrecht bzw. parallel zur Papierebene) verstellt werden kann. Neben der Verstelleinrichtung 31 können auch elektromechanische Stellmittel vorgesehen sein, die beispielsweise durch eine Steuereinheit 82 angesteuert bzw. deren Position durch die Steuereinheit 82 erfasst werden kann.
Die Steuereinheit 82 kann auch beliebige weitere motorisierter Funktionen des Lasermikrodissektionssystems 100 steuern und insbesondere eine Schnittstelle zu einer externen Benutzerinteraktionseinheit 81, beispielsweise einem PC-System, die über entsprechende Verbindungen 83 angebunden sein kann, bereitstellen. Die Steuereinheit 82 kann insbesondere auch mit einer Kommunikationseinrichtung eines Probenbearbeitungssystems gemäß 4 gekoppelt sein. Insbesondere sind die Benutzerinteraktionseinheit 81 und/oder die Steuereinheit 82 als Mittel zur Ansteuerung des Objekttischs 30, eine Probenaufnahmeeinrichtung in dem Probenbereich 50 und/oder der Bilderfassungseinheit 63 eingerichtet. Auf der Benutzerinteraktionseinheit 81 wird im Beispiel ein digitales Abbild 53 der Probe 51 einem Benutzer dargeboten. Der Benutzer kann mittels der Benutzerinteraktionseinheit 81 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Maus eine Schnittlinienvorgabe treffen, gemäß derer die Probe 51 bearbeitet wird.
Für die Lasermikrodissektion kann jedoch insbesondere eine Laserscaneinrichtung 73 vorgesehen sein. Mittels der Laserscaneinrichtung 73 kann der Laserstrahl 74 auch gegenüber einer zwischen dem ersten Umlenkspiegel 71 und dem zweiten Umlenkspiegel 72 verlaufenden optischen Achse 77 abgelenkt werden. Der Laserstrahl kann daher an unterschiedlichen Positionen auf den zweiten Umlenkspiegel 72 auftreffen, der beispielsweise als dichromatischer Teiler ausgebildet sein kann, und wird damit auch an unterschiedlichen Positionen auf die Probe 51 fokussiert. Eine entsprechende Ablenkung mittels einer Laserscaneinrichtung 73 ist im Detail in der EP 1 276 586 B1 gezeigt. Es sei betont, dass unterschiedliche Möglichkeiten zur Ablenkung eines Laserstrahls b bzw. zur Positionierung der Probe 51 gegenüber dem Laserstrahl 74 zum Einsatz kommen können. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt.
Im dargestellten Beispiel weist die Laserscaneinrichtung 73 zwei massive gläserne Keilplatten 731 auf, die gegen die optische Achse 77 geneigt und unabhängig voneinander um die optische Achse 77 drehbar sind. Hierzu sind die Keilplatten 731 mit Kugellagern 732 gelagert. Jede der Keilplatten ist mit einem Zahnrad 733 verbunden. Die Zahnräder 733 können jeweils mittels Rotationseinrichtungen 734 gedreht werden. Die Rotationseinrichtungen 734 können manuell und/oder mittels geeigneter elektromechanischer Vorrichtungen, beispielsweise mittels Schrittmotoren, in eine Drehbewegung versetzt werden und hierüber die Zahnräder 733 antreiben. Die Rotationseinrichtungen 734 können über Positonsgeber 735 verfügen (hier nur an der rechten Rotationseinrichtung 734 gezeigt). Eine hierdurch erfasste Position kann an die Steuereinheit 82 übermittelt werden.
In 2 ist ein Probenbereich des in 1 gezeigten Lasermikrodissektionssystems, der auch hier mit 50 bezeichnet ist, vergrößert schematisch dargestellt. In 2 ist dabei auch ein Querschnitt durch einen Mikroskoptisch, der auch hier mit 30 bezeichnet ist, dargestellt. Weitere Elemente, die bereits in 1 gezeigt und hier nicht nochmals erläutert sind, sind die Probe 51, der Laserstrahl 74, der Beobachtungsstrahlengang 52 und das Mikroskopobjektiv 41. Die Papierebene in 2 entspricht einer durch die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs 52 und die x-Richtung (vgl. 1) aufgespannten Ebene.
Der Mikroskoptisch 30 weist eine feststehende Basisplatte 31 auf, auf der eine in y-Richtung (also senkrecht zur Papierebene) verfahrbare Platte 32 angeordnet ist. Die verfahrbare Platte 32 definiert eine Tischoberfläche 33 des Mikroskoptischs 30. Die verfahrbare Platte 33 ist gegenüber der feststehenden Basisplatte 31 mittels einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise unter Verwendung von Lagerkugeln 34, verschiebbar. Zum wechselseitigen Verschieben der feststehenden Basisplatte 31 und der verfahrbaren Platte 32 können die bereits erläuterten Verstelleinrichtungen verwendet werden. Ist hier davon die Rede, dass die feststehende Basisplatte 31 "feststeht", bezieht sich dies nur auf ihre Position gegenüber der verfahrbaren Platte 32. Die "feststehende" Basisplatte 31 kann auch beispielsweise ihrerseits in x-Richtung gegenüber einer weiteren Platte des Mikroskoptischs 30 verschoben und in z-Richtung in ihrer Höhe verstellt werden.
Die Probe 51 ist, wie 2 entnehmbar, in dem Probenbereich 50 auf einen Probenträger 54 aufgebracht, der in einer Aufnahmeeinrichtung 55 mit entsprechenden, hier nicht gesondert bezeichneten Haltemitteln aufgenommen ist. Auf der Tischoberfläche 33 des Mikroskoptischs 30 ist in dem Probenbereich 50 ein Dissektatauffangbehälter 56 angeordnet, der ebenfalls in einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung 57 aufgenommen und ggf. in dieser mittels einer geeigneten Verstelleinrichtung verschoben werden kann. Der Dissektatauffangbehälter 56 kann jedoch auch manuell in einem freien Arbeitsraum 58 in dem Probenbereich 50 bewegt werden. In dem Dissektatauffangbehälter 56 ist im dargestellten Beispiel ein Dissektat 59 aufgenommen.
Der Probenträger 54 wird vorteilhafterweise so positioniert, dass sich die Probe 51 vollständig in dem freien Arbeitsraum 58 befindet. Eine Höhe des freien Arbeitsraums 58 kann durch Verstellmittel verstellbar ausgebildet und/oder durch Abstandshalter (nicht gezeigt) festgelegt sein.
Das Objektiv 41 ist auf der optischen Achse des Beobachtungsstrahlengangs 52 dem Probenträger 51 zugewandt und erzeugt über eine entsprechende Linsenanordnung (ohne Bezeichnung) ein Bild der Probe 51. Die Probe 51 befindet sich hierzu in der Brennebene des Objektivs 41.
Ferner kann durch das Objektiv 41 der wie zu 1 erläutert eingekoppelte Laserstrahl 74 auf die Probe 51 fokussiert werden, um aus der Probe 51 ein Dissektat 59 herauszutrennen. Der Dissektatauffangbehälter 56 ist derart unter der Probe 51 angeordnet, dass das Dissektat 51 in diesen herabfällt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung der 2 in mehreren Aspekten stark vereinfacht ist. So kann eine Aufnahmeeinrichtung 57 für einen Probenträger 56 auch zur Aufnahme mehrerer Probenträger 56 eingerichtet sein, ferner können mehrere Probenträger 56 nach Art einer Mikrotiterplatte miteinander verbunden sein und/oder es kann ein direkter Kontakt zwischen einem Probenträger 54 und einem Dissektatauffangbehälter 56 bestehen.
In 3 ist ein mittels eines Fertigungssystems gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hergestellter Probenträger 54 mit einem hiermit direkt verbundenen Dissektatauffangbehälter 56 dargestellt. Der Probenträger 54 und der Dissektatauffangbehälter 56 sind dabei während der Bearbeitung vorzugsweise entlang des Beobachtungsstrahlengangs 52 ausgerichtet. Die gesamte Anordnung ist mit 400 bezeichnet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Probenträger 54 aus einem ersten Material und ein Dissektatauffangbehälter 56 aus einem zweiten Material mittels eines entsprechenden Fertigungssystems gefertigt werden. Ein Lasermikrodissektionssystem, beispielsweise das Lasermikrodissektionssystem 100 gemäß 1, gibt dabei Vorgabewerte bzgl. Materialauswahl und Größe des Probenträgers 54 und des Dissektatauffangbehälters 56 an ein entsprechendes Fertigungssystem vor. Insbesondere können entsprechende Vorgabewerte derart gewählt werden, dass ein Probenträger 54 mit einem Dissektatauffangbehälter 56 nach Art eines Deckels verbunden werden kann. Auf diese Weise ergibt sich ein verschließbarer Probenbehälter 56, in dem ein aufgefangenes Dissektat, wie beispielsweise das Dissektat 59 gemäß 2, gelagert werden kann. Dimension und Material von Probenträger 54 und Dissektatauffangbehälter 56 können, wie mehrfach erwähnt, gezielt an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden.
In 4 ist eine Probenbearbeitungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 1 bezeichnet. Die Probenbearbeitungsanordnung 1 umfasst dabei ein oder mehrere Lasermikrodissektionssysteme, die hier, wie in 1, mit 100 bezeichnet sind. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch nur mit einem Lasermikrodissektionssystem zum Einsatz kommen kann. Sind mehrere Lasermikrodissektionssysteme vorgesehen, können diese gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise mittels verfahrbaren Mikroskoptischen 30 und/oder mittels Laserscaneinrichtungen 73, wie sie in 1 gezeigt sind.
Eine Probenbearbeitungsanordnung 1 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ferner ein oder mehrere Fertigungssysteme 200. Im dargestellten Beispiel ist lediglich ein Fertigungssystem 200 veranschaulicht. Das Fertigungssystem 200 ist über eine Kommunikationseinrichtung 300 mit dem oder den Lasermikrodissektionssystemen 100 verbunden. Die Kommunikationseinrichtung 300 kann insbesondere dazu ausgebildet sein, wie hier mit Pfeilen schematisch veranschaulicht, Vorgabewerte von dem oder den Lasermikrodissektionssystemen 100 entgegenzunehmen und als Ansteuerbefehle an das Fertigungssystem 200 auszugeben. Das Fertigungssystem 200 verfügt zur Entgegennahme entsprechender Ansteuerbefehle beispielsweise über eine geeignete Schnittstelle (hier nicht gesondert bezeichnet).
Das Fertigungssystem 200 umfasst im dargestellten Beispiel drei Bearbeitungseinrichtungen 210, beispielsweise drei 3D-Drucker, die zur Bearbeitung von Materialien, wie sie zuvor grundsätzlich erläutert wurden, mittels gleicher oder unterschiedlicher Verfahren eingerichtet sein können. Wie erläutert, können die Bearbeitungseinrichtungen 210 beispielsweise Metalle, Polymere und/oder Keramiken bearbeiten. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Verwendung mit nur einer Bearbeitungseinrichtung 210.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1276586 B1 [0035, 0043]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Isenberg, G. et al.: Cell surgery by laser micro-dissection: a preparative method. Journal of Microscopy, Band 107, 1976, Seiten 19–24 [0002]
Bancroft, J.D. und Gamble, M.: Theory and Practice of Histological Techniques. Elsevier Science, 2008, Seite 575, Kapitel „Laser Microdissection“ [0003]

Claims

Probenbearbeitungsanordnung (1) mit wenigstens einem Lasermikrodissektionssystem (100), das ein Mikroskop (10), eine Aufnahmeeinrichtung (55) zur Aufnahme von Probenträgern (54) mit zu dissektierenden Proben (51), eine Dissektionseinrichtung (76) zum Bearbeiten der Proben (51) mittels eines Laserstrahls (74) unter Gewinnung von Dissektaten (59) sowie eine Aufnahmeeinrichtung (57) zur Aufnahme von Dissektatauffangbehältern (56) zum Auffangen der Dissektate (59) aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens ein Fertigungssystem (200), das über eine Kommunikationseinrichtung (300) mit dem wenigstens einen Lasermikrodissektionssystem (100) verbunden und zur Fertigung der Probenträger (54) und/oder der Dissektatauffangbehälter (56) nach Maßgabe von durch das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem (100) über die Kommunikationseinrichtung (300) vorgegebenen Vorgabewerten eingerichtet ist.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach Anspruch 1, bei der das wenigstens eine Fertigungssystem (200) wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (210) zur Bearbeitung von Polymeren, Keramik und/oder Metallen umfasst.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach Anspruch 2, bei der die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (210) Mittel zum selektiven Laserschmelzen, zum Elektronenstrahlschmelzen, zum selektiven Lasersintern, zur Stereolithographie, zur digitalen Lichtbearbeitung, zur Multi- oder Polyjetmodellierung und/oder zur Schmelzschichtung wenigstens eines Werkstoffs augweist.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (10) als 3D-Drucker ausgebildet ist.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Kommunikationseinrichtung (300) Mittel zum Erzeugen von Ansteuerbefehlen für das wenigstens eine Fertigungssystem (200) aus den Vorgabewerten des Lasermikrodissektionssystems (100) umfasst.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Vorgabewerte auf Grundlage einer Größe und/oder Lage eines mittels der Dissektionseinrichtung (76) des wenigstens einen Lasermikrodissektionssystems (100) bearbeitbaren Bereichs vorgegeben werden.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Vorgabewerte auf Grundlage einer Position, einer Größe und/oder einer Anzahl der zu gewinnenden Dissektate (59) vorgegeben werden.
Probenbearbeitungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Vorgabewerte auf Grundlage von Merkmalen eines mittels des Lasermikrodissektionssystems (100) durchgeführten Lasermikrodissektionsverfahrens vorgegeben werden.
Verfahren zur Probenbearbeitung, bei dem wenigstens ein Lasermikrodissektionssystem (100) verwendet wird, das ein Mikroskop (10), eine Aufnahmeeinrichtung (55) zur Aufnahme von Probenträgern (54) mit zu dissektierenden Proben (51), eine Dissektionseinrichtung (76) zum Bearbeiten der Objekte (51) mittels eines Laserstrahls (74) unter Gewinnung von Dissektaten (59) sowie eine Aufnahmeeinrichtung (57) zur Aufnahme von Dissektatauffangbehältern (56) zum Auffangen der Dissektate (59) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasermikrodissektionssystem (100) als Teil einer Probenbearbeitungsanordnung (1) verwendet wird, in der das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem (100) über eine Kommunikationseinrichtung (300) mit wenigstens einem Fertigungssystem (200) verbunden ist, welches die Probenträger (54) und/oder die Dissektatauffangbehälter (56) nach Maßgabe von durch das wenigstens eine Lasermikrodissektionssystem (100) über die Kommunikationseinrichtung (300) vorgegebenen Vorgabewerten fertigt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Probenbearbeitungsanordnung (1) eine Probenbearbeitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 ist.