-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Digitalmikroskops sowie ein entsprechend ausgebildetes Digitalmikroskop.
-
Digitalmikroskope sind Mikroskope ohne Okulareinblick, bei denen das mikroskopische Bild mittels einer Digitalkamera auf einem Bildschirm dargestellt wird. Digitalmikroskope weisen ein Steuersystem auf, mittels dessen verschiedene Untersuchungsmethoden für zu untersuchende mikroskopische Proben ausgewählt und durchgeführt werden können. Ein derartiges Steuersystem ist auch dazu ausgebildet, Ergebnisse einer durchgeführten Untersuchungsmethode auf einer Anzeigevorrichtung anzuzeigen, oder auch auf einem entsprechenden Datenträger automatisch zu speichern.
-
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Digitalmikroskopen bekannt, insbesondere auch aufrechte und inverse Digitalmikroskope. Digitalmikroskope verfügen in der Regel über automatisierte Mikroskoptische mit wechselbaren Einsätzen für verschiedene Probengeometrien. Derartige Einsätze sind insbesondere hilfreich, um standardisierte Proben, bspw. Zellkulturflaschen, Objektträger oder Petrischalen, positionsgenau auf dem Mikroskoptisch zu positionieren. Es ist auch bekannt, Digitalmikroskope mit Anzeigesystemen auszubilden, welche von einem eigentlichen Mikroskopgehäuse räumlich getrennt sind.
-
Derartige Digitalmikroskope sind für eine Vielzahl von Anwendungen vorgesehen, bspw. die Überprüfung von Konfluenz oder Transfektionseffizienz in einer Zellkultur. Bei derartigen Anwendungen sind sowohl ein steriles Arbeiten als auch eine mikroskopische Untersuchung der Probe notwendig. Sterile Arbeit erfolgt herkömmlicherweise unter einer biologischen Sicherheitswerkbank und unter Nutzung von Handschuhen, wobei im Gegensatz hierzu die Bedienung eines Digitalmikroskops üblicherweise die händische Bedienung bspw. eines berührungsempfindlichen Bildschirms, oder von Tasten, Knöpfen oder einer Computer-Schnittstelle, z.B. einer Tastatur oder Maus, zur Steuerung des Digitalmikroskops, insbesondere zur Bildeinrichtung oder Bildaufnahme, erfordert. Eine derartige Bedienung ist für einen Bediener, der eine biologische Schutzausrüstung trägt, nur sehr schwer möglich.
-
Digitalmikroskope sind insbesondere geeignet für routinemäße Untersuchungen relativ normierter Proben. Eine relative Normierung von Proben entsteht aus im Labor vorherrschenden üblichen Arbeitsmethoden (Standard-Arbeitsprozeduren, Laborprotokolle), sowie bei Verwendung von standardisierten Probenformaten wie Petrischalen, Zellkulturflaschen oder Multiwell-Platten. Eine möglichst schnelle, einfache und fehlerunanfällige Durchführung derartiger Standardvorgänge ist wünschenswert, wobei diese mit möglichst wenigen Handgriffen möglich sein soll.
-
Ein Digitalmikroskop und ein Verfahren zur Optimierung des Arbeitsablaufes in einem digitalen Mikroskop sind aus der
EP 2 793 069 A1 bekannt.
-
Die vorliegende Erfindung strebt an, die Handhabung eines Digitalmikroskops zu vereinfachen.
-
Dieses Ziel wird erreicht mit einem Verfahren zur Steuerung eines Digitalmikroskops sowie mit einem entsprechend ausgebildeten Digitalmikroskop mit den Merkmalen der jeweils unabhängigen Ansprüche.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Vereinfachung der Handhabung der Steuerung eines Digitalmikroskops aus. Erfindungsgemäß wird mittels einer besonders einfach und robust bauenden Erfassungseinrichtung festgestellt, ob eine zu untersuchende Probe tatsächlich auf einem Mikroskoptisch vorhanden ist. Nur nach einer Bestätigung der Bereitstellung bzw. des Vorhandenseins einer zu untersuchenden Probe auf den Mikroskoptisch wird eine festgelegte Untersuchungsmethode automatisch durchgeführt. Ein Vorteil der Erfindung liegt somit in der einfachen Bedienbarkeit, wodurch insbesondere auch sterile Bedingungen eingehalten werden können.
-
Druck- oder gewichtsempfindliche Sensorelemente als besonders bevorzugte Erfassungseinrichtungen können das Vorhandensein einer Probe und/oder eines Probenträgers auf dem Mikroskoptisch zuverlässig erfassen, so dass ein entsprechendes Signal auf eine Steuervorrichtung gegeben werden kann.
-
Die Sensorelemente können vorteilhafterweise auch auf anderen Wirkprinzipien beruhen. Sie können beispielsweise auf optischer Basis arbeiten. Sie können beispielsweise Lichtschranken oder Einrichtungen zur Erfassung einer Reflektion, insbesondere einer Totalreflektion, umfassen., Sie können aber auch elektrisch ausgebildet sein, und z.B. auf der Grundlage einer Messung des Widerstands oder der Kapazität des Probenträgers arbeiten.
-
In besonders vorteilhafterweise erfolgt die Festlegung einer Untersuchungsmethode für eine zu untersuchende mikroskopische Probe vor der Bestätigung der Bereitstellung der Probe auf den Mikroskoptisch. Somit kann insbesondere die Durchführung der Untersuchungsmethode komplett in einem sterilen Bereich, z.B. unter einer biologischen Sicherheitswerkbank, durchgeführt werden, ohne dass bspw. Handschuhe ausgezogen werden müssten oder ein eingeschränkter Bedienkomfort durch Schutzausrichtung bestünde. Die Durchführung einer Untersuchungsmethode erfordert nur eine minimale Anzahl von Bedienschritten, also bspw. Wahl einer Untersuchungsmethode, und anschließende Positionierung der zu untersuchenden Probe auf den Mikroskoptisch. Die Durchführung der Untersuchungsmethode kann dann automatisch erfolgen, nachdem mittels der Erfassungseinrichtung das Vorhandensein der Probe auf dem Mikroskoptisch festgestellt worden ist. Diese Feststellung kann insbesondere als automatischer Auslöser für die Durchführung der Untersuchungsmethode dienen.
-
Die Bedienung kann dadurch noch weiter vereinfacht werden, das eine bereits vorgewählte, bspw. von einer vorherigen Untersuchung gespeicherte Untersuchungsmethode, durchgeführt wird, nachdem dass Vorhandensein einer Probe auf den Mikroskoptisch erkannt worden ist.
-
Insbesondere sind durch die automatisierte Durchführung der Untersuchungsmethode nach Auflegen der Probe auf den Mikroskoptisch und Bestätigung des Vorhandenseins der Mikroskopprobe auch Fehlbedienungen ausgeschlossen. So kann etwa vermieden werden, dass eine komplette Untersuchung durchgeführt wird, ohne dass eine Probe auf dem Mikroskoptisch liegt.
-
Es ist auch möglich, dass die Festlegung der Untersuchungsmethode für die zu untersuchende mikroskopische Probe nach der Bestätigung der Bereitstellung der Probe auf dem Mikroskoptisch erfolgt.
-
Zweckmäßigerweise weist das erfindungsgemäße Verfahren eine automatische Speicherung von Ergebnissen der durchgeführten Untersuchungsmethode auf.
-
Es ist ebenfalls vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren auszubilden, so dass eine Darstellung von Ergebnissen der durchgeführten Untersuchungsmethode auf einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt wird.
-
Als bevorzugte Untersuchungsmethoden sind insbesondere folgende anwendbar: verschiedene Probenbeleuchtungsmethoden, zum Beispiel Hellfeld-Beleuchtung, Dunkelfeld-Beleuchtung, schräge Beleuchtung, die Kontrast-Untersuchungsmethode mit Einbringen eines Kontrastierungsmittels oder von Filtern in den Mikroskopstrahlengang, z.B. unter Verwendung von Durchlicht-Hellfeld, die Phasenkontrastuntersuchung mit Einbringen von Phasenplatten in den Mikroskopstrahlengang, oder Fluoreszenzbeleuchtung mit ausgewählten Wellenlängen, Untersuchungen mit verschiedenen Objektiven mit unterschiedlichen Vergrößerungen, Anfahren mehrerer Positionen auf einer vorgegebenen Probengeometrie, Bilddarstellung eines oder mehrerer Bilder, oder auch eine automatische Bildauswertung zu nennen. Dabei umfasst die Durchführung der jeweils festgelegten Untersuchungsmethode die jeweiligen Einstellungen und/oder Aktivierungen von erforderlichen Lichtquellen, das Einfügen bzw. das Aktivieren von Filtern und/oder Phasenplatten, die Aktivierung des Autofokus, Veränderung von Tischpositionen des Mikroskoptisches, ebenso die Aktivierung und Durchführung der Bildaufnahme und/oder Bildauswertung.
-
Selbstverständlich können diese Untersuchungsmethoden auch wenigstens teilweise zu einer komplexeren oder kombinierten Untersuchungsmethode zusammengefasst werden. Die Untersuchungsmethoden können insbesondere Analyseschritte umfassen, bspw. im Rahmen von Autofokusfunktionen oder dem Auffinden von bestimmten lateralen Probenpositionen, wobei laterale Probenpositionen auch mit Hilfe eines Bildverarbeitungs- und Analysealgorithmus ausgewählt bzw. erfasst werden können. Des Weiteren kann eine derartige Analyse auch eine automatische bildbasierte Einstellung von Belichtungszeit und Belichtungsintensität beinhalten.
-
Die Untersuchungsmethoden können insbesondere auf einem geeigneten Datenträger abgespeichert und von diesem wieder aufgerufen werden. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn ein Steuersystem des Digitalmikroskops eine Bibliothek mit üblichen Untersuchungsmethoden beinhaltet.
-
Vorzugsweise lässt sich nach dem Einschalten des Digitalmikroskops mittels eines einzigen Interaktionsschritts, bspw. mit der Berührung eines berührungsempfindlichen Bildschirms oder eines Mausklicks, eine vorher definierte Untersuchungsmethode auswählen, wodurch das Digitalmikroskop in Bereitschaft gesetzt werden kann. Die Auslösung der Durchführung der Untersuchungsmethode erfolgt dann, wie erwähnt, automatisch nach Bestätigung der Bereitstellung des Vorhandenseins der zu untersuchenden Probe auf dem Mikroskoptisch mittels der Erfassungseinrichtung.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Digitalmikroskop handelt es sich insbesondere um ein inverses Mikroskop. Ein inverses Mikroskop eignet sich in besonderer Weise zur einfachen Handhabung, da es einen vergrößerten Raum zwischen einer Beleuchtungseinheit und einem Mikroskoptisch bereitstellt, wodurch das Mikroskopieren von Präparaten mit größerer Dicke und bspw. unter Verwendung von relativ großen Laborgefäßen, möglich ist.
-
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
-
Figurenbeschreibung
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren im Einzelnen beschrieben. In dieser zeigt:
-
1 ein Flussdiagramm zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
2 eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Mikroskops, und
-
3 eine Detailansicht des Mikroskoptischs gemäß den Mikroskop der 2.
-
In 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt 10 wird das Digitalmikroskop eingeschaltet. In einen anschließenden Schritt 20 wird aus mehreren zur Auswahl angebotenen mikroskopischen Untersuchungsmethoden eine Untersuchungsmethode, welche an einer zu untersuchenden Probe durchgeführt werden soll, ausgewählt und festgelegt. Diese Auswahl gemäß Schritt 20 kann bspw. manuell, etwa durch Betätigung eines Touchscreens oder einer Tastatur erfolgen. Hierbei wird zweckmäßigerweise auf mehrere in der Mikroskopsteuerung abgespeicherte Untersuchungsmethoden zurückgegriffen (Schritt 22).
-
Es ist hierbei auch möglich, das Digitalmikroskop derart zu betreiben, dass in Schritt 20 automatisch eine Untersuchungsmethode gewählt wird, welche bereits vor dem Einschalten des Gerätes in Schritt 10 vorgegeben war, bspw. von einem vorherigen Betrieb des Digitalmikroskops.
-
Anschließend an Schritt 20 wird in einem Schritt 30 eine Probe auf einen Mikroskoptisch des Digitalmikroskops aufgelegt. Hiervon umfasst ist, dass die Probe in oder auf einem Probenträger bereitgestellt wird, welcher zusammen mit der Probe in eine vom Mikroskoptisch bereitgestellte Probenträgeraufnahme eingelegt wird. Schritt 30 umfasst ferner die Feststellung und Bestätigung, dass eine Probe tatsächlich auf den Mikroskoptisch aufgelegt worden ist. Nur wenn dieses positiv bestätigt wird, schreitet das Verfahren zu einem nachfolgenden Schritt 40 fort.
-
In dem anschließenden Schritt 40 wird die in Schritt 20 ausgewählte Untersuchungsmethode automatisch durchgeführt. Schritt 40 kann insbesondere dann ausgeführt werden, wenn in Schritt 30 festgestellt wird, dass eine Probe auf dem Mikroskoptisch vorhanden ist. Ein weiteres Eingreifen eines Benutzers ist hierbei nicht mehr notwendig.
-
Nach Abschluss der Untersuchung bzw. Analyse erfolgt im Schritt 50 eine automatische Dokumentation und/ oder Darstellung der Ergebnisse auf einem Anzeigegerät. Die Dokumentation und/ oder Darstellung beinhaltet insbesondere das Speichern der Ergebnisse und Rohdaten auf einem Datenträger.
-
In einem anschließenden Schritt 60 kann die Probe entnommen, und gegebenen-falls durch eine neue Probe ersetzt werden. In diesem Fall verzweigt das Verfahren zurück zu Schritt 30.
-
Insbesondere zwischen den Schritten 50 und 60 ist ein manueller Abbruch des Verfahrens möglich (Schritt 52). Ein derartiger manueller Abbruch kann bspw. dazu genutzt werden, vor der Probenentnahme in Schritt 60 zu Schritt 30 zurückzukehren, und gegebenenfalls eine zweite Untersuchung bezüglich der zu untersuchenden Probe durchzuführen.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Digitalmikroskops, an dem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, ist in 2 dargestellt.
-
Das insgesamt mit 200 bezeichnete Digitalmikroskop ist als inverses Mikroskop ausgebildet. Es weist einen Mikroskoptisch 201 auf. Dieser Mikroskoptisch weist ein Sensorelement auf, welches zur Bestätigung des Vorhandenseins einer Probe auf dem Probentisch 201 dient. Dieses Sensorelement ist in 2 nicht darge-stellt und wird weiter unten in 3 weiter erläutert.
-
Oberhalb des Mikroskoptisches 201 ist ein Durchlichtbeleuchtungsträger 205 vorgesehen, welcher eine geeignete Mikroskop-Beleuchtung trägt.
-
Unterhalb des Mikroskoptisches 201 ist ein Mikroskopobjektiv bzw. eine Mikroskopoptik 204 angeordnet. Die Komponenten 201, 204 und 205 sind in oder an einem ersten Gehäuse 210 angeordnet.
-
Unterhalb des Mikroskopobjektivs 204 ist eine Einheit 203 zur Steuerung des Digitalmikroskops angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Steuereinheit auch an anderen Positionen relativ zum Objektiv angeordnet sein kann. Die dargestellte Position ist jedoch für viele Anwendungen zweckmäßig. Diese Einheit 203 umfasst insbesondere eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere eine Digitalkamera, und eine Steuerungsvorrichtung. Über eine Signalverbindung 202 ist der Mikroskoptisch 201 steuerbar, insbesondere in X- Y-und Z-Richtung verschiebbar. Auch die Aufnahme des Mikroskopobjektivs 204 kann in Z-Richtung verschiebbar sein und durch die Steuerungsvorrichtung kontrolliert werden.
-
In 3 ist der Mikroskoptisch 201 in größerem Detail dargestellt. Der Mikroskoptisch 201 weist einen Mikroskoptischeinsatz 205 zur Aufnahme und Orientie-rung einer Probe auf. Eine Probenstandfläche ist mit 206 bezeichnet. An wenigstens einer Position der Probenstandfläche 206 ist ein Sensorelement 204 vorgesehen. Das Sensorelement 204 erfasst, ob eine Probe (in 3 nicht dargestellt) in dem Mikroskoptischeinsatz 205 positioniert wurde. Wenn dies der Fall ist, wird ein entsprechendes Signal über die Signalverbindung 202 an die Steuerungsvorrichtung in 203 gesendet. Die Steuerung ist dann in der Lage, eine Untersuchungsmethode in automatisierter Weise durchzuführen.
-
Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass auch andere Arten von Sensoren anstelle des druck- oder gewichtsempfindlichen Sensorelements 204 verwendet werden können.
-
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
-
