DE102017121483B3 - Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement - Google Patents
Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017121483B3 DE102017121483B3 DE102017121483.6A DE102017121483A DE102017121483B3 DE 102017121483 B3 DE102017121483 B3 DE 102017121483B3 DE 102017121483 A DE102017121483 A DE 102017121483A DE 102017121483 B3 DE102017121483 B3 DE 102017121483B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- filter
- light source
- filter device
- multispectral
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 4
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 3
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L disodium;(2',7'-dibromo-3',6'-dioxido-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-4'-yl)mercury;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Br)=C([O-])C([Hg])=C1OC1=C2C=C(Br)C([O-])=C1 BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 241000283283 Orcinus orca Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Verfahren zur Untersuchung einer multispektralen Probe (150) unter Verwendung eines Fluoreszenz-Mikroskops (100) mit einer Abbildungsoptik (120),
wobei mittels einer multispektralen Lichtquelle (210), die mittels eines Auslösesignals betätigbar ist, die zu untersuchende Probe (150) beleuchtet wird,
wobei mittels einer Bildaufnahmevorrichtung (230) ein durch die Abbildungsoptik (120) aus von der Probe (150) emittiertem Licht erzeugter Strahlengang (160) erfasst wird,
wobei zwischen die Abbildungsoptik (120) und die Bildaufnahmevorrichtung (230) eine Filtervorrichtung (220) eingebracht wird, die mehrere verschiedene bewegbare Filter (222) aufweist, die jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich zugeordnet sind und jeweils wahlweise zwischen die Abbildungsoptik (120) und die Bildaufnahmevorrichtung (230) einbringbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass den mehreren verschiedenen bewegbaren Filtern (222) jeweils eine Kodierung hinsichtlich einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Strahlengang (160) zugeordnet ist, und
dass unter Verwendung der Kodierung durch die Filtervorrichtung (20) jeweils bei Erreichen der vorgegebenen Position der Filter (222) ein Auslösesignal (S1) erzeugt und darüber die multispektrale Lichtquelle (210) ausgelöst wird,
wobei daraufhin eine Intensität (I) eines jeweils verwendeten Wellenlängenbereichs (λ) der multispektralen Lichtquelle (210) auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und
wobei mittels der Bildaufnahmevorrichtung (230) für den jeweiligen Filter (222) jeweils bei Erreichen der vorgegebenen Position eine Bildaufnahme gestartet wird.
A method of inspecting a multispectral specimen (150) using a fluorescence microscope (100) with imaging optics (120),
wherein the sample to be examined (150) is illuminated by means of a multispectral light source (210) which can be actuated by means of a trigger signal,
wherein a beam path (160) generated by the imaging optics (120) from light emitted by the sample (150) is detected by means of an image recording device (230),
wherein between the imaging optics (120) and the image capture device (230) a filter device (220) is introduced, which has a plurality of different movable filters (222), each associated with a different wavelength range and optionally between the imaging optics (120) and the image pickup device (230) can be introduced,
characterized in that each of the plurality of different movable filters (222) is associated with a coding with respect to a predetermined position with respect to the beam path (160), and
in that a trigger signal (S1) is generated using the coding by the filter device (20) in each case when the predetermined position of the filter (222) is reached and the multispectral light source (210) is triggered via it,
wherein then an intensity (I) of each wavelength range used (λ) of the multispectral light source (210) is set to a predetermined value, and
wherein by means of the image recording device (230) for the respective filter (222) in each case upon reaching the predetermined position, an image acquisition is started.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung einer multispektralen Probe unter Verwendung eines Fluoreszenz-Mikroskops, eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Mikroskop-Anordnung mit einem Fluoreszenz-Mikroskop.The present invention relates to a method for examining a multispectral sample using a fluorescence microscope, a control unit for carrying out the method and a microscope assembly with a fluorescence microscope.
Stand der TechnikState of the art
In der Mikroskopie werden bildgebende Verfahren eingesetzt, um Bilder von zu untersuchenden Objekten zu erhalten. Hierzu wird oftmals auch von einem Objekt emittiertes Licht, insbesondere Fluoreszenzlicht, mittels einer Kamera erfasst. Um genauere Informationen bzw. bessere Bilder zu erhalten, kann das mittels der Kamera aufgenommene Licht spektral aufgeteilt werden. Solche Verfahren sind auch unter dem Begriff „Spectral Imaging“ bekannt.In microscopy, imaging techniques are used to obtain images of objects to be examined. For this purpose, light emitted by an object, in particular fluorescent light, is often also detected by means of a camera. In order to obtain more accurate information or better images, the light recorded by the camera can be spectrally split. Such methods are also known by the term "spectral imaging".
Hierzu können beispielsweise Filter verwendet werden, die bestimmte spektrale Bereiche filtern bzw. durchlassen und in einen Strahlengang eingebracht werden. Neben einfachen Glasfiltern und Filterwürfeln kommen hier beispielsweise auch akustooptische Filter, Prismen, Gitter oder diffraktive Optiken in Frage. Auch können Lichtquellen mit beispielsweise bis zu vier verschiedenen Farben verwendet werden.For this purpose, it is possible, for example, to use filters which filter or pass through specific spectral regions and are introduced into a beam path. In addition to simple glass filters and filter cubes, acousto-optical filters, prisms, grids or diffractive optics are also suitable here, for example. Also, light sources with, for example, up to four different colors can be used.
Als Kamera kommt beispielsweise die sog. „ORCA-flash 4.0“ von Hamamatsu in Frage. Gemäß Datenblatt (vgl. https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SCAS0080E_C11440-22CU_tec.pdf) können dabei nacheinander einzelne Filter in den Strahlengang eingebracht werden, und bei eingebrachtem Filter kann dann eine Beleuchtung des Objekts vorgenommen und ein Bild aufgenommen werden. Anschließend kann ein anderer Filter eingestellt werden.As a camera, for example, the so-called. "ORCA flash 4.0" of Hamamatsu in question. According to the data sheet (see https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SCAS0080E_C11440-22CU_tec.pdf), individual filters can be successively introduced into the beam path, and with a filter inserted, the object can then be illuminated and to take a picture. Then another filter can be set.
Die
Die
Bei einem Fluoreszenz-Mikroskopieverfahren nach der
Bei den Fluoreszenz-Mikroskopieverfahren nach den Druckschriften
Gemäß der
Die Druckschrift
Zudem können relativ wenig spektrale Bereiche unterschieden bzw. diskriminiert werden. So ist beispielsweise mit zwei oder drei Filterwürfeln die spektrale Auflösung begrenzt. Beim Einsatz von Farbkameras wird das einfallende Licht auf mehrere Chips aufgeteilt, so dass auf jeden Chip nur ein Teil der vollen Intensität entfällt. Dies führt zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Abstandes bzw. Signal-Rausch-Verhältnisses.In addition, relatively few spectral ranges can be distinguished or discriminated. For example, with two or three filter cubes the spectral resolution is limited. When using color cameras, the incident light is divided into several chips, so that only part of the full intensity of each chip is eliminated. This leads to a deterioration of the signal-to-noise ratio or signal-to-noise ratio.
Beim Einsatz herkömmlicher Verfahren gibt es zudem meist ein gewisses Übersprechen (Cross Talk), sodass ein Wellenlängenbereich zum Signal beitragen kann, der gar nicht von dem gewünschten Fluoreszenz-Farbstoff stammt, was zu Messfehlern führt. Auch die Zeitauflösung ist gerade bei langen Umschaltzeiten für schnell ablaufende Vorgänge beispielsweise in lebenden Zellen meist zu gering.Moreover, when using conventional methods, there is usually some cross-talk, so that one wavelength range can contribute to the signal that does not originate from the desired fluorescence dye, which leads to measurement errors. The time resolution is usually too low, especially in long switching times for fast-running processes, for example, in living cells.
Unterschiedliche, wellenlängenabhängige Intensitäten des Anregungslichts erfordern zudem eine unterschiedliche Belichtungszeit auf der Kameraseite. Dies führt zu weiteren Verzögerungen und auch zu Signalverfälschungen, da die Belichtungszeiten unterschiedlich lang sein können.Different, wavelength-dependent intensities of the excitation light also require a different exposure time on the camera side. This leads to further delays and also to Signal distortions, since the exposure times can be different lengths.
Vor diesem Hintergrund stellt sich daher die Aufgabe, eine Möglichkeit anzugeben, spektral aufgelöste Bilder eines Objektes besser und/oder schneller zu erfassen.Against this background, therefore, the task of specifying a way to capture spectrally resolved images of an object better and / or faster.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Untersuchung einer multispektralen Probe, eine Steuereinheit und eine Mikroskop-Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for the examination of a multispectral sample, a control unit and a microscope arrangement with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Untersuchung einer multispektralen Probe unter Verwendung eines Fluoreszenz-Mikroskops mit einer Abbildungsoptik. Die Abbildungsoptik kann dabei insbesondere ein Objektiv und einen Tubus zur Abbildung der Probe und insbesondere auch ein Okular (bzw. einen geeigneten Adapter für eine Bildaufnahmevorrichtung) umfassen. Mittels einer multispektralen Lichtquelle, die mittels eines Auslösesignals betätigbar ist, wird dann die zu untersuchende Probe beleuchtet, und mittels einer Bildaufnahmevorrichtung wird ein durch die Abbildungsoptik von aus der Probe emittiertem Licht erzeugter Strahlengang (bzw. Abbildungsstrahlengang) erfasst. Dabei wird zwischen die Abbildungsoptik und die Bildaufnahmevorrichtung eine Filtervorrichtung eingebracht, die mehrere verschiedene bewegbare Filter aufweist, die jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich zugeordnet sind und jeweils wahlweisezwischen die Abbildungsoptik und die Bildaufnahmevorrichtung einbringbar sind, Dies bedeutet also, dass die Filter einzeln in den Strahlengang einbringbar sind, um nur Licht, das den betreffenden Filter passiert, zu erfassen.The invention is based on a method for examining a multispectral sample using a fluorescence microscope with imaging optics. The imaging optics may in particular comprise a lens and a tube for imaging the sample and in particular also an eyepiece (or a suitable adapter for an image recording device). By means of a multispectral light source, which can be actuated by means of a triggering signal, the sample to be examined is then illuminated, and by means of an image recording device, a beam path (or imaging beam path) generated by the imaging optics of light emitted from the sample is detected. In this case, a filter device is introduced between the imaging optics and the image recording device, which has a plurality of different movable filters, each associated with a different wavelength range and optionally between the imaging optics and the image pickup device can be introduced, This means that the filters are individually introduced into the beam path to capture only light passing through the filter in question.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass den mehreren verschiedenen bewegbaren Filtern jeweils eine Kodierung hinsichtlich einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Strahlengang (bzw. Abbildungsstrahlengang) zugeordnet ist, und dass unter Verwendung der Kodierung durch die Filtervorrichtung jeweils bei Erreichen der vorgegebenen Position der Filter ein Auslösesignal erzeugt und darüber die multispektrale Lichtquelle ausgelöst wird. Dies bedeutet also, dass durch die Filtervorrichtung die Lichtquelle ausgelöst wird. Daraufhin wird dann eine Intensität eines jeweils verwendeten Wellenlängenbereichs der multispektralen Lichtquelle auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Mittels der Bildaufnahmevorrichtung wird zudem für den jeweiligen Filter jeweils bei Erreichen der vorgegebenen Position eine Bildaufnahme gestartet. Die Bewegung der Filtervorrichtung kann dabei insbesondere kontinuierlich oder auch abschnittsweise kontinuierlich vorgenommen werden. Letzteres bedeutet, dass die Filtervorrichtung beispielsweise um einen oder mehrere Filter bewegt, dann gestoppt und dann wieder weiter bewegt wird. Unter einer kontinuierlichen, insbesondere einer kontinuierlich fortlaufenden, Bewegung ist dabei insbesondere eine Bewegung ohne Stopp oder Zwischenstopp zu verstehen. Dies kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass die Filtervorrichtung eine Filterscheibe aufweist, die durch den Strahlengang mit einer ununterbrochenen Bewegung rotiert.According to the invention, it is now provided that each of the several different movable filters associated with a coding with respect to a predetermined position with respect to the beam path (or imaging beam path), and that using the coding by the filter device in each case upon reaching the predetermined position of the filter, a trigger signal generated and above the multispectral light source is triggered. This means that the light source is triggered by the filter device. Then, an intensity of each wavelength range of the multispectral light source used is then set to a predetermined value. By means of the image recording device, in addition, an image recording is started for each filter upon reaching the predetermined position. The movement of the filter device can in particular be carried out continuously or in sections continuously. The latter means that the filter device is moved, for example, by one or more filters, then stopped and then moved on again. Under a continuous, in particular a continuously continuous, movement is to be understood in particular a movement without stop or intermediate stop. This can preferably take place in that the filter device has a filter disk which rotates through the beam path with an uninterrupted movement.
Durch die Auslösung der multispektralen Lichtquelle durch ein von der Filtervorrichtung erzeugtes Auslösesignal und dem anschließenden Starten der Bildaufnahme kann besonders schnell zu jedem Filter ein zugehöriges Bild der Probe aufgenommen werden. Insbesondere ist auf diese Weise keine zentrale Mastereinheit mehr nötig, durch welche eine Bewegung der Filtervorrichtung und eine Bildaufnahme gesteuert und koordiniert werden. Solche bislang verwendeten Mastereinheiten erfordern zudem eine Rückbestätigung der einzelnen Komponenten vor der Auslösung, was einen weiteren Zeitverlust bringen würde, der mit dem vorgeschlagenen Verfahren vermieden wird. Zudem ist eine manuelle Umschaltung von Filtern nicht mehr nötig. Die Filtervorrichtung kann auf diese Weise zudem mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit bewegt werden, wodurch die einzelnen Filter insbesondere nacheinander in den Strahlengang eingebracht werden. Dies ermöglicht damit Bildaufnahmen von Objekten mit hoher Orts- und Zeitauflösung. Zudem kann ein solches Verfahren sehr einfach bei Fluoreszenz-Mikroskopen - hier kommen insbesondere Lichtmikroskope, auch inverse Mikroskope, in Frage - verwendet werden, indem eine geeignete Filtervorrichtung, ggf. mit geeigneter Steuereinheit, nachgerüstet wird.By triggering the multispectral light source by a trigger signal generated by the filter device and the subsequent start of the image acquisition, an associated image of the sample can be recorded very quickly for each filter. In particular, a central master unit is no longer necessary in this way, by means of which a movement of the filter device and an image acquisition are controlled and coordinated. Such master units used hitherto also require reconfirmation of the individual components prior to triggering, which would bring about a further loss of time, which is avoided by the proposed method. In addition, manual switching of filters is no longer necessary. The filter device can also be moved in this way at a relatively high speed, whereby the individual filters are introduced in particular successively in the beam path. This allows you to take pictures of objects with high spatial and temporal resolution. In addition, such a method can be used very easily in fluorescence microscopes - in particular light microscopes, also inverse microscopes, in question - by retrofitting a suitable filter device, possibly with a suitable control unit.
Vorteilhafterweise wird die Bildaufnahme mittels der Bildaufnahmevorrichtung durch ein weiteres Auslösesignal, das von der multispektralen Lichtquelle erzeugt wird, gestartet, nachdem die multispektrale Lichtquelle (durch die Filtervorrichtung bzw. das davon erzeugte Auslösesignal) ausgelöst bzw. getriggert wurde. Auf diese Weise wird eine Kaskade zur Aufnahme eines Bildes der Probe ausgelöst Die Bildaufnahmevorrichtung wird dabei also nur indirekt durch die Filtervorrichtung ausgelöst. Auf diese Weise wird jedoch ermöglicht, die Belichtung und die Bildaufnahme optimal aufeinander abzustimmen.Advantageously, the image acquisition by means of the image acquisition device is started by a further triggering signal generated by the multispectral light source, after the multispectral light source has been triggered (triggered by the filter device or the trigger signal generated therefrom). In this way, a cascade for taking an image of the sample is triggered. The image recording device is thus triggered only indirectly by the filter device. In this way, however, it is possible to optimally match the exposure and the image recording.
Alternativ ist es auch bevorzugt, wenn die Bildaufnahme mittels der Bildaufnahmevorrichtung durch das Auslösesignal oder ein weiteres Auslösesignal, das von der Filtervorrichtung erzeugt wird, gestartet wird. Dann löst also die Filtervorrichtung bzw. ein zugehöriges Auslösesignal sowohl die Lichtquelle als auch die Bildaufnahmevorrichtung jeweils direkt aus. Je nach Situation kann hier ein gemeinsames Auslösesignal, das an die Lichtquelle und die Bildaufnahmevorrichtung gegeben wird, verwendet werden. Denkbar ist aber auch, zwei getrennte Auslösesignale zu verwenden. Auf diese Weise ist beispielsweise eine einfachere Synchronisierung von Lichtquelle und Bildaufnahmevorrichtung möglich, beispielsweise nach jedem Umlauf oder auch nur nach einer bestimmten Anzahl an Umläufen der Filtervorrichtung.Alternatively, it is also preferred if the image acquisition by means of the image recording device is started by the triggering signal or a further triggering signal which is generated by the filter device. Then, the filter device or an associated trigger signal triggers both the light source and the image recording device directly out. Depending on the situation, a common triggering signal given to the light source and the image pickup device can be used here. It is also conceivable to use two separate trigger signals. In this way, for example, a simpler synchronization of light source and image pickup device is possible, for example, after each rotation or only after a certain number of cycles of the filter device.
Es ist von Vorteil, wenn von der multispektralen Lichtquelle bei Auslösung Licht gemäß wenigstens einem vorbestimmten Parameter emittiert wird. Als solche Parameter kommen insbesondere die folgenden in Frage: ein vorbestimmter Wellenlängenbereich, eine vorbestimmte Intensität, eine vorbestimmte Zeitdauer und ein vorbestimmter Zeitpunkt. Die Lichtquelle kann hierzu insbesondere verschiedene Lampen mit unterschiedlichen Farben aufweisen, beispielsweise also LEDs mit verschiedenen Wellenlängen, insbesondere in Form eines Multifarben-LED-Lampenhauses. Ebenso denkbar ist es, dass die multispektrale Lichtquelle ebenfalls eine Filtervorrichtung mit mehreren Filtern aufweist, sodass beispielsweise aus weißem Licht verschiedene Farben bzw. Wellenlängen erzeugt werden können. Eine solche Filtervorrichtung kann dann ebenso eine Filterscheibe aufweisen, die dann insbesondere mit der anderen Filterscheibe synchronisiert sein kann. Der wenigstens eine vorbestimmte Parameter wird dann zweckmäßigerweise individuell für wenigstens einen, insbesondere aber alle, der mehreren Filter vorgegeben. Dies ermöglicht eine besonders individuelle Abstimmung einer jeden Bildaufnahme. Beispielsweise können auf diese Weise verschiedene, nötige Beleuchtungsdauern für verschiedene Wellenlängenbereiche bzw. Farben eingestellt werden, um so möglichst gleichmäßige Bildaufnahmen zu erhalten.It is advantageous if light is emitted by the multispectral light source when triggered in accordance with at least one predetermined parameter. Particularly suitable as such parameters are the following: a predetermined wavelength range, a predetermined intensity, a predetermined time duration and a predetermined time. For this purpose, the light source can in particular have different lamps with different colors, for example LEDs with different wavelengths, in particular in the form of a multi-color LED lamp house. It is also conceivable that the multispectral light source also has a filter device with a plurality of filters, so that for example different colors or wavelengths can be generated from white light. Such a filter device can then also have a filter disk, which can then be synchronized in particular with the other filter disk. The at least one predetermined parameter is then expediently predetermined individually for at least one, but in particular all, of the multiple filters. This allows a particularly individual vote of each image acquisition. For example, different, necessary illumination durations for different wavelength ranges or colors can be set in this way in order to obtain as uniform as possible image recordings.
Die vorbestimmte Intensität, also die Beleuchtungsintensität, ist dabei im Allgemeinen für verschiedene Wellenlängen nicht gleich hoch. Die wellenlängenabhängige Beleuchtungsintensität kann zum einen abhängig von der Probe sein, so kann ein bestimmtes Fluorochrom beispielsweise schwächer leuchten als ein anderes. Dann würde eine höhere Beleuchtungsintensität ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis ermöglichen bzw. eine kürzere Belichtungsdauer (d.h. eine andere vorbestimmte Zeitdauer). Die wellenlängenabhängige Beleuchtungsintensität kann zum anderen abhängig vom Experiment sein, so kann ein bestimmtes Fluorochrom bei einer zu hohen Beleuchtungsintensität ausbleichen. Die wellenlängenabhängige Beleuchtungsintensität kann zudem abhängig vom System selbst sein, denn je kleiner die Beleuchtungsintensität ist, umso länger ist möglicherweise die für eine gute Bildaufnahme erforderliche Belichtungsdauer und umso langsamer sollte sich dann die Filtervorrichtung bewegen, damit die erforderliche Belichtungsdauer erreicht wird.The predetermined intensity, ie the illumination intensity, is generally not the same for different wavelengths. The wavelength-dependent illumination intensity may be dependent on the sample, for example, one fluorochrome, for example, may glow less than another. Then, a higher illumination intensity would allow a better signal-to-noise ratio, or a shorter exposure time (i.e., a different predetermined amount of time). On the other hand, the wavelength-dependent illumination intensity can be dependent on the experiment, so that a particular fluorochrome can fade if the illumination intensity is too high. The wavelength-dependent illumination intensity may also be dependent on the system itself, because the smaller the illumination intensity, the longer the exposure time required for good image acquisition, and the slower the filter device should move to achieve the required exposure time.
Die vorbestimmten Zeitdauern bzw. die Bildaufnahmedauern können von mehreren, systemischen Randbedingungen abhängen und sind für die unterschiedlichen Wellenlängen im Allgemeinen nicht gleich lang. Sie hängen z.B. ab von der Form der Filter (rund oder nicht rund), von der Anzahl der Filter (je mehr Filter in der Filtervorrichtung vorhanden sind, umso kleiner müssen die Filter sein; je kleiner die Filter sind, umso kürzer ist das Zeitfenster, in dem die Bildaufnahmevorrichtung von einem bestimmten Filter Licht empfängt und umso kürzer ist daher die mögliche Belichtungsdauer, die an der Bildaufnahmevorrichtung eingestellt werden darf) und von der Bewegungs- oder Drehgeschwindigkeit der Filtervorrichtung (je schneller sich die Filtervorrichtung dreht, umso kürzer ist daher die mögliche Belichtungsdauer, welche für einen bestimmten Filter eingestellt werden kann).The predetermined time periods or image acquisition times may depend on multiple systemic constraints and are generally not the same length for the different wavelengths. They hang, for example Depending on the shape of the filter (round or not round), the number of filters (the more filters are present in the filter device, the smaller the filters must be, the shorter the filters, the shorter the time window in which the Therefore, the faster the filter device rotates, the shorter the possible exposure time, whichever is shorter can be set for a particular filter).
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn eine Steuereinheit verwendet wird, in welcher der wenigstens eine Parameter hinterlegt wird und mittels welcher das Licht gemäß dem wenigstens einen Parameter emittiert wird. Eine solche Steuereinheit kann dabei insbesondere auch Teil der Lichtquelle sein bzw. in dieser integriert sein. Auf diese Weise ist kein zwischengeschalteter PC oder dergleichen (die eingangs erwähnte Mastereinheit) nötig, sondern das Programm zur Belichtung des Probe ist direkt in der Lichtquelle integriert, wodurch ein deutlich schnellerer Betrieb ermöglicht wird. Darüberhinaus kann eine solche Steuereinheit bevorzugt auch für weitere Funktionen der verwendeten Mikroskop-Anordnung verwendet werden, beispielsweise für die Bildaufnahmevorrichtung und/oder die Filtervorrichtung. Denkbar ist jedoch auch, für die einzelnen Komponenten separate Steuereinheiten zu verwenden.Furthermore, it is preferred if a control unit is used in which the at least one parameter is stored and by means of which the light is emitted in accordance with the at least one parameter. Such a control unit may in particular also be part of the light source or be integrated in it. In this way, no intermediate PC or the like (the above-mentioned master unit) is necessary, but the program for exposing the sample is integrated directly into the light source, whereby a much faster operation is possible. In addition, such a control unit can preferably also be used for further functions of the microscope arrangement used, for example for the image recording device and / or the filter device. However, it is also conceivable to use separate control units for the individual components.
Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, wenn als Filtervorrichtung eine Filterscheibe verwendet wird. Dann kann insbesondere deren Rotationsgeschwindigkeit wie gewünscht bzw. auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung der Bildaufnahme, insbesondere aber auch eine Veränderung der Aufnahmegeschwindigkeiten sowohl für verschiedene zu beobachtende Proben als auch während der Beobachtung nur einer Probe.As already mentioned, it is preferred if a filter disk is used as filter device. In particular, its rotational speed can then be set as desired or to a desired value. This allows an individual adaptation of the image recording, but in particular a change in the recording speeds both for different samples to be observed and during the observation of only one sample.
Die Kodierung der Filtervorrichtung für die individuellen Filtern hinsichtlich der vorgegebenen Positionen kann vorzugsweise durch Geber zur Auslösung und/oder wenigstens einen Geber für eine Synchronisation erfolgen. Solche Geber können beispielsweise als Magnete ausgebildet sein, die dann beispielsweise bei Erreichen eines geeigneten Sensors ein das Auslösesignal abgibt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und vor allem auch zeitlich auf die Bewegung der Filtervorrichtung abgestimmte Auslösung beispielsweise der multispektralen Lichtquelle. Mittels eines Gebers für eine Synchronisation kann, beispielsweise auch unter Verwendung des Sensors für die Geber zur Auslösung, bei jedem oder immer nach eine bestimmten Anzahl an Umläufen, wenn beispielsweise eine Filterscheibe in einer Filtervorrichtung verwendet wird, eine Synchronisation mit den übrigen Gebern erfolgen. Denkbar ist auch, einen zweiten Geber zur Synchronisation auf der anderen Seite der Filterscheibe vorzusehen, um beispielsweise die Scheibe auswuchten zu können. Ebenso denkbar ist, nur den Geber zur Synchronisation ohne individuell den Filtern zugeordneten Gebern zu verwenden. Hier kann dann beispielsweise nach einer Eichung mit dem einzelnen Geber und Zeitablauf und Berücksichtigung der Rotationsgeschwindigkeit erkannt werden, wann der jeweilige Filter in den Strahlengang eintritt. Hier können dann also auch Bruchteile von Umläufen berücksichtigt werden.The coding of the filter device for the individual filters with regard to the predetermined positions can preferably be effected by means of encoders for triggering and / or at least one encoder for a synchronization. Such encoders can be designed, for example, as magnets, which then emits the trigger signal, for example when a suitable sensor is reached. this makes possible a particularly simple and, above all, also timed to the movement of the filter device triggering, for example, the multispectral light source. By means of a sender for a synchronization can, for example, using the sensor for triggering the trigger, each time or after a certain number of cycles, for example when a filter disk is used in a filter device, a synchronization with the other donors. It is also conceivable to provide a second encoder for synchronization on the other side of the filter disc, for example, to be able to balance the disc can. It is also conceivable to use only the encoder for synchronization without individually assigned to the filters donors. Here then, for example, after a calibration with the individual encoder and the time and taking into account the rotational speed can be detected when the respective filter enters the beam path. Here then also fractions of cycles can be considered.
Vorteilhafterweise wird eine Filtervorrichtung verwendet, die wenigstens drei, bevorzugt wenigstens fünf, weiter bevorzugt wenigstens sieben, verschiedene Filter aufweist. Denkbar ist jedoch auch eine andere Anzahl an Filter wie beispielsweise acht oder neun. Durch eine größere Anzahl an Filtern kann eine bessere Diskriminierung der Wellenlängen erreicht werden, was zu einer insgesamt besseren Orts- und Zeitauflösung bei der Bildaufnahme führt.Advantageously, a filter device is used which has at least three, preferably at least five, more preferably at least seven, different filters. It is also conceivable, however, a different number of filters such as eight or nine. By a larger number of filters, a better discrimination of the wavelengths can be achieved, resulting in an overall better spatial and temporal resolution in the image acquisition.
Es ist besonders bevorzugt, wenn als Bildaufnahmevorrichtung wenigstens eine Kamera verwendet wird, die insbesondere als Single-Chip-Kamera ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich dann insbesondere um eine sog. Grauwert-Kamera. Auf diese Weise werden bessere Ergebnisse erzielt, da die volle Intensität des Lichts auf den Chip auftrifft und nicht auf verschiedene Chips verteilt wird.It is particularly preferred if the image recording device used is at least one camera, which is designed in particular as a single-chip camera. This is then in particular a so-called gray scale camera. In this way, better results are achieved because the full intensity of the light impinges on the chip and is not distributed among different chips.
Vorzugsweise wird eine Auslösung der Beleuchtung der Probe mittels der multispektralen Lichtquelle und/oder ein Starten der Bildaufnahme mittels eines Unterbrechungsmittels bei Bedarf zeitweise unterbrochen. Ein solches Unterbrechungsmittel kann im einfachsten Fall beispielsweise als Schalter zum Unterbrechen einer Signalleitung sein, welche zur Auslösung der multispektralen Lichtquelle bzw. der Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird. Die Filtervorrichtung kann dabei einfach weiter bewegt werden und muss nicht von neuem anlaufen, jedoch werden unnötige Bildaufnahmen vermieden, sodass in der Zwischenzeit beispielsweise die Probe und/oder Objektiv gewechselt oder verstellt werden kann.Preferably, a triggering of the illumination of the sample by means of the multispectral light source and / or starting the image acquisition by means of an interruption means is temporarily interrupted if necessary. In the simplest case, such an interrupting means may for example be a switch for interrupting a signal line which is used to trigger the multispectral light source or the image recording device. The filter device can simply be moved further and does not need to restart, but unnecessary image recordings are avoided, so that in the meantime, for example, the sample and / or lens can be changed or adjusted.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es also insbesondere möglich, zur Aufnahme von Bildern einer Probe ein bestimmtes Programm vorzugeben, bei dem die Filtervorrichtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt wird und bei Einbringen eines jeweiligen Filters in den Strahlengang ein jeweils gewünschtes Lichtmuster mit gewünschten Parametern von der multispektralen Lichtquelle erzeugt wird, sodass ein zugehöriges Bild mittels der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen wird. Die Lichtmuster können sich dabei von Filter zu Filter unterscheiden. Denkbar ist sogar auch, dass zusätzlich eine Unterscheidung nach jeder Umdrehung beispielsweise einer Filterscheibe getroffen wird. Ebenso kann insbesondere die Geschwindigkeit der Filtervorrichtung variiert werden. Ein solches Programm kann von einem Benutzer dann vorgegeben werden, sodass bei der Bildaufnahme alles automatisiert ablaufen kann.With the proposed method, it is thus possible, in particular, to specify a specific program for taking images of a sample, in which the filter device is moved at a certain speed and, when a respective filter is introduced into the beam path, a respective desired light pattern with desired parameters from the multispectral Light source is generated so that an associated image is captured by means of the image pickup device. The light patterns can differ from filter to filter. It is even conceivable that in addition a distinction is made after each revolution, for example, a filter disk. Likewise, in particular, the speed of the filter device can be varied. Such a program can then be specified by a user, so that everything can run automatically when taking pictures.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Steuereinheit zur Verwendung mit einer Mikroskop-Anordnung umfassend ein Fluoreszenz-Mikroskops mit einer Abbildungsoptik zur Erzeugung eines Strahlengangs (bzw. Abbildungsstrahlengangs), eine multispektrale Lichtquelle, die mittels eines Auslösesignals betätigbar ist, einer Bildaufnahmevorrichtung und einer Filtervorrichtung, die mehrere verschiedene bewegbare Filter aufweist, die jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich zugeordnet sind, jeweils wahlweisezwischen die Abbildungsoptik und die Bildaufnahmevorrichtung einbringbar sind, und denen jeweils eine Kodierung hinsichtlich einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Strahlengang zugeordnet ist, Die Steuereinheit ist dabei dazu eingerichtet, bei Verwendung mit der Mikroskop-Anordnung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen,The invention furthermore relates to a control unit for use with a microscope arrangement comprising a fluorescence microscope with imaging optics for generating a beam path (or imaging beam path), a multispectral light source which can be actuated by means of a trigger signal, an image recording device and a filter device which comprises a plurality of different movable filters each associated with a different wavelength range, each selectively interposable between the imaging optics and the image sensing device, and each associated with a coding with respect to a given position with respect to the optical path. The control unit is configured to be in use perform a method according to the invention with the microscope arrangement,
Mit einer solchen Steuereinheit können insbesondere alle für das Verfahren benötigten Komponenten gesteuert werden, besonders bevorzugt auch im Rahmen einer vollautomatischen, programmierbaren Ablaufsteuerung, bei welcher in einer bestimmten Trigger- bzw. Auslösereihenfolge letztlich durch die Filtervorrichtung Bildaufnahmen ausgelöst werden. Also kann z.B., indem die Filtervorrichtung einen Trigger an die Steuereinheit sendet und diese dann die Intensität der Lichtquelle und dessen Farbe auf ein voreingestelltes Niveau bringt, die Probe damit belichtet und dann in einem bestimmten, vorprogrammierten Intervall und in einer bestimmten Weise die Bildaufnahmevorrichtung gesteuert werden.In particular, all components required for the method can be controlled with such a control unit, particularly preferably within the framework of a fully automatic, programmable sequential control, in which image captures are finally triggered by the filter device in a specific trigger or triggering sequence. Thus, for example, by the filter device sending a trigger to the control unit and then bringing the intensity of the light source and its color to a pre-set level, the sample can be exposed and then at a certain pre-programmed interval and in a certain manner the image pickup device controlled ,
Dabei ist hervorzuheben, dass der Ablauf, welcher durch den Trigger der Filtervorrichtung ausgelöst wird, zuvor in die Firmware der beteiligten Komponenten (z.B. Kamera und LED-Lampe) geladen werden können, damit der Ablauf des Verfahrens im Weiteren autonom (d.h. ohne PC) und zudem mit maximaler Geschwindigkeit ablaufen kann.It should be emphasized that the process, which is triggered by the trigger of the filter device, previously in the firmware of the components involved (eg camera and LED lamp) can be loaded so that the process of the method further autonomously (ie without PC) and can also run at maximum speed.
Die Steuereinheit, bzw. die in die Steuereinheit und die beteiligten Komponenten geladenen Programme sollten vorzugsweise zudem dynamisch austauschbar sein, d.h. es können die Programme z.B. in Abhängigkeit eines Ereignisses ersetzt oder modifiziert werden.The control unit or the programs loaded into the control unit and the components involved should preferably also be dynamic be replaceable, ie the programs can be replaced or modified, for example, depending on an event.
Die Steuereinheit, bzw. die in die Steuereinheit und die beteiligten Komponenten geladenen Programme sollten vorzugsweise zudem Events zurückkoppeln, damit externe Programme oder Komponenten über den Zustand des Ablaufes informiert werden können.The control unit or the programs loaded into the control unit and the components involved should preferably also link events back so that external programs or components can be informed about the status of the sequence.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Mikroskop-Anordnung umfassend ein Fluoreszenz-Mikroskops mit einer Abbildungsoptik zur Erzeugung eines Strahlengangs (bzw. Abbildungsstrahlengangs), eine multispektrale Lichtquelle, die mittels eines Auslösesignals betätigbar ist, einer Bildaufnahmevorrichtung und einer Filtervorrichtung, die mehrere verschiedene bewegbare Filter aufweist, die jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich zugeordnet sind, jeweils wahlweise zwischen die Abbildungsoptik und die Bildaufnahmevorrichtung einbringbar sind, und denen jeweils eine Kodierung hinsichtlich einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Strahlengang zugeordnet ist, und eine erfindungsgemäßen Steuerungseinheit. Dabei ist die Filtervorrichtung zwischen Abbildungsoptik und die Bildaufnahmevorrichtung eingebracht oder einbringbar.The invention furthermore relates to a microscope arrangement comprising a fluorescence microscope with imaging optics for generating a beam path (or imaging beam path), a multispectral light source which can be actuated by means of a trigger signal, an image recording device and a filter device which has a plurality of different movable filters , which are each associated with a different wavelength range, each optionally between the imaging optics and the image pickup device can be introduced, and each associated with a coding with respect to a predetermined position with respect to the beam path, and a control unit according to the invention. In this case, the filter device between imaging optics and the image pickup device is introduced or introduced.
Besonders bevorzugt ist es auch, wenn die Filtervorrichtung austauschbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Mikroskop-Anordnung für verschiedene Anwendungen mit verschiedenen Anforderungen verwendet werden, wobei nur die Filtervorrichtung ausgetauscht werden muss, die Lichtquelle und die Bildaufnahmevorrichtung können weiterhin verwendet werden.It is also particularly preferred if the filter device is exchangeable. In this way, the microscope assembly can be used for various applications with different requirements, with only the filter device to be replaced, the light source and the image pickup device can still be used.
Bezüglich weiterer Ausgestaltungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Steuereinheit sowie der erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung sei auf die vorstehenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, die hier entsprechend gelten.With regard to further refinements and advantages of the control unit according to the invention and the microscope arrangement according to the invention, reference is made to the above explanations of the method according to the invention, which apply correspondingly here.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Mikroskop-Anordnung in einer bevorzugten Ausführungsform, mit welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.1 schematically shows a microscope arrangement according to the invention in a preferred embodiment, with which a method according to the invention can be carried out. -
2 zeigt schematisch ein Bildaufnahmesystem als Teil einer erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung in einer bevorzugten Ausführungsform.2 schematically shows an image recording system as part of a microscope assembly according to the invention in a preferred embodiment. -
3 zeigt schematisch ein Bildaufnahmesystem als Teil einer erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.3 schematically shows an image recording system as part of a microscope assembly according to the invention in a further preferred embodiment. -
4 zeigt schematisch eine Filtervorrichtung als Teil einer erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.4 schematically shows a filter device as part of a microscope assembly according to the invention in a further preferred embodiment. -
5 zeigt schematisch eine Lichtquelle als Teil einer erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.5 schematically shows a light source as part of a microscope arrangement according to the invention in a further preferred embodiment. -
6 zeigt beispielhaft ein Programm mit verschiedenen Parametern für Licht für eine multispektrale Lichtquelle.6 shows by way of example a program with various parameters for light for a multispectral light source. -
7 zeigt schematisch eine Filtervorrichtung als Teil einer erfindungsgemäßen Mikroskop-Anordnung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in verschiedenen Positionen.7 schematically shows a filter device as part of a microscope assembly according to the invention in a further preferred embodiment in different positions.
In
Das Fluoreszenz-Mikroskop
Das Bildaufnahmesystem
Beispielhaft ist für jede dieser drei Komponenten jeweils eine eigene, integrierte Steuereinheit
Das Bildaufnahmesystem
Weiterhin sind zwei Signale bzw. Auslösesignale
Zudem ist ein Unterbrechungsmittel
In
Die Filterscheibe
Bei den Filtern
Die einzelnen Filter
Der Strahlengang
Wie anhand der
In
Jeder Geber
Von der Filtervorrichtung
Denkbar ist dabei auch, dass die Geber selbst nicht kodiert sind, sondern eine Kodierung erst bei der Bildung des Signals
Die multispektrale Lichtquelle kann dann gemäß dem Signal
Die multispektrale Lichtquelle
Denkbar ist dabei, dass das Signal
In
Zudem ist ein weiterer Geber
Für Zwecke einer Auswuchtung der Filterscheibe
Weiterhin sind bei den einzelnen Filtern
Neben den acht Gebern
In
Weiterhin ist nun ein PC
Ein solches Programm P gibt dabei an, mit welchen Parametern Licht bei welchem Filter von der multispektrale Lichtquelle
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nicht für jeden Filter, der als nächstes in den Strahlengang eingebracht wird, von der Lichtquelle Licht emittiert wird. Dies kann auch von Umdrehung zu Umdrehung der Filterscheibe variiert werden. In einem extremen Fall kann beispielsweise während der ersten drei Umdrehungen nur für den Filter
Weiterhin ist es möglich, dass während einer Zeitdauer, in welcher ein Filter in den Strahlengang eingebracht ist, mehrere Lichtpulse mit jeweils unterschiedlichen Parametern emittiert werden, um so eine größere Vielfalt an möglichen Bildaufnahmen zu ermöglichen. Das gewünschte Programm kann dabei individuell nach den Wünschen oder Bedürfnissen eines Benutzers oder eines Experiments gestaltet werden.Furthermore, it is possible that during a period of time in which a filter is introduced into the beam path, a plurality of light pulses are emitted, each with different parameters, so as to allow a greater variety of possible image recordings. The desired program can be designed individually according to the wishes or needs of a user or an experiment.
In
Jeder dieser Parameter kann für jeden der Filter individuell vorgegeben werden und als Programm in der Lichtquelle hinterlegt werden. Zweckmäßig ist es dabei, die einzelnen Parameter aufeinander so abzustimmen, dass die schließlich erzeugten Bildaufnahmen möglichst vergleichbar sind.Each of these parameters can be specified individually for each of the filters and stored as a program in the light source. It is expedient here to match the individual parameters to one another in such a way that the image recordings finally generated are as similar as possible.
In
Dabei ist ein Chip
Zum Zeitpunkt t1 befindet sich der Chip
Sollte für eine gewünschte Pulsdauer eine längere Zeitdifferenz benötigt werden, so müsste die Rotationsgeschwindigkeit der Filterscheibe reduziert werden. Denkbar ist jedoch auch die Erhöhung der Intensität des entsprechenden Lichtpulses. Der Zeitpunkt t1 kann beispielsweise auch als Parameter für das zu emittierende Licht herangezogen werden, sowohl direkt als auch als Referenz für einen Startzeitpunkt eines Lichtpulses.If a longer time difference is required for a desired pulse duration, the rotational speed of the filter disk would have to be reduced. However, it is also conceivable to increase the intensity of the corresponding light pulse. The time t1 can, for example, also be used as a parameter for the light to be emitted, both directly and as a reference for a start time of a light pulse.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren bzw. der entsprechender Mikroskop-Anordnung können beispielsweise ca. 900 Bildspektren (z.B. Flash4 2048 x 8 pp) mit einer spektralen Aufspreizung von neun Wellenlängenbereichen (also neuen Filtern) aufgenommen werden. Bei
Zudem können die unterschiedlichen, wellenlängenabhängigen Quantenausbeuten eines verwendetet Chips ausgeglichen werden, indem eine Testmessung ohne Probe, aber mit Filterscheibe durchgeführt wird. Wenn die Intensitäten der verschiedenen Wellenlängen der Lichtquelle bekannt und auch die jeweilige Filterkennlinie bekannt sind, so kann der Chip hinsichtlich seiner Empfindlichkeit bzgl. der Wellenlängen eingemessen werden.In addition, the different, wavelength-dependent quantum yields of a chip used can be compensated by carrying out a test measurement without a sample but with a filter disk. If the intensities of the different wavelengths of the light source are known and the respective filter characteristic is known, the chip can be calibrated with regard to its sensitivity with respect to the wavelengths.
Zudem kann die Intensität der Lichtquelle so angepasst werden, dass schwach Licht emittierende Proben automatisch stärker beleuchtet werden, vorzugsweise derart, dass sich auf der Kamera ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis einstellt.In addition, the intensity of the light source can be adjusted so that weakly light-emitting samples are automatically illuminated more intensely, preferably in such a way that sets a good signal-to-noise ratio on the camera.
Des Weiteren ist es möglich, insbesondere bei günstigen experimentellen Randbedingungen, dass sich die Intensitäten automatisch so einstellen, dass alle Kanäle der spektralen Aufnahme die gleiche Belichtungszeit erfordern.Furthermore, it is possible, in particular under favorable experimental conditions, for the intensities to be adjusted automatically so that all channels of the spectral recording require the same exposure time.
Dadurch, dass sowohl die Empfindlichkeit des Chips als auch die Filterkennlinien und auch die Intensitäten bekannt sind, wird auch eine quantitative, spektral aufgelöste Zeitraffer-Aufnahme (bzw. „timelapse Imaging“) möglich.The fact that both the sensitivity of the chip and the filter characteristics and also the intensities are known, also a quantitative, spectrally resolved time-lapse recording (or "timelapse imaging") is possible.
Ein weiterer Vorteil ist, dass, nachdem die Mikroskop-Anordnung einmal entsprechend eingestellt wurde, der Gesamtablauf ohne externe Software (z.B. Windows) auskommt. Die Auslöse-Kaskade von Filtervorrichtung über multispektrale Lichtquelle zur Bildaufnahme kann direkt ablaufen und kann somit eine maximale und konstante Geschwindigkeit erreichen.Another advantage is that once the microscope arrangement has been properly adjusted, the overall process can be done without external software (e.g., Windows). The triggering cascade of filter device via multi-spectral light source for image acquisition can run directly and can thus achieve a maximum and constant speed.
Das Experiment, einmal eingestellt, wird im Wesentlichen nur noch durch die Umlaufgeschwindigkeit der Filterscheibe bestimmt. Dreht sie sich langsamer, so sinkt die Aufnahmefrequenz der Bildaufnahmevorrichtung automatisch ab, ohne dass sich die multispektrale Lichtquelle bzw. deren Parameter verändern.The experiment, once set, is essentially determined only by the rotational speed of the filter disk. If it rotates more slowly, the recording frequency of the image recording device automatically decreases without the multispectral light source or its parameters changing.
Dies ermöglicht neue Experimentarten, so kann z.B. ein Experiment anfangs verhältnismäßig langsam laufen (d.h. wenige Spektren pro Sekunde, dadurch aber auch eine geringere Probenbelastung) und dann, wenn beispielsweise ein bestimmtes Ereignis eintritt, kann die Rotationsgeschwindigkeit gesteigert werden, um eine höhere spektrale Zeitauflösung zu erhalten.This allows new types of experiments, e.g. an experiment is initially relatively slow (i.e., few spectra per second, but also less sample loading), and then, for example, when a particular event occurs, the rotational speed can be increased to obtain a higher spectral time resolution.
Es ist auch möglich, dass eine bestimmte Filterposition ein Muster von Programmen startet, also nicht nur eines sondern mehrere Programme. Dies setzt voraus, dass sich der entsprechende Filter über einen ausreichend langen Zeitabschnitt „über“ dem Chip befindet, dieser Chip also auch entsprechend beleuchtet werden kann.It is also possible that a particular filter position will launch a pattern of programs, not just one but several programs. This presupposes that the corresponding filter is located "over" the chip over a sufficiently long period of time, which means that this chip can also be illuminated accordingly.
Indem mehrere Programme bzw. Programmabläufe in der Lichtquelle bzw. deren Steuereinheit abspeichert werden, welche zur Laufzeit umschaltbar sind, kann man erreichen, dass die spektralen Bildaufnahme-Bedingungen über die Zeit des Experimentablaufs verändert werden können, und zwar derart, dass zu verschiedenen Zeitpunkten eines Experiments verschiedene Programmabläufe in der multispektrale Lichtquelle aktiviert werden.By storing a plurality of programs or program sequences in the light source or their control unit, which can be switched over at runtime, it can be achieved that the spectral image recording conditions can be changed over the time of the experiment sequence, such that at different times Experiments various program sequences in the multispectral light source can be activated.
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017121483.6A DE102017121483B3 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement |
PCT/EP2018/075058 WO2019053255A1 (en) | 2017-09-15 | 2018-09-17 | Method for examining a multispectral sample, control unit for same, and microscope assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017121483.6A DE102017121483B3 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017121483B3 true DE102017121483B3 (en) | 2019-03-07 |
Family
ID=63708309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017121483.6A Active DE102017121483B3 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017121483B3 (en) |
WO (1) | WO2019053255A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022105521A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-09-14 | Carl Zeiss Meditec Ag | Surgical microscope and method for positioning filter elements in a surgical microscope |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0263037B1 (en) * | 1986-10-02 | 1991-11-27 | Syracuse University | Multi-decay-time fluorescence imaging apparatus and method of resolving spatial relation with same |
EP1291627A1 (en) | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Europhoton Gesellschaft mbH für Optische Sensorik | Method and arrangement for multiparameter acquisition of single photons to produce simultaneously time and space as well as time and wavelength resolved fluorescence images |
DE69834963T2 (en) | 1997-04-09 | 2007-01-25 | 1192062 Alberta Ltd., Calgary | Color-converting UV microscope |
US20100044583A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-02-25 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Filter set for observing fluorescence radiation in biological tissue |
DE102010013223A1 (en) | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Lavision Biotec Gmbh | Method and arrangement for microscopy |
DE102010033825A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-09 | Carl Zeiss Meditec Ag | Filter set for use in fluorescence tracking system to carry out fluorescence observation of object, has illuminating light filter whose transmission characteristic is sum of two partial characteristics |
US20130310268A1 (en) | 2007-06-15 | 2013-11-21 | Historx, Inc. | Method and system for standarizing microscope instruments |
US20130342674A1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-12-26 | Arthur Edward Dixon | Pathology Slide Scanners For Fluorescence And Brightfield Imaging And Method Of Operation |
WO2015185661A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Methods and means for multispectral imaging |
DE102015216570A1 (en) | 2015-08-31 | 2016-11-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | microscopy system |
US20170031149A1 (en) | 2010-11-30 | 2017-02-02 | Robert Levin | Compact, high-resolution fluorescence and brightfield microscope and methods of use |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10217545A1 (en) * | 2002-04-17 | 2003-11-06 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Microscope with position detection of changers of optical elements |
DE10245170A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Leica Microsystems Wetzlar Gmbh | Device and method for positioning an optical component |
DE102006004232C5 (en) * | 2006-01-30 | 2013-08-01 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | microscopy system |
DE102006006014A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-09-06 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Microscopy system for the observation of fluorescence |
DE102013206466B4 (en) * | 2013-04-11 | 2014-12-11 | Leica Microsystems Cms Gmbh | fluorescence microscope |
-
2017
- 2017-09-15 DE DE102017121483.6A patent/DE102017121483B3/en active Active
-
2018
- 2018-09-17 WO PCT/EP2018/075058 patent/WO2019053255A1/en active Application Filing
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0263037B1 (en) * | 1986-10-02 | 1991-11-27 | Syracuse University | Multi-decay-time fluorescence imaging apparatus and method of resolving spatial relation with same |
DE69834963T2 (en) | 1997-04-09 | 2007-01-25 | 1192062 Alberta Ltd., Calgary | Color-converting UV microscope |
EP1291627A1 (en) | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Europhoton Gesellschaft mbH für Optische Sensorik | Method and arrangement for multiparameter acquisition of single photons to produce simultaneously time and space as well as time and wavelength resolved fluorescence images |
US20130310268A1 (en) | 2007-06-15 | 2013-11-21 | Historx, Inc. | Method and system for standarizing microscope instruments |
US20100044583A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-02-25 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Filter set for observing fluorescence radiation in biological tissue |
DE102010013223A1 (en) | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Lavision Biotec Gmbh | Method and arrangement for microscopy |
DE102010033825A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-09 | Carl Zeiss Meditec Ag | Filter set for use in fluorescence tracking system to carry out fluorescence observation of object, has illuminating light filter whose transmission characteristic is sum of two partial characteristics |
US20170031149A1 (en) | 2010-11-30 | 2017-02-02 | Robert Levin | Compact, high-resolution fluorescence and brightfield microscope and methods of use |
US20130342674A1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-12-26 | Arthur Edward Dixon | Pathology Slide Scanners For Fluorescence And Brightfield Imaging And Method Of Operation |
WO2015185661A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Methods and means for multispectral imaging |
DE102015216570A1 (en) | 2015-08-31 | 2016-11-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | microscopy system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022105521A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-09-14 | Carl Zeiss Meditec Ag | Surgical microscope and method for positioning filter elements in a surgical microscope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019053255A1 (en) | 2019-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008018476B4 (en) | microscopy device | |
DE102011105181A1 (en) | Microscope and method for imaging fluorescence microscopy | |
WO2010060545A1 (en) | Increased resolution microscopy | |
EP2446314B1 (en) | Method for evaluating fluorescence results in a microscope image | |
EP2761276A1 (en) | Evaluation circuit for an optoelectronic detector and method for recording fluorescence events | |
WO2014147261A1 (en) | Spim arrangement | |
DE202015001565U1 (en) | Microscopic device with methods for improved analysis of photon data | |
DE102011055639B4 (en) | Method and apparatus for simultaneous multi-channel and multi-method acquisition of synchronized parameters in cross-system fluorescence lifetime applications | |
DE102014220547B4 (en) | Method and device for determining intensity values in the time-correlated measurement of optical signals | |
EP1542051A1 (en) | Apparatus and method for wavelength separation in a scanning microscope | |
EP2988157B1 (en) | Method for imaging a sample by means of a microscope and microscope | |
DE102017121483B3 (en) | Method for testing a multispectral specimen, control unit therefor and microscope arrangement | |
DE102018127281A1 (en) | Microscope and microscopy method | |
EP3671309A1 (en) | Method and microscopy system for holding a microscopic fluorescence image of a sample region with a biological sample | |
DE102018111033A1 (en) | Transmission device for the examination of samples in wells of a microtiter plate and method for examining samples in wells of a microtiter plate by means of transmission | |
EP2236220A2 (en) | Method, lighting device and system for optical detection of mobile objects | |
DE102006009830B4 (en) | Method for spatially high-resolution examination of samples | |
DE102016123258B4 (en) | Luminescence detector arrangement, fluorescence microscope and method for detecting a luminescence signal | |
DE102006011556B4 (en) | Method and device for high-resolution optical scanning of a sample | |
WO2012143164A1 (en) | Wide field microscope and method for wide field microscopy | |
DE102014108044A1 (en) | Light microscope with a rotatable disc and method of microscopy with this | |
DE102017103660B4 (en) | METHOD OF OPERATING A LIGHT SOURCE FOR A CAMERA, LIGHT SOURCE, CAMERA | |
EP3620100A1 (en) | Dental camera handpiece for creating intraoral pictures | |
DE102012101086A1 (en) | Device for detecting image of sample or for detecting variable of sample, comprises container for sample, and sensor in container, where sensor indicates optical behavior corresponding to variable | |
DE102009057985A1 (en) | Electronically switchable dichroitic beam splitter i.e. transparent LCD screen, for microscope system, has mirror elements exhibiting partial different dichroitic coatings, whose reflection wavelength bands are different from each other |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DEHNS GERMANY PARTNERSCHAFT MBB, DE Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE |