DE102018101787A1

DE102018101787A1 - Mikroskop

Info

Publication number: DE102018101787A1
Application number: DE102018101787.1A
Authority: DE
Inventors: Andrei Tschernook
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01
Also published as: WO2019145400A1; DE112019000534A5

Abstract

Der Hauptgedanke der Erfindung besteht in einer modularen Bildgebungsplattform, bei welcher ein Bildgebungsmodul über eine lösbare Verbindung mit einem Träger verbunden ist und eine drahtlose Energieübertragung vom Träger zum Bildgebungsmodul vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme mikroskopischer Bilder oder Videosequenzen.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme wenigstens eines mikroskopischen Bildes und/oder einer mikroskopischen Videoaufnahme wenigstens einer Probe. Anwendungsgebiete können molekulare Diagnostik, Beobachten von lebenden Zellkulturen, Hämatologie, Zytologie sein. Insbesondere kann das Mikroskop für bildgebende Zytometrie und Durchflusszytometrie geeignet sein.
Stand der Technik
Aus CN101256277 ist eine Beleuchtungseinheit mit drahtloser Energieübertragung für ein Mikroskop bekannt. Aus DE20013359U1 ist ein Mikroskop mit einer separaten Stromversorgungseinheit bekannt, welche mittels eines Kabels mit dem Mikroskopständer verbunden ist. Aus US2003090791 A1 ist ein drahtloses Mikroskop bekannt, welches einen Akkumulator aufweist, der über einen Steckverbinder aufgeladen werden kann. Nachteilig ist die Unzuverlässigkeit der Steckverbindung. Aus KR20100079660 ist ein drahtloses Mikroskop bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer modularen Bildgebungsplattform zum Erzeugen mikroskopischer Bilder und/oder Videoaufnahmen einer Probe.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, eine Verwendung nach Anspruch 19 und ein Verfahren nach Anspruch 20.
Vorteile der Erfindung
Das Bildgebungsmodul kann leicht aus dem Träger entnommen werden, beispielsweise zwecks Wartung, Reinigung, Sterilisation etc. Das Bildgebungsmodul kann auf einfache Weise gegen ein anderes ausgetauscht werden, um beispielsweise eine andere Messaufgabe ausführen zu können. Es können verschiedene Bildgebungsmodule vorgesehen sein, beispielsweise für Auflicht- Durchlicht- oder Fluoreszenzmikroskopie. Es können verschiedene Bildgebungsmodule für verschiedene Vergrößerungen vorgesehen sein. Es können verschiedene Bildgebungsmodule mit unterschiedlichen Wellenlängen der jeweiligen Lichtquelle vorgesehen sein. Es können verschiedene Bildgebungsmodule mit unterschiedlichen Bildsensoren vorgesehen sein. Das Gehäuse des Bildgebungsmoduls kann so ausgeführt sein, dass keine elektrischen Anschlüsse nach außen geführt sind. Das Bildgebungsmodul ist leicht zu reinigen.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme wenigstens eines mikroskopischen Bildes und/oder einer mikroskopischen Videoaufnahme wenigstens einer Probe. Die Probe auf einem Probenträger bereitgestellt werden. Es können auch mehrere Proben auf einem Probenträger bereitgestellt werden. Der Probenträger kann transparent sein. Der Probenträger kann einen Kanal aufweisen, der von einer flüssigen Probe durchströmbar sein kann.
Die Probe kann in einem flüssigen oder festen Zustand gemessen werden. Die Probe kann eine Zellenkultur in unterschiedlichen Wachstumsphasen sein. Die Probe kann ein menschliches oder tierisches Körpergewebe oder ein pflanzliches Gewebe beinhalten. Die Probe kann als Präparat aus den Körperflüssigkeiten wie z.B. Speichel, Blut hergestellt werden. Die Probe kann als bioanalytisches molekulares Array ausgeführt werden. Die Probe kann Bakterien, Viren, Antikörper Moleküle, DANN, RNA, Proteine und/oder Peptide umfassen. Die Probe kann mit Fluoreszenzmarkern versehen sein.
Die Aufnahme eines Bildes kann bevorzugt eine digitale Bildaufnahme sein, die auf einem elektronischen Speichermedium abgespeichert werden kann. Unter mikroskopisch kann verstanden werden, dass eine optische Abbildung mit einer Vergrößerung vorgesehen ist und die Auflösung der Bildaufnahme besser ist als 200µm. Die Vergrößerung kann bevorzugt wenigstens 5:1 und besonders bevorzugt wenigstens 10:1 und ganz besonders bevorzugt wenigstens 100:1 betragen. Unter einer Videoaufnahme kann die Aufnahme einer Bildsequenz verstanden werden.
Die Vorrichtung umfasst einen Träger, wenigstens eine erste Lichtquelle, wenigstens eine drahtlose Energieübertragungseinrichtung und wenigstens ein Bildgebungsmodul. Man kann den Träger auch als „Andockstation“ (docking station) oder als „Ständer“ bezeichnen. Der Träger kann als eine stationäre Einheit ausgebildet sein.
Die drahtlose Energieübertragungseinrichtung umfasst eine Energie-Sendeeinrichtung und eine Energie-Empfangseinrichtung.
Das Bildgebungsmodul umfasst wenigstens ein Lichtmikroskop, wenigstens eine elektronische Baugruppe und wenigstens einen Bildsensor, wenigstens die Energie-Empfangseinrichtung und wenigstens eine erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung.
Entweder ist die erste Lichtquelle auf dem Träger angeordnet oder das Bildgebungsmodul umfasst die erste Lichtquelle. Die erste Lichtquelle kann also beispielsweise Bestandteil des Bildgebungsmoduls sein. Die erste Lichtquelle kann aber alternativ auch Bestandteil des Trägers sein. Letzteres kann insbesondere zur Durchlichtmikroskopie vorteilhaft sein. Die erste Lichtquelle kann eine LED Beleuchtung sein. Sie kann mehrere LED's umfassen. Sie kann mehrere LED's mit unterschiedlichen Wellenlängen umfassen. Die LED's können beispielsweise unabhängig voneinander angesteuert werden, um jeweils eine oder mehrere Farben für die Aufnahme auswählen zu können. Die erste Lichtquelle kann alternativ eine Halogenlampe, ein Xenonstrahler, ein Laser eine Blitzlampe oder eine Bogenlampe sein. Das Licht der ersten Lichtquelle kann über eine Einkopplung in den Strahlengang eingebracht werden. Die Einkopplung kann über einen teildurchlässigen Spiegel erfolgen. Die erste Lichtquelle kann auch beispielsweise als Ringbeleuchtung oder als Flächenbeleuchtung ausgebildet sein.
Der Bildsensor kann beispielsweise ein CMOS-Sensor, ein CCD Sensor eine Vidicon- Röhre oder ein Ikonoskop sein.
Die elektronische Baugruppe kann als eine erste Leiterplatte ausgebildet sein. Diese kann elektronische Bauelemente umfassen. Sie kann eine elektronische Schaltung zum Betreiben der Energie-Empfangseinrichtung umfassen. Sie kann außerdem Bauteile zum Speichern elektrischer Energie umfassen, beispielsweise einen oder mehrere Kondensatoren, wiederaufladbare Batterien, beispielsweise Li-lonen Akkumulatoren oder Li Polymer Akkumulatoren, NiMH Akkumulatoren oder Blei-Akkumulatoren.
Das Bildgebungsmodul kann eine zweite elektronische Baugruppe umfassen. Diese kann als Controller-Platine (Leiterplatte) ausgebildet sein. Die zweite elektronische Baugruppe kann zusammen mit der ersten elektronischen Baugruppe auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein. Sie kann aber auch als separate Leiterplatte ausgebildet sein. Die zweite elektronische Baugruppe kann einen Mikrokontroller umfassen.
Die erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung kann von der ersten oder der zweiten elektronischen Baugruppe umfasst sein. Außerdem können von der ersten oder der zweiten elektronischen Baugruppe umfasst sein:

eine elektronische Schaltung zum Auslesen des Bildsensors,
eine elektronische Schaltung zum Betreiben der ersten Lichtquelle,
eine elektronische Schaltung zum Betreiben der zweiten Lichtquelle,

eine elektronische Schaltung zum Betreiben der Fokussiereinheit
eine elektronische Schaltung zum Energiemanagement und zum Überwachen der Bauelemente zur Energiespeicherung,
eine zweite Datenübertragungseinrichtung, bevorzugt eine zweite drahtlose Datenübertragungseinrichtung,
einen Speicher für eine Firmware,
einen Speicher für ein Betriebssystem,
einen Datenspeicher,
einen Controller,
EMV-Bauteile.

Es können auch mehrere Exemplare der genannten Schaltungen und Bauteile umfasst sein.
Das Bildgebungsmodul kann einen Datenspeicher umfassen. Der Datenspeicher kann von der ersten oder der zweiten elektronischen Baugruppe umfasst sein. Dieser Datenspeicher kann dafür vorgesehen sein, die Bilddaten aufnehmen. Insbesondere können Bilddaten auch bei einer Unterbrechung der drahtlosen Datenverbindung aufgenommen werden. Diese Bilddaten können nach der Wiederherstellung der Datenverbindung auf ein externes Speichermedium übertragen werden. Die elektronische Baugruppe oder die zweite elektronische Baugruppe kann den Datenspeicher umfassen.
Die Energie-Sendeeinrichtung ist an dem Träger angeordnet.
Das Bildgebungsmodul kann über eine lösbare Verbindung an einer vorbestimmten Stelle mit dem Träger verbindbar sein. Die Verbindung kann gelöst werden, um das Bildgebungsmodul zu entnehmen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Bildgebungsmodul einhändig entnommen werden kann. Dann kann der Bediener beispielsweise ein Austauschmodul gleich in der anderen Hand halten. Die lösbare Verbindung kann mit einem am Träger angeordneten ersten Verbindungselement und einem am Bildgebungsmodul angeordneten zweiten Verbindungselement erfolgen. Die lösbare Verbindung kann als formschlüssige Verbindung ausgeführt sein. Beispielsweise kann das zweite Verbindungselement in das erste Verbindungselement eingeschoben werden. Die beiden Verbindungselemente können als ineinandergreifende Profile ausgeführt sein. Beispielsweise kann das erste Verbindungselement als Schwalbenschwanzführung und das zweite Verbindungselement als Schwalbenschwanzprofil ausgeführt sein. Außerdem kann ein Federelement vorgesehen sein, um eine spielfreie Führung zu erreichen. Außerdem kann eine Verriegelung der Verbindung vorgesehen sein. Durch die Führung des zweiten Verbindungselements im ersten Verbindungselement und gegebenenfalls einen Endanschlag kann erreicht werden, dass das Bildgebungsmodul an der vorbestimmten Stelle mit dem Träger verbunden werden kann.
Es ist eine Energie von der Energie-Sendeeinrichtung zur Energie-Empfangseinrichtung übertragbar. Mit der übertragenen Energie sind die elektronische Baugruppe, der Bildsensor und die erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung betreibbar. Vorteilhaft wird außer der über die drahtlose Energieübertragungseinrichtung übertragenen Energie keine weitere Energie zum Betrieb des Bildgebungsmoduls benötigt.
Auf dem Träger kann vorteilhaft eine Probenaufnahme für die Probe vorgesehen sein. Auf dem Träger kann ebenfalls vorteilhaft eine Probenaufnahme für einen Probenträger mit der Probe vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann gleichzeitig mit der Bildaufnahme bzw. der Videoaufnahme die Energieübertragungseinrichtung betreibbar sein. Dadurch kann auf eine Unterbrechung der Bildaufnahmen wegen der Energieübertragung verzichtet werden.
Das Bildgebungsmodul kann einen Akkumulator und/oder einen Kondensator zum Zwischenspeichern der übertragenen Energie umfassen. Unter einem Akkumulator ist eine wieder aufladbare Batterie zu verstehen, die elektrische Energie speichern kann.
Das Lichtmikroskop kann ein Auflichtmikroskop sein. Das Lichtmikroskop kann ein Durchlichtmikroskop sein. Das Lichtmikroskop kann ein Fluoreszenzmikroskop sein.
Die erste Lichtquelle kann in dem Bildgebungsmodul angeordnet sein. Das heißt, dass das Bildgebungsmodul die erste Lichtquelle umfassen kann. Die erste Lichtquelle kann mit der übertragenen Energie betrieben werden. Die Vorrichtung kann eine zweite Lichtquelle umfassen. Die zweite Lichtquelle kann auf dem Träger angeordnet sein.
Die drahtlose Datenübertragungseinrichtung kann beispielsweise ein Bluetooth-Modul, ein WLan Modul, ein WiFi Modul, ein GSM Modul, ein LTE-Modul oder ein LiFi Modul sein. Mit der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung kann eine erste Datenübertragung erfolgen. Mit der ersten Datenübertragung können beispielsweise Bild- bzw. Videodaten an ein Aufzeichnungsgerät übertragen werden. Das Aufzeichnungsgerät kann auch als Steuergerät ausgebildet sein, mit dem das Bildgebungsmodul ferngesteuert werden kann. Damit können beispielsweise die Zeitpunkte der Bildaufnahmen, die Belichtungszeit, die Blendenöffnung, die Fokussiereinheit, die Beleuchtungseinrichtung und der Bildsensor gesteuert werden. Weiterhin können über die drahtlose erste Datenübertragungseinrichtung Daten zur Ansteuerung des Tisches übertragen werden. Diese Daten können mittels einer zweiten Datenübertragung an die Tischsteuereinheit übertragen werden.
Das Bildgebungsmodul kann mit dem Träger derart verbindbar sein, dass die Verbindung werkzeuglos lösbar und/oder wiederverbindbar ist.
Der Träger kann außerdem einen in wenigstens einer Richtung verschiebbaren und/oder um eine Achse drehbaren Tisch (38) umfassen. Das Bildgebungsmodul kann auf dem Tisch angeordnet sein. Das kann bedeuten, dass die vorbestimmte Stelle, an der das Bildgebungsmodul mit dem Träger verbindbar ist, auf dem Tisch befindlich ist. Der Tisch kann eine Tischgrundfläche aufweisen, die fest mit dem Träger verbunden ist. Der Tisch kann eine Tischplatte aufweisen, die bezüglich der Tischgrundplatte beweglich ist. Es kann sich um einen Lineartisch handeln, der in einer Richtung, beispielsweise x oder y, beweglich ist. Der Tisch kann vorteilhaft als Kreuztisch (yx-stage) ausgebildet sein, bei dem die Tischplatte in zwei Richtungen verschiebbar ist. Die Verschiebungen können vorteilhaft motorisiert, beispielsweise mittels Schrittmotor en und Spindeln, mittels Linearmotoren oder mittels Piezoantrieben realisiert werden. Der Tisch kann eine Tischsteuereinheit umfassen, mit der die Bewegung der Tischplatte steuerbar ist. Mittels einer zweiten Datenübertragung kann die Tischsteuereinheit ferngesteuert werden. Die zweite Datenübertragung kann zwischen einer zweiten und einer dritten Datenübertragungseinrichtung erfolgen. Der Tisch kann auch eine Verstelleinrichtung in z-Richtung (z-stage) umfassen. Dann kann der Tisch auch zum Verändern der Fokusebene benutzt werden. Die zweite sowie die dritte Datenübertragungseinrichtung können beispielsweise ein Bluetooth-Modul, ein WLan Modul, ein WiFi Modul, ein GSM Modul, ein LTE-Modul oder ein LiFi Modul sein.
Der Träger kann eine Grundplatte, wenigstens eine Säule und wenigstens eine Traverse umfassen. Er kann auch mehrere Säulen umfassen. Unter einer Grundplatte kann ein horizontaler Abschnitt des Trägers verstanden werden, der zum Aufstellen des Trägers vorgesehen ist. Unter einer Säule kann ein vertikaler Abschnitt des Trägers verstanden werden. Die Energie-Sendeeinheit kann vorteilhaft in einer Säule angeordnet sein. Unter einer Traverse kann ein horizontaler Abschnitt des Trägers verstanden werden, welcher der Grundplatte gegenüberliegt. Grundplatte Säule und Traverse können, müssen aber nicht, einstückig ausgebildet sein.
Das Bildgebungsmodul kann mit der Grundplatte verbunden sein, beispielsweise direkt oder über einen Tisch. Die Probenaufnahme für die Probe kann auf der Traverse vorgesehen sein.
Es kann eine Abdeckung vorgesehen sein, mit der die Probe auf der vom Mikroskop abgewandten Seite abdeckbar ist. Dadurch kann beispielsweise das Eindringen von Fremdlicht vermieden werden. Außerdem kann vermieden werden, dass Insekten die Probe von oben anfliegen und verunreinigen können.
Die Grundplatte kann bezüglich der Erdanziehungskraft unten und die Traverse oben angeordnet sein. Die Erdanziehungskraft kann beispielsweise in einer Richtung -z wirken. In einer vorteilhaften Ausführung kann das Lichtmikroskop in einer inverser Anordnung betrieben, in dem die Probe von unten beobachtet wird. Die Beobachtung kann durch einen transparenten Probenträger erfolgen.
Das Bildgebungsmodul, welches auch als Imaging-Modul bezeichnet werden kann, kann ein dichtes Gehäuse aufweisen. Es kann sich um ein Micro-Imaging-Module handeln. Das Gehäuse kann beispielsweise staubdicht, feuchtigkeitsdicht und/oder gasdicht sein. Die Dichtheit des Gehäuses kann beispielsweise durch die Schutzart IP54 bestimmt sein. Besonders vorteilhaft kann eine Dichtheit nach einer der Schutzarten IP64, IP65, IP66, IP67 oder IP68 sein. Ganz besonders vorteilhaft kann die Dichtheit des Gehäuses so gewählt werden, dass das Bildgebungsmodul in einer aggressiven Atmosphäre z.B. mit einer relativen Luftfeuchtigkeit über 90% und einem Säuregehalt von mehr als 2%, beispielsweise 4%, betreibbar ist. Das kann den Vorteil haben, dass solch ein Bildgebungsmodul in einem Brutschrank für Zellkulturen eingesetzt werden kann. Ganz besonders vorteilhaft kann die Dichtheit des Gehäuses so gewählt werden, dass das Bildgebungsmodul autoklavierbar ist. Das Gehäuse kann so ausgeführt sein, dass keine elektrischen Anschlüsse nach außen geführt sind.
Die drahtlose Energieübertragungseinrichtung kann vorteilhaft als Nahfeldübertragungseinrichtung mit einer induktiven Kopplung ausgeführt sein. Die Energie-Sendeeinrichtung kann wenigstens eine erste Spule umfassen. Die Energie-Empfangseinrichtung kann wenigstens eine zweite Spule umfassen. Vorteilhaft kann eine resonante induktive Kopplung vorgesehen sein. Die Energieübertragung kann vorteilhaft nach einem der Standards Powermat, Rezence oder Ql erfolgen. Die drahtlose Energieübertragungseinrichtung kann ebenfalls vorteilhaft als optische Energieübertragungseinrichtung ausgeführt sein. Die Energie-Sendeeinrichtung kann eine LED oder eine Laserstrahlquelle sein. Die Energie-Empfangseinrichtung kann ein photovoltaischer Wandler sein.
Das Mikroskop kann eine Fokussiereinheit zum Fokussieren auf eine xy-Ebene aufweisen. Der Tisch kann in einer z-Richtung verstellbar sein. Auf diese Weise kann ebenfalls die Fokusebene des Mikroskops verändert werden. Die z-Richtung kann die optische Achse des Lichtmikroskops sein.
Der Träger kann eine Einrichtung zum Drehen der Probe um wenigstens eine Achse aufweisen. Dadurch kann beispielsweise der Probe aus mehreren Richtungen aufgenommen werden. Die Einrichtung zum Drehen der Probe kann motorisiert sein und kann über die erste oder die zweite oder eine weitere Datenübertragungseinrichtung gesteuert werden. Der Träger kann eine Einrichtung zum Verschieben bzw. Scannen der Probe in mindestens einer Raumrichtung aufweisen.
Das Bildgebungsmodul kann eine zweite Datenübertragungseinrichtung umfassen. Der Träger kann eine dritte Datenübertragungseinrichtung umfassen.
Vorteilhaft kann ein tragbares Geräts zum Steuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden. Die Steuerung kann über die erste und/oder die zweite Datenübertragungseinrichtung erfolgen. Das tragbare Gerät kann vorteilhaft ein Smartphone, ein Tablet-PC ein Laptop oder eine Armbanduhr (Smart-Watch) sein.
Der Träger kann eine Stromversorgungseinheit umfassen, über die der Träger mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Stromversorgungseinheit kann als Primärnetzteil ausgebildet sein und einen Netzspannungsanschluss aufweisen, oder einen Kleinspannungsanschluß aufweisen. Die Energiezuführung kann dann aus dem Stromnetz oder mittels eines externen Steckernetzteils erfolgen. Die Stromversorgungseinheit kann alternativ als USB-Schnittstelle ausgebildet sein. Im zweiteren Fall kann die USB-Schnittstelle gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt werden. Die Stromversorgungseinheit kann auch als eine andere Schnittstelle mit Energieübertragungsfunktion, beispielsweise als Ethernet-Schnittstelle mit PoE Funktion ausgebildet sein.
Ein Verfahren zum Aufnehmen eines mikroskopischen Bildes oder eines dreidimensionalen Bildes kann folgende Schritte umfassen:

Aufnehmen eines ersten Bildes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder unter oben beschriebenen Verwendung,

Bewegen des Tisches entlang wenigstens einer Richtung x,y oder z und/oder Drehen der Probe und/oder Verstellen der Fokussiereinrichtung zwecks Fokussieren auf eine zweite xy Ebene, Aufnehmen eines zweiten Bildes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder unter oben beschriebenen Verwendung,
Aneinanderreihen (stitching) wenigstens des ersten und zweiten Bildes oder Rekonstruktion eines Höhenprofils (z-Profils) aus wenigstens dem ersten und zweiten Bild.
Die Figuren zeigen Folgendes:

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel.
2 zeigt das das Bildgebungsmodul des ersten Ausführungsbeispiels.
3 zeigt den Träger des ersten Ausführungsbeispiels.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. 2 zeigt das das Bildgebungsmodul des ersten Ausführungsbeispiels. 3 zeigt den Träger des ersten Ausführungsbeispiels. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Träger 5, eine erste Lichtquelle 10, eine drahtlose Energieübertragungseinrichtung 13 und ein Bildgebungsmodul 17. Man kann den Träger auch als „Andockstation“ (docking station) bezeichnen. Der Träger ist als eine stationäre Einheit ausgebildet. Die drahtlose Energieübertragungseinrichtung umfasst eine Energie-Sendeeinrichtung 14 und eine Energie-Empfangseinrichtung 15.
Das Bildgebungsmodul umfasst ein Lichtmikroskop 19 mit einer Objektivlinse 20, wenigstens eine elektronische Baugruppe 23, eine zweite elektronische Baugruppe 24 und einen Bildsensor 26, die Energie-Empfangseinrichtung und wenigstens eine erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung 27 und eine zweite drahtlose Datenübertragungseinrichtung 28. Das Bildgebungsmodul umfasst die erste Lichtquelle. Die erste Lichtquelle ist also Bestandteil des Bildgebungsmoduls. Die erste Lichtquelle kann alternativ in einer nicht dargestellten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels Bestandteil des Trägers sein. Letzteres kann insbesondere zur Durchlichtmikroskopie vorteilhaft sein. Das Licht der ersten Lichtquelle wird über eine Einkopplung 12 in den Strahlengang eingebracht. Die Einkopplung kann über einen teildurchlässigen Spiegel erfolgen. Die erste Lichtquelle kann in einer weiteren Abwandlung alternativ als Ringbeleuchtung oder als Flächenbeleuchtung ausgebildet sein. Die elektronische Baugruppe 23 ist als eine erste Leiterplatte ausgebildet, die mit elektronischen Bauteilen 25 bestückt ist. Sie umfasst eine elektronische Schaltung zum Betreiben der Energie-Empfangseinrichtung und außerdem Bauteile zum Speichern elektrischer Energie 37, beispielsweise einen oder mehrere Kondensatoren, wiederaufladbare Batterien, beispielsweise Li-lonen Akkumulatoren oder Li Polymer Akkumulatoren, NiMH Akkumulatoren oder Blei-Akkumulatoren.
Das Bildgebungsmodul umfasst eine zweite elektronische Baugruppe 24, die als Controller-Platine ausgebildet ist und mit elektronischen Bauteilen 25 bestückt ist. Sie ist als separate Leiterplatte ausgebildet. Die zweite elektronische Baugruppe kann in einer nicht dargestellten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit der ersten elektronischen Baugruppe auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein. Die zweite elektronische Baugruppe kann einen Mikrokontroller umfassen. Die erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung 27 ist nebst einer zweiten drahtlosen Datenübertragungseinrichtung 28 auf der zweiten elektronischen Baugruppe angeordnet. Die Energie-Sendeeinrichtung 14 ist an dem Träger 5 angeordnet. Das Bildgebungsmodul kann über eine lösbare Verbindung 30 an einer vorbestimmten Stelle 33 mit dem Träger verbunden werden. Die Verbindung kann gelöst werden, um das Bildgebungsmodul zu entnehmen. Die lösbare Verbindung ist mit einem am Träger angeordneten ersten Verbindungselement 31 und einem am Bildgebungsmodul angeordneten zweiten Verbindungselement 32 realisiert. Die lösbare Verbindung ist als formschlüssige Verbindung ausgeführt. Das zweite Verbindungselement kann in das erste Verbindungselement eingeschoben werden. Die beiden Verbindungselemente sind als ineinandergreifende Profile ausgeführt. Außerdem können ein oder mehrere Federelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um eine spielfreie Führung zu erreichen. Außerdem kann, muß aber nicht, eine Verriegelung der Verbindung vorgesehen sein. Durch die Führung des zweiten Verbindungselements im ersten Verbindungselement und gegebenenfalls einen Endanschlag kann erreicht werden, dass das Bildgebungsmodul an der vorbestimmten Stelle mit dem Träger verbunden werden kann. Es ist die Übertragung einer Energie 34 von der Energie-Sendeeinrichtung zur Energie-Empfangseinrichtung vorgesehen. Mit der übertragenen Energie können die elektronische Baugruppe, der Bildsensor und die erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung betrieben werden. Vorteilhaft wird außer der über die drahtlose Energieübertragungseinrichtung übertragenen Energie keine weitere Energie zum Betrieb des Bildgebungsmoduls benötigt. Auf dem Träger ist eine Probenaufnahme 4 für die Probe 2 vorgesehen. Die Probenaufnahme ist für einen Probenträger 3 mit der Probe vorgesehen. Vorteilhaft kann gleichzeitig mit der Bildaufnahme bzw. der Videoaufnahme die Energieübertragungseinrichtung betrieben werden. Das Bildgebungsmodul umfasst einen Akkumulator und/oder einen Kondensator 37 zum Zwischenspeichern der übertragenen Energie. Die erste Lichtquelle kann in dem Bildgebungsmodul angeordnet sein. Das heißt, dass das Bildgebungsmodul die erste Lichtquelle umfassen kann. Die drahtlose Datenübertragungseinrichtung kann beispielsweise ein Bluetooth-Modul, ein WLan Modul, ein WiFi Modul, ein GSM Modul, ein LTE-Modul oder ein LiFi Modul sein. Mit der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung kann eine erste Datenübertragung 35 erfolgen. Mit der ersten Datenübertragung können beispielsweise Bild- bzw. Videodaten an ein Aufzeichnungsgerät 42, hier als tragbares Gerät ausgebildet, übertragen werden. Das Aufzeichnungsgerät ist auch als Steuergerät ausgebildet, mit dem das Bildgebungsmodul ferngesteuert werden kann. Damit können beispielsweise die Zeitpunkte der Bildaufnahmen, die Belichtungszeit, die Blendenöffnung, die Fokussiereinheit, die Beleuchtungseinrichtung und der Bildsensor gesteuert werden. Weiterhin können über die drahtlose erste Datenübertragungseinrichtung Daten zur Ansteuerung des Tisches übertragen werden. Diese Daten können mittels einer zweiten Datenübertragung 36 an die Tischsteuereinheit übertragen werden. Der Träger umfasst außerdem einen in wenigstens einer Richtung verschiebbaren und/oder um eine Achse drehbaren Tisch 38 umfassen. Das Bildgebungsmodul ist auf dem Tisch angeordnet. Die die vorbestimmte Stelle 33, an der das Bildgebungsmodul mit dem Träger verbunden werden kann, befindet sich auf dem Tisch. Der Tisch weist eine Tischgrundfläche 39 auf, die fest mit dem Träger verbunden ist. Der Tisch weist eine Tischplatte 40 auf, die bezüglich der Tischgrundplatte beweglich ist. Es handelt sich um einen Lineartisch handeln, der in einer Richtung, beispielsweise x oder y, beweglich ist. Der Tisch kann vorteilhaft als Kreuztisch (yx-stage) ausgebildet sein, bei dem die Tischplatte in zwei Richtungen verschiebbar ist. Die Verschiebungen sind mittels eines motorischen Antriebs möglich. Der Tisch umfasst eine Tischsteuereinheit 41, mit der die Bewegung der Tischplatte gesteuert werden kann. Mittels einer zweiten Datenübertragung 36 wird die Tischsteuereinheit ferngesteuert. Die zweite Datenübertragung erfolgt zwischen einer zweiten und einer dritten Datenübertragungseinrichtung (28, 29). Der Tisch kann in einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels auch eine Verstelleinrichtung in z-Richtung (z-stage) umfassen. Dann kann der Tisch auch zum Verändern der Fokusebene benutzt werden. Der Träger umfasst eine Grundplatte 6, eine Säule 7 und eine Traverse 8. Das Bildgebungsmodul kann mit der Grundplatte verbunden sein, beispielsweise direkt oder über einen Tisch. Die Probenaufnahme für die Probe kann auf der Traverse vorgesehen sein.
Die Grundplatte ist bezüglich der Erdanziehungskraft unten und die Traverse oben angeordnet. Die Erdanziehungskraft wirkt in einer Richtung -z, also in den Figuren nach unten. Das Bildgebungsmodul, welches auch als Imaging-Modul bezeichnet werden kann, weist ein dichtes Gehäuse 18 auf. Das Gehäuse ist so ausgeführt, dass keine elektrischen Anschlüsse nach außen geführt sind.
Die drahtlose Energieübertragungseinrichtung 13 ist als Nahfeldübertragungseinrichtung mit einer induktiven Kopplung ausgeführt sein. Die Energie-Sendeeinrichtung umfasst wenigstens eine erste Spule 14. Die Energie-Empfangseinrichtung umfasst wenigstens eine zweite Spule 15. Beide Spulen sind so ausgerichtet, dass sie näherungsweise eine gemeinsame Spulenachse 16 haben.
Das Mikroskop umfasst eine Fokussiereinheit 22 zum Fokussieren auf eine xy-Ebene. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist keine Fokussiereinheit vorhanden. Die Auswahl der Fokusebene kann dann mittels einer z-Verstellung des Tischs erfolgen. Die z-Richtung ist die optische Achse 21 des Lichtmikroskops.
Das Bildgebungsmodul umfasst eine zweite Datenübertragungseinrichtung 28. Der Träger umfasst eine dritte Datenübertragungseinrichtung 29.
Vorteilhaft kann ein tragbares Geräts 42 zum Steuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden. Die Steuerung erfolgt über die erste Datenübertragungseinrichtung.
Der Träger umfasst eine Stromversorgungseinheit 45, über die der Träger mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Stromversorgungseinheit kann als Primärnetzteil ausgebildet sein und einen Netzspannungsanschluss aufweisen, oder einen Kleinspannungsanschluß aufweisen. Die Energiezuführung 44 kann dann aus dem Stromnetz oder mittels eines externen Steckernetzteils erfolgen. Die Stromversorgungseinheit kann alternativ als USB-Schnittstelle ausgebildet sein. Im zweiteren Fall kann die USB-Schnittstelle gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt werden. Die Stromversorgungseinheit kann auch als eine andere Schnittstelle mit Energieübertragungsfunktion, beispielsweise als Ethernet-Schnittstelle mit PoE Funktion ausgebildet sein.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier sind mehrere Säule 7 vorhanden.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Die Probenaufnahme 4 ist hier als Ausnehmung in der Traverse 8 ausgebildet. Es ist eine Abdeckung 9 vorgesehen, mit der die Probe auf der vom Mikroskop abgewandten Seite abgedeckt werden kann. Dadurch kann beispielsweise das Eindringen von Fremdlicht vermieden werden. In dieser vorteilhaften Ausführung wird das Lichtmikroskop in einer inversen Anordnung betrieben, in dem die Probe von unten beobachtet wird. Die Beobachtung kann durch einen transparenten Probenträger 3 erfolgen.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier strömt die Probe 2 durch einen Kanal, der sich im Probenträger 3 befindet.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung umfasst eine zweite Lichtquelle 11. Die zweite Lichtquelle kann auf dem Träger angeordnet sein. Der Träger umfasst eine Einrichtung 43 zum Drehen der Probe um wenigstens eine Achse. Dadurch kann beispielsweise der Probe aus mehreren Richtungen aufgenommen werden.
Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstäblich gezeichnet sind.
Bezugszeichenliste

1.: Vorrichtung zur Aufnahme wenigstens eines mikroskopischen Bildes und/oder einer mikroskopischen Videoaufnahme wenigstens einer Probe
2.: Probe
3.: Probenträger
4.: Probenaufnahme
5.: Träger (Andockstation)
6.: Grundplatte
7.: Säule
8.: Traverse
9.: Abdeckung
10.: erste Lichtquelle
11.: zweite Lichtquelle
12.: Einkopplung für erste Lichtquelle
13.: drahtlose Energieübertragungseinrichtung
14.: Energie-Sendeeinrichtung, Sendespule
15.: Energie-Empfangseinrichtung, Empfangsspule
16.: Spulenachse
17.: Bildgebungsmodul (imaging module)
18.: Gehäuse
19.: Lichtmikroskop
20.: Objektivlinse
21.: Optische Achse
22.: Fokussiereinheit
23.: elektronische Baugruppe
24.: zweite elektronische Baugruppe, Controller-Platine
25.: elektronisches Bauteil
26.: Bildsensor
27.: erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung
28.: zweite Datenübertragungseinrichtung
29.: dritte Datenübertragungseinrichtung
30.: lösbare Verbindung
31.: erstes Verbindungselement
32.: zweites Verbindungselement
33.: vorbestimmte Stelle
34.: Energie
35.: Erste Datenübertragung
36.: Zweite Datenübertragung
37.: Akkumulator, Kondensator
38.: Tisch
39.: Tischgrundfläche
40.: Tischplatte
41.: Tischsteuereinheit
42.: Tragbares Gerät
43.: Einrichtung zum Drehen der Probe
44.: Energiezuführung
45.: Energieversorgungseinheit, Netzteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 101256277 [0003]
DE 20013359 U1 [0003]
US 2003090791 A1 [0003]
KR 20100079660 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Aufnahme wenigstens eines mikroskopischen Bildes und/oder einer mikroskopischen Videoaufnahme wenigstens einer Probe (2), umfassend einen Träger (5), wenigstens eine erste Lichtquelle (10), wenigstens eine drahtlose Energieübertragungseinrichtung (13) und wenigstens ein Bildgebungsmodul (17), wobei die drahtlose Energieübertragungseinrichtung eine Energie-Sendeeinrichtung (14) und eine Energie-Empfangseinrichtung (15) umfasst, und das Bildgebungsmodul wenigstens ein Lichtmikroskop (19), wenigstens eine elektronische Baugruppe (23) wenigstens einen Bildsensor (26), wenigstens die Energie-Empfangseinrichtung und wenigstens eine erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung (27) umfasst und die erste Lichtquelle auf dem Träger angeordnet ist oder das Bildgebungsmodul die erste Lichtquelle umfasst, und die Energie-Sendeeinrichtung an dem Träger angeordnet ist und das Bildgebungsmodul über eine lösbare Verbindung (30) an einer vorbestimmten Stelle (33) mit dem Träger verbindbar sind, und eine Energie (34) von der Energie-Sendeeinrichtung zur Energie-Empfangseinrichtung übertragbar ist und mit der übertragenen Energie die elektronische Baugruppe, der Bildsensor und die erste drahtlose Datenübertragungseinrichtung betreibbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger eine Probenaufnahme (4) für die Probe oder einen Probenträger (3) mit der Probe vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Bildaufnahme bzw. der Videoaufnahme die Energieübertragungseinrichtung betreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsmodul wenigstens einen Akkumulator und/oder wenigstens einen Kondensator (37) zum Zwischenspeichern der übertragenen Energie umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmikroskop ein Fluoreszenzmikroskop ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle in dem Bildgebungsmodul angeordnet ist und mit der übertragenen Energie betreibbar ist und/oder dass eine zweite Lichtquelle (11) auf dem Träger angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Datenübertragungseinrichtung ein Bluetooth-Modul, ein WLan Modul, ein WiFi Modul, ein GSM Modul, ein LTE-Modul oder ein LiFi Modul ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsmodul mit dem Träger derart verbunden ist, dass die Verbindung werkzeuglos lösbar und/oder wiederverbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger außerdem einen in wenigstens einer Richtung verschiebbaren und/oder um eine Achse drehbaren Tisch (38) umfasst und das Bildgebungsmodul auf dem Tisch angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine Grundplatte (6), wenigstens eine Säule (7) und wenigstens eine Traverse (8) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsmodul mit der Grundplatte verbunden ist und dass die Probenaufnahme für die Probe auf der Traverse vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem eine Abdeckung (9) vorgesehen ist, mit der die Probe auf der vom Mikroskop abgewandten Seite abdeckbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte unten und die Traverse oben angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsmodul ein dichtes Gehäuse (18) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Energieübertragungseinrichtung als Nahfeldübertragungseinrichtung mit einer induktiven Kopplung ausgeführt ist und dass die Energie-Sendeeinrichtung wenigstens eine erste Spule umfasst und die Energie-Empfangseinrichtung wenigstens eine zweite Spule umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop eine Fokussiereinheit (22) zum Fokussieren auf eine xy-Ebene aufweist und/oder dass der Tisch in einer z-Richtung verstellbar ist, wobei die z-Richtung die optische Achse (21) des Lichtmikroskops ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine Einrichtung zum Drehen der Probe um wenigstens eine Achse aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungsmodul eine zweite Datenübertragungseinrichtung (28) umfasst und/oder der Träger eine dritte Datenübertragungseinrichtung (29) umfasst.
Verwendung eines tragbaren Geräts (42) zum Steuern einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche über die erste und/oder die zweite Datenübertragungseinrichtung.
Verfahren zum Aufnehmen eines mikroskopischen Bildes oder eines dreidimensionalen Bildes umfassend folgende Schritte: Aufnehmen eines ersten Bildes mit einer Vorrichtung und/oder unter einer Verwendung nach einem der vorgenannten Ansprüche, Bewegen des Tisches entlang wenigstens einer Richtung x,y oder z und/oder Drehen der Probe und/oder Verstellen der Fokussiereinrichtung zwecks Fokussieren auf eine zweite xy Ebene, Aufnehmen eines zweiten Bildes mit einer Vorrichtung und/oder unter einer Verwendung nach einem der vorgenannten Ansprüche, Aneinanderreihen wenigstens des ersten und zweiten Bildes oder Rekonstruktion eines Höhenprofils aus wenigstens dem ersten und zweiten Bild.