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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops, wobei das entsprechende Mikroskop insbesondere einen inkubierbaren Probenraum aufweist. Solche Mikroskope eignen sich insbesondere zur Untersuchung bzw. Abbildung lebender Proben wie Zellen.
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Hintergrund
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Bei der mikroskopischen Abbildung oder allgemeiner Untersuchung lebender Proben wie Zellen müssen diese in aller Regel während der Untersuchung unter kontrollierten Umgebungsbedingungen gehalten werden, um schädliche Einflüsse, Stressfaktoren etc. zu minimieren, um wiederum eine Schädigung oder gar ein Absterben der Probe zu verhindern. Hierzu kann ein inkubierbarer Probenraum dienen, dessen Atmosphäre typischerweise bzgl. Temperatur, Gaszusammensetzung und relativer Feuchtigkeit gesteuert bzw. geregelt wird. Zur Umsetzung eines inkubierbaren Probenraumes stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen kann das Mikroskop insgesamt oder zumindest ein abgeschlossener Teil, der den Probenraum umfasst, inkubiert werden (sogenannter „cage incubator“). In diesem Fall wird der Raum um den Mikroskoptisch bzw. um dessen die Probe aufnehmende Oberseite als Inkubationsraum benutzt, wobei hierin in der Regel weitere Mikroskopkomponenten enthalten sind. Es ist somit ein relativ großes Volumen an Inkubationsatmosphäre zu regeln. Eine andere Möglichkeit stellt der sogenannte Stage Top Inkubator dar, der eine kleine Kammer um die Probe selbst bildet, in der eine eigens einstellbare Mikroatmosphäre erzeugt wird. Vorteil hier ist das geringe Inkubationsvolumen. Nachteil ist allerding, dass die notwendige Sensorik und die Zu- und Abführleitungen bis zu der Probenkammer gelegt werden müssen.
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Bekannte Stage Top Inkubatoren können auch eine physische Barriere zwischen dem Volumen oberhalb und unterhalb der Probenebene bilden. Dies verursacht einige Hindernisse bei der Herstellung der gewünschten Temperaturhomogenität, da oberhalb und unterhalb der Probe unterschiedliche Temperaturen herrschen, die eine Temperaturregelung innerhalb der Probenkammer erschweren. Bei Cage Inkubatoren, die durch die Objektebene begrenzt werden, ist auf eine gute Isolierung des inkubierten Volumens zur Seite der Objektebene hin zu achten, um eine mögliche Kondensation von Atmosphärenfeuchtigkeit auf elektronische oder optische Komponente zu vermeiden, die sich unterhalb der Objektebene befinden.
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Es sind auch sogenannte Box Type Mikroskope bekannt, bei denen das Mikroskop im Wesentlichen in zwei Teile getrennt ist, nämlich einen oberen, die Oberseite des Mikroskoptisches und somit die Probe umfassenden Teil und einen davon getrennten unteren Teil, der zumindest einen Teil der übrigen Mikroskopkomponenten umfasst. Bei einem inversem Durchlichtmikroskop können bspw. im oberen Teil Komponenten der Beleuchtungseinrichtung des Mikroskops untergebraucht sein, während im unteren Teil Komponenten der Abbildungsoptik untergebracht sind. Die Probe wird im oberen Teil positioniert. Der obere Teil bildet insgesamt ein Inkubationsvolumen. Der untere Teil muss nicht inkubiert werden, er sollte aber z.B. eine andere Atmosphäre aufweisen als der Probenraum, hier ist z.B. lediglich eine Temperaturregelung sinnvoll, um die Abbildungsoptik und etwaige Elektronikkomponenten vor schädlichen Temperatur- oder insbesondere Feuchtigkeitseinflüssen zu bewahren, aber diese Komponenten dennoch an ihrem Temperaturoptimum zu betreiben.
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Aus der
JP 2006 - 308 746 A ist ein Mikroskoptisch zur Aufnahme eines Probenhalter bekannt. Unterhalb des Mikroskoptisches ist eine Abdeckung zum Verschließen eines Raumes für ein Objektiv vorgesehen. Aus der US 2006 / 0 245 976 A1 ist ein Mikroskoptisch mit einer Öffnung bekannt, die nur durch den Probenhalter selbst verschlossen wird. Aus der US 2015 / 0 260 974 A1 ist ein Mikroskoptisch zur Aufnahme eines Probenhalters bekannt. Zudem sind Abdeckungen für einen Motorraum vorhanden. Aus der
WO 00/063 679 A2 und der
EP 1 630 586 A1 sind Inkubationsräume für Proben bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei den genannten Mikroskopen mit inkubierbaren Probenräumen, insbesondere bei den genannten Box Type Mikroskopen mit zweiteiliger Mikroskopgehäuse-Ausführung, besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Isolation des inkubierten Probenraums von seiner Umgebung bzw. von den übrigen Räumen innerhalb des Mikroskopgehäuses.
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Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Mikroskops gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Mikroskoptisch mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters vorgeschlagen, wobei am oder im Mikroskoptisch eine Abdeckung zum Verschließen der Öffnung vorgesehen ist. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Mikroskop mit einem solchen Mikroskoptisch.
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Bei den Mikroskopen der eingangs genannten Art werden häufig Mikroskoptische mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters eingesetzt. Bei diesen Probenhaltern handelt es bspw. um Multiwell-Platten oder andere Arten von Probenhaltern insbesondere zur Untersuchung lebender Proben wie Zellen. Bei dem Probenhalter kann es sich aber auch bspw. um eine Petrischale handeln. Der Begriff „Probenhalter“ in dieser Anmeldung ist so zu verstehen, dass er entweder direkt die Probe aufnehmen kann oder aber ein Halter für ein Probenbehältnis sein kann, also indirekt die Probe aufnimmt. Bei inkubierbaren Probenräumen stellt ein derartiger Mikroskoptisch mit aufgenommenem Probenhalter eine räumliche Begrenzung des Inkubationsvolumens dar. Nachdem in diesem Volumen eine Inkubationsatmosphäre erzeugt wurde, wird in der Regel die Probe untersucht, insbesondere mikroskopisch abgebildet. Bei einer Entnahme des Probenhalters, insbesondere zum Austausch einer Probe, wird die Öffnung des Mikroskoptisches freigelegt, sodass eine Verbindung zum darunterliegenden Raum des Mikroskops entsteht, wodurch Inkubationsatmosphäre durch diese Öffnung in das darunterliegende Volumen entweichen kann und/oder - je nach Druckverhältnis - Atmosphäre aus dem unterem Raum durch die Öffnung in dem inkubierten Raum einströmen kann. Dies kann zum einen zu unpassenden Parametern der Inkubationsatmosphäre, insbesondere hinsichtlich Temperatur, CO2-Gehalt und relativer Luftfeuchtigkeit, führen, zum anderen zu Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf optischen und elektronische Komponenten des Mikroskops und somit zu schlechteren Abbildungsergebnissen.
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Diese Problematik wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Abdeckung zum Verschließen der Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters im Mikroskoptisch vorgesehen ist. Somit kann unmittelbar nach oder während der Entnahme des Probenhalters aus dem Mikroskoptisch die Abdeckung zum Verschließen der Öffnung eingesetzt werden. Somit ist sichergestellt, dass keine oder zumindest relativ wenig Inkubationsatmosphäre durch die Öffnung nach Entnahme des Probenhalters entweichen kann bzw. durch einströmende andersartige Atmosphäre negativ beeinflusst wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Abdeckung als einteilige oder als mehrteilige schiebbare Platte ausgestaltet ist. Mit anderen Worten umfasst die Abdeckung einen oder mehrere Teile, die auf oder in die Öffnung im Mikroskoptisch geschoben werden können, um diese Öffnung zu verschließen. Die Platte kann auch ganz oder teilweise schwenkbar und/oder klappbar ausgestaltet sein. In diesen Fällen ist die Abdeckung zumindest teilweise neben der Öffnung im Mikroskoptisch angeordnet und wird über die Öffnung geschwenkt bzw. geklappt. Eine besonders platzsparende Ausgestaltung stellt die ein- oder mehrteilige schiebbare Platte dar, wenn durch Schieben des oder der Plattenteile über die Öffnung im Mikroskoptisch diese Öffnung verschlossen wird. Die Platte bzw. deren Teile können sich dann sämtlich in oder in einer Ebene parallel zu der Ebene der Mikroskoptischöffnung befinden und in die Öffnungsebene eingeschoben werden, wodurch der Platzbedarf geringer bleibt.
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Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Abdeckung als ein- oder mehrteilige schwenk- oder klappbare Klappe ausgestaltet, wobei bei geöffneter Abdeckung diese Klappe neben der Öffnung im Mikroskoptisch entweder in der Ebene dieser Öffnung oder außerhalb dieser Öffnungsebene bleibt. Durch Schwenk- oder Klappbewegung kann die Öffnung im Mikroskoptisch verschlossen werden. Weiterhin kann die Abdeckung auch als Irisblende ausgestaltet sein. Durch Betätigen der Irisblende wird der von der Irisblende freigegebene Öffnungsdurchmesser verkleinert, um die Öffnung im Mikroskoptisch zu verschließen. Die Irisblende ist vorteilhafterweise in der Ebene oder parallel zu der Ebene der Öffnung im Mikroskoptisch angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Abdeckung in einem in oder an einem Mikroskop angeordneten Mikroskoptisch ober- oder unterhalb der Öffnung zur Aufnahme des Probenhalters angeordnet, wenn die Öffnung verschlossen ist. Mit anderen Worten liegt die Abdeckung in diesem Ausführungsbeispiel auf der Öffnung, wenn die Öffnung verschlossen ist. In einem entsprechenden Mikroskop liegt diese Abdeckung dann oberhalb der Öffnung, wenn die Abdeckung oberhalb der Objektebene aufliegt, und sie liegt unterhalb der Öffnung, wenn die Abdeckung unterhalb der Objektebene aufliegt.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Abdeckung innerhalb des Mikroskoptisches angeordnet, so dass sie, wenn sie die Öffnung verschließt, innerhalb der endlichen Höhe dieser Öffnung liegt. Dies erlaubt wiederum eine besonders platzsparende Ausführungsform. Bespiele dieser genannten Ausführungsformen werden auch weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren erläutert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop mit einem Mikroskoptisch ist die Abdeckung derart ausgestaltet, dass diese die Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters bei nicht aufgenommenem Probenhalter, insbesondere nur bei nicht aufgenommenem Probenhalter verschließt. Dieser Verschluss kann manuell herbeigeführt werden, indem - wie oben beschrieben - die Abdeckung in die Öffnung im Mikroskoptisch verbracht wird, um diese Öffnung zu schließen, oder aber die Abdeckung kann insbesondere motorisch betrieben sein, um automatisch die Öffnung bei Fehlen eines Probenhalters zu verschließen. Hierzu ist ein Verschlussmechanismus vorgesehen, der der Abdeckung zugordnet ist oder den die Abdeckung aufweist. Dieser Verschlussmechanismus ist damit motorisch oder manuell (z.B. mittels Schieber) betrieben. Als weitere Alternative kann ein vorgespannter Mechanismus (Verschlussmechanismus) sinnvoll sein, der bei fehlendem Probenhalter zu einem selbständigen Verschließen der entsprechenden Öffnung führt, wobei dieses Schließen bspw. auch manuell getriggert, bspw. durch Lösen einer Verriegelung, werden kann.
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Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Abdeckung die Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters bei nicht aufgenommenem Probenhalter automatisch verschließt, wobei das Verschließen mit oder ohne entsprechende Benutzeraufforderung erfolgen kann. Umgekehrt ist es vorteilhaft, wenn die Abdeckung die Öffnung zur Aufnahme eines Probenhalters bei Bedarf automatisch frei gibt. Diese Freigabe kann bspw. durch entsprechende Sensorik umgesetzt werden, die das Einsetzten eines Probenhalters detektiert, oder kann auf eine entsprechende Benutzereingabe hin erfolgen.
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Wie bereits oben erläutert ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft in einem Mikroskop mit einem inkubierbaren Probenraum (der sich insbesondere oberhalb des Mikroskoptisches befindet) einsetzbar, in dem eine Probe in einem in die Öffnung im Mikroskoptisch eingesetzten Probenhalter mikroskopisch untersuchbar, insbesondere abbildbar ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines solchen Mikroskops umfasst der inkubierbare Probenraum die Oberseite des Mikroskoptisches sowie etwaige Zu- und Abführungen für die Zu- bzw. Abführung von Inkubationsatmosphäre und/oder zumindest teilweise einen Generator für Inkubationsatmosphäre und/oder zumindest teilweise Sensorik zur Messung von Parametern dieser Inkubationsatmosphäre. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der inkubierbare Probenraum zumindest teilweise eine Beleuchtungsoptik zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs zur Beleuchtung der zu untersuchenden Probe. Weiterhin umfasst das entsprechende Mikroskop eine Abbildungsoptik, die zumindest teilweise unterhalb und/oder auch neben dem inkubierbaren Probenraum angeordnet ist. Hierzu kann ein weiterer Abschnitt des Mikroskopgehäuses dienen. Insbesondere ist der inkubierbare Probenraum gegenüber diesem zweiten Abschnitt gas- und stoffdicht verschlossen und, soweit zweckdienlich, temperaturisoliert. In diesem zweiten Abschnitt ist vorteilhafterweise das Objektiv des Mikroskops und weitere Abbildungsoptik untergebracht. Auch andere Baugruppen, wie Elektronik oder Detektoren, können dort untergebracht sein. Aufgrund der getrennten zweiteiligen Ausführung des Mikroskopgehäuses und der erfindungsgemäßen Abdeckung zur Verschließung der Öffnung im Mikroskoptisch kann bei entnommenen Probenhalter einerseits Energie für die Erzeugung der Inkubationsatmosphäre gespart werden, andererseits kann der Verbrauch von Gasen, die bei der Inkubation zugesetzt werden, reduziert werden. Dies schont Ressourcen.
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Es kann vorteilhaft sein, die Abdeckung unterhalb des Mikroskoptisches derart anzuordnen, dass sich die (zumindest teilweise) geschlossene Abdeckung unterhalb eines eingesetzten Probenhalters befindet. Ein (zumindest teilweises) Schließen der Öffnung kann dann auch bei eingesetztem Probenhalter erfolgen. Dies erlaubt dann zum Beispiel ein risikoloses Pipettieren an der Probe, ohne dass Flüssigkeit in den Bereich unterhalb des Mikroskoptisches gelangen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einem erfindungsgemäßen Mikroskoptisch, wobei das Mikroskop einen inkubierbaren Probenraum aufweist, in dem eine Probe in einem in die Öffnung im Mikroskoptisch eingesetzten Probenhalter mikroskopisch untersuchbar ist. Bei diesem Verfahren sind zur Entnahme des Probenhalters auf der Öffnung im Mikroskoptisch folgende Schritte vorgesehen: eine Inkubation des Probenraums wird unterbrochen; nach Entnahme des Probenhalters wird die Öffnung im Mikroskoptisch durch die Abdeckung verschlossen; die Inkubation des Probenraums wird fortgesetzt. Vorteilhafterweise werden einzelne oder alle der Schritte automatisch vorgenommen. Dies gilt auch für die im Folgenden zu erläuternden Verfahrensschritte. Insbesondere kann ein Benutzer den Wusch zur Entnahme des Probenhalters an einer entsprechenden Schnittstelle (bspw. Graphical User Interface, GUI) ankündigen, indem er den entsprechenden Menüpunkt bedient. Daraufhin wird vorteilhafterweise die Inkubation des Probenraums unterbrochen, um Ressourcen zu sparen. Der Probenhalter wird entnommen, wobei diese Entnahme durch den Benutzer selbst und/oder durch eine entsprechende Entnahmemechanik oder eine automatisierte Entnahmemechanik (also eine Entnahmeautomatik) erfolgt. Bei einer Entnahme durch den Benutzer öffnet dieser die entsprechende Zugangsöffnung zum Probenraum bzw. zum Mikroskoptisch und entnimmt den Probenhalter. Bei einer Entnahmemechanik wird der entnommene Probenhalter vorteilhafterweise an eine Ausgabestelle in oder an dem Mikroskop befördert, wo dem Benutzer ein Zugriff auf den Probenhalter ermöglicht wird. In beiden Fällen muss für die Zeit des Entnahmevorgangs der inkubierte Probenraum geöffnet werden. Eine Unterbrechung der Inkubation für diese Zeit der Entnahme ist demnach vorteilhaft.
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Nach Entnahme des Probehalters liegt die entsprechende Öffnung im Mikroskoptisch frei. Diese wird nun durch die Abdeckung verschlossen, um ein zusätzliches Entweichen der Inkubationsatmosphäre durch diese Öffnung im Mikroskoptisch bzw. ein Eindringen von Fremdatmosphäre durch diese Öffnung zu vermeiden. Es ist vorteilhaft, die Inkubation des Probenraums fortzusetzten, sobald die Öffnung im Mikroskoptisch durch die Abdeckung verschlossen ist. Dies kann durch eine automatische Kopplung erfolgen.
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Bei diesem Verfahren ist es vorteilhaft, wenn vor dem Schritt der Entnahme des Probenhalters der Mikroskoptisch in eine zur Entnahme des Probenhalters geeignete Position fährt. Dies kann auch sinnvoll sein, wenn die Entnahme des Probenhalters vollständig von einem Benutzer aufgeführt wird, da in diesem Fall die zur Entnahme des Probenhalters geeignete Position bspw. an einer leicht für den Benutzer erreichbaren Stelle sein kann oder an einer Stelle, an der ein Benutzereingriff möglichst wenig Einfluss auf die Inkubationsatmosphäre verursacht. Im Allgemeinen kann die für die Entnahme des Probenhalters geeignete Position auch nur eine definierte Ausgangsposition des Mikroskoptisches sein, zu der der Mikroskoptisch zurückgeführt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Betreiben eines bereits erwähnten Mikroskops, wobei zum Einlegen (oder zur Aufnahme) des Probenhalters in die Öffnung im Mikroskoptisch folgende Schritte vorgesehen sind: eine Inkubation des Probenraums wird unterbrochen; soweit die Öffnung im Mikroskoptisch verschlossen ist, gibt die Abdeckung die Öffnung im Mikroskoptisch frei; der Probenhalter wird eingelegt (bzw. aufgenommen); der Mikroskoptisch fährt in eine zur mikroskopischen Untersuchung geeignete Position; die Inkubation des Probenraums wird fortgesetzt. Dieses Verfahren ist insbesondere in Kombination mit dem vorangegangenen Verfahren zur Entnahme des Probenhalters geeignet. Die einzelnen Verfahrensschritte müssen nicht zwingend in der angegebenen Reihenfolge erfolgen, insbesondere kann bspw. die Inkubation des Probenraums fortgesetzt werden, wobei erst dann der Mikroskoptisch in eine zur mikroskopischen Untersuchung der Probe geeignete Position fährt.
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Bei diesem Verfahren wird bspw. wiederum durch einen Benutzer eine Anfrage zur Aufnahme des Probenhalters über eine geeignete Benutzerschnittstelle gestellt. Daraufhin wird aus dem bereits genannten Gründen vorteilhafterweise die Inkubation des Probenraums zunächst unterbrochen. Soweit die Öffnung im Mikroskoptisch verschlossen ist, beispielsweise, weil vorher eine Entnahme eines anderen Probenhalters erfolgte, gibt die Abdeckung die Öffnung im Mikroskoptisch frei. Das Unterbrechen der Inkubation und die Freigabe der Öffnung können auch gleichzeitig erfolgen. Der Probenhalter kann nunmehr in der Öffnung im Mikroskoptisch aufgenommen bzw. eingelegt werden. Dieser Schritt erfolgt analog zu demjenigen der Entnahme des Probenhalters durch einen Benutzer und/oder durch einen entsprechenden Lademechanismus. Der Zugang zu der Öffnung im Mikroskoptisch erfolgt wiederum durch Öffnen einer entsprechenden Zugangstür bzw. Aufnahmestelle im entsprechenden Teil des Mikroskopgehäuses. Nach Aufnahme des Probenhalters fährt der Mikroskoptisch in eine zur mikroskopischen Untersuchung der Probe geeignete Position. Vorher, nachher oder parallel hierzu wird die Inkubation des Probenraums fortgesetzt.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der Entnahme des Probenhalters geschildert, ist es vorteilhaft, wenn auch bei diesem Verfahren vor oder nach dem Schritt der Freigabe der Öffnung im Mikroskoptisch der Mikroskoptisch in eine zur Aufnahme bzw. zum Einlegen des Probenhalters geeignete Position fährt. Diese Position kann als Ladeposition („load position“) bezeichnet werden, analog würde die Entnahmeposition als „unload position“ bezeichnet werden können.
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Der Begriff „und/oder“ umfasst alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente und kann mit „/“ abgekürzt werden.
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Obwohl einige Aspekte im Rahmen einer Vorrichtung beschreiben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einer Funktion eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Rahmen eines Verfahrensschritts beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder einer Eigenschaft einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einem aufgenommenen Probenhalter,
- 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie 1 von einem Mikroskop mit entnommenem Probenhalter,
- 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Mikroskoptisches mit einer Abdeckung und offener Öffnung (3A) und mit verschlossener Öffnung (3B),
- 4 zeigt den Mikroskoptisch gemäß 3 in einer Seitenansicht mit offener Öffnung (4A) und mit verschlossener Öffnung (4B),
- 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroskoptisches in Seitenansicht mit verschlossener Öffnung (5A) und mit offener Öffnung ( 5B) und
- 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroskoptisches mit offener Öffnung,
- 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroskoptisches in Draufsicht (7A) und in Seitenansicht (7B), und
- 8 zeigt ein Diagramm mit Verfahrensschritten einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Mikroskops.
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Ausführliche Beschreibung
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Die Figuren werden im Folgenden übergreifend behandelt. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen zumindest baugleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Mikroskops 100, wie es vorliegend bspw. zur Untersuchung lebender Zellen verwendet werden kann. Die zu untersuchende Probe ist in einem Probenhalter 112, hier eine Multiwell-Platte eingebracht, wobei die Multiwell-Platte den Probenhalter selbst darstellen kann oder aber in einem passenden Probenhalter eingefügt ist, der dann in den Mikroskoptisch 110 eingesetzt wird. Hierzu weist der Mikroskoptisch 110 eine Öffnung 114 auf, die besser in 2 zu erkennen ist. Das Mikroskop 100 weist zur Untersuchung der lebenden Zellen einen inkubierbaren Probenraum 150 auf. Dieser wird bei geschlossener Gehäuseklappe 130 nach unten durch den Mikroskoptisch 110 und die daran angrenzenden Elemente begrenzt. Unterhalb des inkubierbaren Probenraums umschließt das Mikroskopgehäuse 120 einen weiteren Mikroskopgehäuseraum 160, der zumindest einen Teil der Abbildungsoptik des Mikroskops 100 umfasst. Vorliegend handelt es sich um ein inverses Durchlichtmikroskop 100, dessen technisch-optischen Details dem Fachmann an sich bekannt sind und die daher vorliegend keiner weiteren Erläuterung bedürfen. Typischerweise umfasst der zweite Mikroskopgehäuseraum 160 das Mikroskopobjektiv (nicht dargestellt) sowie, wenigstens zum Teil, die weiteren Elemente der Abbildungsoptik eines solchen Mikroskops.
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Das in 1 dargestellte Mikroskop 100 zeigt eine Gehäuseklappe 130, die beim Öffnen einen größeren Gehäuseausschnitt 132 freilegt. Durch Öffnen der Gehäuseklappe 130 erhält ein Benutzer Zugang zu dem gesamten Proberaum 150 und zu allen dort untergebrachten Elementen. In dem dargestellten Beispiel sind dies insbesondere die Beleuchtungsoptik 144, der Mikroskoptisch 110 mit den darauf angebrachten Probenhalter 112 sowie in den Probenraum 150 mündende oder von diesem abführende Zu- und/oder Abführungen 146, 147,148. Letztere dienen insbesondere zur Zu- und Abfuhr von Inkubationsatmosphäre bzw. von einzelnen Komponenten dieser Inkubationsatmosphäre, wie Gaskomponenten oder Wasserdampf, und/oder zur Ansteuerung bzw. Aufnahme von Daten von einzelnen Sensoren im Probenraum 150.
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Die Untersuchung, insbesondere Abbildung der Probe im inkubierten Proberaum 150, findet bei geschlossener Gehäuseklappe 130 statt. Um dem Benutzer dennoch die Möglichkeit zu geben, das Innere des Probenraums 150 visuell zu kontrollieren oder auch in das Innere des Probenraums 150 Zugang zu erhalten, ist in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Gehäusetür 240 (siehe 2) vorhanden, die in diesem Ausführungsbespiel in der Gehäuseklappe 130 untergebracht ist. In 1 ist der entsprechende Gehäusetürausschnitt 142 zu sehen, der bei geschlossener Gehäusetür 240 von dieser verdeckt wird.
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2 zeigt eine ähnliche Ansicht eines Mikroskops 100, hier mit einem Inkubationsgerät 270, das an der Rückseite des Mikroskops 100 angebracht ist. Zur Zu- und Abführung von Inkubationsatmosphäre ist die entsprechende Zu-/Abführung 146 geöffnet. Diese ist derart ausgestaltet, dass Zuführung von Inkubationsatmosphäre und Ableitung von Inkubationsatmosphäre über den oberen bzw. unteren Abschnitt der Zu-/Abführung 146 erfolgt. Bei Bedarf kann die zusätzliche Zu-/Abführung 148 verwendet werden. Auf weitere Einzelheiten der Erzeugung und Regelung von Inkubationsatmosphäre soll hier nicht weiter eingegangen werden.
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Deutlich sichtbar in 2 ist die weitere Gehäusetür 240, die in der Gehäuseklappe 130 angeordnet ist. Wenn diese Gehäusetür 240 zumindest teilweise transparent ausgeführt ist, kann ein Benutzer den Innenraum des Probenraums 150 visuell kontrollieren. Andernfalls wäre hierzu die Gehäusetür 240 zumindest teilweise zu öffnen. Außerdem kann bspw. durch die Gehäusetür 240 eine Manipulation, z. B. Pipettierung der Probe durch einen Benutzer, vorgenommen werden, auch ein Austausch der Probe bzw. des Probenhalters ist denkbar. Da solche Eingriffe bei geschlossener Gehäuseklappe 130 erfolgen können, ist sichergestellt, dass die im Probenraum vorhandene Inkubationsatmosphäre möglichst wenig beeinflusst wird.
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Deutlich sichtbar in 2 ist die Öffnung 114 im Mikroskoptisch zu Aufnahme des Probenhalters 112 (vergleiche 1). Diese Öffnung 114 verbindet den Probenraum 150 mit dem zweiten Mikroskopgehäuseraum 160, wie er anhand von 1 oben beschrieben wurde. Dies verdeutlicht, dass nach Entnahme des Probenhalters 112 der Probenraum 150 mit dem zweiten Mikroskopgehäuseraum 160 über die Öffnung 114 verbunden ist. Diese Verbindung führt zu einem Gas- und Stoffaustausch sowie entsprechend zu einem Temperaturausgleich zwischen den beiden Gehäuseräumen 150, 160. Hierdurch wird die im Probenraum 150 vorhandene Inkubationsatmosphäre negativ beeinflusst, wenn nicht zerstört. Nach Beladen einer weiteren Probe bzw. nach Aufnahme eines weiteren Probenhalters 112 müsste in diesem Fall die Inkubationsatmosphäre in großen Teilen wiederhergestellt werden, was zu einem Verbrauch von Ressourcen führt.
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Um dies zu vermieden, ist die Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 mittels einer Abdeckung (vergleiche 3 und folgende) verschließbar ausgestaltet. Für den Fall, dass sich kein Probenhalter 112 in der Öffnung 114 befindet, wird diese Öffnung gas- und stoffdicht verschlossen, insbesondere auch temperaturisoliert verschlossen, sodass möglichst wenig, insbesondere keine Beeinflussung der Inkubationsatmosphäre nach Entnahme eines Probenhalters 112 stattfinden kann.
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3 zeigt sehr schematisch einen Mikroskoptisch 110, beispielsweise einen solchen aus 2, mit der entsprechenden Öffnung 114 in Draufsicht. Neben dieser Öffnung 114 angeordnet ist eine Abdeckung 300, die in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt ist. Die Teile sind als Platten 310 und 320 ausgeführt. Zur Entnahme eines Probenhalters 112 sowie zur Aufnahme eines Probenhalters 112 ist die Abdeckung 300 derart angeordnet, dass die Öffnung 114 frei liegt. Dieser Zustand ist in 3A dargestellt. Nach Entnahme des Probenhalters 112 aus der Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 werden die Plattenteile 310 und 320 über die Öffnung 114 geschoben, um diese zu verschließen. Der Verschluss erfolgt gas- und stoffdicht, insbesondere temperaturisoliert. Steht der entsprechende Platz neben der Öffnung 114 zur Verfügung, kann die Abdeckung 300 auch einteilig ausgeführt sein. Selbstverständlich kann die Abdeckung 300 andererseits mehr als zwei Teile umfassen. Weiterhin kann die Abdeckung 300 auch schwenkbar und/oder klappbar ausgestaltet sein. Diese Möglichkeiten lassen sich für einen Fachmann abhängig von den jeweiligen Platzverhältnissen im Probenraum 150 leicht realisieren.
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4 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen derjenigen aus 3 entspricht. Dargestellt ist hier eine Seitenansicht, wobei die 4A den Zustand bei geöffneter Öffnung 114 zeigt. Die Plattenteile 310 und 320 befinden sich neben der Öffnung 114 und sind in diesem Ausführungsbeispiel oberhalb des Mikroskoptisches 110 angeordnet. Selbstverständlich kann auch eine Anordnung unterhalb des Mikroskoptisches 110 erfolgen, insbesondere beispielsweise bei einer automatischen Verschließbarkeit. In 4B ist der Zustand mit verschlossener Öffnung 114 dargestellt. Wie ersichtlich, wird zunächst der Plattenteil 310 und nachfolgend der Plattenteil 320 über die Öffnung 114 geschoben. Das entsprechende Schieben der Plattenteile 310 und 320 kann miteinander gekoppelt werden. Weiterhin kann das Verschließen der Öffnung insbesondere automatisch erfolgen, wenn detektiert wird, dass ein Probenhalter 112 aus der Öffnung 114 entfernt wurde.
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Das Verschließen der Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 stellt, wie bereits mehrfach ausgeführt, sicher, dass nicht die Wärme, Feuchtigkeit und Gaskomponenten der Inkubationsatmosphäre aus dem Probenraum 150 durch die Öffnung 114 in den unteren zweiten Mikroskopgehäuseteil 160 entweichen und somit die Inkubationsatmosphäre gestört bzw. zerstört würde und zum anderen elektrische und optische Komponenten, insbesondere der Abbildungsoptik, im zweiten Mikroskopgehäuseraum 160 durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit gefährdet und in ihrer Funktion beeinträchtigt würden.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Abdeckung 300 in einer Seitenansicht, die in diesem Fall innerhalb des Mikroskoptisches 110 angeordnet ist. In 5A ist der verschlossene Zustand zu sehen, wobei sich die beiden Teile 310 und 320 der Abdeckung 300 innerhalb der endlichen Höhe der Öffnung 114 befinden. Dies ermöglicht eine vorteilhafte platzsparende Anordnung der Teile der Abdeckung 300. Im offenen Zustand der Öffnung 114, wie sie in 5B dargestellt ist, sind die Plattenteile 310 und 320 innerhalb des Mikroskoptisches 110 seitlich der Öffnung 114 angeordnet.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroskoptisches 110 mit offener Öffnung 114. Die Darstellung entspricht dabei grundsätzlich derjenigen aus 3A, Die Abdeckung 300 mit den Platten 310 und 320 weist nun aber zusätzlich einen Verschlussmechanismus 330 auf, der hier insbesondere zum Verschließen der Öffnung 114 motorisch betrieben ist.
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Hierzu weißt der Verschlussmechanismus 330 zwei Führungen oder Schienen 334, 335 auf, entlang welcher die Platten 310, 320 bewegt werden können. Zudem weist der Verschlussmechanismus 330 einen Motor 332, eine Spindel 338 sowie ein Lager 336 für die Spindel 338 auf. Durch geeignete Kopplung der Platten 310, 320 an die Spindel, können diese bei Betätigung des Motors 332 über die Öffnung 114 bewegt werden. Um die Platten 310, 320 getrennt und/oder versetzt zueinander bewegen zu können, ist eine geeignete Ankopplung an die Spindel zweckmäßig. Ebenso können zwei Spindeln vorgesehen werden. Anstelle der Spindel(n) können auch Seile vorgesehen werden, insbesondere mit einer Umlenkung anstelle des Lagers.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroskoptisches 110 in Draufsicht (7A) und in Seitenansicht (7B). Die Darstellung der 7A entspricht dabei grundsätzlich derjenigen aus 3A bzw. 6, die Darstellung der 7B derjenigen aus 4A. Die Abdeckung 300 mit den Platten 310 und 320 weist hier aber einen Verschlussmechanismus 330' auf, der insbesondere zum Verschließen der Öffnung 114 manuell betrieben bzw. betreibbar ist.
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Hierzu weißt der Verschlussmechanismus 330' zwei Führungen oder Schienen 334, 335 auf, entlang welcher die Platten 310, 320 bewegt werden können. Zudem weist der Verschlussmechanismus 330' einen Schieberknopf 339 oder ein vergleichbares Element zum Angreifen per Hand auf. Damit lässt sich die Abdeckung 300, insbesondere bei geeigneter Kopplung der Platten 310, 320 aneinander, manuell über die Öffnung bewegen. Denkbar ist auch ein zweiter Schieberknopf für die Platte 320 oder eine zwangsweise Mitnahme der zweiten Platte 320 durch die erste Platte 310, wenn letztere eine bestimmte Position erreicht hat.
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Anhand von 8 soll nunmehr eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Mikroskops 100 (vergleiche 1 und 2) mit einem Mikroskoptisch, wie er anhand der 3 bis 7 erläutert wurde, näher beschrieben werden. Die Verfahrensschritte S1 bis S9 beschreiben hierbei ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Entnahme eines Probenhalters 112 aus der Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110, während die Verfahrensschritte S10 bis S18 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Aufnahme eines Probenhalters 112 beschreiben. Beide Verfahren können grundsätzlich getrennt voneinander und unabhängig voneinander eingesetzt werden. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind beide Verfahren in Kombination miteinander dargestellt und erläutert.
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Für die Schilderung des vorliegenden Verfahrens zum Betreiben eines Mikroskops wird davon ausgegangen, dass ein Benutzer über eine entsprechende Benutzerschnittstelle, beispielsweise eine GUI, einen Großteil der mikroskopischen Untersuchung steuern kann. Entsprechende Anforderungen werden über entsprechende Menüpunkte getätigt. Im Schritt S1 wird eine Anforderung getätigt, um eine Probe mithin den entsprechenden Probenhalter 112 zu entnehmen. Daraufhin wird im Schritt S2 die Inkubation des Probenraums 150 unterbrochen. Dies schont Ressourcen. Im Schritt S3 fährt der Mikroskoptisch in eine zur Entnahme des Probenhalters 112 geeignete Position („unload position“). Diese unload position ist vorzugsweise derart im Probenraum 150 angeordnet, dass bei der Entnahme des Probenhalters 112 eine möglichst geringe Beeinflussung der Inkubationsatmosphäre erfolgt. Im Schritt S4 wird ein Zugang zum Probenraum 150 ermöglicht. Dies kann beispielsweise in Form eines Greifarms erfolgen, der durch eine entsprechende Öffnung den Probenhalter 112 aus dem Mikroskoptisch 110 entnimmt. Dies kann auch durch einen Benutzer erfolgen, der nach Öffnen der Gehäuseklappe 130, vorzugsweise aber nur der Gehäusetür 240, Zugang zum Mikroskoptisch 110 erhält.
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Im Schritt S5 erfolgt die Entnahme des Probenhalters 112. Daraufhin erfolgt im Schritt S6 ein Schließen der entsprechenden Zugangsöffnung, also beispielsweise der Gehäusetür 240 bzw. der Gehäuseklappe 130. Anschließend bewegt sich der Mikroskoptisch 110 in seine Ursprungsposition oder in für die Inkubation des Probenraums 150 geeignete Position (Schritt 7). Im Schritt S8 erfolgt der Verschluss der Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 durch die Abdeckung 300. Anschließend wird die Inkubation des Probenraums 150 im Schritt S9 fortgesetzt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass einige der vorstehend geschilderten Schritte je nach Aufbau des Mikroskops 100 weggelassen werden können oder in der Reihenfolge vertauscht oder zeitgleich ausgeführt werden können. Beispielsweise ist eine Ausführungsform denkbar, bei der der Mikroskoptisch 110 nicht eigens über Positionen verfügt, in der eine Entnahme bzw. eine Aufnahme des Probenhalters erfolgen soll („load/unload position“) und/oder in der nicht eigens eine Position zur Fortsetzung der Inkubation (vergleiche Schritt S7) vorgesehen ist. Insbesondere die Schritte S2 und S3 können gleichzeitig ausgeführt werden. Ebenso können insbesondere zwei oder mehr der Schritte S7, S8 und S9 gleichzeitig oder in anderer Reihenfolge ausgeführt werden.
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Im Schritt S10 stellt ein Benutzer eine Anforderung zur Aufnahme eines Probenhalters 112 in die Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 eines Mikroskops 100. Daraufhin wird im Schritt S11 die Inkubation unterbrochen. Daraufhin gibt die Abdeckung 300 die Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 frei (Schritt S12). Der Mikroskoptisch 110 bewegt sich in eine zur Aufnahme des Probenhalters geeignete Position (Schritt S13). Eine Tür (130 oder 240, wie oben erläutert) oder eine entsprechende Öffnung öffnet sich oder wird vom Benutzer geöffnet (Schritt S14), um die Probe, mithin den Probenhalter 112 im Schritt S15 in die Öffnung 114 im Mikroskoptisch 110 einzusetzen. Im Schritt S16 wird die Tür bzw. Öffnung wieder verschlossen. Im Schritt S17 fährt der Mikroskoptisch 110 in eine zur mikroskopischen Untersuchung der Probe geeignete Position. Daraufhin wird dann im Schritt S18 die Inkubation fortgesetzt.
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Wiederum können je nach Ausführungsform des Mikroskops 100 bestimmte Verfahrensschritte weggelassen werden. Auch eine Änderung der Reihenfolge oder ein gleichzeitiges Ausführen von Verfahrensschritten ist möglich. Beispielsweise können die Schritte S11 und S12 gleichzeitig erfolgen. Beispielsweise können die Schritte S17 und S18 vertauscht werden oder gleichzeitig ausgeführt werden.
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Im Verfahren gemäß 8 sind die beiden Verfahren zur Entnahme bzw. Aufnahme des Probenhalters 112 einander nachfolgend beschrieben. Auch eine getrennte Ausführung unabhängig voneinander ist möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Mikroskop
- 110
- Mikroskoptisch
- 112
- Probenhalter
- 114
- Öffnung im Mikroskoptisch
- 120
- Mikroskopgehäuse
- 130
- Gehäuseklappe
- 132
- Gehäuseausschnitt
- 142
- Gehäusetürausschnitt
- 144
- Beleuchtungsoptik
- 146
- Zu-/Abführung
- 147
- Zu-/Abführung
- 148
- Zu-/Abführung
- 150
- Probenraum
- 160
- zweiter Mikroskopgehäuseraum
- 240
- Gehäusetür
- 270
- Inkubationsgerät
- 300
- Abdeckung
- 310
- erster Plattenteil
- 320
- zweiter Plattenteil
- 330, 330'
- Verschlussmechanismus
- 332
- Motor
- 334, 335
- Führungsschiene
- 336
- Lager
- 338
- Spindel
- 339
- Schieberknopf
- S1 - S18
- Verfahrensschritte