DE202009017583U1

DE202009017583U1 - Objekthalterung für Lichtmikroskop

Info

Publication number: DE202009017583U1
Application number: DE202009017583U
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Graz; Forschungsholding TU Graz GmbH
Current assignee: TECHNISCHE UNIVERSITAET GRAZ, AT
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2019-12-29

Abstract

Objekthalterung für ein Lichtmikroskop, mit einer Grundplatte (1) mit einem Fenster (2) und einer das Fenster zumindest zum Teil umgebenden Vertiefung (3), in die ein Objektträger einsetzbar ist,
gekennzeichnet durch
auf der Grundplatte befindliche Haltemittel (6) zum lösbaren und ortsfesten Halten eines in die Vertiefung eingesetzten Objektträgers, sowie
Befestigungseinrichtungen (9) zur Befestigung der Objekthalterung an einem Objektträgertisch eines Lichtmikroskops.

Description

Die Erfindung betrifft eine Objekthalterung für ein Lichtmikroskop, insbesondere als Erweiterung des Objektträgertisches eines Durchlicht- oder Auflichtmikroskops. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Objekthalterung für ein Lichtmikroskop, mit einer Grundplatte mit einem Fenster und einer das Fenster zumindest zum Teil umgebenden Vertiefung, in die ein Objektträger einsetzbar ist.
Unter Objektträger ('slide') wird hierbei eine Vorrichtung verstanden, in oder auf der zu untersuchende Proben platzierbar sind und welche zumindest in einem Teilbereich, in dem sich die Proben befinden, transparent ist, was die Durchsicht zur Untersuchung mit einem Mikroskop oder anderen optischen Geräten zu ermöglicht.
Zur Untersuchung pharmazeutischer Herstellungsprozesse ist in oftmals notwendig, lebende Zellen und andere biologischen Systeme unter Strömungsbedingungen und/oder zur kontinuierlichen Versorgung mit Sauerstoff und Substraten unter einem Mikroskop, beispielsweise einem Durchlichtmikroskop, reproduzierbar zu beobachten sowie diese durch ein bildgebendes System digital zu erfassen und auszuwerten. Zu diesem Zweck werden sogenannte Flusszellen als besondere Ausgestaltungen von Objektträgern verwendet.
Flusszellen sind dem Fachmann wohlbekannt. Beispielsweise offenbart WO 03/029788 A2 eine Flusszelle mit einem Kanal in einer Basisplatte aus einem optisch transparenten Kunststoff und mit zwei integrierten, seitlich angeordneten Flüssigkeitsbehältern, die mit dem Zu- bzw. Ablauf des Kanals verbunden sind. Diese Flusszelle kann aufgrund der begrenzten Volumsinhalte der Behälter nur kurzfristige Strömungsabläufe bzw. nur eine begrenzte Zeit die Versorgung mit Sauerstoff und Substraten realisieren. Für länger dauernde oder große Flussmengen einbeziehende Experimente, umso mehr für Experimente mit kontinuierlichem Flüssigkeitsstrom, sowie wenn die verwendeten Flüssigkeiten in externen Reservoirs oder Reaktoren gehalten werden, müssen die Zu/Abläufe der Flusszellen mit Anschlussleitungen verbunden werden.
Es hat sich gezeigt, dass herkömmliche Befestigungen für Objektträger für die Fixierung bei Flussexperimenten unzulänglich sind. Dies ist auf die besonderen Umstände bei Flussexperimenten zurückzuführen, nämlich das Vorhandensein von Anschlussleitungen, durch die die Positionierung einer Flusszelle auf dem Objektträgertisch umständlich und unhandlich wird. Häufig ist der Mikroskoptisch als solches viel zu groß, um darauf einen Objektträger, insbesondere eine Flusszelle, zuverlässig in einer Weise zu befestigen, die eine Bewegung und stabile Positionierung des Objektträgers (bzw. der Flusszelle) gestattet. Zudem haben die Anschlussleitungen in der Regel eine gewisse Steifheit und/oder Elastizität, was dazu führt, dass eine Kraft gegen die Verformung der Anschlussleitungen erforderlich ist, um den Objektträger (bzw. die Flusszelle) an der gewünschten Position zu halten.
Ein als ”ibidi heating system” bezeichneter Inkubator, der auf einem Mikroskoptisch platzierbar ist, des Unternehmens ibidi GmbH (Deutschland) ist bekannt. Dieser Inkubator soll die Untersuchung von Zellkulturen unter definierbaren Bedingungen der Feuchtigkeit, Temperatur und Sauerstoff/CO₂-Gehalt ermöglichen und besteht aus einer Kammer, die eine heizbare Bodenplatte mit einem Fenster und einen ebenfalls heizbaren, abnehmbaren Deckel aufweist und in die ein Einsatz, beispielsweise ein Objektträger wie eine Objektschale oder ein sogenanntes Well, eingesetzt werden kann. Dieser Inkubator ist jedoch nicht für die Verwendung von Flusszellen mit angeschlossenen Anschlussleitungen geeignet, sondern vielmehr für die Temperierung und Begasung isolierter Objektträger unter dem Mikroskop ausgelegt. Außerdem weist der Inkubator selbst keine Mittel zu seiner Befestigung oder Positionierung auf dem Mikroskoptisch auf. Die Positionierung mittels Koordinaten des Mikroskoptischs ist bisher ebenfalls nicht reproduzierbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu überwinden und insbesondere eine Halterung zu schaffen, die eine positionierbares aber festes Halten eines Objektträgers wie einer Flusszelle ermöglicht, auch wenn diese gegen eine von außen eingeprägte Kraft gehalten werden muss, z. B. aufgrund von nach außen führenden Verbindungselementen (Leitungen). Ebenso wird die reproduzierbare Einstellbarkeit des Gesichtsfelds an Hand des mikroskopeigenen Koordinatensystems ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Objekthalterung der eingangs genannten Art gelöst, welche erfindungsgemäß auf der Grundplatte befindliche Haltemittel zum lösbaren und ortsfesten Halten eines in die Vertiefung eingesetzten Objektträgers, sowie Befestigungseinrichtungen zur Befestigung der Objekthalterung an einem Objektträgertisch eines Lichtmikroskops, insbesondere Durchlicht- oder Auflichtmikroskops jeglicher Art, hat.
Die erfindungsgemäße Objekthalterung kann drei Aufgaben erfüllen. Erstens kann es einen Objektträger aufnehmen und fixieren. Die hierfür vorgesehene Vertiefung in der Objekthalterung kann mit geringfügigen Anpassungen leicht für andere Objektträger angepasst werden. Zweitens kann die erfindungsgemäße Objekthalterung auf dem Mikroskoptisch fixiert werden, beispielsweise unter Verwendung von Schrauben oder anderen Fixiermitteln. Dies gestattet es, die Objekthalterung – gegebenenfalls samt einem darauf montierten Objektträger – mit dem Mikroskoptisch zu bewegen, beispielsweise während eines Experi ments. Drittens erlaubt die erfindungsgemäße Objekthalterung die zusätzliche Aufnahme eines Gitters, das vorzugsweise unterhalb des Objektträgers gelegt wird. Mithilfe des Gitters ergibt sich eine Erleichterung der räumlichen Identifizierung von Objekten auf dem Objektträger, was beispielsweise das Zählen von Zellen oder die Messung von zellfreien und zellbedeckten Bereichen deutlich erleichtert.
In einer bevorzugten Weiterbildung, die ein rasches und leichtes Auswechseln der Objektträger gestattet, sind die Haltemittel als von der Grundplatte abnehmbare Klammerteile ausgebildet, die im eingesetzten Zustand in den Bereich der Vertiefung hineinragen.
Zu besseren Fixierung des Objektträgers bei gleichzeitiger Sicherung einer guten Durchsicht des Mikroskops können zwei Haltemittel vorgesehen und an gegenüber liegenden Seiten, vorzugsweise Schmalseiten, der Vertiefung anbringbar sein.
Für einen möglichst großen sichtbaren Bereich des Objektträgers ist es günstig, wenn die Vertiefung eine im Wesentlichen rechteckige Form hat und das Fenster zur Gänze umgibt. Hierbei kann die Vertiefung an den Ecken der rechteckigen Form Aussparungen aufweisen. Dies erleichtert unter Anderem, einen Objektträger aus der Vertiefung herauszunehmen, denn dies muss ohne Kraftaufwand und ohne Erschütterung geschehen, um das System (Zellkultur) nicht zu stören.
Die Befestigungseinrichtungen können in einer zweckmäßigen Ausgestaltung als durch Bohrungen in der Grundplatte geführte Schrauben ausgebildet sein, je nach Maß des Standardmikroskoptischs des jeweiligen Herstellers. Zudem erleichtert es die Positionierung und das Auflegen auf den Mikroskoptisch, wenn die Unterseite der Grundplatte plan ist.
Wie bereits erwähnt, kann in die Vertiefung ein Objektträger mit einem eingravierten Muster, vorzugsweise einem Gitter mit vorgegebenem Linienabstand, eingesetzt werden; hierbei ist der Objektträger vorzugsweise weniger hoch als die Vertiefung.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Temperatur der Objekthalterung kontrolliert werden. Hierzu kann günstiger Weise eine Einrichtung zur Steuerung der Temperatur der Objekthalterung vorgesehen sein, beispielsweise in Gestalt eines Kühlkreislaufs, welcher in die Objekthalterung eingebettet ist und nach außen ausgeführte Anschlüsse aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen illustriert ist. Die Zeichnungen zeigen
1 eine erfindungsgemäße Objekthalterung in einer Aufsicht,
2 die Objekthalterung in einer Schnittansicht längs der Linie A-A in 1,
3 ein Objektträger mit einem Gitter,
4 illustriert die Objekthalterung in auf einem Mikroskoptisch montiertem Zustand mit einer Flusszelle,
5 ein Funktionsschema der Objekthalterung im montierten Zustand in der 2 entsprechender Schnittansicht.
In 1 und 2 ist eine Objekthalterung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Halterung ermöglicht die Fixierung einer marktüblichen Standardflusszelle (nicht gezeigt) auf einem Mikroskoptisch – die gezeigte Ausführungsform ist zum Halten einer Flusszelle der ibidi GmbH (1 μ-Slide I^0.4 Luer ibiTreat, Ser. Nr. 000906) ausgelegt. Dadurch wird die Halterung in den Objektträgertisch integriert und ermöglicht eine reproduzierbare Bewegung der Flusszelle nach den Koordinaten des Mikroskoptisches. Die in den Figuren gezeigte Ausführungsform ist in erster Linie für Objektträger der Art von ibidi μ-Slides mit Luer-Anschlüssen ausgelegt, jedoch ist dem Fachmann unmittelbar einsichtig, dass die Objekthalterung mit geringfügigen Anpassungen leicht für andere Objektträger angepasst werden kann.
1 zeigt die Objekthalterung 1 in einer Aufsicht; 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Mittellinie der Vertiefung in der Objekthalterung. Die Objekthalterung 1 weist ein Fenster 2 und eine Vertiefung 3 auf, wobei die Maße der Vertiefung 3 den Außenabmessungen der Flusszelle entsprechen und das Fenster 2 sich innerhalb den Ausmaßen der Vertiefung 3 befindet. Die gezeigte Objekthalterung 1 hat dementsprechend die Form einer beiderseits planen Platte aus Metall, z. B. Aluminium, mit den Außenmaßen (Tiefe/Breite/Höhe) d1 × w1 × h1 = 110 mm × 115 mm × 4 mm. Das Fenster 2 und die Vertiefung 3 sind aus der Mitte der Platte heraus zur vorderen Kante hin gerückt und verlaufen quer (in Links-Rechts-Richtung). Das Fenster 2 hat die Form eines abgerundeten Rechtecks mit d2 × w2 = 60 mm × 20 mm. Die Vertiefung 3 hat die Gestalt eines Rechtecks, das an den Ecken erweitert ist; die Grundmaße (zugrunde liegendes Rechteck) sind d3 × w3 = 76 mm × 26 mm, was den Abmessungen einer ibidi-Flusszelle entspricht. Die Vertiefung 3 ist als Stufe auf der Oberseite der Platte ausgebildet, mit einer Höhe h3 = 2,8 mm.
Zum Fixieren der Flusszelle in der Vertiefung sind Klammern 4 (2) zum Fixieren der Flusszelle an der linken und rechten Seite der Vertiefung 3 vorgesehen. Diese sind beispielsweise aus Teflon hergestellt und werden mittels Schrauben 5 angebracht, die in Gewinde bohrungen 6, 7 in der Platte der Halterung 1 eingesetzt werden. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Klammern 4 die Flusszelle gut halten und zugleich freie Sicht auf den Kanal der Flusszelle gewährleisten. Die Klammern 4 sind in 1 nicht gezeigt, jedoch ist die Position der rechten Klammer als unterbrochenes Rechteck 8 angedeutet.
Nahe der hinteren Kante der Platte sind Bohrungen 9 für Befestigungsschrauben vorgesehen, die ein Befestigen der Halterung 1 an einem Mikroskoptisch, auf dem die Halterung gelegt und positioniert wird, ermöglicht.
Die Objekthalterung nach der Erfindung verwirklicht somit einer Halterung, in der wahlweise ein Objektträger mit eingraviertem Raste im Sinne einer Neubauer-Zählkammer oder eine Flusszelle herkömmlicher Art montiert werden kann. Die so gebildete Einheit aus Objekthalterung und darin montiertem Einsatz (z. B. Objektträger oder Flusszelle) wird dann mittels geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, auf dem Objektträgertisch eines Lichtmikroskops befestigt. Auf diese Weise wird die feinmechanische Bewegung des Objektträgertisches am Mikroskop ermöglicht, ohne dass die Anschlussleitungen von der Flusszelle entfernt werden müssten. Dies ermöglicht ein reproduzierbares Wiedereinstellen bereits untersuchter Gesichtsfelder, z. B. unter Ausnutzung der Koordinatenleisten des Objektträgertisches, vorzugsweise mit rein mechanischen Mitteln. Dadurch ergibt sich eine einfache und doch effektive und stabile Handhabung der Einheit auf dem Mikroskop, vorteilhafter Weise während der Durchführung von laufenden Experimenten ohne Unterbrechung der Flüssigkeitsströmung. Die offene Konstruktion der erfindungsgemäßen Objekthalterung gestattet das Auswechseln und die Untersuchung von Objektträgern jeglicher Art, während diese an den Versorgungsleitungen der (gegebenenfalls mehr oder weniger stark strömenden) Flüssigkeiten oder Gasen angeschlossen sind.
Bezugnehmend auf 3 kann die Flusszelle zusätzlich von einem zweiten Objektträger 10 mit eingraviertem Gitter unterlegt werden, um ein Zählen der Zellen, die in der Flusszelle adhärent wachsen, zu ermöglichen. Dies entspricht der Funktionsweise einer Standard-Neubauer-Zählkammer. Der gezeigte Objektträger weist zu diesem Zweck ein eingraviertes Gitter 11 auf, das beispielsweise einen 1 mm- oder 2 mm-Raster realisiert.
Wie bereits erwähnt ist die gezeigte Halterung aus Metall und Weichplastik gefertigt. Selbstverständlich können in anderen Ausführungsformen jegliche Materialien verwendet werden, mit denen die sich aus dem Experiment ergebenden Ansprüche an Festigkeit und Sterilisierbarkeit (Beständigkeit und Autoklavieren, Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien, insbesondere jenen zur Desinfektion) erfüllt werden können.
4 zeigt eine Schrägansicht der Objekthalterung 1, die auf einem Mikroskoptisch 18 montiert ist und eine Flusszelle 12 hält. 5 zeigt ein entsprechendes Funktionsschema (in schematischem Querschnitt) der Halterung. Wie ersichtlich, ist eine Flusszelle 12 durch Klammern 4 in der Vertiefung der Objekthalterung 1 befestigt; unter der Flusszelle 12 ist der Objektträger 10 angeordnet. An den beiden Anschlussstutzen 13, 14 der Flusszelle sind Versorgungsleitungen 15, 16 angeschlossen, die somit Zu- und Ablauf des Mediums in einem kontinuierlichen Kreislauf bilden. In der Mitte der Anordnung gestattet das Fenster 2 die Durchsicht entlang eines Sichtkanals (in 5 von oben nach unten verlaufend) für die Zwecke der Beobachtung der Vorgänge 17 in der Flusszelle mit dem Mikroskop.
Um eine Kontrolle der Temperatur der Objekthalterung zu erreichen, kann diese außerdem eine Einrichtung zur Steuerung der Temperatur enthalten, beispielsweise in Gestalt eines Kühlkreislaufs. Dieser kann in die Objekthalterung eingebettet sein, z. B. in der Form von in der Grundplatte um das Fenster herum geführten Leitungen (z. B. aus Teflonrohrleitungen), und nach außen ausgeführte Anschlüsse aufweist. Über diese Anschlüsse kann Kühl/Heizflüssigkeit durch den Kreislauf geleitet werden und somit über die Temperatur der Kühl/Heizflüssigkeit die Temperatur der Grundplatte bzw. der Objekthalterung auf einem gewünschten Wert gehalten werden. Da die Grundplatte aus einem guten Wärmeleiter wie Aluminium besteht, ergibt sich eine gute Übertragung auf den gehaltenen Objektträger. Eine andere Möglichkeit ist die Anwendung einer elektrischen Heizung, die in die Grundplatte integriert werden kann oder als heizbare Schicht unter oder auf die Grundplatte gelegt werden kann. Bei Bedarf kann dies auch mit einem Temperatursensor und einer Regelung kombiniert werden, wodurch sich eine Temperaturregelung erreichen lässt.
Selbstverständlich ist das gezeigte Ausführungsbeispiel nicht einschränkend auszulegen. Vielmehr schließt die Erfindung sämtliche Ausführungsformen ein, die in den durch die Ansprüche festgelegten Schutzbereich fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 03/029788 A2 [0004]

Claims

Objekthalterung für ein Lichtmikroskop, mit einer Grundplatte (1) mit einem Fenster (2) und einer das Fenster zumindest zum Teil umgebenden Vertiefung (3), in die ein Objektträger einsetzbar ist, gekennzeichnet durch auf der Grundplatte befindliche Haltemittel (6) zum lösbaren und ortsfesten Halten eines in die Vertiefung eingesetzten Objektträgers, sowie Befestigungseinrichtungen (9) zur Befestigung der Objekthalterung an einem Objektträgertisch eines Lichtmikroskops.
Objekthalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel als von der Grundplatte abnehmbare Klammerteile (4) ausgebildet sind, die im eingesetzten Zustand in den Bereich der Vertiefung (3) hineinragen.
Objekthalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Haltemittel vorgesehen und an gegenüber liegenden Seiten, vorzugsweise Schmalseiten, der Vertiefung (3) anbringbar sind.
Objekthalterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (3) eine im Wesentlichen rechteckige Form hat und das Fenster (2) zur Gänze umgibt.
Objekthalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (3) an den Ecken der rechteckigen Form Aussparungen aufweist.
Objekthalterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtungen als durch Bohrungen (9) in der Grundplatte geführte Schrauben ausgebildet sind.
Objekthalterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite der Grundplatte (1) plan ist.
Objekthalterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vertiefung ein Objektträger (10) mit einem eingravierten Muster, vorzugsweise einem Gitter mit vorgegebenem Linienabstand, eingesetzt ist, wobei der Objektträger (10) geringer ist als die Höhe (h1) der Vertiefung.
Objekthalterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Steuerung der Temperatur der Objekthalterung.
Objekthalterung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Steuerung der Temperatur als ein in die Objekthalterung eingebetteter Kühlkreislauf mit nach außen ausgeführten Anschlüssen ausgebildet ist.