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Die Erfindung betrifft ein Lichtmikroskop mit einem oder mehreren Objektiven, einem Kondensor und einem Objektträgertisch, auf dem der das zu untersuchende Objekt tragende Objektträger positionierbar ist, wobei der Kondensor ein Immersionskondensor ist, der für den Betrieb des Lichtmikroskops so nah an den Objektträger heranfahrbar ist, dass eine Verbindung zwischen Objektträger und Kondensor über eine zuvor auf den Kondensor aufgebrachte Ölschicht vorliegt.
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Mikroskope, speziell Lichtmikroskope, können in vielen Bereichen zur Untersuchung von mit dem bloßen Auge nicht oder nur schlecht erkennbaren Objekten eingesetzt werden. Eine besondere Bedeutung hat der Einsatz von Lichtmikroskopen bei der Untersuchung von biologischen oder medizinischen Präparaten, lebendem Gewebe, Zellen, Blut u. ä. Bei solchen Untersuchungen ist es häufig von Bedeutung, das Präparat bei einer bestimmten Temperatur zu untersuchen, beispielsweise physiologischer Körpertemperatur von 37°C.
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Hierzu wird in aller Regel der Objektträgertisch des Mikroskops, auf dem der Objektträger festgelegt wird, auf eine bestimmte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten. Dieses Prinzip funktioniert auf der einen Seite zuverlässig, weist jedoch Nachteile in der Hinsicht auf, dass das eigentlich zu untersuchende Objekt (Probe) eine relativ große Distanz zum Objektträgertisch hat, zumal sich das Objekt üblicherweise in der Mitte eines Objektträgers unterhalb eines Deckglases befindet. Infolgedessen stimmt die eingestellte Temperatur für den Objektträgertisch nicht in jedem Fall exakt mit der Temperatur der Probe selbst überein. Dies kann zu Abweichungen führen, wenn es beispielsweise von hoher Bedeutung ist, dass eine Probe exakt bei der korrekten physiologischen Temperatur gehalten wird. Insbesondere kann es zu Abweichungen kommen, wenn sich äußere Einflüsse ändern, beispielsweise die Raumtemperatur, oder wenn ein neuer Objektträger mit anderer Temperatur verwendet wird.
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Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass der Objektträgertisch eine vergleichsweise große Fläche ausmacht, so dass zum einen eine große Fläche auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird, diese Fläche darüber hinaus jedoch eine hohe Wärmeabstrahlung und damit entsprechende Wärmeverluste aufweist. Es muss somit vergleichsweise viel Energie aufgebracht werden, um den Objektträgertisch auf einer bestimmten Temperatur zu halten.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Lichtmikroskop zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe das zu untersuchende Objekt möglichst exakt auf eine bestimmte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden kann, ohne dabei übermäßige Wärmeverluste zu produzieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lichtmikroskop der eingangs genannten Art, welches Mittel zur Regulierung und Kontrolle der Temperatur des Kondensors aufweist.
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Die Erfindung basiert somit in erster Linie auf dem Gedanken, die Temperatur des zu untersuchenden Objekts nicht über den Objektträgertisch, sondern über den Kondensor zu regeln. Kondensoren stellen ein Linsen- und Spiegelsystem dar, das bei einem Lichtmikroskop für eine ausreichende Beleuchtung sorgt und Licht in den Strahlengang bzw. auf die Probe bringt. Konkret wird bei der Erfindung ein Lichtmikroskop mit einem Immersionskondensor verwendet, der sich dadurch auszeichnet, dass eine kleine Menge eines Immersionsöls zwischen den Kondensor und den Objektträger gebracht wird, wobei sich auf dem Objektträger wiederum das zu untersuchende Objekt selbst befindet. Auf diese Weise wird ein räumlicher Kontakt zwischen Kondensor und Probe hergestellt, wobei die räumliche Distanz zwischen Kondensor und Probe deutlich kleiner ist als zwischen Objektträgertisch und Probe. Das Immersionsöl ist in der Lage, Wärme vom Kondensor zur Probe weiterzuleiten. Dadurch, dass die Wärmeverluste gering gehalten werden, wird auch das (Nach)regulieren der Temperatur deutlich vereinfacht, weil sich die Temperatur der Probe selbst quasi unmittelbar ohne nennenswerte Verzögerung anpasst. Bevorzugt erfolgt die Temperierung der Probe ausschließlich über den Kondensor, d. h. das Mikroskop weist keine zusätzliche Objektträgertischheizung oder Objektivheizung auf, obgleich eine solche grundsätzlich ebenfalls möglich ist.
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Immersionsöle sind üblicherweise synthetische Öle mit einem Brechungsindex, der weitestgehend dem Brechungsindex von Glas, insbesondere des Objektträgers und des Deckglases entspricht. Mithilfe von Immersionsölen kann die erzielbare Auflösung gesteigert werden, indem die numerische Apertur erhöht wird. Darüber hinaus werden unerwünschte Reflexionen vermieden, die beim Wechsel des Brechungsindex zwischen Glas und Luft auftreten können.
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Neben den beschriebenen Bauteilen weist das erfindungsgemäße Lichtmikroskop weitere übliche Bauteile auf, insbesondere ein Okular, das das vom Objektiv erzeugte Zwischenbild weiter vergrößert und durch das der Benutzer die Probe betrachtet, und eine Lichtquelle, die das Licht erzeugt, welches der Kondensor zur Probe lenkt. Der Kondensor ist üblicherweise in senkrechter Richtung verstellbar, um einen Tropfen Immersionsöl zwischen Kondensor und Objektträger bringen zu können. Darüber hinaus ist zumeist auch der Objektträgertisch in senkrechter Richtung verstellbar, um bei der Beobachtung die Probe scharf zu stellen. Die Objektive sind bevorzugt Bestandteil eines Satzes mehrerer Objektive, die als Objektivrevolver angeordnet sind, sodass durch einfaches Verdrehen des Objektivrevolvers ein Wechsel zwischen den Objektiven möglich ist, indem das gewünschte Objektiv in den Strahlengang gebracht wird. Als Objektiv wird in der Regel ein Trockenobjektiv verwendet, bei dem das Objektiv einen Abstand zum Objektträger bzw. dem die Probe bedeckenden Deckglas hat. Während das Objektiv regelmäßig bei Mikroskopen gewechselt wird, bleibt der Kondensor normalerweise der gleiche. Eine Temperierung ist daher problemlos möglich, ohne dass hierzu beispielsweise Leitungen an- oder abgeklemmt werden müssten.
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Insbesondere kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Lichtmikroskop um ein Durchlichtmikroskop handeln, bei dem sich der Kondensor auf der dem Objektiv gegenüberliegenden Seite der Probe befindet und Licht von der Kondensorseite auf die Probe geleitet wird.
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Die Erfindung kann insbesondere für Dunkelfeldmikroskope eingesetzt werden. Die Dunkelfeldmikroskopie zeichnet sich durch einen dunklen Bildhintergrund aus, vor dem sich die zu beobachtenden Strukturen hell abzeichnen. Auf diese Weise können beispielsweise lebende Objekte sowie allgemein Objekte mit geringem Kontrast gut beobachtet werden. Bei einem Dunkelfeldmikroskop tritt das Licht der Beleuchtung nicht direkt in das Objektiv ein; vielmehr gelangt nur von der Probe abgelenktes Licht in das Objektiv, wobei der Tyndall-Effekt ausgenutzt wird. Das Licht kann der Probe von der Objektivseite (Auflichtmikroskop), von der der Objektivseite entgegengesetzten Seite in Richtung Objektiv (Durchlichtmikroskop) oder über den Kondensor von der Seite zugeführt werden. Bei einem Durchlichtmikroskop, das als Dunkelfeldmikroskop verwendet wird, muss allerdings dafür gesorgt werden, dass das Licht nicht direkt das Objektiv erreicht, beispielsweise durch eine zentral angeordnete Blende oder über ein geeignetes Spiegelsystem, die einen Beleuchtungskegelmantel erzeugen. Die Beleuchtung erfolgt somit nur über die Stirnfläche des Kegelmantels, nicht über das Innere des Kegels, sodass kein Licht direkt in das Objektiv fällt. Auch bei einem Auflicht-Dunkelfeldmikroskop wird typischerweise ein Lichtkegelmantel von der Objektivseite erzeugt, der auf das Präparat fällt. Die Dunkelfeldmikroskopie kann z. B. in der klinischen Mikrobiologie oder für Blutuntersuchungen eingesetzt werden.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Lichtmikroskop um ein Durchlicht-Dunkelfeldmikroskop.
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Bei den Mitteln zur Kontrolle der Temperatur des Kondensors handelt es sich bevorzugt um einen oder mehrere Temperaturfühler. Diese messen ständig die Temperatur und üben einen direkten Einfluss auf die Mittel zur Regulierung der Temperatur aus, um mögliche Schwankungen ausgleichen zu können, die beispielsweise auftreten können, wenn sich die Umgebungstemperatur oder die Temperatur des Objektträgers oder der Probe ändert. Um möglichst aussagekräftige Werte zu erhalten, ist es sinnvoll, den Temperaturfühler im Bereich des Kontakts zwischen Kondensor und Objektträger vorzusehen, d. h. möglichst nahe an der Probe. Es können grundsätzlich beliebige Temperaturfühler oder Temperatursensoren eingesetzt werden, beispielsweise Halbleiterwiderstände (Thermistoren), Thermoelemente, Schwingquarztemperaturfühler o. ä.
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Die Mittel zur Kontrolle der Temperatur des Kondensors sollten die Temperatur möglichst auf einen Maximalwert begrenzen, um eine Überhitzung des Kondensors und der Probe zu vermeiden. Auf diese Weise wird die Wärmezufuhr automatisch abgeregelt, sobald ein bestimmter, voreingestellter Maximalwert erreicht wird. Dieser Maximalwert kann z. B. im Bereich von 70°C liegen.
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Bei den Mitteln zur Regulierung der Temperatur des Kondensors kann es sich sowohl um ein Heiz-, als auch um ein Kühlsystem handeln. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Lichtmikroskop ein Heiz- und ein Kühlsystem auf. Zumeist ist allerdings ein Heizsystem von größerer Bedeutung, da die Proben häufig auf eine physiologische Temperatur von 37°C gebracht werden müssen, was oberhalb der üblichen Raumtemperatur liegt. Die Temperatur kann beispielsweise durch einen Flüssigkeitskreislauf reguliert werden, bei dem eine Flüssigkeit auf eine bestimmte Temperatur gebracht und im Kreislauf geführt wird, um Wärme zu- und bei Bedarf auch abzuführen. Die Flüssigkeit ist typischerweise Wasser oder ein Öl.
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Alternative Mittel zur Regulierung der Temperatur können Heizwiderstände, Peltierelemente oder Heizfolien sein, von denen jeweils eine oder mehrere zum Einsatz kommen können. Ein Heizwiderstand kann z. B. in Form einer Heizpatrone vorliegen, bei der eine zylindrische Metallhülse einen gewendelten Heizdraht enthält. Ebenso kann zur Erwärmung die Abwärme aus der Lichterzeugung genutzt werden. Als Alternative zu einem Flüssigkeitskreislauf kann auch ein Gaskreislauf eingesetzt werden, wobei als Gas insbesondere Luft in Frage kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umgeben die Mittel zur Regulierung der Temperatur des Kondensors diesen mantelförmig. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Erwärmung (oder bei Bedarf Abkühlung) des Kondensors gewährleistet. Ein solcher Heizmantel kann beispielsweise eine Heizpatrone oder ein Peltierelement aufweisen. Zusätzlich kann innerhalb des Heizmantels ein Temperaturfühler untergebracht sein.
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Neben dem erfindungsgemäßen Lichtmikroskop betrifft die Erfindung auch einen Immersionskondensor zur Verwendung in einem Lichtmikroskop, wobei am Immersionskondensor Mittel zur Regulierung und Kontrolle der Temperatur des Kondensors angeordnet sind. Der Immersionskondensor kann somit als Bestandteil eines Lichtmikroskops wie oben beschrieben eingesetzt werden. Sämtliche Ausführungen zum Lichtmikroskop, insbesondere beschriebene Merkmale und vorteilhafte Ausführungsformen, gelten in entsprechender Weise für den Immersionskondensor.
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Die Erfindung wird durch die beiliegenden Abbildungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 Ein erfindungsgemäßes Lichtmikroskop in der Seitenansicht;
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2 einen Kondensor in der Seitenansicht;
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3 einen Kondensor in der Draufsicht;
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4 einen Objektträgertisch nebst Kondensor in der Draufsicht.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Lichtmikroskop 1 in der Seitenansicht dargestellt. Das Mikroskop 1 weist mehrere Objektive 2 auf, die Bestandteil eines Objektivrevolvers 3 sind und jeweils durch Verdrehen in den Strahlengang gebracht werden können. Der Benutzer schaut durch das Okular 9.
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Des Weiteren weist das Mikroskop 1 einen Objektträgertisch 4 auf, auf welchem der Objektträger 6 liegt. Auf dem Objektträger 6 befindet sich die zu untersuchende Probe, beispielsweise ein Bluttropfen, die von einem Deckglas bedeckt wird. Von unten ist der Kondensor 5 an den Objektträger 6 herangefahren, der das zur Beobachtung notwendige Licht auf die Probe bringt. Zwischen Kondensor 5 und Objektträger 6 befindet sich eine dünne Schicht aus einem Immersionsöl, welches den Kontakt zwischen Kondensor 5 und Objektträger 6 herstellt. Um den Kondensor 5 herum sind Mittel 7 zur Temperaturregulierung angeordnet.
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In 2 ist ein Kondensor 5, wie er für das erfindungsgemäße Lichtmikroskop 1 einsetzbar ist, dargestellt. Um den Kondensor 5 selbst sind Mittel 7 zur Temperaturregulierung angeordnet, wobei es sich hier um einen Metallblock handelt, der ein Heizelement 10 sowie einen Temperaturfühler 8 aufweist. Bei dem Heizelement 10 kann es sich beispielsweise um eine Heizpatrone handeln. Über den Temperaturfühler 8 erfolgt eine unmittelbare Rückkopplung, sodass die Temperatur, auch bei Änderung der äußeren Gegebenheiten, genau regelbar ist.
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In 3 ist der Kondensor 5 mit umgebenden Mitteln 7 zur Temperaturregulierung in der Draufsicht dargestellt. Man erkennt erneut den Metallblock, beispielsweise aus Aluminium, das Heizelement 10 sowie den Temperaturfühler 8.
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In 4 ist eine Draufsicht auf den Objektträgertisch 4 gezeigt. Der Objektträgertisch 4 weist eine Aussparung 11 auf, durch welche man die Mittel 7 zur Temperaturregulierung des Kondensors 5 erkennt. Die Umrisse der Mittel 7 zur Temperaturregulierung in Form eines Metallblocks sind gepunktet dargestellt. Ebenso erkennt man das Heizelement 10 sowie den Temperaturfühler 8. Da der Kondensor 5 über das Immersionsöl unmittelbar mit dem Objektträger 6 in Kontakt steht, der auf dem Objektträgertisch 4 liegt und auf dem sich die Probe befindet, ist eine unmittelbare Temperaturkontrolle der Probe möglich; die geringe Distanz bewirkt, dass der Temperaturfühler 8 sehr genaue Werte liefert.
