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Gebiet
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Das vorliegende Erfindungskonzept bezieht sich allgemein auf die mikroskopische Abbildung von Proben in einer Mikrotiter- bzw. Mikroplatte, insbesondere auf ein Mikrotiter- bzw. Mikroplattenhaltersystem mit einer solchen Mikroplatte. Mikroplatten dieser Art sind auch als Mikrotiter- bzw. Wellplatten oder Multi-Well-Platten bekannt, und solche Mikroplatten können auch einen oder mehrere Fluidkanäle zur Speicherung und/oder zum Transport von Fluidproben enthalten. Auch eine Kombination von Mulden bzw. Vertiefungen bzw. Wells und Fluidkanälen kann auf einer Mikroplatte vorgesehen sein.
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Hintergrund
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Mikroplatten in Form von Wellplatten sind in verschiedenen Formaten erhältlich, d. h. mit unterschiedlichen Well-Geometrien, unterschiedlicher Anzahl von Wells wie 6, 24, 48, 96, 384 oder 1536 Wells pro Mikroplatte und anderen. Solche Well-Platten sind sowohl für die Kultivierung von Proben als auch für die Kultivierung und/oder Bildgebung von Proben erhältlich. Well-Platten für bildgebende Anwendungen haben in der Regel spezielle Well-Bodenmaterialien, die eine bestimmte Dicke und einen bestimmten Brechungsindex aufweisen, um den typischen optischen Anforderungen der Mikroskope oder allgemein der bildgebenden Systeme besser zu entsprechen. Typische Bildgebungssysteme sind konfokale Mikroskope, Spinning-Disk-Mikroskope, Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskope oder High-Content-Imaging-Systeme. Das Gleiche gilt für Mikroplatten mit einem oder mehreren Fluidkanälen. In dieser Anwendung werden Wells und Fluidkanäle als Probenbehälter zusammengefasst.
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Mikroplatten der oben genannten Art haben einen Rand bzw. Kragen bzw. eine Schürze, die einen äußeren Rand um die Probenbehälter der Mikroplatte bildet Diese Schürze bildet einen Rahmen, der alle Probenbehälter vom Boden abhebt, um den Kontakt mit dem Boden zu vermeiden und so Kratzer und thermischen Kontakt des Bodens des Probenbehälters beim Berühren des Bodens zu verhindern. Die Schürze wirkt als Freiraum und als Basis oder Rahmen, der einen sicheren Transport und/oder eine sichere Kultivierung und/oder Laborhandhabung und/oder Inkubation der Proben in der Mikroplatte ermöglicht Allerdings hat eine solche Schürze in Kombination mit inversen Mikroskop-Plattformen gewisse Nachteile. Die verfügbaren Mikroplatten erlauben es nicht, die Proben in allen Wells abzubilden, insbesondere nicht in den Wells, die sich neben der Schürze der Mikroplatte befinden, und zwar mit vielen Objektiven, die normalerweise verwendet werden, d. h. mit hoher Vergrößerung und hoher numerischer Apertur. Für die Abbildung von Proben in einem Probenbehälter werden Objektive mit hoher Apertur und geringem Arbeitsabstand verwendet. Wenn ein Benutzer versucht, mit den vorhandenen Mikroplatten zu äußeren Wells oder Positionen nahe am Rand der Platte zu navigieren, besteht die Gefahr von Kollisionen zwischen dem Objektiv und dem Mikroskoptisch, dem Mikroskoptischeinsatz oder dem Mikroskopkörper, auf dem die Schürze der Mikroplatte ruht. Um solche Kollisionen zu vermeiden, müsste der Arbeitsabstand auf eine Entfernung außerhalb des Arbeitsbereichs typischer Objektive vergrößert werden. Es gibt Software, die solche Kollisionen verhindert, indem sie den Verfahrbereich der Mikroplatte bzw. des Objektivs einschränkt In beiden Fällen kann der Benutzer nicht alle Wells/Probenbehälter und/oder alle gewünschten Positionen in den Wells/Probenbehältern der Mikroplatte mit allen im Mikroskop/Bildgebungssystem verfügbaren Objektiven abbilden. Daher ist der Benutzer gezwungen, entweder die Anzahl der verwendeten Wells/Probenbehälter zu begrenzen oder auf höhere Arbeitsabstände von Objektiven mit geringerer numerischer Apertur zurückzugreifen, was jedoch in den meisten Fällen wegen der geringeren Auflösung, der geringeren Lichtsammeleffizienz und der Wahrscheinlichkeit, keine Immersionsobjektive (z. B. Öl- oder Wasserimmersionsobjektive) verwenden zu können, unerwünscht ist. Um die oben genannten Nachteile auszugleichen, sind Mikroplatten für bildgebende Anwendungen mit niedrigem oder sehr niedrigem Rand erhältlich.
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Zusammenfassung
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Das vorliegende erfindungsgemäße Konzept stellt ein verbessertes Konzept für Mikroplatten bereit, indem es ein Mikroplattenhaltersystem gemäß dem unabhängigen Schutzanspruch bereitstellt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung.
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Das vorliegende Erfindungskonzept bezieht sich auf ein Mikroplattenhaltersystem, das eine Mikroplatte, wie unten beschrieben, umfasst. Das Mikroplattenhaltersystem umfasst ferner einen abnehmbaren Halter, der zur Aufnahme der Schürze der Mikroplatte konfiguriert ist, um die Mikroplatte zu stützen, insbesondere um die Handhabung im Labor und/oder die Kultivierung und/oder die Inkubation einer Probe in dem mindestens einen Probenbehälter der Mikroplatte zu ermöglichen. Der Halter dieses Mikroplattenhaltersystems hat ein oberes und ein unteres Ende, wobei sich das untere Halterende auf einem Niveau unterhalb des Bodenniveaus des Probenbehälters befindet, d.h. der Halter hebt den Boden des Probenbehälters vom Bodenniveau an, um einen Abstand zum Bodenniveau zu halten, um einen Kontakt mit diesem während der Handhabung im Labor, der Kultivierung usw. zu vermeiden.
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Eine Mikroplatte eines Mikroplattenhaltersystems zur mikroskopischen Untersuchung von Proben umfasst mindestens einen Probenbehälter zur Aufnahme einer zu untersuchenden Probe, wobei jeder Probenbehälter einen ebenen Probenbehälterboden aufweist, der ein Bodenniveau definiert und für die mikroskopische Untersuchung der Probe durch den Probenbehälterboden hindurch konfiguriert ist Der Begriff „Probenbehälter“ umfasst - neben anderen bestehenden Probenbehältern - eine Vertiefung bzw. Mulde bzw. einen Well, einen Kanal oder eine Kombination von Wells und Kanälen auf derselben Mikroplatte (z. B. „Organ-on-a-Chip“). Der Boden des Probenbehälters ist für die mikroskopische Untersuchung der Probe ausgelegt, wie sie typischerweise in inversen Mikroskopsystemen durchgeführt wird. Die Mikroplatte umfasst ferner einen Rand bzw. Kragen bzw. eine Schürze, die einen äußeren Rand der Mikroplatte bildet und den mindestens einen Probenbehälter umgibt, z. B. wie ein Rahmen, der die Wells der Platte umgibt. Die Schürze erstreckt sich in Richtung der unteren Ebene, die durch den Boden des Probenbehälters definiert ist Die Schürze hat ein unteres und ein oberes Ende, wobei sich das untere Ende der Schürze auf einem Niveau oberhalb des Bodenniveaus des Probenbehälters befindet. Dieser Rand bzw. Kragen bzw. diese Schürze kann auch als „negative Schürze“ bezeichnet werden, da - im Gegensatz zu Schürzen nach dem Stand der Technik - die Länge der Schürze geringer ist als die Höhe des Bodens des Probenbehälters. Schließlich ist die Mikroplatte einschließlich der Schürze einstückig bzw. einteilig ausgebildet und so konfiguriert, dass sie in einen Mikroskoptisch oder einen Mikroskoptischeinsatz eines Mikroskops zur mikroskopischen Untersuchung der Probe passt, insbesondere auf diesen aufgesetzt werden kann.
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Durch die negative Schürze „hängen“ die Probengefäße der Mikroplatte in die Öffnung des Mikroskoptisches hinein, d.h. sie ragen in die Öffnung des Mikroskoptisches hinein und erstrecken sich bei der Untersuchung in einer Richtung parallel zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs. Auf diese Weise kann sich das Mikroskopobjektiv allen Probenbehältern der Mikroplatte nähern, auch denen am Rand der Mikroplatte oder neben dem Rand der Mikroplatte, und zwar in einem geringen Abstand, der den Anforderungen an den geringen Arbeitsabstand der üblicherweise verwendeten Objektive entspricht, ohne dass die Gefahr einer Kollision mit dem Mikroskoptisch oder dem Mikroskoptischeinsatz oder dem Mikroskopkörper selbst besteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material des Probenbehälterbodens aus der Gruppe der zyklischen Olefine, Polystyrol, Glas und Polycarbonat ausgewählt Diese Materialien entsprechen in der Regel den optischen Anforderungen für die Abbildung einer Probe durch den Boden des Probenbehälters.
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In einer Ausführungsform stützt der Halter die Mikroplatte, indem er zumindest teilweise das untere Schürzenende der Mikroplatte berührt, insbesondere so, dass das untere Schürzenende auf dem Halter aufliegt, insbesondere durch einfaches Aufsetzen des unteren Randendes auf die Oberseite des Halters.
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In einer Ausführungsform umfasst die Mikroplatte mehr als einen Probenbehälter, wobei sich mindestens zwei der Probenbehälter, vorzugsweise alle Probenbehälter, einen einzigen Probenbehälterboden teilen.
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In einer anderen Ausführungsform liegt die Dicke des Probenbehälterbodens in einem Bereich von 60µm bis 600µm oder von 80µm bis 200µm oder von 100µm bis 200µm oder von 170µm bis 200µm. Ferner ist es bevorzugt, dass der Brechungsindex des Probenbehälterbodens bei λ=589,56nm im Bereich von 1,1 bis 1,8 liegt. Diese Eigenschaften sind besonders geeignet für die optische Abbildung einer Probe durch den Probenbehälterboden. Insbesondere liegt der Brechungsindex im Bereich von 1,50 bis 1,54 (z.B. für Borosilikatglas 1,517 oder für zyklische Olefin-Copolymere 1,53), oder von 1,584 bis 1,586 (für Polycarbonat), oder 1,59 (für Polystyrol), oder 1,762 - 1,778 (für Saphir).
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In einer Ausführungsform liegt der Abstand zwischen dem Niveau des unteren Schürzenendes und dem Bodenniveau des Probenbehälters im Bereich von 100µm bis 10mm oder von 500µm bis 8mm oder von 500µm bis 5mm oder von 500µm bis 3mm oder von 600µm bis 2mm. Da bei mikroskopischen Untersuchungen die negative Schürze in den meisten Fällen vom Mikroskoptisch oder einem Mikroskoptischeinsatz getragen wird, muss der Abstand zwischen dem Niveau des unteren Schürzenendes und dem Bodenniveau des Probenbehälters die vertikale Dicke des Mikroskoptisches/Tischeinsatzes, d. h. die Außenabmessungen des Mikroskoptisches/Tischeinsatzes unterhalb der Schürze, d.h. den Abstand zwischen dem Niveau des unteren Schürzenendes und dem unteren Niveau bzw. Level des Mikroskoptisches/Tischeinsatzes überschreiten, um Kollisionen mit dem Objektiv zu vermeiden. Bei der weiter unten erläuterten ANSI-Norm beispielsweise betragen die Außenabmessungen in vertikaler Richtung eines Mikroplattenaufnahmetischeinsatzes etwa 0,6 mm, so dass der Abstand zwischen dem Niveau des unteren Schürzenendes und dem Bodenniveau des Probenbehälters mehr als 600 µm betragen muss.
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In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich die Schürze in Richtung des Bodenniveaus des Probenbehälters in vertikaler Richtung oder in einer Richtung, die zu dem mindestens einen Probenbehälter hin oder von ihm weg geneigt ist Mit anderen Worten, die Schürze bildet entweder einen senkrechten geraden Rand/Begrenzung oder einen geneigten Rand/Begrenzung, wobei die Neigung vom oberen Schürzenende zum unteren Schürzenende entweder zu den benachbarten Probenbehältern hin oder von den benachbarten Probenbehältern weg verläuft. Im letzteren Fall kann eine solche geneigte Schürze den Abstand zwischen den äußeren Probenbehältern neben der Schürze und dem Mikroskoptisch/Tischeinsatz vergrößern und dazu beitragen, dass die Standardgrößenanforderungen an Mikroplatten erfüllt werden, damit sie in handelsübliche Mikroskoptische/Tischeinsätze passen. Zu dieser Ausführungsform wird auf die weiteren Ausführungen unten, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, verwiesen.
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In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich das obere Ende der Schürze bis zu einer Höhe über dem Niveau der Öffnung eines Probenbehälters. In dieser Ausführungsform kann das obere Ende der Schürze eine Nase bzw. Spitze oder Zunge bilden, auf der andere Komponenten eines Mikroplattenhaltersystems, wie weiter unten erläutert, platziert werden können.
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Das Mikroplattenhaltersystem bietet gegenüber dem Stand der Technik Vorteile in Bezug auf die Handhabung im Labor, die Kultivierung usw., wobei die Mikroplatte eine negative Schürze hat, die die Nachteile des Abbildungsprozesses mit Mikroplatten des Standes der Technik überwindet.
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In einer Ausführungsform stützt der Halter des Mikroplattenhaltersystems die Mikroplatte, indem er die Schürze der Mikroplatte, insbesondere das untere Schürzenende, zumindest teilweise berührt Der Halter kann die Unterseite der Schürze vollständig oder nur an einigen Stützpunkten berühren. Der Halter kann eine der Schürzenform entsprechende Form haben, insbesondere eine kreisförmige oder rechteckige Form. Andererseits kann der Halter auch eine andere Form haben, solange er so gestaltet ist, dass er die Schürze der Mikroplatte oder, allgemeiner, die Mikroplatte selbst trägt.
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In einer anderen Ausführungsform ist ein Querschnitt des Halters des Mikroplattenhaltersystems im Wesentlichen in einer H-Form oder einer L-Form oder einer umgekehrten L-Form ausgebildet Die H-Form des Halters kann dazu dienen, das untere Schürzenende in die obere Ausnehmung oder Nut des H-geformten Halters zu legen. Im Falle einer L-Form oder einer umgekehrten L-Form würde das untere Ende der Schürze an der Krümmung des L anliegen. Generell ist es auch möglich, dass das untere Schürzenende und der obere Teil des Mikroskoptisches/Tischeinsatzes, auf dem das untere Schürzenende aufliegt, zusammenpassende Profile aufweisen, die eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung ergeben.
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Für den Fall, dass sich das obere Ende der Schürze, wie oben erläutert, bis zu einem Niveau oberhalb eines Niveaus einer Probenbehälteröffnung erstreckt, ist es vorteilhaft, wenn das obere Ende der Schürze eine Nase bzw. Spitze bildet oder umfasst und das untere Ende des Halters eine entsprechende (erste) Aussparung oder Nut bildet oder umfasst, so dass der Halter auf die Oberseite der Mikroplatte aufgesetzt werden kann. In dieser Ausführungsform ist der Halter insbesondere als Deckel oder zumindest als Teil eines Deckels ausgebildet, so dass insbesondere bei der mikroskopischen Abbildung der Proben der Halter auf die Mikroplatte aufgesetzt und als Deckel verwendet oder zu einem solchen Deckel zusammengesetzt werden kann. Es kann zweckmäßig sein, wenn der Halter in dieser Konfiguration an seinem oberen Ende einen Verschluss bildet Um diese Konfiguration zu erreichen, muss der Halter möglicherweise auf den Kopf gestellt werden.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst das Mikroplattenhaltersystem außerdem einen (separaten) Deckel, der so konfiguriert ist, dass er auf der Oberseite der Mikroplatte und/oder auf der Oberseite des Halters angebracht werden kann. Für den Fall, dass der Halter selbst nicht als Deckel verwendet wird, wie oben erläutert, ist es bevorzugt, einen zusätzlichen Deckel zu haben, der so konfiguriert ist, dass er auf der Oberseite der Mikroplatte platziert werden kann. Es sind auch Konfigurationen möglich, bei denen der Halter auf der Oberseite der Mikroplatte angebracht ist, in diesem Fall ist der Deckel so konfiguriert, dass er auf der Oberseite des Halters angebracht wird. Es ist zweckmäßig, wenn der Deckel eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der Oberseite der Mikroplatte oder der Oberseite des Halters bildet.
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Eine Konfiguration, bei der der Deckel auf der Oberseite der Mikroplatte angebracht ist und die Mikroplatte vom Halter getragen wird, ist besonders nützlich für die Lagerung und/oder den Transport der Mikroplatte. Die Lagerung der Mikroplatte umfasst jede Lagerung zum Zweck der Kultivierung und/oder Inkubation von Proben.
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Es gibt bestimmte bekannte Standardgrößenanforderungen für Mikroplatten, so dass es zweckmäßig ist, wenn die Abmessungen der Mikroplatte selbst und/oder die Abmessungen einer auf dem Halter platzierten Konfiguration der Mikroplatte diesen Standardgrößenanforderungen entsprechen. Geeignete Standardgrößenanforderungen sind in ANSI SLAS 4-2004 (R2012) (ehemals bekannt als ANSI/SBS 4-2004) enthalten. Insbesondere im Hinblick auf die Kompatibilität mit Mikroplatten nach dem Stand der Technik ist es vorteilhaft, wenn die Konfiguration von Mikroplatte und Halter normgerecht ist Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn sowohl die Mikroplatte selbst als auch eine auf dem Halter platzierte Konfiguration der Mikroplatte normkonform ist In diesem Fall ist z. B. der äußere Rand der Mikroplatte, der typischerweise durch den äußeren Rand der negativen Schürze definiert ist, normgerecht, um in das Aufnahmeteil oder den Mikroskoptischeinsatz eines Mikroskoptisches zu passen. Außerdem hat der äußere Rand des Halters, der typischerweise durch den äußeren Rand des unteren Halterendes definiert ist, die gleichen Abmessungen wie der äußere Rand der Schürze der Mikroplatte. In diesem Zusammenhang wird auf die Ausführungsformen verwiesen, die im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erörtert werden.
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Die Mikroplatte und/oder der Halter und/oder der Deckel können, wie oben beschrieben, additiv hergestellt werden, z. B. durch ein 3D-Druckverfahren.
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Es sollte beachtet werden, dass die obigen Merkmale der Ausführungsformen gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept - ganz oder teilweise - kombiniert werden können, um andere Ausführungsformen zu erzielen, die noch in den Anwendungsbereich des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts fallen, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
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Der hier verwendete Begriff „und/oder“ schließt alle Kombinationen von einem oder mehreren der aufgeführten Punkte ein und kann mit „/“ abgekürzt werden.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile des vorliegenden Erfindungskonzepts werden im Folgenden im Zusammenhang mit den folgenden Figuren beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Mikroplatte ( 1B) und eines Halters für diese Mikroplatte (1C) nach dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept und einer Mikroplatte mit aufgesetztem Deckel (1A) nach dem Stand der Technik,
- 2 zeigt schematisch eine Kombination aus einem Halter, einer Mikroplatte und einem Deckel in einer Explosionsdarstellung ( 2A) und in einer Seitenansicht (2B) sowie eine weitere Konfiguration einer Mikroplatte mit einem Halter oben und einem Deckel oben auf dem Halter in einer Seitenansicht (2C) und eine Ausführungsform eines Halters, der auch als Deckel dient, in einer Draufsicht (2D) und in einer Konfiguration, bei der dieser Halter oben auf einer Mikroplatte angeordnet ist, in einer Seitenansicht (2E) gemäß Ausführungsformen des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts,
- 3 zeigt den eingekreisten Teil von 2B in einer Detailaufnahme,
- 4 zeigt schematisch einen Teil einer Mikroplatte des Standes der Technik in Betrieb während der mikroskopischen Untersuchung einer Probe,
- 5 zeigt einen entsprechenden Teil einer Mikroplatte gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts im Betrieb bei der mikroskopischen Untersuchung einer Probe, 6 zeigt schematisch in Querschnitts-Teilansichten verschiedene Konfigurationen eines Halters und einer Mikroplatte gemäß Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts, wobei der Halter eine L-Form (6A), eine umgekehrte L-Form ( 6B) und eine H-Form (6C) aufweist,
- 7 zeigt schematisch in Querschnitts-Teilansichten verschiedene Ausführungsformen einer Mikroplatte nach dem Stand der Technik (7A) sowie eine Konfiguration eines Halters und einer Mikroplatte nach dem vorliegenden Erfindungskonzept (7B und 7C), die Standardgrößenanforderungen erfüllen,
- 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Mikroplattenhaltersystems nach dem vorliegenden Erfindungskonzept, und
- 9 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch und einem Tischeinsatz mit einer Mikroplatte zur Untersuchung von Proben, die sich in der Mikroplatte befinden.
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Ausführliche Beschreibung
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Im Folgenden werden die Figuren übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder zumindest baugleiche Bauteile.
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1A zeigt schematisch eine Mikroplatte 700 nach dem Stand der Technik in einer Draufsicht, 1A oben, und einer Seitenansicht, 1A unten. Die Mikroplatte 700 ist eine 96-Well-Mikroplatte, d. h. die Mikroplatte 700 umfasst 96 Wells 710. Die Mikroplatte 700 umfasst eine Schürze 720, die sich unter das Niveau des Well-Bodens erstreckt, wie in unten gezeigt (siehe auch 4). Die Mikro- bzw. Mikrotiterplatte 700 ist mit einem Deckel 300 abgedeckt
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1B oben zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Mikroplatte 100 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepts, und 1B unten zeigt eine (Teil-)Seitenansicht. Die Mikroplatte 100 ist eine 96-Well-Mikroplatte, d.h. die Mikroplatte 100 umfasst 96 Wells 110 als Probenbehälter. Jede der Wells 110 kann eine Probe zur Kultivierung, Inkubation und/oder mikroskopischen Untersuchung aufnehmen. Die Mikroplatte 100 umfasst eine negative Schürze 120, wie in 1B unten zu sehen ist.
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1B unten zeigt schematisch eine Seitenansicht (Teilansicht) der Mikroplatte 100, wobei die Mikroplatte 100 in dieser Ausführungsform oben einen Deckel 300 aufweist, der einen oberen Abschluss der Wells 110 bildet Wie aus 1B unten ersichtlich ist, bildet eine Schürze 120 einen äußeren Rand der Mikroplatte 100 und umgibt die Wells 110 der Mikroplatte 100. Die Schürze 120 erstreckt sich nicht bis zum Boden 112 der Wells 110, insbesondere hat die Schürze ein unteres Ende 122 und erstreckt sich in Richtung des Bodenniveaus 116 des Wellbodens 112 der Wells 110, wobei das untere Schürzenende 122 jedoch auf einem Niveau 126 oberhalb des Bodenniveaus 116 verbleibt, wie in 3 im Detail zu sehen ist
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Wie aus 1B ersichtlich, erstreckt sich der Boden 112 der Wells in der Regel über die gesamte untere Fläche der Mikroplatte100, so dass alle Wells 110 denselben „Mikroplattenboden“ haben, und kann aus Glas oder Polymerfolien (mit Folie beschichtet) bestehen. Alternativ dazu kann jede der Wells 110 einen eigenen Wellboden 112 haben.
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1C zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Halters 200 (Draufsicht und Seitenansicht), wobei der Halter 200 z. B. die Querschnittsform eines „H“ hat. Die Mikroplatte 100 aus 1B kann auf den Halter 200 aus 1C aufgesetzt werden, um ein Mikroplattenhaltersystem 500 zu bilden, wie in 2B (Seitenansicht) schematisch dargestellt.
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Das Mikroplattenhaltersystem 500 gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst eine Mikroplatte 100 zur mikroskopischen Untersuchung von Proben, wobei die Mikroplatte 100 mindestens einen Probenbehälter 110 zur Aufnahme einer zu untersuchenden Probe umfasst, wobei jeder Probenbehälter 110 einen ebenen Probenbehälterboden 112 aufweist, der ein Bodenniveau 116 definiert und für die mikroskopische Untersuchung der Probe durch den Probenbehälterboden 112 konfiguriert ist, und eine Schürze 120, die einen Außenrand der Mikroplatte 100 bildet und den mindestens einen Probenbehälter 110 umgibt, wobei sich die Schürze 120 in Richtung des Bodenniveaus 116 erstreckt, wobei die Schürze 120 ein unteres Ende 122 und ein oberes Ende 124 aufweist, wobei sich das untere Schürzenende 122 auf einem Niveau 126 über dem Bodenniveau 116 befindet, wobei die Mikroplatte 100 einschließlich der Schürze 120 einstückig ausgebildet ist und so konfiguriert ist, dass sie in einen Mikroskoptisch oder einen Mikroskoptischeinsatz 410 eines Mikroskops 400 zur mikroskopischen Untersuchung der Probe passt. Das Mikroplattenhaltersystem 500 umfasst ferner einen abnehmbaren Halter 200, der so konfiguriert ist, dass er die Schürze 120 der Mikroplatte 100 aufnimmt, um die Mikroplatte 100 zu stützen, wobei der Halter 200 ein oberes und ein unteres Halterende 260 aufweist, wobei das untere Halterende 260 auf einem Niveau unterhalb des Bodenniveaus 116 des Probenbehälters liegt
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Das in 2A-C dargestellte Mikroplattenhaltersystem 500 dieser Ausführungsform umfasst den Halter 200, die auf dem Halter 200 platzierte Mikroplatte 100 und den auf der Mikroplatte 100 platzierten Deckel 300. Diese Konfiguration wird für die Lagerung einschließlich der Probenkultivierung und den Transport der Mikroplatte bevorzugt
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2A zeigt schematisch eine explodierte Seitenansicht eines Mikroplattenhaltersystems 500 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts. 2B zeigt schematisch eine Konfiguration des montierten Mikroplattenhaltersystems 500 in einer Seitenansicht. In dieser Ausführungsform wird die negative Schürze 120 der Mikroplatte 100 von einem Halter 200 getragen, wobei der Halter 200 das untere Ende 122 der Schürze 120 abnehmbar aufnimmt und die Mikroplatte 100 trägt (siehe auch 3). In der in 2B gezeigten Konfiguration wird ein Deckel 300 auf die Mikroplatte 100 gesetzt.
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2C zeigt eine andere Konfiguration des zusammengebauten Mikroplattenhaltersystems 500 in einer Seitenansicht, die eine Mikroplatte 100, gefolgt von einem Halter 200 und einem Deckel 300 umfasst, eine Konfiguration, die im Zusammenhang mit 5 näher erläutert wird. In dieser Konfiguration ist die untere oder obere Seite des Halters 200 für die Aufnahme der Schürze 120 ausgelegt Ferner kann ein Deckel 300 auf den Halter 200 aufgesetzt werden.
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Statt einen Deckel 300 auf den Halter 200 zu setzen, kann alternativ auch der Halter 200 selbst einen oberen Abschluss bilden und so als Deckel dienen. In diesem Fall ist der Halter 200 nicht als hohler Rahmen ausgebildet, wie in 1C gezeigt, sondern umfasst z. B. eine Ebene, die mit dem unteren Ende 260 des Halters 200 abschließt (die Ebene verläuft parallel zur Bodenebene 610 in 3). Eine Ausführungsform eines solchen Halters 200 ist in 2D (Draufsicht auf den Halter 200) dargestellt Dreht man den Halter 200 um und setzt ihn auf die Mikroplatte 100, wie in der Seitenansicht von 2E gezeigt, kann der Halter 200 als Deckel dienen.
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Der eingekreiste Teil von 2B wird nun in Verbindung mit 3 näher beschrieben. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Konfiguration mit einem Halter 200, einer Mikroplatte 100 und einem Deckel 300, wie bereits unter Bezugnahme auf 2B beschrieben. Es ist zu erkennen, dass der Halter 200 die Negativschürzen-Mikroplatte 100 von der Unterlage/Bodenebene 610 anhebt. Außerdem werden die Öffnungen der Wells 110 durch den Deckel 300 verschlossen. Dargestellt ist nur die Well 110 neben der Schürze 120. Eine zu untersuchende Probe ist mit 150 bezeichnet.
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Wie aus der 3 ersichtlich ist, kann der Deckel 300 auf das obere Schürzenende 124 aufgesetzt werden, wobei eine Nase bzw. Spitze 130 oder eine Zunge gebildet wird, insbesondere so, dass der Deckel 300 und die Mikroplatte 100 formschlüssig verbunden sind.
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Wie aus der 3 weiter ersichtlich ist, hat der Halter 200 eine H-Form und umfasst an seiner Oberseite eine Aussparung oder Nut 250, die zur Aufnahme des unteren Endes 122 der Schürze 120 ausgebildet ist Der Halter 200 hat ein unteres Ende 260, dessen Niveau unter dem Niveau des Wellbodens 116 liegt. Diese Konfiguration ist besonders nützlich für die Handhabung im Labor und/oder den Transport und/oder die Lagerung und/oder die Kultivierung und/oder die Inkubation einer Probe in der Well 110. Wie in der 3 zu sehen ist, kann das Mikroplattenhaltersystem 500 auf einer Bodenebene 610 einer Basis 600 platziert werden. Da der Halter 200 den Boden 112 der Wells 110 von der Bodenebene 610 anhebt, kann der Kontakt des Wellbodens 112 mit der Basis 600 vermieden werden. Die Basis 600 kann ein Tisch, eine Bank, ein Inkubatorgestell, ein Regal usw. sein.
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Die 4 zeigt schematisch eine Teilquerschnittsansicht des Umfangs einer Mikroplatte 700 nach dem Stand der Technik mit einem Rand bzw. Kragen bzw. einer Schürze 720, die ebenfalls einen Außenrand der Mikroplatte 700 bildet und die Wells 714 der Mikroplatte 700 umgibt Jede Well 714 umfasst eine Seitenwand 714 und einen Wellboden 712. Die Schürze 720 erstreckt sich parallel zu den Seitenwänden 714 der Well 710 in Richtung der Bodenebene 716 der Well 710. Wie aus der 4 ersichtlich ist, erstreckt sich die Schürze 720 unterhalb des genannten Niveaus 716, d. h. das untere Ende 722 der Schürze 720 liegt auf einem Niveau unterhalb des Bodenniveaus 716 der Well 714. Die Schürze 720 wird durch den Tisch/Tischeinsatz 410 des Mikroskoptisches/Mikroskopkörpers getragen.
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Im Betrieb nähert sich ein Mikroskopobjektiv 420 mit seiner Frontlinse dem Wellboden 712 zur mikroskopischen Abbildung einer Probe 150 in einer Nährlösung 152 in der Well 710 durch den Wellboden 712. Der freie Arbeitsabstand des Mikroskopobjektivs 420 ist als Abstand w dargestellt Wie aus der 4 ersichtlich ist, ergeben der untere Teil der Schürze 720, der über die Bodenebene 716 hinausgeht, und die Gesamtabmessung des Objektträgereinsatzes 410 in vertikaler Richtung unterhalb des unteren Schürzenendes 722 einen Abstand, der größer ist als der Arbeitsabstand w. Daher kann sich das Mikroskopobjektiv 420 nicht ausreichend an die Well 710 annähern, um die Probe 150 abzubilden, ohne mit dem Objektträgereinsatz 410 zu kollidieren. Infolgedessen ist es nicht möglich, die gesamte Well 710 mit der Mikroplatte 700 nach dem Stand der Technik abzubilden.
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Wie aus der 5 ersichtlich ist, werden die oben genannten Nachteile durch die Mikroplatte 100 nach dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept überwunden, von der eine Ausführungsform in der 5 dargestellt ist. Die 5 zeigt eine Ansicht ähnlich der 4. Die Mikroplatte 100 umfasst Wells 110 mit Seitenwänden 114 und einem Wellboden 112, der das Wellbodenniveau 116 definiert Im Betrieb nimmt die Well 110 eine zu untersuchende Probe 150 auf, die sich üblicherweise in einer Nährlösung 152 befindet, wobei sich die zu untersuchende Probe typischerweise in der Nähe des Wellbodens 112 befindet Die Mikroplatte 100 umfasst einen Rand bzw. Kragen bzw. eine Schürze 120, die sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden 114 der Well 110 neben der Schürze 120 erstreckt Die Schürze kann auch gegenüber den Seitenwänden 114 geneigt sein, wie in den 6 und 7 unten gezeigt wird. Gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept weist die Schürze ein unteres Ende 122 auf und erstreckt sich in Richtung des Bodenniveaus 116, wie in 5 dargestellt. Das untere Schürzenende 122 liegt auf einem Niveau bzw. Level 126 oberhalb dieses Bodenniveaus 116. Diese negative Schürze 120 ist so ausgebildet, dass sie in einen Mikroskoptisch/Tischeinsatz 410 eines Mikroskops zur mikroskopischen Untersuchung der Probe passt.
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Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Ausführungsform des Standes der Technik kann sich das Mikroskopobjektiv 420 der Unterseite der Well 110 so nähern, dass jeder zu untersuchende interessante Probenbereich in den Arbeitsabstand w kommt, ohne dass die Gefahr besteht, mit dem Mikroskoptisch/Tischeinsatz 410 zu kollidieren, wie in 5 gezeigt Solange der Abstand d zwischen der Ebene des unteren Schürzenendes 126 und der Ebene bzw. dem Niveau des Wellbodens 116 größer ist als die Gesamtabmessung des Mikroskoptisch/Tischeinsatzes 410 unterhalb des unteren Schürzenendes 122 parallel zur Seitenwand 114 der Well 110 (d. h. in vertikaler Richtung), kann keine Kollision erfolgen. Dies wird weiter unten im Zusammenhang mit 9 erläutert
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Wie in der 5 zu sehen ist, „hängen“ die Wells 110 der Mikroplatte 100 aufgrund der negativen Schürze 120 unterhalb des Niveaus des unteren Schürzenendes 126 und damit unterhalb der unteren Ebene 416 des Tisches/Tischeinsatzes 410 (siehe 9). Dadurch entsteht ein Freiraum mit ausreichendem Abstand zwischen dem Mikroskopobjektiv 420 und dem Körper des Tisches/Tischeinsatzes 410, so dass auch die äußeren Wells 110 am Rand der Mikroplatte 100 mit Objektiven 420 mit hoher numerischer Apertur und geringem Arbeitsabstand vollständig zugänglich sind.
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Die in 5 gezeigte Konfiguration, bei der der Halter 200 auf die Mikroplatte 100 aufgesetzt wird und ein Deckel 300 auf den Halter 200 aufgesetzt wird, kann durch andere Konfigurationen ersetzt werden, z. B. eine Konfiguration, bei der nur ein Deckel 300 auf die Mikroplatte 100 aufgesetzt wird oder bei der ein als Deckel dienender Halter 200 (siehe 2D und 2E) auf die Mikroplatte 100 aufgesetzt wird.
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6 zeigt schematisch in Querschnitts-Teilansichten (ähnlich wie 3) verschiedene Konfigurationen eines Halters und einer Mikroplatte gemäß Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts. In 6A hat der Halter 200 eine L-Form. Die Mikroplatte 100 weist eine negative Schürze 120 auf, die sich in Richtung des Bodenniveaus 116 der Well in einer Richtung erstreckt, die von der Well 110, insbesondere von der Seitenwand 114 der Well 110, weggeneigt ist Das untere Ende 122 der Schürze 120 stößt an die Krümmung der L-Form des Halters 200. Dadurch wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schürze 120 und dem Halter 200 erreicht.
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Eine weitere Konfiguration ist in 6B dargestellt, bei der der Halter 200 eine umgekehrte L-Form aufweist. Auch hier erstreckt sich die Schürze 120 in Richtung der Bodenebene 116 der Well, die zur Well 110 hingeneigt ist, insbesondere zu den Seitenwänden 114 der Well 110. In dieser Konfiguration stößt das untere Ende 122 der Schürze 120 an die Krümmung der umgekehrten L-Form des Halters 200.
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6C zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halters 200, hier in H-Form. Die Oberseite des Halters 200 bildet eine Aussparung oder Nut bzw. Rille zur Aufnahme des unteren Endes 122 der Schürze 120, so dass eine formschlüssige Verbindung erreicht wird. Wie in 6C dargestellt, bildet das obere Ende 124 der Schürze 120 eine Nase bzw. Spitze 130 oder Zunge, so dass der Halter 200 auf der Oberseite der Mikroplatte platziert werden kann, indem der Halter 200 umgedreht und die Aussparung oder Nut 250 der Oberseite des Halters 200 auf die Nase 130 auf der Oberseite der Schürze 120 gesetzt wird.
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Die 7 zeigt Ausführungsformen einer Mikroplatte 100 und eines Mikroplattenhaltersystems 500, das eine Mikroplatte 100 und einen Halter 200 umfasst und besonders für die Erfüllung von Standardgrößenanforderungen geeignet ist.
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7A zeigt schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer Mikroplatte und eines Deckels nach dem Stand der Technik. Die gezeigte Konfiguration entspricht der Norm ANSI SLAS 4-2004 (R2012), wobei die Außenabmessungen dieser Konfiguration durch den äußeren Rand des unteren Endes 722 der Schürze 720 definiert sind, wie in 7A gezeigt (gestrichelte Linien). Die Oberfläche, auf der die Schürze 720 aufliegt, kann ein Tisch, eine Bank, ein Inkubatorgestell, ein Regal usw. sein.
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Die 7B und 7C zeigen negative Schürzenkonfigurationen, die dem gleichen Standard entsprechen wie die in 7A dargestellte Mikroplatte nach dem Stand der Technik. In den 7B und 7C sind nur die wesentlichen Teile dargestellt, die dem eingekreisten Teil der 7A entsprechen. Der in 7B gezeigte Halter 200 hat eine umgekehrte L-Form, wobei die Schürze 120 gegenüber der Well 110 bzw. den Seitenwänden 114 der Well 110 geneigt ist. In der gezeigten Konfiguration erfüllen sowohl die Mikroplatte 100 als auch die Konfiguration des Halters 200, der die Mikroplatte 100 trägt, die Standardgrößenanforderungen.
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7C zeigt eine ähnliche Konfiguration wie 7B, wobei der Halter 200 eine Nase oder Zunge 270 aufweist, während das untere Ende 122 der Schürze 120 eine Nut 140 aufweist, die der Zunge 270 entspricht, so dass die Zunge 270 in die Nut 140 passt Auch hier ist die Schürze 120 gegenüber den Seitenwänden 114 der Well 110 geneigt. Auch hier erfüllen sowohl die Mikroplatte 100 als auch die Konfiguration des Halters 200, der die Mikroplatte 100 trägt, die gleichen Standardgrößenanforderungen wie die in 6A gezeigte Mikroplatte nach dem Stand der Technik.
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Die Mikroplatten/Mikroplattenhaltersysteme mit negativem Rand bzw. Kragen bzw. mit negativer Schürze, die den ANSI SLAS 4-2004 (R2012) Standardaußenmaßen entsprechen, können die Kompatibilität mit Standardschalen und -haltern gewährleisten, die in der Plattenhandhabung, der Plattenlagerung (Plattenhotels) sowie in Bildgebungs- und Laborautomatisierungssystemen eingesetzt werden.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikroplattenhaltersystems 500 nach dem vorliegenden erfindungsgemäßen Konzept in einer ähnlichen Ansicht wie die von 3. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere zum Stapeln einer Anzahl solcher Haltersysteme 500. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zum Haltersystem der 3 eingegangen. Die Schürze 120 der Mikroplatte 100 weist an ihrem unteren Ende eine Nut 140 auf. Die Form der Nut 140 stimmt mit der Nase 270 an der Oberseite des Halters 200 überein, so dass sie eine formschlüssige Verbindung bilden, wenn die Mikroplatte 100 auf den Halter 200 aufgesetzt wird. Das obere Schürzenende bildet eine Nase 130, die so gestaltet ist, dass sie entweder die untere Aussparung 230 dieses oder eines anderen Halters 200 aufnehmen kann. Gleichzeitig bildet die Nase 130 eine formschlüssige Verbindung mit einem Deckel 300, der seinerseits eine Nase 370 aufweist, die so gestaltet ist, dass sie entweder die untere Aussparung 230 dieses oder eines anderen Halters 200 aufnehmen kann. Auf diese Weise können verschiedene Mikroplattenhaltersysteme 500 mit oder ohne Deckel 300 übereinandergestapelt werden.
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9 zeigt schematisch ein Mikroskop 400 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts. Ein inverses Mikroskop ist per se aus dem Stand der Technik bekannt. Es werden daher nur die wesentlichen Merkmale des Mikroskops 400 im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung diskutiert Das Mikroskop 400 umfasst einen Mikroskoptisch 412 mit einer Öffnung zum Einsetzen eines Mikroskoptischeinsatzes 410 mit beispielsweise Standardabmessungen zur Aufnahme einer Mikroplatte 100 mit Standardabmessungen. Unterhalb des Tisches 412 befindet sich ein Mikroskopobjektiv 420, das in vertikaler Richtung bewegt werden kann, um eine Probe 150 im Inneren eines Probenbehälters/einer Well 110 für die mikroskopische Abbildung der Probe 150 durch den Boden 112 des Probenbehälters hindurch zu fokussieren. Der entsprechende Bereich des Mikroskops ist in der vergrößerten Querschnittsseitenansicht von 9 oben dargestellt. Auf der linken Seite des Mikroskops 400 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die im Tischeinsatz 410 untergebrachte Mikroplatte 100 zu sehen. Das Mikroskop 400 umfasst ferner eine Durchlicht-Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung der Proben 150 in den Wells 110, wobei der Mikroskoptisch 412 in Bezug auf das Objektiv 420 beweglich ist, um eine zu untersuchende Probe 150 anzuvisieren. Das Mikroskopbild der Probe 150 kann durch ein Okular und/oder auf einem Display einer Anzeigeeinheit 450 betrachtet werden. Ein Benutzer kann die Mikroskopkomponenten über eine grafische Benutzeroberfläche steuern, die ebenfalls auf dem Display der Anzeigeeinheit 450 angezeigt wird, die mit einem Computer 440 verbunden ist, der wiederum mit einer Mikroskopsteuereinheit 430 zur Betätigung der Mikroskopkomponenten verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass das vorliegende erfindungsgemäße Konzept auch auf andere Arten von Mikroskopen angewendet werden kann, insbesondere auf Auflichtmikroskope oder inverse Mikroskope.
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9 oben zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils des Mikroskoptisches 412, der den Tischeinsatz 410 mit der Mikroplatte 100 aufgenommen hat, wobei das Mikroskopobjektiv 420 unterhalb einer Well 110 neben der Schürze 120 am Rand der Mikroplatte 100 angeordnet ist Diese Situation entspricht der in 5 dargestellten Situation. Der Abstand d zwischen dem unteren Schürzenende 126 und dem Boden der Wells 116 übersteigt, wie rechts dargestellt (siehe gestrichelte Linien), den Abstand e zwischen dem unteren Schürzenende 126 und dem unteren Niveau 416 (punktgestrichelte Linie) des Mikroskoptischeinsatzes 410. Die Wellböden 112 befinden sich also unterhalb des Tisches/Tischeinsatzes, so dass auch am Rand keine Kollisionen zwischen der Frontlinse 422 des Objektivs 420 und dem Mikroskoptisch/Tischeinsatz auftreten können. Jede Well 110 der Mikroplatte kann für die mikroskopische Untersuchung einer beliebigen Probe 150, die in diese Well 110 aufgenommen wurde, verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Mikrotiter-, Mikroplatte
- 110
- Well
- 112
- Wellboden
- 114
- Well-Seitenwand
- 116
- Niveau des Wellbodens
- 118
- Niveau der Wellöffnung
- 120
- Rand, Kragen, Schürze
- 122
- unteres Schürzenende
- 124
- oberes Schürzenende
- 126
- Niveau des unteren Schürzenendes
- 130
- Nase, Spitze
- 140
- Nut
- 150
- Probe
- 152
- Nährstofflösung
- 200
- Halter
- 230
- erste Aussparung, Nut
- 250
- zweite Aussparung, Nut
- 260
- unteres Ende des Halters
- 262
- oberes Ende des Halters
- 270
- Nase, Spitze
- 300
- Deckel
- 370
- Nase, Spitze
- 400
- Mikroskop
- 410
- Mikroskoptischeinsatz
- 412
- Mikroskoptisch
- 420
- Mikroskopobjektiv
- 422
- Frontlinse
- 430
- Mikroskop-Steuergerät
- 440
- Computer
- 450
- Display-Einheit
- 500
- Mikroplattenhaltersystem
- 600
- Basis
- 610
- Bodenniveau
- 700
- Mikroplatte
- 710
- Well
- 712
- Wellboden
- 714
- Well-Seitenwand
- 716
- Bodenniveau
- 720
- Kragen, Rand, Schürze
- 722
- unteres Schürzenende
- d
- Abstand
- e
- Abstand
- w
- Arbeitsabstand
