DE2753223A1

DE2753223A1 - Positioniersystem fuer objekttraeger

Info

Publication number: DE2753223A1
Application number: DE19772753223
Authority: DE
Inventors: Michael P Georges
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1977-11-29
Publication date: 1978-06-08
Also published as: FR2373073B1; JPS5377541A; GB1593064A; FR2373073A1; CH618524A5

Description

MTENMNHfl"! Ε™*BROSE^DK* BROSE D-8023 München-Pullach, Wiener Sir. 2; Te J) 7 93 30 ^T1; Tel?- 521214/ b'os d; Cables: -Palenlibus- München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen -,,,,,, ^Ta{|: Your rel CaSe 746617 Dale Michael P. Georges, Lake Park, Florida, USA Positioniersystem für Objektträger

Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem für Objektträger eines biomedizinischen Mikroskops zur automatischen aufeinanderfolgenden Prüfung einer Gruppe von Objektträgern.

Mikroskope werden in weitem Umfang zur Prüfung von biologischen und mineralischen Präparaten verwendet, wobei es häufig, etwa auf medizinischem Gebiet, wünschenswert ist, große Mengen von Präparaten, etwa das Blut von Krankenhauspatienten, regelmäßig zu prüfen. In solchen Fällen können elektronische Systeme verwendet werden zur automatischen Prüfung und Analyse der optischen Bilder des Mikroskops. Bei Verwendung von elektronischen Systemen für eine schnelle Analyse von Mikroskopbildern von Präparaten ist es erwünscht, die Präparate der Mikroskopoptik regelmäßig und schnell zuzuführen. Nach der Analyse muß das Präparat entfernt werden, um Platz für das nächste Präparat zu machen,und muß zur weiteren Prüfung ,

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Bezugnahme, Registrierung oder Wegwerfen gesammelt werden. ;

Eine Mikroskoppräparatstufe ist die Plattform des Mikroskops, die das zu prüfende Objekt hält und trägt. Wenn das zu prüfende Objekt mit dem übertragenen Licht betrachtet werden soll, muß die Präparatstufe oder- Halterung eine lichtübertragende öffnung haben, die mit dem Lichtweg des Mikroskopobjektivs ausgefluchtet ist. Die Präparatstufe hat ihre öffnung zur Lichtübertragung in oder in Nähe dieser Mitte. Damit soviel Fläche des Objektträgers wie möglich während der Prüfung des Präparats betrachtet werden kann ohne dessen Umherschiebens um die Präparatstufe, wird diese öffnung in der Präparatstufe so groß wie möglich gemacht und gibt die gesamte Breite des Objektträgers frei. Wenn der Objektträger auf die Präparatstufe geschoben würde, während die Präparatstufe in der Lichtbahn der Objektiv- und Kondenserlinsen positioniert ist, würde der Objektträger in diese öffnung fallen. Objektträger für Mikroskope werden zur Zeit im allgemeinen aus durchsichtigem Glas hergestellt. Dieses Glas ist extrem brüchig und splittert, verschleißt und bricht sehr leicht. Was sonst als normale und sichere Vorgänge zum Handhaben und Klemmen der meisten anderen Materialien betrachtet wird, ist im allgemeinen für gläserne Objektträger für Mikroskope nicht zufriedenstellend. Die Kratzwirkung und die Verschleißwirkung der Glaskanten zerstört viele der von ihnen berührten Metall- und Kunststoffflächen und macht sie unbrauchbar, wenn übermäßiger Reibdruck ausgeübt wird. Aufgrund dieser Kratz-, Splitter-, Brech- und Abriebeigenschaften müssen die gläsernen Objektträger sanft und vorsichtig gehandhabt werden. Ein festes Klemmen der Glasoberflächen und die Ausübung von übermäßigen Flächen- und Seitendrücken darauf selten vermieden werden. Beim Hin- und Herbewegen des Objektträgers sollte ein übermäßiges Reiben der Glaskanten an den Metall- und Kunststofflachen vermieden werden.

Ganz egal wo es sonst vermieden wird, das Klemmen und Führen ' des gläsernen Objektträgers kann an der Präparatstufe des Mikroskops nicht verhindertwerden. Wenn der Objektträger

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sicher aufgesetzt und richtig ausgefluchtet werden soll, muß ; er genau In seine Stellung geführt und dann geklemmt werden. ; Dieses Klemmen muß jedoch so sanft wie möglich erfolgen.

Das automatisierte Mikroskop-Objektträgersystera der Erfindung entnimmt die Objektträger einzeln einem Speicher und legt sie auf die Präparatstufe in einem an das Objektiv- und Kondensorlinsensystem angrenzenden Bereich, wonach die Präparatstufe sich waagrecht bewegt und dann den Objektträger zur Betrachtung in den optischen Lichtweg der Ojektivlinse befördert. Die Betrachtung erfolgt im allgemeinen elektronisch ohne Einwirkung der Bedienungsperson mit Ausnahme, wo die Bedienungsperson eine Prüfung eines besonderen Gegenstands wünscht. Befindet sich der Objektträger einmal in der optischen Lichtbahn der Objektivlinse, so aktiviert ein von der Mikroskopbetrachtungselektronik erzeugtes Signal den Z-Achsen-Fokussiersteuermotor für die Präparatstufenanordnung und bewegt die Mikroskopstufe senkrecht, bis sich das Präparat im Brennpunkt befindet. Andere von der Systemelektronik erzeugte Signale aktivleren die X- und Y-Achsen-Positionssteuerraotorenund bewegen den Objektträger genau um die waagrechte Prüfebene und plazieren das Präparat in irgendeiner Stellung oder Folge von Stellungen, die zur Prüfung des Präparats erforderlich ist. Das Fokussieren des Präparats während dieser Stellungswechsel wird bei Bedarf automatisch korrigiert durch die Steuersignale der Mikroskopbetrachtungselektronik.

Der Objektträger wird vom Magazin, in dem die Objektträger gespeichert sind, auf die Präparatstufe des Mikroskops bis zu einer Stellung geschoben, in der der aus dem Magazin gewählte Objektträger an das Objektiv- und Kondensorlinsensystem angrenzt und außerhalb der optischen Lichtbahn liegt. In dieser angrenzenden Stellung wird die Präparatstufenöffnung durch ein Konstruktionsglied überbrückt, das kurzzeitig so positioniert wird, daß der Objektträger auf die Präparatstufe geschoben werden kann, wenn er vom kurzzeitig

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anwesenden Füllstück getragen wird. Nachdem der Objektträger auf die geladene Präparatstufe gelegt ist, bewegt er sich in die Lichtbahn der Objektiv- und Kondensatorlinsen zur Betrachtung des Präparats, während das Füllstück zurückbleibt und außerhalb des optischen Betrachtungsfelds bleibt.

Bei der dargestellten Ausführungsform wirjd der Objektträger unmittelbar auf die Mikroskopstufe gelegt, die im Ladebereich positioniert ist und darauf wartet, daß der Objektträger ankommt und daraufgelegt wird. Bei einer alternativen Ausführungsform würde der Objektträger im Ladebereich angebracht werden, wenn sich die Mikroskopstufe nicht dort, sondern anderswo in einer angrenzenden Stellung befindet. Dann würde die Mikroskopstufe sich aus dieser angrenzenden Stellung zur Objektträgerladestellung bewegen und den wartenden Objektträger aufnehmen und halten.

Ist die Prüfung des Präparats beendet, so wird der Objektträger entfernt, um Raum für den nächsten Objektträger zu schaffen. Der Objektträger wird zurück in das Magazin gebracht, könnte aber auch bei Bedarf anderswohin geführt werden. Wenn der Objektträger zurück in das Magazin gelegt oder auf andere Weise vom Objektträgerzuführungsweg entfernt wurde, schaltet das Magazin automatisch weiter, um den nächsten Objektträger zum Abgeben oder Zuführen in Stellung zu bringen. Der Zyklus wird dann fortgesetzt, und es wird der nächste Objektträger zur Beobachtung der Präparatstufe des Mikroskops zugeführt.

Nach Beendigung der Prüfung einer besonderen Reihe von Objekt-

trägern kann jeder beliebige einzelne Objektträger, der eine Nachprüfung erfordert, entweder durch Signale der Bedienungsperson oder durch gegebene Steuersignale zur weiteren Prüfung¹ zur Mikroskopbetrachtungsoptik zurückgeführt werden.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Prüfsystems für Mikroskopobjektträger mit den obigen Merkmalen und Vorteilen.

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Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt ein automatisiertes! Prüfsystem für Mikroskopobjektträger mit einer Vielzahl von
Objektträgern, die einzeln mikroskopisch geprüft werden. Ein
Objektträgermagazin wird geschaltet zum Positionieren jedes : Objektträgers für einen Zutritt durch einen waagrechten Zu- ': führungsmechanismus, der einen Objektträger auf einer Mikroskopstufe verschiebt, die eine steuerbare-X-, Y- und Z-Achsen- ', Positionierung aufweist zur Bewegung des Objektträgers in
das optische Gesichtsfeld des Mikroskops, zur Fokussierung
des Bilds und zur Ausführung einer systematischen Prüfung I auf einem gewünschten Bereich des Präparats durch eine < X-Y-Achsen-Vorschubbewegung. Am Ende der Prüfung wird der j Objektträger zum Magazin zurückgeführt und wird der Vorgang { beim nächsten Objektträger wiederholt. Die vorhergehend j geprüften Objektträger» die zum Magazin zurückgeführt wurden, ! können zur Nachprüfung automatisch zur Mikroskopstufe zurück- j geführt werden. i

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin ί zeigt: i

Fig. 1 eine teilweise Schrägansicht aller Teile für die
Objektträgerspeicherung-, Zuführung und -X-Y-Z-Achsenverschiebung sowie der Positionierteile des
Mikroskopstufensystems der Erfindung; j

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ^! mit dort nicht gezeigten Teilen;

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene rechte Seitenansicht von j Fig. 2 zur Darstellung der Y- und Z-Achsen-Verschiebungs- und Positionierantriebe, wobei der Verlauf der j Y-Achsen-Bewegung gestrichelt gezeigt ist; I

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht mit anderen wegge- ! brochenen Teilen zur Darstellung des Verlaufs der
Fokussier- oder Z-Achsen-Bewegung;

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Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht von hinten etwa : entlang der Linie 5-5 von Fig. 2 ^!

Fig. 6 eine teilweise Schrägansicht mit Einzelheiten der Objektträgerstufe.

Gemäß einer in der Zeichnung dargestel1 ten"bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung so ausgerichtet, daß der Objektträger sich stets in einer im wesentlichen waagrechten Ebene befindet, außer dort, wo während der Objektträgefverschiebung ein geringfügiges in Längsrichtung erfolgendes ' Kippen verwendet werden kann. Diese konstante im wesentliche i waagrechte Lage des Objektträgers benützt in optimaler Weise ' die Schwerkraft zum Festlegen, Einspannen und Halten des j Objektträgers an Ort und Stelle. Ein festes Klemmen wird ver- , mieden, wobei dort, wo ein Klemmen erforderlich ist, nur ι ein leichter sanfter Druck ausgeübt wird.Auch werden über-

mäßige Drücke beim Verschieben des Objektträgers in federbe- ^!

lastete Halter oder Klammern vermieden, da die Reibwirkung ^;

eine schädliche abschleifende erodierende Wirkung auf die ■ Glaskanten und -ecken und auf die berührten Materialflächen

hat. Jedoch dort, wo felderbelastete Führungen und Klammern ; verwendet werden»werden leichte Drücke und niedrige Anstell-

berührungswinkel verwendet. j

Eine Schaltanordnung für ein Objektträger-Magazin 11 weist ; eine Gruppe von Objektträgern 12 auf, die in einem Magazin ; 13 gehalten und in gegensei tigern Abstand gruppiert sind. Ein ■,

Steuerantriebsmotor 14 schaltet das Magazin 13 aufeinander- !

folgend, so daß die Objektträger 12 in spezieller Ordnung j

oder Folge zu einer Mikroskop-Präparatstufe 35 geeignet abge- j

geben werden können. Nach der Prüfung werden die Objektträger | 12 bei der dargestellten Ausführungsform zum Magazin 13 zurückgeführt.

Nachdem die durchsichtigen gläsernen Objektträger 12 mit dem zu prüfenden Präparat bereitet wurden, werden sie in das Maga-

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zin 13 eingesetzt. Das Magazin 13 kann so ausgelegt sein, j daß es jede geeignete Anzahl von Objektträgern, z.B. 60, ' halten kann. Das Magazin wird hauptsächlich als vorübergehende i Speicherstation verwendet, von der aus die Objektträger währendj der Prüfung abgegeben und dann wieder aufgenommen werden. Das
Magazin kann auch als langfristiger Speicher verwendet werden.

i Ist das Magazin 13 einmal mit bereiteten Objektträgern 12 ' geladen, so wird es in einen Magazinhalter 15 eingesetzt, der
an senkrechten Kugellagerschlitten 20 befestigt ist und im
Gewindeeingriff mit einer Gewindespindel 16 steht, die nach
dem Kugelumlaufprinzip arbeiten kann und vom Steuermotor 14 j angetrieben wird. Das Magazin 13 wird durch eine geeignete |

nicht gezeigte Halteeinrichtung, etwa Anschlagbolzen, an Ort | und Stelle gehalten.Wenn sich das Magazin 13 in der Magazin- ι schaltanordnung 11 an seinem Einbauort befindet, befinden ' sich die Objektträger 12 im Magazin in einer waagrechten Ebene.! Die Objektträger 12 werden lose in innerhalb des Magazin 13 ! gebildeten Nuten 17 gehalten und können bei Bedarf durch ! nicht gezeigte leicht gespannte Federklammern im Magazin ; eingespannt werden. Diese Federklammern können entweder die j Oberseite oder die Kanten (oder beide) der Objektträger be- '■ rühren, wenn sich die Objektträger in den Nuten 17 befinden.
Diese Nuten 17 sind an der Vorderseite des Magazins an einem
Ende offen und ermöglichen das Entleeren der Objektträger 12 j zur Verschiebung zur Präparatstufe 35 des Mikroskops. An der
Rückseite des Magazins 13 ist eine langgestreckte senkrechte
Öffnung 18 vorgesehen, die einer Druckstange 19 ein Eindringen, und Berühren der Hinterkante eines gewählten Objektträgers 12
und ein Gleiten auf die Präparatstufe 35 des Mikroskops er- ' möglicht. Die Vorderseite des Magazins 13 ist offen und er- i möglicht den Eintritt in das und den Austritt aus dem Magazin ! von Objektträgern. Es kann aber eine dünne nicht gezeigte
Abdeckung auf der Vorderseite des Magazins nach dem Laden angebracht werden, die als Staubabdeckung wirkt und während des
Handhabens ein zufälliges Ausschütten verhindert. Diese dünne
Abdeckung wird abgezogen, wenn das Magazin in den Magazin-

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halter eingesetzt wird und kann wieder aufgezogen werden, , wenn das Magazin entfernt werden soll. j

Die Magazinschaltung erfolgt vorzugsweise elektronisch ge- ;

steuert und programmiert zum schnellen Positionieren jedes > Objektträgers zur Abgabe in aufeinanderfolgender Ordnung oder

irgendeiner anderen Folge durch den Objektträgerverschiebe- ,

mechani smus. ^:

Es können andere Objektträgerspeicherbehälter als das beschriebene Magazin und andere Objektträgerschalt- oder ; Positioniertechniken verwendet werden. So kann etwa ein durch j Schwerkraft erfolgendes Zuführen zum Plazieren der Objektträger in die Abgabe- oder Zufuhrstellung verwendet werden. ; Diese alternativen Verfahren ergeben jedoch im allgemeinen einen Mangel an Anpassungsfähigkeit des beschriebenen Systems, das eine Abgabe von Objektträgern in beliebiger gewünschter i Folge ermöglicht und das auch eine Nachprüfung einer beliebigen Anzahl von vorher geprüften Objektträgern in beliebiger gewünschter Ordnung ermöglicht.

Es werden zwei Objektträgerverschiebemechanismen verwendet, und zwar einer zum Drücken des Objektträgers 12 vom Magazin 13 auf den Objektträgersitz 21, 21' des Mikroskops und der andere zum Zurückdrücken des Objektträgers 12 nach durchgeführter Prüfung in das Magazin 13. Ein alternativer Verschiebemechanismus könnte einen einzigen Mechanismus vorsehen mit einer Anordnung, bei der das Laden durch Drücken und das anschließende Entladen durch Ziehen erfolgt, anstatt der vorliegenden Anordnung, bei der das Laden durch Drücken und j das anschließende Entladen ebenfalls durch Drücken erfolgt.

Nachdem das Magazin 13 in eine Objektträgerabgabestellung ge- ' schaltet wurde, dringt die Druckstange 19 durch die hintere Öffnung 18 des Magazins 13 ein und berührt die Hinterkante j eines Objektträgers 12 und schiebt diesen auf den Objektträger-! sitz 21 und 21'. Die das Ende des Objektträgers 12 berührende Druckstange 19 hat die Form eines U-Profils mit Flanschen 23

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des nach unten offenen Profils. Ein Ausschnitt 22 läßt j

das Ende der Druckstange 19 den Objektträger 12 an zwei !

Punkten berühren. Die Flansche 23 des Druckstangenprofil- j

querschnitts sind langer als die Dicke des Objektträgers, i

auf den sie stoßen, und überdecken diese. Dies dient zur ■

Sicherstellung einer vollständigen Berührung zwischen der ■ Druckstange und dem Ende des Objektträgers. In der Präparatstufe 35 des Mikroskops sind Nuten 24 vorgesehen, die einen

Raum für die Flansche 23 bilden. Die Drückbewegung des Objektträgers 12 ist im wesentlichen ■

geradlinig und kann entweder eine im wesentlichen konstante j Geschwindigkeit haben oder bei Beginn der Objektträgerverschiebung eine gesteuerte Beschleunigung und beim Ende der
Objektträgerverschiebung eine gesteuerte Verzögerung haben.

Die Steuerung der Beschleunigung und Verzögerung der Objekt- ^;

trägerverschiebung ist von Nutzen beim Minimieren der Trag- !

heitswirkungen des plötzlichen Anfahrens und Anhaltens : während der höheren Verschiebungsgeschwindigkeiten der Objektj-

träger. ^!

Die Drückstange 19 kann durch eine beliebige geeignete Vorrichtung mit linearer Bewegung betätigt werden, etwa durch ' einen Kulissentrieb oder Nocken, durch Zahnstangengetriebe ; oder durch eine Gewindespindel mit Mutter, die mit einem j Antrieb gekuppelt ist. Bei der dargestellten Ausführungs- \ form werden ein teilweiser Kulissentrieb 25 und ein mit I Teilumdrehung arbeitender umsteuerbarer Antriebsmotor 26
verwendet. '.

Das Einsetzen des Objektträgers 12 in die aufgesetzte und ■

gehaltene Stellung auf den Sitzen 21,21' ist am besten in '

Fig. 6 gezeigt, wo eine feste Kantenführung 46 und eine j Federklemmkantenführung 48 vorgesehen sind. Diese Kanten- _;

führung ist ein gebogener Federdraht, der verschiebbar in I

Queröffnungen in Stützen 49 gelagert ist, die an den Vor- j Sprüngen der Präparatstufe 35 befestigt sind. Beim Eintritt
eine

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eines Objektträgers berührt ein Ende hiervon den Federdraht j 48 unter einem geringen Anstellwinkel, wobei die Durchbiegung des Drahts 48 die andere Kante des Objektträgers gegen j die feste Kantenführung 46 drückt. Die Einsetzbewegung I dauert an, bis der Objektträger einen Endanschlag 27 berührt, der bei 50 hinterschnitten sein kann, um den Objektträger zwangsläufig festzuhalten.

Der Objektträger 12 wird gegen den Endanschlag 27 durch eine federbelastete Einrichtung 28 gedrückt, die im Kulissentrieb 25 vorgesehen ist und der Drückstange 29 ein festes Drücken , des Objektträgers 12 auf den Endanschlag 27 ermöglicht, ohne; den Objektträger zu zerdrücken oder ihn übermäßig stark aufprallen zu lassen. Nachdem die Drückstange 19 ihren Vorwärts-i hub des Objektträgers 12 und die Verweildauer, sofern ange- ! wendet, beendet hat, steuert ein Rückwärtsantrieb durch den
Motor 26 die Richtung der Betätigungseinrichtung 25 für die
geradlinige Bewegung der Drückstange um, um die Drückstange
1.9 zurück in ihre Ausgangsstellung zu bewegen. ;

Um den Objektträger 12 aus der Präparatstufe 35 des Mikroskops zu entfernen enthält ein entsprechender Drückstangenmechanismus (der in Fig. 2 von links nach rechts arbeitet)
eine Drückstange 19', einen teilweisen Kulissentrieb 25'
und einen Motor 26', der bei Bedarf erregt wird, um den j Objektträger 12 zum Magazin 13 zurückzuführen. '

Eine Mikroskopstufenpositionieranordnung enthält eine Objektträgerstufe 35, die auf einer motorisierten Präzisions-X-Y-Achsen-Positi onieranordnung 34 befestigt ist zum Be- | wegen und Positionieren des Präparats längs einer waagrechte« Ebene zusammen mit einer auf und ab erfolgenden motorisierte^ Z-Achsen-Bewegung zum Fokussieren des Präparats. !

Ein Gleitglied 36 der X-Y-Achsen-Positionieranordnung 34

ist befestigt zur Gleitbewegung in der Y-Richtung gegenüber ₍

einem kombinierten Y-Achsen-Basis- und Y-Achsen-Gleitglieds !

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50 durch gerade Rollengleitführungen 37. Das kombinierte Y-Achsen-Basis- und Y-Achsen-Gleitglied 50 ist seinerseits zur Bewegung in der X-Richtung angebracht durch gerade Rollenglei tführungen 38, die auf einem kombinierten X-Achsen-Basis- und Z-Achsen-Bewegungsglied 39 befestigt sind. Die sich kreuzenden gerade Präzisionsroilengleitführungen 37, 38 sorgen für eine mit niedriger Reibung arbeitende gerade Präzisionsbewegung, wenn die Y- und X-Achsen-Gleitgl1eder 36 und 35 durch Präzisionskugelumiaufschnecken 41 bzw. 42 angetrieben werden, die durch steuernde Schrittmotoren 43, 44 für den Antrieb und die Positionskontrolle gedreht werden. Die gesamte X-Y-Achsen-Positionieranordnung wird auf einer Z-Achsen-Positionieranordnung 40 getragen, die, wie im folgenden beschrieben in senkrechter Richtung angetrieben wird.

Die Präparatstufe 35 ragt aus dem Y-Achsen-Gleitglied 36 für die Objektträgerpositionierung und weist in ihrer Mitte eine breite Öffnung 45 auf, die gemäß Fig. 1 und 6 durch ein Füllstück 52 besetzt ist. Beim Stattfinden einer Y-Achsen-Bewegung ist zwischen der Kondensatorlinse 9 und der Objektivlinse 10 befindlichen Objektträgers 12 bleibt das Füllstück 52 zurück und gibt die öffnung 45 den maximalen Bereich der durchsichtigen Oberfläche des Objektträgers zur Beleuchtung für die optische Beobachtung frei.

Die Präparatstufe 35 weist eine Kantenführung 46 und einen Endanschlag 27 auf, die das Einspannen und Positionieren des Objektträgers 12 beim Laden auf die Präparatstufe 35 unterstützen. Der Endanschlag 37 kann eine geringe entgegengesetzte Abschrägung haben, die beim Halten und Abwärtsdrücken des j Objektträgers 12 auf die Tragflächen 21, 21' mithilft. ^;

Während der Verschiebung zur Präparatstufe 35 wird der Objekt-· träger 12 durch eine langgestreckte bogenförmige Feder 48 | in die Kantenführung 46 geführt und dagegen geklemmt und am : Endanschlag 27 gehalten. Diese Feder ist dadurch befestigt, | daß sie verschiebbar durch waagrechte Bohrungen in Stützen 49 !

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hindurchragt, die von den vorstehenden Enden der Präparat- \ stufe 35 nach oben ragen. Ein Objektträger 12 wird durch die | Drückstange 19 angetrieben, wobei die vordere Ecke und die Kante die bogenförmige Feder 48 unter einem geringen Anstell- j winkel berühren. Der Vorschub des Objektträgers 12 in Richtung! zu seiner aufgesetzten Stellung biegt die bogenförmige Feder 48 durch ihre Ablenkung aus der Bahn einer.Kante des Objektträgers 12, dessen andere Kante mit der Kantenführung 46 in Verbindung steht. Die Feder 48 übt somit eine geringe Querkraft auf die Kante des berührten Objektträgers 12 aus, um ihn gegen die Kantenführung 46 positioniert zu halten. Am _: Ende der Bewegung der Drückstange 49 ist der Objektträger 12 genau am Endanschlag 27 und an der Kantenführung 46 positioniert und wird in dieser Stellung durch den- geringen Druckgehalten, der von der Feder 48 auf die freie Kante des Objektträgers 12 ausgeübt wird.

Ein verlängerter Teil 51 des X-Achsen-Positioniergleitglieds 45 weist eine nach oben weisende Fläche 52 auf, die als Brücke oder Füllstück für die öffnung 45 der Mitte der Präparatstufe dient. Dieses Füllstück 52 ist nur in Betrieb, wenn das Y-Achsen-Positioniergleitglied 36 sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet und die Präparatstufe 35 aus dem Gesichtsfeld der Mikroskopobjektivlinse 10 entfernt ist. Nachdem ein Objektträger 12 auf die vorstehenden Halter

geladen ist, die die Objektträgersitze 21 und 21' der Präparatstufe 35 bilden, wird das Y-Achsen-Positioniergleitglied 36 durch den Y-Achsen-Antriebsmotor 43 ausgefahren zur Auswärtsbewegung der Präparatstufe 35 in das Gesichtsfeld der Mikroskopobjektivlinse. Das Füllstück 52 bleibt hier- j durch zurück, wodurch die mittlere öffnung 45 in der Präparatstufe 35 abgedeckt und dem optischen Gesichtsfeld ein ; maximaler Objektträgerbereich ausgesetzt wird. Dieses Füllstück 52 in der Objektträgerladestellung hindert den Objektträger 12 daran, während des Lade- und Entladevorgangs des

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Objektträgers durch die Öffnung 45 der Präparatstufe 35 j hindurchzufallen.

Nach der Positionierung des Objektträgers 12 zwischen der Kondensorlinse 9 und der Objektivlinse 10 erfolgt das Fokussieren durch Anheben und Absenken der¹ X-Y-Achsen-Posi ti onieranordnungsbasis 39. Die Basis '39 wird an einer senkrechten Bewegung durch vier Stangenflihrungen 60 gehindert, die durch gerade Kugelumlauflager 31 hindurchragen und jegliche seitliche Bewegung verhindern, jedoch eine Auf- und Abbewegung zulassen. Ein sich waagrecht bewegender ' Keil 63 mit geneigter Ebene ruht auf geraden Rollenlager- I glei tflihrungen 64, 65 und ist an einer Betätigungsschraube , 68 befestigt, die durch einen Servosteuermotor 67 ange- | trieben wird. Der Keil 63 positioniert das Z-Achsen- i Positionierbewegungsglied 39 senkrecht, das darauf durch ; eine geneigte Unterseite getragen wird, die auf der Ober- > fläche des Keils 63 gleitet. Ein Servosignal aus der Mikroskopoptikelektronik betätigt den Servosteuermotor 67, der j die Schraube 68 dreht und den Keil 63 waagrecht einwärts ' oder auswärts antreibt zum Anheben oder Absenken der Anord- j nung zum Fokussieren, wobei die Anordnung enthält: kombiniert das Z-Achsen-Bewegungsglied und die X-Achsen-Basis 39, kombiniert das X-Achsen-Bewegungsglied und die Y-Achsen-Basis ₍ 50, das Y-Achsen-Bewegungsglied 36 und die Präparatstufe 35. ! Der Servosteuermotor 67 kann mit einem Getriebe für jede gewünschte Drehzahluntersetzung versehen sein.

Die Kondensatorlinse 9 ist durch einen Halter 69 am Unterteil , der X-Achsen-Positionierbasis 39 befestigt. Diese Basis und ; somit die Kondensorlinse ; 9 bewegt sich in der waagrechten . X-Y-Ebene nicht, sondern bewegt sich zur Fokussiereinstellung ■ in der Z-Achse auf- und abwärts. i

Eine Alternative zum schraubengetriebenen sich waagrecht ^[ bewegenden Teil für die Positionierung würde darin bestehen, :

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das zum unmittelbaren Fokussieren die X-Y-Achsen-Positionier-Anordnung durch entweder eine senkrechte Gewindespindel oder ein Zahnstangengetriebe unmittelbar angehoben und abgesenkt wird. Die Gewindespindel oder das Zahnstangengetriebe könnten durch Antrieb über ein Getriebe jede zusätzliche Bewegungsuntersetzung ausführen, die zum feinen oder* genauen Fokussieren gewünscht wird.

Wie oben beschrieben kann die mikroskopische Prüfung des Objektträgers entweder visuell oder automatisch durch bekannte Techniken, etwa die Zellenzählung, erfolgen. Hierzu '

können die X- und Y-Positioniersysteme von Hand oder automatisch gesteuert werden. Somit kann nach dem Fokussieren durch

Betätigung des Z-Achsen-Antriebs 67 der von der Präparat- i stufe getragene Objektträger durch Betätigung des Y-Achsen- . Antriebs 43 und des X-Achsen-Antriebs 44 zu jeder gewünschten j Stelle bezüglich der optischen Achse bewegt werden. Zur automatischen Prüfung werden die Antriebe 43, 44 unter Abtast- ^! oder anderweitiger Programmsteuerung erregt.

Bei Beendigung der Prüfung eines Objektträgers führt der Y-Achsen-Antrieb für die waagrechte Positionierung den auf der Präparatstufe befindlichen Objektträger zu der über dem Füllstück 52 befindlichen Stellung zurück und ermöglicht es, daß die Drückstange 19', wie oben beschrieben, den Objekt-; träger zurück in die Speicherstellung im Magazin schiebt.

Alle in der Beschreibung und Zeichnung angegebenen technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

BROSE^D ^M BROSE

Karl a. DrV\CC ^D- ¹^¹ DI¹VaCc! ^D'P^|om

Ingenieure

D-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; Te:. (063) 7 93 30 T; Tele- 521214* *>-os d; Cables: -Patenlibus- München

ihr zeichen Tag: 29. November 1977

Yourref Case 746617 Date:

Michael P. Georges, Lake Park, Florida, USA

Patentansprüche

Positioniersystem für Objektträger eines biomedizinischen Mikroskops zur automatischen aufeinanderfolgenden Prüfung einer Gruppe von Objektträger, gekennzeichnet, durch wenigstens einen Objektträger (12) mit darauf angeordnetem zu untersuchendem Präparat, wobei der Objektträger (12) zur Beförderung des Präparats bewegt werden kann, durch ein Magazin (13) zur Speicherung mehrerer aufeinanderfolgender Objektträger (12), durch eine Einrichtung (11) für das Magazin (13) zum intermittierenden Bewegen eines Objektträgers (12) in eine Austrittsstellung oder eine Eintrittsstellung für den Objektträger (12), durch eine Verschiebeeinrichtung (19, 19') für den Objektträger (12), die gegenüber dem Magazin (13) angeordnet 1st zum Ausstoßen des Objektträgers (12) aus dem Magazin (13), der sich im Magazin (13) befindet und an dieser Austrittsstellung oder Eintrittsstellung für den Objektträger (12) positioniert ist, durch eine Objektträgerstufe (35) zur

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ORIGINAL INSPECTED—

Aufnahme des aus dem Magazin (13) ausgestoßenen Objektträgers (12), durch eine automatische Einrichtung, die den auf der Objektträgerstufe (35) befindlichen Objektträger (12) zuerst registriert und dann beweglich darauf hält, durch eine Positioniereinrichtung (34), die die Objektträgerstufe (35) trägt und so bewegt werden kann, daß sie die Objektträgerstufe (35)'mit einem darauf | getragenen Objektträger (12) in einer Ebene bewegt, und durch eine Einrichtung (39) zur Befestigung eines optischen Systems (9, 10) eines Mikroskops angrenzend an einen in j der Ladestellung der Objektträgerstufe (35) gehaltenen ' Objektträger (12) in der Weise, daß durch eine Verschiebe- j bewegung der Positioniereinrichtung (34) der Objektträger (12) in dj_e optische Achse des optischen Betrachtungs- ; systems (9, 12) bewegt wird zur optischen Prüfung des j auf dem Objektträger (12) befindlichen Präparats, wobei i die Verschiebeeinrichtung (19, 19') eine gegenüber der j Objektträgerstufe (35) angeordnete Einrichtung (19¹) ' aufweist zur Bewegung des Objektträgers (12) aus der ; Objektträgerstufe (35) nach der mikroskopischen Prüfung. !
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein unter der Objektträgerstufe (35) befindliches Kondensorlinsensystem (9), das betätigbar ist zum Richten von gebündeltem , Licht durch den Objektträger (12) auf den Bereich des gerad^ geprüften Objektträgers (12) und in das optische Be- j trachtungssystem (9, 10) des Mikroskops, und durch eine Objektivlinsenanordnung (10) des optischen Betrachtungs- ; systems (9, 10), die so angeordnet ist, daß sie das j gebündelte Licht empfängt, das durch das Kondensorlinsen- ' system (9) zum optischen Betrachtungssystem (9, 10) gerichtet ist. I
3. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine senkrechte Positioniereinrichtung (40), die die waagrechte Positioniereinrichtung (34) trägt und betätigbar ist zur

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senkrechten Bewegung der Objektträgerstufe (35) mit einem darin gehaltenen Objektträger (12).
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die waagrechte Positioniereinrichtung einen X-Y-Achsen-Tisch (34) enthält mit einer oberen Schlittenanordnung (36, 50) und einer unteren Schlittenanordnung (50/ 30), wobei jede Schlittenanordnung (36, 50; 50, 39) ein oberes bewegbares Glied (36; 50) und ein unteres feststehendes Glied (50; 39) enthält und wobei die untere Schlittenanordnung (50, 39) die obere Schlittenanordnung (36, 50) unter 90 Grad gegeneinander versetzt trägt zur verschiebbaren Bewegung längs rechtwinkeliger Koordinaten.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der X-Y-Achsen-Tisch (34) auf der senkrechten Positioniereinrichtung (40) getragen und von dieser angetrieben wird.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Positioniereinrichtung (40) eine sich waagrecht bewegende geneigte Ebene enthält, die so mit dem X-Y-Achsen-Tisch (34) im Eingriff steht, daß sie diesem eine senkrechte Bewegung erteilt, wobei die geneigte Ebene durch einen positionierenden Steuermotor (62) angetrieben wird.
7. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerstufe (35) zwei waagrechte Vorsprünge enthält, die sich vom unteren bewegbaren Glied (36) der oberen Schlittenanordnung (36, 50) des X-Y-Achsen-Tischs (34) aus erstreckt.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerstufe (35) eine entfernbare waagrechte Tragkonstruktion (52) aufweist, die den Raum zwischen den beiden waagrechten Vorsprüngen überbrückt und mit den waagrechten VorsprUngen zusammenarbeitet, um vorübergehend eine kontinuierliche Bahn zum unmittelbaren Laden eines Objekt-

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trägers (12) auf die Objektträgerstufe (35) zu bilden.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die waagrechte Tragkonstruktion (52) eine im wesentlichen kontinuierliche waagrechte Fläche mit den waagrechten Vorsprüngen bildet.
10.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da3 die abnehmbare waagrechte Tragkonstruktion eine Plattform (52) enthält, die am unteren feststehenden Glied (50) der oberen Schlittenanordnung (36, 50) des X-Y-Achsen-Tischs (34) befestigt ist.
11.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerbewegungseinrichtung eine Stange (19) zum Ergreifen des Endes eines Objektträgers (12) enthält.
12.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden waagrechten Vorsprünge miteinander ausgefluchtete parallele Nuten (24) in ihrer oberen Fläche (21, 22') aufweisen und daß die waagrechte Antriebseinrichtung (19, 19') eine U-profi1förmige Druckstange (19) enthält zum Ergreifen des Endes eines Objektträgers, wobei die Flansche (23) der Druckstange (19) sich in die Nuten (24) erstrecken.
13.System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden waagrechten Vorsprünge und die waagrechte Fläche miteinander ausgefluchtete parallele Nuten (24) in ihrer Oberseite aufweisen, und daß die waagrechte Antriebseinrichtung (19, 19') eine U-profi1förmige Drückstange (19) enthält zum Ergreifen des Endes eines Objektträgers (12), wobei sich die Flansche (23) der Drückstange (19) in die Nuten (24) erstree ken.
14.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerstufe (35) Seitenführungen (46, 48), eine Klemmeinrichtung (46, 48, 49) und einen Endanschlag (27) für den

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Objektträger (12) aufweist.
15.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Objektträgerstufe (35) Seitenführungen (46, 48) und eine
Klemmeinrichtung (46, 48, 49) von etwa der Dicke des
Objektträgers (12) und einem Endanschlag (27) fUr einen
Objektträger (12) aufweist.
16.System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der Seitenführungen (46, 48) an der Objektträgerstufe
(35) eine federbelastete Seitenführung (48, 49) ist zum ι Drücken des Objektträgers (12) seitlich auf eine gegenüberliegende feststehende Seitenführung (46) und zum Festhalten! des Objektträgers (12) nach dem Aufsitzen am Endanschlag ; (27). i
17.System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ' Seitenführungen und die Klemmeinrichtung aus einer feststehenden Seitenführung (46) und einer federbelasteten

Seitenführung (48, 49) bestehen, die an den beiden waag-

I rechten Vorsprüngen gehalten wird zum Ergreifen der Kante

eines auf die Objektträgerstufe (35) ausgestoßenen Objekt- ! trägers (12), zum Drücken des Objektträgers (12) auf die
feststehende Kantenführung (46) und zum Festhalten des
Objektträgers (12) nach dem Aufsitzen am Endanschlag (27). ι
18.System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die [ federbelastete Seitenführungs- und Klemmeinrichtung
(46, 48, 49) eine sich zwischen den beiden Vorsprüngen
erstreckende gekrümmte Feder (48) aufweist. j
19.System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die i federbelastete Seitenführung (48, 49) am Ende jedes der
beiden Vorsprünge eine nach oben ragende Stütze (49) auf- · weist, wobei wenigstens eine der Stützen (49) eine quer
hindurchverlaufende Öffnung aufweist, wobei ein gebogener ! Federdraht (48) an den Stutzen (49) gehalten wird und sich _:

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- 6 verschiebbar durch durch diese Öffnungen erstreckt.
20.System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Stütze (49) eine quer hindurchverlaufende Öffnung aufweist,
wobei sich der Federdraht (48) verschiebbar durch die ' Öffnungen erstreckt.
21.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das

Magazin (13) senkrecht angeordnet ist und folgendes aufweist: waagrechte Nuten (17) zum losen Halten der Objektträger (12),

eine Öffnung in einem Ende der Nuten (17) für den Eintritt
und Austritt der Objektträger, einen Anschlag am anderen i Ende der Nuten (17) zum Positionieren und Halten der Objektträger (12) und eine Öffnung im Magazin (13), damit die : Objektträgerverschiebeeinrichtung (19, 19') eindringen, einenj Objektträger (12) ergreifen und diesen dann aus dem Magazin
(13) ausstoßen kann. '
22.System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die : Objektträgerverschiebeeinrichtung (19, 19') für das Ausstoßen eines Objektträgers (12) aus dem Magazin (13) eine gesteuerte Beschleunigungs- und Verzögerungseinrichtung für eine ruckfreie Bewegung aufweist.
23.System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Objektträgerverschiebeeinrichtung zum Ergreifen des Endes
des Objektträgers (12) eine Druckstange (19) und zum Zurückdrücken des auf der Objektträgerstufe (35) befindlichen
Objektträgers (12) in das Magazin (13) eine Einrichtung (19") enthält.
24.System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (13), die Objektträgerstufe (35) und das optische Betrachtungssystem (9, 10) des Mikroskops so unmittelbar aneinandergrenzend angeordnet sind, daß der aus dem Magazin '. (13) in die optische Achse des optischen Betrachtungssystems
(9, 10) ausgestoßene Objektträger (12) in einer minimalen Zeitdauer verschoben wird.

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25. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion für das Transportieren des Objektträgers (12) zur Mikroskopladestellung der Objektträgerstufe (35), wobei die Tragkonstruktion zurückbleibt, wenn die Objektträgerstufe (35) für einen geladenen Objektträger (12) den Objektträger (12) in die optische Achse des optischen Betrachtungssystems (9, VO)' des Mikroskops bewegt.
26. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerstufe (35) einen oder mehrere waagrechte Vorsprünge aufweist, die sich vom oberen bewegbaren Glied: (36) der oberen Schlittenanordnung (36, 50) des X-Y-Achsen-Tischs (34) erstrecken, wobei die waagrechten Vorsprünge den Objektträger (12) aufnehmen und halten.
27. System nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion für das Transportieren des Objektträgers (12) zu der Stellung, in der der Objektträger (12) auf die waagrechten Vorsprünge der Objektträgerstufe (35) geladen wird, wobei die Tragkonstruktion zurückbleibt, wenn die geladenen waagrechten Vorsprünge den Objektträger (12) in die optische Achse des optischen Betrachtungssystems (9, 10) des Mikroskops bewegen.
28. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerverschiebeeinrichtung (19, 19') eine Einrichtung (28, 28') zur Aufnahme der Oberwegbewegung enthält, damit der Objektträger (12) am Ende seiner Verschiebebewegung zur Objektträgerstufe (35) nicht zerbrochen wird.
29. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange 19 eine Einrichtung (28) zur Aufnahme der Stangen-Überwegbewegung enthält, damit der Objektträger (12) am Ende seiner Verschiebebewegung zur Objektträgerstufe (35) nicht zerbrochen wird.

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30. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme der StangenUberwegbewegung eine Feder (28) ist.

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