DE3432637A1

DE3432637A1 - Mikroskop

Info

Publication number: DE3432637A1
Application number: DE19843432637
Authority: DE
Inventors: Itaru Endo; Yasuo Hachiouji Tokio/Tokyo Inoue
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3432637C2; US4573772A

Description

OLYMPUS" OPTICAL CO., LTD,
Tokyo, Japan - -

.Mi kroskop

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop von umgekehrten Aufbau ^invertiertes Mikroskop), wobei eine Kondenserlinse oberhalb eines Ob j ekti vti öches, und ein Objektiv unterhalb dieses Tisches angeordnet ist, so daG ein Objekt, aas auf den Objektivtisch gelegt wurde, von unterhalb des Tisches her betrachtet werden kann.

In der Medizin, in der Biologie sowie in der Gentechnik werden in neuerer Zeit Mikroskope dazu verwendet, einen Kern aus dem übrigen Teil einer Zelle abzutrennen oder . sonstige Zeil- ^ verpflanzungen- vorzunehmen, eine kleine Menge eines Enzyms oder eines Medikamentes einer Zelle einzuimpfen oder den elektrischen Widerstand der Zellsubstanz zu messen. Die Größe der-

artiger Objekte betr-ägt—einige Mikron bis zu Bruchteilen eines Mikrons. Derartige Arbeiten nennt man Mikro-Manipulation oder Mikro-Operation. Das Mikroskop wird damit nicht zum Instrument des Betrachters ^—Sündern auch des Operierens.

Bei dem Versuch, herkömmliche-Mikroskope für die Mikro-Operation zu verwenden, erfordert es bereits viel Zeit, das — Zubehör zu wechseln, und zwar bereits„von der Phasen-Differenz-Mikroskopie zur Differential-Interferenz-Mikroskopie; bereits das Einstellen dieses Zubehörs erfordert Zeit,—Mühe ~~~-— und Aufwand. Will man eine kleine Menge eines Stoffes in eine ^.Zelle injizieren, so muß nicht nur die Mikro-In j ektions-Einrichtung selbst eingestellt werden, sondern es müssen auch zusätzliche Vorrichtungen wie eine Phasen-Differenz-Vorrichtung zum Betrachten transparenter^Zellen und ein Stereomikroskop zum Fixieren der Position des Nadelpunktes der Injiziervorrichtung eingestellt werden. Die Probleme bestehen darin, daß die Tischfläche nicht ausreicht, daß man viel Zeit sowie teure und aufwendige Zubehör-Werkzeuge benötigt.

Weiterhin strebt man an, das invertierte Mikroskop derart zu gestalten, daß es für die unterschiedlichsten Untersuchungsobjekte geeignet ist. Dieses gesamte Systemzubehör für die Betrachtung von dem Austausch während der Betrachtung wie beispielsweise Warmhalteboxen, Mikro-Manipulatoren, Großkulturbehälter, Tischaustauschung und Revolveraustauschung, betreffenden erster Linie den Mikroskoptisch und sind sehr vielfältig. Hierbei gibt es vor allem Schwierigkeiten, die im Aufbau « herkömmlicher Mikroskope liegen; der Kondenser-Halter oder dgl., der oberhalb des Tisches angeordnet ist, kollidiert nämlich mit dem Einsetzen oder Einstellen und Austauschen des Zubehörs und macht derartige Arbeiten kompliziert oder gar

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undurchführbar.

Um die Probleme bei einem invertierten Mikroskop zu lösen, beispielsweise gemäß der Japanischen Patentanmeldung Nr. 37848/1982, wurde schon eine "Stütze zum Tragen eines Beleuchtungssystemes mit einer Lichtquelle und einer Kondenserlinse derart vorgesehen, daß ein rückwärtiges Herausführen, aus dem Mikroskop-Tubus in dessen Basisbereich entsteht. Es genügt jedoch nicht, das Hindernis zu entfernen. Außerdem ist die~Probe auf-dem Mikroskoptisch beim Einsetzen des Manipulators nicht ausreichend beleuchtet, womit eine neue Komplikation auftritt. Außerdem hat sich bei der praktischen .Ausführung gezeigt, daß"die Dauerhaftigkeit und Präzision des Schwenkteiles der Stütze nicht genügen. Ein weiteres Problem bei bekannten invertierten Universalmikroskopen besteht darin, daß lediglich der Kondenser-Halter nach oben entfernbar ist. Genau wie oben werden auch bei dieser Ausf ührungs.f orm nicht genügend Teile weggenommen; wird hierbei der Tisch ausgetauscht oder die Warmhaitebox eingebaut, so verbleibt das Hindernis immer noch und der nach oben entfernte Kondenser-Halter schneidet das beleuchtende Licht. Beim Wiedereinsetzen und Wiedereinstellen tritt somit eine weitere Komplikation auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop von umgekehrtem Aufbau zu schaffen, wobei die Zubehörteile sowie die zu betrachtenden Proben leicht eingesetzt und wieder entfernt werden können, und bei dem - ganz allgemein gesprochen der Bedienungskomfort hoch ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen wiedergegebenen Merkmale gelöst.

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Die Erfindung ist anhand—der Zeichnung erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in schematischer-,Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines invertiert-aufgebauten Mikroskopes.

Fig. 2 zeigt im Vertikalschnitt einen T.eil einer Haltevorrichtung.

Fig."3 zeigt im. Horizontalschnitt einen Teil der

Haltevorrichtung» . ;

Fig. 4 zeigt in schematischer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

S Fig. 5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine dritte Ausführungsform.

Fiq. 6 gibt dieselbe schematische Seitenansicht wie Fig. 1 wieder, wobei die Position einer-.· Phasendifferenz-Vorrichtung eine andere ist.

Die Fig. 7 und 8 sind schematische Seitenansichten, wobei die Position der Haltevorrichtung bei einer vierten Ausführungsform verändert sind.

In den Figuren 1-3 sieht man einen Mikroskop-Korpus 1, eine _t senkrechte Stütze 2 zum Tragen des Beleuchtungssystems, eine Lichtquelle 3, eine Haltevorrichtung 4, die derart angeordnet ist, daß sie verdrehbar ist in einer Ebene, die senkrecht zu einer optischen Achse 0 liegt, die wiederum ihrerseits senkrecht verläuft; ein Paar Halter 5,5 in zueinander symmetrischen

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-Positionen, eine Phasendifferenz-Vorrichtung 6 als Phasendi f f erenz-Betrachtungs^iftrrrdeTrserlinse , die durch den in der Zeichnung rechts dargestellten Halter 5 gehalten ist; eine Differential-Interferenz-Vorrichtung 7, die als Differential-Interferenz-Betrachtungs-Kondens'erTinse ausgebildet und von dem in der Zeichnung liegenden Halter 5 getragen ist; einen

• Mikroskop tisch 8 ,; ein ~Gtr3%trtxv~9, einen Revolver 10, der das "■-.. Objektiv 9 trägt, eine Betrachtungsröhre 11, sowie schließlich eine Probe. 12, die sich auf'dem Mikroskop tisch 8 befindet.

Die Figuren 2 und 3 s-ind vertikale Schnittansichten, die~~im "einzelnen den Aufbau der oben erwähnten Haltevorrichtung 4 veranschaulichen. Dabei erkennt man eine drehbare Stütze 13,· die in einer Horizontalebene (vertikal zur optischen Achse 0) auf "Stütze 2 „verdrehbar ist, eine Stellschraube 4, die in die Stütze 13.eingeschraubt ist und diese in einer gewünschten Verdreh-Position zu fixieren vermag, ein Paar von Schwalbenschwänzen 15, 15, die in zueinander symmetrischen Positionen fixiert sind und sich vertikal erstrecken, ein Paar Zahnstangen 16,16, von denen jeweils einer an einem Schwalbenschwanz 1';, 1 5 befestigt ist und sich ebenfalls senkrecht erstreckt, ein Paar von Armen 17,17, die jeweils an einem Ende schwalbenschwanz förmige Nuten T7a, 17a, au fwei sen ,^ die ihrerseits in die Schwalbenschwänze 15, 15 eingreifen. Ferner erkennt man ein Paar von vertikal angeordneten Verstellknöpfen, die eine jeweils horizontal verlaufende Schwenkachse bilden und die über entsprechende Wellenritzel 18a, 18a ragen. Die Ritzel 18a, 18a kämmen mit den entsprechenden Zahnstangen 16, 16. < Weiterhin sieht man Ritzel 19, 19, die an den entsprechenden Haltern 5,5 befestigt sind, um diese Halter 5, 5 verdrehbar in der senkrechten Ebene (parallel zur optischen Achse 0) auf dem entsprechenden Arm 17,17 zu halten.

In Figur 3 sieht man weiterhin eine elastische Dichtung, die aus einem Kunststoff besteht, und die an einem Ende des — Schwenkzapfens 19 angeordnet ist. Die Dichtung verjüngt sich in dem Sinne, daß sie außen einen kleineren Durchmesser hat. Ferner ist ein Fixier- oder'Klemmknopf 21 gleitbar auf die

^Buchse 20 aufgesetzt; dieser Klemmknopf "21 verjüngt sich entsprechend dem Mantel des Klemmknopfes 21. Der Klemmknopf 21 _^\ trägt im übrigen ein Außengewinde, das in eine entsprechende _- Gewindebohrung des Armes 17 einschraubbar ist.- In eingeschraubtem Zustand drückt Klemmknopf 21 "die Buchse 20 stärker ein,".--;

um-damit die Reibungskraft zwischen Zapfen 19 und Buchse 20 zu erhöhen."In gelöstem Zustand nimmt die Reibungskraft

.'Zwischen diesen beiden genannten Elementen entsprec-hend ab, so daß sach der Halter 5 in Bezug auf den Arm 17 leichter verdrehen läßt. Die hier angegebene Erläuterung von Arm 17

-und Halter 5 in Fig. 3 bezieht sich lediglich auf den rechten Seitenarm der Drehstütze 13. Für den linken Seitenarm gilt entsprechendes.

Aufgrund des beschriebenen Aufbaus dieses erfindungsgemäßen, umciek'ehrten Mikroskopes, insbesondere aufgrund der Tatsache;, daß die Haltevorrichtung 4 ein Paar von Haltern 5, 5 aufweist, lassen sich die beiden Zubehörvorrichtungen der Phasendifferenz-Vorrichtung 6 und der Differential-Interferenz-Vorrichtung gemeinsam am Mikroskop installieren. Löst man den Klemmknopf 14, so lassen sich die Halter 5, 5 frei in einer Ebene verschwenken, die vertikal zur optischen Achse 0 verläuft, und zwar zusammen mit den Armen—17, 17, den Zahnstangen 16, 16, den Schwalbenschwänzen 15, 15, und der Drehstütze 13. Wird ■* Klemmknopf 14 eingeschraubt, so lassen sich die Halter 5, 5 in jeglicher gewünschten Winkelposition zusammen mit den oben genannten Elementen befestigen. Somit läßt sich ein beliebiges der beiden genannten Zubehör-Vorrichtungen, nämlich

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PJnasendi f f_erenz-Vorrichtung 6 oder Differential-Interferenz-Vorrichtung 7 ganz leicht im Strahlengang des Lichtstrahles anordnen. So kann man beispielsweise ganz einfach und innerhalb einer sehr kurzen-Zeitspanne von der Phasendifferenz-Mikroskopie zur Differential-Interferenz-Mikroskopie wechseln, bei sehr gutem Bedienungskomfort. Bei der Betrachtung mittels der Differential-InterfjBXfiaz^Vjojrrichtung 7 erhält man ein hel-_x

leres und weniger mit einem Hof behaftetes Bild (haliertes

Bild); ein Nachteil besteht lediglich dar.in, daß die Arbeitsentfernung gering ist. Um diesen Nachteil auszugleichen, wen- ^det man die Phasendifferenz-Vorrichtung 6 mit einer größeren Arbeitsentfernunq an.

Figur 4 zeigt, eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In einer Haltevorrichtung 4' sind in diesem Falle ein Halter 23 angeordnet, der eine Phasendifferenz-Injektionsvorrichtung 22 trägt, und ein Halter 25, der ein Stereomikroskop 24 trägt; die beiden Halter sind symmetrisch zur Drehstütze 13 angeordnet. Mit einer solchen Ausführungsform läßt sich eine Injektions-Operation sehr wirksam durchführen. Gerade in der Gentechnik sowie auf dem Gebiet der generativen Biologie wird häufig eine Substanz in lebende Zellen von außen her eingebracht, um die verschiedensten Lebensabläufe zu beobachten. So kommt beispielsweise die Bildung von oder dgl. von Zellen in Betracht, die in einem Züchtungsgefäß einer Schale kultiviert wurden. Hierbei kann man eine erste Prüfung mit dem Stereomikroskop 24 bei geringer Vergrößerung vornehmen. Sodann werden die für das Experiment behandelnden Zellen sortiert; sodann wird die Injektions-Vorrichtung 22 einge- «* setzt und die Injektion in die Zellen vorgenommen. Schließlich werden die Ergebnisse mit dem Stereomikroskop 24 geprüft. Die Kombination von Stereomikroskop 24 mit Injektions-Vorriehtung 22 führt dazu, daß die gesamte Injektions-Operation

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sehr wirkungsvoll wird.Der Injektorteil der ganzen Injektor-Vorrichtung, nämlich eine Mikropipette 22a wird durch Ziehen eines Glasröhrchens mit einem Außendurchmesser von 1mm hergestellt, das eine Mikroelektrode mit einem Außendurchmesser von 0,1 - 0,4 Mikron aufweist; der Außendurchmesser (0,1 -_ 0,4 Mikron) seines .vxi.]Lderen._Bereiches sowie die Gestalt der Nadel werden mit der Temperatur der Elektrode und der.Inten-sität .des magnetischen Feldes verändert. Das Stereomikroskop 24 wird ferner zurr Überprüfen der Nadelspitze nach dem Herstellen der gewünschten Mikropipette 24a verwendet. —__ " ~

Bei der in Figur 3 dargestellten dritten Ausführunqsform ist eine Haltevorrichtung 4¹¹ derart gestaltet, daß sie-in regelmäßigen Abständen das Stereomikroskop 24, die Injektionsvorrichtung 22 sowie eine Phasendifferenz-Vorrichtung 6 mit einem langen Arbeitsabstand und konzentrisch zur Drehstütze 13 tragen kann. Mit dieser Ausführungsform läuft das Arbeiten mit Injektion noch besser.

Beim invertierten Mikroskop gemäO der Erfindung sind nicht nur die beiden o.e. Ausführungsformen möglich, sondern nucn drei Arten von Kombinationen der. Phasendi f f erenz-Vorrichtung und der Injektions-Vorrichtung, der Phasendifferenz-Vorrichtung und einem Mikro-Manipulator, und dem Stereomikroskop und dem Mikro-Manipulator. Ein weiteres Beispiel der Anwendung dreier Zubehörelemente ist ferner die Kombination der Phasendifferenz-Vorrichtung und der Injektions-Vorrichtung.

Wie man besonders gut aus den Figuren 2 und 3 erkennt, läßt sich der Halter 5 in einer zur optischen Achse 0 parallelen Ebene frei verdrehen. Hierzu lockert man den Klemmenknopf 21 und schraubt ihn nach Einstellen der gewünschten Drehposition wieder fest. Es versteht sich, daß man dieses Einschrauben

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"'des Klemmenknopfes· 21 feinfühlig bemessen kann, um damit die Größe der Reibungskraft zwischen Schwenkzapfen 19 und Buchse 20 zu dosieren. So erkennt man beispielsweise recht

\ gut aus Fig. 6, daß der Halter 5 in jedet gewünschten Winkelposition selbsthernmend odeT selbstklemmend stehen bleibt. Bei der Darstellung gemäß Fig. 6 _ist der Halter ein wenig hochgeschwenkt. Selbst dann, wenn das die Probe 12 enthaltende Betrachtungsgefäß 26 verhältnismäßig tief ist, ist die Phasendi fferenz-\ornchtunq 6 beim Einsetzen des Gef'äsaes Κ-, "auf den ,Mikroskoptisch ü,~bzw. beim Entnehmen des tiefäsnea 2ό hiervon nicht, im Wege. Dieser Vorteil läßt sich natürlich auch" "Tür die Di ff erential -Int er f eren?.-Vorri ch tung 7>a"usnutzen. Er. läßt sich weiterhin auch in jenem F a 1-1e- ausnutzen, in welchem ein Arm 17 der rotierenden Stütze 13 zugeordnet i~st und der Halter 5 lediglich als Kondenser-Hal ter benutzt wird. Wird nur ein einziger Arm 17 verwendet, so wie , in Fig. 7 gezeigt, und wird die Haltevorrichtung 4 zu jener Seite verschwenkt, die dem Mikroskop ti sch 8 gegenüberliegt, so ist die Haltevorrichtung k beim Austauschen oder Hochschwenken des Tischen B und beim Inspizieren des Revolvers

■-1Π nirhr ι π.· to oar. ] π einen* solchen Γ ii IJu schneidet die Halte·- vorrichtung ä mrht das beleuchtende Licht unc! der Nydeipunk t: des Ha kru-Manipula to rs oder dgl., der auf dem Tiscr: R zu rjlazieren ist, läßt sich grob einstellen. Die Haltedorn ch tung 4 in Fig. 8 ist hochgeschwenkt und außerdem zu jener Seite verdreht, die sich der Seite des Mikroskoptisches 8 gegenüber befindet. Deshalb ist die Haltevorrichtung nicht im Wege, wenn- man das große Kulturgefäß 27 auf den Mikroskoptisch 8 < stellen oder.es hiervon entfernen will. Außerdem schneidet die Haltevorrichtung 4 auch in diesem Falle nicht das beleuchtende Licht.

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Claims

Patentansprüch-e:

-- 1.. Invertiertes Mikros-kop zum Betrachten eines Objektes (-12, 26, 27), das auf einem Mikroskoptisch (8) verbracht ist, von unterhalb des Mikroskoptisches (8), dadurch gekennzeichnet, daß ■ eine Drehstütze (13) vorgesehen ist, die wenigstens einen Arm (17) zum Halten eines Zubehörteiles (6, 7, 20, 22) oberhalb des Tisches (8) trägt, und die um eine weitere Stütze (2), die auf dem Mikroskop-Korpus (1) ruht, verschwenkbar ist.

2. Invertiertes Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e i c h η e. t, daß eine Mehrzahl von Armen in vorzugsweise regelmäßigen Abständen rund um die Drehstütze (13) herum angeordnet ist.

3. Invertiertes Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Arm (17) mittels einer von Hand betriebenen Zahnstangen-Ritzeleinheit (16, 18a, 18) in Längsrichtung der Drehstütze (13) beweglich ist.

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4. Invertiertes Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 - 3, (dadurch gekennzeichnet, daß .-■.-eine Handbetätigungseinrrchtung (14) zum Fixieren ~~~- der DreTistütze (13) an der zweiten Stütze (2) zwischen dieser zweiten Stütze (2) und der Drehstütze (13) vorgesehen ist. -

5. Invertiertes Mikroskop.nach Anspruch 1, da.durch gekennzeichnet, daß die Zubehöreinrichtung eine Phasendifferenzein-

/^" "richtung (6) oder eine Di f f erentialinterj"erenz-

einrichtung (7) ist.

-6. Invertiertes Mikroskop nach Anspruch 1, .

dadurch gekennzeichnet, daß die Zubehöreinrichtung eine Phasendifferenz-Injektionseinrichtung (22) oder ein Stereomikroskop (24) ist.

7. Invertiertes Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekenn..zeichnet, daß die Zubehöreinrichtung eine Phasendifferenzeinrichtung (6) eine Phasendifferenzinjektoreinrichtung (22) oder Stereomikroskop (24) ist.-

8. Invertiertes Mikroskop nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,daß das Mikroskop weiterhin einen Halter (5) umfaßt, der in einer Ebene verschwenkbar ist, die parallel

„ zu der Stütze auf dem Arm verläuft.

Invertiertes Mikroskop nach Anspruch 8, d a d u r c.h - g— e—k e . el_o . ζ eichnet, daß der -Halter auf dem Arm um einen Schwenkzapfen (19) verschwenkbar ist, der verdrehbar in den Arm eingelassen und am Halter befestigt ist, und daß eine Handbetätigungseinrichtung (20, 21) zum dosierbaren Aufgeben einer Reibungskraft zwischen Schwenkzapfen (19) und Arm vorgesehen ist.

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