DE4131360A1 - Mikroskophandlingssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskophandlingsystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist in der Medizin, der Biologie, der Chemie, der Metallurgie und der elektronischen Bauelementefertigung zur Durchführung von Routineuntersuchungen einsetzbar. Seine Vorteile kommen besonders dann zur Wirkung, wenn für langwierige Untersuchungen eine Probenvorauswahl anhand bestimmter Kriterien erforderlich ist.

Seit geraumer Zeit ist man bemüht insbesondere Mikroskope, die zum automatischen Auswerten von Proben vorgesehen sind, auch möglichst rationell automatisch zu beschicken.

Eine Vorrichtung zum automatischen Beschicken eine Mikroskopes ist in der US PS 42 48 498 beschrieben. Hier sind nur eine Vorratskassette be- und entladen, was einen häufigen manuellen Eingriff in den Prozeß zum Wechseln des Vorratsbehälters erforderlich macht. Die Mikroskopiereinheit ist in der hier beschriebenen Lösung fest mit dem Transportmechanismus und dem 3-Koordinatentisch verbunden, so daß eine einfache Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mirkoskop nicht möglich ist. Große Verschiebewege der Proben und ein relativ großer Zeitaufwand zur Fokussierung des Mikroskopobjektives führen zu einer erheblichen Leerzeit im Prozeß, in der keine Bildauswertung erfolgen kann.

In der DE-PS 37 05 166 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Beschicken eines Mikroskopes beschrieben, bei denen durch die Verwendung eines mit Kassetten bestückten Drehtisches die Häufigkeit des Kassettenwechsels wesentlich verringert wird. Das Präparate-Handling erfolgt mit aus der Schaltkreisherstellung beim Waferhandling oftmals verwendeten Mitteln der Vakuumtechnik. Durch die Notwendigkeit der Vakuumerzeugung steigt der apparative Aufwand. Gleichzeitig entsteht die Gefahr der Vibration der Probe und des Absetzens von Staub auf der Probe durch die Luftverwirblung. Auch in der hier angebotenen Lösung bilden das Mikroskop, der Mikroskoptisch und der Transportmechanismus eine feste Einheit. Eine Sortierung der Proben parallel zur Bildauswertung, sowie eine einfache Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mikroskop sind daher nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mikroskophandlingsystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, das möglichst zeiteffektiv arbeitet und eine Bildauswertung parallel zum Sortierprozeß der Proben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikroskophandling­ system enstprechend Anspruch 1 gelöst. Eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung ist, daß nunmehr die Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mikroskop auf einfache Art und Weise möglich ist.

Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Mikroskop­ handlingsystems sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angeführt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroskophandlingsystems in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordnung der mechanischen Baugruppen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild,

Fig. 3 die Seitenansicht einer Kassette in Schnittdarstellung,

Fig. 4 die Draufsicht einer Kassette in Schnittdarstellung und

Fig. 5 eine Kassette in Position zum Be- und Entladen der Proben.

Die in Fig. 1 dargestellte Gesamtanordnung der mechanischen Baugruppen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt im Wesentlichen das Karussell 1, als Kassettenträger, einen x-y- Tisch 2 in der Objektebene des Mikroskops 3 und das Transport­ system mit der Kassettenauszugmechanik 4 und dem Dreharm 5 zum Transport der Proben 6 zwischen dem Karussell 1 und dem x-y- Tisch 2.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Transport­ mechanismus dient die Darstellung einer Kassette 7, bestückt mit Proben 6 in den Fig. 3 bis 5.

Die Kassetten 7 bestehen je aus einem Innenteil 8, in dem die Proben 6 waagerecht übereinander angeordnet liegen und einer Hülle 9, die über die Führung am Karussell 1 befestigt ist. Gleichzeitig dient die Hülle 9 als Staubschutz und mechanischer Schutz. Über einen Griff 10 kann das Innenteil 8 aus der, auf einer Stirnseite geöffneten, Hülle 9 herausgezogen werden. Im geschlossenen Zustand der Kassette 7 sind die Hülle 9 und das Innenteil 8 rastend miteinander verbunden. Die Kassette 7 kann so auch als Aufbewahrungsbehälter genutzt werden.

Das Karussell 1 gestattet es, wahlweise die einzelnen Kassetten 7 über eine Kassettenauszugsmechanik 4 zu drehen. Während des Drehvorganges werden die an den Griffen 10 der Kassetten 7 aufgebrachten Etiketten über einen Kassettenidentifikator 11 bewegt. Ist eine Kassette 7 in die Kassettenauszugsmechanik 4 eingeschwenkt, wird das Innenteil 8 aus der Hülle 9 heraus­ gezogen und die gewünschte Probe 6 zu einem ersten Proben­ schieber 12 und dem Dreharm 5 positioniert. Der erste Proben­ schieber 12 schiebt dann die Probe 6 aus der Kassette 7 auf das freie Ende des Dreharmes 5, wo die Probe von zwei Haltefedern 21 geklemmt wird. Mit zwei unterhalb des ersten Probenschiebers 12 angebrachten Blattfedern 20 wird dabei ein Herausfallen der von der Hülle 9 freigegebenen Proben 6 verhindert. Die Verwendung eines Dreharmes 5 zum Transport der Proben 6 ermöglicht mit kleinen Verschiebebewegungen große Wege zurückzulegen. Kurze Schiebewege widerum erlauben die Verwen­ dung einfacher Führungs- und Transportsysteme, ohne daß die Gefahr des Verkantens oder Verklemmens der Führungssysteme für die Schieber und die Proben 6 besteht.

Nachdem der x-y-Tisch 2 des Mikroskopes 3 in die Übergabe­ position gefahren ist, schwenkt der Dreharm 5 zum Mikroskop 3 und der auf dem Dreharm 5 angeordnete zweite Probenschieber 13 schiebt die Probe 6 auf den x-y-Tisch 2. Die Schieberichtung ist dabei vorzugsweise quer zur Längsrichtung der Proben 6. Dadurch können Schiebewege und -zeiten minimiert werden. Auf dem x-y-Tisch 2 liegend wird die Probe 6 in den Strahlengang des Mirkoskops 3 gefahren.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel soll vorteilhafter­ weise das Mikroskop 3 ein inverses Mikroskop sein. Entsprechend der optischen Anordnung können so die Proben 6 ohne große Aufwände auf der Seite, auf der sich das Präparat befindet, auf Schienen aufgenommen werden. Damit ist ein von der Dicke der Objektträger nahezu unabhängiger Bezug zwischen Mirkoskop­ objektiv und Probe 6 geschaffen und das Mikroskop 3 kann auf die Höhe der Auflageschienen vorforkussiert werden. So wird die für das automatische Fokussieren, und somit für den Gesamt­ prozeß, erforderliche Zeit minimiert. Eine Autofokuseinrichtung 14 ist an einem der optischen Ausgänge des Mikroskopes 3 angesetzt. Sie liefert die Steuersignale für den Fokusmotor 15. Ist das Mikroskop 3 fokussiert, kann über die Bildeinzugskamera (CCD-Kamera) 16 und den Bildverarbeitungsrechner 17 der Bildinhalt verarbeitet werden. Hierbei können elektromotorisch verschiedene Filter durch zwei 4-fach-Filterwechsler 18 kombiniert eingeschwenkt werden. Ist der Bildeinzug abgeschlossen, kann die nächste Position auf der Probe 6 angefahren und fokussiert werden. So wird die Probe 6 z. B. mäanderförmig abgetastet.

Nach Abschluß der Auswertung der Probe 6 wird der x-y-Tisch 2 wieder in die Übergabeposition gefahren und mit einem dritten Probenschieber 19 die Probe 6 auf den Dreharm 5 geschoben. Der Dreharm 5 wird gedreht und die Probe 6 mit dem zweiten Probenschieber 13 in die Kassette 7 zurückgeschoben. Danach kann die nächste Probe 6 angefahren und ausgeschoben werden. Bei jeder Schwenkbewegung überstreicht der Dreharm 5 einen Probenidentifikator 22. Die Erkennung der Proben 6 und Kassetten 7 mit dem jeweiligen Identifikator erlaubt nicht nur die Zuordnung der Proben 6 zu den ausgewerteten Bildinhalten, sondern sie gestatten auch keine Probensortierung im Karussell 1.

Über den Hostrechner 23 erfolgt die Eingabe der Steuerbefehle und die Ausgabe aller gewonnenen Befehle. Der Hostrechner 23 organisiert die Arbeit aller Rechner im System. Der Steuerrechner 24 koordiniert und überwacht alle elektromechanischen Vorgänge, die über die Ansteuerelektronik 27, Motore und Getriebe ausgelöst werden. Hierbei meldet ein System von Lichtschranken und Endlageschaltern das Erreichen von Sollpositionen sowie Fehler. Durch die mechanische Trennung der Vorrichtung zur Beschickung des Mikroskopes und der Mikros­ kopanordnung wird eine mechanische Rückkopplung, z. B. Stöße und Schwingungen vermieden. Außerdem ist somit eine zeitgleiche, voneinander getrennte Bewegung der einzelnen Baugruppen mög­ lich, was z. B. eine Sortierung der Proben 6 innerhalb der Kassetten 7 oder auch von einer Kassette 7 in eine andere, parallel zum Bildeinzugsverfahren ermöglicht. Zu diesem Zweck sind außer den Proben 6 und Kassetten 7 auch die Proben- und Kassettenplätze codiert, so daß jede Probe 6 einer Kassette 7 und jede Kassette 7 einem Kassettenplatz zugeordnet werden kann.

Über den Hostrechner 23 erfolgt die Verwaltung der Kassetten 7, der Proben 6 der Proben- und Kassettenplätze. Entsprechend der vorgegebenen Parameter kann daher ein Sortierprozeß automatisch entsprechend dem Ergebnis der Auswertung der Bildinhalte durchgeführt werden.

Durch die Verwendung des Dreharms 5 als Transportmittel können mit geringem konstruktiven Aufwand auf dem Transportweg, nämlich tangential zum Schwenkbereich des Dreharmes 5, mehrere Zwischenlagerplätze 25 oder Behälter 26 angeordnet werden. Die Sortierarbeit kann dadurch rationeller gestaltet werden. Nichtverwendungsfähige Proben 6 können bequem z. B. in einem Sammelbehälter ausgesondert werden. Dieser kann auch unmittel­ bar am x-y-Tisch 2 gegenüber dem dritten Probenschieber 19 an­ gebracht sein, wodurch eine nochmalige Übergabe an den Dreharm 5 nicht erforderlich ist.

Eine Haube mit Sicherheitskontakt über dem Karussell 1 verhindert, daß während des Sortierungsprozesses Kassetten 7 ausgetauscht werden können. Wurde die Haube geöffnet, so fährt das Karussell 1 nach dem Schließen der Haube nochmals alle Kassettenplätze an und ordnet den Plätzen die aktuellen Daten der Kassetten 7 entsprechend ihrer Etiketten zu.

Claims (9)

1. Mikroskophandlingsystem mit einer Mikroskopanordnung, einer Ansteuer- und Auswerteelektronik und einer Vorrichtung zur Beschickung des Mikroskops, bestehend aus einem Transportsystem und einem Karussell (1), bestückt mit mehreren, Proben (6) beinhaltenden, Kassetten (7), dadurch gekennzeichnet,
daß das Transportsystem aus einer Kassettenauszugsmechanik (4) zur vertikalen Positionierung der in den Kassetten (7) befindlichen Proben (6) und einem vom Karussell (1) und der Mikroskopanordnung mechanisch getrenntem Dreharm (5) besteht, so daß eine zeitgleiche voneinander unabhängige Bewegung der einzelnen Baugruppen möglich ist,
daß Identifikatoren zur Erkennung der Proben und Probenplätze vorhanden sind und
daß eine Rückkopplung der Auswerteelektronik auf die Vorrichtung zur Beschickung des Mikroskops vorhanden ist.

2. Mikroskophandlingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifikator für die Erkennung der Proben unterhalb des Schwenkbereiches des Dreharmes angeordnet ist.

3. Mikroskophandlingsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kassettenidentifikator (11) zur Erkennung der Kassetten vorhanden ist.

4. Mikroskophandlingsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kassettenidentifikator (11) unterhalb des Karussels (1) angeordnet ist.

5. Mikroskophandlingsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Identifikator zur Erkennung der Kassettenplätze vorhanden ist.

6. Mikroskophandlingsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß tangential zum Schwenkbereich des Dreharmes Zwischenlagerplätze (25) und/oder Behälter (26) angeordnet sind.

7. Mikroskophandlingsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Kassettenauszugsmechanik (4) mindestens eine Blattfeder (20) aufweist, welche die freigegebenen Proben (6) sichert.

8. Mikroskophandlingsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Mikroskopanordnung gehörende Mikroskop ein inverses Mikrosko ist.

9. Mikroskophandlingsystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassetten (7) zur Aufbewahrung der Proben (6) geeignet sind.