DE69023309T2

DE69023309T2 - Adapter für Mikroskop.

Info

Publication number: DE69023309T2
Application number: DE69023309T
Authority: DE
Inventors: Richard Rodion Rathbone; Stephen Clark Wardlaw
Original assignee: Yale University
Current assignee: Yale University
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-05-19
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2010-05-20
Also published as: CN1052557A; EP0418471A3; EP0418471B1; MX174253B; DE69023309D1; KR910006746A; US5198927A; EP0418471A2; ZA902526B; US5349468A; CN1024952C; CA2015228A1; CA2015228C; ATE129817T1; BR9003215A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter für eine Objektivlinse eines Mikroskops. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Adapter, der ein übliches Mikroskop in ein Fluoreszenzmikroskop umwandelt.
Mikroskope sind in den folgenden amerikanischen Patentschriften beschrieben: 1 837 993, 3 846 008; 4 362 355 und 4 744 642. Der gesamte Inhalt dieser Patentschriften wird durch Bezugnahme in den vorliegenden Text eingearbeitet.
Bei der Fluoreszenzmikroskopie findet eine fluoreszierende Verbindung Verwendung, um mikroskopische Strukturen zu identifizieren. Üblicherweise wird die fluoreszierende Verbindung an einem Antikörper fixiert, und der Antikörper fixiert sich selbst an einem entsprechenden Antigen an einer Zelle. Die Zelle wird dann unter einem Fluoreszenzmikroskop überprüft. Fluoreszierende Bereiche innerhalb der Zelle zeigen das Vorhandensein und die Lage des Antigens an.
Obwohl die Fluoreszenzmikroskopie eine sehr empfindliche Technik darstellt, wird ihr Einsatz durch die hohen Kosten der erforderlichen Spezialausrüstung begrenzt. Momentan im Gebrauch befindliche Fluoreszenzmikroskope sind in bezug auf die Fluoreszenzbeleuchtung und Filterung besonders ausgebildet. Bei den meisten Mikroskopen findet eine Hochdruckquecksilberdampflampe als Beleuchtungsquelle Verwendung. Diese Lampen sind teuer und machen eine komplexe Energieversorgung erforderlich. Die Beleuchtungsquelle benötigt soviel Raum wie das Mikroskop selbst und erzeugt beträchtliche Wärmeenergie. Aufgrund der benötigten Spezialausrüstung und Komplexität sind Fluoreszenzmikroskope normalerweise zwei- bis viermal so teuer wie entsprechende Tischmikroskope professioneller Qualität. Durch die Lichtquelle und die Energieversorgung werden sie besonders großvolumig und benötigen wesentlich mehr Raum als herkömmliche Mikroskope. Die GB-A-1 447 166 beschreibt einen Adapter zur Lagerung von mindestens einer Objektivlinse eines Mikroskops, der umfaßt:
ein Gehäuseelement mit einer ersten Montageeinrichtung an einem Ende und einer zweiten Montageeinrichtung am anderen Ende, um eine Mikroskopkomponente lösbar zu montieren, wobei das Gehäuseelement eine axiale Lichtbahn, die das Gehäuseelement in Längsrichtung passiert, und eine radiale Lichtbahn, die die axiale Lichtbahn schneidet, aufweist,
eine in der radialen Lichtbahn angeordnete Lichtquelle,
eine erste Filtereinrichtung, die in der radialen Lichtbahn abstromseitig der Lichtquelle angeordnet ist, um Licht mit Wellenlängen durchzulassen, die in einer im Mikroskop zu untersuchenden Probe Fluoreszenz erzeugen, und um Licht mit Wellenlängen zu entfernen, bei dem in der Probe eine sichtbare Fluoreszenzemission entsteht,
eine im Schnittpunkt der axialen Lichtbahn und der radialen Lichtbahn angeordnete Reflektionseinrichtung, die Licht durch die axiale Lichtbahn hindurchläßt und Licht mit den fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen reflektiert, jedoch Licht mit Wellenlängen, bei denen eine sichtbare Fluoreszenzemission auftritt, nicht reflektiert, und
eine zweite Filtereinrichtung, die in der axialen Lichtbahn und über der Reflektionseinrichtung benachbart zur zweiten Montageeinrichtung angeordnet ist und Licht mit fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen, das die Reflektionseinrichtung passiert, blockiert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikroskop, das nicht zur Fluoreszenzmikroskopie geeignet ist, mit der Fähigkeit zur Fluoreszenzmikroskopie zu versehen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, diese Fähigkeit in der Form einer vom Benutzer zu installierenden Befestigung zu realisieren.
Ein anderes Ziel der Erfindung betrifft eine Befestigung, die am größten Teil der Mikroskope mit professioneller Qualität installiert werden kann.
Ein anderes Ziel der Erfindung betrifft die Schaffung eines Adapters für ein Mikroskop, der in einfacher Weise am Mikroskop befestigt und vom Mikroskop gelöst werden kann.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung bezieht sich auf die Schaffung eines Mikroskopadapters, der bei herkömmlichen Mikroskopen Verwendung findet, um eine ausreichende Fluoreszenzmikroskopiefähigkeit zur Verfügung zu stellen, so daß Infektionskrankheiten, beispielsweise Malaria, auf billige und wirksame Weise detektiert werden können.
Die vorstehend aufgeführten Ziele sowie andere Ziele und Vorteile werden mit der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist, erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter mit den vorstehend erwähnten Merkmalen, der aus der GB-A-1 447 166 bekannt ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste Montageeinrichtung zur lösbaren Montage direkt an einer Objektivlinse des Mikroskopes vorgesehen ist. Mikroskope professioneller Qualität, die sich im allgemeinen Gebrauch befinden, besitzen lösbare Objektivlinsen mit Standardgewinde.
Der Fokussiermechanismus von derartigen Mikroskopen ermöglicht, daß das Montagegewinde für das Objektiv vom Tisch entfernt werden kann, um Raum für den erfindungsgemäß ausgebildeten Adapter zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Adapter, der mit einer Objektivlinse eines Mikroskopes koppelbar ist und ein Gehäuseelement mit einer ersten (lösbaren) Kupplungseinrichtung an einem Ende zur Aufnahme einer Objektivlinse des Mikroskopes und einer zweiten (lösbaren) Kupplungseinrichtung am anderen Ende zur Aufnahme einer Mikroskopkomponente aufweist. Das Gehäuseelement besitzt eine axiale Lichtbahn, die sich in Längsrichtung durch das Gehäuseelement erstreckt, sowie eine radiale Lichtbahn, die die axiale Lichtbahn schneidet. Eine Lichtquelle ist in der radialen Lichtbahn des Gehäuseelementes angeordnet.
Eine erste Filtereinrichtung befindet sich in der radialen Lichtbahn des Gehäuseelementes abstromseitig der Lichtquelle, um Licht mit Wellenlängen hindurchzulassen, das in einer in einem Mikroskop zu untersuchenden Probe Fluoreszenz erzeugt, und um Licht mit Wellenlängen zu entfernen, bei dem eine sichtbare Fluoreszenzemission in der Probe auftritt.
Eine Reflektionseinrichtung ist im Schnittpunkt der axialen Lichtbahn und der radialen Lichtbahn angeordnet. Die Reflektionseinrichtung läßt Licht durch die axiale Lichtbahn hindurch und reflektiert Licht mit fluoreszenzerzeugenden Wellen, reflektiert jedoch kein Licht mit Wellenlängen, bei dem eine sichtbare Fluoreszenzemission in der Probe auftritt.
Eine zweite Filtereinrichtung befindet sich in der axialen Lichtbahn und ist über der Reflektionseinrichtung benachbart zur zweiten Kupplungseinrichtung angeordnet (die zweite Filtereinrichtung befindet sich zwischen der Reflektionseinrichtung und dem Okular eines Mikroskops, in dem der Adapter installiert ist, d.h. die zweite Filtereinrichtung ist zwischen der Reflektionseinrichtung und dem Auge des Beobachters angeordnet)
Die zweite Filtereinrichtung blockiert Licht mit Wellenlängen, das Fluoreszenz erzeugt und die Reflektionseinrichtung passiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Kombination aus einem Adapter der vorstehend beschriebenen Art und einem Mikroskop. Das Mikroskop umfaßt ein vertikales Gehäuserohr, ein an einem Ende des Gehäuserohres angeordnetes Okular, eine am anderen Ende des Gehäuserohres angeordnete Objektivlinse und eine Einrichtung zum Halten einer Probeplatte unter der Objektivlinse. Der Adapter ist mit dem Gehäuserohr und der Objektivlinse des Mikroskops gekoppelt. Vorzugsweise ist der Adapter lösbar mit dem Gehäuserohr gekoppelt. Vorzugsweise ist auch der Drehtisch lösbar mit der Objektivlinse gekoppelt. Der Adapter ist so ausgerichtet, daß er eine in Längsrichtung verlaufende axiale Lichtbahn durch das Gehäuserohr, den Adapter und die Objektivlinse erzeugt.
Der Adapter für die vorstehend beschriebene Kombination umfaßt ein Gehäuseelement mit einer ersten Kupplungseinrichtung an einem Ende zur Aufnahme der Objektivlinse und einer zweiten Kupplungseinrichtung am anderen Ende zur Aufnahme des Gehäuserohres. Das Gehäuseelement besitzt eine axiale Lichtbahn, die das Gehäuseelement in Längsrichtung passiert, und eine radiale Lichtbahn, die die axiale Lichtbahn schneidet. Eine Lichtquelle befindet sich in der radialen Lichtbahn.
In der radialen Lichtbahn ist eine erste Filtereinrichtung abstromseitig der Lichtquelle angeordnet, um Licht mit Wellenlängen hindurchzulassen, das in einer im Mikroskop zu untersuchenden Probe Fluoreszenz erzeugt, und Licht mit Wellenlängen zu entfernen, bei dem in der Probe eine sichtbare Fluoreszenzemission auftritt.
Eine Reflektionseinrichtung ist im Schnittpunkt der axialen Lichtbahn und radialen Lichtbahn angeordnet. Die Reflektionseinrichtung läßt Licht durch die axiale Lichtbahn hindurch und reflektiert Licht mit fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen, reflektiert jedoch kein Licht mit Wellenlängen, bei dem eine sichtbare Fluoreszenzemission in der Probe auftritt.
Eine zweite Filtereinrichtung ist in der axialen Lichtbahn und zwischen der Reflektionseinrichtung und dem Okular angeordnet. Die zweite Filtereinrichtung blockiert fluoreszenzerzeugende Wellenlängen, die durch die Reflektionseinrichtung dringen.
Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet als relativ billige Einrichtung zum Detektieren von Infektionskrankheiten, beispielsweise tropischen Infektionskrankheiten, insbesondere Malaria, wobei die Detektion nicht die hohe Auflösung erforderlich macht, die von teureren Fluoreszenzmikroskopen erreicht wird. In den Ländern der dritten Welt, in denen Fluoreszenzmikroskope wegen der hohen Kosten nahezu unerschwinglich sind, kann daher die vorliegende Erfindung dazu dienen, medizinisches Personal mit einem relativ preiswerten Adapter zu versorgen, der in einem herkömmlichen Mikroskop Verwendung finden kann, um Infektionskrankheiten, beispielsweise Malaria, in der Probe eines Patienten zu detektieren. Die Erfindung kann ferner zum Detektieren von anderen Blutparasiten eingesetzt werden, beispielsweise von Filariase und Herzwürmern bei Hunden. Des weiteren kann die Erfindung bei immunohistochemischen Verfahren eingesetzt werden. Mit "immunohistochemisch wird ein Verfahren bezeichnet, bei dem beispielsweise ein Antikörper an einer Zelle oder einem Gewebe fixiert und mit einem Fluoreszenzanteil markiert wird, wobei die Erfindung zum Detektieren des Fixierpunktes verwendet werden kann. Ein Beispiel eines derartigen Verfahrens ist die Detektion eines antinuklearen Antikörpers, der mit Fluorescein markiert ist.
Zum Zwecke der Verdeutlichung der Erfindung sind in den Zeichnungen gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die in den Zeichnungen dargestellten genauen Anordnungen und Instrumente beschränkt ist. Von den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Mikroskops, bei dem der erfindungsgemäß ausgebildete Adapter Anwendung finden kann;
Figur 2 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Mikroskops der in Figur 1 dargestellten Art, bei dem ein erfindungsgemäß ausgebildeter Adapter installiert ist;
Figur 3 eine Ansicht eines Teiles des Mikroskops und Adapters gemäß Figur 2, wobei diese Ansicht eine Teilschnittansicht entlang Linie 3-3 in Figur 2 enthält; und
Figur 4 eine Ansicht eines Mikroskopadapters der Figuren 2 und 3 in einem von einem Drehtisch und einer Objektivlinse eines in den Figuren 2 und 3 gezeigten Mikroskops gelösten Zustand.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Figur 1 zeigt ein herkömmliches Mikroskop 10, bei dem ein erfindungsgemäß ausgebildeter Adapter Verwendung finden kann. Das Mikroskop 10 besitzt ein Okular 12, einen Drehtisch 14, eine Objektivlinse 16, eine Objektivlinse 18 und einen Probenhalter 20.
Ein bevorzugter Mikroskopadapter 22 der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Der Adapter 22 ist in einem Mikroskop 10 zwischen einer Objektivlinse 18 und einem Drehtisch 14 installiert.
Der Adapter 22 ist in größeren Einzelheiten in Figur 3 dargestellt.
Die Lichtquelle für den Mikroskopadapter 22 umfaßt eine Quarz-Halogen-Lampe 24 und eine Sammellinse 26. Beispiele von anderen Lampen, die verwendet werden können, sind eine Vakuum-Wolframlampe oder eine Quecksilberlampe. Licht von dieser Lichtquelle wird über ein Filter 28 derart gefiltert, daß Licht mit Wellenlängen (beispielsweise 490 nm und darunter), das in der zu untersuchenden Probe Fluoreszenz erzeugt, typischerweise im Violett-Bereich, hindurchgelassen wird, während Licht mit Wellenlängen (beispielsweise 510 nm und darüber), bei dem eine Fluoreszenzemission in der Probe auftritt, typischerweise im Grün-, Gelb- oder Rotbereich, entfernt wird.
Das gefilterte fluoreszenzerzeugende Licht wird dann durch einen dichroitischen Spiegel 30 auf die Objektivlinse 18 des Mikroskops reflektiert, die das Licht auf die Probe fokussiert. Der dichroitische Spiegel 30 reflektiert den größten Teil des Lichtes (vorzugsweise 80 % und mehr, noch bevorzugter 90 % oder mehr) mit fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen, reflektiert jedoch kein Licht mit Wellenlängen, bei denen eine Fluoreszenzemission in der Probe auftritt. Ein teilweise reflektierender Spiegel (Strahlenteiler) kann verwendet werden, ist jedoch wesentlich weniger wirksam. Ein Strahlenteiler reflektiert und überträgt typischerweise etwa 50 % des Lichtes.
Das von der Probe emittierte Fluoreszenzlicht wird von der Objektivlinse 18 fokussiert und dringt durch den Spiegel 30 bis zum Okular (siehe Teil 12 in Figur 2) . Ein Emissionsfilter 32, das Fluoreszenzemissionswellenlängen hindurchläßt und fluoreszenzerzeugende Wellenlängen blockiert, befindet sich in der Lichtbahn zwischen dem Spiegel 30 und dem Beobachter, um jegliche Reflektionen des fluoreszenzerzeugenden Strahles von der Probe oder der Umgebungsoptik zu blockieren. Es ist zweckmäßig, dieses Emissionsfilter 32 unmittelbar über dem dichroitischen Spiegel 30 anzuordnen, d.h. das Emissionsfilter 32 wird zwischen dem dichroitischen Spiegel 32 und dem Okular eines Mikroskops, bei dem der Adapter installiert ist, angeordnet. Wie in Figur 3 gezeigt, befindet sich das Emissionfilter 32 benachbart zu einem Schraubengewinde 38.
Das Schraubengewinde 34 ermöglicht, daß der Adapter 22 mit dem Schraubengewinde 36 der Objektivlinse 18 des Mikroskops verschraubt wird. Das Schraubengewinde 38 des Adapters 22 ermöglicht, daß der Adapter 22 mit dem Schraubengewinde 40 des Drehtischs 14 des Mikroskops verschraubt wird.
Obwohl Schraubengewinde die bevorzugten Einrichtungen zum Verbinden des Adapters 22 mit dem Mikroskop 10 darstellen, versteht es sich, daß auch andere mechanische Kupplungseinrichtungen verwendet werden können, beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Bayonettkupplung.
Es versteht sich, das die vorstehende Beschreibung sowie die Patentansprüche lediglich beispielhaft sind und keine Beschränkung darstellen. Es sind vielmehr diverse Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Adapter (22) zum Lagern von mindestens einer Objektivlinse (18) eines Mikroskops (10) mit

einem Gehäuseelement mit einer ersten Montageeinrichtung (34) an einem Ende und einer zweiten Montageeinrichtung (38) am anderen Ende zum lösbaren Montieren einer Mikroskopkomp6nente (14), wobei das Gehäuseelement eine axiale Lichtbahn, die sich in Längsrichtung durch das Gehäuseelement erstreckt, und eine radiale Lichtbahn, die die axiale Lichtbahn schneidet, aufweist,

einer Lichtquelle (24, 26) , die in der radialen Lichtbahn angeordnet ist,

einer ersten Filtereinrichtung (28) , die in der radialen Lichtbahn abstromseitig der Lichtquelle angeordnet ist, um Licht mit Wellenlängen hindurchzulassen, das in einer im Mikroskop zu untersuchenden Probe Fluoreszenz erzeugt, und um Licht mit Wellenlängen zu entfernen, bei dem eine sichtbare Fluoreszenzemission in der Probe auftritt,

einer Reflektionseinrichtung (30), die im Schnittpunkt der axialen Lichtbahn und der radialen Lichtbahn angeordnet ist und Licht durch die axiale Lichtbahn hindurchläßt sowie Licht mit fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen reflektiert, jedoch kein Licht mit Wellenlängen, bei dem eine sichtbare Fluoreszenzemission in der Probe auftritt, reflektiert, und

einer zweiten Filtereinrichtung (32) , die in der axialen Lichtbahn und über der Reflektionseinrichtung benachbart zur zweiten Montageeinrichtung angeordnet ist und Licht mit fluoreszenzerzeugenden Wellenlängen blockiert, das durch die Reflektionseinrichtung dringt,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Montageeinrichtung zur lösbaren Montage direkt an einer Objektivlinse des Mikroskops vorgesehen ist.

2. Adapter nach Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Montageeinrichtung Schraubengewinde umfassen.

3. Adapter nach Anspruch 1, bei dem die Lichtquelle eine Quarz-Halogenlampe (24) und eine Sammellinse (26) umfaßt.

4. Adapter nach Anspruch 1, bei dem die Reflektionseinrichtung ein dichroitischer Spiegel ist.

5. Adapter nach Anspruch 1, bei dem die Reflektionseinrichtung ein teilweise reflektierender Spiegel ist.

6. Adapter nach Anspruch 1, bei dem die erste Filtereinrichtung Licht mit Wellenlängen von 490 nm und kürzer hindurchläßt und Licht mit Wellenlängen von 510 nm und länger entfernt.