EP3356876A1 - Mikroskopsteuerungsverfahren und mikroskop - Google Patents

Mikroskopsteuerungsverfahren und mikroskop

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Publication number
EP3356876A1
EP3356876A1 EP16774694.0A EP16774694A EP3356876A1 EP 3356876 A1 EP3356876 A1 EP 3356876A1 EP 16774694 A EP16774694 A EP 16774694A EP 3356876 A1 EP3356876 A1 EP 3356876A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
command
microscope
stb
information
voice
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16774694.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Kleppe
Rebecca ELSÄSSER
Philipp SCHWESIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Publication of EP3356876A1 publication Critical patent/EP3356876A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0012—Surgical microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35453—Voice announcement, oral, speech input
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10064—Fluorescence image

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a microscope and to a microscope suitable for carrying out the method.
  • control commands of a control program by an operator of the microscope are selected.
  • the selected control commands are transmitted by a control unit to the microscope, whereupon this is controlled according to the transmitted control commands.
  • the user of the microscope must be guided by a menu of the
  • Control program navigate and may only after a variety of selections to the desired control command. If the user is not familiar with the control program or not familiar with it in detail, the operation of the
  • the gestures In order that the gestures can be clearly detected, they must be executed within a detection range of the device and with a sufficient uniqueness for the detection and possibly several times.
  • the invention has for its object to propose a way by which a simplified control of a microscope is possible.
  • the invention is further based on the object of specifying an easily controllable microscope.
  • the microscope control method is used to operate a microscope and comprises the following steps: detection of acoustic, graphically displayed and / or electronically coded voice information, in particular by means of a detector, an optical detection unit and / or a
  • a voice information is understood to be information given by a sender of the voice information and understandable by a receiver.
  • the language information can come from any spoken or written language.
  • the speech information does not represent information that is directly usable for controlling the microscope.
  • information in a so-called machine language is not voice information in the sense of this
  • Lighting and / or drive units suitable machine language.
  • the speech information can be spoken and is detected acoustically, for example by means of a detector in the form of a microphone.
  • a graphically displayed language information is given by a static character, such as a graphic, a symbol, a letter, a number or a word, even if the language information is displayed only temporarily, for example on a display, graphically.
  • the graphical language information may also be a string of characters in the form of a string.
  • the graphical language information is a text.
  • the graphical language information may be visualized in any manner and may be written, printed, projected or displayed, for example.
  • the graphical voice information is detected optically, for example by means of a camera.
  • the speech information and / or the graphic speech information are present as an electronic file, for example as a text file or a graphics file
  • the speech information is referred to as electronically coded speech information.
  • An electronically encoded voice information is for example also a file whose data represent an acoustic voice information, for example a sonogram.
  • the electronically coded voice information is detected by means of a suitable receiving device, for example by means of a computer unit, an infrared receiver or a radio receiver.
  • a voice command is an instruction whose meaning is directed to the targeted execution of a control process of the microscope.
  • a voice information may be completely formed by one or more voice commands.
  • the voice information can be next to the one for controlling the Microscope not relevant information, such as filler words, including one or more voice commands.
  • a composite voice command consists of at least two in the
  • Voice information sound sequences, characters or electronically encoded data.
  • a reference command becomes a generic term of a number of possible ones
  • the lens is moved in the Z direction and, for example defocused or focused an observation or scanning beam.
  • Such an assignment takes place, for example, by comparing a number of previously known terms, which are each assigned to a reference command, with the acquired speech information. Additionally or alternatively, an algorithm can be used by which the terms contained in the language information with respect to their similarity in terms of their phonetics, meaning and / or
  • Character similarity can be compared with one of the available reference commands.
  • the reference command to which the terms most closely resemble is selected when the similarity has reached or exceeded a predetermined minimum.
  • Speech information analyzed and determined depending on the detected language information at least one probable future course of the method.
  • the language information recorded in this case is converted by means of the method according to the invention into a voice command, by which at least one control command, in particular a generated control command, is generated, in addition to the immediately commanded Process steps coded for further required process steps.
  • a voice command by which at least one control command, in particular a generated control command, is generated, in addition to the immediately commanded Process steps coded for further required process steps.
  • the compulsory use of a particular filter may be provided, although its use by the user has not expressly been instructed to be of use for the performance of the invention
  • Each reference command is representative of a control command, in the transmission of which a specific control operation is performed on the microscope.
  • a control command can be assigned several reference commands.
  • a reference command can be assigned a fixed control command, which is always executed in the same way.
  • An invariable control command is, for example, "HALT”, with which all functions of the microscope, in particular all currently executed movements, are stopped.
  • the reference command may have a prescription assigned to form a generated control command.
  • the control command is generated after selecting the reference command according to the rule.
  • the generated control command may include variable components so that it is not always executed in the same manner as will be explained in more detail below.
  • Microscope control method is the detected language information on
  • Parameter information is a subsection of the voice information that is in a logically logical connection with the determined voice command. For example, the voice command “move to Z" and the reference command “height adjustment" have been selected.
  • a voice command “move to Z” and the reference command “height adjustment” have been selected.
  • Control technology logically associated parameter information, for example, the direction of height adjustment and / or the amount or the step size of the height adjustment.
  • the parameter information forms part of a
  • Parameter information combined to a composite voice command and the selected reference command is supplemented with the parameter information to a generated control command.
  • the generated control command therefore has a component determined by the reference command and at least one component determined by a parameter information.
  • the parameter information is, for example, information selected from a group comprising a location, a direction, a distance, an amount or a step size, an identification of an element of the microscope and a parameter value.
  • Keywords are terms or combinations of terms, characters and / or numbers stored in a database that are common technical terms, for example, in the field of microscopy.
  • the keywords can be kept in several languages.
  • the use of keywords allows a faster and more accurate determination of the voice command, since the keywords have clear and known meanings in the voice information.
  • the database can be designed as a so-called look-up table.
  • the databases can be formed in further embodiments by suitable logical structures. For example, these structures define additional properties that provide important clues to an algorithm when interpreting the language information.
  • Determined and selected keywords of a voice information are assigned an assignment rule by which the parameter information associated with the keyword is identified in the voice information and the keyword is combined with the parameter information into a composite voice command.
  • a keyword is detected in the acquired language information and the keyword, for example, a parameter information belongs to a
  • Voice information can be expected directly before or after the keyword or away from it.
  • the language information is checked for the presence of a spatial and / or temporal sequence of keywords at least in a subsection of the language information, wherein in the presence of the sequence of keywords this sequence is determined as a voice command.
  • At least the portion of the speech information containing the sequence is assigned to the activation state with which the sequence is at least in coincides with a predetermined dimensions, that is sufficiently similar or identical to this.
  • a state of the microscope can be set in only one voice command, which is otherwise reachable only by a plurality of individual voice commands.
  • the microscope can by means of a corresponding drive state representing sequence of
  • discrete parameter values which are parameter information associated with the keyword, may become parameter value ranges
  • the microscope control method according to the invention can be executed more efficiently in further possible embodiments if a selection of reference commands is taken from a set of initially available reference commands. Only the selected reference commands are used to determine the voice command.
  • the method according to the invention solves the technical problem of setting a configuration of a complex instrument such as a microscope on the basis of acquired measured values, here in the form of recorded voice commands.
  • detectors At least one optical detector
  • the object is further achieved by means of a microscope, which has a computer and control unit.
  • the computer and control unit is designed to have an acoustic, a graphically represented and / or an electronically coded
  • the computer and control unit is further configured to generate at least one control command suitable for operation of the microscope, wherein the control command is either a fixed reference command associated with the invariable control command or the control command in response to a command associated with the reference command to form a generated control command is produced.
  • the microscope is controllable by the computer and control unit.
  • An associated or generated control command may be constructed so that with this or with particular portions of the control command a number of units of the microscope, such as motor drives, adjustable filters, spatial light modulator (SLM), acousto-optic
  • Modulators AOM
  • detectors and / or a light source can be controlled or controlled (complex control command
  • a control command has several components or subcommands which serve to control different units, these can be assigned or generated as a function of the current operating state of the microscope or the respective unit to be controlled.
  • current operating conditions By taking into account current operating conditions, a high reactivity of the method for controlling the microscope is achieved.
  • Current operating conditions can be detected with suitable sensors and evaluated by means of a suitably configured computing unit and made available for the process.
  • this has at least one motor drive, which can be controlled by means of a control command. If several drives are present on the microscope, instead of a complex control command, too
  • control commands are assigned or generated.
  • an experiment with fluorescence recording is to be carried out.
  • the aim of the experiment is to study the functional role of a particular protein during cell division.
  • the experiment consists of observing the protein associated with another protein during cell division using confocal fluorescence microscopy.
  • these two proteins are specifically labeled, which can be done, for example, genetically or in fixed cells with antibody stains.
  • the two fluorophores EGFP and mCherry, both proteins are used for labeling.
  • the experimenter now wants to observe aspects of cell division three-dimensionally over time and, for example, briefly writes his measurement protocol for his new student or for technical assistance as follows:
  • a complex control command is assigned or generated.
  • correspondingly many individual control commands are assigned or generated.
  • the recognized voice commands and keywords represent a first step of the method. However, this detected information is meaningless
  • laser lines of 488 nm and 561 nm are used with a laser power ⁇ 2%.
  • Existing detection filters are automatically adapted to the dye emission spectra of these laser lines.
  • a lens of the microscope is selected which can serve a desired size image field with diffraction-limited resolution
  • a 40 x 1, 2W for example, a 40 x 1, 2W.
  • a time series is defined in which, during three hours of every five seconds, a picture stack with diffraction-limited resolution is scanned in all three dimensions.
  • the sampled volume is 50 ⁇ x 50 ⁇ x 10 ⁇ .
  • a sensitivity of the detector used is set to a preset value.
  • the computer and control unit is designed to carry out a plausibility check of a control command to be generated or generated before it is executed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • a microscope 1 has a computer and control unit 2, an objective 3 and a lens drive 4 for adjusting the objective 3.
  • the computer and control unit 2 is connected to a detector 5 in the form of a microphone for the detection of acoustic information, in particular of acoustic voice information Sl in combination.
  • an optical detector 5 in the form of a microphone for the detection of acoustic information, in particular of acoustic voice information Sl in combination.
  • Detection unit 6 in the form of a camera and an interface 7 are provided, which are each in communication with the computer and control unit 2 in a form suitable for the exchange of data.
  • the optical detection unit 6 is designed for the optical detection of graphically represented speech information S1 and is for example a CCD camera, a CMOS camera or a video camera.
  • the optical detection unit 6 is a scanner.
  • the interface 7 is designed to detect electronically coded voice information Sl.
  • the computer and control unit 2 has an integrated database 8 in which reference commands RB, control commands StB and / or keywords SW are repeatedly retrievably stored.
  • the database 8 is programmable in a further possible embodiment, in particular the stored in the database 8 reference commands RB, control commands StB and / or keywords SW by a user of the
  • Microscope 1 or by means of a self-learning program supplements, erasable and / or changeable.
  • the database 8 is embodied outside the computer and control unit 2 and stands with it in a connection suitable for exchanging data.
  • the lens drive 4 can be controlled and the lens 3 in the Z direction Z adjustable.
  • Lens 3 in the Z direction Z whose distance to an object plane 9, in which, for example, a sample to be microscoped can be arranged changed.
  • the computer and control unit 2 is configured to compare the acoustic, the graphically displayed and / or the electronically coded voice information Sl with the stored reference commands RB and a voice command SB in response to a predetermined degree of agreement between at least a portion of the voice information Sl and one of the
  • Reference commands RB to determine. Subsequently, that reference command RB is selectable, with which the voice command SB to a predetermined extent
  • the computer and control unit 2 is further configured to generate at least one control command StB suitable for operating the microscope, the control command StB being assigned either to the selected reference command RB invariable control command StB or the control command StB is generated as a function of the reference command RB associated regulation to form a generated control command StB.
  • the microscope 1 can be controlled by the computer and control unit 2.
  • Microscope 1 according to the invention is exemplified the
  • An acoustic voice information Sl is detected acoustically by means of the microphone 5.
  • a graphically represented speech information S 1 which has the same meaning as the acoustic speech information S 1, is detected, for example read in or scanned, by means of the optical detection unit 6.
  • the graphically represented speech information S1 may be a graphic, an image of at least one word, at least one character and / or at least one number.
  • the graphically represented language information S1 can also be from a document, for example a handwritten or
  • an electronically coded speech information S 1 is acquired by means of the interface 7.
  • Voice information Sl is a text file, for example an electronic file
  • SMS Short message
  • MMS Mobile Broadcast
  • the acquired speech information Sl is transmitted to the computer and control unit 2 and there converted into a format that an analysis of the detected
  • the acquired speech information Sl is subdivided by means of a suitable program into individual units, for example into individual words, characters and / or numbers.
  • the thus divided speech information Sl is analyzed and examined for the presence of speech commands SB.
  • the speech information Sl in a possible embodiment of the
  • LSI LSI Indexing
  • Fill words contained in the speech information S1 are identifiable in one embodiment of the method and are not taken into account in the determination of a speech command SB.
  • a search for keywords SW takes place in the acquired speech information S1.
  • the keywords include, for example, technical terms and often used
  • Such terms refer, for example, to contrast methods (eg fluorescence, DIC, digital interference contrast, digital interference contrast), parameters for setting a microscope (eg detector gain, laser power, filter), fluorescent dyes (eg GFP, Alexa 488) and recording modes (eg z-stack, multichannel image).
  • contrast methods eg fluorescence, DIC, digital interference contrast, digital interference contrast
  • parameters for setting a microscope eg detector gain, laser power, filter
  • fluorescent dyes eg GFP, Alexa 488
  • recording modes eg z-stack, multichannel image.
  • each keyword SW can be present in the database 8, the information whether at least one parameter information PI is expected before or after the keyword SW, through which the concept of the keyword SW is concretized.
  • the term "zoom 5" is found in the acquired speech information S 1 based on the analysis of the acquired speech information S 1 and the
  • the keyword SW Zoom is linked to the information that usually after the keyword SW a number is specified as parameter information PI, which specifies the magnification factor (zoom factor). In this case, the keyword SW “Zoom” is followed by the number "5". Thus, the keyword SW "Zoom 5" is detected, which is stored as a reference command RB in the database 8.
  • the reference command RB assigned to the keyword SW can be "zoom 5."
  • the reference command RB is stored, for example, as "zoom 0-10".
  • the parameter information PI falls within the parameter range of the reference command RB thus specified, and therefore a very high degree of agreement between the keyword SW and the reference command RB is established. Thereafter, the reference command RB is selected and the presence of a voice command SB verified, which is verified by the very high degree of coincidence.
  • the selected reference command RB is a rule for forming a
  • Control unit 2 for performing a plausibility check of the generated control command StB formed before its execution. It is checked whether the generated control command StB within the technical specifications of the
  • Microscope 1 is, for example, whether a 5-fold magnification is even possible. It can also be checked whether the generated control command StB logically fits into the technological microscopy process that has taken place up to this point.
  • the generated control command StB is classified as plausible, it is executed. If there is no plausibility, the execution of the generated control command StB is either aborted or its execution does not take place at all. It is also possible that in the absence of plausibility, a confirmation of the generated
  • Control command StB is requested by the user of the microscope 1 and the generated control command StB is executed only after a confirmation.
  • Speech information Sl performed in different variants.
  • control states (configurations) of the microscope 1 are stored in a space (dictionary space). In the room becomes after a next neighbor, thus after one
  • Control state sought which is as similar as possible to a sequence of keywords SW.
  • the space in further embodiments of the method is reduced in its dimensionality.
  • a selection of the reference commands RB can be made, by means of which the presence of a voice command SB is determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopsteuerungsverfahren zum Betreiben eines Mikroskops(1), mit den Schritten: Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation(SI); Vergleichen der Sprachinformation(SI) mit gespeicherten Referenzbefehlen(RB) und Ermitteln eines Sprachbefehls(SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation(SI) und einem Referenzbefehl(RB); Auswählen desjenigen Referenzbefehls(RB), mit dem der Sprachbefehl(SB) mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt; Erzeugenmindestens eines zum Betrieb des Mikroskops(1) geeigneten Steuerbefehls(StB), wobei der Steuerbefehl(StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl(StB) ist oder der Steuerbefehl(StB) in Abhängigkeiteiner dem Referenzbefehl(RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls(StB) erzeugt wird und Steuern des Mikroskops(1) mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls(StB). Die Erfindung betrifft ferner ein Mikroskop(1), das zur Ausführung des Mikroskopsteuerungsverfahrens ausgebildet ist.

Description

Mikroskopsteuerungsverfahren und Mikroskop
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Mikroskops sowie ein zur Ausführung des Verfahrens geeignetes Mikroskop.
Um ein Mikroskop zu Betreiben erfolgt dessen Steuerung üblicherweise manuell, indem Bedienelemente des Mikroskops bedient werden und/oder über eine
Benutzeroberfläche, beispielsweise einer berührungssensitiven Anzeige (touch päd) oder eines Rechners, Steuerbefehle eines Steuerungsprogramms durch einen Bediener des Mikroskops ausgewählt werden. Die ausgewählten Steuerbefehle werden durch eine Steuerungseinheit an das Mikroskop übermittelt, worauf dieses entsprechend der übermittelten Steuerbefehle angesteuert wird.
Der Benutzer des Mikroskops muss sich dabei durch ein Menü des
Steuerprogramms navigieren und gelangt unter Umständen erst nach einer Vielzahl von Auswahlvorgängen zu dem gewünschten Steuerbefehl. Ist der Benutzer mit dem Steuerprogramm nicht oder nicht eingehend vertraut, ist die Bedienung des
Mikroskops sehr zeitaufwendig oder gar nicht möglich.
Einheitliche Lösungen zum Bedienen von Mikroskopen mit nur wenigen
Auswahlvorgängen sind aufgrund der Vielzahl von Anwendungen und Probenarten in der Mikroskopie bislang nicht erreicht worden.
Ein Ansatz ist aus der DE 10 2012 220 195 A1 bekannt, in der ein Mikroskop mit einer Steuereinrichtung vorgeschlagen wird, die eine Vorrichtung zur Erfassung von Gesten eines Benutzers und zum Umsetzen der erfassten Gesten in Steuerbefehle aufweist.
Damit die Gesten eindeutig erfasst werden können, müssen diese innerhalb eines Erfassungsbereichs der Vorrichtung und mit einer für die Erfassung hinreichenden Eindeutigkeit und gegebenenfalls mehrfach ausgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit vorzuschlagen, mittels der eine vereinfachte Steuerung eines Mikroskops ermöglicht ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde ein einfach steuerbares Mikroskop anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein
Mikroskopsteuerungsverfahren gelöst, das die technischen Merkmale gemäß
Anspruch 1 aufweist. Hinsichtlich des Mikroskops wird die Aufgabe durch die
Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
Das Mikroskopsteuerungsverfahren dient zum Betreiben eines Mikroskops und umfasst die folgenden Schritte: Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation, insbesondere mittels eines Detektors, einer optischen Erfassungseinheit und/oder einer
Schnittstelle; Vergleichen der Sprachinformation mit gespeicherten Referenzbefehlen und Ermitteln eines Sprachbefehls in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation und einem Referenzbefehl; Auswählen desjenigen Referenzbefehls, mit dem der Sprachbefehl mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt; Erzeugen mindestens eines zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehls, wobei der Steuerbefehl entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl ist oder der Steuerbefehl in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls erzeugt wird und Steuern des Mikroskops mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls.
Unter einer Sprachinformation wird eine von einem Sender der Sprachinformation gegebene und durch einen Empfänger verständliche Information verstanden. Dabei kann die Sprachinformation aus jeder gesprochenen oder geschriebenen Sprache stammen. Die Sprachinformation stellt keine Information dar, die unmittelbar zur Steuerung des Mikroskops verwendbar ist. Insbesondere ist eine Information in einer sogenannten Maschinensprache keine Sprachinformation im Sinne dieser
Beschreibung. Eine Sprachinformation bedarf in jedem Fall der Übersetzung in eine zur Steuerung des Mikroskops, insbesondere eine zur Steuerung dessen
Beleuchtungs- und/oder Antriebseinheiten, geeigneten Maschinensprache.
Die Sprachinformation kann gesprochen sein und wird akustisch, beispielsweise mittels eines Detektors in Form eines Mikrofons, erfasst.
Eine graphisch dargestellte Sprachinformation ist durch ein statisches Zeichen, beispielsweise eine Grafik, ein Symbol, ein Buchstabe, eine Zahl oder ein Wort gegeben, auch wenn die Sprachinformation nur zeitweilig, beispielsweise auf einem Display, graphisch dargestellt wird. Die graphische Sprachinformation kann auch eine Aneinanderreihung von Zeichen in Form einer Zeichenkette sein. In einer besonderen Form ist die graphische Sprachinformation ein Text. Die graphische Sprachinformation kann in einer beliebigen Weise optisch wahrnehmbar dargestellt sein und beispielsweise geschrieben, gedruckt, projiziert oder angezeigt sein. Die graphische Sprach Information wird optisch, beispielsweise mittels einer Kamera, erfasst.
Liegen die akustische Sprachinformation und/oder die graphische Sprachinformation als eine elektronische Datei, beispielsweise als eine Textdatei oder eine Grafikdatei vor, wird die Sprachinformation als elektronisch kodierte Sprachinformationen bezeichnet. Eine elektronisch kodierte Sprachinformation ist beispielsweise auch eine Datei, deren Daten eine akustische Sprach Information, beispielsweise ein Sonogramm, repräsentieren. Die elektronisch kodierte Sprachinformation wird mittels eines geeigneten Empfangsgeräts, beispielsweise mittels einer Rechnereinheit, eines Infrarotempfängers oder eines Funkempfängers erfasst.
Unter einem Sprachbefehl wird eine Anweisung verstanden, deren Bedeutung auf die gezielte Ausführung eines Steuervorgangs des Mikroskops gerichtet ist. Eine Sprachinformation kann vollständig durch einen oder mehrere Sprachbefehle gebildet sein. Die Sprach Information kann neben den für die Steuerung des Mikroskops nicht relevanten Informationen, beispielsweise Füllwörter, auch einen oder mehrere Sprachbefehle enthalten.
Ein zusammengesetzter Sprachbefehl besteht aus mindestens zwei in der
Sprachinformation enthaltenen Tönen, Tonfolgen, Zeichen oder elektronisch kodierten Daten.
Unter einem Referenzbefehl wird ein Oberbegriff einer Anzahl möglicher
Ausdrucksformen eines Begriffs oder Terminus verstanden. Lediglich als Beispiele seien die Ausdrücke:„verfahre in Z",„stelle in Z zu";„Höhenverstellung" und „korrigiere Z-Abstand" genannt, die beispielsweise alle dem einen Referenzbefehl„Z- Einstellung" zugeordnet werden oder zuordenbar sind. Mittels eines dem
Referenzbefehl zugeordneten Steuerbefehls wird das Objektiv in Z-Richtung verfahren und beispielsweise ein Beobachtungs- oder Abtaststrahl defokussiert beziehungsweise fokussiert.
Eine solche Zuordnung erfolgt beispielsweise durch Vergleichen einer Anzahl vorbekannter Begriffe, die jeweils einem Referenzbefehl zugeordnet sind, mit der erfassten Sprachinformation. Zusätzlich oder alternativ kann ein Algorithmus verwendet werden, durch den die in der Sprachinformation enthaltenen Begriffe bezüglich deren Ähnlichkeit hinsichtlich deren Phonetik, Bedeutung und/oder
Zeichenähnlichkeit mit einem der verfügbaren Referenzbefehle verglichen werden.
Der Referenzbefehl, zu dem die Begriffe am ähnlichsten sind, wird ausgewählt, wenn die Ähnlichkeit ein vorbestimmtes Mindestmaß erreicht oder überschritten hat.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die erfasste
Sprachinformation analysiert und in Abhängigkeit der erfassten Sprachinformation mindestens ein wahrscheinlicher zukünftiger Ablauf des Verfahrens ermittelt.
Werden mehrere wahrscheinliche zukünftige Abläufe des Verfahrens ermittelt, können diese vorteilhaft dem Benutzer angegeben, insbesondere angezeigt, werden. Dabei können die Abläufe entsprechend ihrer Wahrscheinlichkeiten sortiert angegeben werden. Durch den Benutzer wird der gewünschte Ablauf manuell und/oder akustisch ausgewählt.
In jedem der wahrscheinlichen zukünftigen Abläufe können vorteilhaft
Verfahrensschritte vorgesehen werden, die nicht durch den Benutzer explizit angewiesen werden müssen, um ausgeführt zu werden.
Eine solche Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht die Ausführung des
Verfahrens, ohne dass sämtliche Verfahrensschritte durch den Benutzer anzuweisen sind. Der Benutzer benötigt daher keine umfassenden Kenntnisse des
anzuwendenden Verfahrens und dessen konkreter Umsetzung, sondern kann beispielsweise in einem Gespräch das auszuführende Experiment erläutern. Die dabei erfasste Sprachinformation wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Sprachbefehl überführt, durch den mindestens ein Steuerbefehl, insbesondere ein generierter Steuerbefehl, erzeugt wird, der neben den unmittelbar angewiesenen Verfahrensschritten für weitere erforderliche Verfahrensschritte kodiert. Beispielsweise kann die obligatorische Verwendung eines bestimmten Filters vorgesehen werden, obwohl dessen Verwendung durch den Benutzer nicht ausdrücklich angewiesen wurde, die Verwendung für die Durchführung des
Verfahrens aber sinnvoll oder gar zwingend erforderlich ist.
Ein jeder Referenzbefehl steht stellvertretend für einen Steuerbefehl, bei dessen Übermittlung ein konkreter Steuerungsvorgang an dem Mikroskop ausgeführt wird. Einem Steuerbefehl können mehrere Referenzbefehle zugeordnet sein.
Einem Referenzbefehl kann ein unveränderlicher Steuerbefehl zugeordnet sein, der in immer gleicher Weise ausgeführt wird. Ein unveränderlicher Steuerbefehl ist beispielsweise„HALT", mit dem alle Funktionen des Mikroskops, insbesondere alle aktuell ausgeführten Bewegungen, angehalten werden.
Es ist auch möglich, dass dem Referenzbefehl eine Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls zugeordnet ist. In diesem Fall wird der Steuerbefehl nach der Auswahl des Referenzbefehls gemäß der Vorschrift generiert. Der generierte Steuerbefehl kann variable Komponenten enthalten, so dass dieser nicht immer in der gleichen Weise ausgeführt wird, wie nachstehend noch genauer erläutert werden wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Mikroskopsteuerungsverfahrens wird die erfasste Sprachinformation auf ein
Vorhandensein mindestens einer Parameterinformation überprüft. Eine
Parameterinformation ist ein Teilabschnitt der Sprachinformation, die mit dem ermittelten Sprachbefehl in einer steuerungstechnisch logischen Verbindung steht. Beispielsweise sind als Sprachbefehl„Verfahre in Z" und als Referenzbefehl „Höhenverstellung" ausgewählt worden. Eine diesem Sprachbefehl
steuerungstechnisch logisch zugehörige Parameterinformation ist beispielsweise die Richtung der Höhenverstellung und/oder der Betrag oder die Schrittweite der Höhenverstellung. Die Parameterinformation stellt einen Bestandteil eines
zusammengesetzten Sprachbefehls beziehungsweise eine variable Komponente eines generierten Steuerbefehls dar.
Der ermittelte Sprachbefehl wird in einer möglichen Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit mindestens einer vorhandenen
Parameterinformation zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl kombiniert und der ausgewählte Referenzbefehl wird mit der Parameterinformation zu einem generierten Steuerbefehl ergänzt. Der generierte Steuerbefehl weist daher eine durch den Referenzbefehl bestimmte Komponente und mindestens eine durch eine Parameterinformation bestimmte Komponente auf.
Die Parameterinformation ist beispielsweise eine Information ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Ortsangabe, eine Richtungsangabe, eine Entfernung, ein Betrag oder eine Schrittweite, eine Kennzeichnung eines Elements des Mikroskops und ein Parameterwert. In weiteren Ausgestaltungen des Mikroskopsteuerungsverfahrens wird der
Sprachbefehl in Abhängigkeit von in der Sprach infornnation enthaltenen bekannten Schlüsselworten ermittelt.
Schlüsselwörter sind Begriffe oder Kombinationen von Begriffen, Zeichen und/oder Zahlen, die in einer Datenbank vorgehalten sind und die beispielsweise auf dem Gebiet der Mikroskopie übliche Fachbegriffe sind. Die Schlüsselworte können in mehreren Sprachen vorgehalten werden.
Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Vorgehensweise, den Sprachbefehl anhand der Bedeutung und/oder des Kontexts der Komponenten der
Sprachinformation zu ermitteln, erlaubt die Verwendung von Schlüsselwörtern eine schnellere und präzisere Ermittlung des Sprachbefehls, da durch die Schlüsselwörter eindeutige und vorbekannte Bedeutungen in der Sprach Information vorliegen.
Die Datenbank kann als eine sogenannte look-up-Tabelle ausgebildet sein. Die Datenbanken können in weiteren Ausführungen durch geeignete logische Strukturen gebildet sein. Diese Strukturen definieren beispielsweise zusätzliche Eigenschaften, die einem Algorithmus bei der Interpretation der Sprachinformation wichtige Hinweise liefern.
Ermittelten und ausgewählten Schlüsselworten einer Sprachinformation wird eine ZuOrdnungsvorschrift zugewiesen, durch die zu dem Schlüsselwort gehörende Parameterinformationen in der Sprachinformation identifiziert und das Schlüsselwort mit den Parameterinformationen zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl kombiniert werden.
Wird ein Schlüsselwort in der erfassten Sprachinformation erkannt und gehört zu dem Schlüsselwort beispielsweise eine Parameterinformation, um einen
vollständigen Referenzbefehl und einen steuerungstechnisch logischen generierten Steuerbefehl zu erhalten, wird die erfasste Sprachinformation nach der
Parameterinformation durchsucht. Dabei kann berücksichtigt werden, ob die
Parameterinformation bei einem üblichen Gebrauch der Sprache der
Sprachinformation direkt vor oder nach dem Schlüsselwort oder entfernt von diesem zu erwarten ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Mikroskopsteuerungsverfahrens wird die Sprachinformation auf ein Vorhandensein einer räumlichen und/oder zeitlichen Abfolge von Schlüsselworten wenigstens in einem Teilabschnitt der Sprachinformation überprüft, wobei bei einem Vorhandensein der Abfolge von Schlüsselworten diese Abfolge als Sprachbefehl ermittelt wird.
Die Abfolge von Schlüsselworten wird beispielsweise mit einer Anzahl von
Referenzbefehlen in Form vorbestimmter Ansteuerungszustände des Mikroskops (Konfigurationen) auf das Vorhandensein einer Übereinstimmung verglichen.
Mindestens der die Abfolge enthaltende Teilabschnitt der Sprachinformation wird demjenigen Ansteuerungszustand zugeordnet, mit dem die Abfolge mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt, also zu diesem hinreichend ähnlich oder identisch ist.
Durch einen Ansteuerungszustand kann ein Zustand des Mikroskops in nur einem Sprachbefehl eingestellt werden, der ansonsten nur durch eine Vielzahl einzelner Sprachbefehle erreichbar ist. Beispielsweise kann das Mikroskop mittels einer einen entsprechenden Ansteuerungszustand repräsentierenden Abfolge von
Schlüsselwörtern aus einem beliebigen aktuellen Betriebszustand in einen
Ausgangszustand gebracht werden.
In den gespeicherten und vorgehaltenen vorbestimmten Ansteuerungszuständen beziehungsweise können diskrete Parameterwerte, die zu dem Schlüsselwort gehörende Parameterinformationen sind, zu Parameterwertbereichen
zusammengefasst werden. Eine solche Zusammenfassung benötigt einen geringeren Speicherplatz als eine Speicherung aller möglicher Parameterwerte.
Das erfindungsgemäße Mikroskopsteuerungsverfahren ist in weiteren möglichen Ausgestaltungen effizienter ausführbar, wenn aus einer Gesamtheit von anfänglich verfügbaren Referenzbefehlen eine Auswahl von Referenzbefehlen getroffen wird. Für die Ermittlung des Sprachbefehls werden nur die ausgewählten Referenzbefehle verwendet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das technische Problem gelöst, anhand erfasster Messwerte, hier in Form von erfassten Sprachbefehlen, eine Konfiguration eines komplexen Instruments wie eines Mikroskops einzustellen. Die dazu
verwendeten technischen Mittel sind Detektoren, mindestens eine optische
Erfassungseinheit und/oder mindestens eine Schnittstelle zur Messwerterfassung, eine Rechner-und Steuerungseinheit, sowie anzusteuernde Einheiten des
Mikroskops.
Die Aufgabe wird ferner mittels eines Mikroskops gelöst, das eine Rechner-und Steuerungseinheit aufweist.
Erfindungsgemäß ist die Rechner-und Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine akustische, eine graphisch dargestellte und/oder eine elektronisch kodierte
Sprachinformation mit gespeicherten Referenzbefehlen zu vergleichen und einen Sprachbefehl in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation und einem
Referenzbefehl zu ermitteln. Anschließend ist derjenige Referenzbefehl auswählbar, mit dem der Sprachbefehl in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt.
Die Rechner-und Steuerungseinheit ist ferner dazu ausgebildet, mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehl zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl zugeordneter unveränderlicher Steuerbefehl ist oder der Steuerbefehl in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls erzeugt wird. Mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls ist das Mikroskop durch die Rechner-und Steuerungseinheit steuerbar.
Ein zugeordneter oder generierter Steuerbefehl kann so aufgebaut sein, dass mit diesem oder mit jeweils bestimmten Anteilen des Steuerbefehls eine Anzahl von Einheiten des Mikroskops, beispielsweise motorische Antriebe, einstellbare Filter, räumliche Lichtmodulatoren (SLM, spatial light modulator), akustooptische
Modulatoren (AOM), Detektoren und/oder eine Lichtquelle angesteuert werden beziehungsweise angesteuert werden können (komplexer Steuerbefehl,
zusammengesetzter Steuerbefehl).
Weist ein Steuerbefehl mehrere Anteile oder Teilbefehle auf, die zur Steuerung unterschiedlicher Einheiten dienen, können diese in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustands des Mikroskops beziehungsweise der jeweiligen anzusteuernden Einheit zugeordnet oder generiert werden. Durch eine Berücksichtigung aktueller Betriebszustände ist ein hohes Reaktionsvermögen des Verfahrens zur Steuerung des Mikroskops erreicht. Aktuelle Betriebszustände können mit geeigneten Sensoren erfasst werden und mittels einer geeignet konfigurierten Recheneinheit ausgewertet und für das Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.
Zur Steuerung des Mikroskops weist dieses wenigstens einen motorischen Antrieb auf, der mittels eines Steuerbefehls ansteuerbar ist. Sind an dem Mikroskop mehrere Antriebe vorhanden, können anstelle eines komplexen Steuerbefehls auch
entsprechend mehrere Steuerbefehle zugeordnet oder generiert werden.
Im Folgenden soll anhand eines Beispiels eine praktische Verwendung des
Verfahrens aus dem Bereich der Zellbiologie erläutert werden:
Es soll beispielsweise ein Experiment mit Fluoreszenzaufnahme durchgeführt werden. Ziel des Experiments ist die Untersuchung der funktionellen Rolle eines bestimmten Proteins während der Zellteilung.
Das Experiment besteht aus der Beobachtung des Proteins im Zusammenhang mit einem weiteren Protein während der Zellteilung unter Verwendung konfokaler Fluoreszenzmikroskopie. Dazu werden diese beiden Proteine spezifisch markiert, was beispielsweise genetisch oder bei fixierten Zellen auch mit Antikörperfärbungen erfolgen kann. Beispielsweise werden zur Markierung die zwei Fluorophore EGFP und mCherry, beides Proteine, verwendet.
Der Experimentator möchte nun Aspekte der Zellteilung dreidimensional über die Zeit beobachten und schreibt beispielsweise sein Messprotokoll kurz für seinen neuen Studenten oder für die Technische Assistenz wie folgt auf:
„Bitte die live cell Proben mit EGFP und mCherry im konfokal mikroskopieren. Alle fünf Sekunden ein Volumen bis ca. 10 μιτι vom Deckglas. Laserpower <2% da sonst die Zellen leiden. Bildfeld von 50 μ sollte langen. Beobachtungsdauer sollte ungefähr drei Stunden sein." Die Sprach information wird vorgelesen, optisch erfasst oder elektronisch in die Rechen- und Steuereinheit eingelesen.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden aus der vorstehenden Sprachinformation beispielsweise die Worte und Wortgruppen„live cell";„EGFP"; mCherry";„konfokal";„alle fünf Sekunden"; Volumen bis ca. 10 μιτι vom Deckglas"; „Laserpower <2%"; Bildfeld ca. 50 μηη";„Beobachtungsdauer" und„drei Stunden" als Sprachbefehle und Schlüsselworte erkannt.
Aus den Sprachbefehlen, deren Sinnzusammenhang und den enthaltenen Angaben beispielsweise zu Volumen, Laserpower, Bildfeldgröße und Beobachtungsdauer wird ein komplexer Steuerbefehl zugeordnet oder generiert. In weiteren Ausgestaltungen werden entsprechend viele einzelne Steuerbefehle zugeordnet oder generiert.
Die erkannten Sprachbefehle und Schlüsselworte stellen eine erste Stufe des Verfahrens dar. Diese erkannten Informationen sind jedoch ohne sinnvolle
Grundeinstellungen nicht hinreichend genau, um das Mikroskop zu steuern.
Beispielsweise fehlt jeder Hinweis über räumliche Auflösung, lediglich das Bildfeld ist spezifiziert worden. Auch die Empfindlichkeit des Detektors ist nicht bekannt.
Werden den erkannten Schlüsselworten Grund- oder Voreinstellungen der noch benötigten Größen zugeordnet, ergibt sich eine eindeutige Geräteeinstellung.
Beispielsweise werden Laserlinien von 488 nm und 561 nm mit einer Laserleistung <2% benutzt. Vorhandene Detektionsfilter werden an die Farbstoff- Emissionsspektren dieser Laserlinien automatisch angepasst.
Es wird ein vorgehaltenes Objektiv des Mikroskops ausgewählt, das ein Bildfeld gewünschter Größe mit beugungsbegrenzter Auflösung bedienen kann,
beispielsweise ein 40 x 1 ,2 W. Es wird weiterhin eine Zeitreihe definiert, bei der während drei Stunden aller fünf Sekunden ein Bildstapel mit beugungsbegrenzter Auflösung in allen drei Dimensionen abtastet wird. Das abgetastete Volumen beträgt dabei 50 μιτι x 50 μιτι x 10 μιτι. Eine Empfindlichkeit des verwendeten Detektors wird auf einen voreingestellten Wert gesetzt.
In einer weiteren Ausführung des Mikroskops ist die Rechner-und Steuerungseinheit zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung eines zu erzeugenden oder eines erzeugten Steuerbefehls vor dessen Ausführung ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Abbildung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Mikroskops.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskop 1 weist in einem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Rechner- und Steuerungseinheit 2, ein Objektiv 3 und ein Objektivantrieb 4 zum Verstellen des Objektivs 3 auf. Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 steht mit einem Detektor 5 in Form eines Mikrofons zur Erfassung akustischer Informationen, insbesondere von akustischen Sprachinformationen Sl in Verbindung. Weiterhin sind eine optische
Erfassungseinheit 6 in Form einer Kamera und eine Schnittstelle 7 vorhanden, die jeweils mit der Rechner- und Steuerungseinheit 2 in einer zum Austausch von Daten geeigneten Form in Verbindung stehen.
Die optische Erfassungseinheit 6 ist zur optischen Erfassung von graphisch dargestellten Sprachinformationen Sl ausgebildet und ist beispielsweise eine CCD- Kamera, eine CMOS-Kamera oder eine Videokamera.
In weiteren Ausführungen des Mikroskops 1 ist die optische Erfassungseinheit 6 ein Scanner.
Die Schnittstelle 7 ist zur Erfassung elektronisch kodierter Sprachinformationen Sl ausgebildet.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 weist eine integrierte Datenbank 8 auf, in der Referenzbefehle RB, Steuerbefehle StB und/oder Schlüsselwörter SW wiederholt abrufbar gespeichert sind.
Die Datenbank 8 ist in einer weiteren möglichen Ausführung programmierbar, insbesondere sind die in der Datenbank 8 gespeicherten Referenzbefehle RB, Steuerbefehle StB und/oder Schlüsselwörter SW durch einen Benutzer des
Mikroskops 1 oder mittels eines selbstlernenden Programms ergänzbar, löschbar und/oder veränderbar.
In weiteren Ausführungen des Mikroskops 1 ist die Datenbank 8 außerhalb der Rechner- und Steuerungseinheit 2 ausgebildet und steht mit dieser in einer zum Austausch von Daten geeigneten Verbindung.
Mittels der Rechner- und Steuerungseinheit 2 ist der Objektivantrieb 4 ansteuerbar und das Objektiv 3 in Z-Richtung Z verstellbar. Durch eine Verstellung des
Objektivs 3 in Z-Richtung Z wird dessen Abstand zu einer Objektebene 9, in der beispielsweise eine zu mikroskopierende Probe angeordnet werden kann, verändert.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 ist dazu ausgebildet, die akustische, die graphisch dargestellte und/oder die elektronisch kodierte Sprachinformation Sl mit den gespeicherten Referenzbefehlen RB zu vergleichen und einen Sprachbefehl SB in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation Sl und einem der
Referenzbefehle RB zu ermitteln. Anschließend ist derjenige Referenzbefehl RB auswählbar, mit dem der Sprachbefehl SB in einem vorbestimmten Maße
übereinstimmt.
Die Rechner-und Steuerungseinheit 2 ist ferner dazu ausgebildet, mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehl StB zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl StB entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl RB zugeordneter unveränderlicher Steuerbefehl StB ist oder der Steuerbefehl StB in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl RB zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls StB erzeugt wird. Mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls StB ist das Mikroskop 1 durch die Rechner-und Steuerungseinheit 2 steuerbar.
Anhand des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Mikroskops 1 wird das nachfolgend beispielhaft das
erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
Eine akustische Sprach Information Sl wird mittels des Mikrofons 5 akustisch erfasst.
Zusätzlich oder alternativ wird eine graphisch dargestellte Sprachinformation Sl, welche die gleiche Bedeutung wie die akustische Sprachinformation Sl hat, mittels der optischen Erfassungseinheit 6 erfasst, beispielsweise eingelesen oder abgelichtet. Die graphisch dargestellte Sprachinformation Sl kann eine Grafik, eine Abbildung mindestens eines Wortes, mindestens eines Zeichens und/oder mindestens einer Zahl sein. Die graphisch dargestellte Sprachinformation Sl kann auch von einem Schriftstück, beispielsweise einer handschriftlichen oder
ausgedruckten Notiz, erfasst werden.
Ebenfalls zusätzlich oder alternativ zur akustischen Sprachinformation Sl und/oder zur graphisch dargestellten Sprachinformation Sl wird mittels der Schnittstelle 7 eine elektronisch kodierte Sprachinformation Sl erfasst. Die elektronisch kodierte
Sprachinformation Sl ist eine Textdatei, beispielsweise einer elektronischen
Kurznachricht (SMS, MMS), eine E-Mail, eine Datei eines Schreibprogramms oder eine Datei eines Grafikprogramms.
Die erfasste Sprachinformation Sl wird an die Rechner-und Steuerungseinheit 2 übermittelt und dort in ein Format überführt, das eine Analyse der erfassten
Sprachinformation Sl ermöglicht.
Die erfasste Sprachinformation Sl wird mittels eines geeigneten Programms in einzelne Einheiten, beispielsweise in einzelne Worte, Zeichen und/oder Zahlen unterteilt. Die derart unterteilte Sprachinformation Sl wird analysiert und auf das Vorhandensein von Sprachbefehlen SB untersucht.
Dabei wird die Sprachinformation Sl in einer möglichen Ausgestaltung des
Verfahrens auf Konstellationen von Worten, Zeichen und/oder Zahlen untersucht und deren Bedeutung ermittelt. Diese Vorgehensweise erfolgt beispielsweise nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Konzept des latenten semantischen
Indizierens (LSI). Bei dem Konzept des LSI muss ein gesuchter Begriff nicht selbst in der Sprachinformation enthalten sein, sondern es wird untersucht, ob ein
hinreichendes Maß an Relevanz zu dem gesuchten Begriff aufgefunden wird.
In der Sprachinformation Sl enthaltene Füllworte wie„und",„ist" etc. sind in einer Ausgestaltung des Verfahrens identifizierbar und werden bei der Ermittlung eines Sprachbefehls SB nicht berücksichtigt. In einem weiteren Konzept, das alternativ oder zusätzlich zu LSI angewandt wird, erfolgt eine Suche nach Schlüsselwörtern SW in der erfassten Sprachinformation Sl. Die Schlüsselworte umfassen beispielsweise Fachbegriffe und oftmals verwendete
Abkürzungen aus dem Gebiet der Mikroskopie, die beispielsweise zur Beschreibung von Experimenten in der Fachliteratur wie wissenschaftlichen Veröffentlichungen oder Fachbüchern häufig benutzt werden.
Solche Begriffe betreffen zum Beispiel Kontrastmethoden (z. B. Fluoreszenz, DIC, digital interference contrast, digitaler Interferenzkontrast), Parameter zur Einstellung eines Mikroskops (z. B. Detektor-Gain, Laserpower, Filter), Fluoreszenzfarbstoffe (z. B. GFP, Alexa 488) und Aufnahmemodi (z. B. z-Stapel, Mehrkanalbild).
Zu jedem Schlüsselwort SW kann in der Datenbank 8 die Information vorliegen, ob vor oder nach dem Schlüsselwort SW mindestens eine Parameterinformation PI erwartet wird, durch die der Begriff des Schlüsselworts SW konkretisiert wird.
Beispielsweise wird in der erfassten Sprachinformation Sl der Term„Zoom 5" gefunden. Aufgrund der Analyse der erfassten Sprach Information Sl und des
Abgleichs mit der Datenbank 8 wird als Schlüsselwort SW„Zoom" identifiziert. Mit dem Schlüsselwort SW„Zoom" ist die Information verknüpft, dass üblicherweise nach dem Schlüsselwort SW eine Zahl als Parameterinformation PI angegeben ist, durch die der Vergrößerungsfaktor (Zoomfaktor) angegeben ist. In diesem Fall folgt dem Schlüsselwort SW„Zoom" die Zahl„5". Es wird also das Schlüsselwort SW„Zoom 5" erkannt, welches als Referenzbefehl RB in der Datenbank 8 gespeichert ist.
Dabei kann der dem Schlüsselwort SW zugeordnete Referenzbefehl RB„Zoom 5" lauten. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist der Referenzbefehl RB beispielsweise als„Zoom 0-10" gespeichert. Die Parameterinformation PI fällt in den derart angegebenen Parameterbereich des Referenzbefehls RB und es wird daher ein sehr hohes Maß an Übereinstimmung zwischen dem Schlüsselwort SW und dem Referenzbefehl RB festgestellt. Daraufhin wird der Referenzbefehl RB ausgewählt und das Vorliegen eines Sprachbefehls SB festgestellt, der durch das sehr hohe Maß an Übereinstimmung verifiziert ist.
Dem ausgewählten Referenzbefehl RB ist eine Vorschrift zur Bildung eines
Steuerbefehls StB zugeordnet. Aufgrund der Vorschrift wird der Steuerbefehl StB mit einer feststehenden Komponenten„Zoom" und einer variablen Komponente„5" in einer für die Steuerung des Objektivantriebs 4 geeigneten Maschinensprache generiert.
In einer weiteren Ausführung des Mikroskops 1 ist die Rechner-und
Steuerungseinheit 2 zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung des generierten Steuerbefehls StB vor dessen Ausführung ausgebildet. Dabei wird überprüft, ob der generierte Steuerbefehl StB innerhalb der technischen Spezifikationen des
Mikroskops 1 liegt, beispielsweise ob eine 5-fache Vergrößerung überhaupt möglich ist. Es kann ferner überprüft werden, ob der generierte Steuerbefehl StB logisch in den bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten technologischen Mikroskopierablauf passt.
Wird der generierte Steuerbefehl StB als plausibel eingestuft, wird dieser ausgeführt. Liegt keine Plausibilität vor, wird die Ausführung des generierten Steuerbefehls StB entweder abgebrochen oder dessen Ausführung erfolgt gar nicht erst. Es ist auch möglich, dass bei fehlender Plausibilität eine Bestätigung des generierten
Steuerbefehls StB durch den Benutzer des Mikroskops 1 angefordert wird und der generierte Steuerbefehl StB erst nach gegebener Bestätigung ausgeführt wird.
Aufgrund des generierten Steuerbefehls StB wird das Objektiv 3 durch den angesteuerten Objektivantrieb 4 in Z-Richtung Z eines kartesischen
Koordinatensystems verfahren bis eine 5-fache Vergrößerung eingestellt ist.
In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens wird die Analyse der erfassten
Sprachinformation Sl in unterschiedlichen Varianten durchgeführt.
Beispielsweise erfolgt eine sequentielle Analyse der Schlüsselwörter SW. Dabei wird Vorwissen zu auftretenden Abfolgen von Schlüsselwörtern SW genutzt, um die Qualität der Analyse, insbesondere die korrekte Ermittlung der Sprachbefehle SB zu verbessern.
Nutzbar sind dazu beispielsweise Ansätze der Mustererkennung im
multidimensionalen Raum. Dazu werden beispielsweise Ansteuerungszustände (Konfigurationen) des Mikroskops 1 in einem Raum (dictionary space) abgelegt. In dem Raum wird nach einem nächsten Nachbarn, also nach einem
Ansteuerungszustand gesucht, der zu einer Abfolge von Schlüsselwörtern SW möglichst ähnlich ist.
Um eine schnelle Analyse, vorzugsweise in Echtzeit, zu realisieren, wird der Raum in weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens in seiner Dimensionalität reduziert.
Zur Reduzierung der Dimensionalität können beispielsweise
Hauptkomponentenanalysen (principal component analysis) eingesetzt werden. Es kann auch vorhandenes a-priori-Wissen genutzt werden, um den zur Analyse herangezogenen Raum in Teilräume zu untergliedern. Bei der Analyse werden dann nur ausgewählte Teilräume durchsucht und somit die Analyse beschleunigt.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Auswahl der Referenzbefehle RB getroffen werden, anhand derer das Vorliegen eines Sprachbefehls SB ermittelt wird. Bezugszeichen
1 Mikroskop
2 Rechner- und Steuerungseinheit
3 Objektiv
4 Objektivantrieb
5 Detektor
6 optische Erfassungseinheit (Kamera)
7 Schnittstelle (für elektronisch kodierte Sprachinformation)
8 Datenbank
9 Objektebene
Sl Sprachinformation
SB Sprachbefehl
RB Referenzbefehl
StB Steuerbefehl
SW Schlüsselwörter
PI Parameterinformation
X X-Richtung
Y Y-Richtung
Z Z-Richtung

Claims

Patentansprüche
1 . Mikroskopsteuerungsverfahren zum Betreiben eines Mikroskops (1 ), mit den Schritten:
- Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation (Sl) mittels eines Detektors (5), einer optischen Erfassungseinheit (6) und/oder einer Schnittstelle (7),
- Vergleichen der Sprachinformation (Sl) mit gespeicherten
Referenzbefehlen (RB) und Ermitteln eines Sprachbefehls (SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation (Sl) und einem Referenzbefehl (RB),
- Auswählen desjenigen Referenzbefehls (RB), mit dem der
Sprachbefehl (SB) mindestens in einem vorbestimmten Maße
übereinstimmt,
- Erzeugen mindestens eines zum Betrieb des Mikroskops (1 ) geeigneten Steuerbefehls (StB), wobei der Steuerbefehl (StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl (StB) ist oder der Steuerbefehl (StB) in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl (RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls (StB) erzeugt wird und
- Steuern des Mikroskops (1 ) mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls (StB).
2. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die graphisch dargestellte
Sprachinformation (Sl) ein Zeichen, eine Zeichenkette oder ein Text ist.
3. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch kodierte
Sprachinformation (Sl) eine Textdatei oder ein Sonogramm ist.
4. Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Sprachinformation (Sl) auf ein Vorhandensein mindestens einer Parameterinformation (PI) überprüft wird.
5. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterinformation (PI) eine Information ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Ortsangabe, eine
Richtungsangabe, eine Entfernung, ein Betrag oder eine Schrittweite, eine Kennzeichnung eines Elements des Mikroskops (1 ) und ein Parameterwert ist.
6. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Sprachbefehl (SB) mit mindestens einer vorhandenen Parameterinformation (PI) zu einem
zusammengesetzten Sprachbefehl (StB) kombiniert und der ausgewählte Referenzbefehl (RB) mit der Parameterinformation (PI) zu einem generierten Steuerbefehl (StB) ergänzt wird.
7. Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprachbefehl (SB) in Abhängigkeit von in der Sprachinformation (Sl) enthaltenen bekannten Schlüsselworten (SW) ermittelt wird.
8. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählten Schlüsselworten (SW) eine ZuOrdnungsvorschrift zugewiesen wird, durch die zu dem Schlüsselwort (SW) gehörende Parameterinformationen (PI) in der Sprachinformation (Sl) identifiziert und das Schlüsselwort (SW) mit den Parameterinformationen (PI) zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl (SB) kombiniert werden.
9. Mikroskopsteuerungsverfahren den Ansprüchen 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sprachinformation (Sl) auf ein
Vorhandensein einer räumlichen und/oder zeitlichen Abfolge von
Schlüsselworten (SW) wenigstens in einem Teilabschnitt der
Sprachinformation (Sl) überprüft wird, wobei bei einem Vorhandensein der Abfolge von Schlüsselworten (SW) diese als Sprachbefehl (SB) ermittelt wird.
10. Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abfolge von Schlüsselworten (SW) mit einer Anzahl von Referenzbefehlen (RB) in Form vorbestimmter
Ansteuerungszustände des Mikroskops (1 ) auf das Vorhandensein einer Übereinstimmung verglichen wird und mindestens der die Abfolge enthaltende Teilabschnitt der Sprachinformation (Sl) demjenigen Ansteuerungszustand zugeordnet wird, mit dem die Abfolge mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt.
1 1 . Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass in den vorbestimmten Ansteuerungszuständen diskrete Parameterwerte zu dem Schlüsselwort (SW) gehörender
Parameterinformationen (PI) zu Parameterwertbereichen zusammengefasst sind.
12. Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Sprachinformation (Sl) analysiert und in Abhängigkeit der erfassten Sprachinformation (Sl) mindestens ein wahrscheinlicher zukünftiger Ablauf des Verfahrens ermittelt wird.
13. Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Gesamtheit von
Referenzbefehlen (RB) eine Auswahl von Referenzbefehlen (RB) getroffen wird und für die Ermittlung des Sprachbefehls (SB) die ausgewählten
Referenzbefehle (RB) verwendet werden.
14. Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausführung eines Steuerbefehls (StB) dieser auf Plausibilität überprüft wird und der Steuerbefehl (StB) im Falle fehlender Plausibilität nicht ausgeführt wird.
15. Mikroskop (1 ) mit einer Rechner-und Steuerungseinheit (2),dadurch
gekennzeichnet, dass die Rechner-und Steuerungseinheit (2) dazu
ausgebildet ist,
eine akustische, eine graphisch dargestellte und/oder eine elektronisch kodierte Sprachinformation (Sl) mit gespeicherten Referenzbefehlen (RB) zu vergleichen und einen Sprachbefehl (SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation (Sl) und einem Referenzbefehl (RB) zu ermitteln,
denjenigen Referenzbefehl (RB) auszuwählen, mit dem der
Sprachbefehl (SB) in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt, mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops (1 ) geeigneten
Steuerbefehl (StB) zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl (StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) zugeordneter
unveränderlicher Steuerbefehl StB) ist oder der Steuerbefehl (StB) in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl (RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls (StB) erzeugt wird und
das Mikroskop (1 ) mittels des zugeordneten oder des generierten
Steuerbefehls (StB) zu steuern.
16. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner-und Steuerungseinheit (2) zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung eines erzeugten Steuerbefehls (StB) vor dessen Ausführung ausgebildet ist.
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