EP3658972A1 - Mikroskopiervorrichtung - Google Patents

Mikroskopiervorrichtung

Info

Publication number
EP3658972A1
EP3658972A1 EP18785835.2A EP18785835A EP3658972A1 EP 3658972 A1 EP3658972 A1 EP 3658972A1 EP 18785835 A EP18785835 A EP 18785835A EP 3658972 A1 EP3658972 A1 EP 3658972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
microscopy
lens
slide
light beam
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Withdrawn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
EP18785835.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Engel
Oliver Schmidt
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.)
Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Original Assignee
Siemens Healthcare Diagnostics Inc
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 Siemens Healthcare Diagnostics Inc filed Critical Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Publication of EP3658972A1 publication Critical patent/EP3658972A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0008—Microscopes having a simple construction, e.g. portable microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • 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
    • G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison

Definitions

  • the invention relates to an optical microscopy apparatus for detecting cellular components of a sample, i. H. in particular for analyzing body fluids, such as blood.
  • hematology For the examination of blood samples, hematology uses analysis systems that combine microscopes with imaging techniques.
  • the CelelaVision® DM1200 system enables the localization and examination of cells in the blood using digital image analysis.
  • the microscopes used in such analysis systems exhibit object-level resolutions of about 0.1 microns at 100X magnification.
  • the camera chip When using the camera chip with a megapixel the field in Whether ⁇ ject is about 100 microns in size. Therefore, in order to detect blood samples with a width in the millimeter range, the blood sample must be scanned multiple times in a meandering scan procedure, which can generally be time consuming.
  • a psychhaf- ter scanning with a low resolution can be carried out first to identify so-called Regions of Interests (Rol), ie Be ⁇ rich the blood sample with specific components that are relevant for the analysis. These areas are at ⁇ closing approached at a higher magnification targeted and investigated. Also, such a two-stage process is still re ⁇ tively time-consuming. In addition, only information about the ROIs being studied is available, but not about the complete blood sample. If further investigation examples play as abnormalities arise which require an analysis be ⁇ certain previously untested components, the scan must be performed again. For the patient this often means the need for a new blood sample and for the investigating laboratory a renewed time for the analysis.
  • Rol Regions of Interests
  • the invention accordingly provides an optical microscope device for detecting cellular components of a sample.
  • the microscope device comprises a light source device for emitting a light beam, an object carrier which can be arranged in a beam path of the light beam for receiving the sample, and an objective which is arranged behind the object carrier in the beam path of the light beam.
  • a camera chip is designed to detect the light beam after passing through the lens and to produce a camera image.
  • the field of view in the intermediate image behind the lens is greater than 25 millimeters.
  • the distinctness of adjacent luminous structures can be indicated by various criteria. If the distance between the structures is about the half width of the in ⁇ tensticiansver republic, the structures are not absolutely distinguishable. With increasing distance results in a detectable brightness drop between the maxima and the
  • Structures are distinguishable according to the so-called Sparrow criterion. Finally, if the intensity maximum of the first structure lies in the intensity minimum of the second structure, the structures fulfill the so-called Rayleigh criterion.
  • the human eye is capable of objects to be failed ⁇ which are about 0.2 mm to 0.3 mm, separated from each other. Since microscopes typically have eyepieces to view the sample with the eye, the lenses are also adapted to the resolution of the human eye. Eyepieces typically have magnifications of 10x, so the image provides a resolution of 20 ym to 30 ym without the eyepiece magnification.
  • Modern camera chips typically have pixel sizes below 7 microns, and camera chips with several 10 megapixels resolution typically less than 5 or 3 microns, and very small pixel sizes in the range of 1 micron.
  • a tube lens is required in addition to the eyepiece.
  • Typical focal lengths of the tube lenses are in the range of about 164 to 200 millimeters. Together with the typical length of the lens of at least 45 millimeters, the Length, ie the distance between the object plane and the image plane, well over 200 millimeters, since there is typically a distance of at least 50 mm between lens and tube lens, to other optical elements such as filters, beam splitters, polarizers, birefringent beam combiner for differential interference contrast or introduce beam couplings in the beam path.
  • the invention is based on the finding that the utilization of the capacities of modern camera chip is made possible by dispensing with a previously made adjustment to the Desi ⁇ abilities of the human eye only.
  • the microscope is therefore designed such that the number of fields in the intermediate image behind the lens is greater than 25 millimeters.
  • the field of view number may be greater than 30 millimeters or even greater than 35 millimeters, 40 millimeters or 50 millimeters.
  • the field of view refers here to the size or the through ⁇ diameter of the intermediate image in the optical system of the Mikrosko ⁇ piervoriques, wherein the intermediate image is evidence of the lens or, if appropriate, ER- in cooperation with a tube lens of the microscope device due to the lens magnification. In particular, this does not include post-enlargement by projectiles or camera tubes.
  • the camera chip is designed to directly detect the intermediate image behind the objective.
  • a total magnification of the microscope apparatus is given by a quotient of a reliably sensing processing in the object plane and the pixel size of the pixels of the Ka ⁇ merachips.
  • Scanning is the effective pixel size in the object plane.
  • the resolution of the microscope is at least twice as large as the Scanning. More generally, the resolution of the microscope device is equal to the product of a Abtast strigs and from ⁇ shift keying.
  • the sampling factor is greater than 2, and preferably greater than 2.5, according to the Shannon-Nyquist theorem.
  • a total magnification of the microscope device is at least twice as large as the quotient of pixel size and resolution of the microscope device. More generally, the total magnification of the microscopy apparatus is equal to the sampling factor multiplied by the quotient of pixel size and resolution of the microscopy apparatus, the sampling factor being at least 2, preferably at least 2.5. Furthermore, in a specialized microscope apparatus, a tube lens in contrast to the known microscopes is no longer absolutely necessary, or can at least be func ⁇ nal integrated directly into the lens. As a result, the microscope device can preferably be designed such that a small distance between the slide and the camera chip of less than 200 millimeters results.
  • the distance between slide and camera chip may also be less than 160 millimeters, preferably less than 120 millimeters, and more preferably even less than 100 millimeters.
  • the microscope is thus characterized by a very compact structure.
  • the lower benötig ⁇ te enlargement is thus a key factor in the compact design.
  • the compact and robust design also makes it easier to correct aberrations and to reduce magnification.
  • the total magnification of the optical microscope device is divided by the numerical aperture of the objective for light in the visible spectral range, e.g. for the mean wavelength of 500
  • Nanometer less than or equal to ten times the pixel size of the pixels of the camera chip.
  • the specific design of the Ge ⁇ yakver camerung the optical microscopy device thus adapted to the optical properties of the camera chips. This will be explained in more detail below.
  • the minimum numeri ⁇ cal aperture of the camera chip NA_I thus depends on the pixel wide d_pix from:
  • NA_I kl ⁇ ⁇ / (S ⁇ d_pix).
  • NA_I k_I ⁇ micrometer / (5 ⁇ d_pix).
  • the total magnification M of the optical microscope apparatus corresponds to the quotient of the numerical aperture NA_0 on the object side and the numerical aperture on NA_I Stammsei ⁇ te:
  • the value 0.5 is now selected according to the Sparrow criterion, since the microscopy device is set to use the camera chip. It follows:
  • V NA_0 ⁇ 10 ⁇ d_pix [micrometer].
  • the minimum magnification at a wavelength of 500 nm is therefore in compliance with the Nyquist-Shannon theorem gege ⁇ ben by ten times the pixel size in micrometers, multi ⁇ plied with the numerical aperture of the lens.
  • the enlargement Ver ⁇ divided by the numerical aperture of the lens can be selected such that it is approximately or at least equal to ten times the pixel size in microns.
  • DoF 0 ⁇ ⁇ / ⁇ 0 ⁇ 2.
  • the focus is adjusted on the image side by means of precision control.
  • the depth of field on the image side is given by:
  • DoF I ⁇ ⁇ / ⁇ ⁇ ⁇ 2.
  • NA_0 0.55
  • NA_I 1/20
  • V 11.0
  • d_pix 3 ym
  • NA_I 1/30
  • V 16.6
  • d_pix 5 ym
  • NA_I 1/50
  • V 27.5.
  • a numerical aperture of the objective is in air greater than 0.5.
  • the numerical aperture may be, for example, 0.55.
  • the numerical aperture is greater than 0.8, and more preferably greater than 0.89.
  • the lenses used for the refraction of the lens have a larger diameter than at smaller apertures, which is compen ⁇ by the compact design and the shorter length, which is made possible by the larger image-side aperture.
  • the numerical aperture of the objective gives a corresponding higher numerical aperture on the side of the camera chip, which also minimizes the overall length.
  • an enlargement of the objective is less than or equal to 30 and preferably less than or equal to 20 and preferably less than or equal to 10.
  • the low magnification makes it possible to image a large section of the specimen. Due to the adapted numerical apertures of the objective and the camera chip, it is nevertheless possible to image or scan the sample with sufficiently high resolution.
  • the resolution is less than one micrometer, preferably less than 0.5 microns and more preferably klei ⁇ ner than 0.15 microns. This makes it possible to analyze certain components in the sample, in particular cell structures in blood samples.
  • the camera chip has a pixel size of less than or equal to 7.5 micrometers, and preferably of less than or equal to 5 micrometers. Particularly preferred is the pixel ⁇ size smaller or equal to 3 microns, 2 microns or so-even 1 micrometer. Due to the small pixel sizes, sufficient resolutions can be achieved even at lower magnification. The smaller total magnification means optical systems with fewer and simpler designed lenses, wel kitchen can be provided significantly more compact and cheaper.
  • the camera chip to at least 30 megapixels and be ⁇ vorzugt least 50 megapixels.
  • Camera chip with such a high number of pixels are now comparatively ⁇ be available at low cost. Due to the large number of pixels a larger field of view can be covered.
  • the width of the imaged area of the sample at a resolution of 0.1 micrometers is already 0.9 millimeters and at a resolution of 0.4 micrometers even 3.5 millimeters.
  • the sample can preferably be detected and examined in its entire width.
  • the numerical aperture of the objective with immersion may be 1.2 or even up to 1.4, at a magnification of 40 times and a pixel size of 4 micrometers. This allows an object resolution of 0.1 microns can be achieved. At an object resolution of 0.4 microns even a tenfold magnification is sufficient.
  • a telecentric imaging is provided at least on the object side. This constant and consistent imaging properties can be achieved over the entire Ge ⁇ visual field. This is particularly the used before ⁇ preferably large fields beneficial.
  • the latter has an immersion liquid device which introduces an immersion liquid, such as oil or water, between the slide and the objective or aspirates the immersion liquid.
  • an immersion liquid such as oil or water
  • the immersion liquid can be introduced by means of a nozzle or a tube.
  • the immersion liquid can but also be introduced by means of a diffuse structure in the housing of the lens, so that the immersion liquid is applied uniformly bubble-free in the entire large field of view of the lens.
  • the metering or Einbrin ⁇ conditions of the immersion liquid may preferably be carried out on that side of the lens, which lies in the scanning direction of the measurement Mes in front of the optical axis of the optics.
  • the immersion liquid device can also be designed to introduce and / or to aspirate an immersion liquid on the illumination side of the sample at the condenser device of the microscopy device.
  • the objective has aspherical optical elements and / or computer-generated holograms and / or diffractive optical elements for optical imaging and / or optimization of the imaging quality.
  • Such optical elements sin particularly advantageous in the erfor ⁇ sary for larger numerical apertures larger lenses of the lens.
  • the microscopy device has a displacement device which moves the slide linearly along a movement axis.
  • the camera chip is designed to generate a multiplicity of camera images during the process of the object carrier.
  • An evaluation device combines the generated timebi countries and generates an overall picture of a strip-shaped Be ⁇ rich of the sample to be examined.
  • the strip-shaped Be ⁇ rich has a width of preferably at least half a millimeter, more preferably of at least one Mil limeter, and more preferably at least two millimeters. This can be achieved at a given numerical aperture by a suitable choice of the pixel size, pixel number and magnification.
  • the microscope device is thus able to completely detect a strip-shaped sample applied by merely one-dimensional method of the slide.
  • the camera images are only connected on two opposite sides with the adjacent camera images. The required overlap of the camera images is less than with a meandering process, since no additional overlap with lateral areas is required.
  • the traversing device thus moves the specimen slide preferably only in one dimension and not in two dimensions and can thus be made significantly more compact and less expensive.
  • eindimensiona ⁇ le scanning is markedly reduced, moreover, the time which is needed for Erfas ⁇ sen of the entire sample. Since the sample is detected in its entire gauging, ste ⁇ hen immediately high-resolution data of the entire sample. By storing this data, they can be re-evaluated at a later date, at about the analy ⁇ se other components.
  • the microscopy device has an application device which applies the sample to be examined to the object carrier, wherein the displacement device is designed to introduce the object carrier with the applied sample into the beam path of the light beam.
  • a thin application has the advantage of a more homogeneous distribution of the sample and a uniform application, for example, of the different blood cells compared to spreading in the art by means of a blade. This eliminates the so-called flag with a An ⁇ collection of larger cells in the region of the end of a smear, which is performed for example with a blade.
  • the microscope device has a coloring device which dyes the sample applied to the slide prior to introduction into the beam path of the light beam.
  • the sample Since only one-dimensional transport of the sample is necessary, it can be applied at a first position, chemically stained at a second position, examined at a third position and removed at a fourth position.
  • the samples can thus be processed in a flow-band-like manner so that a large number of samples can be analyzed in a short time.
  • optical elements are inserted, so that the microscopy apparatus is adapted to Differentialinterfe ⁇ rence contrast microscopy (DIC) in the beam path.
  • DIC Differentialinterfe ⁇ rence contrast microscopy
  • a linear or circular polarization filter may be formed behind the light source device, which polarizes the emitted light.
  • the polarization direction is then, for example, at 45 degrees to the edge directions of the slide.
  • a Wollaston prism splits the beam into two perpendicularly simple perpendicular zuei ⁇ Nander polarized sub-beams.
  • An arranged under the slide condenser focuses the light beam on the sample.
  • the two partial beams are combined by another Wollaston prism, such as ⁇ .
  • ⁇ Direct or no effect on the Polari ⁇ sation transmitted portions are removed by a second polarizing filter.
  • the microscope device is designed for phase microscopy. According to a preferred embodiment of the microscope device, this has a polarizer, which the
  • the optics can be designed to be polarization-preserving, for example.
  • the camera chip can be designed, for example, in combination with a suitable filter such that it can be switched over between two excellent polarization directions. The switching can be done by means of electro-optical elements or liquid crystal containing elements.
  • the polarization of the light can also be determined to determine further information about the examined sample. So enters a polarization ⁇ effectively for example with inclined surfaces, in particular ⁇ sondere with spherical white blood cells, platelets or elliptical biconcave red blood cells. Furthermore, the red blood cells in their approximately 90-day life cycle on blood sugar substances, which show an optical Aktivi ⁇ ity. These polarization effects can be used for advanced blood analysis.
  • the preferred low magnification has the further advantage that the additional optical devices for differential interference contrast microscopy or polarization microscopy can be made more compact, which is advantageous due to the high cost of some of these elements.
  • the evaluation device is adapted to detect based on the generated total image using Schmverarbei ⁇ processing methods in the structures to be examined sample. Certain components of the blood, such as cells, cell clusters or deposits in the blood can pass through
  • Image processing methods are recognized and evaluated automatically.
  • Methods of computer learning may be used for detection, for example, principal component analysis.
  • PCA lyses
  • CNNs Convolutional Neural Networks
  • CNNs deep Convolutional Neural Networks
  • the evaluation device is designed to digitally color the recognized structures and to output a correspondingly colored overall image.
  • the microscope device has an alignment device which is designed to align the object carrier relative to an optical axis and / or a depth of focus range of the objective.
  • the depth of focus is relatively low and is in the range of the wavelength of the light, that is, approximately in the region of a half Mikrome ⁇ ters. Therefore, a precise alignment of the slide is advantageous to provide sufficient focusing to betechnikstel ⁇ time.
  • the alignment device can be operated mechanically manually or automatically by means of DC motors,
  • the microscopy apparatus therefor preferably has a sensor device which is adapted to the position of the slide rela ⁇ tive to the optical axis and the work area of the lens can be seen, with the evaluation device aligns the slide using the detected position of the slide.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of an optical sensor
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a micro ⁇ skopiervoroplasty according to an embodiment of the invention
  • Figure 3 is a schematic oblique view of an alignable
  • Figure 4 is a schematic plan view of a ⁇ analyzed to yield sample.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an optical rule ⁇ microscope apparatus la according to an embodiment of the invention is illustrated.
  • the microscopy device la comprises a light source device 2, which emits a light beam.
  • the spectrum of the emitted light beam is preferably in the visible or in the near-infrared region.
  • the light source device 2 which emits a light beam.
  • the spectrum of the emitted light beam is preferably in the visible or in the near-infrared region.
  • Wavelength of the emitted light beam are in the range of 500 nanometers.
  • a slide 3 is arranged, with a biological sample to be analyzed, such as a blood sample.
  • a condenser for focusing the light beam is located between the light source device 2 and the slide 3.
  • an objective 4 is formed in the beam path of the light beam behind the slide 3.
  • the numerical aperture NA_0 of the object tivs 4 is greater than 0.5, preferably greater than 0.8 and more preferably ⁇ be greater than 0.9.
  • the lens ei ⁇ ne Field number of more than 25 mm, preferably greater than 30 mm and more preferably greater than 40 mm. The lens so-capture with a large area of the slide 3 with a high resolu ⁇ solution.
  • magnification of the objective 4 ⁇ preference less than or equal to 20 and particularly preferably less than or equal to 10.
  • the magnification is thus relatively small in order to map a large area of the sample.
  • the magnification, the field of view number and the numerical are preferred
  • Aperture of the lens 4 selected such that a field of view of the lens has at least a width of half a milli ⁇ meter and preferably of at least one and particularly preferably ⁇ at least two millimeters.
  • the microscope device 1 may have a turret mechanism, so that a plurality of lenses 4 can be alternately introduced into the beam path of the light beam L.
  • a camera chip 5 is arranged, which detects the light beam L after passing through the sample applied to the slide 3 and after passing through the lens 4.
  • the camera chip 5 is characterized by a pixel number and a pixel size.
  • the camera chip comprises at least 30 and particularly preferably at least 50 Megapi ⁇ xel.
  • the pixel size is less than or equal to 7.5 microns, preferably less than or equal to 5 microns, and most preferably less than or equal to 3 microns.
  • the image acquired by means of the camera chip is transmitted to an evaluation device 6, which further evaluates the image.
  • the Auswer ⁇ te Rhein 6 can combine in particular a plurality of successively detected camera images, which map different sections of the Pro ⁇ be to a total picture.
  • the evaluation device 6 can perform an automatic image evaluation in order to recognize specific structures in the acquired image or overall image.
  • the evaluation device 6 is designed as a computing device with at least one microprocessor.
  • the evaluation device 6 further comprises a physical memory to store the individual images and / or the overall image. Characterized a re-evaluation and analysis of struc ⁇ ren based on the overall image at a later time is mög ⁇ Lich.
  • the total magnification M of the optical Mikroskopiervorrich- tung la divided by the numerical aperture of the NA_0 OBJEK ⁇ tivs is less than or equal to ten times the measured in micrometers pixel size of the pixels of the camera chip.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an optical microscopy apparatus 1b according to another
  • the slide 3 can be introduced by means of a traversing device 7 of the microscope device 1 in the beam path of the light beam L.
  • a traversing device 7 of the microscope device 1 in the beam path of the light beam L.
  • several schematically drawn stations are provided. So the sample by means of a
  • Applicator 8 is applied to the sample carrier 3.
  • the width of the applied sample is hereby preferably klei ⁇ ner or equal to 4, the width of the field of view of the objective by means of an optional Einfärbe owned 9, the force applied to the slide 3 sample is colored.
  • ⁇ .d 7 brings the traversing a the slide 3 in the beam path of the light beam L.
  • the objective 4 and the camera chip 5 described above a camera image is generated as described above and transmitted to an evaluation device 6.
  • first optical elemen ⁇ te 10 may be introduced, which may include a condenser and additional optional lenses, filters or polarizers.
  • second optical devices 11 may be introduced, for example, lenses, filters or polarizers.
  • the second optical devices 11 can also be integrated directly into the objective 4.
  • the optical Mikrosko ⁇ piervortechnisch lb for differential interference contrast microscopy or to a polarization microscopy be madebil ⁇ det.
  • an immersion liquid I is preferably introduced between the objective 4 and the slide 3. This can be introduced by means of an immersion liquid device (not shown) and aspirated again after detecting the camera stabilizer .
  • the immersion liquid means may also be designed to introduce an immersion liquid between the condenser and the slide 3 and exhausted to the Erfas ⁇ sen of the camera image, wherein the immersion fluid may be selected equal to or different from the immersion fluid I between the lens 4 and slides.
  • the slide 3 with the sample P is moved out of the beam path of the light beam L by the displacement device 7 and the sample P can be removed from the slide 3.
  • an alignment device can also be provided, which aligns the slide 3 relative to an optical axis A of the objective 4.
  • the sample carrier 3 can for this purpose preferably be pivoted about a first axis XI and a second axis X2 perpendicular thereto. This allows a precise focus over the entire field of view can be achieved.
  • a sensor device the exact alignment of the slide 3 relative to the optical axis A of the lens measure and transmit a corresponding measurement signal to the Ausrichteein ⁇ direction.
  • the length d of the sample P may correspond to a multiple of the width d1 of the sample and may be substantially arbitrarily large.
  • the width of the area of the sample P detected by the camera chip 4 is preferably the same as the width d 1 of the sample P.
  • the evaluation device 6 can thereby generate an overall image 24 which covers the entire sample P maps.
  • the Studentslappbe ⁇ rich 31, 32 are chosen as small as possible, preferably less than 10 percent, more preferably less than 5 percent of the image height.
  • the width of the imaged region may be even greater than the width of the sample under investigation P.
  • a rectangular and not square camera chip 4 of the camera chip 4 is preferably oriented such that the widths ⁇ direction of the sample P parallel to the longer side of the rectangular camera chips 4 is imaged.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Mikroskopiervorrichtung (1a; 1b) zum Erfassen zellulärer Komponenten einer Probe (P), mit: einer Lichtquelleneinrichtung (2) zum Aussenden eines Lichtstrahls (L); einem in einem Strahlengang des Lichtstrahls (L) anordenbaren Objektträger (3) zum Aufnehmen der Probe (P); einem Objektiv (4), welches im Strahlengang des Lichtstrahls (L) hinter dem Objektträger (3) angeordnet ist; und einem Kamerachip (5) mit Pixeln einer vorgegebenen Pixelgröße, wobei der Kamerachip (5) dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (L) nach dem Durchgang durch das Objektiv (4) zu detektieren und ein Kamerabild (21, 22, 23) zu erzeugen, wobei eine Sehfeldzahl im Zwischenbild hinter dem Objektiv (4) größer als 25 Millimeter ist.

Description

Beschreibung
Mikroskopiervorrichtung Die Erfindung betrifft eine optische Mikroskopiervorrichtung zum Erfassen zellulärer Komponenten einer Probe, d. h. insbesondere zum Analysieren von Körperflüssigkeiten, etwa Blut.
Stand der Technik
Zur Untersuchung von Blutproben werden in der Hämatologie Analysesysteme verwendet, welche Mikroskope mit bildgebenden Verfahren kombinieren. So ermöglicht beispielsweise das Cel- laVision® DM1200 System die Lokalisierung und Untersuchung von Zellen im Blut mittels digitaler Bildanalyse.
Die in derartigen Analysesystemen verwendeten Mikroskope weisen bei einer 100-fachen Vergrößerung Auflösungen auf der Objektebene von etwa 0,1 Mikrometern auf. Bei Verwendung von Kamerachips mit einem Megapixel ist das Gesichtsfeld in Ob¬ jekt etwa 100 Mikrometer groß. Um Blutproben mit einer Breite im Millimeterbereich zu erfassen, muss daher die Blutprobe in einem mäandernden Scanverfahren mehrfach abgetastet werden, was im Allgemeinen zeitintensiv sein kann.
Aufgrund der großen Anzahl der in Kliniken und Arztpraxen zu untersuchenden Blutproben ist neben der Genauigkeit der Analysesysteme jedoch auch die Geschwindigkeit der Analyse von großer Bedeutung.
Zur Beschleunigung des Verfahrens kann zuerst ein flächenhaf- ter Scan mit einer geringen Auflösung durchgeführt werden, um sogenannte Regions of Interests (Rol) zu ermitteln, d. h. Be¬ reiche der Blutprobe mit bestimmten Komponenten, welche für die Analyse von Relevanz sind. Diese Bereiche werden an¬ schließend mit einer höheren Vergrößerung gezielt angefahren und untersucht. Auch ein derartiges zweistufiges Verfahren ist immer noch re¬ lativ zeitintensiv. Darüber hinaus liegen nur Informationen über die untersuchten ROIs vor, jedoch nicht über die komplette Blutprobe. Falls sich bei weiteren Untersuchungen bei- spielsweise Auffälligkeiten ergeben, welche eine Analyse be¬ stimmter zuvor nicht untersuchter Komponenten erforderlich machen, muss der Scan erneut durchgeführt werden. Für den Patienten bedeutet dies oftmals das Erfordernis einer erneuten Blutprobe und für das untersuchende Labor einen erneuten Zeitaufwand für die Analyse.
Es besteht somit Bedarf an Mikroskopiervorrichtungen, welche eine schnelle und genaue Untersuchung von größeren Bereichen einer Blutprobe ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben beschriebenen Probleme werden gelöst durch eine optische Mikroskopiervorrichtung mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung stellt demnach eine optische Mikroskopiervorrichtung zum Erfassen zellulärer Komponenten einer Probe be- reit. Die Mikroskopiervorrichtung umfasst eine Lichtquelleneinrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls, einen in einem Strahlengang des Lichtstrahls anordenbaren Objektträger zum Aufnehmen der Probe, und ein Objektiv, welches im Strahlengang des Lichtstrahls hinter dem Objektträger angeordnet ist. Ein Kamerachip ist dazu ausgebildet, den Lichtstrahl nach dem Durchgang durch das Objektiv zu detektieren und ein Kamerabild zu erzeugen. Die Sehfeldzahl im Zwischenbild hinter dem Objektiv ist größer als 25 Millimeter. Die Unterscheidbarkeit benachbarter leuchtender Strukturen kann mittels verschiedener Kriterien angegeben werden. Falls der Abstand der Strukturen etwa der Halbwertsbreite der In¬ tensitätsverteilung entspricht, sind die Strukturen nicht un- terscheidbar . Mit zunehmendem Abstand ergibt sich ein nachweisbarer Helligkeitsabfall zwischen den Maxima und die
Strukturen sind nach dem sogenannten Sparrow-Kriterium unterscheidbar. Falls schließlich das Intensitätsmaximum der ers- ten Struktur im Intensitätsminimum der zweiten Struktur liegt, erfüllen die Strukturen das sogenannte Rayleigh- Kriterium.
Während das menschliche Auge Veränderungen der Helligkeit lo- garithmisch wahrnimmt, führen diese Veränderungen bei Kamerachips zu einer linearen Änderung des Signals. Aus diesem Grund sind benachbarte Strukturen für Kamerachips im Allge¬ meinen bereits unterscheidbar, falls sie das Sparrow- Kriterium erfüllen, während das menschliche Auge typischer- weise einen größeren Abstand der Strukturen erfordert, diese also das Rayleigh-Kriterium erfüllen müssen.
Das menschliche Auge ist in der Lage Objekte zu unterschei¬ den, welche etwa 0,2 mm bis 0,3 mm voneinander getrennt sind. Da Mikroskope typischerweise Okulare aufweisen, um die Probe mit dem Auge betrachten zu können, werden die Objektive auch auf das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges angepasst. Okulare haben typischerweise Vergrößerungen von lOx, so dass das Bild ohne die Okularvergrößerung eine Auflösung von 20 ym bis 30 ym bereitstellt.
Moderne Kamerachips weisen Pixelgrößen typischerweise unter 7 Mikrometern und bei Kamerachips mit mehreren 10 Megapixeln Auflösung typischerweise unter 5 oder 3 Mikrometern und bei sehr kleinen Pixelgrößen im Bereich von 1 Mikrometern auf.
Dadurch kann die optische Vergrößerung des Objektivs wesent¬ lich geringer gehalten werden.
Damit der Benutzer in der Lage ist, die Probe direkt zu be- trachten, ist neben dem Okular auch eine Tubuslinse erforderlich. Typische Fokuslängen der Tubuslinsen liegen im Bereich von etwa 164 bis 200 Millimetern. Zusammen mit der typischen Länge des Objektivs von mindestens 45 Millimetern beträgt die Baulänge, d. h. der Abstand zwischen der Objektebene und der Bildebene, weit über 200 Millimeter, da zwischen Objektiv und Tubuslinse typischerweise ein Abstand von mindestens 50 mm besteht, um weitere optische Elemente wie beispielsweise Fil- ter, Strahlteiler, Polarisatoren, doppelbrechende Strahlvereiniger für differentiellen Interferenzkontrast oder Strahleinkopplungen in den Strahlengang einzubringen.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass durch Verzicht auf eine bisher vorgenommene Anpassung auf die Fä¬ higkeiten des menschlichen Auges die Ausschöpfung der Kapazitäten moderner Kamerachips erst möglich wird.
Die Mikroskopiervorrichtung wird daher derart ausgestaltet, dass die Sehfeldzahl im Zwischenbild hinter dem Objektiv größer als 25 Millimeter ist. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Sehfeldzahl größer als 30 Millimeter oder sogar größer als 35 Millimeter, 40 Millimeter oder 50 Millimeter sein. Die Sehfeldzahl bezeichnet hierbei die Größe bzw. den Durch¬ messer des Zwischenbildes im optischen System der Mikrosko¬ piervorrichtung, wobei das Zwischenbild vom Objektiv bzw. gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einer Tubuslinse der Mikroskopiervorrichtung aufgrund der Objektivvergrößerung er- zeugt wird. Insbesondere ist hierin keine Nachvergrößerung durch Projektive oder Kameratuben umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Mikroskopiervorrichtung ist der Kamerachip dazu ausgebildet, das Zwischenbild hinter dem Objektiv direkt zu erfassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Mikroskopiervorrichtung ist eine Gesamtvergrößerung der Mikroskopiervorrichtung gegeben durch einen Quotienten einer Abtas- tung in der Objektebene und der Pixelgröße der Pixel des Ka¬ merachips. Unter Abtastung ist die effektive Pixelgröße in der Objektebene zu verstehen. Weiter ist die Auflösung der Mikroskopiervorrichtung mindestens doppelt so groß wie die Abtastung. Allgemeiner ist die Auflösung der Mikroskopiervorrichtung gleich dem Produkt eines Abtastfaktors und der Ab¬ tastung. Der Abtastfaktor ist nach dem Shannon-Nyquist- Theorem größer als 2 und bevorzugt größer als 2,5.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Mikroskopiervorrichtung ist eine Gesamtvergrößerung der Mikroskopiervorrichtung mindestens doppelt so groß wie der Quotient aus Pixelgröße und Auflösung der Mikroskopiervorrichtung. Allgemeiner ist die Gesamtvergrößerung der Mikroskopiervorrichtung gleich dem Abtastfaktor, multipliziert mit dem Quotienten aus Pixelgröße und Auflösung der Mikroskopiervorrichtung, wobei der Abtastfaktor mindestens 2, bevorzugt mindestens 2,5 beträgt. Ferner ist bei einer spezialisierten Mikroskopiervorrichtung eine Tubuslinse im Gegensatz zu den bekannten Mikroskopen nicht mehr zwingend erforderlich oder kann zumindest funktio¬ nal direkt in das Objektiv integriert werden. Dadurch kann die Mikroskopiervorrichtung vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass ein geringer Abstand zwischen dem Objektträger und dem Kamerachip von weniger als 200 Millimetern resultiert. Der Abstand zwischen Objektträger und Kamerachip kann auch kleiner als 160 Millimeter sein, bevorzugt kleiner als 120 Millimeter, und besonders bevorzugt sogar kleiner als 100 Millimeter. Die Mikroskopiervorrichtung zeichnet sich somit durch einen sehr kompakten Aufbau aus. Die geringere benötig¬ te Vergrößerung ist somit auch ein Schlüsselfaktor für die kompakte Bauweise. Durch den kompakten und robusten Aufbau ist auch eine einfachere Korrektur von Abbildungsfehlern so- wie eine geringere Vergrößerung möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Gesamtvergrößerung der optischen Mikroskopiervorrichtung geteilt durch die numerische Apertur des Objektivs für Licht im sichtbaren Spektralbereich, z.B. für die mittlere Wellenlänge von 500
Nanometer, kleiner oder gleich dem Zehnfachen der Pixelgröße der Pixel des Kamerachips. Die spezifische Auslegung der Ge¬ samtvergrößerung der optischen Mikroskopiervorrichtung wird somit an die optischen Eigenschaften der Kamerachips ange- passt. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Die minimale Auflösung δ ist proportional zum Quotienten der Wellenlänge λ des verwendeten Lichts und der numerischen Apertur NA: δ = k · λ / NA Die Proportionalitätskonstante k hängt vom verwendeten Krite¬ rium ab und beträgt k = 0,5 für das Sparrow-Kriterium und k = 0, 61 für das Rayleigh-Kriterium.
Die Auflösung δ_0 auf Objektseite ist somit durch Wellenlänge λ des verwendeten Lichts und die numerische Apertur NA_0 des Objektivs bestimmt: δ_0 = k_0 · λ / NA_0 Auf Bildseite, d. h. im Kamerachip, ist die Auflösung δ_Ι durch die numerische Apertur NA_I des Kamerachips bestimmt, welche eine Funktion f der Pixelgröße d_pix und der Abtastra¬ te ist: δ_Ι = k_I · λ / NA_I
Die Auflösung δ_Ι ist gleich dem Produkt einer Abtastrate S und der Pixelgröße d_pix, δ_Ι = S · d_pix.
Die minimale Abtastrate S ist durch das Nyquist-Shannon- Theorem vorgegeben und beträgt S = 2,5. Die minimale numeri¬ sche Apertur NA_I des Kamerachips hängt somit von der Pixel- große d_pix ab:
NA_I = k l · λ / (S · d_pix) . Für eine typische Wellenlänge λ von 500 Nanometern ergibt sich :
NA_I = k_I · Mikrometer / (5 · d_pix) .
Die Gesamtvergrößerung V der optischen Mikroskopiervorrichtung entspricht dem Quotienten der numerischen Apertur NA_0 auf Objektseite und der numerischen Apertur NA_I auf Bildsei¬ te :
V = NA_0 / NA_I = NA_0 · 5 · d_pix [Mikrometer] / k_I .
Für die Proportionalitätskonstante k_I auf der Bildseite wird nun der Wert 0,5 gemäß dem Sparrow-Kriterium gewählt, da die Mikroskopiervorrichtung auf die Verwendung des Kamerachips eingestellt wird. Es ergibt sich:
V = NA_0 · 10 · d_pix [Mikrometer] . Die minimale Vergrößerung bei einer Wellenlänge von 500 nm ist somit unter Beachtung des Nyquist-Shannon-Theorems gege¬ ben durch das Zehnfache der Pixelgröße in Mikrometern, multi¬ pliziert mit der numerischen Apertur des Objektivs. Die Ver¬ größerung geteilt durch die numerische Apertur des Objektivs kann derart gewählt werden, dass sie ungefähr bzw. mindestens so groß ist wie das Zehnfache der Pixelgröße in Mikrometern.
Weiter ergibt sich: 1/NA_I = V/NA_0 = 10 · d_pix [Mikrometer]
Beispielsweise ergeben sich für eine numerische Apertur des Objektivs von NA_0 = 1,3 bei Verwendung einer Immersionsflüs¬ sigkeit für verschiedene Pixelgrößen d_pix von 2 Mikrometern, 3 Mikrometern und 5 Mikrometern somit für eine Wellenlänge von 500 nm folgende numerischen Aperturen NA_I auf Bildseite bzw. folgende Vergrößerungen V: d_pix = 2 ym: NA_I = 1/20, V = 26,
d_pix = 3 ym: NA_I = 1/30, V = 39, d_pix = 5 ym: NA_I = 1/50, V = 65. Die Pixelgröße d_pix,0 auf Objektseite ist somit gegeben durch : d_pix,0 = d_pix/V = 2 ym/26 = 3 ym/39 = 5 ym/65 = 77 nm. Die entsprechende Auflösung δ_0 beträgt: pix,0 = 192 nm
Die Tiefenschärfe DoF_0 auf der Objektseite ist gegeb
durch :
DoF 0 = ± λ/ΝΑ 0Λ2.
Für eine numerische Apertur NA_0 von 1,3 und eine Wellenlänge λ von 500 Nanometern ergibt sich eine Tiefenschärfe auf Ob¬ jektseite von DoF_0 = ± 0,3 Mikrometern. Vorzugsweise wird auf der Bildseite der Fokus mittels einer Präzisionssteuerung eingestellt . Die Tiefenschärfe auf der Bildseite ist gegeben durch:
DoF I = ± λ/ΝΑ ΙΛ2.
Für eine numerische Apertur NA_I = 1,3/V auf der Bildebene bzw. Bildseite und eine Wellenlänge λ von 500 Nanometern ergibt sich eine Tiefenschärfe auf Bildseite für die ver¬ schiedenen Vergrößerungen von:
V = 12: DoF_I = ±42 ym
V = 16: DoF_I = ±76 ym
V = 20: DoF_I = ±118 ym
V = 26: DoF I = ±200 ym In einem weiteren Beispiel beträgt die numerische Apertur des Objektivs NA_0 = 0,55. Für verschiedene Pixelgrößen d_pix von 2 Mikrometern, 3 Mikrometern und 5 Mikrometern ergeben sich folgende numerischen Aperturen NA_I auf Bildseite bzw. Ver- größerungen V: d_pix = 2 ym: NA_I = 1/20, V = 11,0, d_pix = 3 ym: NA_I = 1/30, V = 16,6, d_pix = 5 ym: NA_I = 1/50, V = 27,5.
Die Pixelgröße d_pix,0 auf Objektseite ist somit gegeben durch : d_pix,0 = d_pix/V = 2 ym/11 = 3 ym/16,6 = 5 ym/27,5 = 182 nm.
Die entsprechende Auflösung δ 0 beträgt: pix,0 = 455 nm
Für eine numerische Apertur NA_0 von 0,55 und eine Wellenlän ge λ von 500 Nanometern ergibt sich eine Tiefenschärfe auf Objektseite von DoF_0 = ±1,65 Mikrometern.
Für eine numerische Apertur NA_I = 0,55/V auf der Bildebene und eine Wellenlänge λ von 500 Nanometern ergibt sich eine Tiefenschärfe auf der Bildseite für die verschiedenen Vergrö ßerungen von:
V = 11 : DoF_I = ±200 ym
V = 16,6: DoF_I = ±455 ym
V = 27,5: DoF_I = ±1250 ym
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Baulänge, d. h. ein Abstand zwischen dem Objektträger und dem Kamerachip, kleiner als 200 Millimeter.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung ist eine numerische Apertur des Objektivs in Luft größer als 0,5. Die numerische Apertur kann beispielsweise 0,55 betragen. Bevorzugt ist die numerische Apertur größer als 0,8, und besonders bevorzugt größer als 0,89. Die zur Lichtbrechung verwendeten Linsen des Objektivs weisen einen größeren Durchmesser als bei kleineren Aperturen auf, was durch den kompakteren Aufbau und die geringere Baulänge, die durch die größere bildseitige Apertur möglich wird, kompen¬ siert wird. Durch die Beschränkung der Gesamtvergrößerung ergibt sich bei der vorgegebenen numerischen Apertur des Ob- jektivs eine entsprechende höhere numerische Apertur auf der Seite des Kamerachips, wodurch auch die Baulänge minimiert wird .
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervor- richtung ist eine Vergrößerung des Objektivs kleiner oder gleich 30 und bevorzugt kleiner oder gleich 20 und bevorzugt kleiner oder gleich 10. Die geringe Vergrößerung ermöglicht es, einen großen Ausschnitt der Probe abzubilden. Aufgrund der angepassten numerischen Aperturen des Objektivs und des Kamerachips ist gleichwohl eine Abbildung bzw. Abtastung der Probe mit hinreichend großer Auflösung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Mikroskopiervorrichtung ist die Auflösung kleiner als ein Mikrometer, bevor- zugt kleiner als 0,5 Mikrometer und besonders bevorzugt klei¬ ner als 0,15 Mikrometer. Dadurch ist eine Analyse bestimmter Komponenten in der Probe, insbesondere von Zellstrukturen in Blutproben möglich. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist der Kamerachip eine Pixelgröße von kleiner o- der gleich 7,5 Mikrometern auf, und bevorzugt von kleiner o- der gleich 5 Mikrometern. Besonders bevorzugt ist die Pixel¬ größe kleiner oder gleich 3 Mikrometer, 2 Mikrometer oder so- gar 1 Mikrometer. Durch die kleinen Pixelgrößen können auch bei geringerer Vergrößerung ausreichende Auflösungen erzielt werden. Die geringere Gesamtvergrößerung bedeutet optische Systeme mit weniger und einfacher ausgestalteten Linsen, wel- che deutlich kompakter und preisgünstiger bereitgestellt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervor- richtung weist der Kamerachip mindestens 30 Megapixel und be¬ vorzugt mindestens 50 Megapixel auf. Kamerachips mit einer derart hohen Anzahl von Pixeln sind mittlerweile vergleichs¬ weise kostengünstig verfügbar. Durch die große Pixelanzahl kann ein größeres Gesichtsfeld abgedeckt werden. Für einen Kamerachip mit 50 Megapixeln im typischen 4:3 Format der Kameras beträgt die Breite des abgebildeten Bereichs der Probe bei einer Auflösung von 0,1 Mikrometern bereits 0,9 Millimeter und bei einer Auflösung von 0,4 Mikrometern sogar 3,5 Millimeter. Dadurch kann vorzugsweise die Probe in ihrer ge- samten Breite erfasst und untersucht werden.
Beispielsweise kann die numerische Apertur des Objektivs mit Immersion 1,2 oder sogar bis zu 1,4 betragen, bei einer 40- fachen Vergrößerung und einer Pixelgröße von 4 Mikrometern. Dadurch kann eine Objektauflösung von 0,1 Mikrometern erreicht werden. Bei einer Objektauflösung von 0,4 Mikrometern ist sogar eine zehnfache Vergrößerung ausreichend.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervor- richtung wird zumindest auf der Objektseite eine telezentri- sche Abbildung bereitgestellt. Dadurch können konstante bzw. gleichbleibende Abbildungseigenschaften über das gesamte Ge¬ sichtsfeld erzielt werden. Dies ist insbesondere bei den vor¬ zugsweise verwendeten großen Gesichtsfeldern von Vorteil.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist diese eine Immersionsflüssigkeitseinrichtung auf, welche eine Immersionsflüssigkeit, etwa Öl oder Wasser, zwischen den Objektträger und das Objektiv einbringt bzw. die Immersionsflüssigkeit absaugt.
Die Immersionsflüssigkeit kann mittels einer Düse bzw. eines Rohrs eingebracht werden. Die Immersionsflüssigkeit kann je- doch auch mittels einer diffusen Struktur im Gehäuse des Objektivs eingebracht werden, sodass die Immersionsflüssigkeit im gesamten großen Gesichtsfeld des Objektivs gleichmäßig un blasenfrei aufgebracht wird. Die Dosierung bzw. das Einbrin¬ gen der Immersionsflüssigkeit kann bevorzugt auf derjenigen Seite des Objektivs erfolgen, welche in Scanrichtung der Mes sung vor der optischen Achse der Optik liegt. Durch Verwendung einer Immersion wird die numerische Apertur des Objektivs erhöht, wobei die numerische Apertur zum Brechungsindex der Immersion proportional ist. Dadurch wird das Auflösungs¬ vermögen zusätzlich vergrößert. Bei einer Auflösung von Strukturen größer als 0,4 Mikrometer kann im Allgemeinen jedoch auch auf das Einbringen der Immersionsflüssigkeit ver¬ zichtet werden.
Ferner kann die Immersionsflüssigkeitseinrichtung auch dazu ausgebildet sein, auf der Beleuchtungsseite der Probe an der Kondensorvorrichtung der Mikroskopiervorrichtung eine Immersionsflüssigkeit einzubringen und/oder abzusaugen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist das Objektiv asphärische optische Elemente und/oder computergenerierte Hologramme und/oder diffraktive optische Elemente zur optischen Abbildung und/oder Optimierung der Abbildungsgüte auf. Derartige optische Elemente sin insbesondere bei den für größere numerische Aperturen erfor¬ derlichen größeren Linsen des Objektivs vorteilhaft.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Mikroskopier Vorrichtung eine Verfahrvorrichtung auf, welche den Objektträger entlang einer Bewegungsachse linear verfährt. Der Kamerachip ist dazu ausgebildet, während des Verfahrens des Ob jektträgers eine Vielzahl von Kamerabildern zu generieren. Eine Auswerteeinrichtung kombiniert die generierten Kamerabi lder und erzeugt ein Gesamtbild eines streifenförmigen Be¬ reichs der zu untersuchenden Probe. Der streifenförmige Be¬ reich weist eine Breite von vorzugsweise mindestens einem halben Millimeter, weiter bevorzugt von mindestens einem Mil limeter und besonders bevorzugt mindestens zwei Millimetern auf. Dies kann bei vorgegebener numerischer Apertur durch geeignete Wahl der Pixelgröße, Pixelzahl und Vergrößerung erreicht werden. Die Mikroskopiervorrichtung ist dadurch in der Lage, eine streifenförmige aufgetragene Probe durch lediglich eindimensionales Verfahren des Objektträgers vollständig zu erfassen. Die Kamerabilder werden dazu lediglich an zwei gegenüberliegenden Seiten mit den benachbarten Kamerabildern verbunden. Der benötigte Überlapp der Kamerabilder ist gerin- ger als bei einem mäandernden Verfahren, da kein zusätzlicher Überlapp mit seitlichen Bereichen benötigt wird.
Die Verfahrvorrichtung verfährt den Objektträger somit vorzugsweise lediglich in einer Dimension und nicht in zwei Di- mensionen und kann dadurch deutlich kompakter und kostengünstiger ausgestaltet werden. Durch das lediglich eindimensiona¬ le Abrastern wird darüber hinaus die Zeit, welche zum Erfas¬ sen der gesamten Probe benötigt wird, deutlich reduziert. Da die Probe in ihrer gesamten Ausmessung erfasst wird, ste¬ hen unmittelbar hoch aufgelöste Daten der gesamten Probe zur Verfügung. Durch Speichern dieser Daten können diese zu einem späteren Zeitpunkt erneut ausgewertet werden, etwa zur Analy¬ se weiterer Komponenten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Mikroskopiervorrichtung eine Aufbringeinrichtung auf, welche die zu untersuchende Probe auf den Objektträger aufbringt, wobei die Verfahrvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Objektträger mit der aufgebrachten Probe in den Strahlengang des Lichtstrahls einzubringen. Ein dünnes Aufbringen hat gegenüber einem im Stand der Technik verbreiteten Breitstreichen mittels einer Klinge den Vorteil einer homogeneren Verteilung der Probe und einer gleichmäßigen Ausbringung z.B. der unterschiedlichen Blutzellen. Dabei entfällt die sogenannte Fahne mit einer An¬ sammlung von größeren Zellen im Bereich des Endes eines Ausstrichs, der beispielsweise mit Klinge ausgeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist diese eine Einfärbeeinrichtung auf, welche die auf den Objektträger aufgebrachte Probe vor dem Einbringen in den Strahlengang des Lichtstrahls einfärbt. Dadurch, dass le- diglich ein eindimensionaler Transport der Probe nötig ist, kann diese an einer ersten Position aufgebracht werden, an einer zweiten Position chemisch eingefärbt werden, an einer dritten Position untersucht werden und an einer vierten Position entfernt werden. Die Proben können somit fließbandartig verarbeitet werden, sodass eine große Anzahl von Proben in kurzer Zeit analysiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung sind im Strahlengang optische Elemente eingebracht, sodass die Mikroskopiervorrichtung zur Differentialinterfe¬ renzkontrast-Mikroskopie (DIC-Mikroskopie) ausgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise ein linearer oder zirkularer Polarisationsfilter hinter der Lichtquelleneinrichtung ausgebildet sein, welcher das ausgesendete Licht polarisiert. Die Po- larisationsrichtung steht dann z.B. unter 45 Grad zu den Kantenrichtungen des Objektträgers. Z.B. spaltet ein Wollaston- Prisma den senkrecht einfachen Strahl in zwei senkrecht zuei¬ nander polarisierte Teilstrahlen auf. Ein unter dem Objektträger angeordneter Kondensor fokussiert den Lichtstrahl auf die Probe. Nach dem Durchgang durch das Objektiv werden die beiden Teilstrahlen durch ein weiteres Wollaston-Prisma wie¬ der zusammengeführt. Direkt bzw. ohne Wirkung auf die Polari¬ sation transmittierte Anteile werden durch einen zweiten Polarisationsfilter entfernt. Durch dieses Verfahren kann eine hohe Kontrastierung von Objekten erreicht werden, die auf die Polarisation des Lichtes einwirken. Insbesondere kann dadurch vorzugsweise für einige Untersuchungen darauf verzichtet wer¬ den, die Probe vor der Messung chemisch einzufärben, mit den oben beschriebenen Vorteilen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Mikroskopiervorrichtung zur Phasenmikroskopie ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist diese einen Polarisator auf, welcher den
Lichtstrahl vor dem Durchgang durch den Objektträger entlang einer ersten Polarisationsebene polarisiert. Im Strahlengang ist hinter dem Objektiv ein Analysator angeordnet, welcher den Lichtstrahl entlang einer zweiten Polarisationsebene polarisiert. Die Optik kann beispielsweise polarisationserhal- tend ausgeführt sein. Der Kamerachip kann beispielsweise in Kombination mit einem geeigneten Filter derart ausgebildet sein, dass zwischen zwei ausgezeichneten Polarisationsrichtungen umgeschaltet werden kann. Die Umschaltung kann mittels elektrooptischer Elemente oder mittels Flüssigkeitskristalle enthaltender Elemente erfolgen. Die Polarisation des Lichts kann auch zur Ermittlung weiterer Information über die unter- suchte Probe ermittelt werden. So tritt eine Polarisations¬ wirkung beispielsweise bei geneigten Oberflächen auf, insbe¬ sondere bei sphärischen weißen Blutkörperchen, elliptischen Blutplättchen oder bikonkaven roten Blutkörperchen. Weiter nehmen die roten Blutkörperchen in ihrem etwa 90tägigen Le- benszyklus Blutzuckerstoffe auf, welche eine optische Aktivi¬ tät zeigen. Diese Polarisationswirkungen können zu einer erweiterten Blutanalyse eingesetzt werden.
Die bevorzugte geringe Vergrößerung hat den weiteren Vorteil, dass die zusätzlichen optischen Einrichtungen für die Differentialinterferenzkontrast-Mikroskopie bzw. Polarisations- Mikroskopie kompakter ausgebildet werden können, was aufgrund der hohen Kosten einiger dieser Elemente von Vorteil ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, anhand des erzeugten Gesamtbildes unter Verwendung von Bildverarbei¬ tungsverfahren Strukturen in der zu untersuchenden Probe zu erkennen. Bestimmte Komponenten des Blutes, beispielsweise Zellen, Zellcluster oder Ablagerungen im Blut können durch
Bildverarbeitungsverfahren erkannt und automatisch ausgewertet werden. Zur Detektion können Verfahren des Computerlernens zum Einsatz kommen, beispielsweise Hauptkomponentenana- lysen (PCA) oder neuronale Netze, etwa Convolutional Neural Networks (CNNs) oder deep Convolutional Neural Networks
(dCNNs) . Derartige lernende Verfahren können zur Klassifizie¬ rung der gefundenen Zellen herangezogen werden. Dadurch kön- nen zur Unterstützung des Arztes die Zellen gezählt, Anoma¬ lien detektiert und Krankheitsbilder bereits befundet werden. Die Klassifizierung der Bildinhalte und die Befundung können auch multimodal, also durch wiederholte oder parallele Mes¬ sung der Probe mit unterschiedlichen optischen Messmodalitä- ten, durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, die erkannten Strukturen digital einzufärben und ein entsprechend eingefärbtes Gesamtbild auszugeben.
Gemäß einer Weiterbildung der Mikroskopiervorrichtung weist diese eine Ausrichteeinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, den Objektträger relativ zu einer optischen Achse und/oder einem Tiefenschärfebereich des Objektivs auszurichten. Bei einer großen numerischen Apertur ist die Tiefenschärfe relativ gering und liegt im Bereich der Wellenlänge des Lichts, das heißt etwa im Bereich eines halben Mikrome¬ ters. Daher ist eine genaue Ausrichtung des Objektträgers vorteilhaft, um eine ausreichende Fokussierung zu bewerkstel¬ ligen. Die Ausrichteeinrichtung kann mechanisch manuell bedient werden oder automatisch aktiv mittels DC-Motoren,
Schrittmotoren oder Piezoantrieben . Die Mikroskopiervorrichtung weist hierzu vorzugsweise eine Sensoreinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, die Lage des Objektträgers rela¬ tiv zur optischen Achse und des Arbeitsbereichs des Objektivs zu erkennen, wobei die Auswerteeinrichtung den Objektträger unter Verwendung der erkannten Lage des Objektträgers ausrichtet .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer optischen
Mikroskopiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Mikro¬ skopiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3 eine schematische Schrägansicht eines ausrichtbaren
Objektträgers; und
Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine zu analysie¬ rende Probe .
In Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer opti¬ schen Mikroskopiervorrichtung la gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.
Die Mikroskopiervorrichtung la umfasst eine Lichtquelleneinrichtung 2, welche eine Lichtstrahl aussendet. Das Spektrum des ausgesendeten Lichtstrahls liegt vorzugsweise im sichtba- ren oder im nahinfraroten Bereich. Beispielweise kann die
Wellenlänge des ausgesendeten Lichtstrahls im Bereich von 500 Nanometern liegen. Im Strahlengang des Lichtstrahls ist ein Objektträger 3 angeordnet, mit einer zu analysierenden biologischen Probe, etwa einer Blutprobe.
Vorzugsweise befindet sich zwischen der Lichtquelleneinrichtung 2 und dem Objektträger 3 ein Kondensor zum Fokussieren des Lichtstrahls. Im Strahlengang des Lichtstrahls hinter dem Objektträger 3 ist ein Objektiv 4 ausgebildet. Das Objektiv 4 ist durch eine Vergrößerung, eine numerische Apertur NA_0 und eine sehfeld¬ zahl gekennzeichnet. Die numerische Apertur NA_0 des Objek- tivs 4 ist größer als 0,5, bevorzugt größer als 0,8 und be¬ sonders bevorzugt größer als 0,9. Ferner hat das Objektiv ei¬ ne Sehfeldzahl von mehr als 25 mm, bevorzugt mehr als 30 mm und besonders bevorzugt mehr als 40 mm. Das Objektiv kann so- mit einen großen Bereich des Objektträgers 3 mit hoher Auflö¬ sung erfassen. Die Vergrößerung des Objektivs 4 ist vorzugs¬ weise kleiner oder gleich 20 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10. Die Vergrößerung ist somit relativ gering, um einen großen Bereich der Probe abbilden zu können. Bevorzugt sind die Vergrößerung, die Sehfeldzahl und die numerische
Apertur des Objektivs 4 derart gewählt, dass ein Gesichtsfeld des Objektivs mindestens eine Breite von einem halben Milli¬ meter und vorzugsweise von mindestens einem und besonders be¬ vorzugt mindestens zwei Millimetern aufweist.
Die Mikroskopiervorrichtung 1 kann einen Revolver-Mechanismus aufweisen, sodass mehrere Objektive 4 abwechselnd in den Strahlengang des Lichtstrahls L eingebracht werden können. Im Strahlengang des Lichtstrahls L hinter dem Objektiv 4 ist ein Kamerachip 5 angeordnet, welcher den Lichtstrahl L nach dem Durchgang durch die auf dem Objektträger 3 aufgebrachte Probe und nach dem Durchgang durch das Objektiv 4 erfasst. Der Kamerachip 5 ist durch eine Pixelanzahl und eine Pixel- große gekennzeichnet. Vorzugsweise umfasst der Kamerachip mindestens 30 und besonders bevorzugt mindestens 50 Megapi¬ xel. Die Pixelgröße ist kleiner oder gleich 7,5 Mikrometer bevorzugt kleiner oder gleich 5 Mikrometer und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 3 Mikrometer. Das mittels des Ka- merachips erfasste Bild wird an eine Auswerteeinrichtung 6 übertragen, welche das Bild weiter auswertet. Die Auswer¬ teeinrichtung 6 kann insbesondere mehrere nacheinander erfasste Kamerabilder, welche verschiedene Ausschnitte der Pro¬ be abbilden, zu einem Gesamtbild kombinieren. Weiter kann die Auswerteeinrichtung 6 eine automatische Bildauswertung durchführen, um bestimmte Strukturen in dem erfassten Bild bzw. Gesamtbild zu erkennen. Die Auswerteeinrichtung 6 ist als Recheneinrichtung mit mindestens einem Mikroprozessor ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung 6 umfasst weiter einen physikalischen Speicher, um die einzelnen Bilder und/oder das Gesamtbild zu speichern. Dadurch ist eine erneute Auswertung und Analyse von Struktu¬ ren anhand des Gesamtbilds zu einem späteren Zeitpunkt mög¬ lich.
Die Gesamtvergrößerung V der optischen Mikroskopiervorrich- tung la geteilt durch die numerische Apertur NA_0 des Objek¬ tivs ist kleiner oder gleich dem Zehnfachen der in Mikrometern gemessenen Pixelgröße der Pixel des Kamerachips.
In Figur 2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer optischen Mikroskopiervorrichtung lb gemäß einer weiteren
Ausführungsform illustriert. Der Objektträger 3 kann mittels einer Verfahrvorrichtung 7 der Mikroskopiervorrichtung 1 in den Strahlengang des Lichtstrahls L eingebracht werden. Zur Vorbereitung der Probe P sind mehrere schematisch eingezeich- nete Stationen vorgesehen. So wird die Probe mittels einer
Aufbringeinrichtung 8 auf den Probenträger 3 aufgebracht. Die Breite der aufgebrachten Probe ist hierbei vorzugsweise klei¬ ner oder gleich der Breite des Gesichtsfelds des Objektivs 4. Mittels einer optionalen Einfärbeeinrichtung 9 wird die auf den Objektträger 3 aufgebrachte Probe eingefärbt. Anschlie¬ ßend bringt die Verfahrvorrichtung 7 den Objektträger 3 in den Strahlengang des Lichtstrahls L ein. Mittels der oben beschriebenen Lichtquelleneinrichtung 2, dem Objektiv 4 und dem Kamerachip 5 wird wie oben beschrieben ein Kamerabild erzeugt und an eine Auswerteeinrichtung 6 übermittelt.
Zwischen der Lichtquelleneinrichtung 2 und dem in den Strahlengang des Lichtstrahls L eingebrachten Objektträger 3 kön- nen weitere schematisch eingezeichnete erste optische Elemen¬ te 10 eingebracht sein, welche einen Kondensor und zusätzliche optionale Linsen, Filter oder Polarisatoren umfassen können. Ebenfalls können zwischen dem Objektiv 4 und dem Kamer- achip 5 zweite optische Einrichtungen 11 eingebracht sein, beispielsweise Linsen, Filter oder Polarisatoren. Die zweiten optischen Einrichtungen 11 können jedoch auch direkt in das Objektiv 4 integriert sein. Mittels der ersten und zweiten optischen Einrichtungen 10, 11 kann die optische Mikrosko¬ piervorrichtung lb zur Differenzialinterferenzkontrast- Mikroskopie oder zu einer Polarisations-Mikroskopie ausgebil¬ det sein. Weiter ist vorzugsweise zwischen dem Objektiv 4 und dem Objektträger 3 eine Immersionsflüssigkeit I eingebracht. Diese kann mittels einer (nicht gezeigten) Immersionsflüssigkeits- einrichtung eingebracht und nach dem Erfassen des Kamerabil¬ des wieder abgesaugt werden.
Optional kann die Immersionsflüssigkeitseinrichtung auch dazu ausgebildet sein, zwischen dem Kondensor und dem Objektträger 3 eine Immersionsflüssigkeit einzubringen und nach dem Erfas¬ sen des Kamerabildes abzusaugen, wobei die Immersionsflüssig- keit gleich oder unterschiedlich zur Immersionsflüssigkeit I zwischen Objektiv 4 und Objektträger 3 gewählt sein kann.
Anschließend wird der Objektträger 3 mit der Probe P durch die Verfahrvorrichtung 7 aus dem Strahlengang des Licht- Strahls L hinausbewegt und die Probe P kann vom Objektträger 3 entfernt werden.
Aufgrund der vorzugsweise großen numerischen Apertur des Objekts 4 kann weiter eine Ausrichteeinrichtung vorgesehen sein, welche den Objektträger 3 relativ zu einer optischen Achse A des Objektivs 4 ausrichtet.
Wie in Figur 3 gezeigt, kann der Probenträger 3 hierzu vorzugsweise um eine erste Achse XI und eine dazu senkrechte zweite Achse X2 verschwenkt werden. Dadurch kann eine genaue Fokussierung über das gesamte Gesichtsfeld erzielt werden. Dazu kann eine Sensorvorrichtung die genaue Ausrichtung des Objektträgers 3 relativ zur optischen Achse A des Objektivs messen und ein entsprechendes Messsignal an die Ausrichteein¬ richtung übermitteln.
Wie in Figur 4 gezeigt, kann die Länge d der Probe P einem Vielfachen der Breite dl der Probe entsprechen und kann im Wesentlichen beliebig groß sein. Die Breite des mittels des Kamerachips 4 erfassten Bereichs der Probe P ist vorzugsweise gleich groß wie die Breite dl der Probe P. Durch Erfassen und Kombinieren mehrerer Kamerabilder 21 bis 23 kann durch die Auswerteeinrichtung 6 dadurch ein Gesamtbild 24 generiert werden, welches die gesamte Probe P abbildet. Die Überlappbe¬ reiche 31, 32 werden möglichst klein gewählt, vorzugsweise kleiner als 10 Prozent, besonders bevorzugt kleiner als 5 Prozent der Bildhöhe. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Breite des abgebildeten Bereichs sogar größer sein als die Breite der untersuchten Probe P. Bei Verwendung eines rechteckigen und nicht quadratischen Kamerachips 4 ist der Kamerachip 4 bevorzugt derart ausgerichtet, dass die Breiten¬ richtung der Probe P parallel zur längeren Seite des recht- eckigen Kamerachips 4 abgebildet wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Optische Mikroskopiervorrichtung (la; lb) zum Erfassen zellulärer Komponenten einer Probe (P) , mit: einer Lichtquelleneinrichtung (2) zum Aussenden eines Lichtstrahls (L) ; einem in einem Strahlengang des Lichtstrahls (L)
anordenbaren Objektträger (3) zum Aufnehmen der Probe (P) ; einem Objektiv (4), welches im Strahlengang des Lichtstrahls (L) hinter dem Objektträger (3) angeordnet ist; und einem Kamerachip (5) , welcher dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (L) nach dem Durchgang durch das Objektiv (4) zu detektieren und ein Kamerabild (21, 22, 23) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sehfeldzahl im Zwischenbild hinter dem Objektiv (4) größer als 25 Millimeter ist.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach Anspruch 1, wobei der Kamerachip (5) dazu ausgebildet ist, das Zwischen¬ bild hinter dem Objektiv (4) direkt zu erfassen.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gesamtvergrößerung der Mikroskopiervorrichtung (la; lb) einem Quotienten einer Abtastung in der Objektebene und einer Pixelgröße von Pixeln des Kamer¬ achips entspricht, und wobei eine Auflösung der Mikro¬ skopiervorrichtung (la; lb) mindestens doppelt so groß ist wie die Abtastung. Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Gesamtvergrößerung der Mikroskopiervorrichtung (la; lb) mindestens doppelt so groß ist wie der Quotient aus Pixelgröße von Pixeln des Kame¬ rachips (5) und Auflösung der Mikroskopiervorrichtung (la; lb) .
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen dem Objekt¬ träger (3) und dem Kamerachip (5) kleiner als 200 Millimeter ist.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine numerische Apertur (NA_0) des Objektivs (4) in Luft größer als 0,5 ist, bevorzugt größer als 0,8.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pixel des Kamerachips (5) eine Pixelgröße von kleiner oder gleich 7,5 Mikrometern aufweisen, bevorzugt von kleiner oder gleich 5 Mikrometern, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 3 Mikrometern .
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kamerachip (5) mindestens 30 Megapixel aufweist, bevorzugt mindestens 50 Megapixel.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer Immersionsflüssig- keitseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Im¬ mersionsflüssigkeit (I) zwischen den Objektträger (3) und das Objektiv (4) einzubringen und/oder abzusaugen.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Objektiv (4) weiter asphärische optische Elemente und/oder computergenerierte Holo¬ gramme und/oder diffraktive optische Elemente zur opti- sehen Abbildung und/oder Optimierung der Abbildungsgüte aufweist .
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorange henden Ansprüche, weiter mit: einer Verfahrvorrichtung (7), welche dazu ausgebildet ist, den Objektträger (3) entlang einer Bewegungsachse linear zu verfahren, wobei der Kamerachip (5) dazu ausgebildet ist, während des Verfahrens des Objektträgers (3) eine Vielzahl von Kamerabildern (21, 22, 23) zu generieren, und einer Auswerteeinrichtung (6), welche dazu ausgebildet ist durch Kombinieren der generierten Kamerabilder (21, 22, 23) ein Gesamtbild (24) eines streifenförmigen Bereichs der zu untersuchenden Probe (P) zu erzeugen, wobei der streifenförmige Bereich eine Breite von mindes¬ tens einem halben Millimeter aufweist.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach Anspruch 11, weiter mit einer Aufbringeinrichtung (8), welche dazu ausgebildet ist, die zu untersuchende Probe (P) auf den Ob jektträger (3) aufzubringen, wobei die Verfahrvorrichtung (7) dazu ausgebildet ist, den Objektträger (3) mit der aufgebrachten Probe (P) in den Strahlengang des Lichtstrahls (L) einzubringen.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach Anspruch 12, weiter mit einer Einfärbeeinrichtung (9), welche dazu ausgebildet ist, die auf den Objektträger (3) aufgebrachte Probe (P) vor dem Einbringen in den Strahlengang des Lichtstrahls (L) einzufärben. 14. Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit im Strahlengang eingebrachten optischen Elementen, sodass die Mikroskopiervorrichtung (1) zur Differentialinterferenzkontrast-Mikroskopie aus gebildet ist.
Mikroskopiervorrichtung (la; lb) nach einem der vorange henden Ansprüche, weiter mit einer Ausrichteeinrichtung welche dazu ausgebildet ist, den Objektträger (3) rela- tiv zu einer optischen Achse (A) und/oder einem Tiefen- schärfebereich des Objektivs (4) auszurichten.
EP18785835.2A 2017-10-06 2018-09-25 Mikroskopiervorrichtung Withdrawn EP3658972A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17195143.7A EP3467563A1 (de) 2017-10-06 2017-10-06 Mikroskopiervorrichtung
PCT/EP2018/075881 WO2019068503A1 (de) 2017-10-06 2018-09-25 Mikroskopiervorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3658972A1 true EP3658972A1 (de) 2020-06-03

Family

ID=60043037

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17195143.7A Ceased EP3467563A1 (de) 2017-10-06 2017-10-06 Mikroskopiervorrichtung
EP18785835.2A Withdrawn EP3658972A1 (de) 2017-10-06 2018-09-25 Mikroskopiervorrichtung

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17195143.7A Ceased EP3467563A1 (de) 2017-10-06 2017-10-06 Mikroskopiervorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11106028B2 (de)
EP (2) EP3467563A1 (de)
WO (1) WO2019068503A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116547504A (zh) * 2020-11-25 2023-08-04 麦博科技有限公司 使用激光的反射使激光扫描细胞仪聚焦的设备和方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141356B2 (de) * 1973-02-10 1976-11-09
US4845552A (en) * 1987-08-20 1989-07-04 Bruno Jaggi Quantitative light microscope using a solid state detector in the primary image plane
DE19635666C1 (de) 1996-09-03 1997-12-18 Kapitza Hans Georg Dr Integriertes Mikroskop
DK1131471T3 (da) * 1998-10-30 2002-12-30 Cellomics Inc Et system til cellebaseret screening
WO2001027679A1 (en) * 1999-10-15 2001-04-19 Cellavision Ab Microscope and method for manufacturing a composite image with a high resolution
DE10306970B4 (de) * 2003-02-19 2017-02-09 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Elektronisches Mikroskop
DE102007033793A1 (de) * 2007-07-19 2009-01-22 Carl Zeiss Imaging Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum mikroskopischen Untersuchen einer Probe, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt
EP2993510B1 (de) * 2009-10-19 2020-06-24 Ventana Medical Systems, Inc. Vorrichtung und verfahren zum abbilden eines objektträgers
US9389229B2 (en) * 2012-07-18 2016-07-12 Theranos, Inc. Methods for detecting and measuring aggregation
US9915654B2 (en) * 2012-09-28 2018-03-13 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Light microscopy chips and data analysis methodology for quantitative localized surface plasmon resonance (LSPR) biosensing and imaging
AU2014265382B2 (en) * 2013-05-15 2017-04-13 The Administrators Of The Tulane Educational Fund Microscopy of a tissue sample using structured illumination
JP6397717B2 (ja) * 2014-10-08 2018-09-26 オリンパス株式会社 顕微鏡結像レンズ、顕微鏡装置、及び、撮像光学系
JP6367685B2 (ja) * 2014-10-24 2018-08-01 オリンパス株式会社 顕微鏡用対物レンズ
US10078778B2 (en) * 2015-01-15 2018-09-18 Massachusetts Institute Of Technology Systems, methods, and apparatus for in vitro single-cell identification and recovery
WO2016125251A1 (ja) * 2015-02-03 2016-08-11 株式会社日立製作所 単一細胞解析用フローセルデバイス及び単一細胞解析装置
US10228550B2 (en) * 2015-05-21 2019-03-12 California Institute Of Technology Laser-based Fourier ptychographic imaging systems and methods
US10802262B2 (en) * 2015-10-29 2020-10-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and systems for imaging a biological sample
JP6659133B2 (ja) * 2015-12-10 2020-03-04 キヤノン株式会社 スライドおよびスライドとカバーガラスのセット、並びに顕微鏡システム
JP6609174B2 (ja) * 2015-12-10 2019-11-20 キヤノン株式会社 顕微鏡システムおよびその制御方法
JP6643071B2 (ja) * 2015-12-10 2020-02-12 キヤノン株式会社 顕微鏡システム
EP3394939A4 (de) * 2015-12-22 2019-08-07 Canon U.S. Life Sciences, Inc. System und verfahren zur etikettenfreien zytometrie basierend auf brillouin-lichtstreuung
JP2019520574A (ja) * 2016-06-21 2019-07-18 エスアールアイ インターナショナルＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ハイパースペクトルイメージング方法および装置
WO2018045014A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stimulated emission depletion nonlinear structured illumination microscopy (sted-nsim) apparatus, methods, and applications
JP6797659B2 (ja) * 2016-12-14 2020-12-09 オリンパス株式会社 顕微鏡装置、プログラム、観察方法
CN106980175B (zh) * 2017-05-10 2019-05-14 暨南大学 基于环形离轴照明焦面共轭的非荧光成像光切片方法和装置
US10712548B2 (en) * 2017-06-08 2020-07-14 Microscope International, LLC Systems and methods for rapid scanning of images in digital microscopes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019068503A1 (de) 2019-04-11
EP3467563A1 (de) 2019-04-10
US20200355902A1 (en) 2020-11-12
US11106028B2 (en) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0116321B1 (de) Infrarot-Spektrometer
EP1248947B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur charakterisierung einer kulturflüssigkeit
EP2766765B1 (de) Mikroskop und verfahren zur spim mikroskopie
DE102012022603B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Mikroskopie einer Vielzahl von Proben
EP3058414B1 (de) Scanmikroskop und verfahren zum bestimmung der punkt-spreiz-funktion (psf) eines scanmikroskops
DE10039520A1 (de) Vorrichtung zur Untersuchung und Manipulation von mikroskopischen Objekten
WO2008125204A1 (de) Verfahren und anordnung zum positionieren eines lichtblattes in der fokusebene einer detektionsoptik
AT515577A2 (de) Gemeinsamer Strahlungspfad zum Ermitteln von Partikel-information durch Direktbildauswertung und durch Differenzbildanalyse
EP3179288A1 (de) Lichtfeld-bildgebung mit scanoptik
EP3575848A1 (de) Analyzer zur dreidimensionalen analyse einer medizinischen probe mittels einer lichtfeldkamera
EP3411680B1 (de) Miniaturspektrometer und verfahren zum schalten eines miniaturspektrometers zwischen abbildungsmodus und spektrometermodus
DE69833835T2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Dicke eines optischen Prüfkörpers
DE69813363T2 (de) Apparat zur Messsung eines optischen Merkmals einer zu prüfenden Linse
EP3374755B1 (de) Lichtmikroskop und verfahren zum bestimmen einer wellenlängenabhängigen brechzahl eines probenmediums
DE102012005417B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur winkelaufgelösten Streulichtmessung
EP3658972A1 (de) Mikroskopiervorrichtung
WO2021105801A1 (de) Verfahren zur digitalen anfärbung von zellen
DE102017115963A1 (de) Eindruckhärteprüfgerät
DE60109261T2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer einzigen roten Blutzelle
DE2742957C2 (de) Mikroskop-Photometer
EP3198323B1 (de) Vorrichtung zur abbildung einer probe
EP1373961B1 (de) Mikroskopobjektivanordnung
DE102008021577A1 (de) Verfahren zum Kalibrieren einer Ablenkeinheit in einem TIRF-Mikroskop, TIRF-Mikroskop und Verfahren zu dessen Betrieb
EP3574303B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von zellen
DE102018126009A1 (de) Verfahren und Mikroskop zur Bestimmung der Dicke eines Deck- oder Tragglases

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200227

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20220314

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230124