EP3881119A1 - Mikroskopsystem und verfahren zur untersuchung einer probe - Google Patents

Mikroskopsystem und verfahren zur untersuchung einer probe

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Publication number
EP3881119A1
EP3881119A1 EP19813416.5A EP19813416A EP3881119A1 EP 3881119 A1 EP3881119 A1 EP 3881119A1 EP 19813416 A EP19813416 A EP 19813416A EP 3881119 A1 EP3881119 A1 EP 3881119A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microscope
stage
sample
moved
position signal
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Withdrawn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
EP19813416.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Braun
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.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems CMS 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 Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems CMS GmbH
Publication of EP3881119A1 publication Critical patent/EP3881119A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • G02B21/26—Stages; Adjusting means therefor
    • 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
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0088—Inverse microscopes

Definitions

  • the invention relates to a microscope system for examining a sample, comprising a microscope with a movable microscope stage on which the sample to be examined can be positioned, and a controller which is designed to transmit a first position signal to the microscope stage, on the basis of which the microscope stage in a first table position can be moved to cause the microscope to examine a first region of the sample assigned to the first table position in a first examination step when the microscope table has moved into the first table position to transmit at least one second position signal to the microscope table, based on the latter the microscope table can be moved into a second table position, and to cause the microscope to examine a second region of the sample assigned to the second table position in a second examination step following the first examination step when the microscope table is in the second e table position has moved.
  • the invention further relates to a method for examining a sample by means of a microscope.
  • a position signal is transmitted to the microscope stage in a first step.
  • the microscope stage is moved into the desired table position on the basis of the position signal.
  • a sample area assigned to the table position is examined.
  • the microscope system according to the invention for examining a sample comprises a microscope with a movable microscope stage on which the sample to be examined can be positioned, and a controller.
  • the controller is designed to transmit a first position signal to the microscope table, by means of which the microscope table can be moved into a first table position; to cause the microscope, in a first examination step, to examine a first region of the sample assigned to the first table position when the microscope table has moved into the first table position; to transmit at least a second position signal to the microscope table, by means of which the microscope table can be moved into a second table position; and to cause the microscope to examine a second region of the sample assigned to the second table position in a second examination step following the first examination step when the microscope table has moved into the second table position.
  • the controller is also designed to transmit the second position signal to the microscope stage while the microscope stage is being moved into the first stage position.
  • the sample areas to be examined are not yet finally determined at the beginning of the experiment.
  • the period of time required to move the microscope stage into the first stage position is used to send the second position signal to the microscope stage.
  • the microscope stage can be used immediately, ie without any Delay can be moved to the second table position as soon as the first examination step is completed. This means that no time is lost for the transmission of the position signals, and the time saved can be used for the actual experiment.
  • the microscope system according to the invention thus enables a flexible adaptation of the sample areas to be examined in the course of the experiment, a faster light microscopic examination than before.
  • the respective position signal which the control transmits to the microscope stage at a given point in time and on the basis of which the microscope stage can be moved into the associated stage position at a later point in time
  • a control signal or trigger signal which the desired Table positioning actually triggers by moving the microscope table at the aforementioned later point in time.
  • Another advantage of the microscope system according to the invention is that the microscope stage and / or the controller that controls the microscope operation only has to provide a small number of position signals in order to move the microscope stage in the desired manner. Powerful storage elements can therefore be dispensed with in the microscope components mentioned.
  • a further position signal is transmitted to the microscope table by the control unit, while the microscope table is moved into a table position which is assigned to a position signal preceding this further position signal.
  • the microscope stage is then moved into a stage position based on the further position signal, which in turn is assigned a further sample area.
  • This further sample area is then examined by means of the microscope in a further examination step following the second examination step. The aforementioned Steps are repeated until all desired sample areas have been microscopically examined.
  • the control of the microscope system is preferably designed to generate a third position signal as a function of an examination result detected by the microscope in the first examination step and to transmit this third position signal to the microscope stage while the microscope stage is being moved into the second stage position, and that To cause the microscope to examine a third area of the sample assigned to the third table position in a third examination step following the second examination step when the microscope table has moved into the third table position.
  • This particularly advantageous development enables the experiment to be flexibly adapted to the results of the examination carried out so far with regard to the selection of the table positions to be approached by the microscope table and thus the sample areas to be examined which are assigned to these table positions.
  • the microscope stage can be moved in a plane perpendicular to the optical axis of an objective of the microscope. As a result, as many areas of the sample as possible can be examined. Alternatively, the microscope stage can only be moved along a direction perpendicular to the optical axis of the objective of the microscope.
  • the microscope comprises a detector which is designed to send examination results determined in the first examination step and / or in the second examination step to the controller. A selection of further sample areas to be examined can be made on the basis of these examination results.
  • the microscope table preferably has a table drive and a table control unit which is designed to receive the respective position signal transmitted by the control and to control the table drive on the basis of the received position signal for moving the microscope table.
  • a distinction must be made here between the position signal that represents the table position to be set and the control signal or trigger signal that triggers the actual adjustment of the microscope table.
  • the stage control unit sends such a trigger signal to the stage drive in order to cause the stage drive to move the microscope stage into the desired stage position.
  • the table drive is designed, for example, as an electric motor and enables the micros to be moved copically depending on the position signals provided.
  • the microscope stage preferably has a memory in which the respective position signal can be stored.
  • the aforementioned memory is preferably part of the table control.
  • the control of the microscope system can also have a memory for the position signals.
  • the microscope can in particular be a transmitted light microscope or an incident light microscope.
  • the microscope can also be designed both as an upright microscope and as an inverted microscope.
  • the invention further relates to a method for examining a sample using a microscope, comprising the following steps: positioning the sample to be examined on a movable microscope stage of the microscope; Transmitting a first position signal to the microscope stage; Moving the microscope table into a first table position based on the first position signal; Get the microscope into one first examination step to examine a first region of the sample assigned to the first table position; Transmitting at least a second position signal to the microscope stage; Method of the microscope table based on the second position signal in a second table position; and causing the microscope to examine a second region of the sample assigned to the second position of the microscope stage in a second examination step following the first examination step. It is further provided that the second position signal is transmitted to the microscope stage while the microscope stage is being moved into the first stage position.
  • Figure 1 is a schematic representation of a microscope system as an exemplary embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a microscope system as another
  • Figure 3 is a schematic representation of a method for examining a
  • Figure 4 is a schematic representation of a conventional method as a comparative example.
  • FIG. 1 shows a microscope system 100 which comprises an upright microscope 102 and a main control unit 104.
  • the main control unit 104 is a personal computer, to which a monitor 106 and input devices in the form of a keyboard 108 and a mouse 110 are connected.
  • the main control unit 104 has the function of controlling the overall operation of the microscope system 100.
  • the microscope 102 has a microscope stand 112 with an illuminating device 114.
  • a microscope table 116 on which a sample 118 is arranged, sits on the microscope stand 112.
  • the microscope table 116 has a table drive 121, which is designed as an electric motor for example and has the function of moving the microscope table 116 in a plane which is indicated in FIG. 2 by the two axes x and y.
  • the detector 122 is, for example, a CCD camera. As shown in FIG. 1, the plane in which the microscope stage can be moved by the stage drive 121 is perpendicular to the optical axis O of the objective 120.
  • Microscope stand 112 and detector 122 are connected to main control unit 104 via lines 124 and 126, respectively.
  • the table drive 120 is connected via a line 128 to a table control unit 130, which in turn is coupled to the main control unit 104 via a line 132.
  • the stage control unit 130 has the function of controlling the stage drive 121 in such a way that the microscope stage 116 is moved in the desired manner.
  • the main control unit 104 transmits x-y position signals to the stage control unit 130, which has an internal memory 131 which stores the transmitted position signals.
  • the table control unit 130 controls the table drive 121 based on the stored position signals so that the Microscope stage 116 is moved into the desired table positions.
  • the transmission of the position signals and the actuation of the table drive 121 based thereon take place according to a time regime which will be explained later with reference to FIG. 3.
  • the main control unit 104 serves in cooperation with the connected monitor 106 or the connected input devices 108, 110 as well as an input and output unit.
  • an operator can use the keyboard 108 of the main control unit 104 to specify table positions, which the main control unit 105 transmits in the form of the position signals to the table control 130 for controlling the table drive 121.
  • the operator can have examination results, which the detector 122 in the present embodiment provides in the form of microscope images, displayed on the monitor 106.
  • the microscope 102 shown in FIG. 1 is designed as an upright transmitted light microscope. Accordingly, the illumination device 114 in FIG. 1 is located below the microscope table 116. Alternatively, the microscope 102 can also be designed as a reflected light microscope. In such an embodiment, the lighting device 114 is arranged above the microscope table 116, as indicated in FIG. 1 by the reference symbol 134.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a microscope system 200 as a further exemplary embodiment.
  • the microscope system 200 shown in FIG. 2 differs from the microscope system 100 shown in FIG. 1 essentially in that the microscope 102 according to FIG. 2 is designed as an inverse transmitted light microscope. Are accordingly In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the lens 120 and the detector 122 are arranged below the microscope table 116, while the lighting device 114 is located above the microscope table 116. Identical or identically acting elements are denoted in FIGS. 1 and 2 with the same reference symbols.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a method that can be carried out using the microscope system 100 or 200 for examining the sample 118 according to the invention.
  • a first step S1 the main control unit 104 transmits a first position signal to the table control unit 120 of the microscope table 116 and stores it there in the internal memory 131.
  • the table control unit 130 controls the table drive 121 of the microscope table 116 by sending a trigger signal such that the latter is moved into a first table position assigned to the first position signal.
  • main control unit 104 transmits a second position signal to table control unit 130, which stores the latter in its internal memory 131.
  • a third step S3 a first area of the sample 118 assigned to the first table position of the microscope table 116 is examined, in the present exemplary embodiment the detector 122 taking an image of this sample area.
  • This image is transmitted to the main control unit 104 and processed there. For example, the image is displayed on monitor 106.
  • a fourth step S4 the table control unit 130 controls the table drive 121 of the microscope table 116 by sending a trigger signal such that it is moved into a second table position assigned to the second position signal.
  • the main control unit 104 transmits a third position signal to the Table control unit 130, which stores the third position signal in its internal memory 131.
  • a fifth step S5 the detector 122 records an image of a second region of the sample 118 of the sample assigned to the second table position, which in turn is then transmitted to the main control unit 104 and processed there.
  • a further position signal is transmitted by the main control unit 104 to the table control unit 130 and stored there, while the microscope stage 116 is moved into a position which is assigned to a position signal preceding the respective further position signal.
  • the microscope stage 116 is moved into a further stage position on the basis of a trigger signal, to which another region of the sample to be examined is assigned. This further area is then examined with the detector 122 by way of imaging before a position signal is again transmitted by the main control unit 104. This is repeated until the examination of sample 118 is complete.
  • a position signal is transmitted to the microscope stage in a first step.
  • the microscope stage is then moved into a stage position that corresponds to the previously transmitted position signal.
  • a third step S13 following the second step S12 a area of the sample assigned to this table position is examined. The aforementioned steps are repeated in succession for all sample areas to be examined.
  • step S21 to S23 the microscope table is already supplied with all table positions one after the other in the form of corresponding position signals which are later to be approached by the microscope table.
  • step S24 the microscope stage is then moved into a first stage position which corresponds to the first of the previously transmitted stage positions.
  • step S25 a first sample area assigned to the first table position is examined. Steps S24 and S25 are then carried out successively for all further table positions that have been transmitted in the start phase.
  • the method of sequential reloading according to FIG. 4 has the disadvantage of stretching the experiment as it were over time.
  • the precharging method according to FIG. 5 has the disadvantage of the delayed start of the experiment.
  • the preloading does not allow any adjustment to the table positions to be used in the experiment.
  • the available memory size of the table control unit 130 limits the experiment size, i.e. for example the total number of table positions that can be approached in the course of the experiment.
  • the invention provides a solution that enables both a particularly rapid sample examination and a flexible adaptation of the sample areas to be examined during the experiment and does not represent any limitation in the size of the experiment.

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Abstract

Beschrieben ist ein Mikroskopsystem (100, 200) zur Untersuchung einer Probe (118), umfassend ein Mikroskop (102) mit einem verfahrbaren Mikroskoptisch (116), auf dem die zu untersuchende Probe (118) positionierbar ist, und eine Steuerung (104). Die Steuerung (104) ist ausgebildet ist, ein erstes Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, anhand dessen der Mikroskoptisch (116) in eine erste Tischposition verfahrbar ist, das Mikroskop (102) zu veranlassen, in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Bereich der Probe (118) zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch (116) in die erste Tischposition verfahren ist, wenigstens ein zweites Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, anhand dessen der Mikroskoptisch (116) in eine zweite Tischposition verf ahrbar ist, und das Mikroskop (102) zu veranlassen, in einem zeitlich auf den ersten Untersuchungsschritt folgenden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Tischposition zugeordneten zweiten Bereich der Probe (118) zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch (116) in die zweite Tischposition verfahren ist. Die Steuerung (104) ist ferner ausgebildet, das zweite Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, während der Mikroskoptisch (116) in die erste Tischposition verfahren wird.

Description

Mikroskopsystem und Verfahren zur Untersuchung einer Probe
Die Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem zur Untersuchung einer Probe, umfassend ein Mikroskop mit einem verfahrbaren Mikroskoptisch, auf dem die zu untersuchende Probe positionierbar ist, und eine Steuerung, die ausgebildet ist, ein erstes Positions signal an den Mikroskoptisch zu übermitteln, anhand dessen der Mikroskoptisch in eine erste Tischposition verfahrbar ist, das Mikroskop zu veranlassen, in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Bereich der Probe zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch in die erste Tischposition verfahren ist, wenigstens ein zweites Positionssignal an den Mikroskoptisch zu übermitteln, an hand dessen der Mikroskoptisch in eine zweite Tischposition verfahrbar ist, und das Mikroskop zu veranlassen, in einem zeitlich auf den ersten Untersuchungsschritt fol genden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Tischposition zugeordneten zweiten Bereich der Probe zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch in die zweite Tischposition verfahren ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Untersu chung einer Probe mittels eines Mikroskops.
Bei der Durchführung lichtmikroskopischer Experimente ist es häufig erforderlich, ver schiedene Probenbereiche mittels eines Mikroskops zu untersuchen. Hierzu ist es not wendig, die Probe in mehreren Schritten relativ zum Mikroskopobjektiv des Mikro skops zu positionieren. Häufig werden zu diesem Zweck verfahrbare Mikroskoptische verwendet, auf denen die Probe angeordnet ist und die in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Objektivs bewegt werden können. Das Verfahren des Mikroskop tisches kann dabei manuell oder motorisch erfolgen.
Oft erfordern die Umstände des Experiments, das Verfahren des Mikroskoptisches zu automatisieren, weil beispielsweise eine große Anzahl von Probenbereichen beobach tet werden muss. Aus dem Stand der Technik sind hierfür im Wesentlichen zwei Ver fahren bekannt, das Verstellen des Mikroskoptisches zu automatisieren. Bei einem ersten bekannten Verfahren, das im Folgenden auch als„sequentielles Nachladen" bezeichnet wird, wird dem Mikroskoptisch in einem ersten Schritt ein Po sitionssignal übermittelt. In einem zweiten Schritt wird der Mikroskoptisch anhand des Positionssignals in die gewünschte Tischposition verfahren. In einem dritten Schritt wird ein der Tischposition zugeordneter Probenbereich untersucht. Diese Schritte werden zeitlich aufeinanderfolgend, d.h. sequentiell, für alle zu untersuchenden Pro benbereiche durchgeführt. Der Nachteil dieses Verfahren besteht darin, dass die zum Übermitteln der Positionssignale erforderliche Zeit nicht zur eigentlichen Untersu chung der Probe genutzt wird.
Bei einem zweiten bekannten Verfahren, das im Folgenden auch als„Vorladen" be zeichnet wird, werden dem Mikroskoptisch schon zu Beginn des Experiments sämtli che im Laufe des Experiments anzufahrende Tischpositionen in Form von Positionssig nalen übermittelt. Nachdem alle Positionssignale übermittelt sind, wird der Mikros koptisch nacheinander in die den Positionssignalen entsprechenden Tischpositionen verfahren, und es werden die den jeweiligen Tischpositionen zugeordneten Proben bereiche untersucht. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht zum einen darin, dass sich der Start des Experiments verzögert, bis alle Positionssignale übermittelt worden sind. Zum anderen ist von Nachteil, dass eine Anpassung des Experiments hinsichtlich der zu untersuchenden Probenbereiche im Verlauf des Experiments nicht mehr mög lich ist, da sämtliche Positionssignale schon vor Beginn des Experimentes übermittelt worden sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroskopsystem und ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe anzugeben, die eine Anpassung zu untersuchender Probenbereiche im Verlauf des Experiments sowie eine schnellere Untersuchung der Probe als bisher ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Mikroskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem zur Untersuchung einer Probe umfasst ein Mikroskop mit einem verfahrbaren Mikroskoptisch, auf dem die zu untersuchende Probe positionierbar ist, und eine Steuerung. Die Steuerung ist ausgebildet, ein erstes Positionssignal an den Mikroskoptisch zu übermitteln, anhand dessen der Mikroskop tisch in eine erste Tischposition verfahrbar ist; das Mikroskop zu veranlassen, in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Be reich der Probe zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch in die erste Tischposition verfahren ist; wenigstens ein zweites Positionssignal an den Mikroskoptisch zu über mitteln, anhand dessen der Mikroskoptisch in eine zweite Tischposition verfahrbar ist; und das Mikroskop zu veranlassen, in einem zeitlich auf den ersten Untersuchungs schritt folgenden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Tischposition zuge ordneten zweiten Bereich der Probe zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch in die zweite Tischposition verfahren ist. Die Steuerung ist ferner ausgebildet, das zweite Po sitionssignal an den Mikroskoptisch zu übermitteln, während der Mikroskoptisch in die erste Tischposition verfahren wird.
Da die durch die Steuerung veranlasste Übermittlung der Positionssignale erst im Ver lauf des unter Verwendung des Mikroskopsystems durchgeführten Experimentes er folgt, sind die zu untersuchenden Probenbereiche zu Beginn des Experiments noch nicht endgültig festgelegt. Hierdurch kann beispielsweise auf dynamische Prozesse in der zu untersuchenden Probe reagiert und der weitere Verlauf des Experiments hin sichtlich der Positionierung des Mikroskoptisches entsprechend angepasst werden. Er findungsgemäß wird die Zeitdauer, die benötigt wird, um den Mikroskoptisch in die erste Tischposition zu verfahren, dazu genutzt, das zweite Positionssignal an den Mik roskoptisch zu senden. Somit kann der Mikroskoptisch unmittelbar, d.h. ohne jede Verzögerung in die zweite Tischposition bewegt werden, sobald der erste Untersu chungsschritt abgeschlossen ist. Somit geht keine Zeit für die Übermittlung der Positi onssignale verloren, und die eingesparte Zeit kann für das eigentliche Experiment ge nutzt werden. Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem ermöglicht so neben einer fle xiblen Anpassung der zu untersuchenden Probenbereiche im Verlauf des Experiments eine schnellere lichtmikroskopische Untersuchung als bisher.
In der vorliegenden Beschreibung ist zu differenzieren zwischen dem jeweiligen Posi tionssignal, das die Steuerung zu einem gegebenen Zeitpunkt an den Mikroskoptisch übermittelt und anhand dessen der Mikroskoptisch zu einem späteren Zeitpunkt in die zugehörige Tischposition verfahrbar ist, und einem Ansteuer- oder Triggersignal, das die gewünschte Tischpositionierung durch Verfahren des Mikroskoptisches zu dem vorgenannten späteren Zeitpunkt tatsächlich auslöst.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems besteht darin, dass der Mikroskoptisch und/oder die Steuerung, die den Mikroskopbetrieb steuert, ledig lich eine geringe Zahl an Positionssignalen Vorhalten muss, um den Mikroskoptisch in der gewünschten Weise zu verfahren. Somit kann in den genannten Mikroskopkom ponenten auf leistungsstarke Speicherelemente verzichtet werden.
Es versteht sich von selbst, dass mit dem erfindungsgemäßen Mikroskopsystem auch mehr als zwei Probenbereiche untersucht werden können. Hierzu wird ein weiteres Positionssignal durch die Steuereinheit an den Mikroskoptisch übermittelt, während der Mikroskoptisch in eine Tischposition verfahren wird, die einem diesem weiteren Positionssignal vorangegangenen Positionssignal zugeordnet ist. Der Mikroskoptisch wird dann anhand des weiteren Positionssignals in eine Tischposition verfahren, der wiederum ein weiterer Probenbereich zugeordnet ist. Dieser weitere Probenbereich wird dann mittels des Mikroskops in einem zeitlich auf den zweiten Untersuchungs schritt folgenden weiteren Untersuchungsschritt untersucht. Die vorgenannten Schritte werden so lange wiederholt, bis alle gewünschten Probenbereiche mikrosko pisch untersucht worden sind.
Vorzugsweise ist die Steuerung des Mikroskopsystems ausgebildet, in Abhängigkeit ei nes in dem ersten Untersuchungsschritt durch das Mikroskop erfassten Untersu chungsergebnisses ein drittes Positionssignal zu erzeugen und dieses dritte Positions signal an den Mikroskoptisch zu übermitteln, während der Mikroskoptisch in die zweite Tischposition verfahren wird, und das Mikroskop zu veranlassen, in einem zeit lich auf den zweiten Untersuchungsschritt folgenden dritten Untersuchungsschritt ei nen der dritten Tischposition zugeordneten dritten Bereich der Probe zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch in die dritte Tischposition verfahren ist. Diese besonders vor teilhafte Weiterbildung ermöglicht es, das Experiment hinsichtlich der Auswahl der von dem Mikroskoptisch anzufahrenden Tischpositionen und damit der zu untersu chenden Probenbereiche, die diesen Tischpositionen zugeordnet sind, flexibel an die Ergebnisse der bis dahin vorgenommenen Untersuchung anzupassen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Mikroskoptisch in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse eines Objektivs des Mikroskops verfahrbar ist. Hierdurch können möglichst viele Bereiche der Probe untersucht werden. Alternativ kann der Mikroskoptisch nur längs einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des Objektivs des Mikroskops verfahrbar sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Mikroskop einen Detektor, der aus gebildet ist, in dem ersten Untersuchungsschritt und/oder in dem zweiten Untersu chungsschritt ermittelte Untersuchungsergebnisse an die Steuerung zu senden. Auf Grundlage dieser Untersuchungsergebnisse kann eine Auswahl weiterer zu untersu chender Probenbereiche erfolgen. Hierdurch wird eine automatisierte Untersuchung dynamischer Prozesse in der Probe ermöglicht. Vorzugsweise weist der Mikroskoptisch einen Tischantrieb und eine Tischsteuerein heit auf, die ausgebildet ist, das jeweilige von der Steuerung übermittelte Positions signal zu empfangen und den Tischantrieb anhand des empfangenen Positionssignal zum Verfahren des Mikroskoptisches anzusteuern. Wie schon weiter oben erläutert, ist hier zu differenzieren zwischen dem Positionssignal, das die einzustellende Tisch position repräsentiert, und dem Ansteuer- oder Triggersignal, das die tatsächliche Ver stellung des Mikroskoptisches auslöst. In der vorliegenden Ausführungsform sendet die Tischsteuereinheit ein solches Triggersignal an den Tischantrieb, um diesen zu ver anlassen, den Mikroskoptisch in die gewünschte Tischposition zu verfahren. Der Tisch- antrieb ist beispielsweise als Elektromotor ausgeführt und ermöglicht es, den Mikros koptisch in Abhängigkeit der bereitgestellten Positionssignale zu verfahren.
Vorzugsweise hat der Mikroskoptisch einen Speicher, in dem das jeweilige Positions signal speicherbar ist. Für den Fall, dass der Mikroskoptisch eine eigene Tischsteue rung hat, ist der vorgenannte Speicher vorzugsweise Teil der Tischsteuerung. Alterna tiv oder zusätzlich kann auch die Steuerung des Mikroskopsystems einen Speicher für die Positionssignale aufweisen.
Das Mikroskop kann insbesondere ein Durchlichtmikroskop oder ein Auflichtmikro skop sein. Das Mikroskop kann zudem sowohl als aufrechtes Mikroskop als auch als inverses Mikroskop ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe mittels eines Mikroskops, umfassend folgende Schritte: Positionieren der zu untersuchenden Probe auf einem verfahrbaren Mikroskoptisch des Mikroskops; Übermitteln eines ersten Po sitionssignals an den Mikroskoptisch; Verfahren des Mikroskoptisches anhand des ers ten Positionssignals in eine erste Tischposition; Veranlassen des Mikroskops, in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Be reich der Probe zu untersuchen; Übermitteln wenigstens eines zweiten Positionssig nals an den Mikroskoptisch; Verfahren des Mikroskoptisches anhand des zweiten Po sitionssignals in eine zweite Tischposition; und Veranlassen des Mikroskops, in einem zeitlich auf den ersten Untersuchungsschritt folgenden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Position des Mikroskoptisches zugeordneten zweiten Bereichs der Probe zu untersuchen. Ferner ist vorgesehen, dass das zweite Positionssignal an den Mikroskoptisch übermittelt wird, während der Mikroskoptisch in die erste Tischposi tion verfahren wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Mikroskopsystems als Ausfüh rungsbeispiel;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Mikroskopsystems als weiteres
Ausführungsbeispiel;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Untersuchung einer
Probe unter Verwendung des Mikroskopsystems nach den Figuren 1 bzw. 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens als Ver gleichsbeispiel; und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren herkömmlichen Verfah rens als Vergleichsbeispiel. Figur 1 zeigt ein Mikroskopsystem 100, das ein aufrechtes Mikroskop 102 und eine Hauptsteuereinheit 104 umfasst. Die Hauptsteuereinheit 104 ist ein Personalcompu ter, an den ein Monitor 106 sowie Eingabegeräte in Form einer Tastatur 108 und einer Maus 110 angeschlossen sind. Die Hauptsteuereinheit 104 hat die Funktion, den Ge samtbetrieb des Mikroskopsystems 100 zu steuern.
Das Mikroskop 102 hat ein Mikroskopstativ 112 mit einer Beleuchtungseinrichtung 114. Auf dem Mikroskopstativ 112 sitzt ein Mikroskoptisch 116, auf dem eine Probe 118 angeordnet ist. Der Mikroskoptisch 116 weist einen Tischantrieb 121 auf, der bei spielsweise als Elektromotor ausgeführt ist und die Funktion hat, den Mikroskoptisch 116 in einer Ebene zu verfahren, die in Figur 2 durch die beiden Achsen x und y ange deutet ist. Oberhalb des Mikroskoptisches 116 befindet sich ein Objektiv 120, welches die Probe 118 auf einen Detektor 122 abbildet. Der Detektor 122 ist beispielsweise eine CCD-Kamera. Wie in Figur 1 gezeigt, liegt die Ebene, in der der Mikroskoptisch durch den Tischantrieb 121 verfahrbar ist, senkrecht zur optischen Achse O des Objek tivs 120.
Das Mikroskopstativ 112 und der Detektor 122 sind über Leitungen 124 bzw. 126 mit der Hauptsteuereinheit 104 verbunden. Demgegenüber ist der Tischantrieb 120 über eine Leitung 128 an eine Tischsteuereinheit 130 angeschlossen, die wiederum über eine Leitung 132 an die Hauptsteuereinheit 104 gekoppelt ist. Die Tischsteuereinheit 130 hat die Funktion, den Tischantrieb 121 so zu steuern, das der Mikroskoptisch 116 in der gewünschten Weise verfahren wird.
Um den Mikroskoptisch 116 zu verfahren, übermittelt die Hauptsteuereinheit 104 x- y-Positionssignale an die Tischsteuereinheit 130, die einen internen Speicher 131 hat, der die übermittelten Positionssignale speichert. Die Tischsteuereinheit 130 steuert dann den Tischantrieb 121 anhand der gespeicherten Positionssignale so, dass der Mikroskoptisch 116 in die gewünschten Tischpositionen bewegt wird. Die Übermitt lung der Positionssignale und die darauf basierende Ansteuerung des Tischantriebs 121 erfolgen nach einem Zeitregime, das später unter Bezugnahme auf Figur 3 erläu tert wird.
Die Hauptsteuereinheit 104 dient in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Zusammenwirken mit dem angeschlossenen Monitor 106 bzw. den angeschlossenen Eingabegeräten 108, 110 als auch Eingabe- und Ausgabeeinheit. Beispielsweise kann eine Bedienperson über die Tastatur 108 der Hauptsteuereinheit 104 Tischpositionen vorgeben, welche die Hauptsteuereinheit 105 in Form der Positionssignale an die Tischsteuerung 130 zur Ansteuerung des Tischantriebs 121 übermittelt. Ferner kann sich die Bedienperson Untersuchungsergebnisse, die der Detektor 122 in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel in Form von Mikroskopbildern liefert, auf dem Monitor 106 anzeigen lassen.
Das in Figur 1 gezeigte Mikroskop 102 ist als aufrechtes Durchlichtmikroskop ausgebil det. Dementsprechend befindet sich die Beleuchtungseinrichtung 114 in Figur 1 un terhalb des Mikropskoptisches 116. Alternativ kann das Mikroskop 102 aber auch als Auflichtmikroskop ausgeführt sein. In einer solchen Ausführung ist die Beleuchtungs einrichtung 114 oberhalb des Mikroskoptisches 116 angeordnet, wie in Figur 1 durch das Bezugszeichen 134 angedeutet ist.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikroskopsystems 200 als weiteres Ausführungsbeispiel.
Das in Figur 2 gezeigte Mikroskopsystem 200 unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Mikroskopsystem 100 im Wesentlichen dadurch, dass das Mikroskop 102 nach Figur 2 als inverses Durchlichtmikroskop ausgebildet ist. Dementsprechend sind in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 das Objektiv 120 und der Detektor 122 un terhalb des Mikroskoptisches 116 angeordnet, während sich die Beleuchtungseinrich tung 114 oberhalb des Mikroskoptisches 116 befindet. Gleiche oder gleich wirkenden Elemente sind in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens, das unter Verwendung des Mikroskopsystems 100 bzw. 200 zur erfindungsgemäßen Untersuchung der Probe 118 durchgeführt werden kann.
In einem ersten Schritt S1 wird durch die Flauptsteuereinheit 104 ein erstes Positions signal an die Tischsteuereinheit 120 des Mikroskoptisches 116 übermittelt und dort in dem internen Speicher 131 gespeichert.
In einem zweiten Schritt S2 steuert die Tischsteuereinheit 130 den Tischantrieb 121 des Mikroskoptisches 116 unter Aussendung eines Triggersignals derart, dass letzterer in eine dem ersten Positionssignal zugeordneten erste Tischposition verfahren wird. Gleichzeitig übermittelt die Flauptsteuereinheit 104 ein zweites Positionssignal an die Tischsteuereinheit 130, das letztere in ihrem internen Speicher 131 speichert.
In einem dritten Schritt S3 wird ein der ersten Tischposition des Mikroskoptisches 116 zugeordneter erster Bereichs der Probe 118 untersucht, indem im vorliegenden Aus führungsbeispiel der Detektor 122 ein Bild dieses Probenbereichs aufnimmt. Dieses Bild wird an die Flauptsteuereinheit 104 übermittelt und dort weiterverarbeitet. Bei spielsweise wird das Bild auf dem Monitor 106 dargestellt.
In einem vierten Schritt S4 steuert die Tischsteuereinheit 130 den Tischantrieb 121 des Mikroskoptisches 116 unter Aussendung eines Triggersignals derart, dass dieser in eine dem zweiten Positionssignal zugeordneten zweite Tischposition verfahren wird. Gleichzeitig übermittelt die Flauptsteuereinheit 104 ein drittes Positionssignal an die Tischsteuereinheit 130, die das dritte Positionssignal in ihrem internen Speicher 131 speichert.
In einem fünften Schritt S5 nimmt der Detektor 122 ein Bild eines der zweiten Tisch position zugeordneten zweiten Bereich der Probe 118 der Probe auf, das dann wiede rum an die Hauptsteuereinheit 104 übermittelt und dort weiterverarbeitet wird.
In den folgenden Schritten wird jeweils ein weiteres Positionssignal durch die Haupt steuereinheit 104 an die Tischsteuereinheit 130 übermittelt und dort gespeichert, während der Mikroskoptisch 116 in eine Position verfahren wird, die einem dem je weiligen weiteren Positionssignal vorangegangenen Positionssignal zugeordnet ist. Der Mikroskoptisch 116 wird nach Übermitteln des jeweiligen Positionssignals anhand eines Triggersignals in eine weitere Tischposition verfahren, der ein weiterer zu unter suchender Bereich der Probe zugeordnet ist. Dieser weitere Bereich wird dann mit dem Detektor 122 im Wege der Bildgebung untersucht, bevor durch die Hauptsteuer einheit 104 erneut ein Positionssignal übermittelt wird. Dies wird so lange wiederholt, bis die Untersuchung der Probe 118 abgeschlossen ist.
Zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 noch die beiden eingangs genannten, aus dem Stand der Technik unter den Bezeichnungen„sequentielles Nachladen" und„Vorla den" bekannten Verfahren erläutert.
In dem Verfahren des sequentiellen Nachladens gemäß Figur 4 wird in einem ersten Schritt Sil dem Mikroskoptisch ein Positionssignal übermittelt. In einem zeitlich auf den ersten Schritt Sil folgenden zweiten Schritt S12 wird der Mikroskoptisch dann in eine Tischposition verfahren, die dem zuvor übermittelten Positionssignal entspricht. In einem zeitlich auf den zweiten Schritt S12 folgenden dritten Schritt S13 wird ein dieser Tischposition zugeordneter Bereich der Probe untersucht. Die vorgenannten Schritte werden nacheinander für alle zu untersuchenden Probenbereiche wiederholt.
In dem Verfahren des Vorladens gemäß Figur 5 werden dem Mikroskoptisch in einer Startphase (Schritte S21 bis S23), die der eigentlichen Untersuchung der Probe voran geht, schon sämtliche Tischpositionen nacheinander in Form entsprechender Positi onssignale zugeführt, die später von dem Mikroskoptisch angefahren werden sollen. Nachdem alle Positionssignale nacheinander übermittelt worden sind, wird anschlie ßend in Schritt S24 der Mikroskoptisch in eine erste Tischposition verfahren, die der ersten der zuvor übermittelten Tischpositionen entspricht. Dann wird in Schritt S25 ein der ersten Tischposition zugeordneter erster Probenbereich untersucht. Die Schritte S24 und S25 werden anschließend nacheinander für alle weiteren Tischpositi onen durchgeführt, die in der Startphase übermittelt worden sind.
Das Verfahren des sequentiellen Nachladens gemäß Figur 4 hat den Nachteil, das Ex periment gleichsam zeitlich zu strecken. Flingegen besteht bei dem Verfahren des Vor ladens gemäß Figur 5 zum einen der Nachteil des verzögerten Starts des Experimentes. Zum anderen erlaubt das Vorladen keine Anpassung hinsichtlich der im Experiment anzufahren Tischpositionen. Zudem limitiert die zur Verfügung stehende Speicher größe der Tischsteuereinheit 130 die Experimentgröße, d.h. beispielweise die Gesamt anzahl an Tischpositionen, die im Laufe des Experiments angefahren werden können.
Demgegenüber stellt die Erfindung eine Lösung bereit, die sowohl eine besonders schnelle Probenuntersuchung als auch eine flexible Anpassung der zu untersuchenden Probenbereiche während des Experiments ermöglicht und dabei keinerlei Limitierung in der Experimentgröße darstellt. Bezugszeichenliste
100 Mikroskopsystem
102 Mikroskop
104 Hauptsteuereinheit
106 Monitor
108 Tastatur
110 Tastatur
112 Mikroskopstativ
112 Detektionsvorrichtung
114 Beleuchtungseinrichtung
116 Mikroskoptisch
118 Probe
120 Objektiv
121 Tischantrieb
122 Detektor
124, 126, 128 Leitungen
130 Tischsteuerung
131 Speicher
132 Leitung
134 Beleuchtungseinrichtung

Claims

Ansprüche
1. Mikroskopsystem (100, 200) zur Untersuchung einer Probe (118), umfassend: ein Mikroskop (102) mit einem verfahrbaren Mikroskoptisch (116), auf dem die zu untersuchende Probe (118) positionierbar ist; und
eine Steuerung (104), die ausgebildet ist,
- ein erstes Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, an hand dessen der Mikroskoptisch (116) in eine erste Tischposition verfahrbar ist,
- das Mikroskop (102) zu veranlassen, in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Bereich der Probe (118) zu untersuchen, wenn der Mikroskoptisch (116) in die erste Tischposition verfahren ist,
- wenigstens ein zweites Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu über mitteln, anhand dessen der Mikroskoptisch (116) in eine zweite Tischposi tion verfahrbar ist, und
- das Mikroskop (102) zu veranlassen, in einem zeitlich auf den ersten Unter suchungsschritt folgenden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Tischposition zugeordneten zweiten Bereich der Probe (118) zu untersu chen, wenn der Mikroskoptisch (116) in die zweite Tischposition verfahren ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (104) ferner ausgebildet ist,
- das zweite Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, wäh rend der Mikroskoptisch (116) in die erste Tischposition verfahren wird.
2. Mikroskopsystem (100, 200) nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung (104) fer ner ausgebildet ist,
- in Abhängigkeit eines in dem ersten Untersuchungsschritt durch das Mikro skop (102) erfassten Untersuchungsergebnisses ein drittes Positionssignal zu erzeugen und dieses dritte Positionssignal an den Mikroskoptisch (116) zu übermitteln, während der Mikroskoptisch (116) in die zweite Tischposi tion verfahren wird, und
- das Mikroskop (102) zu veranlassen, in einem zeitlich auf den zweiten Un tersuchungsschritt folgenden dritten Untersuchungsschritt einen der drit ten Tischposition zugeordneten dritten Bereich der Probe (118) zu untersu chen, wenn der Mikroskoptisch (116) in die dritte Tischposition verfahren ist.
3. Mikroskopsystem (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Mikroskop tisch (116) in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (0) eines Objektivs (120) des Mikroskops (102) verfahrbar ist.
4. Mikroskopsystem (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Mikroskop (102) einen Detektor (122) umfasst, der ausgebildet ist, in dem ers ten Untersuchungsschritt und/oder dem zweiten Untersuchungsschritt ermit telte Untersuchungsergebnisse an die Steuerung (104) zu senden.
5. Mikroskopsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Mikros koptisch 116 einen Tischantrieb (121) und eine Tischsteuereinheit (130) auf weist, die ausgebildet ist, das jeweilige von der Steuerung (104) übermittelte Positionssignal zu empfangen und den Tischantrieb (121) anhand des empfan genen Positionssignal zum Verfahren des Mikroskoptisches (114) anzusteuern.
6. Mikroskopsystem (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Mikroskoptisch (116) einen Speicher (131) hat, in dem das jeweilige Positions signal speicherbar ist.
7. Mikroskopsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Mikro skop (102) ein Auflichtmikroskop oder ein Durchlichtmikroskop ist.
8. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Mikroskop (102) ein aufrechtes Mikroskop oder ein inverses Mikroskop ist.
9. Verfahren zur Untersuchung einer Probe (118) mittels eines Mikroskops (102), umfassend folgende Schritte:
Positionieren der zu untersuchenden Probe (118) auf einem verfahrbaren Mik roskoptisch (116) des Mikroskops (102);
Übermitteln eines ersten Positionssignals an den Mikroskoptisch (116);
Verfahren des Mikroskoptisches (116) anhand des ersten Positionssignals in eine erste Tischposition;
Veranlassen des Mikroskops (102), in einem ersten Untersuchungsschritt einen der ersten Tischposition zugeordneten ersten Bereich der Probe (118) zu unter suchen;
Übermitteln wenigstens eines zweiten Positionssignals an den Mikroskoptisch (116);
Verfahren des Mikroskoptisches (116) anhand des zweiten Positionssignals in eine zweite Tischposition; und
Veranlassen des Mikroskops (102), in einem zeitlich auf den ersten Untersu chungsschritt folgenden zweiten Untersuchungsschritt einen der zweiten Tisch position zugeordneten zweiten Bereichs der Probe (118) zu untersuchen;
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Positionssignal an den Mikroskop tisch (116) übermittelt wird, während der Mikroskoptisch (116) in die erste Tischposition verfahren wird.
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