WO2013190058A1 - Mikroskop - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop zum Untersuchen einer mikroskopischen Probe, wobei das Mikroskop eine Aufnahmevorrichtung aufweist, die Primärsignale bereitstellt, die wenigstens eine Information über wenigstens eine Eigenschaft der Probe beinhalten, und wobei das Mikroskop eine Ausgabevorrichtung aufweist, die für den Benutzer wahrnehmbare Sekundärsignale aus den Primärsignalen erzeugt. Es ist vorgesehen, dass die Ausgabevorrichtung auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbare Sekundärsignale bereitstellt und/oder dass das Mikroskop eine Rückkopplungsvorrichtung aufweist, mit der der Benutzer die Aufnahmevorrichtung in Echtzeit während der Erfassung von Informationen über wenigstens eine Eigenschaft der Probe steuern kann.

Description

Mikroskop

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop zum Untersuchen einer

mikroskopischen Probe, wobei das Mikroskop eine Aufnahmevorrichtung aufweist, die Primärsignale bereitstellt, die wenigstens eine Information über wenigstens eine Eigenschaft der Probe beinhalten, und wobei das Mikroskop eine Ausgabevorrichtung aufweist, die für den Benutzer wahrnehmbare Sekundärsignale aus den Primärsignalen erzeugt.

Aus DE 101 49 357 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Oberflächenprofils eines Objektes bekannt. Bei dem Verfahren werden mit einer Bildaufnahmevorrichtung eine Serie von Bildern des Objektes in verschiedenen Ebenen in z-Richtung eines Koordinatensystems (x, y, z) aufgenommen. Es werden die Bildinhalte aller n Bilder des erzeugten Bildstapels an jedem Koordinatenpunkt (x, y) in z-Richtung miteinander verglichen, um daraus nach vorbestimmten Kriterien eine Ebene zu bestimmen und deren Ebenen-Nummer diesem Koordinatenpunkt zuzuordnen und in einem Maskenbild abzuspeichern. Das Maskenbild enthält alle 3-D-lnformationen der Objektoberfläche. Es kann mit 2-D-Bildverarbeitungsprozessen bearbeitet werden. Aus dem Maskenbild ist die 3-D-lnformation schnell und einfach abrufbar. Das Oberflächenprofil kann rekonstruiert und dreidimensional dargestellt werden

Aus DE 102 37 470 A1 ist eine Einrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen Objektes als Objektbild vorgesehen, die ein

Abbildungssystem, insbesondere ein Mikroskop zur Abbildung des Objektes und einen Computer beinhaltet. Aktoren dienen zur gezielten, schnellen Positionsveränderung des Objektes in x-, y- und z-Richtung. Mit einer Aufnahmeeinrichtung wird ein Bildstapel von Einzelbildern in verschiedenen Fokusebenen des Objektes aufgenommen. Eine Steuerungseinrichtung steuert die Hardware des Abbildungssystems, wobei eine Analyseeinrichtung ein dreidimensionales

Hohenreliefbild und eine Textur aus dem Bildstapel erzeugt. Eine

Steuereinrichtung kombiniert das dreidimensionale Hohenreliefbild mit der Textur.

Aus WO 03/023482 ist ein Piezoaktor zur Einstellung des Abstandes des Objektivs vom Objekt in einer Vorrichtung zur Erzeugung eines

dreidimensionalen Bildes eines Objektes mit einem Objektiv und einem Objekttisch zur Aufnahme des Objektes vorgesehen. Eine

Bildaufnahmevorrichtung zeichnet eine Serie von Einzelbildern des Objektes in verschiedenen Ebenen auf. Aus dieser Serie von

Einzelbildern wird dann ein Multifokusbild erzeugt.

All diese Vorrichtungen zum Untersuchen mikroskopisch kleiner Objekte haben gemeinsam, dass dem Benutzer die Informationen bezüglich der Eigenschaften der zu untersuchenden Probe lediglich visuell angezeigt werden und dass eine Einwirkung des Benutzers während der

Untersuchung allenfalls sehr eingeschränkt möglich ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroskop anzugeben, das hinsichtlich der Informationsbeschaffung und/oder der

Informationsübergabe an den Benutzer effizienter arbeitet und das es insbesondere erlaubt, dem Benutzer Informationen bezüglich der zu untersuchenden Probe effizient und falls nötig auch pro Zeiteinheit mit größerem Informationsgehalt zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird durch ein Mikroskop gelöst, das dadurch

gekennzeichnet ist, dass

a. die Ausgabevorrichtung auditiv wahrnehmbare und/oder

olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrneh und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbare Sekundärsignale bereitstellt und/oder dass das Mikroskop eine Rückkopplungsvorrichtung aufweist, mit der der Benutzer die Aufnahmevorrichtung in Echtzeit während der Erfassung von Informationen über wenigstens eine Eigenschaft der Probe steuern kann.

In erfindungsgemäßer Weise wurde u.a. erkannt, dass der

Informationsgehalt für den Benutzer erheblich gesteigert werden kann, indem die Ausgabe, vorzugsweise in Echtzeit, an die

Wahrnehmungseigenschaften des Betrachters angepasst wird.

Insbesondere kann eine höhere wahrnehmbare Informationsmenge über das zu scannende oder darzustellende Objekt an den Benutzer übertragen werden, indem seine natürliche, sinnliche

Informationsverarbeitung mehrdimensionaler Objekte unterstützt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Vorrichtungen vorgesehen sind, die es dem Benutzer ermöglichen, zusätzliche

Informationen durch Fühlen, Schmecken, Riechen oder Hören

wahrzunehmen.

Darüber hinaus wurde erkannt, dass ein Benutzer die Fragen, die er zu einer speziellen Probe hat, viel schneller und effizienter aufklären kann, wenn er die Möglichkeit hat, die Aufnahmevorrichtung in Echtzeit während der Erfassung von Informationen über wenigstens eine Eigenschaft der Probe zu steuern. Hierdurch kann der gesamte Untersuchungsprozess auf die Gewinnung der wesentlichen Informationen beschränkt werden, so dass einerseits schneller, aber andererseits auch effizienter untersucht werden kann. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass mit der

Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mit der

Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist, die zumindest eine Informationsreduktion, insbesondere durch

Datenreduktion, beinhaltet und/oder dass mit der

Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist, die eine Informationsreduktion, insbesondere eine Datenreduktion, auf ausschließlich die Informationen, insbesondere Daten, beinhaltet, die spezifisch für die Erzeugung der Sekundärsignale für eine aktuell gewünschte Art und/oder Form der Ausgabe durch die

Ausgabevorrichtung erforderlich ist. Diese Ausführung hat den

besonderen Vorteil, dass eine Probe besonders schnell und effizient untersucht werden kann, insbesondere weil eine Beschränkung auf die Gewinnung der wesentlichen Informationen ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführung weist die Aufnahmevorrichtung wenigstens einen Aktuator auf, der mittels der Rückkopplungsvorrichtung steuerbar ist. Der Aktuator kann beispielsweise dazu ausgebildet und angeordnet sein, die z-Position bei einem Abrastern der Probe zu verändern und/oder die x, y Position bei einem Abrastern der Probe zu verändern und/oder eine Substanz (z.B. eine Droge zur

Zellbeeinflussung) zu injizieren und/oder einen weiteren Scanprozess zu starten und/oder einen, insbesondere dreidimensionalen, Bleichprozess auszulösen.

Durch Rückwirkung auf die Aktoren in Abhängigkeit gewisser Ergebnisse, welche beispielsweise sowohl durch eine Analyse des derzeitigen Bildes gewonnen wird, als auch durch manuelle Rückkopplung des Anwenders (z.B. durch einen Mausklick), kann man den Scanprozess in größerem Umfang beeinflussen. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass die

Aufnahmevorrichtung mehrere Detektionskanäle aufweist und dass mittels der Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der

Primärsignale eines Detektionskanals unabhängig und/oder verschieden von einer Manipulation der Primärsignale eines anderen Detektionskanal bewirkbar ist.

Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung mehrere Detektionskanäle aufweist und dass aus den Primärsignalen eines ersten Detektionskanals erste Sekundärsignale erzeugt werden und dass davon unabhängig aus den Primärsignalen eines zweiten

Detektionskanals zweite Sekundärsignale erzeugt werden. Hierbei kann zusätzlich auch vorgesehen sein, dass sich die ersten und zweiten Sekundärsignale hinsichtlich der Art ihrer Wahrnehmbarkeit voneinander unterscheiden und/oder dass

die ersten und zweiten Sekundärsignale getrennt voneinander

ausgegeben werden.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass den Primärsignalen des ersten Detektionskanals und aus den Primärsignalen des zweiten

Detektionskanals gemeinsame Sekundärsignale erzeugt werden.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen , dass eine mittels der Rückkopplungsvorrichtung, insbesondere durch eine von dieser vorgenommenen Manipulation der Primärsignale und/oder durch eine dieser vorgenommenen Veränderung der Aufnahmevorrichtung, eine Transparenzregelung der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder

eine Rotation der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine Zoomfunktion, insbesondere Softwarezoomfunktion oder

Hardwarezoomfunktion, in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine

Veränderung der Form und/oder Art der Sekundärsignale in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine Bildanalyse in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine Bildmanipulation in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine

Mosaikdarstellung in Echtzeit bewirkbar ist und/oder ein Streifenscan in Echtzeit bewirkbar ist und/oder

die Hinzufügung und/oder Steuerung wenigstens einer virtuellen

Lichtquelle bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder die Hinzufügung und/oder Steuerung eines Schattenwurfs bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder die

Hinzufügung und/oder Steuerung eines Schattenwurfs bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder die Hinzufügung und/oder Steuerung von Schnittebenen bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder eine Scanposition, insbesondere in Echtzeit, veränderbar ist und/oder

eine Probenmanipulation, insbesondere das Injizieren einer Substanz, bewirkbar ist und/oder ein weiterer Scanprozess auslösbar und/oder steuerbar ist und/oder

ein Bleichen einer Probe bewirkbar ist und/oder eine direkte STED-

Echtzeitdarstellung (Stimulated Emission Depletion) bewirkbar und/oder steuerbar ist und/oder eine GSDI M-Darstellung (Ground State Depletion Microscopy followed by individual molecule return) bewirkbar und/oder steuerbar ist.

Die STED-Technologie beruht darauf, die lateralen Randbereiche des Beleuchtungsfokusvolumens mit Laserlicht einer anderen Wellenlänge, das beispielsweise von einem zweiten Laser emittiert wird, zu beleuchten, um dort die vom Licht des ersten Lasers angeregten Probenbereiche stimuliert in den Grundzustand zurück zu bringen. Detektiert wird dann nur das spontan emittierte Licht aus den nicht vom zweiten Laser beleuchteten Bereichen, so dass insgesamt eine Auflösungsverbesserung erreicht wird.

Die GSDI M-Technologie beruht darauf, den Grundzustand der

Fluoreszenzmoleküle durch starke Bestrahlung zu entleeren, so dass in der Folgezeit (mehrere Sekunden bis Minuten) lediglich an vereinzelten Orten einzelne Lichtblitze aufleuchten. Die einzelnen Lichtblitze werden hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung erfasst. Anschließend findet eine statistischer Auswertung, beispielsweise nach Häufigkeitsschwerpunkten, statt. Es ist auch möglich, die Probe nur so schwach zu beleuchten, dass lediglich vereinzelt Moleküle angeregt werden. Eine weitere Methode, denselben Effekt zu erzielen, besteht darin, die Moleküle zu schalten, also nicht lediglich einen Anregungszustand zu ändern, sondern die Moleküle tatsächlich so zu verändern, dass sie in dem veränderten Zustand leuchten können.

Ein Streifencan kann beispielsweise die Beleuchtung einer Probe mit einem flachen Lichtstreifen beinhalten, der beispielsweise mit Hilfe einer Zylinderoptik erzeugt werden kann. Alternativ ist es auch möglich, einen Lichtstreifen dadurch zu erzeugen, dass ein an sich rundes

Lichtstrahlenbündel so schnell, beispielsweise mit einem

Galvanometerspiegel, hin- und her gewedelt wird, dass die Wirkung dieselbe ist, wie bei einem durch eine Zylinderoptik erzeugten

Lichtstreifen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels der

Rückkopplungsvorrichtung eine 3D- oder 4D-Anzeige oder Stereo- Anzeige manipulierbar ist und/oder dass ein Stereo-Monitor und/oder eine einem 3D-Monitor zugeordnete Shutterbrille steuerbar sind. Es kann in vorteilhafter Weise auch vorgesehen sein, dass mittels der Rückkopplungsvorrichtung ein Einblenden von zusätzlichen Informationen auf ein Display oder eine Projektionsfläche, die beispielsweise auch eine Hand eines Benutzers sein kann, gesteuert wird. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen , dass eine Probenmanipulation, insbesondere das Injizieren einer Substanz und/oder eine Invitro-Fertilisation oder eine Probenausrichtung, bewirkbar ist, wobei das Mikroskop dem Benutzer auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption

wahrnehmbare Rückmeldungen bezüglich der von ihm vorgenommenen Manipulationen gibt. Beispielsweise eine Kraftrückkopplung,

insbesondere in Verbindung mit einer Echtzeit-Übermittlung von

Sekundärsignalen bezüglich des Objektes durch die Ausgabevorrichtung, kann eine Interaktion mit dem mikroskopisch kleinen Objekt erfolgen, bei der die taktilen und visuellen Sinne des Menschen zugleich angesprochen werden, derart, dass eine präzise mikroskopische Objektmanipulation erfolgen kann.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass das Mikroskop aus den Primärsignalen, insbesondere durch Bildanalyse, den

Schnittpunkt eines Objektes in der Probe mit einer zuvor definierten Einhüllenden, beispielsweise einem Scanwürfel, ermittelt und daraus die Position für die nächsten Einhüllende errechnet, um durch sukzessive Aneinanderreihung mehrerer Einhüllender das gesamte Objekt zu erfassen, wobei die sukzessive Aneinanderreihung in Echtzeit dem Benutzer angezeigt und/oder durch auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption

wahrnehmbare Sekundärsignale übermittelt wird. Das Erfassen des Inhaltes der Einhüllenden kann beispielsweise durch Abscannen mit einem Scanmikroskop erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nach dem Erfassen des Inhaltes einer Einhüllenden der Probentisch in die errechnete Position zum Erfassen des Inhaltes der nächsten Einhüllende verschoben wird.

Das Mikroskop kann insbesondere als Scanmikroskop, insbesondere als konfokales Scanmikroskop, ausgebildet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Mikroskop mit wenigstens einer Graphik- Processing-Unit, insbesondere zur Bildberechnung und/oder Abtastung einer Probe, ausgerüstet ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass im Sinne dieser Anmeldung unter Echtzeit auch verstanden wird, dass unabhängig von einem Zeitfaktor oder einer Verzögerung zu jedem Zeitpunkt der Zustand des Mikroskops bekannt und zu jedem Zeitpunkt beherrscht, insbesondere beinflussbar, ist.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Fig. 1 zeigt das Grundablaufschema eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Aufnahmevorrichtung mehrere Detektionskanäle aufweist und bei dem aus den Primärsignalen eines ersten Detektionskanals erste

Sekundärsignale erzeugt werden und dass davon unabhängig aus den Primärsignalen eines zweiten Detektionskanals zweite Sekundärsignale erzeugt werden, die dem Benutzer visuell und/oder auditiv und/oder olfaktorisch und/oder gustatorisch und/oder taktil und/oder durch

Thermorezeption wahrnehmbar übermittelt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass die Primärsignale eines jeden Kanals separat zunächst behandelt werden. Die Primärsignale jedes Kanals durchlaufen ein oder mehrere

Manipulatoren. Diese Manipulatoren können den Signalstrom auf Punkt- Operator-Niveau manipulieren (z.B. die Helligkeit ändern). Das

Visualisator-Modul sorgt für eine Speicherung (Pufferung) der einzelnen Pixel in einer 3D oder 4D Matrix. Diese Visualisations-Matrix dient als Momentzustand (Schnappschuss) des jeweiligen Kanals. In einem weiteren Anzeigemodul wird der Kanal in einer voll in Echtzeit durch den Anwender manipulierbaren Weise zur Anzeige gebracht oder dem

Benutzer auditiv und/oder olfaktorisch und/oder gustatorisch und/oder taktil und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbar übermittelt.

Optional können alle oder einige Kanäle gemeinsam angezeigt werden (Merge). Auch diese 3D oder 4D Anzeige ist zum Zeitpunkt des Scannens durch den Anwender voll manipulierbar, d.h. er kann das 3D oder 4D Objekt auf dem Monitor drehen etc. während der eigentliche Scan läuft.

Es ist möglich, sowohl die Informationen jedes einzelnen Kanals, als auch zusätzlich eine Zusammenfassung der Informationen mehrerer, insbesondere aller, Kanäle gleichzeitig visuell darzustellen und/oder dem Benutzer auditiv und/oder olfaktorisch und/oder gustatorisch und/oder taktil und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbar zu übermitteln, was in Figur 2 exemplarisch für eine visuelle Darstellung angedeutet ist.

Alternativ kann natürlich auch ausschließlich nur eine Zusammenfassung der Informationen mehrerer, insbesondere aller, Kanäle visuell darzustellen und/oder dem Benutzer auditiv und/oder olfaktorisch und/oder gustatorisch und/oder taktil und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbar zu übermitteln, was in Figur 3 exemplarisch für eine visuelle Darstellung angedeutet ist.

In Figur 4 ist das Grundablaufschema eines Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem die Verarbeitung der einzelnen Signale durch

Bildanalyse (Image Analysis IA) unter Berücksichtigung der Signale benachbarter Kanäle stattfindet, beispielsweise um das Rauschen zu mindern.

Die Analysemodule IA werden bei einem anderen Ausführungsbeispiel dazu eingesetzt können, in Abhängigkeit der Analyse auf die

Detektoreinheit (Gain) oder/und die Laser Einstellungen (Intensität) zurückkoppeln und so in Echtzeit eine Optimierung des Pixelstreams für alle Kanäle erzielen, was in Figur 5 schematisch dargestellt ist.

Ist ein Kanal z.B. zu dunkel, so kann die Laserintensität oder der Gain automatisch optimiert werden. Bei einem zu starken Rauschen kann ebenfalls optimierend eingegriffen werden.

Durch Rückwirkung auf die Aktoren in Abhängigkeit gewisser Ergebnisse, welche sowohl durch eine Analyse des derzeitigen Bildes gewonnen wird , als auch durch manuelle Rückkopplung des Anwenders (z.B. durch einen Mausklick), kann man den Scanprozess in größerem Umfang

beeinflussen. So kann man beispielsweise Teile der Hardware

beeinflussen, wie beispielsweise die z-Position des Scans verändern und/oder die x, y Position verändern und/oder eine Substanz (z.B. eine Droge zur Zellbeeinflussung) injizieren und/oder einen anderen Scanprozess auslösen und/oder einen, insbesondere dreidimensionalen, Bleichprozess auslösen.

Insbesondere kann die Bildanalyse auch extern erfolgen und mittels CAM (Computer Aided Microscopy) zurückgekoppelt werden , um den

Scanprozess zu beeinflussen.

Figur 6 illustriert die Gewinnung von Informationen mit einem

Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scanmikroskops bezüglich eines Objektes innerhalb der Probe, das größer ist, als eine Einhüllende, insbesondere als eine Einhüllende, die durch das maximal mögliche Scanvolumen bestimmt ist.

Hierbei ist vorgesehen, dass das Mikroskop aus den Primärsignalen, insbesondere durch Bildanalyse, den Schnittpunkt eines Objektes in der Probe mit einer zuvor definierten Einhüllenden, beispielsweise einem Scanwürfel, ermittelt und daraus die Position für die nächsten Einhüllende errechnet, um durch sukzessive Aneinanderreihung mehrerer

Einhüllender das gesamte Objekt zu erfassen, wobei die sukzessive Aneinanderreihung in Echtzeit dem Benutzer angezeigt und/oder durch auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbare Sekundärsignale übermittelt wird.

Im Resultat ergibt sich eine Aneinanderreihung, die genau dem Verlauf der zu untersuchenden Struktur folgt.

Fig. 8 zeigt ein besonders Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzlich zur Nachverfolgung des Verlaufs des zu untersuchenden Objektes innerhalb der Probe eine Rotation der Scanachse stattfindet. Indem beispielsweise zunächst 2 XZ Scans an benachbarten x, y

Positionen auf einem Probentisch durchgeführt wurden (im Bild 1 , 2), kann per Bildanalyse durch eine Schwerpunktsbestimmung des zu verfolgenden Objektes (4) ein Richtungstrend (5) des Objektverlaufs bestimmt werden. Nach dem Scan der ersten Scanfläche (1 ) werden dann die Strahlachse und der Mikroskoptisch sowie die Z Position geeignet bewegt, derart, dass das System dem zu scannenden Objekt folgt. Ein weiterer XZ Scan an der neuen Position ermöglicht erneut eine

Anpassung des Scanweges usw. In der Summe folgt also das

Scansystem dem zu scannenden 3D Objekt über eine größere Distanz und erlaubt es auch 3D Objekte zu scannen, welche sich über einen sehr großen Bereich erstrecken.

Claims

Patentansprüche

Mikroskop zum Untersuchen einer mikroskopischen Probe, wobei das Mikroskop eine Aufnahmevorrichtung aufweist, die

Primärsignale bereitstellt, die wenigstens eine Information über wenigstens eine Eigenschaft der Probe beinhalten, und wobei das Mikroskop eine Ausgabevorrichtung aufweist, die für den Benutzer wahrnehmbare Sekundärsignale aus den Primärsignalen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Ausgabevorrichtung auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbare Sekundärsignale bereitstellt und/oder dass b. das Mikroskop eine Rückkopplungsvorrichtung aufweist, mit der der Benutzer die Aufnahmevorrichtung in Echtzeit während der Erfassung von Informationen über wenigstens eine Eigenschaft der Probe steuern kann.

Mikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass a. mit der Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist und/oder dass b. mit der Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist, die zumindest eine

Informationsreduktion, insbesondere durch Datenreduktion, beinhaltet und/oder dass c. mit der Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale bewirkbar ist, die eine Informationsreduktion, insbesondere eine Datenreduktion, auf ausschließlich die Informationen, insbesondere Daten, beinhaltet, die spezifisch für die Erzeugung der Sekundärsignale für eine aktuell gewünschte Art und/oder Form der Ausgabe durch die Ausgabevorrichtung erforderlich ist.

Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung wenigstens einen Aktuator aufweist, der mittels der Rückkopplungsvorrichtung steuerbar ist.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung mehrere

Detektionskanale aufweist und dass mittels der

Rückkopplungsvorrichtung eine Manipulation der Primärsignale eines Detektionskanals unabhängig und/oder verschieden von einer Manipulation der Primärsignale eines anderen

Detektionskanal bewirkbar ist.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung mehrere

Detektionskanäle aufweist und dass aus den Primärsignalen eines ersten Detektionskanals erste Sekundärsignale erzeugt werden und dass davon unabhängig aus den Primärsignalen eines zweiten Detektionskanals zweite Sekundärsignale erzeugt werden.

Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. sich die ersten und zweiten Sekundärsignale hinsichtlich der Art ihrer Wahrnehmbarkeit voneinander unterscheiden und/oder dass b. die ersten und zweiten Sekundärsignale getrennt

voneinander ausgegeben werden.

Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Primärsignalen des ersten Detektionskanals und aus den Primärsignalen des zweiten Detektionskanals gemeinsame Sekundärsignale erzeugt werden.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass eine mittels der Rückkopplungsvorrichtung, insbesondere durch eine von dieser vorgenommenen Manipulation der Primärsignale und/oder durch eine dieser vorgenommenen Veränderung der Aufnahmevorrichtung, a. eine Transparenzregelung der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder b. eine Rotation der Darstellung der Probe in Echtzeit

bewirkbar ist und/oder c. eine Zoomfunktion, insbesondere Softwarezoomfunktion oder Hardwarezoomfunktion, in Echtzeit bewirkbar ist und/oder d. eine Veränderung der Form und/oder Art der

Sekundärsignale in Echtzeit bewirkbar ist und/oder e. eine Bildanalyse in Echtzeit bewirkbar ist und/oder f. eine Bildmanipulation in Echtzeit bewirkbar ist und/oder g. eine Mosaikdarstellung in Echtzeit bewirkbar ist und/oder h. ein Streifenscan in Echtzeit bewirkbar ist und/oder i. die Hinzufügung und/oder Steuerung wenigstens einer virtuellen Lichtquelle bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder j. die Hinzufügung und/oder Steuerung eines Schattenwurfs bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder k. die Hinzufügung und/oder Steuerung von Schnittebenen bei der Darstellung der Probe in Echtzeit bewirkbar ist und/oder

I. eine Scanposition, insbesondere in Echtzeit, veränderbar ist und/oder m. eine Probenmanipulation, insbesondere das Injizieren einer Substanz und/oder eine Invitro-Fertilisation oder eine Probenausrichtung, bewirkbar ist und/oder n. ein weiterer Scanprozess auslösbar und/oder steuerbar ist und/oder o. ein Bleichen einer Probe bewirkbar ist und/oder p. eine direkte STED-Echtzeitdarstellung bewirkbar und/oder steuerbar ist und/oder dass q. eine GSDI M-Darstellung (Ground State Depletion

Microscopy followed by individual molecule return) bewirkbar und/oder steuerbar ist und/oder r. eine 3D- oder 4D-Anzeige oder Stereo-Anzeige

manipulierbar ist und/oder s. ein Stereo-Monitor und/oder eine einem 3D-Monitor

zugeordnete Shutterbrille steuerbar ist und/oder dass t. ein Einblenden von zusätzlichen Informationen auf ein

Display oder eine Projektionsfläche, die beispielsweise auch eine Hand eines Benutzers sein kann, steuerbar ist.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Probenmanipulation, insbesondere das Injizieren einer Substanz und/oder eine Invitro-Fertilisation oder eine Probenausrichtung, bewirkbar ist, wobei das Mikroskop dem Benutzer auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch

wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption

wahrnehmbare Rückmeldungen bezüglich der von ihm

vorgenommenen Manipulationen gibt.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass das Mikroskop aus den Primärsignalen, insbesondere durch Bildanalyse, den Schnittpunkt eines Objektes in der Probe mit einer zuvor definierten Einhüllenden,

beispielsweise einem Scanwürfel, ermittelt und daraus die Position für die nächsten Einhüllende errechnet, um durch sukzessive Aneinanderreihung mehrerer Einhüllender das gesamte Objekt zu erfassen, wobei die sukzessive Aneinanderreihung in Echtzeit dem Benutzer angezeigt und/oder durch auditiv wahrnehmbare und/oder olfaktorisch wahrnehmbare und/oder gustatorisch wahrnehmbare und/oder taktil wahrnehmbare und/oder durch Thermorezeption wahrnehmbare Sekundärsignale übermittelt wird.

Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

gekennzeichnet, dass das Mikroskop als Scanmikroskop, insbesondere als konfokales Scanmikroskop, ausgebildet ist.