WO2019179845A1 - Mikroskopsystem und verfahren zur steuerung eines solchen mikroskopsystems - Google Patents

Mikroskopsystem und verfahren zur steuerung eines solchen mikroskopsystems Download PDF

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WO2019179845A1
WO2019179845A1 PCT/EP2019/056245 EP2019056245W WO2019179845A1 WO 2019179845 A1 WO2019179845 A1 WO 2019179845A1 EP 2019056245 W EP2019056245 W EP 2019056245W WO 2019179845 A1 WO2019179845 A1 WO 2019179845A1
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Karin Schwab
Jin-hao PAN
Stefan Huber
Stefan FABRIS
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Leica Microsystems Cms Gmbh
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    • G06F3/04883—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text

Definitions

  • the present invention relates to a microscope system, a method for controlling such a microscope system, and a computer program and a computer program product for implementing such a method.
  • the present invention relates generally to the field of digital microscopes.
  • Microscope components comprising at least one microscope objective, at least one microscope illumination device and (at least) a microscope camera for generating a microscope image are known from the prior art for various purposes.
  • objects to be examined can be imaged in a transmitted-light brightfield illumination or in a reflected-light fluorescence illumination.
  • the objects may, for example, be cell cultures which are investigated for tumor diagnostics and / or cancer research. Issues to be clarified are, for example, the existing growth (number of cells), angiogenesis (new blood vessel formation), transfection efficiency (number of cells with inserted gene), wound healing (duration for the merging of separate cell areas) or confluency (degree of coverage the surface of a culture vessel with adherent cells).
  • WO 03/081235 Al a method for the examination of cells with a microscope is known, which has a computer-assisted movable microscope stage and a camera for generating a microscope image.
  • the microscope stage carries the cell cultures, the camera transmits this
  • Microscope image to a computer displaying this on a monitor. After taking an overview image, a cell of interest is identified, which is then viewed centered at a higher magnification.
  • EP 2 023 127 A1 discloses a method and a device for examining biological samples, wherein a biological activity of the sample is to be monitored continuously over a long period of time.
  • the device has a microscope with a temperature-controlled microscope stage and a microscope camera for generating a microscope image, which is displayed on a monitor.
  • Microscope system and / or a remote display of the generated microscope images In this way, a remote control of the microscope image and a remote evaluation can be carried out especially for longer-lasting investigations.
  • the object of the present invention is therefore to provide a microscope system and a corresponding method for controlling the same by means of which such a largely automated and in particular remotely controllable
  • a microscope system has at least one microscope with a plurality of microscope components that are electrically adjustable and / or activated via a control device of the microscope
  • Microscope lens at least one microscope illumination device and at least one microscope camera which generates a digital microscope image
  • a control and display device (20) which generates control signals for controlling at least one of the adjustable and / or activatable microscope components and for displaying the microscope image.
  • the control and display device is in communication with the control device of the microscope and has a display area on which at least a section of the generated digital microscope image is displayed, which is superimposed on a virtual graphical control element.
  • the control element in this case has a plurality of control panels, wherein one or more control panels are set up such that the control and display device on selection of a control panel one or more of the adjustable and / or activatable microscope components and / or means for
  • the operating element is designed such that upon selection of the operating element as a whole this is changed by means of gesture control within the display area in its position and / or in its size and / or shape.
  • the microscope system initially has at least one
  • Microscope image wherein these components at least one Microscope illumination device, (at least) comprise a microscope objective and (at least) a microscope camera.
  • these components at least one Microscope illumination device, (at least) comprise a microscope objective and (at least) a microscope camera.
  • Microscope lighting device on or off or in their
  • Illuminance can be adjusted, the desired microscope objective pivoted into the beam path or the existing be activated (including the simple presence of a fixed lens in the beam path to fall) and / or the microscope camera on or off or their
  • the microscope system further comprises a control and display device, in particular in the form of a remote control and display device, for controlling at least one of the adjustable microscope components and for displaying the
  • Microscope image wherein the control and display device has a display area for displaying at least a portion of the generated microscope image.
  • control element is graphically overlaid on the displayed microscope image, wherein the control element has a plurality of selectable control panels (eg control buttons), one or more of these control panels being set up in such a way that upon selection or selection or
  • Actuation of a control panel one or more of the adjustable / activatable microscope components via the control and display device or via a present in the control and display processor (hereinafter referred to as
  • Arimetic unit of the control and display device which is or which communicates with the control device of the microscope in communication, are controlled; For example, by selecting a
  • Microscope illumination select the appropriate (or existing) microscope objective and turn on the microscope camera to create a microscope image in the further course of the investigation can be, for example
  • Control panel means for changing related to the display area settings in the control and display device via the control and display device or the above-defined "arithmetic unit” are controlled in the control and display device. In this way it is possible, for example, a digital shift or a digital enlargement (digital zoom) or a
  • the operating element according to the invention is designed such that upon selection of the operating element itself, this is changed by means of gesture control in its position and / or in its size and / or shape. Under "Selection" of a
  • Control panel or the operating element is here a selection or selection or operation eg. By tapping with the finger of a user on a touch screen or clicking with the cursor of an input keyboard meant.
  • gesture control here is the automatic detection of
  • gestures of the control and display device or from the above-defined "computing unit" in the control and display device are detected. Every posture and body movement can represent a gesture in principle. However, the greatest importance has the recognition of hand gestures.
  • a variant of the gesture recognition is the recognition of so-called mouse gestures in the case of inputs with the cursor of an input keyboard or mouse.
  • a control and display device with a touch display is used, for example a tablet or a smartphone.
  • the gesture controls known from the field of tablets and mobile phones relate to the simple selection of a control panel by tapping, moving an object by touching with subsequent swipe, preferably with a finger, or zooming an object by touching with two (or more) fingers and then a corresponding divergence or Pulling movement of the fingers. Also in the present invention, the gestures in the control and display device are detected and control signals are generated which are used to control at least one of the adjustable and / or activatable
  • Microscope components and to display the microscope image serve.
  • Control device optionally be controlled via a single control and display device (tablet).
  • the microscope system according to the invention allows a special
  • control element can be enlarged, whereby possibly further control panels are displayed, or reduced in size by hiding a few important or all control panels.
  • control element upon selection and displacement of the control element as a whole, this is shifted within the displayed microscope image and / or changed in its size and / or shape.
  • this embodiment of the operating element it can be displayed at a position in the display area where it disturbs as little as possible in the displayed microscope image or covers as little image information as possible.
  • a corresponding predefined gesture eg contraction of the fingers
  • Size and shape of the control can thus be adapted to the ergonomic needs of a user, so that, for example, on a tablet computer with Overall, the way in which the display and the selection and gesture control options of the operating element and the control panels allow a user-friendly, safe and easier control of a microscope system or interaction with such a microscope system especially by remote users. In this context, it has proven to be particularly advantageous if, when selecting the operating element of this by moving in the form of a predefined gesture (eg contraction of the fingers) are reduced, which can be hidden in the mode unnecessary panels so that the image viewing is disturbed as little as possible, or it can for ease of selection another or changed image capture mode to full size by a corresponding other predefined gesture (eg, pulling the fingers) are increased.
  • Size and shape of the control can thus be adapted to the ergonomic needs of a user, so that, for example, on a tablet computer with Overall, the way in which the display and the selection and gesture control options of the operating element and
  • corresponding gesture within the display area is displaced and when moving in a predetermined edge region of the display area, the
  • Control takes a changed size and / or shape by rearranging the panels. Otherwise, the control would be visible only partially when moving beyond the edge area, so that certain panels would not be displayed. This can be prevented by rearranging the panels that would otherwise "disappear" in a new size or shape.
  • the control element in its modified form is adapted to the dimensions and the shape of the edge region.
  • control and display device is, for example, a tablet computer with a touch screen
  • an arcuate control element on an edge of the touch screen is particularly expedient, in particular if the selection or
  • Selection of a control panel with the user's finger takes place as a Movement of the fingertip usually follows a curved path, so that in a simple manner a particular of several control panels, for example.
  • the operating element is set up such that one or more further control panels are displayed when a control panel is selected.
  • the selection of a control panel thus opens, for example, a (sub) menu with further associated control panels.
  • the selection of a control panel for example, make a slider or slider visible as another associated control panel.
  • a slider allows, for example, after selection or selection of a specific microscope illumination mode, an ergonomically favorable adjustment of the brightness, in particular via the adjustment of the illuminance of the relevant illumination device and / or the exposure time and / or signal amplification of the camera. It is ergonomically particularly advantageous if the slider or the other or control panels in shape and size are adapted to the (further displayed or previously displayed) control, so for example.
  • the circular control element annular or ring segment surrounded or arcuately adjacent to the arcuate control , in a further advantageous embodiment, at least one of
  • Control panels set up so that when dialing adjustable
  • Microscope components are driven to produce a reflected light fluorescence image.
  • the desired reflected light illumination source of the epi-fluorescence illumination device is switched on, the microscope camera in Operation and, if necessary, any further
  • a slider as an additional control panel to control the illuminance of the LED and / or the exposure time / signal gain of the camera to user-friendly way to optimally adjust the resulting image brightness.
  • Control panels set up so that when dialing adjustable
  • Microscope components for generating a transmitted light brightfield image, in particular in phase contrast, are controlled.
  • a corresponding control panel for example, the desired
  • Illumination source of the transmitted light brightfield illumination device turned on and the microscope camera is put into operation. If necessary, any further microscope adjustments are made.
  • Transmitted light source and the microscope camera are driven in this case, it is also useful again, a slider as additional
  • Exposure time / signal amplification of the camera to control Exposure time / signal amplification of the camera to control.
  • Control panels set up so that when you select the microscope camera to generate a live image or a still image is controlled.
  • the corresponding control panel can be used to switch back and forth between the live image and the still image.
  • Control panels set up so that when you select a displayed image is transmitted in digital form in a memory of the control and display device. In this way, examination results in the form of images can be easily documented.
  • the at least one control panel is set up in such a way that, when it is selected, the display is switched between a full-screen mode and a menu-picture mode. In full-screen mode, for example, menu bars present on the screen edge are hidden, so that the display area for the microscope image becomes larger.
  • Control panels set up so that when you select the recording and storage of multiple sequential images is triggered. By evaluating such sequential images, the evolution of confluence can be quantitatively evaluated.
  • Control panels are set up such that when they are selected, the intensity of the Microscope illumination, so the illuminance of the illumination device, and / or the exposure time or signal amplification of the microscope camera can be controlled and changed. Reference is made to the above.
  • Control panels are set up such that when they are selected means for changing the position of the microscope stage and / or the position of the microscope objective are controlled.
  • This embodiment requires that the adjustable microscope components include means for changing the position of the microscope stage and / or the microscope objective.
  • the microscope stage can be adjustable in X-Y and optionally also in the Z-direction, that microscope objective
  • the invention further relates to a method for controlling a
  • Microscope system with a microscope with several over one
  • Control device of the microscope electrically adjustable and / or activatable microscope components and with a control and display device, the
  • the method comprises the following steps:
  • control signals by means of the control and display device, wherein the control signals at least one of the adjustable and / or activatable
  • Microscope objective a microscope illumination device and a microscope
  • Microscope camera as in particular electrically adjustable and / or activatable microscope components of the microscope, Displaying at least a portion of the generated digital microscope image on a display area of the control and display device, wherein the digital microscope image is superimposed on a virtual graphical control element having a plurality of selectable panels, wherein
  • one or more of the adjustable and / or activatable microscope components and / or means for changing settings in the control and display device are controlled by the control and display device (or a processor therein) and wherein upon selection of the control element as Whole this is changed by means of gesture control within the display area in its position and / or in its size and / or shape.
  • Display area is moved and that the operating element takes on a changed shape when moving to a border area of the display area, wherein the arrangement of the control panels is changed.
  • arcuate or strip-shaped operating element is formed.
  • arcuate or strip-shaped operating element is formed.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that when selecting at least one of the panels at least one further panel is additionally displayed in the display area.
  • Microscope component and / or means for changing settings in the control and display device are described.
  • a further advantageous refinement is characterized in that, when at least one of the control panels is selected, adjustable and / or activatable microscope components are actuated to produce a reflected-light fluorescence image.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that an LED incident light illumination source and the microscope camera are controlled as adjustable and / or activatable microscope components.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that upon selection of at least one of the control panels adjustable and / or activatable microscope components for generating a transmitted light brightfield image
  • a further advantageous embodiment is characterized in that an LED transmitted light illumination source and the microscope camera are controlled as adjustable and / or activatable microscope components.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that when selecting at least one of the control panels, the microscope camera is driven to produce a live image or a still image.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that when selecting at least one of the panels a displayed image is transmitted in digital form in a memory of the control and display device.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that when selecting at least one of the panels of the display area and / or the display of the microscope image are changed.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that when selecting the at least one control panel, the display between a
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the selection and storage of a plurality of sequential microscope images is triggered when selecting at least one of the panels.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that upon selection of at least one of the control panels, the illuminance of the at least one microscope illumination device and / or the exposure time of the microscope camera are controlled.
  • a further advantageous embodiment using a microscope with an adjustable in its position microscope stage and / or in its position adjustable microscope objective is characterized in that upon selection of at least one of the control panels means for changing the position of the microscope stage and / or the position of the microscope objective are controlled.
  • the invention further relates to a computer program for implementing a method according to the invention for controlling a microscope system according to the invention, when the computer program is stored on a computer,
  • the invention finally relates to a computer program product on which a computer program according to the invention is stored, such as
  • USB stick for example, a USB stick, a floppy disk, a CD-ROM or other suitable computer program memory.
  • Show it 1 shows an embodiment of a microscope system according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a display region of the control and display device from FIG. 1 with an exemplary operating element
  • FIG. 3 shows the illustration according to FIG. 2, with a specific control panel being selected
  • FIG. 4 shows a display area with an arcuate control element in FIG.
  • Figure 5 shows a display area with arcuate control in the left
  • Figure 6 shows a display area with arcuate control in the bottom
  • the microscope system 1 shown schematically in FIG. 1 comprises a microscope 10 and a control and display device 20.
  • the microscope 10 has adjustable microscope components which can be controlled via a control device 18 of the microscope 10.
  • Figure 1 shows, for example, a digital
  • Wide-field microscope 10 in which optionally can be switched between incident fluorescence illumination and transmitted light brightfield illumination, with two (or more) fluorescence illumination types for
  • the epi-illumination device is denoted by 11 and comprises, as elements substantially illustrated here, two different epiluminescent illumination sources 111 and 112, whose
  • Illumination beam paths optionally via unspecified beam splitters or deflecting mirrors can be coupled into the reflected light illumination axis.
  • the microscope objective is denoted by 13.
  • the transmitted light illumination device is denoted by 12, wherein again only the essential elements are shown, in particular an LED transmitted light illumination source 121 whose
  • Illumination beam path can be directed to the object plane via a deflection mirror and a lens not specified.
  • the microscope stage of the microscope 10 is denoted by 17. He owns for the purpose of
  • Transmitted light illuminates a recess over which the object 161 to be examined is placed. In the case of examination of cell cultures, these are usually located in a Petri dish as a slide 16.
  • the microscope stage can be displaceable in the horizontal direction, in the XY direction. A vertical displacement in the Z direction can also be provided.
  • the microscope objective 13 can be displaceable in the Z direction.
  • the corresponding actuators for the displacement of the microscope stage 17 or lens 13 are known per se and not shown separately in FIG. The same applies to the actuators for switching on and off and for adjusting the illuminance of the LED illumination sources 111, 112 and 121.
  • the corresponding actuators are via control lines 181, 182, 184, 185 and 186 with the controller 18 of the microscope 10th
  • the microscope 10 further has a tube lens 14 and a microscope camera 15.
  • the microscope camera 15 is connected via the control line 183 with the
  • Control device 18 connected.
  • the illustrated microscope system 1 further comprises the control and
  • Display device 20 which has a computing unit not shown here, that is, a processor, via which the device 20 is in communication communication with the control device 18 of the microscope 10.
  • the control and display device 20 has a display area 22 for displaying at least a portion of the generated Microscope image and display a superimposed on the displayed microscope image control element 21. Other features of this
  • Control element 21 will be explained in more detail with reference to the following figures.
  • Transmitted light brightfield image a user selects the corresponding control panel on the control element 21 of its control and display device 20.
  • this device 20 is a pad or tablet computer.
  • the arithmetic unit or the processor of the device 20 which is usually present is in WLAN communication with the control device 18 of the microscope 10, so that the corresponding control command can be converted by the control device 18 of the microscope 10 and the corresponding microscope components can be controlled.
  • about the control line 181 is the
  • Transmitted light LED 121 is turned on.
  • the illumination beam path hits via the deflection mirror and the lens of the
  • the camera takes a transmitted-light bright field image in phase contrast and the controller 18 transmits the generated
  • Embodiment two options Depending on the color, the sample can be excited with blue light, so that a substantially green emission image is formed, or be excited with green light, so that a red emission image is formed.
  • the microscope camera 15 usually generates a black and white image, which is then displayed as a green or red false-color image.
  • the user can select the control panels 21 which are respectively colored green or red for easier selection.
  • the arithmetic unit (processor) in the display and control unit 20 in turn communicates with the control device 18 of the
  • Microscope the latter depending on the selection via the control lines 184 or 185 one of the reflected light LEDs 112 and 111 drives.
  • deflecting mirror or beam splitter of reflected-fluorescence illumination device 11 passes the illumination beam path of the corresponding illumination source 111 or 112 via the beam splitter 19 and a further deflection mirror in the lens 13, from which it is focused on the sample 161.
  • the resulting observation beam path passes in reverse order to the beam splitter 19 and from there via the tube lens 14 to the microscope camera 15, which generates a corresponding incident light fluorescence image in red or green representation.
  • the generated microscope image is transmitted via the control device 18 of the microscope 10 to the display device 20 and displayed there in the display area 22.
  • the microscope stage 17 can also be adjusted manually in its position for convenient operation.
  • the corresponding actuator or the corresponding actuators for an adjustment of the microscope stage 17 may also be connected via a control line 182 to the controller 18 of the microscope 10, so that a corresponding change in the position of the microscope stage 17 by a user on the display and Control unit 20 can be made.
  • Microscope objective 13 in the Z direction also automated by the corresponding actuator via the control line 186 is connected to the control unit 18 of the microscope 10. In this way, in turn, a user on the display and control unit 20 to make the focus or a
  • Trigger autofocusing In the following, the possible control functions with the corresponding control panels of a control element 21 will be explained in greater detail.
  • FIG. 2 shows as a user interface a display region 22 with schematically represented biological cells 30 within the displayed microscope image, which is displayed on the entire display region 22.
  • This microscope image the control element 21 is superimposed, wherein the control element 21 in this embodiment, various control panels 23 to 29 has.
  • the control panel 23 the generation of a green incident light fluorescence image can be triggered in the manner described above with reference to FIG.
  • the operating element 23 is colored green, at least in the circular inner region, with advantage.
  • control panel 25 For example, generates a red incident light fluorescence image in the manner described above.
  • the control panel 25 is colored red at least in the inner circular area.
  • a phase contrast transmitted light bright field image is generated in the above-described manner.
  • the control panel 24 is colored white, for example, in the inner circular area.
  • Another control panel 29 has two subfields 29a and 29b. When you select it, you can switch between the creation of a life picture or a still picture. Thus, when the control panel 29a is selected, a live image is displayed while a still image is displayed when the operation panel 29b is selected.
  • the life picture allows the observation of the processes of the cells, like theirs
  • the still image captures the last recorded camera image, and the illumination source can be turned off to save the sample.
  • the control panel 28 is selected, the displayed image or still image is transmitted in digital form to a memory of the control and display device 20.
  • the arithmetic unit of the display device 20 transmits the corresponding image data to the memory of the display device 20.
  • Another control panel 27 changes when dialing, for example, the
  • Menu image mode contains further menu items for controlling or evaluating recorded microscope images. By hiding the
  • Another control panel 26 triggers when recording the recording and storage of several temporally successive microscope images. When this control panel 26 is selected, another submenu in the form of further control panels is superimposed to control the image acquisition.
  • the sequentially recorded microscope images can, for example, in terms of confluence or
  • control panel may be present, upon selection of which a red and a green reflected-light fluorescence image are displayed superimposed. These two images are then taken in temporal succession and separated from each other and superimposed. Basically, it is also possible to create these images at the same time. In this case, any differences in the brightness of the two fluorescence images must be compensated.
  • a microscope system 1 shown in FIG. 1 with a microscope stage 17 which can be adjusted in its position and controlled by the control device 18 and / or a microscope objective 13 which is adjustable in its position and which can likewise be activated via the control device 18, it makes sense to provide further control panels (here not shown) to the position of
  • Microscope and / or microscope objective to change For example, a control panel for the change in position of the microscope objective 13 is present, when selected as another control panel, a slider or
  • Corresponding control signals are transmitted from the arithmetic unit of the control and display device 20 to the control device 18 of the microscope 10, said control device 18 via the control line 186 controls the corresponding actuator for Z-displacement of the lens 13.
  • a further control panel (not shown here) may be present, in the selection of which one or more further control panels, in particular in the form of sliders or sliders, are superimposed, by the actuation of which the microscope stage 17 can be moved in one or more directions in X-direction. and / or Y and / or Z direction can be shifted.
  • the corresponding actuators of the microscope stage 17 are connected via the control line 182 to the control device 18 of the microscope 10.
  • FIG. 3 shows the display area 22 of the control and display unit 20 after activating epi-fluorescence illumination to generate a red reflected-fluorescence image by selecting the control panel 25.
  • the selection is made in a user-friendly manner by tapping the control panel 25 on a touchscreen.
  • the corresponding incident illumination LED 111, 112 is activated, so turned on and set a preset level of illumination, and at the same time the microscope camera 15 is turned on and any predefined Camera settings made.
  • the generated microscope image is in
  • Display area 22 is displayed. Clearly visible are the (red) colored fluorescent cells 31 and the non-fluorescent cells 32. Simultaneously with selection of the control panel 25, a slider or slider 251 is displayed as another control panel.
  • the shape of the slider 251 is adapted to the shape of the control element 21 and allows an ergonomically favorable adjustment of the image brightness, in particular by shifting the schematically indicated button along the path of the slider 251 with the finger of a user. Such an adjustment preferably alters the illuminance of the corresponding incident illumination LED 111 or 112 and controls parameters of the camera 15, such as the exposure time and the sensor sensitivity, in order to optimally adjust the dynamics of the camera.
  • FIGS. 4 to 6 again show the display area 22 of the control and display unit 20, in a manner similar to FIG. 2.
  • Control element 21 itself by tapping and holding as gesture control, a user can move, for example on a touch screen shown in Figure 2 or 3 control panel 21 by subsequent displacement to an arbitrary position in an inner region 41 of the display area 22.
  • Border area 40 is moved, so it assumes there the arcuate shape shown, it is moved to the left part of the edge portion 40, it takes the arcuate shape shown in Figure 5, and it is moved to the lower part of the edge portion 40, so takes it indicates the arcuate shape shown in FIG.
  • the operating element 21 When the operating element 21 is moved to the upper edge of the display area, it may also undergo a change in shape. But it can also remain unchanged, because an adaptation of the form is not essential, because typically a touch display, for example on a Tablet computer or a mobile phone, not touched on the top edge, because this is not ergonomic.
  • the arcuate operating elements 21 shown in FIGS. 4 to 6 have the following advantages: On the one hand, as little as possible of the displayed one
  • the arcuate control element 21 allows an ergonomically very advantageous selection of the individual control panels 23 to 29 and the slider 251 via a
  • Finger movement for example, of the thumb or forefinger, in
  • the arcuate control element 21 typically held on the right or left edge of the picture, so that the fingers or the thumb can ergonomically make a touch of the individual panels 23 to 29 and the slider 251 of the arcuate control element 21.
  • the position of the arcuate control element 21 at the bottom of the screen proves to be particularly advantageous if the tablet computer is held in a stand in landscape format, which is for example placed on a table. Then a user can ergonomically place his hand palm down on the table and outstretched

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem (1) und ein Verfahren zum Steuern eines Mikroskopsystems (1) mit einem Mikroskop (10) mit mehreren über eine Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10) elektrisch einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten umfassend zumindest ein Mikroskopobjektiv (13), eine Mikroskopbeleuchtungseinrichtung (11, 12) und eine Mikroskopkamera (15), welche ein digitales Mikroskopbild erzeugt, und mit einem Steuer- und Anzeigegerät (20), das Steuersignale zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und zur Anzeige des Mikroskopbildes erzeugt, wobei das Steuer- und Anzeigegerät (20) mit der Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10) in Kommunikationsverbindung steht und einen Anzeigebereich (22) aufweist, auf dem mindestens ein Ausschnitt des erzeugten digitalen Mikroskopbildes angezeigt ist, welchem ein virtuelles grafisches Bedienelement (21) überlagert ist, wobei das Bedienelement (21) mehrere Bedienfelder (23-29) aufweist, wobei ein oder mehrere Bedienfelder (23-29) derart eingerichtet sind, dass das Steuer- und Anzeigegeräts (20) bei Anwahl eines Bedienfeldes (23-29) eine oder mehrere der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät (20) ansteuert, und wobei das Bedienelement (21) derart ausgebildet ist, dass bei Anwahl des Bedienelements (21) als Ganzes dieses mittels Gestensteuerung innerhalb des Anzeigebereichs (22) in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird.

Description

Mikroskopsystem und Verfahren zur Steuerung eines solchen Mikroskopsystems
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem, ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Mikroskopsystems sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur lmplementierung eines solchen Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der digitalen Mikroskope.
Mikroskopsysteme mit einem Mikroskop mit einstellbaren
Mikroskopkomponenten umfassend zumindest ein Mikroskopobjektiv, zumindest eine Mikroskopbeleuchtungseinrichtung und (zumindest) eine Mikroskopkamera zur Erzeugung eines Mikroskopbildes sind aus dem Stand der Technik für verschiedene Zwecke bekannt. Zu untersuchende Objekte können beispielsweise wahlweise in Durchlicht-Hellfeldbeleuchtung oder in Auflicht- Fluoreszenzbeleuchtung vergrößert abgebildet werden. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um Zellkulturen handeln, die für die Tumordiagnostik und/oder Krebsforschung untersucht werden. Zu klärende Fragestellungen sind beispielsweise der vorhandene Bewuchs (Anzahl der Zellen), die Angiogenese (Neubildung von Blutgefäßen), die Transfektionseffizienz (Anzahl der Zellen mit eingeschleustem Gen), das Woundhealing (Dauer für das Zusammenwachsen getrennter Zellbereiche) oder die Konfluenz (Grad der Bedeckung der Oberfläche eines Kulturgefäßes mit anheftenden Zellen). Aus der WO 03/081235 Al ist ein Verfahren zur Untersuchung von Zellen mit einem Mikroskop bekannt, das einen rechnergestützt verfahrbaren Mikroskoptisch und eine Kamera zur Erzeugung eines Mikroskopbildes aufweist. Der
Mikroskoptisch trägt hierbei die Zellkulturen, die Kamera überträgt das
Mikroskopbild an einen Rechner, der dieses auf einem Monitor anzeigt. Nach Aufnahme eines Übersichtbildes wird eine interessierende Zelle identifiziert, die anschließend zentriert in höherer Vergrößerung betrachtet wird.
Aus der EP 2 023 127 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung biologischer Proben bekannt, wobei eine biologische Aktivität der Probe kontinuierlich über einen langen Zeitraum hinweg beobachtet werden soll. Die Vorrichtung weist ein Mikroskop mit einem temperaturgeregelten Mikroskoptisch sowie eine Mikroskopkamera zur Erzeugung eines Mikroskopbildes auf, das an einem Monitor dargestellt wird.
Mikroskopsysteme der genannten Art sollten die möglichen
Untersuchungsmethoden möglichst automatisiert ausführen und
Untersuchungsergebnisse liefern und die ermittelten Metadaten möglichst auch visualisiert zusammenfassen, wobei die erzeugten Mikroskopbilder
optimalerweise als Live-Bild oder als Standbild angezeigt und/oder gespeichert werden können. Erstrebenswert ist weiterhin eine Fernsteuerung des
Mikroskopsystems und/oder eine Fernanzeige der erzeugten Mikroskopbilder. Auf diese Weise können insbesondere bei länger dauernden Untersuchungen eine Fernsteuerung der Mikroskopaufnahme und eine Remote -Auswertung erfolgen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Mikroskopsystem und ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung desselben anzugeben, mittels derer eine solche weitgehend automatisierte und insbesondere remote steuerbare
Probenuntersuchung in einfacher Weise ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Mikroskopsystem, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines solchen Mikroskopsystems sowie durch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur lmplementierung eines solchen Verfahrens gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskopsystem weist ein Mikroskop mit mehreren über eine Steuereinrichtung des Mikroskops elektrisch einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten umfassend zumindest ein
Mikroskopobjektiv, zumindest eine Mikroskopbeleuchtungseinrichtung und zumindest eine Mikroskopkamera, welche ein digitales Mikroskopbild erzeugt, und ein Steuer-und Anzeigegerät (20) auf, das Steuersignale zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und zur Anzeige des Mikroskopbildes erzeugt. Das Steuer- und Anzeigegerät steht mit der Steuereinrichtung des Mikroskops in Kommunikationsverbindung und weist einen Anzeigebereich auf, auf dem mindestens ein Ausschnitt des erzeugten digitalen Mikroskopbildes angezeigt ist, welchem ein virtuelles grafisches Bedienelement überlagert ist. Das Bedienelement weist hierbei mehrere Bedienfelder auf, wobei ein oder mehrere Bedienfelder derart eingerichtet sind, dass das Steuer- und Anzeigegeräts bei Anwahl eines Bedienfeldes eine oder mehrere der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder Mittel zur
Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät ansteuert. Hierbei ist das Bedienelement derart ausgebildet, dass bei Anwahl des Bedienelements als Ganzes dieses mittels Gestensteuerung innerhalb des Anzeigebereichs in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird. ln anderen Worten weist das Mikroskopsystem zunächst mindestens ein
Mikroskop mit über eine Steuereinrichtung des Mikroskops einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines
Mikroskopbildes auf, wobei diese Komponenten zumindest eine Mikroskopbeleuchtungseinrichtung, (zumindest) ein Mikroskopobjektiv und (zumindest) eine Mikroskopkamera umfassen. Durch Einstellung bzw. Aktivierung solcher Mikroskopkomponenten kann beispielsweise eine
Mikroskopbeleuchtungseinrichtung ein- oder ausgeschaltet oder in ihrer
Beleuchtungsstärke eingestellt werden, das gewünschte Mikroskopobjektiv in den Strahlengang eingeschwenkt bzw. das vorhandene aktiviert werden (worunter auch das einfache Vorhandensein eines festen Objektivs im Strahlengang fallen soll) und/oder die Mikroskopkamera ein- oder ausgeschaltet oder ihre
Belichtungszeit (Aufnahmezeit) und/oder Signalverstärkung eingestellt werden. Das Mikroskopsystem weist weiterhin ein Steuer- und Anzeigegerät, insbesondere in Form eines Fernbedienungs- und -anzeigegeräts, zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren Mikroskopkomponenten und zur Anzeige des
Mikroskopbildes auf, wobei das Steuer- und Anzeigegerät einen Anzeigebereich zur Anzeige mindestens eines Ausschnitts des erzeugten Mikroskopbildes aufweist. Auf diese Weise kann ein insbesondere entfernter Benutzer ein
Mikroskopbild erzeugen und inspizieren. Dem angezeigten Mikroskopbild ist ein Bedienelement grafisch überlagert, wobei das Bedienelement mehrere anwählbare Bedienfelder (bspw. Steuer-Buttons) aufweist, wobei ein oder mehrere dieser Bedienfelder derart eingerichtet sind, dass bei Anwahl bzw. Auswahl bzw.
Betätigung eines Bedienfeldes eine oder mehrere der einstellbaren/aktivierbaren Mikroskopkomponenten über das Steuer- und Anzeigegerät bzw. über einen im Steuer- und Anzeigegerät vorhandenen Prozessor (im Folgenden auch als
"Recheneinheit des Steuer- und Anzeigegeräts" bezeichnet), das bzw. der bzw. die mit der Steuereinrichtung des Mikroskops in Kommunikationsverbindung steht, angesteuert werden; beispielsweise lassen sich durch Anwahl eines
entsprechenden Bedienfeldes eine bestimmte bspw. auswählbare
Mikroskopbeleuchtung, das passende (oder vorhandene) Mikroskopobjektiv auswählen und die Mikroskopkamera einschalten, um ein Mikroskopbild zu erzeugen lm weiteren Verlauf der Untersuchung lassen sich bspw. zur
Optimierung des Mikroskopbildes die Beleuchtungsstärke der
Mikroskopbeleuchtungseinrichtung und/oder die Belichtungszeit und/oder Signalverstärkung der Mikroskopkamera durch ein oder mehrere entsprechende Bedienfelder justieren. Alternativ oder zusätzlich können bei Anwahl eines
Bedienfeldes Mittel zur Veränderung von auf den Anzeigebereich bezogenen Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät über das Steuer- und Anzeigegerät bzw. die oben definierte "Recheneinheit" im Steuer- und Anzeigegerät angesteuert werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine digitale Verschiebung oder eine digitale Vergrößerung (digitaler Zoom) oder eine
Ausschnittsvergrößerung des angezeigten Bildes vorzunehmen.
Das Bedienelement ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass bei Anwahl des Bedienelements selbst dieses mittels Gestensteuerung in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird. Unter "Anwahl" eines
Bedienfeldes bzw. des Bedienelements ist hier eine Anwahl bzw. Auswahl bzw. Betätigung bspw. mittels Antippen mit dem Finger eines Benutzers auf einem Touchscreen oder ein Anklicken mit dem Cursor einer Eingabetastatur gemeint. Unter "Gestensteuerung" wird hier die automatische Erkennung von durch
Menschen ausgeführten Gesten verstanden, wobei die Gesten von dem Steuer- und Anzeigegerät bzw. von der oben definierten "Recheneinheit" im Steuer- und Anzeigegerät erfasst werden. Jede Körperhaltung und Körperbewegung kann dabei prinzipiell eine Geste darstellen. Die größte Bedeutung hat jedoch die Erkennung von Handgesten. Eine Variante der Gestenerkennung ist die Erkennung sogenannter Mausgesten bei Eingaben mit dem Cursor einer Eingabetastatur bzw. Maus. ln vorteilhafter Weise wird ein Steuer-und Anzeigegerät mit einem Touch-Display eingesetzt, beispielsweise ein Tablet oder ein Smartphone. Die aus dem Bereich der Tablets und Mobiltelefone bekannten Gestensteuerungen betreffen die einfache Anwahl eines Bedienfeldes durch Antippen, das Verschieben eines Objektes durch Berühren mit anschließender Wischbewegung, vorzugsweise mit einem Finger, oder das Zoomen eines Objektes durch Berühren mit zwei (oder mehr) Fingern und anschließend eine entsprechende Auseinander- bzw. Zusammenziehbewegung der Finger. Auch bei vorliegender Erfindung werden die Gesten im Steuer- und Anzeigegerät erfasst und Steuersignale erzeugt, welche zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren
Mikroskopkomponenten und zur Anzeige des Mikroskopbildes dienen.
Es können hierbei auch mehrere Mikroskope in einem Mikroskopsystem
vorhanden sein und durch eine nach Art eines Servers ausgestaltete
Steuereinrichtung wahlweise über ein einziges Steuer- und Anzeigegerät (Tablet) angesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Mikroskopsystem ermöglicht eine besonders
ergonomische Ansteuerungsmöglichkeit - auch und insbesondere remote - der Mikroskopkomponenten sowie der Anzeigefunktionen im Anzeigegerät.
Beispielsweise kann das Bedienelement vergrößert dargestellt werden, wobei evtl weitere Bedienfelder eingeblendet werden, oder unter Ausblenden einiger weniger wichtiger oder aller Bedienfelder verkleinert dargestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird bei Anwahl und Verschiebung des Bedienelements als Ganzes dieses innerhalb des angezeigten Mikroskopbildes verschoben und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert. Durch diese Ausgestaltung des Bedienelements kann dieses zum einen an einer Position im Anzeigebereich dargestellt werden, an der es im angezeigten Mikroskopbild möglichst wenig stört bzw. möglichst wenig Bildinformation überdeckt. Zum anderen kann es
beispielsweise nach Auswahl eines bestimmten Bildaufnahmemodus in seiner Größe durch eine entsprechende vordefinierte Geste (z.B. Zusammenziehen der Finger) verkleinert werden, wobei in dem Modus nicht benötigte Bedienfelder ausgeblendet werden können, so dass die Bildbetrachtung möglichst wenig gestört wird, oder aber es kann zur leichteren Auswahl eines anderen oder geänderten Bildaufnahmemodus wieder auf volle Größe durch eine entsprechende andere vordefinierte Geste (z.B. Auseinanderziehen der Finger) vergrößert werden. Größe und Form des Bedienelements können somit den ergonomischen Bedürfnissen eines Benutzers angepasst werden, so dass bspw. an einem Tablet-Computer mit Touchscreen eine einfache Steuerung des Mikroskopsystems durch einen (remote) Benutzer erfolgen kann lnsgesamt wird durch die Art und Weise der Darstellung und der Anwahl- und Gestensteuermöglichkeit des Bedienelements und der Bedienfelder eine benutzerfreundliche, sichere und leichtere Steuerung eines Mikroskopsystems bzw. lnteraktion mit einem solchen Mikroskopsystem insbesondere auch durch remote Benutzer ermöglicht. ln diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn bei Anwahl des Bedienelements dieses durch Verschieben in Form einer
entsprechenden Geste innerhalb des Anzeigebereichs verschiebbar ist und bei Verschieben in einen vorgegebenen Randbereich des Anzeigebereichs das
Bedienelement eine veränderte Größe und/oder Form annimmt, indem die Bedienfelder neu angeordnet werden. Andernfalls würde das Bedienelement bei Verschieben über den Randbereich hinaus nur noch teilweise sichtbar sein, so dass bestimmte Bedienfelder nicht mehr angezeigt würden. Dies kann dadurch verhindert werden, dass die Bedienfelder, die andernfalls "verschwinden" würden, in neuer Größe bzw. Form angeordnet werden. Hierzu ist das Bedienelement in seiner veränderten Form den Abmessungen und der Form des Randbereichs angepasst.
Es ist hierbei besonders vorteilhaft, wenn Bedienfelder innerhalb eines inneren Bereichs des Anzeigebereichs in einem kreisförmigen oder rechteckigen
Bedienelement und im Randbereich des Anzeigebereichs in einem bogenförmigen oder streifenförmigen Bedienelement angeordnet sind. Wird das Bedienelement folglich an den Rand des Anzeigebereichs verschoben, so wird aus dem
kreisförmigen oder rechteckigen Bedienelement ein am Rand befindliches bogen- oder streifenförmiges Element, das weiterhin alle Bedienfelder zeigt. Handelt es sich bei dem Steuer -und Anzeigegerät beispielsweise um einen Tablet-Computer mit Touchscreen, so ist ein bogenförmiges Bedienelement an einem Rand des Touchscreen besonders zweckmäßig, insbesondere wenn die Anwahl bzw.
Auswahl eines Bedienfeldes mit dem Finger des Benutzers erfolgt, da eine Bewegung der Fingerspitze üblicherweise einer Bogenbahn folgt, so dass in einfacher Weise ein bestimmtes von mehreren Bedienfeldern bspw. durch
Antippen mit der Fingerspitze einer Hand, die mit den übrigen Fingern sogar das Pad bzw. den Tablet-Computer halten kann, ausgewählt und anschließend angewählt bzw. z.B. im Falle eines Schieberegler (englisch: Sliders) (siehe unten) betätigt werden kann. Dies ermöglicht eine ergonomisch günstige, sichere und einfache technische Steuerung des Mikroskopsystems. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bedienelement derart eingerichtet, dass bei Anwahl eines Bedienfeldes ein oder mehrere weitere Bedienfelder angezeigt werden. Die Anwahl eines Bedienfeldes öffnet somit beispielsweise ein (Unter-)Menü mit weiteren zugehörigen Bedienfeldern.
Alternativ oder zusätzlich kann die Anwahl eines Bedienfeldes beispielsweise einen Slider bzw. Schieberegler als weiteres zugehöriges Bedienfeld sichtbar machen. Ein solcher Slider erlaubt beispielsweise nach Anwahl bzw. Auswahl eines bestimmten Mikroskopbeleuchtungsmodus eine ergonomisch günstige Einstellung der Helligkeit, insbesondere über die Einstellung der Beleuchtungsstärke der betreffenden Beleuchtungseinrichtung und/oder der Belichtungszeit und/oder Signalverstärkung der Kamera. Es ist ergonomisch besonders vorteilhaft, wenn der Slider bzw. das oder die weiteren Bedienfelder in Form und Größe dem (weiterhin angezeigten oder bisher angezeigten) Bedienelement angepasst sind, also bspw. das kreisförmige Bedienelement ringförmig oder ringsegmentförmig umgeben oder zu dem bogenförmigen Bedienelement bogenförmig benachbart sind. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl einstellbare
Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Auflicht-Fluoreszenzbildes angesteuert werden. Bei Aktivieren eines entsprechenden Bedienfeldes wird beispielsweise die gewünschte Auflichtbeleuchtungsquelle der Auflicht- Fluoreszenzbeleuchtungseinrichtung eingeschaltet, die Mikroskopkamera in Betrieb genommen und, sofern notwendig, etwaige weitere
Mikroskopeinstellungen vorgenommen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in diesem Fall als einstellbare
Mikroskopkomponenten lediglich eine von evtl mehreren LED- Auflichtbeleuchtungsquellen und die Mikroskopkamera eingeschaltet und angesteuert werden ln diesem Fall ist es auch zweckmäßig, einen Slider als zusätzliches Bedienfeld einzublenden, um die Beleuchtungsstärke der LED und/oder die Belichtungszeit/Signalverstärkung der Kamera zu steuern, um in benutzerfreundlicher Weise die resultierende Bildhelligkeit optimal justieren zu können. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl einstellbare
Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Durchlicht-Hellfeldbildes, insbesondere in Phasenkontrast, angesteuert werden. Bei Aktivieren eines entsprechenden Bedienfeldes wird beispielsweise die gewünschte
Beleuchtungsquelle der Durchlicht-Hellfeldbeleuchtungseinrichtung eingeschaltet und die Mikroskopkamera in Betrieb genommen. Sofern notwendig, werden etwaige weitere Mikroskopeinstellungen vorgenommen.
Besonders vorteilhaft und technisch einfach ist es, wenn in diesem Fall als einstellbare Mikroskopkomponenten lediglich eine LED-
Durchlichtbeleuchtungsquelle und die Mikroskopkamera angesteuert werden ln diesem Fall ist es auch wieder zweckmäßig, einen Slider als zusätzliches
Bedienfeld einzublenden, um die Beleuchtungsstärke und/oder die
Belichtungszeit/Signalverstärkung der Kamera steuern zu können. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl die Mikroskopkamera zur Erzeugung eines Live-Bildes oder eines Standbildes angesteuert wird. Das entsprechende Bedienfeld kann bei Betätigen bzw. An wählen jeweils zwischen Live-Bild und Standbild hin und her wechseln. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl ein angezeigtes Bild in digitaler Form in einen Speicher des Steuer- und Anzeigegeräts übertragen wird. Auf diese Weise können Untersuchungsergebnisse in Form von Bildern einfach dokumentiert werden. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl der Anzeigebereich und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes verändert werden. Beispielsweise kann durch Anwahl bzw. Auswahl bzw. Betätigen eines Bedienfeldes der Anzeigebereich dadurch verändert werden, dass etwaige Menüleisten am Bildschirmrand ausgeblendet werden, so dass der Bereich des angezeigten Mikroskopbildes vergrößert wird. Alternativ kann ein digitales und/oder optisches Zoomen des Mikroskopbildes oder eine Einstellung der Helligkeit und/oder des Kontrasts erfolgen. Vorzugsweise ist das mindestens eine Bedienfeld derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl jeweils die Anzeige zwischen einem Vollbildmodus und einem Menübildmodus umgeschaltet wird lm Vollbildmodus sind sonst bspw. am Bildschirmrand vorhandene Menüleisten ausgeblendet, so dass der Anzeigebereich für das Mikroskopbild größer wird. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl die Aufnahme und Abspeicherung mehrerer sequenzieller Bilder ausgelöst wird. Durch Auswertung solcher sequenzieller Bilder kann die Entwicklung der Konfluenz quantitativ bewertet werden. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl die lntensität der Mikroskopbeleuchtung, also die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung, und/oder die Belichtungszeit bzw. Signalverstärkung der Mikroskopkamera angesteuert und verändert werden können. Hierzu sei auf das oben Gesagte verwiesen. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eines der
Bedienfelder derart eingerichtet, dass bei dessen Anwahl Mittel zur Veränderung der Position des Mikroskoptisches und/oder der Position des Mikroskopobjektivs angesteuert werden. Diese Ausgestaltung setzt voraus, dass zu den einstellbaren Mikroskopkomponenten Mittel zur Änderung der Position des Mikroskoptisches und/oder des Mikroskopobjektivs gehören. Der Mikroskoptisch kann in X-Y- und optional auch in Z-Richtung verstellbar sein, dass Mikroskopobjektiv
üblicherweise nur in Z-Richtung.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines
Mikroskopsystems mit einem Mikroskop mit mehreren über eine
Steuereinrichtung des Mikroskops elektrisch einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und mit einem Steuer- und Anzeigegerät, das
Steuersignale zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und zur Anzeige eines Mikroskopbildes erzeugt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Erzeugen einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Steuer- und
Anzeigegerät mit der Steuereinrichtung des Mikroskops,
Erzeugen von Steuersignalen mittels des Steuer- und Anzeigegeräts, wobei mit den Steuersignalen mindestens eine der einstellbaren und/oder aktivierbaren
Mikroskopkomponenten und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes auf dem Steuer- und Anzeigegerät gesteuert werden,
Erzeugen eines digitalen Mikroskopbildes mittels zumindest einem
Mikroskopobjektiv, einer Mikroskopbeleuchtungseinrichtung und einer
Mikroskopkamera als insbesondere elektrisch einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten des Mikroskops, Anzeigen mindestens eines Ausschnitts des erzeugten digitalen Mikroskopbildes auf einem Anzeigebereich des Steuer- und Anzeigegeräts, wobei dem digitalen Mikroskopbild ein virtuelles grafisches Bedienelement überlagert wird, das mehrere anwählbare Bedienfelder aufweist, wobei
bei Anwahl eines Bedienfeldes eine oder mehrere der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät von dem Steuer- und Anzeigegerät (bzw. eines darin vorhandenen Prozessors) angesteuert werden und wobei bei Anwahl des Bedienelements als Ganzes dieses mittels Gestensteuerung innerhalb des Anzeigebereichs in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird.
Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in analoger Weise aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems, so dass im Folgenden eine erneute Erläuterung der Ausgestaltungen unterbleiben kann, die folglich lediglich kursorisch wiedergegeben sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl des Bedienelements als Ganzes dieses durch Verschieben innerhalb des
Anzeigebereichs verschoben wird und dass das Bedienelement bei Verschieben in einen Randbereich des Anzeigebereichs eine veränderte Form annimmt, wobei die Anordnung der Bedienfelder verändert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfelder innerhalb eines inneren Bereichs des Anzeigebereichs in einem kreisförmigen Bedienelement angeordnet werden und dass das Bedienelement in seiner veränderten Form im Randbereich des Anzeigebereichs als ein
bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement geformt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfelder innerhalb eines inneren Bereichs des Anzeigebereichs in einem rechteckigen Bedienelement angeordnet werden und dass das Bedienelement in seiner veränderten Form im Randbereich des Anzeigebereichs als ein
bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement geformt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder mindestens ein weiteres Bedienfeld zusätzlich im Anzeigebereich angezeigt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zusätzlich im Anzeigebereich angezeigte weitere Bedienfeld als ein Schieberegler dargestellt wird, der eine Werteeinstellung erlaubt zu mindestens einer von dem angewählten Bedienfeld angesteuerten
Mikroskopkomponente und/oder einem Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Auflicht-Fluoreszenzbildes angesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED- Auflichtbeleuchtungsquelle und die Mikroskopkamera angesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Durchlicht-Hellfeldbildes
angesteuert werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED- Durchlichtbeleuchtungsquelle und die Mikroskopkamera angesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder die Mikroskopkamera zur Erzeugung eines Live-Bildes oder eines Standbildes angesteuert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder ein angezeigtes Bild in digitaler Form in einen Speicher des Steuer- und Anzeigegeräts übertragen wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder der Anzeigebereich und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes verändert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl des mindestens einen Bedienfeldes die Anzeige zwischen einem
Vollbildmodus und einem Menübildmodus umgeschaltet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder die Aufnahme und Abspeicherung mehrerer sequenzieller Mikroskopbilder ausgelöst wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder die Beleuchtungsstärke der zumindest einen Mikroskopbeleuchtungseinrichtung und/oder die Belichtungszeit der Mikroskopkamera angesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung unter Verwendung eines Mikroskops mit einem in seiner Position verstellbaren Mikroskoptisch und/oder in seiner Position verstellbaren Mikroskopobjektiv ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder Mittel zur Veränderung der Position des Mikroskoptisches und/oder der Position des Mikroskopobjektivs angesteuert werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm zur lmplementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner,
insbesondere auf der Recheneinheit des Steuer-und Anzeigegeräts eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems, abläuft.
Weiterhin betrifft die Erfindung schließlich ein Computerprogramm-Produkt, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist, wie
beispielsweise ein USB-Stick, eine Diskette, eine CD-ROM oder ein anderer geeigneter Computerprogramm-Speicher.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems in schematischer Darstellung,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Anzeigebereichs des Steuer- und Anzeigegeräts aus Figur 1 mit einem beispielhaften Bedienelement,
Figur 3 die Darstellung gemäß Figur 2, wobei ein bestimmtes Bedienfeld angewählt ist,
Figur 4 einen Anzeigebereich mit einem bogenförmigen Bedienelement im
Randbereich,
Figur 5 einen Anzeigebereich mit bogenförmigem Bedienelement im linken
Randbereich und
Figur 6 einen Anzeigebereich mit bogenförmigem Bedienelement im unteren
Randbereich.
Das in Figur 1 schematisch dargestellte Mikroskopsystem 1 umfasst ein Mikroskop 10 sowie ein Steuer- und Anzeigegerät 20. Das Mikroskop 10 verfügt über einstellbare Mikroskopkomponenten, die über eine Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 ansteuerbar sind. Figur 1 zeigt beispielsweise ein digitales
Weitfeld-Mikroskop 10, bei dem wahlweise zwischen Auflicht- Fluoreszenzbeleuchtung und Durchlicht-Hellfeldbeleuchtung umgeschaltet werden kann, wobei zwei (oder mehr) Fluoreszenzbeleuchtungsarten zur
Verfügung stehen und die Durchlicht-Hellfeldbeleuchtung als
Phasenkontrastbeleuchtung ausgestaltet ist. Die Auflichtbeleuchtungseinrichtung ist mit 11 bezeichnet und umfasst als hier wesentlich dargestellten Elemente zwei unterschiedliche LED-Auflichtbeleuchtungsquellen 111 und 112, deren
Beleuchtungsstrahlengänge wahlweise über nicht näher bezeichnete Strahlteiler bzw. Umlenkspiegel in die Auflichtbeleuchtungsachse einkoppelbar sind. Das Mikroskopobjektiv ist mit 13 bezeichnet. Die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung ist mit 12 bezeichnet, wobei wiederum nur die wesentlichen Elemente dargestellt sind, insbesondere eine LED-Durchlichtbeleuchtungsquelle 121, deren
Beleuchtungsstrahlengang über einen Umlenkspiegel und eine nicht näher bezeichnete Linse auf die Objektebene gerichtet werden kann. Der Mikroskoptisch des Mikroskops 10 ist mit 17 bezeichnet. Er besitzt zum Zwecke der
Durchlichtbeleuchtung eine Ausnehmung, über der das zu untersuchende Objekt 161 platziert wird lm Falle der Untersuchung von Zellkulturen befinden diese sich üblicherweise in einer Petrischale als Objektträger 16. Der Mikroskoptisch kann in horizontaler Richtung, in X-Y-Richtung, verschiebbar sein. Auch eine vertikale Verschiebung in Z-Richtung kann vorgesehen sein. Das Mikroskopobjektiv 13 kann in Z-Richtung verschiebbar sein. Die entsprechenden Stellglieder zur Verschiebung von Mikroskoptisch 17 bzw. Objektiv 13 sind an sich bekannt und in Figur 1 nicht gesondert dargestellt. Gleiches gilt für die Stellglieder zum An- und Ausschalten sowie für die Einstellung der Beleuchtungsstärke der LED-Beleuchtungsquellen 111, 112 und 121. Die entsprechenden Stellglieder sind über Steuerleitungen 181, 182, 184, 185 und 186 mit der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10
verbunden.
Das Mikroskop 10 weist weiterhin eine Tubuslinse 14 und eine Mikroskopkamera 15 auf. Die Mikroskopkamera 15 ist über die Steuerleitung 183 mit der
Steuereinrichtung 18 verbunden.
Das dargestellte Mikroskopsystem 1 umfasst weiterhin das Steuer- und
Anzeigegerät 20, das eine hier nicht extra dargestellte Recheneinheit, also einen Prozessor, aufweist, über die bzw. den das Gerät 20 mit der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 in Kommunikationsverbindung steht. Diese
Kommunikationsverbindung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine drahtlose WLAN-Verbindung hergestellt. Das Steuer- und Anzeigegerät 20 weist einen Anzeigebereich 22 zur Anzeige mindestens eines Ausschnitts des erzeugten Mikroskopbildes sowie zur Anzeige eines dem angezeigten Mikroskopbild überlagerten Bedienelements 21 auf. Weitere Eigenschaften dieses
Bedienelements 21 werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
Die Funktionsweise des hier dargestellten Mikroskopsystems 1 wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels wie folgt erläutert: Zur Erzeugung eines
Durchlicht-Hellfeldbildes wählt ein Benutzer das entsprechende Bedienfeld auf dem Bedienelement 21 seines Steuer- und Anzeigegeräts 20 an. lm dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem Gerät 20 um ein Pad bzw. Tablet- Computer. Die Recheneinheit bzw. der üblicherweise vorhandene Prozessor des Geräts 20 steht mit der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 in WLAN- Verbindung, so dass der entsprechende Steuerbefehl von der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 umgesetzt und die entsprechenden Mikroskopkomponenten angesteuert werden können. Über die Steuerleitung 181 wird die
Durchlichtbeleuchtungs-LED 121 eingeschaltet. Der Beleuchtungsstrahlengang trifft über den Umlenkspiegel und die Linse der
Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 12 auf die Probe 161. Der entstehende
Beobachtungsstrahlengang breitet sich über das Mikroskopobjektiv 13 und einen nicht weiter bezeichneten Umlenkspiegel und einen Strahlteiler 19 aus, um von der Tubuslinse 14 in die Mikroskopkamera 15 abgebildet zu werden. Über die Steuerleitung 183 wurde bei Anwahl der Erzeugung eines Durchlicht- Hellfeldbildes auch die Kamera 15 eingeschaltet und etwaige geeignete
Kameraeinstellungen (Belichtungszeit und Sensorparameter wie
Signalverstärkung) vorgenommen. Die Kamera nimmt ein Durchlicht-Hellfeldbild in Phasenkontrast auf und die Steuereinrichtung 18 überträgt das erzeugte
Mikroskopbild an das Anzeigegerät 20, das dieses im Anzeigebereich 22 darstellt.
Zur Erzeugung eines Auflicht-Fluoreszenzbildes hat ein Benutzer in diesem
Ausführungsbeispiel zwei Optionen. Je nach Färbung kann die Probe mit blauem Licht angeregt werden, so dass ein im Wesentlichen grünes Emissionsbild entsteht, oder mit grünem Licht angeregt werden, so dass ein rotes Emissionsbild entsteht. Üblicherweise erzeugt die Mikroskopkamera 15 jedoch ein schwarz/weiß-Bild, das dann als grünes bzw. rotes Falschfarbenbild dargestellt wird. Zur Erzeugung eines solchen grünen bzw. roten Auflicht-Fluoreszenzbildes kann der Benutzer die zur einfacheren Auswahl entsprechend grün bzw. rot gefärbten Bedienfelder am Bedienelement 21 auswählen. Die Recheneinheit (Prozessor) im Anzeige- und Steuergerät 20 kommuniziert wiederum mit der Steuereinrichtung 18 des
Mikroskops, wobei letztere je nach Auswahl über die Steuerleitungen 184 oder 185 eine der Auflichtbeleuchtungs-LEDs 112 bzw. 111 ansteuert. Die
entsprechende LED wird eingeschaltet und eine bestimmte Beleuchtungsstärke, die voreingestellt sein kann, eingestellt. Über die in Figur 1 nicht näher
bezeichneten Umlenkspiegel bzw. Strahlteiler der Auflicht- Fluoreszenzbeleuchtungseinrichtung 11 gelangt der Beleuchtungsstrahlengang der entsprechenden Beleuchtungsquelle 111 oder 112 über den Strahlteiler 19 und einem weiteren Umlenkspiegel in das Objektiv 13, von dem es auf die Probe 161 fokussiert wird. Der entstehende Beobachtungsstrahlengang gelangt in umgekehrter Reihenfolge zum Strahlteiler 19 und von dort über die Tubuslinse 14 zu der Mikroskopkamera 15, die ein entsprechendes Auflicht-Fluoreszenzbild in roter oder grüner Darstellung erzeugt. Das erzeugte Mikroskopbild wird über die Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 an das Anzeigegerät 20 übertragen und dort im Anzeigebereich 22 dargestellt.
Es ist prinzipiell möglich, das Mikroskop 10 in diesem Ausführungsbeispiel mit fest positioniertem Mikroskoptisch 17 zu betreiben und etwaige notwendige
Positionierungen der Probe 161 durch Verschieben des Objektträgers bzw. der Petrischale 16 vorzunehmen. Andererseits kann der Mikroskoptisch 17 zur komfortablen Bedienung auch händisch in seiner Position eingestellt werden. Schließlich kann das entsprechende Stellglied bzw. die entsprechenden Stellglieder für eine Verstellung des Mikroskoptisches 17 auch über eine Steuerleitung 182 mit der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 verbunden sein, so dass eine entsprechende Veränderung der Position des Mikroskoptisches 17 auch von einem Benutzer über das Anzeige- und Steuergerät 20 vorgenommen werden kann. Schließlich ist es zweckmäßig, das Mikroskopobjektiv 13 über einen Fokussiertrieb hündisch derartig zu justieren, dass ein scharfes Objektbild entsteht. Wiederum kann diese Fokussierung, d.h. Verschiebung des
Mikroskopobjektivs 13 in Z-Richtung auch automatisiert erfolgen, indem das entsprechende Stellglied über die Steuerleitung 186 mit der Steuereinheit 18 des Mikroskops 10 verbunden ist. Auf diese Weise kann wiederum ein Benutzer am Anzeige- und Steuergerät 20 die Fokussierung vornehmen bzw. eine
Autofokussierung auslösen. lm Folgenden sollen die möglichen Steuerfunktionen mit den entsprechenden Bedienfeldern eines Bedienelements 21 näher erläutert werden.
Figur 2 zeigt als Benutzeroberfläche einen Anzeigebereich 22 mit schematisch dargestellten biologischen Zellen 30 innerhalb des angezeigten Mikroskopbildes, das auf dem gesamten Anzeigebereich 22 angezeigt wird. Diesem Mikroskopbild ist das Bedienelement 21 überlagert, wobei das Bedienelement 21 in diesem Ausführungsbeispiel verschiedene Bedienfelder 23 bis 29 aufweist. Beispielsweise kann durch Anwahl des Bedienfeldes 23 die Erzeugung eines grünen Auflicht- Fluoreszenzbildes in der oben anhand der Figur 1 geschilderten Weise ausgelöst werden. Hierzu ist mit Vorteil das Bedienelement 23 zumindest im kreisförmigen inneren Bereich grün gefärbt. Durch Anwahl des Bedienfeldes 25 wird
beispielsweise ein rotes Auflicht-Fluoreszenzbild in der oben geschilderten Weise erzeugt. Zweckmäßigerweise ist das Bedienfeld 25 zumindest im inneren kreisförmigen Bereich rot gefärbt. Durch Anwahl des Bedienfeldes 24 wird ein Phasenkontrast-Durchlicht-Hellfeldbild in der oben geschilderten Weise erzeugt. Das Bedienfeld 24 ist im inneren kreisförmigen Bereich beispielsweise weiß gefärbt.
Ein weiteres Bedienfeld 29 weist zwei Teilfelder 29a und 29b auf. Bei deren Anwahl wird wahlweise zwischen der Erzeugung eines Life-Bildes oder eines Standbildes umgeschaltet. So wird bei angewähltem Bedienfeld 29a ein Life-Bild angezeigt, während bei angewähltem Bedienfeld 29b ein Standbild angezeigt wird. Das Life-Bild erlaubt die Beobachtung der Vorgänge der Zellen, wie ihre
Vermehrung oder Bewegung. Das Standbild hält das zuletzt aufgenommene Kamerabild fest, wobei die Beleuchtungsquelle abgeschaltet werden kann, um die Probe zu schonen. Bei Anwahl des Bedienfeldes 28 wird das angezeigte Bild bzw. Standbild in digitaler Form in einen Speicher des Steuer- und Anzeigegeräts 20 übertragen. Hierzu überträgt die Recheneinheit des Anzeigegeräts 20 die entsprechenden Bilddaten in den Speicher des Anzeigegeräts 20.
Ein weiteres Bedienfeld 27 verändert bei Anwahl beispielsweise den
Anzeigebereich, indem bei Anwahl jeweils zwischen einem Vollbildmodus, wie er in Figur 2 dargestellt ist, und einem Menübildmodus umgeschaltet wird lm
Menübildmodus sind weitere Menüpunkte zur Steuerung oder Auswertung aufgenommener Mikroskopbilder vorhanden. Durch Ausblenden der
entsprechenden Menüleisten wird der Anzeigebereich für das angezeigte
Mikroskopbild größer.
Ein weiteres Bedienfeld 26 löst bei Anwahl die Aufnahme und Abspeicherung mehrerer zeitlich aufeinander folgender Mikroskopbilder aus. Bei Anwahl dieses Bedienfeldes 26 wird zur Steuerung der Bildaufnahme ein weiteres Untermenü in Form von weiteren Bedienfeldern eingeblendet. Die sequentiell aufgenommenen Mikroskopbilder können beispielsweise hinsichtlich Konfluenz oder
Woundhealing ausgewertet werden.
Schließlich kann ein weiteres Bedienfeld ( hier noch darzustellen ) vorhanden sein, bei dessen Anwahl ein rotes und ein grünes Auflicht-Fluoreszenzbild überlagert angezeigt werden. Diese beiden Bilder werden dann zeitlich aufeinander folgend und getrennt voneinander aufgenommen und überlagert. Grundsätzlich ist es aber auch möglich diese Bilder gleichzeitig zu erzeugen. Hierbei müssen eventuelle Unterschiede in den Helligkeiten der beiden Fluoreszenzbilder ausgeglichen werden. Bei einem in Figur 1 dargestellten Mikroskopsystem 1 mit einem in seiner Position verstellbaren und über die Steuereinrichtung 18 ansteuerbaren Mikroskoptisch 17 und/oder einem in seiner Position verstellbaren Mikroskopobjektiv 13, das ebenfalls über die Steuereinrichtung 18 ansteuerbar ist, ist es sinnvoll, weitere Bedienfelder (hier nicht dargestellt) vorzusehen, um die Position von
Mikroskoptisch und/oder Mikroskopobjektiv verändern zu können. Beispielsweise ist ein Bedienfeld für die Positionsveränderung des Mikroskopobjektivs 13 vorhanden, bei dessen Anwahl als weiteres Bedienfeld ein Slider oder
Schieberegler (vergleiche Figur 3) eingeblendet wird, durch dessen Betätigung der Benutzer dann eine Z-Verschiebung des Objektivs 13 vornehmen kann.
Entsprechende Steuersignale werden von der Recheneinheit des Steuer- und Anzeigegeräts 20 an die Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 übertragen, wobei diese Steuereinrichtung 18 über die Steuerleitung 186 das entsprechende Stellglied zur Z-Verschiebung des Objektivs 13 ansteuert. Zusätzlich oder alternativ kann ein weiteres Bedienfeld (hier nicht dargestellt) vorhanden sein, bei dessen Anwahl ein oder mehrere weitere Bedienfelder, insbesondere in Form von Slidern bzw. Schiebereglern, eingeblendet werden, durch deren Betätigung der Mikroskoptisch 17 in eine oder mehrere Richtungen in X- und/oder Y- und/oder Z- Richtung verschoben werden kann. Hierzu sind die entsprechenden Stellglieder des Mikroskoptisches 17 über die Steuerleitung 182 mit der Steuereinrichtung 18 des Mikroskops 10 verbunden.
Figur 3 zeigt den Anzeigebereich 22 des Steuer- und Anzeigegeräts 20 nach Aktivieren einer Auflicht-Fluoreszenzbeleuchtung zur Erzeugung eines roten Auflicht-Fluoreszenzbildes durch Anwahl des Bedienfeldes 25. Die Anwahl erfolgt bei einem Touchscreen benutzerfreundlich durch Antippen des Bedienfeldes 25. Wie bereits oben beschrieben, wird nach Anwahl des Bedienfeldes 25 die entsprechende Auflichtbeleuchtungs-LED 111, 112 aktiviert, also eingeschaltet und eine voreingestellte Beleuchtungsstärke eingestellt, und gleichzeitig die Mikroskopkamera 15 eingeschaltet und etwaige vordefinierte Kameraeinstellungen vorgenommen. Das erzeugte Mikroskopbild wird im
Anzeigebereich 22 angezeigt. Deutlich zu sehen sind die (rot) eingefärbten fluoreszierenden Zellen 31 und die nicht-fluoreszierenden Zellen 32. Gleichzeitig mit Anwahl des Bedienfeldes 25 wird als weiteres Bedienfeld ein Slider oder Schieberegler 251 eingeblendet. Die Form des Sliders 251 ist der Form des Bedienelements 21 angepasst und erlaubt eine ergonomisch günstige Verstellung der Bildhelligkeit, insbesondere durch Verschieben des schematisch angedeuteten Knopfes entlang der Bahn des Sliders 251 mit dem Finger eines Benutzers. Eine solche Verstellung verändert vorzugsweise die Beleuchtungsstärke der entsprechenden Auflichtbeleuchtungs-LED 111 bzw. 112 und steuert Parameter der Kamera 15 an, wie die Belichtungszeit und die Sensorempfindlichkeit, um die Dynamik der Kamera optimal anpassen zu können.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen wiederum den Anzeigebereich 22 des Steuer- und Anzeigegeräts 20, in ähnlicher Weise zu Figur 2. Durch Anwahl des
Bedienelements 21 selbst durch Antippen und Halten als Gestensteuerung kann ein Benutzer beispielsweise auf einem Touchscreen das in Figur 2 oder 3 gezeigte Bedienfeld 21 durch nachfolgendes Verschieben an eine beliebige Position in einem inneren Bereich 41 des Anzeigebereichs 22 verschieben. Wird das
Bedienelement 21 jedoch in den Randbereich 40 verschoben, der an den inneren Bereich 41 angrenzt, wie in Figur 4 durch die gestrichelte Linie verdeutlicht, verändert das Bedienelement 21 seine Größe und Form in der in Figur 4 dargestellten Weise. Wird das Bedienelement 21 in dem rechten Teil des
Randbereichs 40 verschoben, so nimmt es dort die gezeigte bogenförmige Form an, wird es in den linken Teil des Randbereichs 40 verschoben, nimmt es die in Figur 5 dargestellte bogenförmige Form an, und wird es in den unteren Teil des Randbereichs 40 verschoben, so nimmt es die in Figur 6 gezeigte bogenförmige Form an. Wenn das Bedienelement 21 an den oberen Rand des Anzeigebereichs verfahren wird, kann es ebenfalls eine Formveränderung erfahren. Es kann aber ebenso unverändert bleiben, denn eine Anpassung der Form ist nicht unbedingt erforderlich, weil typischerweise ein Touchdisplay, beispielsweise an einem Tablet-Computer oder einem Mobiltelefon, nicht an der oberen Kante angefasst wird, weil dies nicht ergonomisch ist.
Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellten bogenförmigen Bedienelemente 21 haben folgenden Vorteil: Zum einen wird möglichst wenig von dem angezeigten
Mikroskopbild überdeckt, insbesondere wenn der interessierende Objektbereich im inneren Bereich des Anzeigebereichs 22 angezeigt wird. Zum anderen erlaubt das bogenförmige Bedienelement 21 eine ergonomisch sehr vorteilhafte Anwahl der einzelnen Bedienfelder 23 bis 29 sowie des Sliders 251 über eine
Fingerbewegung beispielsweise des Daumens oder des Zeigefingers, in
physiologischer Art und Weise. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn als Steuer- und Anzeigegerät 20 ein Tablet-Computer verwendet wird. Dieser wird
typischerweise am rechten oder linken Bildrand gehalten, so dass die Finger bzw. der Daumen in ergonomischer Weise eine Berührung der einzelnen Bedienfelder 23 bis 29 sowie des Sliders 251 des bogenförmigen Bedienelements 21 vornehmen können. Die Position des bogenförmigen Bedienelements 21 am unteren Bildrand erweist sich besonders dann als vorteilhaft, wenn der Tablet-Computer in einem Ständer im Querformat gehalten wird, der beispielweise auf einem Tisch aufgestellt ist. Dann kann ein Benutzer in ergonomischer Weise seine Hand mit der Handfläche nach unten auf dem Tisch ablegen und mit dem ausgestreckten
Zeigefinger bequem die einzelnen Bedienfelder 23 bis 29 sowie den Slider 251 erreichen und bedienen.
Bezugszeichenliste
1 Mikroskopsystem
10 Mikroskop
11 Auflichtbeleuchtungseinrichtung
111 LED-Auflichtbeleuchtungsquelle
112 LED-Auflichtbeleuchtungsquelle
12 Durchlichtbeleuchtungseinrichtung
121 LED-Durchlichtbeleuchtungsquelle
13 Mikroskopobj ektiv
14 Tubuslinse
15 Mikroskopkamera
16 Objektträger, Petrischale
161 Objekt, Probe
17 Mikroskoptisch
18 Steuereinrichtung
181 - 186 Steuerleitungen
19 Strahlteiler
20 Steuer- und Anzeigegerät
21 Bedienelement
22 Anzeigebereich
23 - 29 Bedienfelder
29a Bedienfeld
29b Bedienfeld
251 Slider
30 Zellen
31 fluoreszierende Zellen
32 nicht-fluoreszierende Zellen
40 Randbereich
41 innerer Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Mikroskopsystem (1) mit einem Mikroskop (10) mit mehreren über eine Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10) elektrisch einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten
umfassend zumindest ein Mikroskopobjektiv (13), eine
Mikroskopbeleuchtungseinrichtung (11, 12) und eine Mikroskopkamera (15), welche ein digitales Mikroskopbild erzeugt,
und mit einem Steuer-und Anzeigegerät (20), das Steuersignale zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskop komponenten und zur Anzeige des Mikroskopbildes erzeugt,
wobei das Steuer- und Anzeigegerät (20) mit der Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10) in Kommunikationsverbindung steht und einen
Anzeigebereich (22) aufweist, auf dem mindestens ein Ausschnitt des erzeugten digitalen Mikroskopbildes angezeigt ist, welchem ein virtuelles grafisches
Bedienelement (21) überlagert ist,
wobei das Bedienelement (21) mehrere Bedienfelder (23-29) aufweist, wobei ein oder mehrere Bedienfelder (23-29) derart eingerichtet sind, dass das Steuer- und Anzeigegeräts (20) bei Anwahl eines Bedienfeldes (23-29) eine oder mehrere der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät (20) ansteuert,
und wobei das Bedienelement (21) derart ausgebildet ist, dass bei Anwahl des Bedienelements (21) als Ganzes dieses mittels Gestensteuerung innerhalb des Anzeigebereichs (22) in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird.
2. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl des Bedienelements (21) als Ganzes dieses durch Verschieben innerhalb des Anzeigebereichs (22) verschiebbar ist und dass das Bedienelement (21) bei Verschieben in einen Randbereich (40) des Anzeigebereichs (22) eine veränderte Größe und/oder Form annimmt, in der die Anordnung der Bedienfelder (23-29) verändert ist.
3. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfelder (23-29) innerhalb eines inneren Bereichs (41) des Anzeigebereichs (22) in einem kreisförmigen Bedienelement (21) angeordnet sind und dass das Bedienelement (21) in seiner veränderten Form im Randbereich (40) des
Anzeigebereichs (22) als ein bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement
(21) geformt ist.
4. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfelder (23-29) innerhalb eines inneren Bereichs (41) des Anzeigebereichs
(22) in einem rechteckigen Bedienelement (21) angeordnet sind und dass das Bedienelement (21) in seiner veränderten Form im Randbereich (40) des
Anzeigebereichs (22) als ein bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement (21) geformt ist.
5. Mikroskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (25) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl mindestens ein weiteres Bedienfeld zusätzlich im
Anzeigebereich angezeigt wird.
6. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zusätzlich im Anzeigebereich angezeigte weitere Bedienfeld ein Schieberegler (251) ist, der eine Werteeinstellung erlaubt zu mindestens einer von dem angewählten Bedienfeld (25) angesteuerten Mikroskopkomponente und/oder einem Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät (20).
7. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (23, 25) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Auflicht-Fluoreszenzbildes angesteuert werden.
8. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und /oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED- Auflichtbeleuchtungsquelle (111, 112) und die Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
9. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (24) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl einstellbare und/oder aktivierbare
Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Durchlicht-Hellfeldbildes
angesteuert werden.
10. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED- Durchlichtbeleuchtungsquelle (121) und die Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
11. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (29) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl die Mikroskopkamera (15) zur Erzeugung eines Live- Bildes oder eines Standbildes angesteuert wird.
12. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (28) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl ein angezeigtes Bild in digitaler Form in einen Speicher des Steuer- und Anzeigegeräts (20) übertragen wird.
13. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (27) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl der Anzeigebereich (22) und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes verändert werden.
14. Mikroskopsystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei An wähl des mindestens einen Bedienfeldes (27) die Anzeige zwischen einem Vollbildmodus und einem Menübildmodus umgeschaltet wird.
15. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder (26) derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl die Aufnahme und Abspeicherung mehrerer sequenzieller Mikroskopbilder ausgelöst wird.
16. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bedienfelder derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl die Beleuchtungsstärke der zumindest einen
Mikroskopbeleuchtungseinrichtung (11, 12) und/oder die Belichtungszeit der Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
17. Mikroskopsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem in seiner Position verstellbaren Mikroskoptisch (17) und/oder in seiner Position verstellbaren Mikroskopobjektiv (13), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres der Bedienfelder derart eingerichtet ist, dass bei dessen Anwahl Mittel zur Veränderung der Position des Mikroskoptisches (17) und/oder der Position des Mikroskopobjektivs (13) angesteuert werden.
18. Verfahren zur Steuerung eines Mikroskopsystems (1) mit einem Mikroskop (10) mit mehreren über eine Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10) elektrisch einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und mit einem Steuer- und Anzeigegerät (20), das Steuersignale zur Steuerung mindestens einer der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und zur Anzeige eines Mikroskopbildes erzeugt, mit den Schritten:
Erzeugen einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Steuer- und Anzeigegerät (20) mit der Steuereinrichtung (18) des Mikroskops (10),
Erzeugen von Steuersignalen mittels des Steuer- und Anzeigegeräts (20), wobei mit den Steuersignalen mindestens eine der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes gesteuert werden,
Erzeugen eines digitales Mikroskopbildes mittels zumindest einem
Mikroskopobjektiv (13), einer Mikroskopbeleuchtungseinrichtung (11, 12) und einer Mikroskopkamera (15) als elektrisch einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten des Mikroskops (10),
Anzeigen mindestens eines Ausschnitts des erzeugten digitalen
Mikroskopbildes auf einem Anzeigebereich (22) des Steuer- und Anzeigegeräts
(20), wobei dem digitalen Mikroskopbild ein virtuelles grafisches Bedienelement
(21) überlagert wird, das mehrere anwählbare Bedienfelder (23-29) aufweist, wobei
bei Anwahl eines Bedienfeldes (23-29) eine oder mehrere der einstellbaren und/oder aktivierbaren Mikroskopkomponenten und/oder Mittel zur
Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät (20) von dem Steuer- und Anzeigegerät (20) angesteuert werden und wobei
bei Anwahl des Bedienelements (21) als Ganzes dieses mittels
Gestensteuerung innerhalb des Anzeigebereichs (22) in seiner Position und/oder in seiner Größe und/oder Form verändert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl des Bedienelements (21) als Ganzes dieses durch Verschieben innerhalb des
Anzeigebereichs (22) verschoben wird und dass das Bedienelement (21) bei Verschieben in einen Randbereich (40) des Anzeigebereichs (22) eine veränderte Form annimmt, wobei die Anordnung der Bedienfelder (23-29) verändert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bedienfelder (23-29) innerhalb eines inneren Bereichs (41) des Anzeigebereichs (22) in einem kreisförmigen Bedienelement (21) angeordnet werden und dass das Bedienelement (21) in seiner veränderten Form im Randbereich (40) des
Anzeigebereichs (22) als ein bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement
(21) geformt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bedienfelder (23-29) innerhalb eines inneren Bereichs (41) des Anzeigebereichs
(22) in einem rechteckigen Bedienelement (21) angeordnet werden und dass das Bedienelement (21) in seiner veränderten Form im Randbereich (40) des
Anzeigebereichs (22) als ein bogenförmiges oder streifenförmiges Bedienelement (21) geformt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (25) mindestens ein weiteres Bedienfeld zusätzlich im Anzeigebereich angezeigt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine zusätzlich im Anzeigebereich angezeigte weitere Bedienfeld als ein Schieberegler (251) dargestellt wird, der eine Werteeinstellung erlaubt zu mindestens einer von dem angewählten Bedienfeld (25) angesteuerten
Mikroskopkomponente und/oder einem Mittel zur Veränderung von Einstellungen im Steuer- und Anzeigegerät (20).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (23, 25) einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Auflicht- Fluoreszenzbildes angesteuert werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED-
Auflichtbeleuchtungsquelle (111, 112) und die Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (24) einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten zur Erzeugung eines Durchlicht- Hellfeldbildes angesteuert werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als einstellbare und/oder aktivierbare Mikroskopkomponenten eine LED- Durchlichtbeleuchtungsquelle (121) und die Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (29) die Mikroskopkamera (15) zur Erzeugung eines Live-Bildes oder eines Standbildes angesteuert wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (28) ein angezeigtes Bild in digitaler Form in einen Speicher des Steuer- und Anzeigegeräts (20) übertragen wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (27) der Anzeigebereich (22) und/oder die Anzeige des Mikroskopbildes verändert werden.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl des mindestens einen Bedienfeldes (27) die Anzeige zwischen einem Vollbildmodus und einem Menübildmodus umgeschaltet wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder (26) die Aufnahme und Abspeicherung mehrerer sequenzieller Mikroskopbilder ausgelöst wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder die Beleuchtungsstärke der zumindest einen Mikroskopbeleuchtungseinrichtung (11, 12) und/oder die Belichtungszeit der Mikroskopkamera (15) angesteuert werden.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 33 unter Verwendung eines Mikroskops (10) mit einem in seiner Position verstellbaren Mikroskoptisch (17) und/oder in seiner Position verstellbaren Mikroskopobjektiv (13), dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwahl mindestens eines der Bedienfelder Mittel zur Veränderung der Position des Mikroskoptisches (17) und/oder der Position des Mikroskopobjektivs (13) angesteuert werden.
35. Computerprogramm zur lmplementierung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 18 bis 34, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner, insbesondere auf dem Steuer- und Anzeigegerät (20) des Mikroskopsystems (1) gemäß Anspruch 1, abläuft.
36. Computerprogrammprodukt mit einem darauf gespeicherten Computer programm nach Anspruch 35, das ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 34 implementiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner, insbesondere auf dem Steuer- und Anzeigegerät (20) des Mikroskopsystems (1) gemäß Anspruch 1, abläuft.
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