Dokumentenidentifikation |
DE102005033927A1 21.06.2007 |
Titel |
Einrichtung zur Durchlichtbeleuchtung und Inkubator für inverse Mikroskope |
Anmelder |
Carl Zeiss Jena GmbH, 07745 Jena, DE |
Erfinder |
Höring, Lutz, Dr., 73432 Aalen, DE; Nolte, Andreas, Dr., 37124 Rosdorf, DE |
DE-Anmeldedatum |
14.07.2005 |
DE-Aktenzeichen |
102005033927 |
Offenlegungstag |
21.06.2007 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
21.06.2007 |
IPC-Hauptklasse |
G02B 21/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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IPC-Nebenklasse |
G01N 33/48(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
B01L 7/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
G01N 1/28(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
C12M 1/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
C12M 1/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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Zusammenfassung |
Um eine Beleuchtungseinrichtung für einen Durchlichtkontrast im Hellfeld für inverse Mikroskope zur Lebendzellbeobachtung zu schaffen, die in einen hermetisch abgeschlossenen, lichtdichten und kompakten Inkubator des inversen Mikroskops so integriert wird, dass insbesondere jedes einzelne Well einer als Mikrotiterplatte ausgebildeten Probenträgers nacheinander ausgeleuchtet wird und dass gleichzeitig eine thermische Stabilisierung des Probevolumens über einen langen Zeitraum bei möglichst geringen Wärmeverlusten gewährleistet wird, wird vorgeschlagen, dass ein Inkubator in einem Oberteil eine Beleuchtungseinrichtung für einen Durchlichtkontrast im Hellfeld aufweist, die ortsfest über einer Abbildungsoptik angeordnet ist, wobei in einem Unterteil des Inkubators ein Probenträger auf einem Mikroskoptisch zur Abbildungsoptik bewegbar vorgesehen ist, wobei der Inkubator zwei Inkubatorkammern zur thermischen Entkopplung des Probenvolumens von der Umgebung aufweist und wobei eine thermische Entkopplung des Inkubators von einem Mikroskopstativ vorgesehen ist.
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchlichtbeleuchtung
und einen Inkubator für inverse Mikroskope zur Lebendzellbeobachtung, umfassend
ein Mikroskopstativ mit integrierten optischen Bauelementen zur Strahlführung
und Strahllenkung, eine Abbildungsoptik, eine Beleuchtungseinrichtung sowie einen
hermetisch abgeschlossenen Inkubator, in dem ein Probenträger zur Aufnahme
der Lebendzellkulturen auf einem Mikroskoptisch angeordnet ist.
Die Inkubatoren zur Lebendzellbeobachtung in der Mikroskopie haben
allgemein die Aufgabe, den Lebendzellen eine Umgebung zur Verfügung zu stellen,
in denen sie bis zu mehreren Tagen überleben können. Dazu müssen
die Inkubatoren hermetisch gegen die Umwelt abgeschlossen sein, um sowohl eine definierte
Zusammensetzung der eingeschlossenen Luft, als auch eine genaue Temperaturregelung
zu gewährleisten, wobei der zulässige Temperaturunterschied über
die laterale Ausdehnung des Probenträgers bei den heutigen Readermikroskopen
ungefähr 1°C beträgt.
Für Probenträger, die insbesondere als Mikrotiterplatten
mit einzelnen Töpfchen ausgebildet sind, in denen sich die Lebendzellen befinden
und die in einem hermetisch abgeschlossenen, lichtdichten sehr kompakten Inkubator
eingeschlossen sind, konnte bisher mit der Standardmikroskopbeleuchtung kein Hellfeldkontrast
im Durchlicht durchgeführt werden, so dass an den Lebendzellen überwiegend
der Fluoreszenzkontrast im Auflicht zur Anwendung kommt, bei dem spezifische Teile
der Zelle mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert und sichtbar gemacht werden. In
der konventionellen Mikroskopie ist das Problem der Durchlichtbeleuchtung beispielsweise
von inkubierten Mikrotiterplatten bekannt. So werden verschiedene Inkubatoren für
diese Mikroskope eingesetzt, die sich dadurch unterscheiden, dass sie entweder nur
die auf einem Mikroskoptisch angeordnete Probe inkubieren oder in solche, welche
die Durchlichtbeleuchtung mit in das Inkubationsvolumen einschließen. Diese
Mikroskopsysteme mit den Inkubatoren genügen aber nicht den hohen Anforderungen
an die geforderte thermische Stabilität von 1°C über die laterale
Ausdehnung der Mikrotiterplatte über mehrere Stunden bis zu mehreren Tagen
und außerdem sind diese Systeme nicht in dem Maße durchsatzorientiert,
dass sie die Geschwindigkeitsanforderungen beim Mikroskopieren der Probe erfüllen
können. Diese Anforderungen werden von den Readermikroskopen für Mikrotiterplatten
erfüllt, die unter anderem in der molekularen Medizin eingesetzt werden, da
sie speziell auf den Probendurchsatz und auf die Langzeitstabilität optimiert
worden sind und für die Lebendzellbeobachtungen die geforderten Bedingungen
an den Inkubator erfüllen. Diese Mikroskopsysteme werden für den Fluoreszenzkontrast
eingesetzt. Die Bauformen und die Materialien, die bei den Readermikroskopen für
den Inkubatorbau zum Einsatz kommen und für die Erfüllung der Langzeitstabilitätsbedingungen
notwendig sind, gestatten aber nicht den Einsatz von Durchlichtbeleuchtungen wie
bei den konventionellen Mikroskopen. Aus der DE
32 30 504 C3 ist ein inverses Mikroskop mit einer kombinierten Durchlicht-
und Auflichtbeleuchtung bekannt, bei dem eine Umrüstung für Fluoreszenzuntersuchungen
derart erfolgt, dass eine Integration des Fluoreszenzbeleuchtungstraktes und eines
Teils des Abbildungsstrahlenganges in den Stativfuß erfolgt.
Bei den in konventionellen Mikroskopen eingesetzten Inkubatoren, die
das Stativ um die Probe herum und den Tisch inkubieren, mit Eingriffsmöglichkeiten,
um die Beobachtung und Manipulation der Probe von Hand oder maschinell zu gewährleisten,
wird allgemein das ganze Inkubatorvolumen über Warmluft und die Probe direkt
über einen regelbaren Heizeinsatz im Mikroskoptisch geheizt und über einen
Temperatursensor im Probevolumen die Isttemperatur gemessen und in einer Regeleinrichtung
mit der Solltemperatur verglichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung
für einen Durchlichtkontrast im Hellfeld für inverse Mikroskope zur Lebendzellbeobachtung
zu schaffen, die in einen hermetisch abgeschlossenen, lichtdichten und kompakten
Inkubator des inversen Mikroskops so integriert wird, dass insbesondere jedes einzelne
Well eines als Mikrotiterplatte ausgebildeten Probenträgers nacheinander ausgeleuchtet
wird und dass gleichzeitig eine thermische Stabilisierung des Probevolumens über
einen langen Zeitraum bei möglichst geringen Wärmeverlusten gewährleistet
wird.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass ein Inkubator in einem
Oberteil eine Beleuchtungseinrichtung für einen Durchlichtkontrast im Hellfeld
aufweist, die ortsfest über einer Abbildungsoptik angeordnet ist, wobei in
einem Unterteil des Inkubators ein Probenträger auf einem Mikroskoptisch relativ
zur Abbildungsoptik bewegbar vorgesehen ist, wobei der Inkubator zwei Inkubatorkammern
zur thermischen Entkopplung des Probenvolumens von der Umgebung aufweist, und wobei
eine thermischen Entkopplung des Inkubators von einem Mikroskopstativ vorgesehen
ist.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung für
den Durchlichtkontrast im Hellfeld mindestens eine mit einem Stromanschluss verbundene
LED (Light Emitting Diode), einen Kollektor und einen Spiegel zur Umlenkung eines
aus dem Kollektor austretenden Strahlenbündels auf eine im Strahlengang angeordnete
Linse oder eines Linsensystems zur Ausleuchtung des Probenträgers umfasst.
Um ein zusätzliches Wärmeleck durch die Durchführung der Beleuchtung
durch den Inkubator zu vermeiden, ist die Linse in einer Hülle des Oberteils
des Inkubators so eingebettet, dass sie gleichzeitig mit ihrer Fassung ein Inkubationsvolumen
einer inneren Inkubatorkammer gegen das Volumen einer äußeren Inkubatorkammer
abschließt. Die Linse, die insbesondere bikonvex ausgebildet ist und eine von
einer Inkubatorhöhe abhängige Brennweite besitzt, bildet ein Strahlenbündel
so ab, dass die Wells des Probenträgers nahezu vollständig mit einer ausreichenden
Feldhomogenität ausgeleuchtet sind. Diese in ihrem Aufbau einfache und in einem
Inkubator anzuordnende Beleuchtungseinrichtung kann damit als Orientierungshilfe
für einen Zellbiologen dienen, indem zusätzlich zu dem Fluoreszenzkontrast
im Auflicht ein Durchlichtkontrast im Hellfeld geschaffen wird, um eine verbesserte
Aussage über den Zustand und die Anzahl der zu untersuchenden Lebendzellen
zu erhalten. Die Brennweite der Linse wird dabei so gewählt, dass das Strahlenbündel
nach der Überbrückung der Inkubatorhöhe und einer Flüssigkeitssäule
im Well eine insbesondere kreisförmige Fläche ausleuchtet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zusätzlich zur erfindungsgemäßen
Einrichtung zur Durchlichtbeleuchtung eine thermische Stabilisierung des Probenvolumens
in dem Inkubator erreicht wird, indem das Inkubationsvolumen vollständig von
einem thermischen Schutzschild umgeben wird. Das wird dadurch erreicht, dass der
Inkubator eine äußere und eine innere Inkubatorkammer aufweist, wobei
die äußere Inkubatorkammer ein Volumen umschließt, das die innere
Inkubatorkammer umhüllt und die innere Inkubatorkammer dadurch thermisch von
der Umgebung entkoppelt, und wobei die innere Inkubatorkammer ein Volumen umschließt,
das die Probe umhüllt und in der insbesondere die Temperatur, die Luftfeuchte
und der CO2-Gehalt durch Steuergeräte kontrolliert steuerbar vorgesehen
sind und das zusätzlich die innere Inkubatorkammer gegenüber der äußeren
Inkubatorkammer insbesondere mittels einer Dichtung zwischen Inkubatorunterteil
und Inkubatoroberteil abgedichtet ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die äußere Inkubatorkammer,
die als Abdeckhaube in Form eines Gerätedeckels ausgebildet ist und ein Volumen
umschließt, das die innere Inkubatorkammer umhüllt. Dieser Gerätedeckel
des Inkubators weist weiterhin auf seiner Innenseite eine nicht wärmeleitende
Schutzschicht auf und zusätzlich ist an einer Seitenwand des Gerätedeckels
eine Klappe für eine Probenzufuhr vorgesehen.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform zur thermischen Stabilisierung
des Probevolumens wird darin gesehen, dass zwischen einer festen Mikroskoptischplatte
und einem Mikroskopstativ eine beheizbare Zwischenplatte angeordnet ist, die auf
ihrer Unterseite ebenfalls eine nicht wärmeleitende Schutzschicht aufweist.
Die beheizbare Zwischenplatte weist zusätzlich als vorteilhafte Weiterbildung
Aufnahmeelemente zur definierten Befestigung der beheizbaren Zwischenplatte auf
dem Mikroskopstativ auf, die zur thermischen Entkopplung der beheizbaren Zwischenplatte
von dem Mikroskopstativ als Keramikbuchsen mit einem Gewinde ausgebildet sind.
Wesentlich ist an der neuen Erfindung, dass mit dieser Einrichtung
zur Durchlichtbeleuchtung für inverse Mikroskope eine Beobachtung von Lebendzellen
in abgeschlossenen Inkubatoren mittels eines Durchlichtkontrastes erreicht wird.
Dieser Durchlichtkontrast erleichtert einem Mikroskopiker das Finden von Zellen
und eine Einschätzung über den Zustand der Lebendzellen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass durch die Verwendung des Hellfeldkontrastes die Belastung
der lebenden Zellen durch intensives Fluoreszenzlicht gesenkt und der Fluoreszenzfarbstoff
weniger geblichen wird. Dadurch lassen sich die Fluoreszenzen in der Zelle besser
lokalisieren und darstellen.
Wesentliche Vorteile der Beleuchtungseinrichtung bestehen auch darin,
dass sie durch ihren einfachen Aufbau preisgünstig und kompakt im Vergleich
zu bestehenden Durchlichtbeleuchtungen herstellbar und variabel einsetzbar ist.
Weitere Vorteile bestehen darin, dass zusätzlich zur Durchlichtbeleuchtung
und der Sichtbarmachung von Lebendzellen im Durchlicht zur qualitativen Einschätzung
der Zellpopulation und des Zellzustandes durch die Ausführung des Inkubators
eine thermische Stabilisierung des Probevolumens erreicht wird, indem ohne äußere
Störungen die Temperatur im gesamten Probevolumen stabil gehalten wird und
nach einer äußeren Störung die Temperierzeit bis zum thermischen
Gleichgewicht kurz gehalten werden kann, so dass Verluste durch einen nicht kontrollierten
Wärmeabfluss gering gehalten werden. Das führt zu einer deutlichen Verkleinerung
der Wärmelecks, einer Verkleinerung des zu regelnden Wärmereservoirs und
damit zu einer kleineren Leistungsaufnahme und Temperierzeit bei der Einstellung
einer Solltemperatur.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisch in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines Inkubators mit einer Durchlichtbeleuchtungseinrichtung;
2 eine Prinzipskizze des Inkubators mit einer inneren
und einer äußeren Inkubatorkammer.
Die 1 und 2
zeigen das Prinzip einer Durchlichtbeleuchtungseinrichtung für einen Inkubator
1, der eine Durchlichtbeleuchtung und eine innere Inkubatorkammer
2 sowie eine äußere Inkubatorkammer 3 aufweist. Der
Inkubator 1, der den Lebendzellkulturen eine Umgebung zur Verfügung
stellt, in der sie bis zu mehreren Tagen überleben können, muss hermetisch
gegen die Umwelt abgeschlossen sein, um eine definierte Zusammensetzung der eingeschlossenen
Luft und eine genaue Regelung der Temperatur, der Luftfeuchte und des CO2-Gehaltes
zu gewährleisten. Die Lebendzellen befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel
in Töpfchen auf einer im Inkubator 1 als Mikrotiterplatte ausgebildeten
Probenträger 4, der in Abhängigkeit von den zu untersuchenden
Proben auch andere Formen aufweisen kann, beispielsweise eine Petrischale oder dergleichen,
wobei auch die Mikrotiterplatte unterschiedlich ausgeführt sein kann. Die Hauptanforderungen
an die zu realisierende Durchlichtbeleuchtung ist die Sichtbarmachung von lebenden
Zellen im Durchlichthellfeld zur qualitativen Einschätzung der Zellpopulation
und des Zellzustandes. Zellkern und Cytoplasma sollen zu erkennen und zu trennen
sein. Darüber hinaus müssen keine subzellulären Details erkennbar
sein. Dies bedeutet eine geforderte Auflösung von einigen &mgr;m. Zur Erfüllung
dieser Anforderungen ist eine Beleuchtung mit geringer Apertur (< 0,2) erforderlich.
Die Anforderungen an eine chromatische Korrektur sind ebenfalls sehr gering, da
monochrom im Durchlicht beleuchtet und von der Kamera detektiert wird. Die Durchlichtbeleuchtung
besteht daher aus sehr wenigen Komponenten und lässt sich sehr kompakt ausführen.
Die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung besteht im wesentlichen aus mindestens einer
großflächigen LED 5 zur Vermeidung von Beugungserscheinungen
am Objekt bei Verwendung von Punktquellen durch räumliche Kohärenz, aus
einem danach angeordneten Kollektor 6 vorzugsweise aus Kunststoff, einem
Umlenkspiegel 7, der das aus dem Kollektor 6 austretende Strahlenbündel
umlenkt, und einer Linse 8 oder einem Linsensystem zur Brennweitendefinition
des Strahlenbündels, einer nicht näher dargestellten mechanischen Fassung
für die Beleuchtungskomponenten 5, 6, 7,
8 und einem Anschlusskabel für den Stromanschluss der LED
5. Die einzelnen Beleuchtungskomponenten 5, 6,
7, 8 für die Beleuchtungseinheit sind in der Grundform für
den Inkubator 1 gemäß 1 in dieser
Anordnung vorgesehen. Die einzelnen Beleuchtungskomponenten 5,
6, 7, 8 können aber auch in anderen technischen
Ausführungsformen in Abhängigkeit von dem verwendeten Inkubatortyp, dem
eingesetzten Mikroskop, und der zu untersuchenden Lebendzellkulturen als Beleuchtungseinheit
variabel ausgeführt sein. Die flächig ausgebildete LED 5 (vorzugsweise
grün, da die Abbildungsoptik am besten für 546 nm korrigiert ist) wirkt
als diffuse Lichtquelle. Der Kollektor 6 formt dann aus dem von der LED
5 ausgesendeten divergenten Strahlenbündel ein annähernd paralleles
Strahlenbündel, das über den Umlenkspiegel 7 um 90° umgelenkt
wird. Allgemein ist die Brennweite der insbesondere bikonvex ausgebildeten Linse
8 in Abhängigkeit von einer Höhe 14 des Inkubators
1 so dimensioniert, dass ein Strahlenbündel die Wells der Mikrotiterplatte
4 nahezu vollständig mit ausreichender Feldhomogenität ausgeleuchtet.
Dieser Aufbau der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung kann für die unterschiedlichst
ausgebildeten Probenträger 4 eingesetzt werden. Beispielsweise bis
zu einer 100 fachen Vergrößerung mit einer Apertur von 0,75 liefert die
erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung für einen Durchlichtkontrast
im Hellfeld Bilder, die sowohl mit der Kamera aufgenommen, als auch mit dem Auge
beobachtet werden können.
Der Inkubator 1 ist sehr kompakt, lichtdicht sowie thermisch
isoliert aufgebaut und besteht gemäß 2 aus
der inneren Inkubatorkammer 2 und der äußeren Inkubatorkammer
3. Die innere Inkubatorkammer 2 besteht aus einem Inkubatoroberteil
9 mit der Beleuchtungseinrichtung 5, 6, 7,
8 und ist ortsfest über einem Abbildungsobjektiv 12 angeordnet.
Ein Inkubatorunterteil 11 mit dem Probenträger 4 und einem
nicht näher dargestellten in x/y-Koordinaten bewegbaren Mikroskoptisch bewegt
sich relativ zu dem Abbildungsobjektiv 12. Das Inkubatoroberteil
9 wird zu dem Inkubatorunterteil 11 mit einer Dichtung
10 abgedichtet.
Platzsparend ist die Beleuchtungseinrichtung 5,
6, 7 und 8 in das Inkubatoroberteil 9 mit eingebettet.
Die Umlenkung des Strahlenbündels erfolgt über den Umlenkspiegel
7. Um ein zusätzliches Wärmeleck durch eine Durchführung
13 der Beleuchtungseinrichtung durch das Inkubatoroberteil 9 zu
vermeiden, sitzt die Linse 8 in der Durchführung 13 des Inkubatoroberteils
9 und schließt mit ihrer Fassung das Inkubationsvolumen gegen die
äußere Inkubationskammer 3 ab. Die Brennweite der Linse
8 ist so gewählt, dass das Strahlenbündel nach Überbrückung
der Inkubatorhöhe 14 und einer Flüssigkeitssäule im Probenträger
4 beispielsweise eine kreisförmige Fläche von ca. 5 mm Durchmesser
ausleuchtet. Die äußere Inkubatorkammer 3 wird über nicht
näher dargestellte Anschlüsse mit trockner Warmluft, beispielsweise 37°C
versorgt, so dass über das vorgeheizte Luftvolumen in der äußeren
Inkubatorkammer 3 die innere Inkubatorkammer 2 thermisch von der
Außenluft entkoppelt ist. Zusätzlich nimmt die trockene Warmluft aus der
inneren Inkubatorkammer 2 austretende Feuchtigkeit auf und führt sie
aus dem Inkubator 1.
Ausgehend von Inkubatoren in der konventionellen Mikroskopie wird
in der vorliegenden erfinderischen Lösung, da bei einem vollautomatischen Mikroskopsystem
kein direkter Einblick in das Probenvolumen notwendig ist, der Inkubator
1, wie in 2
dargestellt, vollständig von einem thermischen Schutzschild,
einer äußeren Inkubatorkammer 3, die als Abdeckhaube in Form
eines Gerätedeckel 15 ausgebildet ist umgeben, um das Probenvolumen
mit der x/y-Tischverschiebeeinheit vollständig thermisch von der Umgebung zu
entkoppeln. Der Gerätedeckel 15 ist dazu auf der Innenseite mit einer
schlecht wärmeleitenden Schicht, insbesondere mit einer Kunststoffschicht oder
dergleichen versehen, um den Wärmeverlust über den Gerätedeckel
15 zu minimieren. An einer Seitenwand 16 des Gerätedeckels
15 ist weiterhin eine Klappe 17 für die Probenzufuhr angeordnet.
Eine beheizbare Zwischenplatte 18, die zwischen die zwischen einer festen
Mikroskoptischplatte 22 und einem Mikroskopstativ 20 angeordnet
ist, ist auf einer Unterseite 19 gemäß 2
mit einer schlecht wärmeleitenden Schicht versehen, um den Wärmeabfluss
von der beheizbaren Zwischenplatte 18 in das Mikroskopstativ
20 zu minimieren. Die beheizbare Zwischenplatte 18 wird vorzugsweise
über Keramikbuchsen 21, die mit einem Gewinde versehen sind, thermisch
von dem Mikroskopstativ 20 entkoppelt. Dies führt zu einer deutlichen
Verkleinerung der Wärmelecks, einer Verkleinerung des zu regelnden Wärmereservoirs
und damit zu einer kleineren Leistungsaufnahme und Temperierzeit bei der Einstellung
der Solltemperatur. Durch Einführen von trockener Luft in den Optikbereich
des Inkubators 1 unterhalb einer x/y-Tischverschiebeinheit und Erzeugen
eines leichten Überdrucks in diesem Bereich wird verhindert, dass aus dem Inkubator
1 zwischen der Mikroskoptischplatte 22 hindurch Feuchtigkeit in
den Mikroskopraum dringen kann. Das Abbildungsobjektiv 12 ist zusätzlich
durch eine Manschette mit der unteren Tischplatte luftdicht verbunden, so dass dort
kein Luftaustausch stattfinden kann. So wird garantiert, dass die empfindlichen
optischen, mechanischen und elektronischen Elemente eines inversen Mikroskops nicht
durch die aggressive Inkubatoratmosphäre geschädigt werden können.
- 1
- Inkubator
- 2
- innere Inkubatorkammer
- 3
- äußere Inkubatorkammer
- 4
- Probenträger
- 5
- LED
- 6
- Kollektor
- 7
- Umlenkspiegel
- 8
- Linse
- 9
- Inkubatoroberteil
- 10
- Dichtung
- 11
- Inkubatorunterteil
- 12
- Abbildungsobjektiv
- 13
- Durchführung
- 14
- Inkubatorhöhe
- 15
- Gerätedeckel
- 16
- Seitenwand des Gerätedeckels
- 17
- Klappe für Probenzufuhr
- 18
- beheizbare Zwischenplatte
- 19
- Unterseite der beheizbaren Zwischenplatte
- 20
- Mikroskopstativ
- 21
- Keramikbuchse
- 22
- Mikroskoptischplatte
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Anspruch[de] |
Einrichtung zur Durchlichtbeleuchtung und Inkubator für inverse
Mikroskope zur Lebendzellbeobachtung, umfassend ein Mikroskopstativ mit integrierten
optischen Bauelementen zur Strahlführung und Strahllenkung, eine Abbildungsoptik,
eine Beleuchtungseinrichtung sowie einen hermetisch abgeschlossenen Inkubator, in
dem ein Probenträger zur Aufnahme von Lebendzellkulturen auf einem Mikroskoptisch
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) in
einem Inkubatoroberteil (9) eine Beleuchtungseinrichtung für einen
Durchlichtkontrast im Hellfeld aufweist, die ortsfest über einer Abbildungsoptik
(12) angeordnet ist, wobei in einem Inkubatorunterteil (11) des
Inkubators (1) ein Probenträger (4) auf einem Mikroskoptisch
relativ zur Abbildungsoptik (12) bewegbar vorgesehen ist, wobei der Inkubator
(1) insbesondere zwei Inkubatorkammern (2,3) zur thermischen
Entkopplung des Probenvolumens von der Umgebung aufweist, und wobei eine thermische
Entkopplung des Inkubators (1) von dem Mikroskopstativ (20) vorgesehen
ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung
mindestens eine mit einem Stromanschluss verbundene LED (5), einen Kollektor
(6) und einen Spiegel (7) zur Umlenkung eines aus dem Kollektor
(6) austretenden Strahlenbündels auf eine im Strahlengang angeordnete
Linse (8) oder eines Linsensystems zur Ausleuchtung des Probenträgers
(4) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Linse (8) in einer Hülle des Oberteils (9) des Inkubators
(1) so eingebettet ist, dass sie gleichzeitig mit ihrer Fassung ein Inkubationsvolumen
einer inneren Inkubatorkammer (2) gegen das Volumen einer äußeren
Inkubatorkammer (3) abschließt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Linse (8) insbesondere bikonvex ausgebildet ist, wobei in Abhängigkeit
von einer Inkubatorhöhe (14) die Brennweite der Linse (8)
so dimensioniert ist, dass ein Strahlenbündel die Wells des Probenträgers
(4) nahezu vollständig mit einer ausreichenden Feldhomogenität
ausgeleuchtet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Inkubatorkammer (3) des Inkubators
(1) ein Volumen umschließt, das die innere Inkubatorkammer (2)
des Inkubators (1) umhüllt und sie dadurch thermisch von der Umgebung
entkoppelt, wobei die innere Inkubatorkammer (2) ein Volumen umschließt,
das eine Probe umhüllt, in dem die Temperatur, die Luftfeuchte und der CO2-Gehalt
durch Steuerungsgeräte kontrolliert ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die innere Inkubatorkammer (2) gegenüber der äußeren
Inkubatorkammer (3) insbesondere mittels einer Dichtung (10) zwischen
Inkubatorunterteil (11) und Inkubatoroberteil (9) abgedichtet
ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Inkubatorkammer (3), die als Abdeckhaube in Form
eines Gerätedeckels (15) ausgebildet ist, ein Volumen umschließt,
das die innere Inkubatorkammer (2) umhüllt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Gerätedeckel (15) des Inkubators (1) auf seiner
Innenseite eine nicht wärmeleitende Schutzschicht aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass an einer Seitenwand (16) des Gerätedeckels (15) eine
Klappe (17) für eine Probenzufuhr vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen einer festen Mikroskoptischplatte (22) und einem Mikroskopstativ
(20) eine beheizbare Zwischenplatte (18) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Unterseite (19) der beheizbaren Zwischenplatte (18)
eine nicht wärmeleitende Schutzschicht aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die beheizbare Zwischenplatte (18) Aufnahmeelemente (21)
zur Befestigung der beheizbaren Zwischenplatte (18) auf dem Mikroskopstativ
(20) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmeelemente (21) zur thermischen Entkopplung der beheizbaren
Zwischenplatte (18) von dem Mikroskopstativ (20) insbesondere
als Keramikbuchsen (21) mit einem Gewinde ausgebildet sind.
Mikroskop, insbesondere Readermikroskop mit einer Einrichtung zur Durchlichtbeleuchtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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