DE10018251C2 - Laserschneid-Vorrichtung mit Mikroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserschneid-Vorrichtung mit einem Mikroskop, einem x-y-Tisch, der eine Tischoberfläche definiert, einer Laseranordnung und einer Halterung zur Aufnahme eines Objektträgers, welcher derart in der Halterung sitzt, dass das Präparat der Tischoberfläche gegenüberliegt, wobei eine Auffangvorrichtung mit mindestens einem Behältnis zum Auffangen ei­ nes ausgeschnittenen Präparatteils vorhanden ist.

Die DE 196 16 216 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur La­ ser-Dissektion von biologischen Objekten. Sie weist eine Mikroskopanord­ nung zur Betrachtung von Dünnschnitten der Objekte auf einem Objektträger auf, wobei der Objektträger auf einer in den xy-Tisch integrierten Halterung aufliegt und sich der Dünnschnitt an der Unterseite des Objektträger befindet. Eine Laseranordnung erzeugt einen fokussierten Laserstrahl zum Heraus­ schneiden von Probenmaterial aus den Dünnschnitten. Die Laseranordnung und der Objektträger sind relativ zueinander verschiebbar. Unterhalb des xy- Tisches ist eine Auffangvorrichtung zur Aufnahme des herausgeschnittenen Probenmaterials angeordnet. Die Auffangvorrichtung besteht aus einem oder mehreren Behältnissen.

Der Nachteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass die Auffang­ vorrichtung von unten in die Tischaussparung in den Bereich unterhalb des Präparats eingebracht werden muss. Dieser Bereich ist vom Benutzer schlecht einzusehen bzw. zu erreichen. Besonders schlecht zugänglich ist dieser Bereich bei xy-Tischen, die als Drei-Platten-Tische aufgebaut sind und deswegen eine höhere Bauform aufweisen. Auch bei motorisch betriebenen xy-Tischen ist der Bereich schlecht zugänglich, da die Antriebsmotoren den Zugang zu dem Bereich unterhalb des Präparats erschweren. Insbesondere sind Auffangvorrichtungen bestehend aus Arrays von einzelnen Behältnissen in den meisten Fällen nicht zu verwenden.

Die DD 245 501 A1 beschreibt einen Objekttisch für ein Mikroskop mit einem Objekthaltersystem. Dabei werden die verwendeten Objektträger von unten gegen eine Anschlagfläche geklemmt, so dass ihre Oberfläche stets in der Fokusebene des Mikroskops liegt. Eine Laserschneid-Vorrichtung wird nicht beschrieben, entsprechend auch keine Auffangvorrichtung.

Die US 5,691,841 offenbart einen Antrieb für einen xy-Mikroskoptisch, mit dem dieser um die optische Achse gedreht wird. Es werden weder eine La­ serschneid-Vorrichtung noch eine Auffangvorrichtung beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Laserschneid-Vorrichtung zum Laserschneiden mikroskopi­ scher Präparate so auszugestalten, dass die Handhabung einer Auffangvor­ richtung zur Aufnahme des ausgeschnittenen Präparatteils sicher, einfach und bequem erfolgen kann. Ferner soll die Kontamination der Behältnisse der Auf­ fangvorrichtung mit während des Schneidens freigesetzten Partikeln auf ein Minimum reduziert werden.

Dieser Aufgabe wird gelöst durch eine Laserschneid-Vorrichtung mit einem Mikroskop, einem x-y-Tisch, der eine Tischoberfläche definiert, einer Laser­ anordnung und einer Halterung zur Aufnahme eines Objektträgers, welcher derart in der Halterung sitzt, dass das Präparat der Tischoberfläche gegenü­ berliegt, wobei eine Auffangvorrichtung mit mindestens einem Behältnis zum Auffangen eines ausgeschnittenen Präparatteils vorhanden ist, wobei diese Laserschneid-Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,

• - dass der xy-Tisch eine feststehende Basisplatte, eine untere in y-Richtung verfahrbare Platte sowie eine obere in x-Richtung verfahrbare Platte aufweist, auf welcher die Halterung mit min­ destens einem Abstandselement befestigt ist.
• - wobei zwischen der Halterung und der Tischoberfläche durch das Abstandselement ein freier Arbeitsraum definiert ist, in dem die Auffangvorrichtung anordenbar ist,
• - und dass zwischen der Halterung und der Auffangvorrichtung eine relativ zur optischen Achse feststehende, mit einem Aus­ schnitt um die optische Achse versehene Kontaminations­ schutzplatte angeordnet ist, welche die Tischoberfläche über­ spannt.

Es ist besonders vorteilhaft, dass beider Laserschneid-Vorrichtung eine sichere und leicht zu handhabende Aufnahme der ausgeschnittenen Präparatteile in dafür vorge­ sehene Behältnisse einer Auffangvorrichtung gewährleistet ist. Durch die be­ sondere Anordnung der Halterung für den Objektträger oberhalb des xy- Tisches, die eine räumliche Trennung zwischen dem Objektträger und der Tischoberfläche des xy-Tisches bewirkt, kann in dem dadurch entstehenden freien Arbeitsraum eine geeignete Auffangvorrichtung zugeführt werden. Es ist auf besonders einfache Weise möglich, die Auffangvorrichtung mit ihrem mindestens einen Behältnis in eine solche Position zu bringen, dass ausge­ schnittene Präparatteile in die dafür vorgesehenen Behältnisse gelangen. Der Benutzer der Vorrichtung bzw. des Mikroskops braucht dabei keinerlei kompli­ zierten Handhabungen vornehmen. Die Auffangvorrichtung kann im freien Arbeitsraum auf der Tischoberfläche verschoben werden. Dies kann manuell oder motorisch geschehen.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist, dass durch die besonde­ re Anordnung der Objektträger in der Halterung die durch den Laserstrahl ausgeschnittenen Präparatteile aufgrund der Schwerkraft in die dafür vorge­ sehene Behältnisse gelangen. Es ist somit keinerlei zusätzliche Einwirkung erforderlich und die Gefahr der Kontamination bzw. der Präparatschädigung ist nahezu ausgeschaltet. Für eine weitere Vermeidung der Kontamination der Behältnisse durch Staub aus der Umgebungsluft oder von Präparatteilen, die durch das Laserschneiden freigesetzt werden, ist eine Kontaminationsschutz­ platte unmittelbar unter der Halterung für den Objektträger vorgesehen. Die Kontaminationsschutzplatte ist derart mit Halteelementen an der feststehen­ den Basisplatte des xy-Tisches befestigt, dass zwischen der Tischoberfläche und der Kontaminationsschutzplatte unter der Halterung ein annähernd abge­ schlossener Raum entsteht. Die Kontaminationsschutzplatte weist eine relativ zur optischen Achse des Objektivs feststehende Öffnung auf, durch die das Licht für die Präparatbeleuchtung gelangt und das ausgeschnittene Präparat­ teil in das Behältnis fällt.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung liegt darin, dass die Verschiebung des Prä­ parats mit den vorhandenen Bedienelementen des xy-Tisches erfolgt, die dem Benutzer von üblichen Mikroskop-Tischen vertraut sind. Dabei kann das Ver­ fahren des xy-Tisches sowohl manuell als auch motorisch erfolgen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Laserschneid-Vorrichtung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Laserschneid-Vorrichtung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Haltern eines Präparats für das Laserschneiden,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung in der durch die optische Achse und die x-Richtung aufgespannten Ebene, wobei zusätzlich die Lage der Auffangbehälter dargestellt ist, und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei die gleiche Ansicht wie aus Fig. 2 Verwendung findet.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Haltern eines Präparats für das Laser­ schneiden. Die Vorrichtung weist einen xy-Tisch 2 auf, der an ein herkömmli­ ches Mikroskop (nicht dargestellt) angesetzt werden kann. Der xy-Tisch kann manuell oder mittels Motoren (nicht dargestellt) verfahren werden. Auf den Aufbau des Mikroskops braucht nicht näher eingegangen zu werden, da die­ ser einem Fachmann hinlänglich bekannt ist. Das Mikroskop definiert eine optische Achse 24, die in Fig. 1 als eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Der xy-Tisch 2 weist eine feststehenden Basisplatte 18 auf. Auf der festste­ henden Basisplatte 18 ist eine verfahrbare Platte 20 angebracht, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in y-Richtung 20a verfahrbar ist. Die y- Richtung 20a ist in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil dargestellt.

Auf der verfahrbaren Platte 20 ist eine in x-Richtung 22a verfahrbare Linear­ führung 22 angebracht. Die x-Richtung 22a ist in Fig. 1 durch einen weiteren Doppelpfeil dargestellt. Auf der Linearführung 22 ist ein Abstandselement 15 befestigt, mit dem eine Halterung 14 für einen Objektträger 6 verbunden ist. Die Platte 20 und die Linearführung 22 sind jeweils mittels Rollenlagern 23 verfahrbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Halterung 14 mit­ tels zweier Rändelschrauben 21 mit dem Abstandselement 15 lösbar befes­ tigt.

Der xy-Tisch 2 definiert eine Tischoberfläche 4. Die Halterung 14 ist durch das Abstandselement 15 derart von der Tischoberfläche 4 beabstandet, dass zwi­ schen der Tischoberfläche 4 und der Halterung 14 ein freier Arbeitsraum 16 ausgebildet ist.

Der xy-Tisch 2 besitzt eine Aussparung 26. Die Aussparung 26 ist derart be­ züglich zum Mikroskop zugeordnet, dass die optische Achse 24 durch die Aussparung 26 verläuft. Die Halterung 14 ist U-förmig ausgestaltet, wobei ein erster und ein zweiter Schenkel 28 und 30 ausgeformt sind. Zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 28 und 30 ist ein Freiraum 32 gebildet, der durch den Objektträger 6 überspannt ist. Der Freiraum 32 ist bezüglich der Aussparung 26 derart angeordnet, dass die optische Achse 24 durch beide verläuft. Durch diese Anordnung der Aussparung 26 im xy-Tisch 2 und des Freiraums 32 ist eine Durchlichtbeleuchtung des auf dem Objektträger 6 auf­ gebrachten Präparats 8 (siehe Fig. 2) möglich.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung aus Fig. 1 in der durch die optische Achse und die x-Richtung aufgespannten Ebene dargestellt. Auf der feststehenden Basisplatte 18 ist die in y-Richtung verfahrbare Platte 20 ange­ ordnet. Die verfahrbare Platte 20 definiert die Tischoberfläche 4 des xy- Tisches 2. Auf der Tischoberfläche 4 ist eine Auffangvorrichtung 10 vorgese­ hen, die mit einer Verstellvorrichtung (siehe Fig. 3) versehen sein kann. Es ist selbstverständlich, dass die Auffangvorrichtung 10 auch manuell in dem durch das Abstandselement 15 definierten freien Arbeitsraum 16 bewegt wer­ den kann.

Der Objektträger 6 ist derart über dem Freiraum 32 der Halterung 14 ange­ ordnet, dass sich das Präparat 8 vollständig in dem Freiraum 32 befindet. Bei einem auf der Halterung 14 befindlichen Objektträger 6 ist das Präparat 8 derart angeordnet, dass es sich direkt gegenüber der Tischoberfläche 4 be­ findet. Ein Objektiv 36 des Mikroskops ist auf der optischen Achse 24 dem Objektträger 6 zugeordnet und erzeugt ein Bild von dem Präparat 8. Ferner wird durch das Objektiv 36 ein eingekoppelter Laserstrahl 38 auf das Präparat 8 gerichtet, um aus dem Präparat 8 einen kleinen Teil auszuschneiden. Die Auffangvorrichtung 10 befindet sich derart unter dem Präparat 8, dass der ausgeschnittene Teil direkt aufgrund der Schwerkraft in ein Behältnis 12 der Auffangvorrichtung 10 fällt. Die Zahl der Behältnisse 12 der Auffangvorrich­ tung 10 kann an die Benutzungsbedingungen angepasst werden.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung zum Laser­ schneiden von Präparaten 8 dargestellt. An der feststehenden Basisplatte 18 sind zwei Halteelemente 40 befestigt. Die Halteelemente 40 tragen eine Kon­ taminationsschutzplatte 42, die zwischen der Halterung 14 und der Auffang­ vorrichtung 10 relativ zur optischen Achse 24 feststeht. Die Kontaminations­ schutzplatte 42 überspannt die gesamte Tischoberfläche 4 und begrenzt da­ mit den freien Arbeitsraum 16 nach oben. Sie ist mit einem Ausschnitt 44 um die optische Achse 24 versehen. Die Auffangvorrichtung 10 mit Behältnissen 12 für die Aufnahme der ausgeschnittenen Präparatelemente ist in dem freien Arbeitsraum 16 angeordnet. Die Auffangvorrichtung 10 kann ein Array von Behältnissen 12 aufweisen.

Durch die Kontaminationsschutzplatte 42 wird verhindert, dass Staub oder andere Partikel aus der Umgebungsluft sich in den Behältnissen 12 der Auf­ fangvorrichtung 10 niederschlagen. Hinzu kommt, dass mit der Kontaminati­ onsschutzplatte 42 der Niederschlag von Präparatteilen, die während des La­ serschneidens aus dem Präparat 8 freigesetzt werden, in die Behältnisse 12 verhindert ist. Als vorteilhaft erweist sich hierbei, dass durch den Ausschnitt 44 in der Kontaminationsschutzplatte 42 immer nur ein Behältnis 12 der Auf­ fangvorrichtung 10 offen ist, während die übrigen Behältnisse 12 abgedeckt sind.

Eine Verstellvorrichtung 46 ist mit der Auffangvorrichtung 10 verbunden, und beide sind auf der Tischoberfläche 4 angeordnet. Neben der manuellen Be­ dienung der Verstellvorrichtung 46 kann auch ein Motor 48 für das motorische Verfahren der Verstellvorrichtung 46 auf der Tischoberfläche 4 vorgesehen sein. Der Motor 48 ist mit einem Rechner 50 verbunden, der für die Steuerung der Verstellvorrichtung 46 verantwortlich ist. Der Rechner 50 verschiebt die Auffangvorrichtung 10 derart, dass sich jeweils das gewünschte Behältnis 12 unter der Aussparung 44 und damit unter dem Bereich des Präparats 8 befin­ det, der gerade dem Laserschneidevorgang unterzogen ist. Wenn der Laser­ schneidevorgang abgeschlossen ist, fällt das ausgeschnittene Präparatele­ ment aufgrund der Schwerkraft in das Behältnis 12. Der Rechner 50 wird, falls erforderlich, ein anderes oder leeres Behältnis 12 entsprechend positionieren, um damit ein neues ausgeschnittenes Präparatelement aufzufangen.

Der Rechner 50 ist ferner mit einem Monitor 52 verbunden. Über den Monitor 52 kann, z. B. mithilfe einer (nicht dargestellten) Maus, die gewünschte Schnittlinie durch den Benutzer ausgewählt und der Schneidevorgang beo­ bachtet werden. Im Falle eines im Rechner 50 installierten Bildanalysesys­ tems (nicht dargestellt) kann der Schneidevorgang geregelt und überwacht werden. Der Rechner 50 stellt automatisch die für einen optimalen Schnitt erforderlichen Parameter automatisch ein, beispielsweise Intensität des La­ sers, Breite der Schnittlinie, Verfahrgeschwindigkeit des xy-Tisches, Beleuch­ tung des Mikroskops.

Die Kontaminationsschutzplatte 42 ist direkt unter der Halterung 14 vorgese­ hen. Der auf der Halterung 14 abgelegte Objektträger 6 ist durch ein Objektiv 34 der Mikroskops beobachtbar. Das Objektiv 34 ist z. B. an einem Revolver (nicht dargestellt) angebracht, damit ein Benutzer zwischen mehreren Ver­ größerungen für die Präparatbetrachtung wählen kann. Ebenso sind optische Elemente (nicht dargestellt) vorgesehen, die den Laserstrahl 38 derart in das Mikroskop einkoppeln, dass der Laserstrahl 38 im wesentlichen entlang der optischen Achse 24 des Objektivs 34 verläuft. Mit ein und demselben Objektiv 34 wird für den Benutzer ein Bild des Präparats 8 erzeugt und zugleich der Laserstrahl zum Schneiden auf das Präparat 8 abgebildet.

Claims (7)

1. Laserschneid-Vorrichtung mit einem Mikroskop, einem x-y-Tisch (2), der eine Tischoberfläche (4) definiert, einer Laseranordnung und einer Halterung (14) zur Aufnahme eines Objektträgers (6), welcher derart in der Halterung (14) sitzt, dass das Präparat (8) der Tischoberfläche (4) gegenüberliegt, und wobei eine Auffangvorrichtung (10) mit mindes­ tens einem Behältnis (12) zum Auffangen eines ausgeschnittenen Präparatteils vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der xy-Tisch (2) eine feststehende Basisplatte (18), eine untere in y-Richtung (20a) verfahrbare Platte (20) sowie eine obere in x-Richtung (22a) verfahrbare Platte (22) aufweist, auf welcher die Halterung (14) mit mindestens einem Abstands­ element (15) befestigt ist,
wobei zwischen der Halterung (14) und der Tischoberfläche (4) durch das Abstandselement (15) ein freier Arbeitsraum (16) de­ finiert ist, in dem die Auffangvorrichtung (10) anordenbar ist,
und dass zwischen der Halterung (14) und der Auffangvorrich­ tung (10) eine relativ zur optischen Achse (24) feststehende, mit einem Ausschnitt (44) um die optische Achse (24) versehe­ ne Kontaminationsschutzplatte (42) angeordnet ist, welche die Tischoberfläche (4) überspannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere verfahrbare Platte (22) als Linearführung ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der xy-Tisch (2) motorische Antriebe für die x-Richtung (22a) und die y-Richtung (20a) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Mikroskop eine optische Achse (24) definiert, dass der xy- Tisch (2) eine Aussparung (26) aufweist und derart dem Mikroskop zugeordnet ist, dass die Aussparung (26) um die optische Achse (24) herum angeordnet ist, um eine Durchlichtbeleuchtung des Präparats (8) zu ermöglichen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Auffangvorrichtung (10) mit einer Verstellvorrichtung (46) zum Positionieren der Auffangvorrichtung (10) relativ zum Präparat (8) ver­ bunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellvorrichtung (46) mindestens ein Bedienelement für manuelle Bedienung zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellvorrichtung (46) mindestens ein Motor (48) zugeord­ net ist.