EP0977069B2

Method and apparatus for confocal microscopy

Abstract

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EP0977069B2, drawing sheet 1
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Expired 1 July 2019, 7.2 years ago.

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13 claims: 7 independent, 6 dependent

  1. 1
    Verfahren zur konfokalen Laserscan-Mikroskopie, bei dem - Laserlicht verschiedener Spektralbereiche in einen Mikroskopstrahlengang eingekoppelt und - bei dem eine zu untersuchende Probe in mindestens zwei Koordinatenrichtungen mit einer Scan-Einrichtung zeilenweise gescannt und das Probenlicht spektral detektiert wird, wobei aus dem von den beaufschlagten Orten reflektierten und/oder emittierten Licht wenigstens ein Bild der Probe erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass das Laserlicht während der Bildaufnahme in seiner spektralen Zusammensetzung verändert wird und in einer Scanzeile nebeneinander liegende Probenorte mit Laserlicht unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung beaufschlagt werden, - dass durch die Beaufschlagung der Probe mit dem Laserlicht jedem Probenort eine charakteristische spektrale Zusammensetzung des Laserlichts zugeordnet wird, so dass - beim Abtasten bestimmter Orte der Probe (37) gezielt eine Veränderung der spektralen Zusammensetzung des Laserlichts vorgenommen wird, - dass das Laserlicht während der Bildaufnahme auch in seiner Intensität verändert wird und in einer Scanzeile nebeneinander liegende Probenorte mit Laserlicht unterschiedlicher Intensität beaufschlagt werden und - dass durch die Beaufschlagung der Probe mit dem Laserlicht jedem Probenort eine ortsspezifische intensität zugeordnet wird, - wobei Orte (37) der Probe, die sich innerhalb eines auszuwertenden Details (35) der Probe befinden, im Vergleich zu Orten (36), die sich außerhalb des auszuwertenden Details (35) der Probe befinden, mit einer unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung des Laserlichts beaufschlagt werden.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Zusammensetzung und/oder die Intensität des Laserlichtes während der Ablenkung durch zeitweise zusätzliche Einkopplung einzelner oder mehrerer Spektralanteile oder durch zeitweises Unterbrechen der Einkopplung einzelner oder mehrerer Spektralanteile verändert wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung des Laserlichtes während der Ablenkung zeitweise unterbrochen wird.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Zeile nebeneinanderliegenden Orte mehrfach mit dem eingekoppelten Laserlicht beaufschlagt und dabei stets dieselben Orte Laserlicht mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung und/oder mit unterschiedlicher Intensität ausgesetzt werden.
  5. 5
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spektralanteile mit den Wellenlängen λ A1 =633nm, λ A2 =568nm, λ A3 =543nm, λ A4 =514nm, λ A5 =488nm und/oder λ A6 =458nm im VIS-Bereich sowie mit den Wellenlängen λ A7 =351nm und/oder λ A8 =364nm im UV-Bereich zeitweise zusätzlich eingekoppelt werden oder deren Einkopplung zeitweise unterbrochen wird.
  6. 6
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von jedem einzelnen beaufschlagten Ort der Probe reflektierte und/oder emittierte Licht im Hinblick auf seine spektralen Eigenschaften und seine Intensität bewertet wird, wobei die Bewertung zeitlich synchron zur Beaufschlagung desselben Ortes und unter Berücksichtigung der spektralen Zusammensetzung und/oder der Intensität des Laserlichtes erfolgt, mit dem dieser Ort beaufschlagt wurde.
  7. 7
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von jedem einzelnen beaufschlagten Ort reflektierte und/oder emittierte Laserlicht mit mehreren Detektionskanälen detektiert wird, wobei die einzelnen Detektionskanäle zum Empfang unterschiedlicher Spektralanteile ausgelegt sind.
  8. 8
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Zusammensetzung und/oder die Intensität des in den Mikroskopstrahlengang eingekoppelten Laserlichtes der Anregungsstrahlung eines in der Probe enthaltenen oder auf die Probe aufgebrachten Fluoreszenzfarbstoffes entspricht und die einzelnen Detektionskanäle zum Empfang der vom Fluoreszenzfarbstoff ausgehenden Emissionsstrahlung ausgelegt sind.
  9. 9
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mathematische Verknüpfung von Daten, die die spektrale Zusammensetzung und/oder die Intensität des auf einen Ort gerichteten Laserlichtes charakterisieren, von Daten der Bewertungsergebnisse des von demselben Ort reflektierten und/oder emittierten Lichtes und der diesem Ort entsprechenden Ablenkpositionen zum Zweck der Bestimmung der von ausgewählten Orten einge grenzten Flächen und/oder Volumina und/oder zur Ermittlung von Stellsignalen für die Änderung der spektralen Zusammensetzung und/oder der Intensität des auf diesen Ort zu richtenden Laserlichtes vorgenommen wird.
  10. 10
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung der spektralen Zusammensetzung und/oder der Intensität des eingekoppelten Laserlichts vorgenommen wird und eine mathematische Verknüpfung der Bewertungsergebnisse der auf einen bestimmten Ort gerichteten Laserstrahlung mit den Bewertungsergebnissen des von diesem Ort reflektierten und/oder emittierten Lichts erfolgt.
  11. 11
    Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Position einer optischen Grenzschicht Ablenkpositionen des Mikroskopstrahlenganges für nebeneinander liegende Orte bestimmt und abgespeichert werden, für die die Unterschiede der spektralen Eigenschaften des von diesen Orten reflektierten und/oder emittierten Lichts über einen vorgegebenen Schwellwert hinausgehen.
  12. 12
    Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit den gespeicherten Ablenkpositionen Stellsignale für die spektrale Zusammensetzung und/oder die Intensität des Laserlichts für die Beaufschlagung dieser Orte bei einem nachfolgenden Abtastzyklus ermittelt und vorgegeben werden.
  13. 13
    Laser-Scan-Mikroskop zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche, mit - einem Lasermodul zur Erzeugung von Laserlicht mit verschiedenen auswählbaren Spektralanteilen, - mit Single-Mode-Fasern zur Einkopplung des Laserlichtes in den Mikroskopstrahlengang, - mit einer mindestens zweidimensional ablenkenden Scan-Einrichtung, - mit einem Mikroskopobjektiv, welches das Laserlicht auf eine Probe fokussiert, - mit mehreren Detektoren für den Empfang verschiedener Spektralanteile des von der Probe reflektierten und/oder emittierten Lichtes und - mit einer Auswerteschaltung, die den Ausgängen der Detektoren nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass im Lasermodul mehrere einzeln ansteuerbare Einzel- und/oder und/oder Multiwellenlängenlaser und ein AOTF vorgesehen sind, wobei die Scan-Einrichtung und der AOTF synchron ansteuerbar sind, - dass als Detektoren Photomultiplier (PMT) und zur Aufzweigung der von der Probe ausgehenden Reflexions- und/oder Emissionsstrahlung in einzelne Detektionskanäle auf ansteuerbaren Wechseleinrichtungen angeordnete und gegeneinander austauschbare Farbteiler vorgesehen sind, - dass die Steuereingänge des Lasermodules, der Scan-Einrichtung sowie der Wechseleinrichtungen mit den Ausgängen der Auswerteschaltung verbunden sind, - dass ein Strahlungsanteil des in den Mikroskopstrahlengang eingekoppelten Laserlichtes auf einen optoelektronischen Empfänger gerichtet ist, dessen Ausgang mit der Auswerteschaltung in Verbindung steht und - dass in der Auswerteschaltung eine mathematische Verknüpfung der Ausgangssignale des optoelektronischen Empfängers mit den Ausgangssignalen der PMT und mit den Ablenksignalen für die Scan-Einrichtung vorgesehen ist.
Independent claims13