用于光片显微技术的设备的制造方法
【专利说明】用于光片显微技术的设备
[0001] 本发明涉及一种用于光片显微技术的设备。这种设备包括用于容纳位于介质中的 样本的样本容器，其中，样本容器相对于平面形的、通常水平的参照面被定向。该设备还包 括具有照明物镜的照明光学系统，用于以光片照明样本，其中，照明物镜的光学轴线与光片 位于这样的平面中，该平面与参照面的法线围成不等于〇的照明角度β。最后，该用于光片 显微技术的设备还包括具有检测物镜的检测光学系统，检测物镜的光学轴线与参照面的法 线围成不等于〇的检测角度S。照明物镜和检测物镜在此也可以构建为所谓的双物镜，如 例如在ΕΡ0 866 993Β1中所描述的那样。两个物镜于是综合在共同的结构单元中，于是， 各个光学系统，即物镜及其所属的光路和位于其中的光学元件，共享一些元件。
[0002] 这种设备尤其在检查生物样本时使用，在该检查中，以光片照明样本，光片的平面 与检测的光轴线以不等于0的角度相交。通常在此，光片与通常为检测物镜的光轴线的检 测方向围成直角。借助该也称作SPIM(SelectivePlaneIlluminationMicroscopy选择 性平面照明显微镜）的技术可以在较短时间中也建立较厚样本的空间记录。基于光学剖切 结合在垂直于剖面的方向上的相对运动，可以以图像方式、空间延展地示出样本。
[0003] SP頂技术优选用于荧光显微镜，在那里该技术也称作LSFM(LightSheet FluorescenceMicroscopy光片焚光显微镜）。相对于诸如共焦激光扫描显微镜或二光子 显微镜的其它已知方法而言，LSFM技术具有多个优点：因为检测可以在宽视场中进行，所 以可以采集更大的样本区域。虽然分辨率比共焦激光扫描显微镜小一些，但是用LSFM技术 还可以分析更厚的样本，因为进入深度更大。此外，在该方法中，样本的光负荷是最小的，这 尤其降低了使样本褪色的风险，因为样本仅通过与检测方向成不为〇的角度的薄光片被照 射。
[0004] 在此，不仅能使用例如借助圆柱透镜产生的纯静态光片，还能使用准静态光片。该 准静态光片可以通过用于光束迅速扫描样本的方式来产生。通过使光束经历相对于待观察 样本的极为快速的相对运动以及在此时间上相继地多次连续进行，形成了光片状的照明。 在此，将其上的传感器最终成像样本的相机的积分时间（Integrationszeit)选择为使得 扫描在积分之间内完成。替代具有2D阵列的相机，还可以使用结合检测光学系统中的重新 扫描（Rescan)的阵列传感器。该检测还可以共焦地进行。
[0005] SP頂技术如今在文献中被多次描述，例如在DE10257423A1和基于其的TO 2004/053558A1 中或者在概览性文章"SelectivePlaneIlluminationMicroscopy TechniquesinDevelopmentalBiology发育生物学中的选择性平面照明显微镜技术"， J.Huisken等著，发表于 2009 年，杂志Development，136 卷，1963 页中。
[0006] 光片显微镜的主要应用之一在于成像平均尺寸的、大小为100 ym至数毫米的有 机体。通常，这些有机体嵌入在琼脂糖凝胶中，其又位于玻璃毛细管中。玻璃毛细管被从上 方或下方引入到装有水的样本室中，并且将样本从毛细管中挤出一段。用光片照明琼脂糖 中的样本，并且用垂直于光片和由此也垂直于光片光学系统的检测物镜将荧光在照相上成 像。
[0007] 光片显微镜的该方法具有三大缺点。首先，待检查的样本比较大，它源自发育生物 学。此外，由于样本准备和样本室的尺寸，光片较厚并且由此限制了可达到的轴向分辨率。 再者，样本准备是麻烦的，与在荧光显微镜用于检查单个细胞时常用的标准样本准备和标 准样本保持也不兼容。
[0008] 为了能够至少部分地避开这些限制，近年来发展了SP頂结构，其中照明物镜和检 测物镜相互垂直，并且分别以45°的角度从上方指向样本。如果例如将样本保持部位于其 上的桌面或者另一水平面看做参照面，则照明角度β和检测角度δ分别为45°。这种结 构例如在W0 2012/110488Α2 和在W0 2012/122027Α2 中被描述。
[0009] 样本在这种结构中例如位于皮氏培养皿的底板上。该皮氏培养皿装有水，照明物 镜和检测物镜浸泡在该液体中，水也承担了浸没液体的功能。该方法提供了在轴向上较高 分辨率的优点，因为可以产生更薄的光片。由于该更高的分辨率，于是可以检查更小的样 本。样本准备也变得简单很多。然而，一个大不利在于样本准备和样本保持还是不符合所 提及的标准。于是皮氏培养皿必须较大，以便将两个物镜都浸泡在该培养皿中，而不碰到培 养皿的边缘。微量滴定板，也称作多孔板是在生物学很多领域中的标准并且恰也在对单个 细胞的荧光显微学分析中使用，微量滴定板在所述方法中无法使用，因为物镜不能以被浸 到格栅状布置在板上的很小的凹处中。另一缺点在于，用该构造难以短时内分析多个样本 (高通量筛选技术），因为物镜在样本变更时必须被清洁，以避免不同样本间的污染。
[0010] 本发明的任务在于改进开头所述类型的用于光片显微技术的设备，使得尤其简化 以高通量分析样本，方法是，简化可以容纳多个样本的微量滴定板、即样本保持部的使用。 [0011] 该任务在开头描述类型的用于光片显微技术的设备中这样解决，即，在盖部上构 建有至少一个至少部分对于照明和检测光透明的拱曲部用于容纳样本，其中，该拱曲部具 有内边界面和外边界面。以该方式，明显简化了物镜对样本的到达，尤其可以使用微量滴定 板和可旋转的微量滴定板，与样本位于容器底板上和尤其将直立的显微镜配置用于分析的 情况相比，微量滴定板的凹处可以以较小的横向尺寸来配置。
[0012] 在此重要的是，拱曲部的形状、其在观察中的位置以及照明和检测物镜的光学轴 线的位置相互协调，以便避免或最小化像差，该像差例如与光路对边界面的倾斜穿过和由 此样本容器的倾斜光入射和光出射相关联。该协调以如下方式进行，即，照明和检测物镜的 光学轴线与内边界面和外边界面的法线至少在光学轴线穿过边界面的区域中围成最小角 度，即为〇或者很小，例如至多5度的角度。如果光学轴线和边界面相互垂直，则仅出现球 面像差，其如在已知的、适配于顶板玻璃的显微镜物镜中可以被校正。
[0013] 拱曲部的形状在此是任意的，只要遵守所提及的条件。拱曲部例如可以取半圆桶 或半球形的形状，其中，于是在协调过的最佳配置的设备中，两个物镜的光学轴线与半圆桶 的表面上的切线的法线相重合。
[0014] 在一个特别优选的构型中，至少一个拱曲部具有两个从盖部和样本容器突出的、 具有平行的边界面的板状元件，它们在拱曲部的与样本容器的其余部分距离最大处（在构 建为凹槽的拱曲部中为凹槽的最低处，在构建为突起部的拱曲部中为突起部的最高处）在 至少一个点上接触，在该点上，凹槽或者突起部或者说样本容器或容器顶板向下或向上封 闭。第一板状元件的边界面的法线在此在照明物镜的光学轴线穿过的区域中与该光学轴线 重合，使得该法线和该光学轴线在该板状元件的边界面的任何位置上都平行于照明物镜的 光学轴线。相应地，第二板状元件的边界面的法线与检测物镜的光学轴线重合，于是在第二 板状元件的边界面的任何位置上都平行于该光学轴线。这在拱曲部相对于两个物镜的位置 方面进行的协调中实现了较高的灵活性。意味着内边界面和外边界面的相互平行层的平台 却不是必要的，尤其在两个板状元件接触的区域中不是必要的，该区域可以设在具有小曲 率的内侧上，从而例如在凹槽的情况下一方面在凹槽最低点上将凹槽的强度增大并且另一 方面还阻止了污染物的顽固附着，如在两个以某角度相碰的平面形板材，即在具有至少部 分V型横截面的凹槽中那