CN111051956A - 浸渍显微镜检查 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使用显微镜对样本成像的显微镜物镜，所述显微镜物镜(7)具有由围绕物(8b)包围的前透镜(8)，并且被设计用于在浸渍液体(9)的情况下的显微镜检查。在所述显微镜物镜中，所述前透镜(8)和/或其围绕物(8b)设置有涂层(10)，所述涂层(10)可以在排斥所述浸渍液体(9)的状态与不排斥所述浸渍液体(9)的状态之间切换。

Description

浸渍显微镜检查

发明领域

本发明涉及一种用于使用显微镜对样品成像的显微镜物镜，其中，显微镜物镜包括被围绕物包围的前透镜并且被实施用于在浸渍液体的情况下的显微镜检查。此外，本发明涉及一种用于通过浸渍显微镜检查来检查要设置在样品载体上或盖玻片下的样品的样品载体或盖玻片。本发明同样涉及一种用于在显微镜检查过程中使用浸渍显微镜通过显微镜检查来检查样品的方法，其中使用包括由围绕物包围的前透镜的显微镜物镜。最后，本发明还涉及一种包括前述类型的显微镜物镜的浸渍显微镜。

背景技术

现有技术已经公开了用于确保显微镜物镜的前透镜用浸渍介质尽可能完全地润湿的各种方法。EP 1717628 A1和EP 2256535 A1公开了一种用于倒置显微镜物镜(即，从下方通过显微镜检查来检查样品的显微镜物镜)的机构。在物镜壳体的前边缘上设置了机构，所述机构防止放置在前透镜上的浸渍液滴在物镜壳体的前边缘上方流走。此外，提供了以目标方式向下排出浸渍液体的流出管。边缘的内部区域被配置成排斥显微镜被设计用于其的浸渍液体。周围的外部区域以完全相反的方式来配置，并且因此它将到达它的浸渍液体排出到外部。参考进一步的公开，JP 4603295讨论了避免物镜内部被浸渍液体污染的各种概念。其中描述的两种解决方案对应于指定EP文献的解决方案。在日本公开中描述的第三种解决方案在物镜上设置凹槽，所述凹槽防止过量的浸渍液体流入物镜中。此外，对于基于油浸的显微镜，JP 4603295提出了在透镜表面上的亲脂性涂层，所述亲脂性涂层被透镜表面的边缘上的疏脂性涂层包围。因此，现有技术涉及避免物镜被浸渍液体污染的各种方法或以目标方式排出过量浸渍液体。

当使用浸渍介质时，特别是在扫描显微镜检查的情况下，出现困难。物镜能够在样品上方移位的行进速度受到在太高的移动速度下产生剪切力的事实的限制，所述剪切力可能导致浸渍膜撕裂或导致弹性浸渍介质的不可接纳变形。在弹性浸渍介质的情况下，过大的剪切力有时可以使盖玻片移位，并因此导致样品被破坏。未完全固定的样品保持器也可以以这种方式移位，从而使得不可能再次接近样品中定义的坐标。这些问题只能通过在显微镜检查过程开始时使用过量的浸渍介质来抵消，以便补偿由于行进速度和所形成的剪切力而导致的浸渍介质损失或变形的事实，从而导致光束路径的部分没有浸渍介质。然而，因此，样品变得被浸渍介质污染，并且浸渍介质消耗有时相当高，这是昂贵的。

特别是在可以与不同的浸渍液体一起使用的显微镜物镜的情况下，对于使用者来说，移除浸渍液体是冗长乏味的。物镜被浸渍液体污染是一个问题。受污染的浸渍物镜导致差的成像质量，不适合于当前显微镜检查过程的浸渍液体的残留物粘附到所述受污染的浸渍物镜。

发明内容

因此，本发明基于确保显微镜检查中一致的高成像质量的目标。

在独立权利要求中定义了本发明。从属权利要求定义了优选的配置。

用于使用浸渍显微镜对样品成像的显微镜物镜包括前透镜。这由围绕物包围。其被实施为用浸渍液体的显微镜检查。前侧(例如，所述前透镜和/或其围绕物)可以在排斥所述浸渍液体的状态与不排斥或甚至吸引所述浸渍液体的状态之间切换。作为替代方案或除此之外，样品载体或盖玻片具有这样的配置。这在每种情况下可以通过表面处理来实现，所述表面处理赋予所期望的、可切换的排斥性质。该处理可以是涂层。同样地，结构可以引入到表面中，所述结构产生所述性质，或者所述表面可以以一些其它方式(举例来说，化学地)处理，以便获得所述性质。就下文提到的涂层来说，这纯粹是以实例方式。

举例来说，从J.Lahann等人的“可逆切换表面(A Reversibly SwitchingSurface)”(《科学》(Science)，第299卷，第371到374页)，或者N.Nakayama等人的“用于细胞粘附行为的控制的光敏氟聚合物涂覆表面(Light-Sensitive Fluorpolymer CoatedSurface for Control of Cell Adhesion Behaviour)”(《生物工程与生物技术前沿第十届世界生物材料大会会议摘要》(Front.Bioeng.Biotechnol.Conference Abstract:10thWorld Biomaterials Congress)，数字对象标识符:10.3389/conf.FBIOE.2016.01.01728)，或者R.Rosario等人的“莲花效应放大光诱导的接触角切换(Lotus Effect Amplifies Light-Induced Contact Angle Switching)”(《物理化学快报》(J.Phys.Chem.B.Letters)2004，108(34)，第12640到12642页)知晓涂层。

所述显微镜物镜可以以电方式或者通过以特定类型的照射辐射而在排斥液体的状态与不排斥或有时甚至吸引所述液体的状态之间切换。通过将所述处理切换到排斥所述浸渍液体的所述状态中，这种可切换性允许容易地清洁所述显微镜物镜。然后，所述浸渍液体在所述显微镜物镜上流走。

优选的是，通过在所述围绕物上和在物镜壳体上设置浸渍排斥边界(例如，层)而在所述物镜上提供用于被排斥的浸渍液体的排出通道，所述边界包围所述前透镜。所述边界使得远离所述前侧延伸的区域在所述物镜围绕物和物镜壳体上清晰可见。它限定了排出通道。在工艺中使用的浸渍介质排斥处理可以与所述显微镜物镜的所述前透镜上的相同。然而，由于浸渍介质优选地在任何时候不应粘附到所述物镜围绕物和物镜壳体，所以优选使它们始终是疏脂性且疏水性的。在所述排出通道的端部处提供用于所述排出的浸渍介质的容器是有利的。

在本发明的范围内，可切换排斥性质也可以设置在用于显微镜检查的样品载体或盖玻片上。术语“样品载体”和“盖玻片”在这里应该被广义地解释，并且特别地包括膜片或其它样品定界元件。只要在下文提到所述样品载体或盖玻片，就包含这样的元件。这减少了制剂侧上的污染，并且确保了所述表面的完全润湿，使得不存在由于划痕和污染所致的图像伪影。

在显微镜包括具有前述可切换性的显微镜物镜的情况下，控制装置优选地实施成使得跟在显微镜检查过程完成之后，通过将所述物镜和/或样品载体/盖玻片切换到排斥所述浸渍液体的所述状态中，所述控制装置从所述显微镜物镜上清除掉所述浸渍液体。

如果所述显微镜包括所述指定的显微镜物镜和所述指定的样品载体或盖玻片两者，则可以有利地使用所述控制器的这种切换。这里，可以扫描所述样品以找到要通过显微镜检查的区域，其中，在这种状态中，所述控制装置将所述样品载体或所述盖玻片切换到排斥所述涂层的所述状态中。在随后实施的扫描浸渍显微镜检查中，所述样品载体或所述盖玻片的所述表面处于排斥所述浸渍介质的状态中，被所述浸渍介质润湿的所述浸渍物镜以相对方式在所述表面上方移位。以这种方式，低得多的剪切力作用于所述浸渍介质中。所述表面没有被浸渍液体弄脏。一旦施加，液滴就残留在所述物镜上，因为由于所述排斥涂层，其不会粘附或涂抹在所述样品载体或盖玻片的所述表面上。一旦在扫描过程的范围内已经发现待成像的区域，所述控制装置就将所述样品载体/盖玻片上的所述涂层切换到不排斥所述浸渍液体的所述状态中。这确保了当通过显微镜检查来检查待成像的区域时，所述样品载体或所述盖玻片和所述显微镜物镜被所述浸渍液体最佳润湿。

所述样品载体或盖玻片的所述排斥处理允许所述浸渍物镜从所述样品移除，使得尽可能没有浸渍液体残留在所述样品载体/盖玻片上。这里存在多种选项。首先，可以简单地将所述物镜从所述样品载体/盖玻片的所述表面移除。在这样做时，所述物镜与被处理表面之间的距离增加，直到所述浸渍液体由于所述样品载体/盖玻片的所述表面的所述排斥性质而尽可能完全地残留在所述物镜上。作为替代方案或除此之外，所述物镜可以相对于所述表面横向地移位，直到它已经移动到所述样品载体/盖玻片的所述边缘上方为止。以这种方式，同样地操纵所述浸渍液体，使得它保持在所述物镜上，并且不在所述样品载体/盖玻片上。该过程的优点在于，在具有浸渍的物镜与不具有浸渍的物镜(例如，实施为概览物镜的物镜)之间的改变是容易可能的，而不会使所述图像恶化。由于在移除所述浸渍物镜之后没有浸渍液体残留在所述表面上，所以对于无浸渍物镜(例如，所述概览物镜)，也不会产生干扰。

在倒置显微镜的情况下，所提出的措施是可能的，并且同样在直立显微镜检查或光片显微镜检查的情况下也是可能的。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上文指定的特征和下文要解释的特征不仅可以以指定的组合使用，而且可以以其它组合使用或单独使用。

附图说明

下文参考附图，基于示例性实施例，更详细地解释本发明，附图同样公开了本发明的基本特征。这些示例性实施例仅是图示性的，而不应被解释为限制性的。以实例方式，具有多个元件或部件的示例性实施例的描述不应被解释为意指所有这些元件或部件对于实现是必要的。相反，其它示例性实施例也可以含有替代元件和部件、更少的元件或部件或附加的元件或部件。除非另外说明，否则不同示例性实施例的元件或部件可以彼此组合。针对示例性实施例中的一个描述的修改和变化也可以适用于其它示例性实施例。为了避免重复，在不同附图中的相同或对应元件由相同的附图标记标示，并且没有多次解释。

在附图中：

图1示出了倒置显微镜的示意性图示，

图2示出了图1中的图示的放大细节，

图3示出了图1中的显微镜的物镜的顶侧，

图4示出了物镜的平面视图，并且

图5A到图5D示出了在显微镜检查过程期间显微镜物镜和盖玻片的不同状态。

具体实施方式

图1示意性地示出了倒置显微镜1，倒置显微镜1包括在镜臂3的基部中的换镜旋座。样品台4也位于镜臂3上，样品5设置在样品台4上。照射装置从上方照射样品5，保持在换镜旋座2中的物镜7从样品5的面向物镜的表面6对被照射的样品5成像(参考图2)。

图2示出了物镜7与样品5之间的关系的放大视图，后者由样品载体5a与位于其上的样品物质5b和盖玻片5c组成。

物镜7包括前透镜8，浸渍液体9被施加到前透镜8上。取决于应用(即样品)而适当地选择浸渍液体。在一些实施例中，物镜7被设计用于特定的浸渍液体。浸渍液体9位于盖玻片5c与物镜7的前透镜8之间的间隙中。可替选地，物镜7可以经由样品载体5a对样品5b成像。涂层10在每种情况下都被施加到盖玻片5c的面向物镜7的表面6和物镜7的前侧，从而有可能通过切换装置14在两种状态之间切换所述涂层。在第一状态中，涂层10排斥浸渍液体9。于是，在油基浸渍液体的情况下，涂层是疏脂性的，并且在水基浸渍液体9的情况下，涂层是疏水性的。优选地，它既是疏脂性的又是疏水性的，即全疏性的。切换装置14由控制装置C致动，并且取决于涂层10的配置而相应地设计。在由电气装置切换的涂层10的情况下，切换装置14是涂层10的对应布线和触点。在通过光来切换的涂层10的情况下，切换装置14是以适合方式作用于涂层10的适当的光源。

在图2中所示的状态中，物镜7上的涂层10被切换到非排斥状态，并且盖玻片上的涂层被切换到排斥状态。这是为显微镜检查过程的阶段设置的，其中物镜7和盖玻片5c相对于彼此移位，这在图2中通过箭头11显现。在这个示例性实施例中，物镜7被移位。同样有可能移动样品载体5a或两者。为了在沿着所绘制的箭头的移位期间浸渍液体9不会涂抹在盖玻片5c上，并且因此从前透镜8与盖玻片5c之间的间隙中消失，将设置在面向物镜7的表面6上的涂层10切换为排斥浸渍介质9。于是，涂层10的效应是浸渍液体9在已经在其上施加涂层10的表面6处被排斥。图2通过大于90°的接触角α对此进行了说明(图中绘出了反角180°-α)。

物镜7的前侧(即，特别是前透镜8)也设置有涂层10和切换装置14(这可以是相同或专用切换装置)。在图2的状态中，物镜7上的涂层10被切换到不排斥浸渍液体9的状态中。在沿着箭头的相对移位的情况下，浸渍液体9因此可靠地粘附到显微镜物镜7，并且同时不会涂抹在盖玻片5c上方。

在所图示的实施例中，另一层11沿着物镜壳体向下延伸。这是可选的。其使排出通道12自由，在排出通道12上显微镜物镜7的前侧的壳体和边缘没有被涂覆。由于涂层的这种缺少，一旦涂层10被切换到排斥，所施加的浸渍液体9就向下流动穿过排出通道12。排出通道12在接收不想要的液体的容器13中终止。

图4示出了物镜7的前侧的平面视图。涂层10覆盖前透镜8，前透镜8仅以虚线绘出。然而，边缘设置有层11。这实现了被涂层10排斥的浸渍液体不能覆盖具有层11的表面。相比之下，排出通道12根本没有被涂覆，并且因此被排斥的浸渍液体可以通过排出通道12流到容器13。

图5A到图5D示出了特别是在显微镜检查过程中可以使用的各种阶段，其中，最初应当通过扫描浸渍显微镜检查找到待成像的区域(所谓的感兴趣区域)，并且然后通过显微镜检查来详细地检查。图5A示出了在显微镜检查过程开始时的显微镜物镜7。涂层10被切换到由“+”象征的非排斥状态中。浸渍液体9在显微镜物镜7的前侧上的接触角小于90°。

图5B示出了其中寻找待成像的区域的状态。物镜7和样品5相对于彼此移位。物镜7被切换到其涂层10的吸引状态中，并且盖玻片5c被切换到排斥状态中。这通过“-”符号可见。由于盖玻片5c的表面6上的涂层10的排斥性质，出现显著大于90°的接触角。在附图中绘出了补角(180°-α)。

一旦已经发现了感兴趣区域，盖玻片5c上的涂层10就被切换到吸引状态。这可以在图5C中看到。然后，在盖玻片5c上出现显著小于90°的接触角α，并且因此当通过显微镜检查来详细检查待成像的区域时，确保了盖玻片5c的最佳润湿。

一旦已经完成成像，盖玻片5c就被切换回到排斥状态中，并且物镜7被提起离开盖玻片。由于涂层10现在的排斥性质，浸渍液体9完全与盖玻片5c分离。没有污染物残留。

最后，如图5D中可见，物镜7上的涂层被切换到排斥状态中，从而导致显著大于90°的接触角α。由于附加层11，浸渍液体9然后仅可以沿着图5D中所示的箭头通过排出通道流到容器13。在必要的情况下，该过程通过换镜旋座2枢转或旋转物镜7来辅助。

在所描述的示例性实施例中，可切换涂层10既设置在物镜7上，又设置在样品载体5a或盖玻片5c上(取决于哪个元件位于物镜7的前面)。然而，本发明不限于该组合；可切换涂层也可以仅用在物镜7或样品载体5a或盖玻片5c上。

Claims (10)

1.一种用于使用显微镜对样品成像的显微镜物镜，其中，所述显微镜物镜(7)包括由围绕物(8b)包围的前透镜(8)，并且被实施用于在存在浸渍液体(9)的情况下的显微镜检查，其特征在于，所述前透镜(8)和/或其围绕物(8b)能够在排斥所述浸渍液体(9)的状态与不排斥所述浸渍液体(9)的状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的显微镜物镜，其特征在于，所述前透镜(8)和/或其围绕物(8b)的可切换区域设置有永久地排斥所述浸渍液体的边界(14)，其中，远离所述前透镜(8)延伸并且用作用于被排斥的浸渍液体(9)的排出通道(11)的区域不是排斥性的。

3.根据权利要求2所述的显微镜物镜，其特征在于，所述边界(14)是疏脂性且疏水性的。

4.根据权利要求3或4所述的显微镜物镜，其特征在于，所述流出通道(14)在用于所排出的浸渍液体(9)的容器(12)处终止。

5.一种用于通过显微镜检查来检查样品(5b)的样品载体或盖玻片，所述样品(5b)将被设置在所述样品载体(5a)上或被设置在所述盖玻片(5c)下，其特征在于，所述样品载体(5a)或所述盖玻片(5c)能够在排斥浸渍液体(9)的状态与不排斥所述浸渍液体(9)的状态之间切换。

6.一种显微镜物镜或样品载体或盖玻片，其特征在于，不排斥所述浸渍液体(9)的状态是吸引所述浸渍液体(9)的状态。

7.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的显微镜物镜(7)的显微镜，其特征在于控制装置(C)，所述控制装置(C)被实施为通过将所述显微镜物镜(7)切换到排斥所述浸渍液体(9)的状态而在完成显微镜检查过程之后从所述显微镜物镜(7)清除掉所述浸渍液体(9)。

8.一种根据权利要求7所述的显微镜和根据权利要求5或6所述的样品载体或盖玻片的组合，其特征在于，出于定位所述样品(5b)上的待成像的区域的目的，所述控制装置(C)被实施为将所述样品载体(5a)或所述盖玻片(5c)切换到排斥所述浸渍液体(9)的状态中，同时，将所述显微镜物镜(7)切换到不排斥浸渍液体(9)的状态中，并且将所述显微镜物镜(7)和所述样品(5b)相对于彼此移位，并且在设定所述样品(5b)上的待成像的区域之后，将所述样品载体(5a)或所述盖玻片(5c)切换到不排斥所述浸渍液体(9)的状态中，并且通过显微镜检查对所述样品(5b)的待成像的区域成像。

9.一种在显微镜检查过程中通过使用显微镜进行显微镜检查来检查样品的方法，其中，使用显微镜物镜(7)，所述显微镜物镜(7)包括由围绕物(8b)包围的前透镜(8)并且被用于在存在浸渍液体(9)的情况下的显微镜检查，其特征在于，所述前透镜(8)和/或其围绕物(8b)能够在排斥所述浸渍液体(9)的状态与不排斥所述浸渍液体(9)的状态之间切换，并且在完成所述显微镜物镜过程之后，通过将所述显微镜物镜(7)切换到排斥所述浸渍液体(9)的状态中而从所述显微镜物镜(7)清除掉所述浸渍液体(9)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用根据权利要求5或6所述的样品载体或盖玻片，其中，出于定位所述样品(5b)上的待成像的区域的目的，将所述样品载体(5a)或所述盖玻片(5c)切换到排斥所述浸渍液体(9)的状态中，同时，将所述显微镜物镜(7)切换到不排斥所述浸渍液体(9)的状态中，并且将所述显微镜物镜(7)和所述样品(5b)相对于彼此移位，并且在已经设定了所述样品(5b)上的待成像的区域之后，将所述样品载体(5a)或所述盖玻片(5c)切换到不排斥所述浸渍液体(9)的状态中，并且通过显微镜检查来对所述样品的待成像的区域成像。

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