Sistema de microscopio.

Sistema de microscopio (1) para la observación de fluorescencias de diferentes colorantes fluorescentes en un plano del objeto

(22), en el que el sistema de microscopio (1) comprende un sistema de iluminación (70) para la iluminación del plano del objeto (22) con radiación de iluminación así como un sistema de observación (2) para la preparación de una primera trayectoria de los rayos (33) para la reproducción óptica del plano del objeto (22), en el que el sistema de observación (2) comprende una cámara (56) y un primer soporte de filtro de observación (60), en el que el soporte de filtro de observación (60) lleva al menos dos filtros de observación (61, 62) con diferentes características del filtro (61c, 62c), en el que la característica respectiva del filtro (61c, 62c) comprende, respectivamente, la banda de fluorescencia de un colorante fluorescente a observar y al mimo tiempo excluye parcialmente la banda de fluorescencia de otro colorante de fluorescencia, en el que el sistema de iluminación (70) presenta un primer estado de funcionamiento, en el que la radiación de iluminación presenta un espectro, que comprende una primera banda de excitación (A1) de un primer colorante fluorescente y al mismo tiempo está parcialmente libre de una segunda banda de excitación (A2) de un segundo colorante de fluorescencia diferente del primer colorante de fluorescencia, y en el que el sistema de observación (2) presenta un primer estado de funcionamiento, en el que un primer filtro de observación soportado por el soporte de filtro de observación (60) está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) y una radiación de observación guiada en la primera trayectoria de los rayos de observación presenta, por lo tanto, por secciones un espectro, que comprende una primera banda de fluorescencia (F1) del primer colorante fluorescente, en el que el sistema de iluminación (70) presenta al menos un segundo estado de funcionamiento, en el que la radiación de iluminación presenta un espectro, que comprende la segunda banda de excitación (A2) del segundo colorante fluorescente, y en el que el sistema de observación (2) presenta al menos un segundo estado de funcionamiento, en el que un segundo filtro de observación soportado por el soporte de filtro de observación (60) está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) y una radiación de observación guiada en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) presenta, por lo tanto, por secciones un espectro, que está parcialmente libre de la primera banda de fluorescencia (F1) del primer colorante fluorescente, en el que en al menos un estado de funcionamiento del sistema de iluminación (70) en una trayectoria de los rayos de iluminación (75) acondicionada por el sistema de iluminación (70) está dispuesto un filtro de iluminación (77) soportado por un soporte de filtro de iluminación (76), que es permeable para la banda de excitación (A1, A2) de un colorante fluorescente a observar y al mismo tiempo es esencialmente no transparente para la banda de excitación (A2, A1) de otro colorante fluorescente, y el sistema de iluminación (70) comprende una lámpara, que está configurada para emitir luz blanca, caracterizado por que el primer colorante fluorescente es protoporfirina IX y el segundo colorante fluorescente es indocianina verde, el sistema de iluminación (2) comprende, además, un filtro de bloqueo de infrarrojos (57') soportado por un soporte de filtro de infrarrojos (57), en el que el soporte de filtro de infrarrojos (57) está previsto adicionalmente al soporte de filtro de observación (60) y presenta un primer estado de funcionamiento, en el que la primera trayectoria de los rayos de observación (33) delante de la cámara (56) está libre del filtro de bloqueo de infrarrojos (57') y presenta un segundo estado de funcionamiento, en el que el filtro de bloqueo de infrarrojos (57') está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) delante de la cámara (56), y el sistema de microscopio (1) presenta, además, un control (3), que está configurado para conmutar tanto el sistema de iluminación (70) como también el sistema de observación (2) y el soporte del filtro de infrarrojos (57) al primer estado de funcionamiento o para conmutar tanto el sistema de iluminación (70) como también el sistema de observación (2) y el soporte de filtro de infrarrojos (57) al segundo estado de funcionamiento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/000792.

Solicitante: CARL ZEISS MEDITEC AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: GÖSCHWITZER STRASSE 51-52 07745 JENA ALEMANIA.

Inventor/es: HAUGER,CHRISTOPH, STEFFEN,JOACHIM, JESS,HELGE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Microscopios (oculares G02B 25/00; sistemas polarizantes... > G02B21/16 (adaptados para iluminación ultravioleta)

PDF original: ES-2531757_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sistema de microscopio.
Ilustración 2 de Sistema de microscopio.
Ilustración 3 de Sistema de microscopio.
Ilustración 4 de Sistema de microscopio.
Sistema de microscopio.

Fragmento de la descripción:

Sistema de microscopio

La invención se refiere a un sistema de microscopio de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1. Dicho con mayor exactitud, la presente invención se refiere a un sistema de microscopio, que es adecuado para posibilitar una observación secuencial de un objeto de investigación utilizando diferentes colorantes fluorescentes. En el sistema de microcopio se puede tratar, por ejemplo, de un estéreo microscopio y en particular de un microscopio de operaciones.

Los colorantes de fluorescencia, que irradian como consecuencia de una iluminación con radiación de excitación electromagnética de una primera zona de longitudes de ondas (que se designa a continuación como banda de excitación) una radiación de fluorescencia electromagnética de una segunda zona de longitudes de ondas diferente de la primera zona de longitudes de ondas (es decir, la distancia de excitación) (que se designa a continuación como banda de fluorescencia), se emplean en la medicina para diferentes finalidades. Ejemplos son la visibilidad de determinados tipos de tejidos, de estructuras de tejidos, de funciones de tejidos, etc. En este caso, se administra a un paciente a investigar un colorante fluorescente o un precursor de un colorante fluorescente de este tipo. El colorante se enriquece en determinados tipos de tejidos o bien estructuras de tejidos del paciente, y a través de observación de la radiación fluorescente se pueden hacer visibles estas estructuras de tejidos o bien tipos de tejidos o, en cambio, también el proceso del enriquecimiento y se pueden localizar por un observador. A tal fin, se emplean, en caso necesario, medios auxiliares ópticos más especiales (como por ejemplo cámaras de infrarrojos o cámaras- UV y amplificadores ópticos), puesto que la radiación de fluorescencia es, dado el caso, muy débil y/o está fuera del espectro visible visualmente (aproximadamente 38-78 nm).

Un ejemplo de un colorante de fluorescencia adecuado es indocianina verde (ICG). La banda de excitación de la fluorescencia de este colorante fluorescente está entre 4 nm y 78 nm y la banda de fluorescencia está en aproximadamente 83 nm (y, por lo tanto, fuera de la zona visible en la zona infrarroja próxima). Para la investigación microscópica de un tejido enriquecido con ICG por medio de un sistema de microcopio se dispone en una trayectoria de la radiación de iluminación delante de una fuente de luz (por ejemplo, fuente de luz láser o una lámpara de xenón o una lámpara halógena) un filtro pasabanda de iluminación, cuya característica del filtro se selecciona para que deje pasar la radiación de iluminación de la banda de excitación para ICG (4 nm a 78 nm) hacia el tejido. El tejido es reproducido a través de una óptica de microcopio sobre la primera trayectoria de los rayos de observación sobre una cámara infrarroja (cámara-IR), de manera que en la primera trayectoria de los ratos de observación delante de la cámara-IR está dispuesto un filtro pasabanda de observación, que deja pasar radiación electromagnética de la banda de fluorescencia de ICG (aproximadamente 83 nm), pero no deja pasar la radiación de iluminación. Los datos de la imagen generados a través de la cámara-IR se pueden representar a través de procesamiento electrónico de imágenes sobre un monitor en la zona visible, de manera que la primera trayectoria de los rayos de observación permite una observación de la radiación de fluorescencia. Al mismo tiempo se reproduce el tejido a través de la óptica del microscopio sobre una segunda trayectoria de observación sin filtro de observación sobre una cámara de observación (por ejemplo, una cámara-CCD de 3 chips) y/o un ocular, de manera que para la prevención de errores de colores a través de la porción infrarroja de la radiación de fluorescencia delante de la cámara de observación está previsto un filtro de bloqueo de infrarrojos (filtro de bloqueo IR), que no deja pasar longitudes de ondas de más de aproximadamente 7 nm. De esta manera, la segunda trayectoria de los rayos de observación permite una observación del tejido bajo radiación de iluminación. A este respecto se conoce superponer electrónicamente y representar de manera correspondiente la radiación de la cámara-IR y de la cámara de observación de la primera y de la segunda trayectorias de los rayos de observación, respectivamente.

Una estructura correspondiente se conoce, por ejemplo, a partir de la publicación alemana DE 13 39 784 A1.

La observación simultánea descrita anteriormente del objeto de investigación bajo radiación de iluminación y de la radiación de fluorescencia facilita una orientación con respecto al objeto de investigación en una medida considerable. Esto tiene importancia, por ejemplo, en el marco de una operación.

Además, se conoce la utilización de protoporfirina IX como colorante de fluorescencia. La banda de excitación de la fluorescencia de este colorante de fluorescencia está aproximadamente en 4 nm y la banda de fluorescencia está entre aproximadamente 63 y 73 nm. De manera correspondiente se utiliza en un sistema de microscopio para la iluminación un filtro de iluminación formado por dos filtros pasabanda, que deja pasar solamente radiación de iluminación en la banda de longitudes de ondas de 4-43 nm hacia un tejido enriquecido con protoporfirina IX. En una primera trayectoria de los rayos de iluminación está dispuesto un filtro de observación, que deja pasar la radiación de fluorescencia y no deja pasar la radiación de iluminación. Puesto que la banda de fluorescencia se encuentra de forma predominante en la zona visible y solamente se solapa parcialmente con la zona infrarroja de la zona próxima, se puede realizar una observación con una cámara de observación convencional. Si se realiza la observación por medio de una cámara de observación convencional, entonces, sin embargo, no se puede disponer delante de esta cámara de observación ningún filtro de bloqueo-IR, puesto que de lo contrario una parte de la

radiación de fluorescencia no puede llegar a la cámara.

Otros colorantes de fluorescencia son conocidos por el técnico y/o pueden ser hallados fácilmente por el técnico. En este caso, en investigaciones en seres vivos es deseable, además de una intensidad lo más alta posible de la radiación de fluorescencia y una distancia suficiente entre la banda de excitación respectiva y la banda de fluorescencia, adicionalmente una buena compatibilidad y degradabilidad del colorante de fluorescencia en el organismo observado.

A partir de los ejemplos anteriores se muestra claramente que cada colorante de fluorescencia hace necesaria, de acuerdo con su banda de excitación y su banda de fluorescencia, una adaptación de un sistema de microcopio utilizado. Esto se ¡lustra especialmente con la ayuda de la utilización del filtro de bloqueo-IR delante de la cámara de observación, cuyo filtro de bloqueo-IR debe estar previsto en el caso de utilización de ICG como colorante de fluorescencia delante de la cámara de observación, pero no debe estar previsto en el caso de utilización de protoporfirina IX como colorante de fluorescencia.

En virtud del número grande y, en parte, diferente de filtros necesarios para una observación de fluorescencia, un reequipamiento de un sistema de microscopio para una observación de diferentes colorantes de fluorescencia es muy costoso. Esto tiene como consecuencia que, por ejemplo, en el marco de una operación solamente se utiliza un colorante de fluorescencia, puesto que no está justificado un reequipamiento laborioso del microscopio durante la operación. Con frecuencia tampoco es posible un reequipamiento de este tipo del microscopio por razones de higiene.

Además, existe el peligro de que se mezclen entre sí filtros... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Sistema de microscopio (1) para la observación de fluorescencias de diferentes colorantes fluorescentes en un plano del objeto (22), en el que el sistema de microscopio (1) comprende un sistema de iluminación (7) para la Iluminación del plano del objeto (22) con radiación de iluminación así como un sistema de observación (2) para la preparación de una primera trayectoria de los rayos (33) para la reproducción óptica del plano del objeto (22), en el que el sistema de observación (2) comprende una cámara (56) y un primer soporte de filtro de observación (6), en el que el soporte de filtro de observación (6) lleva al menos dos filtros de observación (61, 62) con diferentes características del filtro (61c, 62c), en el que la característica respectiva del filtro (61c, 62c) comprende, respectivamente, la banda de fluorescencia de un colorante fluorescente a observar y al mimo tiempo excluye parcialmente la banda de fluorescencia de otro colorante de fluorescencia, en el que el sistema de Iluminación (7) presenta un primer estado de funcionamiento, en el que la radiación de Iluminación presenta un espectro, que comprende una primera banda de excitación (A1) de un primer colorante fluorescente y al mismo tiempo está parcialmente libre de una segunda banda de excitación (A2) de un segundo colorante de fluorescencia diferente del primer colorante de fluorescencia, y en el que el sistema de observación (2) presenta un primer estado de funcionamiento, en el que un primer filtro de observación soportado por el soporte de filtro de observación (6) está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) y una radiación de observación guiada en la primera trayectoria de los rayos de observación presenta, por lo tanto, por secciones un espectro, que comprende una primera banda de fluorescencia (F1) del primer colorante fluorescente, en el que el sistema de iluminación (7) presenta al menos un segundo estado de funcionamiento, en el que la radiación de iluminación presenta un espectro, que comprende la segunda banda de excitación (A2) del segundo colorante fluorescente, y en el que el sistema de observación (2) presenta al menos un segundo estado de funcionamiento, en el que un segundo filtro de observación soportado por el soporte de filtro de observación (6) está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) y una radiación de observación guiada en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) presenta, por lo tanto, por secciones un espectro, que está parcialmente libre de la primera banda de fluorescencia (F1) del primer colorante fluorescente, en el que en al menos un estado de funcionamiento del sistema de iluminación (7) en una trayectoria de los rayos de iluminación (75) acondicionada por el sistema de iluminación (7) está dispuesto un filtro de iluminación (77) soportado por un soporte de filtro de iluminación (76), que es permeable para la banda de excitación (A1, A2) de un colorante fluorescente a observar y al mismo tiempo es esencialmente no transparente para la banda de excitación (A2, A1) de otro colorante fluorescente, y el sistema de iluminación (7) comprende una lámpara, que está configurada para emitir luz blanca, caracterizado por que el primer colorante fluorescente es protoporfirina IX y el segundo colorante fluorescente es indocianina verde, el sistema de iluminación (2) comprende, además, un filtro de bloqueo de infrarrojos (57) soportado por un soporte de filtro de infrarrojos (57), en el que el soporte de filtro de Infrarrojos (57) está previsto adlclonalmente al soporte de filtro de observación (6) y presenta un primer estado de funcionamiento, en el que la primera trayectoria de los rayos de observación (33) delante de la cámara (56) está libre del filtro de bloqueo de Infrarrojos (57) y presenta un segundo estado de funcionamiento, en el que el filtro de bloqueo de infrarrojos (57) está dispuesto en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) delante de la cámara (56), y el sistema de microscopio (1) presenta, además, un control (3), que está configurado para conmutar tanto el sistema de Iluminación (7) como también el sistema de observación (2) y el soporte del filtro de Infrarrojos (57) al primer estado de funcionamiento o para conmutar tanto el sistema de Iluminación (7) como también el sistema de observación (2) y el soporte de filtro de Infrarrojos (57) al segundo estado de funcionamiento.

2.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en al menos un estado de funcionamiento del sistema de observación (2) en la primera trayectoria de los rayos de observación (33) está dispuesto un filtro de observación (62) soportado por un primer soporte de filtro de observación (6), que es permeable para la banda de fluorescencia (F1) de un colorante fluorescente observada y al mismo tiempo para la banda de fluorescencia (F2) de otro colorante fluorescente es esencialmente no transparente.

3.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el sistema de observación (2) comprende una segunda trayectoria de los rayos de observación (32) para la reproducción óptica del plano del objeto (22), en el que en la segunda trayectoria de los rayos de observación (32) está dispuesto un segundo soporte de filtro de observación (6), que lleva al menos otro filtro de observación (61, 62) y es conmutable entre un primer estado de funcionamiento y un segundo estado de funcionamiento, y en el que el control (3) está configurado para conmutar opcionalmente tanto el sistema de iluminación (7) como también el segundo soporte de filtro de observación (6) en el primer estado de funcionamiento o tanto el sistema de Iluminación (7) como también el segundo soporte de filtro de observación (6) al segundo estado de funcionamiento.

4.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el segundo soporte de filtro de observación (6) lleva en el segundo estado de funcionamiento un filtro (62), que permite una observación de la fluorescencia del segundo colorante fluorescente.

5.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, en el que al menos un soporte de filtro (6) es conmutable entre un primer estado de funcionamiento, en el que un primer filtro (61) soportado por el soporte de filtro (6) está dispuesto en la segunda trayectoria de los rayos de observación (32) y al menos un segundo estado

de funcionamiento, en el que el primer filtro (61) soportado por el soporte de filtro (6) está dispuesto fuera de la segunda trayectoria de los rayos de observación (32).

6.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que al menos un soporte de filtro (6, 6, 76) presenta un elemento de soporte alojado de forma giratoria alrededor de un eje de articulación (A), y un accionamiento (64, 64, 79) para la rotación del elemento de soporte, y el al menos un filtro (61, 61, 77) soportado por el soporte de filtro (6, 6, 76) está dispuesto, a distancia del eje de articulación (A) sobre el elemento de soporte.

7.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que al menos un soporte de filtro (57) presenta un elemento de soporte móvil linealmente, y está previsto un accionamiento (58) para el movimiento del elemento de soporte, y el al menos un filtro (57) está dispuesto sobre el elemento de soporte.

8.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos un soporte de filtro (57*) lleva un filtro (57*), cuyo filtro (57*) presenta en un primer estado de funcionamiento del soporte de filtro (57*) una primera característica de filtro, y cuyo filtro (57*) presenta en un segundo estado de funcionamiento del soporte de filtro (57*) una segunda característica de filtro, que es diferente de la primera característica de filtro.

9.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que al menos un soporte de filtro presenta un primer estado de funcionamiento, en el que un filtro soportado por el soporte de filtro forma con un choro del núcleo de la trayectoria de los rayos correspondiente, respectivamente, un primer ángulo de inclinación, así como presenta un segundo estado de funcionamiento, en el que el filtro forma con el chorro del núcleo un segundo ángulo de inclinación diferente del primer ángulo de inclinación, en el que el filtro para radiación guiada en la trayectoria de los rayos correspondiente para los al menos dos ángulos de inclinación diferentes presenta al menos dos características de filtro diferentes, y está previsto un accionamiento para el basculamiento del filtro.

1.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el soporte de filtro de iluminación (76) lleva al menos dos filtros de iluminación (77, 78) con diferentes características de filtro, y en el que el primero y/o el segundo soporte de filtro de observación (6, 6) lleva al menos dos filtros de observación (61, 61, 62, 62) con diferentes características de filtro.

11.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 1, en el que el al menos un filtro de iluminación (77) y/o el al menos un filtro de observación (61, 61, 62, 62) y/o el filtro de bloqueo de infrarrojos (57) comprenden un filtro de transmisión o un filtro de reflexión.

12 - Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de microscopio (1) presenta, además, una fuente de rayos de excitación (8) para la iluminación del plano del objeto (2) con radiación de excitación, en el que la anchura de banda de un espectro de la radiación de excitación es inferior a 2 nm y con preferencia es inferior a 1 nm y comprende esencialmente la banda de excitación (A2) de un colorante fluorescente a observar, y en el que la fuente de rayos de excitación (8) presenta un primer estado de funcionamiento, en el que se emite radiación de excitación, y presenta un segundo estado de funcionamiento, en el que no se emite ninguna radiación de excitación, y en el que el control (3) está configurado para conmutar opcionalmente tanto la fuente de rayos de excitación (8) como también el sistema de observación (2) al primer estado de funcionamiento o para conmutar tanto la fuente de rayos de excitación (8) como también el sistema de observación (2) al segundo estado de funcionamiento.

13 - Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de iluminación (7) comprende, además, una primera cámara (56) dispuesta en la primera o en la segunda trayectoria de los rayos de observación (33, 32) para la generación de datos de la imagen, así como una instalación de calibración (59), cuya instalación de calibración (59) recibe los datos de la imagen generados por la cámara (56) y presenta un primer estado de funcionamiento, en el que los datos de la imagen están calibrados en color, y presenta un segundo estado de funcionamiento, en el que deja inalterados los datos de la imagen, y en el que el control (3) está configurado para conmutar opcionalmente tanto el sistema de iluminación (7) como también el sistema de observación (2) y la instalación de calibración (59) a la primer estado de funcionamiento o conmutar tanto el sistema de iluminación (7) como también el sistema de observación (2) y la instalación de calibración (59) al segundo estado de funcionamiento.

14 - Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el sistema de microscopio (1) presenta, además, una interfaz de comunicación (4) conectada con el control (3), cuya interfaz de comunicación (4) posibilita una entrada de un colorante fluorescente deseado, respectivamente, y en el que el control (3) controla los estados de funcionamiento de los soportes de filtro (57, 6, 6, 76) y/o de la fuente de rayos de excitación (8) y/o de la instalación de calibración (57) en función de un colorante fluorescente indicado, respectivamente, a través de la interfaz de comunicación (4) de acuerdo con una dependencia predeterminada.

- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el sistema de observación (2) comprende al menos una segunda cámara (54) y un filtro (52) dispuesto delante de la segunda

cámara (54), en el que a la segunda cámara (54) se puede alimentar a través del filtro (52) una radiación de observación conducida desde la segunda trayectoria de los rayos de observación (32), y en el que el filtro (52) es un filtro de infrarrojos esencialmente permeable para radiación de infrarrojos de zona próxima o un filtro pasabanda con una zona de paso para longitudes de ondas entre 8 nm y 9 nm.

16.- Sistema de microscopio (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la lámpara del sistema

de iluminación (7) es una lámpara de xenón (71) o una lámpara halógena.