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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR TREATING A BIOLOGICAL OBJECT WITH LASER RADIATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/015775
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a method and an apparatus for treating a biological object (30, 32). Here, the object (32) is irradiated with a laser beam (31) and the laser beam is focused onto at least two different focal planes (35, 36, 37), wherein during the irradiation, the focus of the laser beam is located at least approximately inside the object (32).

Inventors:
SAEGMUELLER BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/005817
Publication Date:
February 05, 2009
Filing Date:
July 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL MICROIMAGING GMBH (DE)
SAEGMUELLER BERND (DE)
International Classes:
G01N1/06
Domestic Patent References:
WO2004061425A12004-07-22
WO2006134142A12006-12-21
WO2001079806A12001-10-25
WO2004061425A12004-07-22
WO2006134142A12006-12-21
Foreign References:
DE10015156A12001-10-18
EP1269142A12003-01-02
EP1269142A12003-01-02
Attorney, Agent or Firm:
STICHT, Andreas (Thomas-Wimmer-Ring 15, München, DE)
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Claims:

P A T EN T AN S P Rü C H E

1. Verfahren zum Bearbeiten eines biologischen Objekts (30, 32), umfassend: Bestrahlen des biologischen Objekts (30, 32) mit einem Laserstrahl (31), und automatisches Fokussieren des Laserstrahls (31) auf mindestens zwei verschiedene Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) während des Bestrahlens des biologischen Objekts (30, 32), wobei während des Bestrahlens der Fokus des Laserstrahls zumindest näherungsweise innerhalb des biologischen Objekts (30, 32) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das biologische Objekt auf einem Träger (14, 23) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) parallel zu einer Ebene des Trägers sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) senkrecht zu der Richtung stehen, in welcher der Laserstrahl (31) auf das biologische

Objekt (30, 32) trifft.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) einen vorgegebenen Abstand (δz) zueinander aufweisen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestrahlen des biologischen Objekts (30, 32) ein Schneiden des biologischen Objekts (30, 32) mit dem Laserstrahl (31) umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei in zumindest einer der mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (24, 25, 26) eine geschlossene Schnittlinie (27, 28, 29) mit dem Laserstrahl (31) abgefahren wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,

wobei zumindest eine Schnittlinie (33, 34, 38) abschnittsweise in verschiedenen der mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (35, 36, 37) abgefahren wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Aufnehmen eines mindestens eines Abbilds des biologischen Objekts (30, 32), und

Auswählen der mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen in Abhängigkeit von dem mindestens einem aufgenommenen Abbild.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei in einer Vielzahl von verschiedenen Aufnahmefokusebenen jeweils ein Abbild des biologischen Objekts (30, 32) aufgenommen wird, und wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen in Abhängigkeit von den aufgenommenen Abbildern ausgewählt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei für jeden zu bestrahlenden Abschnitt des biologischen Objekts (30, 32) diejenige Aufnahmefokusebene bestimmt wird, in welcher die beste Fokussierung des jeweiligen zu bestrahlenden Abschnitts vorliegt, und, wobei die Fokusebene zum Bestrahlen des jeweiligen Abschnitts in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufnahmefokusebene mit bester Fokussierung festgelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen aus der Vielzahl von Aufnahmefokusebenen ausgewählt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Aufnehmen des mindestens einen Abbilds nach dem z-Stapel- Verfahren erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestrahlen des biologischen Objekts (30, 32) mit dem Laserstrahl ein Anregen von Fluoreszenzelementen in dem biologischen Objekt (30, 32) umfasst.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestrahlen des Objekts (30, 32) mit dem Laserstrahl (31) eine Ablation eines Teils des biologischen Objekts umfasst.

15. Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts, umfassend: einen Laser (18) zum Erzeugen eines Laserstrahls (31), eine Optik (16, 17, 12) zum Fokussieren des Laserstrahls (31) und zum Lenken des Laserstrahls (31) auf das biologische Objekt (30, 32), und eine Steuerung (19, 20, 21, 22) zum Steuern der Fokussierung des Laserstrahls (31), wobei die Steuerung (19, 20, 21, 22) derart ausgestaltet, dass sie den Laserstrahl während eines Bestrahlens des biologischen Objekts (30, 32) auf mindestens zwei verschiedene Fokusebenen fokussiert, wobei während des Bestrahlens der Fokus des Laserstrahls zumindest näherungsweise innerhalb des biologischen Objekts liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Vorrichtung einen Träger (14, 23) zum Aufnehmen des biologischen Objekts (30, 32) umfasst, wobei die mindestens zwei Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) parallel zu einer Ebene des Trägers (14, 23) sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die mindestens zwei verschiedenen Fokusebenen (24, 25, 26; 35, 36, 37) senkrecht zu der Richtung sind, in welcher der Laserstrahl (31) auf das biologische Objekt trifft.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15-17, wobei die Vorrichtung ein Mikroskop (13) umfasst, wobei die Optik ein Objektiv (12) des Mikroskops umfasst.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15-18, weiterhin umfassend: eine Bildaufnahmeeinrichtung (31) zum Aufnehmen mindestens eines Abbilds des biologischen Objekts (30, 32), wobei die Steuerung (19, 20, 21, 22) derart ausgestaltet ist, dass sie die mindestens zwei Fokusebenen in Abhängigkeit von einer Analyse des mindestens einen Abbilds des biologischen Objekts (30, 32) auswählt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15-19, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 15 ausgestaltet ist.

Description:

Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts mit

Laserstrahlung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts mittels Laserstrahlung.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist auch beispielsweise aus der EP 1 269 142 A der Anmelderin bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung können beispielsweise ausgewählte Bereiche aus biologischen Objekten mittels eines gepulsten Lasers computergesteuert nach dem Prinzip der so genannten Lasermikrodissektion ausgeschnitten werden. Dabei kann beispielsweise von einem Benutzer mittels eines Computers eine Schnittlinie vorgegeben werden, woraufhin ein computergesteuertes Ausschneiden des gewünschten Bereichs aus dem biologischen Objekt oder der biologischen Masse erfolgt. Optional können die so ausgeschnittenen Bereiche dann mittels eines Laserimpulses in einen Auffangbehälter katapultiert werden.

Die in der EP 1 269 142 A beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Bearbeitung von biologischen Objekten, welche planar auf einen Objektträger aufliegen und/oder nicht zu dick sind, so dass der Laserstrahl auf einfache Weise auf die Ebene des Objekts fokussiert werden kann und ausreichend ist, das biologische Objekt vollständig durchzuschneiden, wobei die Laserenergie derart gewählt, dass der ausgeschnittene Bereich für darauf folgende Untersuchungen verwertbar bleibt.

Die in der EP 1 269 142 A beschriebene Vorrichtung eignet sich auch für andere Arten der Bearbeitung von biologischen Massen bzw. Objekten. Beispielsweise können durch einen entsprechend fokussierten Laserstrahl fluoreszierende Stoffe in einer biologischen Masse zur Fluoreszenz angeregt werden. Auch hier eignet sich die Vorrichtung insbesondere für die Behandlung von planar auf einem Objektträger befindlichen biologischen Objekten begrenzter Dicke.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit dicke und/oder nicht planar aufliegende biologische Objekte bearbeitbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten eines biologischen Objekts, wobei das biologische Objekt auf einen Träger angebracht ist, umfasst das Bestrahlen des biologischen Objekts mit einem Laserstrahl und das automatische Fokussieren des Laserstrahls zum Bestrahlen auf mindestens zwei verschiedene Fokusebenen, wobei der Fokus des Lasers zumindest näherungsweise innerhalb des Objekts liegt, z.B. maximal 20 μm außerhalb des Objekts.

Durch die automatische Einstellung des Laserfokus auf mindestens zwei verschiedene Ebenen können auch nicht dicke oder nicht planar auf dem Träger liegende Objekte bearbeitet werden.

Die mindestens zwei verschiedenen Ebenen können eine Vielzahl von verschiedenen Ebenen mit vorgegebenen Abständen umfassen. In anderen Worten kann ein vorgegebenes Ebenenraster verwendet werden. In diesem Fall liegt der Laserfokus zumindest näherungsweise innerhalb des Objekts, wenn er sich maximal auf der unmittelbar oberhalb oder unmittelbar unterhalb des Objekts liegenden Ebene der Vielzahl von Ebenen befindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei für verschiedene Arten von biologischen Objekten, z.B. Gewebeschnitte, Zellkulturen und dergleichen.

Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Bestrahlen des Objekts zum Ausschneiden eines interessierenden Bereichs aus dem Objekt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dabei auf jeder mindestens zwei verschiedenen Ebenen eine geschlossene Schnittlinie mit dem Laser abgefahren, so dass ein stufenweises Ausschneiden des interessierenden Bereichs aus einem dickeren Objekt erfolgen kann.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden zusätzlich oder alternativ nicht geschlossene Schnittlinien auf den mindestens zwei verschiedenen Ebenen verwendet. Hierdurch können insbesondere nicht planar auf dem Träger aufliegende Objekte bearbeitet werden.

Um beispielsweise für derartige nicht geschlossene Schnittlinien zu ermitteln, wo der Laserstrahl auf welche Ebene der mindestens zwei Ebenen fokussiert wird, können Informationen aus einem bildgebenden Verfahren wie beispielsweise dem so genannten z- Stapeln verwendet werden. Bei dem z-Stapeln wird beispielsweise mittels eines Mikroskopaufbaus in verschiedenen Fokusebenen eines Objektivs ein Bild des Objekts aufgenommen, wobei ein resultierendes Bild aus denjenigen Teilen der Einzelbilder zusammengesetzt wird, welche scharf fokussiert sind. Die Ebenen zur Aufnahme der Einzelbilder können bei einem Ausfuhrungsbeispiel die mindestens zwei Ebenen umfassen. In diesem Fall kann der Laserfokus beim Bestrahlen des Objekts jeweils auf diejenige Ebene eingestellt werden, in welcher an dem entsprechenden Ort bei dem bildgebenden Verfahren die beste Fokussierung vorliegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zum Ausschneiden interessierender Bereiche verwendet werden, sondern beispielsweise zum Abtragen (Ablaueren) eines Teils der Dicke des Objekts, zur Anregung von Fluoreszenz in dem biologischen Objekt und/oder zum Bleichen von bleichbaren Absorbern in dem biologischen Objekt. Auch andere Anwendungen sind möglich.

Eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten eines Objekts umfasst einen Laser, eine Optik zum Fokussieren des Lasers auf ein auf dem Träger befindliches Objekt und eine Fokussierungssteuerung, welche derart ausgestaltet ist, dass sie den Laserstrahl auf mindestens zwei verschiedene Ebenen parallel zu der durch den Träger definierten Ebene bei der Bestrahlung des Objekts fokussiert.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines biologischen Objekts zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Seitenansicht eines biologischen Objekts zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 4.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1-5 beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von biologischen Objekten, in Form eines Mikroskopsystems, welches beispielsweise zur Lasermikrodissektion, d.h. zum Schneiden von biologischen Objekten, zum Katapultieren mittels Laserstrahlung sowie auch allgemein zur Manipulation von biologischen Objekten mittels Laserstrahlung benutzt werden kann.

Das in Fig. 1 gezeigte System umfasst eine Laservorrichtung 11 mit einem Laser 18. Der Laser 18 kann beispielsweise ein Neodym- YAG-Laser mit Frequenzverdreifacher sein. Es sind jedoch auch andere Arten von Lasern wie beispielsweise Festkörperlaser, Gaslaser wie beispielsweise Stickstofflaser oder Farbstofflaser möglich. Ein von dem Laser 18 emittierter Laserstrahl wird durch eine Optik 15, 16 und Spiegel 17 in ein Mikroskop 13 eingekoppelt und zu einem Mikroskopobjektiv 12 des Mikroskops 13 gelenkt. Die Optik 15, 16 umfasst dabei bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel einen Neutraldichtefilter 15 zur Einstellung der Intensität des Laserstrahls und Linsen 16 zur Fokussierung des Laserstrahls. Insbesondere ist durch diese Anordnung eine Einstellung der Fokussierung des Laserstrahls sowohl durch das Mikroskopobjektiv 12 als auch durch die Linsen 16 möglich, so dass der Laserstrahl sowohl zusammen mit dem Mikroskop 12 als auch unabhängig hiervon fokussiert werden kann. Die Spiegel 17 können jeweils als herkömmliche entsprechend beschichtete Spiegel oder auch als Strahlteiler beispielsweise in Form von Prismen ausgestaltet sein.

Das in Fig. 1 dargestellte Mikroskop 13 ist ein so genanntes inverses Mikroskop, bei welchem das Mikroskop 12 unterhalb eines Trägertisches 14 angeordnet ist. Auf dem Trägertisch 14 wird dann - beispielsweise auf einem zusätzlichen Objektträger - ein zu bearbeitendes Objekt, insbesondere ein biologisches Objekt bzw. eine biologische Masse angeordnet.

In dem Mikroskop 13 ist eine Bildaufnahmeeinrichtung 31 vorgesehen, beispielsweise eine CCD-Kamera, mit welcher über das Mikroskopobjektiv 12 ein Bild eines auf dem Trägertisch 14 befindlichen Objekts aufgenommen werden kann.

Weiterhin weist das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Auffangvorrichtung 10 auf, in welche beispielsweise aus einem biologischen Objekt ausgeschnittene Bereiche mittels des in der Einleitung erwähnten Katapultierverfahrens oder auf andere Weise

befördert werden können. Bei Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung, welche kein derartiges Katapultierverfahren benutzen, beispielsweise biologische Proben lediglich für Fluoreszenzmessungen mit Lasern bestrahlen, kann die Auffangvorrichtung 10 weggelassen werden. Ebenfalls kann statt eines inversen Mikroskops wie dargestellt auch ein aufrechtes Mikroskop verwendet werden, bei welchen die Betrachtung eines auf dem Trägertisch befindlichen Objekts und/oder eine Bestrahlung des Objekts mit dem Laserstrahl von oberhalb des Trägertisches erfolgt.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung wird durch einen Computer 21 gesteuert, welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Bildschirm 22 zur Datenausgabe sowie eine Tastatur 19 und eine Maus 20 zur Eingabe von Daten aufweist. Es können zudem weitere Peripheriegeräte vorgesehen sein. Der Computer 21 steuert bei dem Ausführungsbeispiel insbesondere die Laservorrichtung 11 mit den Linsen 16, den Trägertisch 14, welcher als motorisierter xy-Tisch ausgestaltet sein kann, dem Neutraldichtefilter 15 sowie gegebenenfalls die Auffangvorrichtung 10. Zudem können über den Computer 21 und den Bildschirm 22 von der Kamera 31 aufgenommene Bilder ausgewertet und angezeigt werden. Des Weiteren steuert der Computer 21 das Mikroskopobjektiv 12, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Fokussierung in z-Richtung verfahrbar ist.

Wie dem in Fig. 1 dargestellten Koordinatensystem zu entnehmen, wird die Ebene des Trägertisches 14 als xy-Ebene angenommen, während die Richtung senkrecht dazu die z- Richtung ist. Selbstverständlich dienen diese Bezeichnungen nur zur Richtungsangabe und können auch anders gewählt werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Laserstrahl, bevor er auf ein auf dem Trägertisch 14 liegendes Objekt trifft, demnach in z-Richtung.

Der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann beispielsweise aus einem auf dem Trägertisch 14 befindlichen biologischen Objekts mittels des von dem Laser 18 emittierten Laserstrahls ein interessierender Bereich herausgeschnitten werden. Hierzu kann beispielsweise mittels des Computers 21 auf einen mit der Kamera 31 aufgenommenen Bild des biologischen Objekts eine Schnittlinie festgelegt werden, welche dann automatisch abgefahren wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können dabei durch Verwendung verschiedener Fokusebenen des Objektivs 12 und/oder der Linsen 16 dickere biologische Objekte in mehreren Schritten geschnitten werden. Dies wird im Folgenden beispielhaft unter

Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert. Dabei zeigt Fig. 2 eine Seitenansicht eines auf einem Objektträger 23 befindlichen biologischen Objekts 30. Fig. 3 zeigt eine entsprechende Draufsicht. Objektträger 23 kann beispielsweise ein für einen von den Laser 18 emittierten Laserstrahl 31 transparenter Glasobjektträger oder ein Membranobjektträger sein, welcher auf den Trägertisch 14 aus Fig. 1 angeordnet wird. Grundsätzlich ist es ebenso möglich, ein biologisches Objekt direkt auf dem Trägertisch oder beispielsweise in einem Behälter wie einer Petrischale befindlich auf den Trägertisch 14 anzuordnen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das biologische Objekt 30 eine Dicke auf, welche so groß ist, dass es nicht ohne weiteres in einem Durchgang mit dem Laserstrahl 31 geschnitten werden kann. Insbesondere ist bei biologischen Objekten die Laserleistung dadurch begrenzt, dass zwar ein Schneidprozess ausgeführt werden soll, jedoch der ausgeschnittene Bereich und/oder der nicht ausgeschnittene Bereich des biologischen

Objekts möglichst wenig verändert werden soll. Hierdurch ergibt sich beispielsweise eine Begrenzung der Schnittdicke in der Größenordnung von 20 μm, wobei dieser Wert je nach zu bearbeitendem Objekt und verwendetem Laser unterschiedlich sein kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein Bereich ausgeschnitten werden, welcher durch eine Schnittlinie 27, 28, 29 in Fig. 3 umrissen ist. Wie bereits erwähnt, kann eine derartige Schnittlinie mittels des Computers 21 von einem Benutzer eingegeben werden.

Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Schneiden sukzessive in verschiedenen Fokusebenen 24, 25, 26 durchgeführt, welche jeweils einen Abstand δz aufweisen. Die dargestellten drei Ebenen 24, 25, 26 sind dabei lediglich als Beispiel zu verstehen. Abhängig von der Dicke des biologischen Objekts 30 und der Schrittweite δz können mehr oder weniger als drei Fokusebenen verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem 100 μm dicken Objekt δz 5 μm betragen, so dass 20 Fokusebenen verwendet werden.

In jeder Fokusebene wird der Laserstrahl bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 und 3 entlang einer geschlossenen Schnittlinie wie in Fig. 3 dargestellt bewegt. Insbesondere wird in der Fokusebene 24 eine Schnittlinie 27 gezogen, in der Fokusebene 25 eine Schnittlinie 28 gezogen und in der Fokusebene 26 eine Schnittlinie 29 gezogen. Auf diese Weise wird das biologische Objekt 30 schrittweise durchgeschnitten.

Zur Einstellung der Fokusebenen, d.h. zur Fokussierung des Laserstrahls 31 auf die jeweilig gewünschte Fokusebene, wird bei einem Ausfuhrungsbeispiel das Mikroskopobjektiv 12 in z-Richtung bewegt. Bei einem anderen Ausfuhrungsbeispiel wird der Objektträger 23, beispielsweise durch Bewegung des Trägertisches 14 aus Fig. 1, zur Veränderung der Fokusebene in z-Richtung bewegt. Bei wieder einem anderen Ausfuhrungsbeispiel können Linsen innerhalb oder außerhalb des Mikroskopobjektivs, beispielsweise Linsen 16 aus Fig. 1, bewegt werden, um die Fokusebene einzustellen. Zum Abfahren der Schnittlinie in xy-Ebene, d.h. in der Ebene des Objektträgers 23 bzw. den Ebenen 24, 25, 26, wird dann das Objekt 30 relativ zu dem Laserstrahl 31 bewegt, beispielsweise durch eine xy-Bewegung des Trägertisches 14 aus Fig. 1. Es ist jedoch ebenso möglich, den Trägertisch bzw. das Objekt am Ort zu lassen und den Laserstrahl 31 beispielsweise durch eine Spiegelanordnung entlang der gewünschten Schnittlinie zu bewegen.

Bei einem Ausfuhrungsbeispiel sind die Abstände zwischen den Ebenen dabei konstant. In diesem Fall kann der Abstand einen vorgegebenen Wert haben, welcher unabhängig von dem Objekt 30 verwendet wird. Der Abstand δz kann jedoch auch in Abhängigkeit von dem verwendeten Objekt festgelegt werden. Zudem können die Abstände zwischen den Fokusebenen auch variieren.

Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 erläutert. ähnlich wie in Fig. 2 und 3 zeigen Fig. 4 und 5 ein biologisches Objekt 32, welches auf einem Objektträger 23 befindlich ist. Fig. 4 zeigt dabei eine Querschnittsansicht, während Fig. 5 eine Draufsicht zeigt. Die Fig. 4 und 5 sind dabei nicht als maßstäblich zu den Fig. 2 und 3 anzusehen.

Wie in Fig. 4 dargestellt liegt das biologische Objekt 32 nicht planar auf dem Objektträger 23 auf. Bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Beispiel weist das biologische Objekt 32 eine Dicke auf, welche es grundsätzlich ermöglicht, das biologische Objekt mit einer einzeigen Schnittlinie zu durchtrennen. Da das biologische Objekt 32 jedoch nicht planar auf dem Objektträger 23 aufliegt, ist der optimale Fokuspunkt für den Laserstrahl 31 zum Schneiden des biologischen Objekts 23 vom Ort in der xy-Ebene abhängig.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird daher beim Abfahren der Schnittlinie auf verschiedene Fokusebenen 35, 36, 37 fokussiert, wobei die Zahl von 3 Fokusebenen wiederum als Beispiel zu verstehen ist.

Bei dem dargestellten Beispiel wird für einen Abschnitt 34 der in Fig. 5 gezeigten Schnittlinie auf die Ebene 35 fokussiert, für einen Abschnitt 38 wird auf die Ebene 36 fokussiert, und für einen Abschnitt 33 wird auf eine Ebene 37 fokussiert. Die Steuerung der Fokussierung erfolgt dabei wie auch bei dem Beispiel der Fig. 2 und 3 rechnergestützt, bei der Vorrichtung von Fig. 1 durch den Computer 21.

ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 ist auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sowohl ein konstanter und/oder unabhängig vom biologischen Objekt 32 vorgegebener Abstand zwischen den Fokussierebenen 35, 36, 37 als auch ein variabler und/oder vom Objekt 32 abhängiger Abstand zwischen den Ebenen möglich.

Die Fokussierung des Lasers und das Abfahren der Schnittlinien kann dabei bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert erfolgen.

Die Wahl der jeweiligen Fokussierebene für jeden Abschnitt kann bei einem Ausführungsbeispiel über eine Autofokusfunktion erfolgen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Wahl der Fokusebene beispielsweise zum Abfahren einer Schnittlinie wie in Fig. 4 und 5 dargestellt durch eine Bildanalyse wie beispielsweise dem eingangs erwähnten z- Stapeln erfolgen.

Hierzu wird beispielsweise in einer Vorrichtung wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 der Mikroskopfokus sukzessive auf eine Vielzahl von benachbarten Ebenen eingestellt und jeweils ein Bild mit der Bildaufnahmeeinheit 31 aufgenommen. Bei herkömmlichen z- Stapeln wird dann ein Gesamtbild aus den jeweils „scharfen", d.h. exakt fokussierten Teilen der Einzelbilder erstellt.

Die bei diesem Verfahren gewonnene Information, bei welcher Objektiveinstellung in welchem Teil des biologischen Objekts scharfgestellt ist, wird bei einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung abgespeichert und dann zur Bestrahlung des Objekts mit einem Laserstrahl wie in Fig. 4 und 5 verwendet. Beispielsweise wird der Laserstrahl jeweils auf diejenige Ebene fokussiert, bei welcher bei der Aufnahme des z-Stapels an dem jeweiligen Ort die größte Schärfe der Aufnahme, d.h. die optimale Fokussierung, ermittelt wurde. In einem derartigen Fall würde, wie dies auch in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, innerhalb der durch den Ebenenabstand δz bestimmten z-Auflösung der Fokussierung stets auf die Oberfläche des Objekts fokussiert. Es ist jedoch ebenso möglich, beispielsweise

stets eine vorgegebene Anzahl von Ebenen, beispielsweise eine Ebene ober- oder unterhalb dieser Ebene, welche in den z-Stapel-Einzelbildem die größte Schärfe aufweist, den Laserstrahl zu fokussieren, falls keine Fokussierung auf die Oberfläche des Objekts, sondern etwas darüber oder darunter gewünscht ist.

In einem derartigen Ausführungsbeispiel kann dann zunächst mittels des z-Stapels ein scharfes Bild des gesamten auf dem Objektträger befindlichen biologischen Objekts auf dem Bildschirm 22 des Computers 21 angezeigt werden, woraufhin der Benutzer beispielsweise mit der Maus 20 eine gewünschte Schnittlinie festlegt. Diese Schnittlinie wird dann automatisch programmgesteuert mit dem Laserstrahl 31 abgefahren, wobei die Fokussierung des Lasers auf die Ebenen (beispielsweise Ebenen 35, 36, 37 aus Fig. 4) anhand der bei dem z-Stapeln ermittelten Daten ebenfalls automatisch programmgesteuert erfolgt.

Selbstverständlich können die Ausführungsbeispiele der Fig. 2-5 auch kombiniert werden, d.h. es können in z-Richtung mehrere Schnittlinien übereinander ausgeführt werden, wobei in einem Teil oder in allen Schnittlinien abschnittsweise auf unterschiedliche Ebenen fokussiert wird.

Bei den unter Bezugnahme auf Fig. 2-5 bisher erläuterten Ausführungsbeispielen wird der Laserstrahl 31 zum Ausschneiden eines interessierenden Bereichs aus einem biologischen Objekt 30 bzw. 32 eingesetzt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Laserstrahl auch für andere Zwecke eingesetzt werden, wobei auch hier eine Fokussierung des Laserstrahls auf verschiedene Ebenen senkrecht zur Richtung des Laserstrahls zum Einsatz kommt. Beispielsweise können mit dem Laserstrahl in dem biologischen Objekt befindliche fluoreszierende Objekte zur Fluoreszenz angeregt werden und diese Fluoreszenzanregung beispielsweise mit der Bildaufnahmeeinheit 31 aus Fig. 1 aufgenommen werden. Dabei kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 und 5 zumindest näherungsweise auf verschiedene Punkte der dem Laser zugewandten Oberfläche des biologischen Objekts fokussiert werden. Es ist ebenso möglich, auf verschiedene Ebenen innerhalb des biologischen Objekts ähnlich wie in Fig. 2 zu fokussieren.

Auch ein so genannter Ablationsprozess, bei welchem etwas Material von dem biologischen Objekt abgetragen wird, kann so realisiert werden. Beispielsweise könnte entsprechend Fig. 2 auf die Ebene 24 fokussiert werden, um im unteren, dem Laser zugewandten Teil des biologischen Objekts Material abzutragen, und dann kann

beispielsweise auf die Ebene 26 oder einer darüber liegenden Ebene fokussiert werden, um im oberen Teil des biologischen Objekts Material abzutragen, während der mittlere Teil unverändert bleibt. Im Beispiel von Fig. 4 wäre mit einem derartigen Verfahren auch ein Glätten der Oberfläche des biologischen Objekts möglich.

Auch andere Anwendungen des Laserstrahls sind in diesem Zusammenhang möglich, beispielsweise eine Aktivierung oder Deaktivierung von Teilen, z.B. Nervenbahnen, in einer Gewebeprobe oder das so genannte Bleichen von Elementen wie ausbleichbaren Absorbern oder Fluoreszenzelementen.

Die Erfindung ist dabei nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und Aufbauten beschränkt, sondern es sind eine Vielzahl von Modifikationen möglich. Wie bereits erläutert ist statt Verwendung eines inversen Mikroskops auch die Verwendung eines aufrechten Mikroskops denkbar, bei welchem der Laserstrahl „von oben" auf das zu bearbeitende biologische Objekt gelenkt wird. Der in Fig. 1 dargestellte optische Aufbau zum Lenken des Laserstrahls in das Objektiv 12 ist lediglich beispielhaft zu verstehen, und es sind auch andere optische Anordnungen umfassend beispielsweise Linsen, Spiegel, Prismen und dergleichen, zu diesem Zweck möglich. Auch muss der Laserstrahl nicht notwendigerweise wie bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1-5 senkrecht auf einen Objektträger bzw. einen entsprechenden Trägertisch treffen, sondern es ist grundsätzlich auch ein schräger Einfall möglich. Abhängig von der Steuerung können in diesem Fall die Fokusebenen senkrecht zum Laserstrahl oder parallel zu dem jeweiligen Objektträger liegen.