Maßgeschneiderte Mikroskope: schnell und unkompliziert
Fraunhofer FIT präsentiert Toposcan – eine modulare Plattform zur Konstruktion kundenspezifischer Scanning-Mikroskope – auf der Medica 2011.
Abb.: Demonstrator eines Mikroskops auf Basis der Toposcan-Plattform (Bild: Fraunhofer FIT)
Die modulare Hard- / Softwareplattform des Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik dient der Konstruktion kundenspezifischer Scanning-Mikroskope. TopoScan weist sehr kurze Scanzeiten auf und reduziert den Zeitaufwand für das Daten-Handling. Im Fokus stehen medizinische und biologische Anwendungsbereiche, von der Diagnose erblich bedingter Krankheiten bis zur fluoreszenzmikroskopischen Gewebsanalyse. Jüngst ausgelieferte Geräte machen einzelne DNA-Moleküle für die Diagnostik genetischer Krankheiten sichtbar und untersuchen das komplexe Zusammenspiel von Proteinen bei der Entstehung von Leberkrankheiten. Erweitert durch eine Polarisationseinheit finden die Geräte aber beispielsweise auch in der Mineralogie Anwendung.
Die modulare Architektur der Toposcan-Plattform erlaubt den Bau kostengünstiger und auf den Kunden zugeschnittener Geräte. TopoScan-Geräte unterstützen die Etablierung von standardisierten Arbeitsabläufen, die an die Kundenwünsche angepasst werden. Durch die Automatisierung der Mikroskopkomponenten und ihrer Steuerung laufen die Scanning-Verfahren dann ohne Nutzerintervention ab. Das Proben-Handling geschieht ebenfalls automatisch. Alle Mikroskopmaschinen auf Basis der TopoScan-Plattform verfügen über kontextspezifische Autofokusalgorithmen.
Besondere Vorteile von TopoScan sind neben einer sehr einfachen Bedienung seine extrem kurzen Scanzeiten, die durch ein spezielles adaptives Scanning-Verfahren erreicht werden. Während bei herkömmlichen Verfahren Proben vollständig mit einer hochauflösenden Optik gescannt werden, führt TopoScan zunächst einen Prescan mit reduzierter Auflösung durch. Spezielle, lernfähige Bilderkennungsverfahren untersuchen dabei die Daten schon während des Prescans auf Zielmuster, den Regions of Interest. In einem weiteren Scanning-Durchgang werden dann nur diejenigen Areale detailliert analysiert, in denen eine Region of Interest lokalisiert wurde. So werden die Scanning-Zeiten und die Probenbelastung deutlich reduziert.
Erfolgreich gelöst wurde auch die besondere Herausforderung im Umgang mit kombinierten Datensätzen: Die generierten Daten bestehen aus einem Übersichtsbild, das aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzt wird, sowie den hoch aufgelösten Detailscans. Dies erfordert eine exakte Positionierung der Probe unter dem Objektiv, damit der Probenausschnitt bei Prescan und Detailscan identisch ist.
Das FIT präsentiert Toposcan auf der Medica 2011 vom 16.-19. November 2011 in Düsseldorf auf dem Fraunhofer Gemeinschaftstand, Halle 10, F05.
