Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikroskop – handlich, schnell und flach

02.05.2011
Verdacht auf ein Melanom: Ärzte könnten künftig ein neuartiges Mikroskop zücken, um verdächtige Hautveränderungen zu entlarven. Es untersucht beliebig große Flächen mit hoher Auflösung – und das so schnell, dass man es in der Hand halten kann, ohne die Aufnahme zu verwackeln.

Sind die dunklen Hautverfärbungen des Patienten bösartig? In Zukunft können Ärzte verdächtige Hautstellen mit einem neuen Mikroskop genauer anschauen – und das innerhalb von Sekundenbruchteilen. Es unterstützt eine Auflösung von fünf Mikrometern, ist flach, leicht und macht die Aufnahmen so schnell, dass die Bilder auch dann nicht verwackeln, wenn der Arzt das Gerät in der Hand hält.


Das ultra-dünne Mikroskop (rechts) bildet in einem Durchgang Objekte in der Größe einer Streichholzschachtel ab. Links im Bild: ein Standard-Mikroskopobjektiv. (© Fraunhofer IOF)

Herkömmliche Mikroskope können bei vergleichbarer Auflösung entweder nur ein kleines Feld untersuchen, oder sie scannen die Oberfläche: Punkt für Punkt arbeiten sie sich vorwärts, machen unzählige Aufnahmen und setzen diese zum vollständigen Bild zusammen. Der Nachteil: Es dauert seine Zeit, bis die Aufnahme fertig ist.

Das neuartige Mikroskop, das Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena entwickelt haben, vereint die Vorteile dieser zwei Mikroskoptypen: Es verzichtet auf das Rastern – muss also nur eine einzelne Messung vornehmen und ist daher sehr schnell. Dennoch nimmt es große Bildbereiche auf. »Wir können quasi ein beliebig großes Feld untersuchen«, sagt Dr. Frank Wippermann, Gruppenleiter am IOF. »Die Auflösung ist mit fünf Mikrometern ähnlich wie bei einem Scanner.« Ein weiterer Vorteil: Das Mikroskop ist mit einer optischen Baulänge von 5,3 Millimetern extrem flach.

Doch wie erreichen die Forscher dies? »Unser ultradünnes Mikroskop besteht nicht nur aus einem, sondern aus einer Vielzahl kleiner Abbildungskanäle, also vielen kleinen Linsen nebeneinander. Jeder Kanal bildet einen kleinen Teilausschnitt des Objekts in gleicher Größe ab, was einer 1:1-Abbildung entspricht«, erklärt Wippermann. Die einzelnen Teilausschnitte sind etwa 300 x 300 µm² groß und schließen lückenlos aneinander an – eine Software setzt sie zum Gesamtbild zusammen. Der Unterschied zum Scannermikroskop: Alle Teilausschnitte werden gleichzeitig aufgenommen.

Das Abbildungssystem besteht aus drei Glasplatten, auf denen die kleinen Linsen aufgebracht sind, sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite. Diese drei Glasplatten werden übereinander gelegt. Zusätzlich befinden sich noch je zwei Achromate ­in jedem Kanal, so dass das Licht insgesamt durch acht Linsen gehen muss. Um die Linsen auf die Glassubstrate zu bringen, sind mehrere Schritte erforderlich: Zunächst bedecken die Wissenschaftler eine Glasplatte mit Photolack und belichten diesen durch eine Maske mit UV-Licht. Die belichteten Stellen härten aus. Legt man die Platte in eine spezielle Lösung, bleiben lediglich viele kleine Zylinder aus Photolack stehen, während sich der Rest der Schicht ablöst. Nun heizen die Forscher die Glasplatte auf: Die Zylinder schmelzen und zerlaufen zu sphärischen Linsen. Von diesem Master-Werkzeug generieren die Forscher ein inverses Werkzeug, das sie als Stempel nutzen. Mit einem solchen Stempel kann die Massenproduktion der Linsen beginnen: Man nimmt ein Glassubstrat, trägt flüssiges Polymer auf, druckt den Stempel darauf und belichtet die Polymerschicht mit UV-Licht. Ähnlich wie der Zahnarzt die Füllungen mit UV-Licht aushärtet, härtet auch hier das Polymer in der Form aus, die der Stempel ihm gibt. Zurück bleiben winzige Linsen auf dem Glassubstrat. »Da wir die Linsen in Massenproduktion herstellen können, sind sie recht kostengünstig«, sagt Wippermann.

Einen ersten Prototypen haben die Forscher bereits realisiert, sie zeigen ihn auf der Messe LASER World of PHOTONICS in München vom 23. bis 26. Mai. Seine Abbildungsgröße beträgt 36 x 24 mm² – das Mikroskop kann also in einem Rutsch Objekte darstellen, die etwa die Größe einer Streichholzschachtel haben. Bis das Gerät serienmäßig gefertigt werden kann, dauert es nach Aussagen des Forschers jedoch noch mindestens ein bis zwei Jahre. Das Anwendungsspektrum ist breit gefächert: So lassen sich etwa auch Dokumente damit untersuchen und auf ihre Echtheit überprüfen.

Dr. Frank Wippermann | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/17/flachmikroskop.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Extrem schnelle Erfassung und Visualisierung von Tumorgrenzen während der Operation
15.01.2018 | Universität zu Lübeck

nachricht Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen
12.01.2018 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten