Open Access

Georg Nicolas Rogler

• Um Bewegungen in Organismen messen zu können, die oberhalb der zeitlichen Auflösung aktueller Bildgebungssysteme liegen, wurde eine LED-basierte stroboskopische multispektrale Lichtquelle entwickelt. Die ausgesendete Impulsdauer liegt bei dieser im Bereich von 500 ns und kann mit einer Wiederholrate im MHz-Bereich erzeugt werden. Aufgrund dieser Tatsache ist es möglich, Bewegungen während des Untersuchungsprozesses durch Einstellen der Wiederholungsrate der Lichtquelle zu verlangsamen, vollständig zu stoppen oder sogar umzukehren. Durch die Verwendung von LEDs können die Beleuchtungswellenlängen in einem breiten Spektralbereich für die multispektrale Bildgebung ausgewählt werden. Zusätzlich wurde ein voll automatisierter Messablauf durch die Steuerung über einen Mikrocontroller realisiert. Für die Evaluation des Systems bot sich aufgrund seiner transparenten Hülle der Mikroorganismus Daphnia Pulex als Testobjekt an. Der multispektrale Aspekt des Mikroskops lieferte Informationen über die wellenlängenabhängige Transmission und Absorption des Makromoleküls Hämoglobin, mit denen der Blutfluss der Daphnia Pulex visualisiert werden konnte. Darüber hinaus wurden die einzelnen Herzphasen des Tieres aufgezeichnet. Um eine ausreichende Anzahl von Bildern der Herzbewegung darzustellen, war es aufgrund der hohen Herzfrequenz der Tiere von 400 Schlägen pro Minute notwendig, eine stropboskopische Beleuchtung zu verwenden. Die Bilder wurden über zwei CCD-Kameras aufgenommen, die stereomikroskopisch angeordnet waren. Dadurch konnten auch Tiefeninformationen erfasst werden.
• To be able to measure movements in organisms, which are above the temporal resolution of current imaging systems, a led based stroboscopic multispectral light source was developed. The emitted pulse duration is in the range of 500 ns and can be produced with a repetition rate in the MHz range. Because of this fact, movements can be slowed down, completely stopped, or even reversed during the examination process by tuning the repetition rate of the light source. Using LEDs, it is possible to easily select the illumination wavelengths over a wide spectral range for use in multispectral imaging. In addition, a fully automated measurement process was realized by the control via a microcontroller. For the evaluation of the system, the microorganism Daphnia pulex was chosen as the test object due to its transparent shell. The multispectral aspect of the microscope provided information on the wavelength-dependent transmission and absorption of the macromolecule hemoglobin which allowed the blood flow of the Daphnia pulex to be visualized. Furthermore, the individual cardiac phases of the animal could be recorded. Due to the high heart rate of 400 beats per minute, stroboscopic illumination was necessary to represent a sufficient number of cardiac cotnractions. The images were taken via two CCD cameras, which were configured in a stereomicroscopic arrangement. This allowed depth information to be acquired as well.