CN104081181B - 往复式切片机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有样品切开设备的装置，其包括可操作地从样品切割切片的切割机构和可操作地保持样品的样品架。该装置进一步包括耦合到样品架以驱动样品架移动的驱动系统和耦合到驱动系统以驱动驱动系统垂直移动的往复式构件。往复式构件以往复运动的方式在小于180度的旋转角内移动。可以进一步提供表面定向传感器，其可操作地感测由样品架保持的样品的表面的定向。

Description

往复式切片机驱动系统
技术领域
本发明的实施例涉及用于产生样品片段的切片机或其他组织样品切开设备，具体地，某些实施例涉及具有往复式驱动系统的切片机或其他组织样品切开设备。
背景技术
组织学是与用于检查或分析的组织处理相关联的科学或学科。检查或分析可以是细胞形态学、化学成分、组织结构或组成、或其他组织特征的检查或分析。
在组织学中，可以准备组织样品以供切片机或其他样品切开设备进行切开。通常，通过移除组织中大部分或几乎所有水可以使组织干燥或脱水，例如通过将组织暴露于一种或多种脱水剂。在干燥组织之后，可任选地执行脱水剂的清洁，然后包埋剂(加入增塑剂的蜡)可以被引入或渗透至干燥的组织中。移除水和渗透包埋剂可以帮助利用切片机将组织切割成更薄的片段。
然后可以在组织上执行包埋。在包埋期间，已经利用包埋剂干燥和渗透的组织可以被包埋到蜡块或其他大量蜡、各种聚合物、或另一包埋剂中。典型地，干燥和渗透蜡的组织可以放置在模子和/或盒中，熔化的蜡可以分布在阻止上知道所述模被蜡填充，然后蜡可以冷却和硬化。将组织包埋到蜡块中可以有助于在利用切片机切割或切开组织期间提供额外的支持。
切片机可以用于切割薄片或部分组织样品。本领域中已知各种不同类型的切片机。典型的切片机包括例如雪橇状切片机、旋转切片机、振动切片机、锯式切片机和激光切片机。切片机可以是手动的或自动的。自动切片机可以包括用于驱动或自动进行在要被切割的样品和用于切割该部分的切割机构之间的切割移动的机动系统或驱动系统。要理解的是，切片机还可以用于除了仅仅组织学之外的其他目的，切片机可以用于除了被包埋的组织之外的其他类型的样品。
附图说明
通过参考下面用于示出本发明的实施例的说明书和附图可以更好地理解本发明。在附图中：
图1示出样品切开设备的实施例的示意性侧视图。
图2A示出在较低位置用于样品感测的样品切开设备的透视图。
图2B示出在升高位置用于样品切开的样品切开设备的透视图。
图3示出样品切开设备的往复式构件的透视图。
图4示出用于控制包括手轮和控制装置的样品切开设备的操作的控制系统的实施例。
具体实施方式
在下面的说明中，阐述许多具体细节，例如特定的切片机、特定的切割驱动系统、特定的传感器、特定的感测机构、特定的表面定向测量和/或调整过程等。然而，理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况中，为了避免模糊本说明书的理解，未详细示出众所周知的机械部件、电路、结构和技术。
图1示出诸如切片机的样品切开设备的实施例的示意性侧视图。在该实施例中，切片机100包括具有进给驱动系统或切割驱动系统102的底座构件101、安装构件103和附接于其上的手轮104。进给驱动系统102通过支撑构件115支承在底座构件101上。进给驱动系统102包括垂直驱动构件105、水平驱动构件106和可操作为支承样品108的样品架107。样品108可以包括要被切开的一块组织，例如，一块包埋在石蜡块中的组织。切割驱动系统或进给驱动系统102可操作为驱动由样品架107保持的样品108的移动。进给驱动系统102的电机110a机械地耦合到垂直驱动构件105和可操作为驱动垂直驱动构件105在垂直双箭头126的方向上垂直移动。进给驱动系统102的另一电机110b还可以机械地耦合到水平驱动构件106，以在水平双箭头125的方向上驱动水平驱动构件106的水平移动。应当注意，在本文中使用诸如“水平”、“垂直”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”等的术语是为了便于根据图1中所示的定向来描述所示设备。对于其他设备，也可以利用垂直移动代替水平移动等。
再次参考图1中所示的实施例，安装构件103包括提供用于切割构件或机构112的安装表面的安装底座111。切割构件或机构112可以是，例如，安装至安装构件103的各种类型的材料的刀片或小刀，或适用于切片机的其他类型的切割机构。切片接收构件113沿着切割构件112的一侧定位。切片接收构件113的尺寸被制造为用于接收由切割构件或刀片112从样品108切割下来的切片。在这方面，切片接收构件113可以具有从刀片112的切割边缘延伸至安装构件103的表面的斜面。随着切割构件或刀片112切过样品108，从样品108切下来的切片与样品108分离，并沿着切片接收构件113延伸。
如图所示，在某些实施例中，切片机100包括表面定向传感器组件114。表面定向传感器组件114可操作为感测或测量样品108表面的定向或角度。样品108的表面的定向或角度可以通过不同方式感测或确定。在某些实施例中，样品108的表面可以接触传感器组件114，传感器组件114的一个或多个可移动部分可以符合样品108的表面的定向。移动传感器组件的一个或多个可移动部分可以允许切片机100自主地感测或确定样品108的表面的定向。光学的以及其他感测机构也是合适的。
感测的定向可以用于调整或对准样品108的表面，以便其与涉及切割构件或机构112的切割构件或机构112和/或切割平面124平行、基本平行、或至少比感测前更平行。有利的是，样品108的表面可以与切割构件112和/或切割平面124充分平行，以便切片机100切割的样品切片被充分均匀地切割。在某些实施例中，切片机100能够可选地自主地调整或对准样品108的表面的定向与切割构件112和/或切割平面124平行、充分平行、或至少更平行。切片机100可以具有基于感测到的定向而自主地感测和/或调整样品表面相对于切割平面和/或切割机构的定向的逻辑器件。有利的是，这可以帮助提高对准精确性和/或减轻操作人员的手动执行调整。替代地，如果需要，可以手动地执行调整。切开方法的实施例可以包括利用传感器组件114自主地感测样品108的表面的定向的切片机100，操作人员手动地或切片机100自主地调整样品108的表面的定向，以及在这样的调整之后切片机100获取样品108的切片。
在所示的实施例中，传感器组件114可以在切割构件或机构112和/或切割平面124下方近似垂直地固定定位。将传感器组件114垂直定位在切割构件112下方的一个潜在优势是样品108不需要在箭头125的水平方向横穿较大距离以到达切割构件112和/或切割平面124。这可以有助于降低样品108水平移动至切割构件112的时间。在一个实施例中，在箭头125的方向上的移动(水平移动)应当是精细的，因为样品切片的厚度将部分地基于平移或移动。理解的是，诸如切片机100的切片机可以用于切割厚度在0.5微米到50微米范围的样品切片。相对较小的厚度需要沿箭头125的方向平移，以能够平移到该节距内(如，沿着箭头125的方向平移±0.5微米)。理解的是，沿着箭头125的方向平移大量距离(如，1/2英寸到1英寸)将是非常耗时的。此外，通过允许垂直驱动构件105的垂直移动比水平驱动构件106的水平移动相对更快，可以提高处理时间。这可以有助于加快感测表面定向和调整表面定向的时间。
在其他实施例中，传感器组件114可以可移动地耦合在进给驱动系统102和安装构件103之间的位置的安装底座111，尽管这不是要求的。在这个实施例中，安装底座111为传感器组件114提供支撑表面，并且尺寸被制造为和耦合以容纳传感器组件114的垂直滑动。在操作期间，传感器组件114可操作为沿着安装底座111以向上垂直方向朝向进给驱动系统102滑动，垂直驱动构件105可操作为引起进给驱动系统102沿向下垂直方向朝着传感器组件114移动。一旦样品108与传感器组件114充分垂直对准，水平驱动构件106可操作为引起进给驱动系统102沿水平方向朝着传感器组件114在水平箭头125方向上移动，以便相对于传感器组件114近似定位样品108的表面，以允许表面定向测量。一旦确定样品108的表面的定向，如果合适的话再次对准，像看到的那样，传感器组件114可操作为沿着垂直向下的方向缩回(如，到远离在由样品架保持的样品和切割机构之间的移动的缩回位置)。
再次参考图1，可以利用手轮104和/或控制装置116控制进给驱动系统102的操作。手轮104可以包括用于锁定手轮104的把手或其他脉冲产生设备117。手轮104的旋转可以可操作为引起垂直驱动构件105沿着垂直双箭头126所示的垂直方向移动，以促进样品108的切分。在某些实施例中，手轮104可以是解耦的手轮，不机械地耦合进给驱动系统102。相反，解耦的手轮104可以电连接到编码器(未示出)和通过控制线119连接到控制电路118。解耦手轮104的旋转可以导致编码器将电信号传递至控制电路118。控制电路118通过控制线120连接至电机110a，并根据来自编码器的电信号可操作为控制垂直驱动构件105的移动。控制电路118还通过控制线121连接至电机110b，以控制水平驱动构件106的移动，并通过控制线122连接至传感器组件114。
除了来自编码器的信号之外，来自控制装置116的信号可以传输至控制电路118，以控制或促进传感器组件114、手轮104和电机110a、110b的操作。在某些实施例中，控制装置116可以是，例如，键盘、电容性传感器触摸板、或其他用户或数据输入设备。在某些实施例中，信号通过控制线123在控制装置116和控制电路118之间传输。在其他实施例中，控制装置116是可操作为将信号无线传送至控制电路118的无线控制装置，省去了控制线123。
图2A和图2B示出具有用于驱动进给驱动系统的垂直移动的往复式构件的样品切开设备的一个实施例。在图2A中，驱动构件处于较低位置，适用于感测样品的定向。在图2B中，驱动构件处于升高位置，适用于将样品切开。
返回图2A，与图1相似，样品切开设备可以是包括传感器组件214和切割构件212的切片机200，其中切割构件212垂直对准于和附接于安装底座211。进给驱动系统202可以通过支撑构件215支撑在底座构件201的上方。进给驱动系统202可以包括垂直驱动构件205、水平驱动构件206和可操作为保持样品(未示出)的样品架207。从该视角，可以看到用于驱动进给驱动系统202的垂直移动的往复式臂构件224。往复式臂构件224在一端被固定地附接在销构件226的(所述销构件从转盘构件228延伸)并且在相反端可旋转地附接在进给驱动系统202的垂直驱动构件205。以往复的方式转动转盘构件228(如，交替向前和向后)导致销构件226沿相同方向旋转。销构件226的往复式运动导致附接于垂直驱动构件205的往复式臂构件224的那一端以往复的方式移动，意味着其也交替地向前和向后移动。在某些实施例中，往复式臂构件224在180度的旋转范围内往复式运动(如，向上旋转90度和向下旋转90度)。往复式臂构件224以该方式移动进而驱动垂直驱动构件205的垂直移动。
图2A示出往复式臂构件224从图2B所示的第一垂直位置(0度位置)旋转到第二垂直位置(关于第一位置的180度位置)的实施例。在第二垂直位置，进给驱动系统202，进而样品架207，与传感器组件214对准。一旦在该位置，水平驱动构件206可以横向移动(水平观察)，导致附接于样品架207的样品接触传感器组件214，从而可以确定样品的定向。
一旦确定样品的定向，必要时校正，往复式臂构件224旋转回图2B中所示的第一垂直位置(0度位置)，从而开始样品切割操作。通过旋转臂构件224进而沿着垂直方向沿着大约90度旋转角移动附接于垂直驱动构件205的样品架207，可以实现对样品的切割。例如，当往复式臂构件224处于第一垂直位置时，垂直驱动构件205进而样品定位在切割构件212上方。将往复式臂构件224旋转大约90度至基本水平位置导致样品穿过切割构件212向下移动，导致从样品移除切片。然后，往复式臂构件224可以从基本水平位置旋转90度回到第一垂直位置，以完成切割行程。往复式臂构件224可以继续在该90度旋转角范围内往复运动，直到获得足够数量的样品切片。样品位置可以在每次向下切分运动之前或之后由水平驱动构件206沿着水平方向调整，以达到期望的样品切片宽度。
尽管在一个实施例中公开通过沿着90度旋转角移动往复式臂构件224进行样品切开，可以设想旋转角度可以改变和由样品尺寸确定。例如，在样品是30mm乘30mm的块中，单个切割行程或切开周期需要向下垂直地移动样品大约35mm，以将切片从样品切分出来，然后沿向上垂直方向移动样品大约35mm回到起始位置。因此，在30mm的样品的情况中，单个切割行程需要垂直驱动构件205使样品移动大约70mm的总距离。往复式臂构件224从第一垂直位置移动至水平位置然后沿着90度定向角移动回到第一垂直位置平移70mm切割行程。然而，在样品较小的情况中，可以使用更短的切割行程获得样品切片。典型地，在样品是15mm乘15mm的块的情况中，单个切割行程需要以向下垂直方向移动样品大约22mm，以将切片从样品上切下来，然后以向上垂直方向移动样品大约22mm，以返回起始位置。在这种情况中，单个切割行程需要大约44mm的总垂直移动。通过沿着小于90度的旋转角旋转往复式臂构件224可以实现缩短的切割行程，例如在0度和60度之间，或在0度和45度之间。在任何情况中，认识到，由于单个切割行程是由往复式臂构件224运动驱动的，与全360度旋转相反，完成每个切割行程所需的时间减少，导致切分操作更快。
此外，通过修改往复式臂构件224在整个切开周期的速度可以降低完成每个切割行程所需的时间。例如，在某些实施例中，在切开周期或行程的一个或多个非切开部分期间可以相对快地移动往复式臂构件224进而进给驱动系统202和/或样品(如，在不执行样品切割或切开时)，而在切开周期或行程的切开部分可以使用相对慢的移动(如，在执行样品的切割或切开时)。在切割或切开样品期间利用进给驱动系统和/或样品的相对慢的移动倾向于提供更高质量的切片和/或更一致的切片，而更快地执行切开周期的一个或多个其他非切开部分有助于提高切开周期的整体速度和/或可以允许在给定时间内产生更多切片。
典型地，切片机200可以包括允许往复式臂构件224以一个速度移动而在切割样品刚好之前或之后以更快的第二速度切割样品的逻辑器件。例如，该逻辑器件可以允许指定切开长度(如，35mm)，往复式臂构件224可以在指定的切开长度期间以相对慢的速度移动样品，在指定的切开长度期间(如，在将往复式臂构件224从水平位置移动回第一垂直位置期间)移动之前和之后以相对快的速度移动样品。长度可以从对应于具有不同尺寸的不同类型的盒的多个预定长度中选择。在一个实例实施例中，切片机200可以可操作地允许操作人员指定或指示出切开长度。指定或指示出切开长度可以通过不同方式执行，例如，通过指定长度、从多个预先确定长度中选择长度、指定盒类型、从多个不同类型的盒中选择盒类型等等。例如，当用户准备根据特定类型的盒来产生切片时，用户可以利用控制装置(如，图1中所示的控制装置116)选择特定类型的盒，可以已经利用预先确定的对应于特定类型的盒的切开长度对切片机预编程。在切开期间，切片机可以使用进给驱动系统和/或样品在具指定的切开长度上以相对慢的速度移动，并可以在切开周期的一个或多个或基本所有其他部分使用相对快的速度移动。例如，在指定的切开长度在切割样品的刚好之前或之后可以使用相对快的速度。
此外，切片机可以包括初始自主地移除样品的给定或预先确定的部分(如，图1的样品108)的逻辑器件。例如，该部分可以包括给定或预先确定的石蜡厚度、包埋材料、盒材料、或覆盖或隐藏在期望获取切片的实际组织材料的其他非组织材料(如，布置在组织材料的切割表面和接触感测板的样品的最外部表面之间)。作为例子，样品可以包括放置在盒底部的一片组织和盒和包埋在包埋材料块中的组织样品。在美国加利福尼亚州托伦斯的Sakura Finetek公司生产的各种盒的情况中，盒可以包括具有与石蜡相似特性的切开特性的Paraform品牌的盒材料，切开可以通过盒底部的Paraform品牌的盒材料执行。一旦样品的实际组织暴露，那么可以开始获取组织的薄片或切片的切开周期(如，操作人员可以压下切开按钮或以其他手段使切片机从组织样品目前暴露的切割表面获取切片)。在某些实施例中，切片机200可以包括允许往复式臂构件224以更快速度移动从而移除这些初始切片的逻辑器件，然后一旦组织切片开始，则以相对慢的速度移动所述臂构件224。
Aaa进一步考虑到，可以提供该逻辑增加往复式臂构件224在第二垂直位置(为了感测样品定向)和第一垂直位置(为了切割样品)之间移动的速度，因此可以降低处理操作的整体速度。例如，在某些实施例中，进给驱动系统202必须从图2B中所示的升高位置降低大约134mm，以对齐样品和传感器组件214。在这方面，该逻辑可以允许具体指定感测长度(如，134mm)，往复式臂构件224可以沿着具体指定的感测长度更快地移动，从而降低处理时间。
转盘构件228的移动可以由电机210a驱动。例如，在一个实施例中，电机皮带230环绕在转盘构件228的外周长。电机210a牵引电机皮带230，引起转盘构件228以顺时针(如，降低垂直驱动构件205)或逆时针(如，升高垂直驱动构件205)旋转。电机210a可以沿着可选的方向牵引电机皮带230，以引起往复式臂构件224以往复的方式移动。此外，电机210a可以在切开操作期间以不同速度移动电机皮带230，从而改变在切开周期执行各种操作(如，切开步骤和非切开步骤)的速度和/或维持在切开操作中的线性速度。尽管公开了皮带和转盘类型系统，但是考虑到，可以使用任何类型的驱动机构引起往复式臂构件224往复运动。
进给驱动系统202的水平移动可以如先前所述由电机210b驱动。
为了便于对准和垂直移动垂直驱动构件205，进给驱动系统202可以通过内滑轨220a、220b和外滑轨222a、222b可滑动地附接于支撑构件215。内滑轨220a、220b可以具有配合在由外滑轨222a、222b形成的凹槽内的唇部，从而内滑轨220a、220b可以关于外滑轨222a、222b滑动。外滑轨222a、222b可以固定地附接于支撑构件215，而内滑轨220a、220b固定地附接于垂直驱动构件205。替代地，外滑轨222a、222b可以固定地附接于垂直驱动构件205，而内滑轨220a、220b可以固定地附接于支撑构件215。在任一种情况中，当往复式臂构件224移动垂直驱动构件205时，外滑轨222a、222b关于内滑轨220a、220b滑动，以便垂直驱动构件205沿着垂直方向移动。
图3示出参考图2A和图2B描述的往复式臂构件224和转盘构件228的透视图。从该图中，可以看到往复式臂构件224通过销226附接于转盘构件228。往复式臂构件224可以具有适用于驱动所述附接的驱动系统(未示出)在切分位置和感测位置之间往复运动的任意尺寸和形状。例如，在驱动构件的升高位置(参考图2B，切割位置)和驱动构件的降低位置(图2A中的感测位置)之间的距离是大约134mm的情况中，往复式臂构件224可以具有大约67mm的长度，使得往复式臂构件224可以将驱动构件移动大约134mm的总距离。
沿着180旋转角240旋转转盘构件228会转动所述销226，其进而驱动往复式臂构件224沿着180度旋转角230旋转。在第一垂直位置232，往复式臂构件224处于0度旋转角。转盘构件228的逆时针旋转导致往复式臂构件224旋转90度至水平位置234。在切割周期或行程期间，往复式臂构件224可以在第一垂直位置232和水平位置234之间以往复的方式旋转(如，向前和向后)。
转盘构件228的从0度位置的180度旋转导致往复式臂构件224旋转180度至第二垂直位置236。在该位置，垂直驱动构件与传感器组件对准，从而可以确定样品的定向。可以想到，尽管往复式臂构件224被示出为分别处于三个位置(如，第一垂直位置232、水平位置234和第二垂直位置236)，但是在感测或感测操作期间其他位置可以适用于将样品分别与切开构件或感测组件对准。例如，通过沿着小于90度的旋转角以往复的方式移动往复式臂构件224可以进行对样品的切片，例如在0度和60度之间或在0度和45度之间，具体取决于样品块的尺寸。
转盘构件228可以进一步包括用于平衡附接于转盘构件228的进给驱动系统202的平衡物238。然而，平衡物238可以是可选的，在某些实施例中可以省略该平衡物。
切片操作可以自动地或通过用户与系统交互来手动地进行。图4示出用于控制包括手轮和控制装置的切片机的控制系统的操作的实施例。控制系统460可以包括手轮和控制装置416。手轮404可以包括用于锁定404的把手或其他脉冲生成设备417。在某些实施例中，手轮404利用非机械耦合或非机械机构(例如电耦合)耦合到电机410。通常，切片机包括机械耦合到电机的手轮。然而，当用户尝试转动它时，该机械耦合增加对手轮的阻力。重复转动手轮对用户而言很费力，并且有时会导致诸如腕管综合征的医学状况。本文中公开的非机械耦合或机构可以提供减少手轮阻力的优势，导致更容易转动手轮。
在某些实施例中，非机械耦合或机构包括第一编码器461。第一编码器461可以是耦合手轮404的轴462的旋转编码器。手轮404及进而轴462的旋转为第一编码器461提供手轮404的角位置。然后，第一编码器461将角位置转化成电学表示(例如模拟或数字代码或值)。该模拟或数字代码通过控制线419传送至控制电路418，在控制电路中处理所述模拟或数字代码并用于指示电机410及进给驱动402的移动。在某些实施例中，具有耦合到其上的进给传动402的电机410可以由第二编码器464连接至控制电路418。在这方面，电机410的轴463可以连接至第二编码器464，从而第二编码器464可以检测在切割操作期间电机410的位置。然后，编码器464将该位置信息转化成电学表示(例如模拟或数字代码或值)，并将电学表示通过控制线420传送至控制电路418。在某些实施例中，控制电路418可以至少部分地基于手轮的角位置的电学表示来控制电机。例如，由于手轮404和电机410两者的位置都是已知的，但是控制电路418可以确保在切割操作期间手轮404的位置对应且对准电机410的位置。例如，手轮404旋转不会引起电机410移动，直到来自各自的第一编码器和第二编码器的信号比较表明手轮404的位置与电机410的驱动轴的位置对准。这可倾向于提高切片机的操作的安全性，尤其是从自主切片模式变换到手动切片模式时。电机410可以是单个电机或可以代表多于一个电机，如先前讨论地那样操作为驱动切片机进给驱动系统的垂直和/或水平移动。
控制装置416可以进一步可操作地启动自主切割操作。控制装置415可以是适用于启动切割操作的任何类型的输入设备。典型地，控制装置416可以包括，例如，键盘、小键盘、电容性传感器触摸板、或其他用户数据输入设备。在某些实施例中，信号通过控制线423在控制装置416和控制电路418之间传送。在其他实施例中，控制装置416可以是无线控制装置，可操作地将无线控制信号传送至控制装置418和可选地接收来自控制装置418的无线信号。可以省略控制线423。无线控制装置416可以具有无线发射器、无线接收器、和/或无线收发器、无线协议栈、和在无线设备中存在的其他传统部件。在一个方面，无线控制装置416可以是蓝牙技术设备，尽管并非必要。
控制装置416可以包括可用于控制切片机的行为的键或模拟键。典型地，键可以呈现对应于切片机的各种操作的图形符号或文本，例如对应于切片机的垂直移动或水平移动的箭头和/或对应于切分、停止、开始、修剪盒的底部、切片、锁定、或其他切片机操作的其他词语、符号、图片等。用户利用控制装置416选择要执行的操作并按下合适的键以启动期望的操作。控制信号从控制装置416发送至控制电路418。然后控制电路418提供信号给电机410，以启动切割操作。然后，切割操作继续自动地或自主地进行，基本上不用用户的额外干预，直到用户或按下停止键或完成预先编程的切割操作。切割操作也可以由操作人员在不利用其手的情况下压下脚踏开关来停止。
本领域中已知能够再对准样品表面的定向从而其与切割构件和/或切割平面平行的样品架。在某些实施例中，进给驱动系统可以具有能够调整样品的切割表面在二维中相对于切割构件和/或切割平面的定向的多轴工件卡盘或电动卡盘。合适的多轴工件卡盘的实例在XuanS.Bui等人于2004年1月22日提出申请的标题为“MULTI-AXISWORKPIECE CHUCK”美国专利7168694中描述，其授让给本申请的受让人。在一个实施例中，多轴卡盘可以具有在关于卡盘基本固定的方向上保持工件(例如样品)的安装组件。卡盘可以是电机驱动的，并且可以关于可以垂直的至少两个轴可旋转。卡盘可以由操作人员利用与一个或多个电机通信的控制器手动地旋转，或切片机可以自主地旋转该卡盘。一个或多个传感器可以用于感测卡盘的位置。根据一个实施例，每个轴可以具有三个传感器，用于检测卡盘的中间标称位置和端位置。切片机的用户可以通过向电机发送信号而将卡盘旋转至期望位置来控制卡盘的移动。传感器可以用于确定是否已经到达期望位置。在一个实施例中，卡盘可以包括关于至少两个正交轴可旋转的第一部分和第二部分。第一部分可以关于第一轴旋转且独立于第二部分。第二部分关于第二轴旋转可以引起第一部分也关于第二轴旋转。这可以允许卡盘在多个维度上旋转。
在某些实施例中，还可以可选地提供锁定机构。在旋转多轴卡盘之后，锁定机构可以啮合以将多轴卡盘锁定在期望位置。该锁定机构可以是，例如，永磁螺线管、齿轮传动电机或引起第一步分、第二部分和第三部分通过摩擦力或其他已知方式锁定的转动把手。在一个实施例中，当未正在调整卡盘时，电机可以用于绷紧卡盘。当切片机确定通过调整卡盘来调整样品的位置，或当用户决定通过调整卡盘来手动地调整组织样品的位置时，可以发信号给电机以松开卡盘，从而允许调整卡盘。在其他时间，当不是正在调整卡盘的位置时，可以发信号给电机，以将卡盘维持在绷紧或锁定状态，从而卡盘的位置和/或由卡盘保持的样品的位置不会无意地改变。
转回图1，在某些实施例中，切开周期可以包括：(1)在向前水平方向上朝着切割平面移动样品块108与期望切片厚度有关的预先确定距离；(2)在垂直方向(如向下)朝着切割构件移动样品块108以获得切片；(3)在向后或远离切割平面和/或切割构件的相反水平方向上移动样品块108预先确定距离；和(4)在远离切割构件的相反垂直方向(如向上)上移动样品块108。当在远离切割构件的相反垂直方向(如向上)上移动样品块108时，在远离切割构件的向后水平方向上缩回或移动样品块108有助于避免样品块108在(4)期间接触切割构件。典型地，缩回样品块108的距离可以对应于切片样品的厚度。替代地，可以想到，在某些实施例中，可以省略缩回步骤。切片周期可以重复执行直到获得期望数量的切片。
在前述说明书中，已经参考本发明的特定实施例描述了本发明。然而，明显的是，在不偏离相关权利要求中阐述的本发明的精神和保护范围的情况下，可以对本发明做出改进和改变。因此，说明书和附图都视为说明性的而非限制性的。
在以上说明中，为了说明起见，已经阐述许多具体细节，从而更透彻地理解本发明的实施例。然而，明显的是，本领域的普通技术人员理解，在没有这些具体细节的情况下可以实施一个或多个其他实施例。提供特定的实施例不是为了限制本发明而是为了说明。本发明的保护范围不由以上提供的特定实例确定，仅由权利要求确定。在其他情况中，已经以方框图的形式或无细节地示出电路、结构、设备和操作，以免模糊对说明书的理解。
本领域的普通技术人员还理解，本文中公开的实施例可以做出改进，例如，尺寸、形状、结构、耦合、形式、功能、材料和操作方式以及实施例的部件的装配和用途。附图中所示和说明书中描述的所有等价关系都涵盖在本发明的实施例内。进一步，认为合适的地方，在附图中已经重复附图标记或附图标记的端部以表明相对应的或相似元件，其可选地具有相似特性。
已经描述各种操作和方法。已经以基本形式描述了某些方法，但是操作可选地增加至方法和/或从方法中移除某些操作。此外，尽管已经根据实例实施例描述操作的特定顺序，但是理解的是，特定顺序是示例性的。替代实施例可以可选地以不同顺序执行操作、组合某些操作、重复某些操作等等。可以对方法做出许多改进和改变。
一个或多个实施例包括制造品(如，计算机程序产品)，其包括机器可访问和/机器可读介质。介质可以包括，提供机器可访问和/或可读的信息(如，存储)的机制。机器可访问和/或机器可读介质可以提供，或已经存储，指令序列和/或数据结构，机器执行指令序列和/或数据结构时会引起或导致机器执行，和/或引起机器执行本文中公开的一个或多个或一部分操作或方法。在一个实施例中，机器可读介质可以包括有形永久性机器可读存储介质。例如，有形永久性机器可读存储介质可以包括软盘、光存储介质、光盘、CD-ROM、磁盘、磁光盘、只读存储器(ROM)、可编程ROM(RPOM)、可擦除且可编程ROM(EPROM)、电可擦除且可编程ROM(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、相变存储器、或其组合。有形介质可以包括一个或多个固态或有形物理材料，如，半导体材料、相变材料、磁材料等。
还应当理解，说明书中的参考“一个实施例”、“实施例”、“一个或多个实施例”意味着特定特征包括在本发明的实践中。类似地，应当理解，在描述中为了流水线式地披露本发明和帮助理解各种发明方面，各种零件有时在单个实施例、附图、或其说明书中组合起来。然而，本发明的方法不应当解释为反映下述意图：本发明需要多于每个权利要求中明确引述的零件数。相反，如权利要求中所反映的那样，发明方面可以依赖少于单个公开的实施例的所有零件。因此，据此遵循详细说明的权利要求被明确包括在该详细说明书中，其中每个权利要求独立存在，作为本发明的单独实施例。

Claims (18)

1.一种样品切开设备，包括：
可操作为从样品切割出切片的切割机构；
可操作为保持所述样品的样品架；
与所述样品架耦合以驱动所述样品架的移动的驱动系统；
耦合到所述驱动系统以驱动所述驱动系统的垂直移动的往复式构件，其中所述往复式构件沿着在0度和180度之间的旋转角旋转；和
可操作为感测由所述样品架保持的所述样品的表面的定向的表面定向传感器。
2.根据权利要求1所述的样品切开设备，其中，所述往复式构件是往复式臂，所述往复式臂在第一端可旋转地附接到所述驱动系统并且在第二端附接到垂直定向的转盘构件以驱动所述往复式臂的往复移动。
3.根据权利要求1所述的样品切开设备，其中，所述往复式构件在所述样品架与所述切割机构对准的第一垂直位置和所述样品架与所述表面定向传感器对准的第二垂直位置之间旋转。
4.根据权利要求3所述的样品切开设备，其中，所述第一垂直位置和所述第二垂直位置之间的旋转角是180度。
5.根据权利要求2所述的样品切开设备，其中，所述往复式臂沿着在0度和90度之间的旋转角的移动导致所述样品架的切片运动。
6.根据权利要求1所述的样品切开设备，进一步包括允许指定可配置的切开长度的逻辑器件，其中，所述往复式构件在所述指定的切开长度期间以相对较慢的移动速度移动所述样品，以及在所述指定的切开长度期间的移动的刚好之前和刚好之后中的至少一种情况期间以相对较快的速度移动所述样品。
7.根据权利要求6所述的样品切开设备，其中，所述逻辑器件包括允许操作人员从多个预先确定的切开长度中选择切开长度的逻辑器件，其中每个预先确定的切开长度对应于用于保持所述样品的不同类型的盒。
8.根据权利要求6所述的样品切开设备，其中，所述逻辑器件包括用于允许操作人员通过选择多个不同类型的盒中的一个盒来指定所述切开长度的逻辑器件。
9.根据权利要求1所述的样品切开设备，进一步包括：
手轮；
通过第一轴耦合所述手轮的第一编码器，所述第一编码器可操作为生成所述手轮的角位置的电学表示；
所述驱动系统的电机；
通过第二轴耦合所述驱动系统的所述电机的第二编码器，所述第二编码器可操作为生成所述驱动系统的所述电机的角位置的电学表示；和
电耦合所述第一编码器和第二编码器的控制电路，所述编码器可操作为接收所述手轮和所述电机的角位置的电学表示，所述控制电路可操作为至少部分基于所述手轮的角位置的电学表示来控制所述电机。
10.一种样品切开方法，包括：
相对于表面定向传感器定位由样品切开设备保持的样品；
利用所述表面定向传感器感测由所述样品切开设备保持的所述样品的表面的定向；
调整由所述样品切开设备保持的所述样品的表面的定向，使得所述样品的所述表面与和所述样品切开设备的切割机构相关联的切割平面实质上平行；和
利用往复式构件使所述样品切开设备垂直移动，以获得所述样品的切片，其中所述往复式构件沿着在0度和180度之间的旋转角旋转。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括指定可配置的切开长度，以及使所述样品切开设备的垂直移动包括当在指定的切开长度将切片从所述样品切下来时以相对较慢的移动速度移动所述往复式构件，和在所述指定的切开长度移动刚好之前和刚好之后的至少一种情况中以相对较快的移动速度移动所述往复式构件。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述往复式构件在所述样品与切割机构相对准的第一垂直位置和所述样品与所述表面定向传感器相对准的第二垂直位置之间往复运动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第一垂直位置和所述第二垂直位置之间的旋转角是180度。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述往复式构件在水平位置和所述样品与切割构件相对准的垂直位置之间往复运动，以获得所述样品的切片。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述往复式构件沿着在0度和90度之间的旋转角往复运动，以获得所述样品的切片。
16.一种样品切开方法，包括：
将附接至垂直驱动构件的样品的表面与切割构件对准；和
通过沿着垂直方向移动所述垂直驱动构件执行样品切开周期，以获得所述样品的切片，其中移动所述垂直驱动构件包括以往复运动的方式在小于180度的旋转角内移动附接至所述垂直驱动构件的往复式构件。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述旋转角在0度和90度之间。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括指定可配置的切开长度，其中，执行所述样品切开周期包括：当在所述指定的切开长度将切片从所述样品切下来时以相对较慢的移动速度移动所述往复式构件，而在指定的切开长度的移动的刚好之前或刚好之后的至少一种情况中以相对较快的移动速度移动所述往复式构件。
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