DE10013688A1

DE10013688A1 - Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Glas bestehenden Schnittstreckerplatte

Info

Publication number: DE10013688A1
Application number: DE2000113688
Authority: DE
Inventors: Joachim Beinert; Walter Doell; Gerd Spies
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Leica Biosystems Nussloch GmbH
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: DE10013688B4

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Glas bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden, Seitenkante. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch, in das Glasflächensubstrat thermisch induzierte Spannungen, die Schnittstreckerplatte entlang einer Tennlinie, die der Seitenkante entspricht, abgetrennt wird.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer, aus anorgani schem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenig stens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante.

Stand der Technik

Mikrohobel oder auch im Fachjargon als Mikrotome bezeichnet, werden eingesetzt, um beispielsweise biologische Gewebeproben in Form mikrometerdünner Schnitt scheibchen zu erhalten, die anschließend zumeist in Durchlichtmikroskopie histolo gisch untersucht werden. Die Analyse dieser hauchdünnen Präparate wird häufig durch Einrollen der Schnittscheibchen bzw. des abgehobelten Gewebespanes, durch sogenanntes Spanrollen erschwert bzw. sogar unmöglich gemacht. Um ein derartiges selbständiges Einrollen während des Abschneidens sowie der optischen Unter suchung zu vermeiden, wird dem Mikrotom während des Abtrennvorgangs ein dün nes Glasplättchen, eine sogenannte Schnittstreckerplatte oder Antirollplatte, nach geführt. Durch die, dem Mikrotom nachgeführte Schnittstreckerplatte wird das abge trennte Dünnschnittpräparat flächig auf der Schnittstreckerplatte aufgenommen, auf der es aufgrund der Flächenadhäsion flächig liegend verbleibt und sich nicht einrol len kann. Eine histologische Untersuchung wird hierdurch erheblich vereinfacht bzw. erst ermöglicht.

Schnittstreckerplatten sind als ebene Plättchen bekannt, deren Breite sich nach der Breite des zu schneidenden Präparates bzw. der Schnittgeometrie des Mikrotoms richtet. Typische Dimensionen von Schnittstreckerplatten betragen in der Breite 50 bis 70 mm, in der Länge ca. 30 mm und in der Dicke einige Millimeter.

Um den Schneidvorgang ungestört überwachen zu können, werden Schnittstrecker platten aus transparenten Materialien gefertigt. Sie bestehen entweder aus organi schen Gläsern bzw. Kunststoffen oder anorganischen Gläsern. Wegen der höheren Kratzfestigkeit und der geringeren elektrostatischen Aufladung wird insbesondere bei höherwertigen Anwendungen eindeutig anorganischen Gläsern der Vorzug gegeben.

In an sich bekannter Weise sind die Kantenflächen der breiten Seite der Schnitt streckerplatten geschliffen und poliert. Die zum Präparat weisende Kante sollten der art ausgebildet sein, daß ein einwandfreies Gleiten der Schnittstreckerplatte ohne Verhakung auf der Gewebeoberfläche möglich ist. Dieser Forderung können jedoch die bekannten Schnittstreckerplatten nicht uneingeschränkt nachkommen. Häufig kommt es zum Verhaken oder Verkanten der Schnittstreckerplatten, sodass ein "rei bungsloses" Nachführen nach einem Mikrotom nicht mehr möglich ist. In diesem Fall wechselt man üblicherweise die Schnittstreckerplatte einfach aus und versucht den Schneidevorgang von neuem mit einer anderen, neuen Schnittstreckerplatte.

Analysiert man in der Praxis eingesetzte Schnittstreckerplatten näher, so stellt man sehr häufig Ausbrüche A an der Kante K fest, die in den stark vergrößerten Aufnahmen gemäß der Fig. 2 und 3 zu entnehmen sind. Durch genauere Untersuchun gen des Schneidvorganges konnte festgestellt werden, dass die an der Kante der Schnittstreckerplatte vorhandenen Ausbrüche ursächlich für das Festhaken des Prä parates an der Schnittstreckerplatte während des Abtragevorganges verantwortlich sind. Ein nachfolgendes Aufrollen und die Unbrauchbarkeit des Präparates sind die unvermeidbaren Folgen.

Selbst auch an einer bei makroskopischer Inspektion noch gut erscheinenden Kante können bereits zahlreiche kleine Ausbrüche vorliegen, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, die eine Kantenabbildung mit einer 5 mal besseren Auflösung wie in der Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt. Durch mechanische Belastungen, wie beim Trimmen sowie durch thermische Belastungen, wie sie im Betrieb eines Mikrotoms z. B. mit Kryostat bei sehr niedrigen Temperaturen auftreten, können selbst kleine Ausbrüche leicht zu größeren anwachsen und damit zur Unbrauchbarkeit der Schnittstreckerplatte füh ren.

Die Ursache für die Mikroausbrüche sind in den bislang üblichen Verfahren zur Her stellung von Schnittstreckerplatten zu sehen, die durch mechanische Vorgänge cha rakterisiert sind, wie Anritzen eines Glases mit einem Schneidrad, Biegebrechen, Schleifen und Polieren der Kantenbereiche. Die genannten Herstellungsschritte sind ausnahmslos Arbeitsschritte, durch die Schädigungen, in Form kleiner und kleinster Ausbrüche, an der Glaskante entstehen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, derart herzustellen bzw. zu verbessern, dass die vorstehend beschriebenen Ausbrüche, die ursächlich für die nur unzulängliche Verwendbarkeit von Schnittstreckerplatten in Verbindung mit Mikrotomen zur Aufnahme von Gewebespanen verantwortlich sind, gänzlich ver mieden oder zumindest in eine Größenordnung reduziert werden sollen, in der sie keinen negativen Einfluss auf den Nachführ- und Aufnahmevorgang für Gewebespa nen besitzen.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 ange geben. Vorteilhafte Merkmale, die den Erfindungsgedanken weiter auszugestalten vermögen, sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbeson dere unter Hinweis auf die Ausführungsform in Verbindung mit den Figuren zu ent nehmen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Mate rial, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, derart weitergebildet, dass von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstrec kerplatte aufweist, durch, in das Glasflächensubstrat thermisch induzierte Spannun gen die Schnittstreckerplatte entlang einer Trennlinie, die der Seitenkante entspricht, abgetrennt wird.

Die thermisch induzierten Spannungen werden über Erwärmung und nachfolgende Kühlung einer oder beider Oberflächen des Glasflächensubstrats, aus dem die Schnittstreckerplatte herausgearbeitet wird, erzeugt. Vorteilhafterweise wird hierzu ein Glasflächensubstrat gewählt, das eine für Schnittstreckerplatten übliche Dicke, von typischerweise einigen Millimetern oder kleiner, aufweist. Zur definierten und eng auf den Bereich der Schnittlinie begrenzten Erwärmung werden vorzugsweise Laser eingesetzt, insbesondere CO₂-Laser, deren Laserstrahl entlang der geplanten Trennlinie über das Glasflächensubstrat geführt wird.

Alternativ oder in Kombination zur Laseranwendung können aber auch Heizdrähte oder Warmluftgebläse zur gezielten lokal begrenzten Erwärmung des Glasflächen substrats eingesetzt werden. Zur Kühlung eignen sich wahlweise Luft, Pressluft oder kalte Gase. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zur Kühlung hinter der Zone der starken Erwärmung flüssige Medien eingesetzt, die in thermischen Kontakt mit dem Glasflächensubstrat gebracht werden.

Charakteristisch für das erfindungsgemäße Trennverfahren an derart dünnen Glas flächensubstraten zur Herstellung von Schnittstreckerplatten ist das berührungsfreie Vorgehen am Substrat selbst, ohne daß eine mechanische Schädigung der Oberflä che längs der Trennlinie erfolgt. Im Gegensatz zu konventionellen, mechanischen Trennverfahren bedarf das erfindungsgemäße Verfahren keinen Führungsriß an ei ner Oberseite des Glasflächensubstrates längs der gewünschten Seitenkante. Viel mehr setzt die Rißbildung an einer schmalen Seitenkante der Schnittstreckerplatte ein, die für den weiteren Gebrauch der Platte ohne Bedeutung ist. So ist üblicherwei se eine Schnittstreckerplatte in der Fläche rechteckförmig ausgebildet und weist zwei sich gegenüberliegende lange und zwei sich gegenüberliegende schmale Seiten kanten auf. Letztere haben für den Einsatz von Schnittstreckerplatten keine wesentli che Bedeutung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist eine nach einem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellte Schnittstreckerplatte nicht nur eine einzige hoch wertige Kante auf, sondern entsprechend den beiden langen Seitenkanten eine An ordnung mit bis zu vier hochwertigen Kanten. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, eine Schnittstreckerplatte entsprechend den vier hervorragenden Kanten viermal zu wenden und damit viermal länger als bisher normalerweise üblich einzusetzen. Die Limitierung auf vier Kanten liegt in der Bevorzugung eines rechteckigen bzw. sogar quadratischen Formats bei Schnittstreckerplatten begründet.

Vorteilhafterweise werden die hochwertigen Kanten nachfolgend durch chemische oder thermische Härtung noch widerstandsfähiger gemacht. Dabei werden die Kan ten in einer Ausführungsform der Erfindung durch die thermische Härtung etwas ver rundet. Diese Form des Verrundens wird an den Kanten vorzugsweise durch Beauf schlagung mit einem Laserstrahl bewirkt, vorzugsweise eines CO₂-Laserstrahls.

Alternativ dazu können die Kanten durch eine Flammenpolitur leicht verrundet wer den. Angestrebt ist hierbei im wesentlichen ein Verrunden der extrem empfindlichen Kanten, nicht hingegen eine Bearbeitung und Abrundung der Seitenkante selbst.

Die thermische bzw. die chemische Härtung durch Ionen-Austausch bergen den Vorteil in sich, daß in oberflächennahen Bereichen des Glases Druckspannungen eingebracht werden. Hierdurch wird die Kante noch widerstandsfähiger gegen die üblichen Belastungen, wodurch vorteilhafterweise eine noch längere Haltbarkeit der hochwertigen Kante ermöglicht wird.

Ein Abrunden der scharfen Kanten verringert ferner auch deren Verletzbarkeit ge genüber stoßartigen Beanspruchungen erhöht die Kratzfestigkeit und vermindert zu sätzlich die Gefahr des Festhakens der Dünnschnitte.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge dankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Mikrophotographie einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren durch thermisch induzierte Spannungen erzeugte Kante in einer REM- Aufnahme.

Fig. 2 Mikrophotographie einer nach dem Stand der Technik hergestellten Schnittstrecker-Platte mit einem Kantenausbruch

Fig. 3 Mikrophotographie einer nach dem Stand der Technik hergestellten Schnittstrecker-Platte, deren Kante bei geringer Vergrößerung noch gut erscheint, aber bei höherer Vergrößerung, siehe Figur bereits Mirko ausbrüche erkennen läßt.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

In Fig. 1 ist eine Rasterelektronenmikroskopieaufnahme (REM-Aufnahme) entlang einer Kante K einer Schnittstreckerplatte dargestellt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Am unteren Bildrand ist mit weißer Linie die Entfer nungseinheit von 40 µm eingetragen. Es ist festzustellen, dass bei einer derart hohen Auflösung keine Ausbrüche entlang der Kante sichtbar sind. Dies macht die Effizienz und unvergleichbare Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich.

Im Gegensatz dazu sind aus den Fig. 2 und 3 eine Vielzahl von Ausbrüchen A entlang eines Kantenverlaufs K zu entnehmen. So geht aus Fig. 2 eine Mikrophotographie von einer mit konventionellen Mitteln hergestellte Kante K mit ei ner Auflösung von 500 µm hervor, siehe die in der Figur eingetragenen Pfeillänge. Ein ähnliches Bild ergibt sich aus Fig. 3, aus der ebenso eine Kante K mit einer 5 mal besseren Auflösung zu entnehmen ist. Auch hier werden die Ausbrüche A deut lich sichtbar, obwohl es sich um eine Kante K mit guter Qualität handelt, d. h. die Kantenqualität ist durch mechanische Nachbesserungsmassnahmen optimiert wor den.

Die Gegenüberstellung der Figuren macht die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich, gemäß dem keine Ausbrüche am Kantenverlauf entstehen, wo durch Schnittstreckerplatten von bisher nicht erreichter Qualität hergestellt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch, in das Glasflä chensubstrat thermisch induzierte Spannungen die Schnittstreckerplatte entlang ei ner Trennlinie, die der Seitenkante entspricht, abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch induzierten Spannungen durch einen, auf das Glasflächensubstrat gerichteten, linienhaften thermischen Energieeintrag durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energieeintrag berührungsfrei zum Glasflächensubstrat erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem thermischen Energieeintrag das Glasflä chensubstrat zumindest an dem Bereich des Energieeintrags gekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energieeintrag mittels Licht einer Heizlampe, Laserstrahl, eines Heizdrahtes und/oder eines Heißluftgebläses durch geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung mittels Luft und/oder flüssige Kühlmedi en durchgeführt wird, die in Kontakt mit dem Glassubstrat gebracht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die, durch die Abtrennung der Schnittstreckerplatte vom Glassubstrat gewonnenen Kanten an der Seitenkante zur Erhöhung der Wider standsfähigkeit einer Härtung unterzogen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung auf chemischen oder thermischen Wege durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verrundung der Kanten auf chemischen oder thermischen Wege durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenverrundung mittels Flammenpolitur durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energieeintrag zur Induzierung ther mischer Spannungen, zur Kantenhärtung oder Kantenverrundung unter Verwendung eines CO₂-Laser durchgeführt wird.

12. Schnittstreckerplatte mit wenigstens zwei, jeweils zwei Kanten aufweisenden Seitenkanten, die unmittelbar als Abbruchkanten von einem Glasflächensubstrat her rühren, in das zur Abtrennung der Schnittstreckerplatte jeweils ein linienhafter, ther mischer Energieeintrag zur Erzeugung thermischer Spannungen gerichtet wird, die ausschließlich ursächlich für die Abtrennung sind.

13. Verwendung einer Schnittstreckerplatte nach dem Anspruch 12 zur unmittel baren Nachführung nach einem Mikrotom während einer Abtrennung eines biologi schen Gewebespans zur flächigen Aufnahme des abgetrennten Gewebespans auf der Schnittstreckerplatte.