DE102014203500B3 - Probenhalter eines Mikrotoms - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Probenhalter (100) eines Mikrotoms aufweisend einen Grundkörper (110), ein relativ zu dem Grundkörper (110) beweglich gelagertes Ausrichtungsbauteil (120), ein erstes betätigbares Fixierungsmittel (140), welches so ausgebildet ist, dass es im betätigten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120) und dem Grundkörper (110) zulässt und im enttätigten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120) und dem Grundkörper (110) hemmt, eine an dem Ausrichtungsbauteil (120) angeordnete Klemmbaugruppe (130) aufweisend zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbauteile (131, 132), ein zweites betätigbares Fixierungsmittel (180), welches so ausgebildet ist, dass es im betätigten Zustand die Klemmbaugruppe (130) öffnet und im enttätigten Zustand die Klemmbaugruppe (130) schließt, und einen Betätigungsmechanismus, welcher so ausgebildet ist, dass er bei Betätigung zunächst das erste betätigbare Fixierungsmittel (140) betätigt, so dass es eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120) und dem Grundkörper (110) zulässt, und danach das zweite betätigbare Fixierungsmittel (180) betätigt, so dass es die Klemmbaugruppe (130) öffnet, und bei Enttätigung zunächst das zweite betätigbare Fixierungsmittel (180) enttätigt, so dass es die Klemmbaugruppe (130) schließt, und danach das erste betätigbare Fixierungsmittel (140) enttätigt, so dass es eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120) und dem Grundkörper (110) hemmt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Probenhalter für ein Mikrotom.
- Stand der Technik
- Nach entsprechender Vorbereitung können mit einem Mikrotom Gewebeschnitte abgetragen werden, die nur wenige Mikrometer dünn sind. Die zu schneidende Probe muss dem Mikrotom zugeführt und darin für den zuverlässigen Schnitt eingespannt werden. In der
DE 195 16 468 C1 ,DE 196 04 001 C2 ,DE 37 14 389 C1 ,DE 37 14 411 C1 ,DE 36 07 766 C1 ,DE 21 43 529 A wird jeweils ein Probenhalter für ein Mikrotom beschrieben, bei dem eine im Probenhalter aufgenommene Probe manuell mittels eines entsprechenden Mechanismus relativ zur Schnittebene ausgerichtet werden kann. - In der
DE 199 11 173 A1 wird ein Probenhalter für ein Mikrotom beschrieben, bei dem eine im Probenhalter aufgenommene Probe motorisch relativ zur Schnittebene ausgerichtet und motorisch an die Klinge angestellt werden kann. Dadurch kann bereits die hohe Verletzungsgefahr durch die Klinge des Mikrotoms reduziert werden. Die Handhabung der Proben und Schnitte erfolgt jedoch noch immer noch manuell. Dabei muss die Probe (üblicherweise eine Kassette mit in Paraffin eingebettetem Gewebe) von Hand in den Probehalter eingespannt werden. Da der Probenwechsel nahe an der Klinge des Mikrotoms stattfindet, besteht hier weiterhin eine erhöhte Verletzungsgefahr - Wünschenswert ist in diesem Zusammenhang daher, auch bisher noch manuell durchgeführte Tätigkeiten zu automatisieren, um das Verletzungsrisiko für den Benutzer weiter zu reduzieren. Eine Voraussetzung für einen automatisierten Probenwechsel ist zunächst, eine einfache und automatisierbare Möglichkeit zu schaffen, die Probe in dem Probenhalter zu fixieren und zu lösen.
- Offenbarung der Erfindung
- Erfindungsgemäß wird ein Probenhalter für ein Mikrotom mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Offenbarung.
- Vorteile der Erfindung
- Ein erfindungsgemäßer Probenhalter bietet eine einfache und automatisierbare Möglichkeit, eine Probe in dem Probenhalter zu fixieren und zu lösen. Dies ermöglicht, bisher noch manuell durchgeführte Tätigkeiten zu automatisieren und so das Verletzungsrisiko für den Benutzer weiter zu reduzieren.
- Zusätzlich bietet die Erfindung die Möglichkeit, mit demselben Mechanismus den Probenhalter nach dessen Ausrichtung festzustellen und so gegen Veränderungen der Ausrichtung, insbesondere durch den Schnittvorgang, zu sichern. Dies vermeidet Probleme, die bei der motorisierten Ausrichtung auftreten können. Um eine ausreichende Fixierung der Ausrichtung vorzunehmen, reicht beispielsweise die Selbsthemmung der Spindeln von Antrieben oft nicht aus.
- Der Probenhalter ist dabei so ausgebildet, dass das Fixieren der Probe und das Feststellen des Probenhalters von demselben Betätigungsmechanismus ausgelöst werden, aber dabei nacheinander stattfinden. Somit kann der Betätigungsmechanismus durch einen einzigen elektrischen Antrieb betätigt werden, was den baulichen und steuerungstechnischen Aufwand gering hält. Die Reihenfolge der Betätigung ist dabei vorteilhaft an die Handlungsabfolge angepasst, d.h. zuerst wird die Probe im Probenhalter fixiert, anschließend soll die Möglichkeit bestehen, diesen auszurichten, und erst danach soll der Probenhalter festgestellt werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein (vorzugsweise motorisch) betätigter, passiver Federmechanismus verwendet, wobei sowohl das Fixieren der Probe in dem Probenhalter als auch das Feststellen des Probenhalters durch Federkraft bewirkt werden. Beispielsweise bei einem Stromausfall hätte ein aktiver Federmechanismus (wobei ein Antrieb eine Feder spannt) den Nachteil, dass die Fixierung beider Komponenten aufgehoben werden würde und die Probe sowie das Mikrotom während der Schneidbewegung Schaden nehmen könnten. Ebenfalls bestünde eine erhöhte Verletzungsgefahr für den Anwender.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
- Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
1 zeigt schematisch einen Probenhalter in einer perspektivischen Ansicht schräg von vorne. -
2 zeigt den Probenhalter ohne Klemmbaugruppe in einer Längsschnittsansicht. -
3 zeigt den Probenhalter einschließlich Klemmbaugruppe in einer Längsschnittsansicht, wobei sich beide Fixierungsmittel im enttätigten Zustand befinden. -
4 zeigt den Probenhalter in einer Längsschnittsansicht, wobei sich das erste Fixierungsmittel im betätigten Zustand befindet. -
5 zeigt den Probenhalter in einer Längsschnittsansicht, wobei sich beide Fixierungsmittel im betätigten Zustand befinden. -
6 zeigt den Probenhalter in einer perspektivischen Ansicht schräg von vorne, wobei die Klemmbaugruppe teilweise transparent dargestellt ist, um den Notbetätigungsmechanismus darzustellen. - In den Figuren ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenhalters
100 dargestellt. Der Probenhalter100 weist einen Grundkörper110 auf, der ein ortsfestes Bezugssystem für den Probenhalter bildet. Der Probenhalter100 weist weiterhin ein relativ zu dem Grundkörper110 beweglich gelagertes Ausrichtungsbauteil120 auf, welches hier ein Klemmbaugruppenbefestigungselement121 , ein Lagerhülsenelement122 und ein Gegenlagerelement123 aufweist. Das Klemmbaugruppenbefestigungselement121 ist fest mit dem Lagerhülsenelement122 verbunden. Eine Klemmbaugruppe130 ist an dem Klemmbaugruppenbefestigungselement121 angeordnet. Das Gegenlagerelement123 ist verschiebbar auf dem Lagerhülsenelement122 gelagert. Der Probenhalter100 weist einen automatischen Betätigungsmechanismus auf, um einerseits das Ausrichtungsbauteil120 relativ zu dem Grundkörper110 zu fixieren und andererseits die Klemmbaugruppe130 zu öffnen und zu schließen. - Es ist ein erstes betätigbares Fixierungsmittel
140 vorgesehen, welches ein hier als Betätigungsfeder142 ausgebildetes erstes Federmittel und ein hier als Hebel141 ausgebildetes erstes betätigbares Beabstandungsmittel aufweist. Die Betätigungsfeder142 ist zwischen dem Gegenlagerelement123 und dem Lagerhülsenelement122 angeordnet und zieht dadurch einerseits das Klemmbaugruppenbefestigungselement121 des Ausrichtungsbauteils120 gegen den Grundkörper110 , wobei eine vordere Klemmfläche143 gebildet wird, und drückt andererseits das Gegenlagerelement123 des Ausrichtungsbauteils120 gegen den Grundkörper110 , wobei eine hintere Klemmfläche144 gebildet wird. Die Klemmflächen143 und144 hemmen eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil120 und dem Grundkörper110 . - Zur Ausrichtung des Ausrichtungsbauteils
120 relativ zum Grundkörper110 ist hier eine Antriebsbaugruppe160 vorgesehen, die an bzw. in dem Grundkörper110 angeordnet ist. Die Antriebsbaugruppe160 weist zwei Elektromotoren161 ,163 und zwei zugehörige Positionssensoren162 ,164 auf. Weiterhin ist ein federgespannter Gegenlagerbolzen165 vorgesehen. Von den Elektromotoren161 ,163 werden hülsenförmige Spindelmuttern translatorisch belegt, von denen hier in den3 bis5 nur eine Spindelmutter161a abgebildet ist. Die Spindelmuttern drücken gegen das Ausrichtungsbauteil120 und dieses drücket gegen den Gegenlagerbolzen165 , so dass ein Verschwenken des Ausrichtungsbauteils120 relativ zum Grundkörper110 um eine y-Achse (Elektromotor161 ) und um eine z-Achse (Elektromotor163 ) möglich ist. Eine Nulllage bezeichnet jeweils die Ausrichtung, in der eine Frontfläche121b des Ausrichtungsbauteils120 parallel zu einer Schnittebene über einer Klinge eines Mikrotoms ausgerichtet ist. - Das Ausrichtungsbauteil
120 weist am Klemmbaugruppenbefestigungselement121 einen Gelenkkopf121a auf, der mit einer zugehörigen Gelenkpfanne110a des Grundkörpers110 zusammenwirkt, sodass ein Verschwenken des Ausrichtungsbauteils120 relativ zum Grundkörper110 möglich wird und dennoch die Klemmfläche143 in jeder Schwenkstellung gebildet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform weist ebenso der Grundkörper110 einen Gelenkkopf110b auf, der mit einer zugehörigen Gelenkpfanne123b des Gegenlagerelements123 zusammenwirkt, sodass ein Verschwenken des Ausrichtungsbauteils120 relativ zum Grundkörper110 möglich wird und dennoch die Klemmfläche144 in jeder Schwenkstellung gebildet werden kann. - Ist die Klemmung gelöst, kann die Ausrichtung des Ausrichtungsbauteils
120 (und damit der Klemmbaugruppe130 und damit einer in der Klemmbaugruppe gehaltenen Probe) durch Betätigung der Elektromotoren161 ,163 erfolgen. Dabei drücken deren Spindelmuttern jeweils gegen eine definierte Fläche des Ausrichtungsbauteils120 , sodass dieses entsprechend um einen Drehpunkt, der durch einen vorzugsweise gemeinsamen Kugelmittelpunkt der Gelenkpfannen110a ,123b gebildet wird, schwenkt. Der Gegenlagerbolzen165 sorgt für die notwendige Gegenkraft, um die Position zu halten. Die Positionssensoren162 ,164 sind hier als induktive Sensoren ausgeführt und detektieren die Anwesenheit der Spindelmuttern und können damit die Nulllage der Ausrichtung bestimmen. Es wird vorgeschlagen, die Positionssensoren162 ,164 zum jeweiligen Elektromotor161 ,163 hin zu neigen, um so ein Entfernen und Annähern der Spindelmutter erfassen zu können. Sensoren mit einer ausreichenden Reichweite können in geeigneter Anordnung die Spindelmuttern über den gesamten Hub detektieren. Aus dem damit messbaren Abstand ist eine genaue Bestimmung der Winkellage um die entsprechende Achse möglich. - An dem Lagerhülsenelement
122 ist ein elektrischer Spindelantrieb170 aufweisend einen Elektromotor171 , eine von dem Elektromotor171 angetriebene Gewindespindel172 und eine auf der Gewindespindel172 sitzende Spindelmutter173 . Auf diese Weise kann eine Drehbewegung des Elektromotors171 und damit der Gewindespindel172 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter173 gewandelt werden. Die Verwendung eines kompakten Spindelmotors vermeidet komplizierte und platzraubende Getriebe. - Wird die Spindelmutter
173 ausgehend von der in den2 und3 dargestellten enttätigten Stellung nach links bewegt, wird zunächst das erste betätigbare Fixierungsmittel140 betätigt (4 ). Genauer wird hier der Hebel141 betätigt, indem er um eine relativ zum Klemmbaugruppenbefestigungselement121 ortsfeste Drehachse A geschwenkt wird. Dadurch wird das Gegenlagerelement123 gegen die Federkraft vom Klemmbaugruppenbefestigungselement121 weggedrückt, sodass beide Klemmflächen143 und144 entlastet werden. Vorzugsweise sind mehrere solcher Hebel um den Umfang herum vorgesehen, um das Gegenlagerelement123 gleichmäßig vom Klemmbaugruppenbefestigungselement121 wegzudrücken. - Wie erläutert, ist die Klemmbaugruppe
130 an dem Klemmbaugruppenbefestigungselement121 angeordnet. Die Klemmbaugruppe130 verfügt über zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbauteile131 ,132 , wobei hier das obere Klemmbauteil131 fest und das untere Klemmbauteil132 beweglich ist. Wie in6 ersichtlich, ist das untere Klemmbauteil132 mittels Druckfedern181 als ein zweites Federmittel gegen das obere Klemmbauteil131 verspannt. Diese Ruhelage stellt den geschlossenen Zustand der Klemmbaugruppe130 dar. Es kann vorteilhaft ein Sicherungsblech133 vorgesehen sein, das im geöffneten Zustand dafür sorgt, dass die Probe nicht nach vorne kippt. - Zum Öffnen und Schließen der Klemmbaugruppe
130 ist ein zweites betätigbares Fixierungsmittel180 vorgesehen, welches so ausgebildet ist, dass es im betätigten Zustand die Klemmbaugruppe130 öffnet und im enttätigten Zustand die Klemmbaugruppe130 schließt. Das zweite betätigbare Fixierungsmittel180 weist die Druckfedern181 sowie ein zweites betätigbares Beabstandungsmittel182 auf, welches hier einen Eingriff mit zwei Nadellagern aufweist. - Weiterhin ist ein hier als Keil
174 ausgebildetes zweites Betätigungselement zur Betätigung des zweiten betätigbaren Fixierungsmittels180 vorgesehen. Der Keil174 kann in den Eingriff eingreifen und so das zweite betätigbare Beabstandungsmittel182 betätigen. Die Nadeln und damit die mit den Nadellagern fest verbundenen Klemmbauteile131 ,132 werden auseinander gedrückt. - Wird die Spindelmutter
173 ausgehend von der in4 dargestellten Stellung, in der das erste betätigbare Fixierungsmittel140 betätigt ist, weiter nach links bewegt, wird auch das zweite betätigbare Fixierungsmittel180 betätigt (5 ). Genauer wird hier das zweite betätigbare Beabstandungsmittel182 betätigt, indem der Keil174 durch die Spindelmutter173 zwischen die Nadellager gedrückt wird. - Der Keil wandelt durch seinen Winkel die axiale Kraft über das untere Nadellager in eine radial zur Achse der Gewindespindel
172 wirkende Kraft nach unten. Das obere Nadellager ist starr und nimmt die radiale Gegenkraft auf, um die Gewindespindel172 zu entlasten. Da für das Lösen der Ausrichtungsklemmung nur Reibung zwischen den Hebeln141 und der Spindelmutter172 überwunden werden muss, steht nahezu die volle Motorkraft für das Öffnen der Klemmbaugruppe zur Verfügung. Der Keil treibt das untere Lager nach unten. Dieses ist über zwei federbelastete Bolzen183 mit dem beweglichen unteren Klemmbauteil132 verbunden. Dadurch werden die beiden Klemmbauteile131 ,132 auseinander gedrückt und die Klemmbaugruppe130 geöffnet. Eine Probe kann eingesetzt oder entnommen werden. - Bei einem Zurückfahren der Spindelmutter
173 wird durch die von den Bolzen geführten Druckfedern181 das untere Klemmbauteil132 wieder zurück bewegt und die Klemmbaugruppe130 geschlossen. Der Keil174 wird durch seinen Winkel und über das Lager mangels Selbsthemmung ebenfalls axial zurück bewegt. Wird die Spindelmutter173 weiter zurück gefahren, werden die Hebel141 durch die Betätigungsfeder142 über das Gegenlagerelement123 wieder entlang der Schrägen an der Spindelmutter173 zurück bewegt, bis sie sich in ihrer Ausgangsposition befinden. Aufgrund der geometrischen Eigenschaften wird die Ausrichtung fixiert, nachdem die Klemmbaugruppe geschlossen worden ist. Umgekehrt wird die Ausrichtung erst gelöst und die Klemmbaugruppe anschließend geöffnet. So ist eine sichere Fixierung der Probe in der Klemmbaugruppe130 gewährleistet, während die Ausrichtung der Probenoberfläche durch den Anwender vorgenommen werden kann. - Um die Probe manuell zu entnehmen (beispielsweise bei einem Stromausfall), ist ein manuell betätigbarer Notbetätigungsmechanismus vorhanden, welcher so ausgebildet ist, dass er bei Betätigung nur das zweite betätigbare Fixierungsmittel
180 betätigt. Wie in6 ersichtlich, kann dazu ein separater Hebel190 in den oberen Teil der Klemmbaugruppe130 eingeführt werden. Durch das Bewegen des Hebels190 nach oben wird das entstehende Drehmoment über einen Querbolzen191 in eine axiale Kraft nach unten umgewandelt. Dabei drücken zwei symmetrisch angeordnete Zylinderstifte192 auf die Bolzen183 , die mit dem unteren Klemmbauteil132 verbunden sind. Durch die Bewegung des Hebels190 wird die Klemmbaugruppe130 entkoppelt von dem automatischen Betätigungsmechanismus geöffnet, sodass eine Probe aus der Klemmbaugruppe130 entfernt werden kann.
Claims (11)
- Probenhalter (
100 ) eines Mikrotoms aufweisend einen Grundkörper (110 ), ein relativ zu dem Grundkörper (110 ) beweglich gelagertes Ausrichtungsbauteil (120 ), ein erstes betätigbares Fixierungsmittel (140 ), welches so ausgebildet ist, dass es im betätigten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120 ) und dem Grundkörper (110 ) zulässt und im enttätigten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120 ) und dem Grundkörper (110 ) hemmt, eine an dem Ausrichtungsbauteil (120 ) angeordnete Klemmbaugruppe (130 ) aufweisend zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbauteile (131 ,132 ), ein zweites betätigbares Fixierungsmittel (180 ), welches so ausgebildet ist, dass es im betätigten Zustand die Klemmbaugruppe (130 ) öffnet und im enttätigten Zustand die Klemmbaugruppe (130 ) schließt, und einen Betätigungsmechanismus, welcher so ausgebildet ist, dass er bei Betätigung zunächst das erste betätigbare Fixierungsmittel (140 ) betätigt, so dass es eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120 ) und dem Grundkörper (110 ) zulässt, und danach das zweite betätigbare Fixierungsmittel (180 ) betätigt, so dass es die Klemmbaugruppe (130 ) öffnet, und bei Enttätigung zunächst das zweite betätigbare Fixierungsmittel (180 ) enttätigt, so dass es die Klemmbaugruppe (130 ) schließt, und danach das erste betätigbare Fixierungsmittel (140 ) enttätigt, so dass es eine Relativbewegung zwischen dem Ausrichtungsbauteil (120 ) und dem Grundkörper (110 ) hemmt. - Probenhalter nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen den Betätigungsmechanismus antreibenden elektrischen Antrieb (
170 ). - Probenhalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Betätigungsmechanismus ein erstes Betätigungselement (
173 ) zur Betätigung des ersten betätigbaren Fixierungsmittels (140 ) aufweist, wobei das erste Betätigungselement (173 ) bei Betätigung des Betätigungsmechanismus translatorisch bewegt wird. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Betätigungsmechanismus ein zweites Betätigungselement (
174 ) zur Betätigung des zweiten betätigbaren Fixierungsmittels (180 ) aufweist, wobei das zweite Betätigungselement (174 ) bei Betätigung des Betätigungsmechanismus translatorisch bewegt wird. - Probenhalter nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Betätigungsmechanismus einen Spindelantrieb (
170 ) zum translatorischen Bewegen des ersten und/oder zweiten Betätigungselements aufweist. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste betätigbare Fixierungsmittel (
140 ) ein erstes Federmittel (142 ), welches so angeordnet ist, dass es das Ausrichtungsbauteil (120 ) gegen den Grundkörper (110 ) drückt, und ein erstes betätigbares Beabstandungsmittel (141 ), welches im betätigten Zustand das Ausrichtungsbauteil (120 ) von dem Grundkörper (110 ) abhebt, aufweist. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite betätigbare Fixierungsmittel (
180 ) ein zweites Federmittel (181 ), welches die zwei Klemmbauteile (131 ,132 ) gegeneinander drückt, und ein zweites betätigbares Beabstandungsmittel (182 ), welches im betätigten Zustand die zwei beweglichen Klemmbauteile (131 ,132 ) auseinander drückt, aufweist. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Element aus der Gruppe bestehend aus Grundkörper (
110 ) und Ausrichtungsbauteil (120 ) eine Gelenkpfanne und das andere Element aus der Gruppe bestehend aus Grundkörper (110 ) und Ausrichtungsbauteil (120 ) einen Gelenkkopf aufweist. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine elektrische Antriebsbaugruppe (
160 ) zum Ausrichten des Ausrichtungsbauteils (120 ) relativ zum Grundkörper (110 ). - Probenhalter nach Anspruch 9, wobei die elektrische Antriebsbaugruppe (
160 ) zwei elektrische Antriebe (161 ,163 ) aufweist, die so angeordnet sind, dass das Ausrichtungsbauteil (120 ) relativ zum Grundkörper (110 ) um zwei unterschiedliche Drehachsen geschwenkt werden kann. - Probenhalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen manuell betätigbaren Notbetätigungsmechanismus (
190 ,191 ,192 ), welcher so ausgebildet ist, dass er bei Betätigung nur das zweite betätigbare Fixierungsmittel (180 ) betätigt.
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