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Die
Erfindung betrifft eine Schneidevorrichtung zum Schneiden von Präparaten
insbesondere ein Mikrotom oder Ultramikrotom mit einer Beobachtungseinrichtung
insbesondere einem Stereomikroskop zum Beobachten der Präparatschnittfläche und/oder
des Schnitts und mit einer Schwenkeinrichtung, zum Schwenken der
Beobachtungseinrichtung.
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Beim
Betreiben einer Schneidvorrichtung, insbesondere eines Mikrotom
oder Ultramikrotoms ist es regelmäßig erforderlich, das zu schneidende Präparat positionsgenau
und rasch exakt zum Messer zu positionieren, d. h. zu justieren.
Bei diesem sog. Anstellvorgang muss darauf geachtet werden, dass
weder das Messer noch das Präparat
beschädigt
werden. Entsprechend muss verhindert werden, dass es zu einem unbeabsichtigten
Kontakt zwischen dem Messer und dem Präparat kommt.
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Seit
langem ist es daher beim Anstellvorgang zwischen Messer und Präparat üblich, wie
etwa aus der
DE 40 12 600 bekannt,
die Annäherung
zwischen dem Präparat
und dem Messer durch eine Beobachtungseinrichtung, insbesondere
ein Stereomikroskop zu unterstützen.
Bei Verwendung des Stereomikroskops kann auch der Vorgang unterstützt werden,
die verschiedenen erforderlichen Winkeleinstellungen exakt zu beobachten
und vorzunehmen. Dabei kann die Justage durch einen Benutzer selbst
beobachtet werden. Alternativ hierzu kann auch eine Kamera auf das
Stereomikroskop montiert werden.
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Bei
bekannten Schneideeinrichtungen, wie etwa dem Reichert Ultracut
S der Firma Leica wird ein Stereomikroskop mit einer variabel einstellbaren Vergrö ßerung eingesetzt.
Das Stereomikroskop selbst ist unter einem fixen Winkel von 20° zwischen der
optischen Achse des Stereomikroskops und seiner Senkrechten montiert.
Dies hat den Vorteil, dass für
viele Fälle
eine genaue Justierung von Messer und Präparat erfolgen kann, insbesondere
dann, wenn der Freiwinkel des Messer 10° beträgt. Denn die Unterflurbeleuchtung,
die zum Justieren verwendet wird, hat einen Lichtaustritt senkrecht
unterhalb der Messerschneide. Das Licht wird von der Messerschneide
im doppelten Freiwinkel, also 20° zum
Präparat
und von dort zum Stereomikroskop reflektiert. Unter diesen geometrischen
Bedingungen ist der Abstand zwischen Messer und Präparat als
heller Spalt im Stereomikroskop erkennbar. Die Auflichtbeleuchtung,
die zur Beobachtung der Schnitte dient, ist geometrisch so angepasst,
dass bei dieser Winkelanordnung des Stereomikroskops die Oberfläche des Wasserspiegels
reflektierend wirkt.
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Demgegenüber ist
es, abhängig
von dem zu schneidenden Präparat,
zeitweilig allerdings auch nötig,
den Wasserspiegel im Messer abzusenken. Der abgesenkte Wasserspiegel
allerdings ist gekrümmt,
sodass die Reflexion der Wasseroberfläche nahe der Messerschneide
verloren geht. Um bei möglichst
vielen unterschiedlichen Bedingungen eine optimale Einstellung des
Stereomikroskops vornehmen zu können
wurde daher in verschiedenen Geräten
bereits ein schwenkbares Stereomikroskop eingesetzt. Beispielsweise
besitzen Ultramikrotome der Firma RMC, hier etwa die Modelle MTX
oder MTCL eine solche Schwenkmöglichkeit.
Die Achse der Schwenkung stimmt allerdings nicht mit der Richtung der
Messerschneide überein
sondern sie verläuft
an der Unterseite des Fokustriebes. Dies hat allerdings den Nachteil,
dass derartige schwenkbare Stereomikroskope im Hinblick auf diese
Justiermöglichkeit
in der Praxis nur wenig tauglich sind. Denn bei jeder Schwenkbewegung
verschiebt sich das Bild, was eine Nacheinstellung erforderlich
macht. Zudem wird die erreichte Endposition des geschwenkten Stereomikroskops
oftmals nur über
Reibung fixiert. Außerdem
ist keine Verstellmöglichkeit über Triebe
vorhanden, sodass jede Verstellung des Stereomikroskops zu zusätzlichem
Justageaufwand führt,
der in einer Bildverschiebung oder einer Fokusverstellung begründet ist.
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Um
die Schwenkbewegung so zu gestalten, dass das Beobachtungszentrum,
nämlich
die Messerschneide, bei einer Schwenkung des Stereomikroskops nahezu
im Zentrum bleibt, wurde beispielsweise in dem Ultramikrotom Reichert
Supernova der Firma Leica das Stereomikroskop so ausgeführt, dass
es in einem Winkel zwischen 12 und 20 Grad um die Messerschneide
schwenkbar ist. Dies gewährleistet
zwar die Einstellbarkeit des Stereomikroskops an unterschiedliche
Wasserstände
im Messer, jedoch fehlt die Möglichkeit,
einen definierten Winkel schnell, exakt und reproduzierbar einstellen
zu können.
Damit ist oftmals ein mehrmaliges Justieren notwendig, was zu einem
erheblichen Zeitverlust führt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schneideeinrichtung
zum Schneiden von Präparaten,
insbesondere ein Mikrotom oder Ultramikrotom mit einer Beobachtungseinrichtung
vorzuschlagen, die schwenkbar ist und deren Schwenkbewegung exakt
und einfach einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Schneidevorrichtung zum Schneiden von Präparaten
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Die verfahrenstechnische Lösung
besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile
und vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird in
einer Schneidevorrichtung zum Schneiden von Präparaten, insbesondere in einem
Mirkotom oder Ultramikrotom eine Beobachtungseinrichtung, etwa ein
Stereomikroskop, zum Beobachten der Präparatschnittfläche und/oder des
Schnitts vorgesehen. Zum Schwenken der Beobachtungseinrichtung ist
eine Schwenkeinrichtung vorgesehen. Die Schwenkeinrichtung weist
eine Positioniereinrichtung auf, die ein Schwenken in einem definierten
Winkel ermöglicht.
Die Positioniereinrichtung kann hierzu beispielsweise als Rasterelement ausgeführt sein,
wobei die Schenkbewegung in definierten Rasterpositionen möglich ist.
Diese Positionen entsprechen einem definierten Schwenkwinkel der
Beobachtungseinrichtung. Das Rasterelement kann auch so ausgeführt sein,
dass eine Positionierung der Schwenkreinrichtung, d. h. also eine
Fixierung, auch zwischen den Rasterpunkten möglich ist.
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Werden
am Schwenkelement der Schwenkeinrichtung mehrere Rasternuten vorgesehen,
so kann der Vorteil genutzt werden, dass dann auch verschiedene
Messertypen, wie Glas- oder Diamantmesser benutzt werden können, die
unterschiedliche Freiwinkel verlangen.
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Bevorzugt
erfolgt die Positionierung mit Hilfe eines Drehknopfes, der ebenfalls
Rasterelemente aufweisen kann. Die Drehung des Drehknopfes erfolgt
damit ebenfalls in Rasterschritten. Zusätzlich oder alternativ zu der
Rastereinrichtung kann auch eine Positioniermarkierung vorgesehen
werden, die insbesondere eine Skala aufweist. Mit Hilfe dieser Skala
lässt sich
die Beobachtungseinrichtung in definierten Winkelpositionen einfach
feststellen, wobei damit das Mikroskop reproduzierbar justiert werden kann.
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Zum
Speichern bestimmter Winkelpositionen der Beobachtungseinrichtung
können
Speichermedien vorgesehen werden. Diese können beispielsweise elektronisch
ausgeführt
sein. Es ist allerdings auch möglich,
die Speichermedien mechanisch auszugestalten, was z. B. dadurch
erfolgen kann, dass ein Rasterelement verschiebbar ausgestaltet
wird. Damit kann genau diese Rasterposition einfach wiedergefunden
werden.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren
Beschreibungen.
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Es
zeigen im Einzelnen:
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1 ein unter fixem Winkel
montiertes Stereomikroskop nach dem Stand der Technik
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2 eine erfindungsgemäße Schneideeinrichtung
in Seitenansicht
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3 einen Ausschnitt aus einer
erfindungsgemäßen Schneideeinrichtung
mit einem Schnitt durch die Schwenkeinrichtung
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4 einen Ausschnitt aus einer
erfindungsgemäßen Schneideeinrichtung
in Seitenansicht
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5 eine Detaildarstellung
eines Rasterelements
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In 1 ist zur Darstellung der
dem Patentbegehren zugrunde liegenden Problematik schematisch ein
Stereomikroskop 10 gemäß dem Stand
der Technik dargestellt. Dieses Stereomikroskop 10 ist unter
einem fixen Winkel α zur
Senkrechten 12 montiert. Diese Konstellation ergibt einen
optimalen Kontrast bei der Justierung des Messers 14, wenn
ein Freiwinkel des Messers 14 von 10 Grad eingehalten wird.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass eine sehr genaue Einstellung
von Messer und Präparat
erfolgen kann. Die Auflichtbeleuchtung 16 ist geometrisch
dabei so angepasst, dass mit einem ebenen Wasserspiegel, also einer
ebenen Wasseroberfläche 18,
die Oberfläche
des Wassers reflektiert. Bei Anwendungen, die einen abgesenkten
Wasserspiegel 19 in der Messerwanne 20 erfordern,
ist diese fixe geometrische Abstimmung ungünstig. Denn ein abgesenkter
Wasserspiegel 19 ist gekrümmt. Die Reflexion der Wasseroberfläche nahe
der Messerschneide 22 geht verloren, sodass der Schnittvorgang
und die Justage bei Freiwinkeln ungleich 10° nicht mehr ausreichend beobachtet
werden können.
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Um
diesen Nachteil auszugleichen, sind schon Mikroskope bekannt, die
entlang des Bogens B schwenkbar sind, sodass der Winkel α variabel
einstellbar ist. Mit dieser Einstellmöglichkeit erreicht man eine
geometrische Anpassung an die jeweils erforderlichen Wasserstände in der
Messerwanne 20. Dabei muss allerdings darauf geachtet werden,
dass die Schwenkbewegung um eine Achse erfolgt, deren Richtung durch
die Messerschneide 22 vorgegeben ist. Somit kann ein schwenkbares
Stereomikroskop entsprechend der gekrümmte Wasseroberfläche so verstellt
werden, dass die Reflexion der Licht quelle 16 wieder erreicht
ist.
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In 2 ist in einer Seitenansicht
nun ein erfindungsgemäßes Ultramikrotom 24 mit
einem schwenkbaren Stereomikroskop 10 in Seitenansicht gezeigt.
Die Schwenkbewegung kann dabei mit Hilfe eines Drehknopfes 26 realisiert
wer den, wobei die Schwenkbewegung des Stereomikroskops 10 um eine
Achse verläuft,
deren Richtung durch die Messerschneide 22 vorgegeben ist.
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In
einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung ist
in 3 ein Ausschnitt
des Ultramikrotoms 24 dargestellt. Die Schwenkeinrichtung 28 weist
im vorliegenden Fall ein Ritzel 30 auf. Eine Drehung des
Ritzels 30, das in einer Zahnstange 32 verläuft verursacht
eine Bewegung der Zahnstange 32, die gekrümmt ausgeführt ist.
Damit wird das Segment 34 innerhalb seiner Führung verschoben.
Auf dem Segment 34 ist ein Fokustrieb 36 vorgesehen.
An dem Fokustrieb 36 wiederum ist das Stereomikroskop 10 und
eine Beleuchtungseinrichtung 38 zum Beleuchten des Arbeitsbereiches 40 vorgesehen,
in dem auch das Messer 14 liegt.
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Wie
in 4 dargestellt kann
das Ritzel 30 über
den Knopf 26 angetrieben werden. Die 3 und 4 zeigen
jeweils unterschiedliche Schwenkwinkel des Stereomikroskops 10,
die durch Drehung an dem Knopf 26 zustande gekommen sind.
Die Positionierung, d. h. also die Einnahme eines exakten Schwenkwinkels
erfolgt entsprechend durch eine rasternde Weiterbewegung des Segments 34.
Dabei wird die definierte Weiterbewegung über die Kopplung des Ritzels 30 an
die Zahnstange 32 gewährleistet.
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Eine
mögliche
Ausgestaltung eines Rasterelements 41 ist in 5 gezeigt. Dabei wird eine
Kugel 42 mittels einer Feder 44 in eine Nut 46 gedrückt. Sobald
die Kugel 42 in der Nut 46 einrastet ist eine definierte
Rasterposition eingenommen. Das Rasterelement kann an der starren
Führung,
die Nut hingegen an dem beweglichen Segment angeordnet sein. Bei
Betätigung
des Knopfes 26 ist das Einrasten für den Benutzer deutlich spürbar. Vorteilhafterweise können neben
allen Rasterpositionen aber auch alle übrigen beliebigen nicht gerasterten
Stellungen der Schwenkbewegung eingestellt und auch fixiert werden.
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Selbstverständlich können auch
mehrere Rasternuten am Schwenkelement angebracht werden. Damit kann
beispielsweise für
unterschiedliche Messertypen, wie etwa Glas- oder Diamantmesser, die
jeweils unterschiedliche Freiwinkel verlangen, ein am besten geeignetes
Raster gewählt
werden. Mit dem Vorsehen verschiedenen Rasternuten ist es entsprechend
möglich,
die Beobachtungswinkel beim Justieren auch abhängig von dem verwendeten Messer
optimal einzustellen. Darüber
hinaus ist es so auch möglich,
unterschiedliche Rasterweiten zu realisieren und damit unterschiedliche,
mechanisch einstellbare Genauigkeitsstufen zu verwirklichen.
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Das
hier beschriebene Rasterelement ist nur als Beispiel anzusehen.
Denn zur Verwirklichung von Rasterelemente gibt viele Möglichkeiten.
Beispielsweise kann schon an der Achse des Drehknopfes 26 ein
Rasterelement angebracht sein.
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Darüber hinaus
können
Vorrichtungen vorgesehen sein, die eine Speicherung der individuellen Werte
für unterschiedliche
Benutzer möglich
machen. Beispielsweise kann dies mechanisch verwirklicht werden,
wobei das Rasterelement verschiebbar ausgestaltet wird.
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Anstelle
oder zusätzlich
zu einem Rasterelement kann am Drehknopf 26 auch eine Skala
angebracht sein. Mit dem Vorsehen dieser Skala ist es möglich, eine
bestimmte Winkeleinstellung reproduzierbar zu erreichen und zu erfassen.
Für Anwendungen,
bei denen der Benutzer die Möglichkeit
hat, auch die Skala im Auge zu behalten kann so eine sehr einfache
und effektive Einrichtung geschaffen werden, die das genaue und
reproduzierbare Einstellen des Stereomikroskop-Winkels ermöglicht.
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- 10
- Stereomikroskop
- 11
- Schneidevorrichtung
- 12
- Senkrechte
- 14
- Messer
- 16
- Auflichtbeleuchtung
- 18
- ebene
Wasseroberfläche
- 19
- abgesenkte
Wasseroberfläche
- 20
- Messerwanne
- 22
- Messerschneide
- 24
- Ultramikrotom
- 26
- Drehknopf
- 28
- Schwenkeinrichtung
- 29
- Positioniereinrichtung
- 30
- Ritzel
- 32
- Zahnstange
- 34
- Segment
- 36
- Fokustrieb
- 38
- Beleuchtungseinrichtung
- 40
- Arbeitsbereich
- 41
- Rasterelement
- 42
- Kugel
- 44
- Feder
- 46
- Nut
- B
- Bogen