DE202004006265U1

DE202004006265U1 - Mikrotem zur Erzeugung von Dünnschnitten

Info

Publication number: DE202004006265U1
Application number: DE202004006265U
Authority: DE
Original assignee: Leica Microsystems Nussloch GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Biosystems Nussloch GmbH
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: US20050235542A1

Abstract

1) Mikrotom zur Erzeugung von Dünnschnitten, enthaltend
a) einen Messerhalter (32) mit Schneidmesser (33),
b) eine Probenaufnahme (34) für in eine Kassette (40) eingebettete Proben (42),
c) eine Zustelleinrichtung (31) zur Veränderung des Abstandes zwischen Schneidmesser (33) und Kassette (40),
d) eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Schneidbewegung zwischen Schneidmesser (33) und Kassette (40),
e) eine Leseeinrichtung (54) für auf der Kassette (40) angebrachte codierte Informationen (45), und
f) eine Steuereinrichtung (10) mit Rechner zur Koordination aller Funktionsabläufe, dadurch gekennzeichnet, daß
g) ein Magazin (60) mit Codierung (62) und Gefachen (61) zur Aufnahme vorbereiteter Kassetten (40) , sowie
h) eine Handlingeinrichtung (50) zur steuerbaren Entnahme einer Kassette (40) und Positionierung auf der Probenaufnahme (34) sowie Rückführung in das Magazin (60) vorgesehen sind, und
i) die Leseeinrichtung (54, 53) dem Magazingehäuse und / oder der Handlingeinrichtung (50) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrotom mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der WO 00/62035 A1 ist ein solches Mikrotom mit automatischem Funktionsablauf bekannt. Die in eine Kassette eingebettete Probe wird mit einem individuellen Identifikations-Code versehen und automatisch auf einer Probenaufnahme befestigt. Die in dem Code enthaltenen Informationen werden ausgelesen. Die dem Code entsprechenden Dünnschnitte werden angefertigt und auf einem Objektträger abgelegt. Danach wird die Kassette von der Probenaufnahme entnommen, evtl. weiter indexiert und in einem Sammelbehälter aufbewahrt. Die auf dem Objektträger befindlichen Dünnschnitte werden weiter präpariert und nacheinander bildanalytisch ausgewertet. Die aufgenommenen Bilder werden gespeichert. Wenn weitere Dünnschnitte von einer bestimmten Probe benötigt werden, muß die entsprechende Kassette aus dem Sammelbehälter herausgesucht und erneut in das System eingeführt werden.
Aus DE 101 54 843 A1 ist ein Mikrotom bekannt, bei dem eine indexierte Kassette manuell in einer Probenaufnahme befestigt wird. Die Probenaufnahme mit der Kassette wird relativ zum Schneidmesser des Mikrotoms bewegt. Bei jeder neuen Schneidbewegung wird der an der Kassette angebrachte Code von einer am Mikrotomgehäuse angebrachten Leseeinrichtung ausgelesen und einem Drucker zur Beschriftung eines Objektträgers zugeführt. Der jeweils erzeugte Dünnschnitt wird auf dem parallel dazu bedruckten Objektträger manuell abgelegt. Verwechslungen bei der Zuordnung von Dünnschnitt und beschriftetem Objektträger werden auf diese Weise minimiert.
Die auf der Kassette angebrachten codierten Informationen können sowohl Angaben zur Probe als auch zur Präparationstechnik und zur Schnittausführung betreffen. Eine Vorrichtung zur entsprechenden Beschriftung von Kassetten oder Objektträgern ist aus DE 101 15 065 A1 bekannt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einem Mikrotom die Arbeitsschritte der Probenaufbereitung und Indexierung, der Probenlagerung und der Dünnschnitterstellung zu rationalisieren und dennoch die Gefahr von Verwechslungen bei der Probenauswertung weitgehend auszuschließen.
Diese Aufgabe wird bei einem Mikrotom der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die gewünschte Rationalisierung ergibt sich zunächst daraus, daß sich eine geeignete Fachkraft auf die Probenbearbeitung mit Einbettung in die Kassette und Indexierung mit Angaben zur Schnittausführung konzentrieren kann. Die Einlage in das ebenfalls mit einer eindeutigen Codierung versehene Magazin kann willkürlich erfolgen, da über die Leseeinrichtung sowohl bestimmte Kassetten gezielt ausgewählt werden können als auch bei schrittweise nacheinander abgearbeiteten Kassetten die jeweils ausgelesenen Informationen zur Beschriftung des Objektträgers verwendet werden können.
Eine weitere Rationalisierung ergibt sich daraus, daß eine andere geeignete Fachkraft die gefüllten Magazine in die Handlingeinrichtung einführen und sich dann auf die Schnittabnahme und Kennzeichnung der Objektträger konzentrieren kann. Bei einer zeitgleich zur Schnitterzeugung ausgeführten automatischen Beschriftung der Objektträger korrespondierend zur Codierung der gerade ausgewählten Kassette kann auch eine Hilfskraft den jeweils erzeugten Dünnschnitt auf den bereitgestellten Objektträger auflegen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Dünnschnitt automatisch auf dem beschrifteten Objektträger abzulegen und auch die Magazine automatisch in die Handlingeinrichung einzubringen.
Die gefüllten und ebenfalls indexierten Magazine können raumsparend aufbewahrt werden und erlauben einen schnellen Zugriff auf ausgewählte Kassetten. Bei Einlagerung der Magazine in ein Kühlgehäuse oder eine Kühlkammer können auch temperaturempfindliche Proben sicher über einen längeren Zeitraum gelagert und für eine spätere Untersuchung vorrätig gehalten werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Magazin während der Dünnschnitterzeugung in einer Kühl- oder Isolierkammer am Mikrotom gelagert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikrotoms ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben, wobei weitere Vorteile herausgestellt werden. Dabei zeigen
1 eine Gesamtansicht des Mikrotoms mit Peripherie-Einrichtungen,
2 eine Handlingeinrichtung mit Magazin am Mikrotom,
3 eine leere Kassette mit Kennzeichnungsbereich und
4 eine Kassette mit eingebetteter Probe und individueller Kassettencodierung.
In 1 ist eine Gesamtansicht des Mikrotoms schematisch anhand von Funktionsblöcken dargestellt. Eine Handlingeinrichtung 50 mit Magazin 60 ist durch eine Handlingeinrichtungsteuerleitung 13 mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Diese ist über eine Mikrotomsteuerleitung 12 mit dem Mikrotom 30 und über eine Objektträgerdruckersteuerleitung 11 mit einem Objektträgerdrucker 20 verbunden und kontrolliert und steuert die Funktionsabläufe des Mikrotoms 30. Die Steuereinrichtung 10 kann dabei, wie in 1 dargestellt ein separates übergeordnetes Rechnersystem sein, aber auch in nicht weiter dargestellter Weise in den Objektträgerdrucker 20 oder in einem das Mikrotom 30 und die Handlingeinrichtung 50 umschließenden nicht dargestellten Gehäuse integriert sein. Bei dem in 1 dargestellten Scheibenmikrotom 30 wird die Schnittbewegung durch eine rotierende Scheibe 35 erzeugt. Die in einer Kassette 40 eingebettete zu mikrotomierende Probe 42 wird durch eine Handlingeinrichtung 50 in die Probenaufnahme 34 in einer Vertiefung 36 der drehbar gelagerten Scheibe 35 eingesetzt. Dabei wird der auf der Kassette 40 gespeicherte Code ausgelesen und von der Steuereinrichtung 10 erfasst. Die Funktionsweise der Handlingeinrichtung 50 wird anhand von 2 später näher beschrieben. Zur Dünnschnitterzeugung wird die Probe 42 aus einer Anfangsposition im Bereich der Handlingeinrichtung 50, rotatorisch an dem im Messerhalter 32 befestigten Schneidmesser 33 vorbei geführt und in eine der Anfangsposition entsprechende Endposition gebracht. Währenddessen entnimmt der Objektträgerdrucker 20 aus dem Objektträgervorrat 21 einen Objektträger 25 und erstellt anhand von Vorgaben aus der Steuereinrichtung 10 auf dem Objektträger 25 eine Kennzeichnung, welche eine Zuordnung zur gerade mikrotomierten Probe 42 gewährleistet. Der so bedruckte Objektträger 25 wird am Objektträgerauswurf 22 bereitgestellt, wo die manuelle oder automatische Ablage des Dünnschnitts auf dem Objektträger 25 erfolgt. Zur Erzeugung eines weiteren Dünnschnitts der gleichen Probe 42 wird die Zustelleinrichtung 31 um einen von der Steuereinrichtung 10 vorgegebenen Wert, der der geforderten Dünnschnittdicke entspricht, in Richtung der drehbar gelagerten Scheibe 35 vorgestellt und der eben beschriebene Vorgang wiederholt.
Eine manuelle Bedienung des Objektträgerdruckers 20 oder auch der Steuereinrichtung 10 ist über die Eingabeeinrichtung 23 möglich und kann über die Anzeigeeinrichtung 24 kontrolliert werden. Zum Beispiel kann eine Bedienperson so Korrekturen der Schnittgeschwindigkeit oder des Schnittfensters zur Verbesserung der Schnitterzeugung eingeben und eine erneute Dünnschnitterzeugung initiieren. Die Vorgänge werden solange wiederholt, bis entweder der erzeugte Dünnschnitt die erforderliche Qualität aufweist oder die gewünschte Anzahl von Dünnschnitten der gerade eingelegten Probe 42 erzeugt und auf den korrespondierend bedruckten Objektträgern 25 abgelegt wurden.
2 zeigt eine an einem Mikrotom angebrachte Handlingeinrichtung 50 mit Magazin 60. Das Magazin 60 wird manuell oder automatisch in ein Kühl-/Isoliergehäuse 55 eingeführt das Bestandteil der Handlingeinrichtung 50 sein kann. Während des Einführens liest eine am oder im Kühl-/Isoliergehäuse 55 angebrachte Magazincodierungsleseeinrichtung 53 eine auf dem Magazin 60 angebrachte Magazincodierung 62 aus und überträgt sie an die Steuereinrichtung 10. Dort wird die Magazincodierung 62 ausgewertet. In dem Magazin 60 befinden sich in Gefachen 61 hintereinander angeordnet eine größere Anzahl nicht weiter dargestellter vorbereiteter Kassetten. Das Magazin 60 ist innerhalb des Kühl-/ Isoliergehäuses 55 in einer Magazinführung 63 verschiebbar gelagert und wird gemäß der ausgewerteten Magazincodierung 62 durch Steuervorgaben aus der Steuereinrichtung 10 an eine vorbestimmte Anfangsposition gefahren. Aus einem der Gefache 61 wird dann mittels eines Greifers 51, der an einem Schieber 52 befestigt ist, durch translatorische Bewegung eine Kassette 40 mit eingebetteter Probe 42 seitlich heraus in die Probenaufnahme 34 eingeführt. Die ausgewählte Kassette 40 wird während des Herausführens mit ihrem in 3 genauer beschriebenen und in 2 nur angedeuteten Kennzeichnungsbereich 43 an einer Kassettencodierungsleseeinrichtung 54 vorbeigeführt. Die Handlingeinrichtung 50 überträgt die von der Leseeinrichtung 54 gelesenen Daten über die Handlingeinrichtungsteuerleitung 13 an die Steuereinrichtung 10, welche diese auswertet und beispielsweise zur korrespondierenden Bedruckung der Objektträger 25 an den Objektträgerdrucker 20 über die Objektträgerdruckersteuerleitung 11 überträgt. In der Steuereinrichtung 10 können individuell zu jeder in dem Magazin 60 eingelagerten Proben zusätzliche, die weitere Behandlung betreffende Informationen abgespeichert werden. Diese Informationen können die gewünschte Anzahl von Dünnschnitten, die Schnittdicke, die Schnittebene und die Schnittgeschwindigkeit enthalten und so zur weiteren optimalen Steuerung des Mikrotoms 30 benutzt werden. Nachdem die Dünnschnitte wie zu 1 beschrieben erstellt wurden, erfolgt die Rückführung der Kassette 40 aus der Probenaufnahme 34 in das zugehörige Gefach 61 des Magazins 60. Durch Verschieben des Magazins 60 in der Magazinführung 63 wird die nächste zu mikrotomierende Kassette in Greifposition gebracht, vom Greifer 51 aufgenommen und durch den Schieber 52 zur Dünnschnitterzeugung wie oben beschrjeben in die Probenaufnahme 34 eingesetzt. Jeder der hier beschriebenen Schritte ist durch individuell ansteuerbare Antriebsmittel realisierbar. Es ist jedoch vorteilhaft, z.B. die Schrittbewegung des Magazins 60 mit der linearen Auswurfbewegung des Schiebers 52 und Greifers 51 zu koppeln, was ein rationelles, sequenzielles Abarbeiten eines gefüllten Magazins 60 ermöglicht. Dazu wird die Ober- oder Unterseite des Magazins 60 mit senkrecht zur Schrittbewegungsrichtung angeordneten Führungskanälen 64 versehen. In diesen Führungskanälen 64 läuft, gekoppelt mit der Linearbewegung des Schiebers 52, z.B. eine nicht weiter dargestellte schwenkbar beweglich gelagerte Stiftstange, deren Stift in die Führungskanäle 64 des Magazins 60 eingreift und entlang eines nicht weiter dargestellten schrägen Steuerungsprofils geführt, für eine Schrittbewegung des Magazins 60 in Richtung der Magazinführung 63 sorgt. Selbstverständlich können auch die Führungskanäle 64 selber bereits schräg zur Schrittbewegungsrichtung angeordnet sein. Dann können die translatorische Linearbewegung des Schiebers 52 und Greifers 51 direkt zur Erzeugung der Schrittbewegung genutzt werden.
Das in 2 dargestellte Magazin 60 hat schräg zur Magazinführung 63 ausgerichtete Gefache 61, so dass die Kassetten und damit auch die eingebetteten Proben mit ihrer Schneidebene, parallel zur Ebene der Probenaufnahme 34 ausgerichtet sind. Der Neigungswinkel der Gefache 61 im Magazin 60 stimmt also vorzugsweise mit dem Winkel überein, unter dem die Schnittbewegung am Mikrotom 30 ausgeführt wird. Um den Kennzeichnungsbereich 43 der Kassetten 40 in dem Magazin 60 von außen lesbar zu gestalten, können die Gefache 61 senkrecht im Magazin 60 angeordnet werden. Vorteilhaft ist dabei, dass das Magazin 60 dann mehr Kassetten aufnehmen kann. Nachteilig ist jedoch in diesem Fall, dass während des Herausführens einer Kassette 40 aus dem Magazin 60 zum Einsetzen derselben in die Probenaufnahme 34 am Mikrotom 30 zusätzlich eine Neigungsbewegung in Richtung der Schnitterzeugungsebene erforderlich wird, sofern diese wie in 1 dargestellt schräg ausgebildet ist.
In 3 ist eine leere Kassette 41 mit einem leeren Kennzeichnungsbereich 43 dargestellt. Die Kassette 41 hat zur besseren Fixierung des Einbettungsmaterials für die Proben in ihrem Gehäuse quadratisch dargestellte Durchbrüche 44. Kurz vor, während oder nach der Einbettung der jeweiligen Probe in die leere Kassette 41 wird durch die Bedienperson im Kennzeichnungsbereich 43 eine in 4 dargestellte individuelle Kassettencodierung 45 aufgebracht.
4 zeigt eine Kassette 40 mit darin eingebetteter Probe 42 und einer im Kennzeichnungsbereich 43 aufgebrachten individuellen Kassettencodierung 45. Die individuelle Kassettencodierung 45 enthält üblicherweise wegen der eingeschränkten Platzverhältnisse im Kennzeichnungsbereich 43 der Kassette 40 lediglich Daten, die eine Zuordnung der Probe zu einem Patienten und einem Untersuchungs-bzw. Entnahmezeitpunkt ermöglichen. Werden jedoch Codierungskennzeichnungen mit einer hohen Informations-speicherungsdichte verwendet, können alle die Probe 42 und zusätzliche, die Dünnschnitterstellung betreffende Informationsdaten auf der Kassette selber gespeichert werden. Der Informations-verarbeitungsaufwand in der Steuerungseinrichtung 10 kann so reduziert werden, da die Kassette 40 selber bereits sämtliche relevanten Informationen in ihrer individuellen Kassettencodierung 45 enthält.
Da eine Vielzahl von Parametern die Qualität der mit dem Mikrotom 30 erzeugten Dünnschnitte beeinflusst, ist es vorteilhaft, zusätzliche Informationen und Erkenntnisse über die Beschaffenheit der in der Kassette 40 eingebetteten Probe 42 in einer Datenbank der Steuereinrichtung 10 oder in der individuellen Kassettencodierung 45 abzulegen. Handelt es sich z.B. um eine weiche Probe, ist die bevorzugte Schnittgeschwindigkeit anders zu wählen als bei einer harten Probe. Die Größe der Probe beeinflusst die Größe des Schnittfensters. Erfahrene Fachkräfte können so in Verbindung mit bei dem erfindungsgemäßen Mikrotom bereits bei der Probenbearbeitung Erkenntnisse über diese Parameter jeder einzelnen Kassette zuordnen und schon im Vorfeld die Qualität der später erzeugten Dünnschnitte vorteilhaft beeinflussen. Zum Beispiel können zusammen mit der Magazincodierung 62 die Position jeder Kassette im Magazin 60 und die individuelle Kassettencodierung 45 in einer Datenbank der Steuereinrichtung 10 einander zugeordnet abgelegt werden. Bei entsprechender Kapazität der Magazincodierung 62 können diese Informationen auch direkt dort gespeichert werden.
Zur Codierung können an sich bekannte Barcodes, zweidimensionale Punkt(bar)codes, magnetische Speicherträger oder per Funk programmierbare und auslesbare (Folien)-Mikrochips verwendet werden.
So ist es dann möglich, in zeitsparender Weise und ohne schrittweises nacheinander Abarbeiten jeder einzelnen Kassette, gezielt eine bestimmte Kassette anzufahren und zur weiteren Bearbeitung auszuwählen.
Da temperaturunempfindliche Proben 42 auch bei Zimmertemperatur gelagert werden können, die Dünnschnitterzeugung von in Paraffin eingelagerten Proben 42 bei Zimmertemperatur aber oftmals problematisch ist, kann das Magazin 60 samt der dort gelagerten Kassetten auch in dem in der Beschreibung zu 2 erwähnten Kühl-/ Isoliergehäuse 55 vor der Schnitterzeugung heruntergekühlt werden. Die Steuerungseinrichtung 10 sorgt dabei dafür, dass die Probe 42 auf die optimale Schnitttemperatur gebracht wird. Bei entsprechender Ausgestaltung als Kühlgehäuse 55 kann sogar die sonst nur bei sogenannten Krystatmikrotomen benutzte Gefriertemperatur der Probe 42 erzielt werden. Herkömmliche Kryostatmikrotome haben den Nachteil, dass sich das gesamte Mikrotom in einer Kühlkammer befindet, was einen erhöhten Energiebedarf zur Folge hat und die Konstruktion, Handhabung und Reinigung des Mikrotoms erschwert. Bei dem erfindungsgemäßen Mikrotom besteht jedoch der Vorteil, dass das Bedienpersonal in gewohnter Weise, wie mit einem herkömmlichen Mikrotom arbeiten kann und dennoch Proben verarbeitet werden können, die sonst nur im Gefrierzustand mikrotomierbar sind. Die ideale Schnitttemperatur kann einerseits in einer Datenbank der Steuereinrichtung 10 den einzelnen Kassetten bzw. Magazinen zuordnenbar abgelegt oder in der Magazincodierung 62 selber gespeichert sein.

10: Steuereinrichtung
11: Objektträgerdruckersteuerleitung
12: Miktrotomsteuerleitung
13: Handlingeinrichtungsteuerleitung
20: Objektträgerdrucker
21: Objektträgervorrat
22: Objektträgerauswurf
23: Eingabeeinrichtung
24: Anzeigeeinrichtung
25: Objektträger
30: Mikrotom
31: Zustelleinrichtung
32: Messerhalter
33: Schneidmesser
34: Probenaufnahme
35: Scheibe
36: Vertiefung
40: Kassette
41: leere Kassette
42: eingebettete Probe
43: Kennzeichnungsbereich
44: Durchbrüche
45: individuelle Kassettencodierung
50: Handlingeinrichtung
51: Greifer
52: Schieber
53: Magazincodierungsleseeinrichtung
54: Kassettencodierungsleseeinrichtung
55: Kühl-/ Isoliergehäuse
60: Magazin
61: Gefache
62: Magazincodierung
63: Magazinführung
64: Führungskanäle

Claims

1) Mikrotom zur Erzeugung von Dünnschnitten, enthaltend a) einen Messerhalter (32) mit Schneidmesser (33), b) eine Probenaufnahme (34) für in eine Kassette (40) eingebettete Proben (42), c) eine Zustelleinrichtung (31) zur Veränderung des Abstandes zwischen Schneidmesser (33) und Kassette (40), d) eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Schneidbewegung zwischen Schneidmesser (33) und Kassette (40), e) eine Leseeinrichtung (54) für auf der Kassette (40) angebrachte codierte Informationen (45), und f) eine Steuereinrichtung (10) mit Rechner zur Koordination aller Funktionsabläufe, dadurch gekennzeichnet, daß g) ein Magazin (60) mit Codierung (62) und Gefachen (61) zur Aufnahme vorbereiteter Kassetten (40) , sowie h) eine Handlingeinrichtung (50) zur steuerbaren Entnahme einer Kassette (40) und Positionierung auf der Probenaufnahme (34) sowie Rückführung in das Magazin (60) vorgesehen sind, und i) die Leseeinrichtung (54, 53) dem Magazingehäuse und / oder der Handlingeinrichtung (50) zugeordnet ist.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (60) mit dem Mikrotom (30) gekoppelt ist.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stangenmagazin (60) vorgesehen ist.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (60) und die Gefache (61) so ausgerichtet sind, daß die Kassetten (40) bei der Zuführung zur Probenaufnahme (34) mit ihrer Schneidebene parallel zur Ebene der Probenaufnahme (34) gehalten werden.

Mikrotom nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Handlingeinrichtung (50) einen Schieber (52) zur Entnahme und Rückführung der Kassetten (40) enthält.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (60) in einem Kühlgehäuse (55) gelagert ist.

Mikrotom nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (60) in dem Kühlgehäuse (55) steuerbar verschiebbar gelagert ist.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scheibenmikrotom (30) mit rotatorisch am Schneidmesser (33) vorbeigeführter Probenaufnahme (34) vorgesehen ist.

Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablage der Dünnschnitte auf einem Objektträger (25} erfolgt und die Steuereinrichtung (10) mit einem Drucker (20) zur Beschriftung der Objektträger (25} verbunden ist.