DE2163968A1

DE2163968A1 - Verstellbare Befestigungsvorrichtung in einem Mikrotom

Info

Publication number: DE2163968A1
Application number: DE19712163968
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Jakobsberg Wistedt (Schweden). P
Original assignee: LKB Produkter AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1972-07-20
Also published as: DE2163968C3; JPS5347550B1; DE2163968B2; FR2121063A5; GB1328597A; AT314862B; US3763731A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

A 5456

LKB-Produkter AB, S-161 25 Bromma 1, Schweden

Verstellbare Befestigungsvorrichtung in einem Mikrotom

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verstellbaren Befestigung wenigstens des Messers und/oder des zu schneidenden Untersuchungsobjektes in einem Mikrotom, bei dem das Messer und das Untersuchungsobjekt jeweils in einem Halter angeordnet sind und der Trennbzw. Schneidvorgang durch mehrmaliges Vorbeiführen des Untersuchungsobjektes am Messer erfolgt, wobei der Vorschub des Untersuchungsobjektes gegenüber dem Messer gering ist.

Wenn ein Untersuchungsobjekt in einem Mikrotom geschnitten werden soll, ist das Objekt gewöhnlich am oberen Ende eines Blockes einge-

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bettet, der beim Schneiden in Richtung der Schneidkante eines Messers bewegt wird. Das Untersuchungsobjekt wird sodann an einem Objektarm befestigt, der das Untersuchungsobjekt nach unten zum Messer bewegt und für den zum Schneiden erforderlichen Vorschub sorgt. Die erhaltenen, außerordentlich dünnen Schnitte werden dann zur Untersuchung des Objektes in einem Elektronenmikroskop verwendet. Vor dem Schneiden erfolgt das sogenannte Trimmen, bei dem derart vom oberen Ende des Objektblockes zu dem Teil, der das Untersuchungsobjekt enthält, geschnitten wird, daß sich beispielsweise eine abgestumpfte Pyramide ergibt, in deren Mittelpunkt das Untersuchungsobjekt liegt. Die Stellung der Pyramide hängt sodann davon ab, wie das Untersuchungsobjekt an der Einbettung angeordnet ist. Um einen zur Pyramidengrundfläche parallelen Schnitt zu ermöglichen, müssen der Objektblock und daher auch das Untersuchungsobjekt gegenüber dem Schneidmesser verdrehbar sein. Es ist außerdem von entscheidender Bedeutung, daß sich der Abstand zwischen der Messerkante und dem Untersuchungsobjekt während des Verdrehens nicht verändert, da es zumindest bei den ersten Schnitten häufig erwünscht ist, das Untersuchungsobjekt zwischen aufeinanderfolgenden Schneidvorgängen zu drehen. Eine Ausführungsform, bei der das Verdrehen des Untersuchungsobjektes möglich ist, ist in der schwedischen Patentschrift 180 777 beschrieben. Der Objekthalter wird sodann an einem Kreissegment befestigt, in dessen Mittelpunkt das Untersuchungsobjekt liegt. Das Kreissegment ist jedoch um den Objekthalter verdrehbar. Die Einstellung wird auf die Weise durchgeführt, daß der Objekthalter in die gewünschte Stellung am Kreissegment überführt und das Untersuchungsobjekt in dieser Stellung mittels einer Einstellschraube festgelegt wird, worauf das Kreissegment um den Objektarm gedreht wird, damit das Untersuchungsobjekt die richtige Lage zur Schneidmesserkante erhält.

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Diese Stellung wird sodann mittels einer Einstellschraube fixiert. Es zeigt sich jedoch, daß die Einstellung in einer Richtung die zuvor durchgeführte Einstellung in der anderen Richtung beeinflußt. Unter anderem wird die Lage des Untersuchungsobjektes beim Anziehen der Einstellschraube etwas verändert. Aus diesem Grund ist es erforderlich, abwechselnd eine große Anzahl von Einstellungen in beiden Richtungen durchzuführen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, besteht daher Bedarf nach einer Befestigungsart, bei der die Einstellung in beiden Richtungen in einem Schritt durchgeführt werden kann. Dieses Ziel läßt sich durch eine Art Kugelgelenk erreichen. Um jedoch zu gewährleisten, daß sich bei der Drehung der Kugel der Abstand zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Messer nicht ändert, muß das Untersuchungsobjekt im Mittelpunkt der Kugel sein. Eine derartige Anordnung des Untersuchungsobjektes ist jedoch undurchführbar, da es zur Festlegung der Kugel erforderlich ist, daß die Befestigungsvorrichtung der Kugel mehr als die Hälfte der Kugeloberfläche bedeckt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur verstellbaren Befestigung des Objekthalters oder des Messers in einem Mikrotom zu schaffen, wobei die Vorrichtung so ausgebildet sein soll, daß die Einstellung gleichzeitig in zwei Ebenen erfolgen kann, ohne daß sich währenddessen der Abstand des Untersuchungsobjektes zum Messer ändert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Vorrichtung zur verstellbaren Befestigung erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens ein Halter als Magnethalter ausgebildet ist und daß dieser wenigstens zwei mit einem Magneten verbundene Polschuhe, deren freie Oberflächen den Teil eines sphärischen Oberflächensegmentes bilden, sowie eine für

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das Messer bzw. das Untersuchungsobjekt vorgesehene Befestigung aufweist, die aus magnetisch leitendem Werkstoff besteht und mit einer zum sphärischen Oberflächensegment konzentrischen Oberfläche versehen ist, die in enger Berührung mit den Polschuhen steht, so daß die Befestigung das Magnetfeld zwischen den Polschuhen schließt und mit einer bestimmten Kraft von den Polschuhen angezogen wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Befestigungsvorrichtung für das Untersuchungsobjekt in axialem Längsschnitt und

Fig. 2 in Draufsicht.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist.ein Untersuchungsobjekt 1 am oberen Ende eines Objektblockes 2 eingebettet, der in einem Objekthalter 3 befestigt ist. Dieser weist eine sphärische Grundfläche auf und besteht aus magnetisch leitendem Werkstoff; der Objekthalter 3 steht in enger Berührung mit zwei zylindrischen, konzentrisch angeordneten Polschuhen 4 und 5, deren Stirnflächen derart ausgebildet sind, daß sich ein guter Kontakt zur sphärischen Oberfläche des Objekthalters 3 ergibt. Der mittlere Polschuh 5 ist über einen Luftspalt 12 mit einem Pol eines Dauermagneten 7 gekuppelt, dessen anderer Pol in enger Berührung mit einem Weicheisenstück 6 steht; dieses wiederum steht in enger Berührung mit dem Polschuh 4. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 7 ist daher über den Luftspalt 12, den

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Polschuh 5, den Objekthalter 3, den Polschuh 4 und das Weicheisenstück 6 geschlossen. Um den magnetischen Streufluß zwischen den Polschuhen 4, 5 zu begrenzen, ist die zwischen den Polschuhen 4, 5 vorgesehene Schicht 8, die aus Gründen der mechanischen Stabilität erforderlich ist, beispielsweise aus Messing oder Nylon hergestellt. Der Dauermagnet 7 und das Weicheisenstück 6 sind in axialer Richtung verstellbar, um den Luftspalt 12 verändern zu können; dies erfolgt durch Drehen eines Ringes 9, der in den Polschuh 4 geschraubt ist, wodurch sich zwei Stangen 10 längs der Achse der Befestigungsvorrichtung bewegen. Die Stangen 10 stehen in enger Berührung mit zwei Zapfen 11, die in das Weicheisenstück 6 getrieben sind. Wenn der Ring 9 nach außen gedreht wird, verstellt sich daher der Dauermagnet 7 aufgrund der Magnetkraft derart, daß der Luftspalt 12 zwischen dem Dauermagnet 7 und dem Polschuh 5 verkleinert wird, wodurch sich die den Objekthalter 3 festlegende Kraft vergrößert. Die oben beschriebene Vorrichtung ist am Ende eines nicht dargestellten Objektarmes angeordnet und kann durch diesen in der Zeichnungsebene nach oben und nach unten bewegt werden. Wenn das Untersuchungsobjekt 1 nach unten gegen ein in Figur 1 angedeutetes Messer 13 bewegt wird, wird von der Oberfläche der Objektoberseite ein Schnitt abgetrennt.

Wie Figur 2 zu entnehmen, in der die Objekt befestigung aus der Sicht des Messers 13 dargestellt ist, ist der Ring 9 an seinem Außenumfang mit Einkerbungen versehen, damit er leichter gedreht werden kann, wenn die magnetische Kraft verändert werden soll. Wie sich weiterhin aus Figur 2 ergibt, weist die Oberkante des Objekthalters 3 eine im wesentlichen quadratische Form auf, um einen guten Griff bei der Stellungsregulierung zu schaffen.

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Wenn das Untersuchungsobjekt in einen Winkel zum Messer verdreht werden soll, wird der Objekthalter in seiner sphärischen Befestigung verdreht. Während des Verdrehens bleibt der Halter dauernd in enger Berührung mit der Befestigung; aus diesem Grund ändert das Untersuchungsobjekt, das so angeordnet ist, daß es sich im Mittelpunkt der sphärischen Befestigung befindet, seinen Abstand zum Messer nicht, sondern dreht sich nur gegenüber diesem. Beim Drehen ist lediglich der von der Magnetkraft herrührende Reibungswiderstand zu überwinden. Der Reibungsfaktor wird daher so ausgewählt, daß die Tangentialkraft noch von Hand überwunden werden kann. Wenn eine gewünschte Lage eingestellt worden ist, kann der eigentliche Schneidvorgang beginnen, der, wie schon oben erwähnt, auf die Weise durchgeführt wird, daß das Untersuchungsobjekt am Schneidmesser vorbei nach unten bewegt und sodann wieder am Schneidmesser vorbei gehoben wird. Während der Rückkehrbewegung wird entweder das Schneidmesser oder das Untersuchungsobjekt weggezogen. Beim Schneidvorgang wirkt auf das Untersuchungsobjekt unter anderem eine senkrecht gerichtete Kraft, wenn das Messer auf das Untersuchungsobjekt auftrifft. Diese Kraft erzeugt jedoch Zug- und Druckkräfte an der Befestigungsfläche des Objekthalters. Die Magnetkraft kann jedoch, sogar mittels relativ kleiner Magnete, ausreichend groß gehalten werden, damit der Objekthalter nicht losgebrochen wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher lediglich erforderlich, die Reibungskräfte:· zu überwinden, während die wesentlich größeren Zugkräfte des Magneten beim eigentlichen Schneidvorgang nutzbar gemacht werden.

Obwohl die erforderliche Zugkraft des Magneten normalerweise eine Abscherkraft bedingt, die so klein ist, daß die Befestigung verstellt werden kann, kann es in einigen Fällen doch wünschenswert sein,

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die Zugkraft weiter zu vergrößern. Zu diesem Zweck ist der Dauermagnet 7, wie schon oben erwähnt, axial beweglich ausgebildet, um den Luftspalt 12 verändern zu können. Das Verstellen wird durch Drehen des Ringes 9 erreicht. Es ist daher möglich, einen relativ großen Luftspalt einzustellen und diesen sodann vor Beginn des eigentlichen Schneidvorganges wieder zu verkleinern, ohne daß das Untersuchungsobjekt seine Lage verändert, um eine größere Zugkraft zwischen der Befestigung und dem Halter zu erhalten. Beim Einstellen der Objektlage ist es häufig wünschenswert, das Untersuchungsobjekt in einer solchen vorgegebenen Stellung anzubringen, die sich bei früheren Schneidvorgängen als optimal erwiesen hat. Zu diesem Zweck ist die sphärische Oberfläche des Objekthalters 3 mit zwei zueinander senkrechten Skalen und die Außenfläche des Polschuhes mit entsprechenden Markierungen versehen, auf die ein bestimmter Punkt im Skalensystem eingestellt werden kann.

Selbstverständlich kann ebenso auch das Messer des Mikrotoms in einer verstellbaren Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung festgelegt werden. Wenn das entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform im "Halter festgelegte Messer im Winkel zum Untersuchungsobjekt verdreht werden soll, wird der Messerhalter in seiner sphärischen Befestigung gedreht. Während des Drehvorganges bleibt der Halter dauernd in enger Berührung mit der Befestigung, weswegen auch die Schneidmesserkante, die so angeordnet ist, daß sich ihre Mitte im Zentrum der sphärischen Befestigung befindet, ihren Abstand zum Untersuchungsobjekt nicht ändert, sondern lediglich gegenüber diesem verdreht w ird.

Selbstverständlich können sowohl das Untersuchungsobjekt als

auch das Messer jeweils in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet werden.

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Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Halter für wenigstens das Messer des Mikrotoms und/oder für das zu schneidende Untersuchungsobjekt, wie oben beschrieben, als Magnethalter ausgebildet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann selbstverständlich auch eine zylindrische Grundfläche am Halter 3 gewählt werden. In diesem Fall ist jedoch die Einstellung in nur einer Ebene möglich. Wenn sich die Oberseite des Untersuchungsobjektes oder der Schneidmesserkante auf der Achse der zylindrischen Oberfläche befindet, ergibt sich durch das Verdrehen keine Abstandsänderung zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Messer.

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Claims

Patentansprüche

ML/ Vorrichtung zur verstellbaren Befestigung wenigstens des Messers und/oder des zu schneidenden Untersuchungsobjektes in einem Mikrotom, bei dem das Messer und das Untersuchungsobjekt jeweils in einem Halter angeordnet sind und der Trenn- bzw. Schneidvorgang durch mehrmaliges Vorbeiführen des Untersuchungsobjektes am Messer erfolgt, wobei der Vorschub des Untersuchungsobjektes gegenüber dem Messer gering ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Halter als Magnethalter ausgebildet ist und daß dieser wenigstens zwei mit einem Magneten (7) verbundene Polschuhe (4, 5), deren freie Oberflächen den Teil eines sphärischen Oberflächensegmentes bilden, sowie eine für das Messer (13) bzw. das Untersuchungsobjekt (1) vorgesehene Befestigung (3) aufweist, die aus magnetisch leitendem Werkstoff besteht und mit einer zum sphärischen Oberflächensegment konzentrischen Oberfläche versehen ist, die in enger Berührung mit den Polschuhen steht, so daß die Befestigung das Magnetfeld zwischen den Polschuhen schließt und mit einer bestimmten Kraft von den Polschuhen angezogen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersuchungsobjekt (1) im Magnethalter (3, 4, 5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersuchungsobjekt (1) in einen Objektblock (2) eingebettet und im Mittelpunkt des sphärischen Oberflächensegmentes angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (13) im Magnethalter (3, 4, 5) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte der Schneidmesserkante im Mittelpunkt des sphärischen Oberflächensegmentes angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9, 10, 11) zur Verstellung

" des Magneten (7) gegenüber den Polschuhen (4, 5), mittels der die

Kraft zwischen den Polschuhen und dem Halter (3) verstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen Oberflächensegmente mit Skalen versehen sind, mittels denen der Halter (3) auf eine vorgegebene Lage einstellbar ist.

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