DE3127266A1

DE3127266A1 - Mikrotom

Info

Publication number: DE3127266A1
Application number: DE19813127266
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. 7801 Buchenbach Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DE3127266C2

Description

MIKROTOM
Die Erfindung betrifft ein Mikrotom zum Herstellen von Präparaten extrem geringer Schichtdicke mit einem absenkbaren und anhebbaren, das zu schneidende Objekt tragenden Präparatarm, der in Richtung auf ein Messer verschiebbar ist.
Derartige Mikrotome sind bekannt und dienen in der Biologie zum Beschaffen von Präparaten mit Schichtdicken bis zu 50 nm. Dabei werden höchste Anforderungen an die Konstanz und Reproduzierbarkeit des Vorschubes des Präparatarmes gestellt. Bei den bekannten Mikrotomen erfolgt eine Steuerung des Vorschubs des Präparatarmes ohne Erfassung der Bewegung des zu bearbeitenden Objektes. Verschiedene Umwelteinflüsse führen dazu, daß die erwünschten Schichten nicht ohne weiteres in der erwünschten Dicke erzeugt werden können. Dabei sind Temperaturschwankungen und Ungenauigkeiten im mechanischen Vorschubgetriebe beispielsweise Ursachen für Schwankungen im Vorschub.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mikrotom der eingangs genannten Art zu schaffen, das gut reproduzierbare Vorschubeinstellungen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Präparatarm mit einem verstimmbarem Schwingkreis eines Meßoszillators gekoppelt ist und der Vorschub des Präparatarms für jeden Schnitt jeweils durch Vergleich der Frequenzänderung des Meßoszillators mit der Frequenz eines entsprechend der Vorschubwahl einstellbaren Referenzoszillators steuerbar ist.
Dadurch, daß der Vorschub in einem rückgekoppelten Regelkreis erfolgt, der eine genaue Istwertabfrage gestattet, werden die von der Mechanik und Temperaturschwankungen verursachten Ungenauigkeiten kompensiert, so daß reproduzierbare Vorschubbewegungen des Präparatarms ermöglicht werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist der Schwingkreis des Meßoszillators eine Spule mit einem in diese eintauchenden Ferritkern.
Dabei ist es möglich, entweder den Ferritkern oder die Spule mechanisch mit dem Vorschubantrieb des Präparatarmes zu verbinden. Eine besonders empfindliche Erfassung der Lage des Präparatarmes ergibt sich durch Einsatz einer Topfkreisschaltung, die einen feststehenden Teil und einen beweglichen, mit dem Vorschubantrieb gekoppelten Teil aufweist.
Zweckmäßig ist es, wenn der Vorschubantrieb für den Präparatarm einen Schrittmotor aufweist, der über einen Mikroprozessor gesteuert ist, dessen Eingänge mit den Ausgangssignalen des Meßoszillators und des Referenzoszillators beaufschlagt sind. Einfache Meßverhältnisse ergeben sich, wenn die jedem Schnitt zugeordnete stufenweise erfolgende Frequenzänderung des Meßoszillators ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz des Referenzoszillators ist. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist am Präparatarm ein Quarz angeordnet, mit dessen Hilfe Schwingungen des zu bearbeitenden Objektes erfaßbar sind. Bei einer vorherbestimmten Amplitude der Schwingung wird der Schneidevorgang unterbrochen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild des Mikrotoms gemäß der Erfindung und Fig. 2 in schematischer Darstellung einen als Schwingkreis des Meßoszillators des in Fig. 1 dargestellten Mikrotoms verwendbaren Topfkreis.
Das in Fig. 1 dargestellte Mikrotom vefügt über einen Präparatarm 1, an dessen vorderem Ende ein zu schneidendes Objekt 2 befestigt ist. Mit Hilfe eines Antriebs 3, der ein Tachomotor oder ein Schrittmotor sein kann, wird der Präparatarm 1 über ein Vorschubgetriebe 4 in Richtung auf ein stationäres Messer 5 bewegt, das auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Messerträger befestigt ist. In der Nähe der Schneidkante des Messers 5 ist ein Schnittsammelbecken 6 angeordnet, das beim Betrieb des Mikrotoms mit Wasser gefüllt ist.
Die Schneidbewegung des Präparatarms 1 in Bezug auf das Messer 5 wird durch Absenken und Anheben des Präparatarmes 1 mit Hilfe einer Kurvenscheibe 7 bewirkt. Die Kurvenscheibe 7 ist so gestaltet, daß ein langsamer Schneidegang und ein schneller Rückholgang erzeugt werden. Die Kurvenscheibe ist mit einem Winkelkodierer verbunden, mit dessen Hilfe die Position der Kurvenscheibe und damit des Präparatarms 1 ermittelt wird.
Der Präparatarm 1 bewegt sich im Betrieb des Mikrotoms schrittweise in Richtung des Pfeils 8 und erhält durch die Drehung der Kurvenscheibe 7 in Richtung des Pfeils 9 eine Hin- und Herbewegung in Bezug auf das Messer 5, wie durch den Pfeil 10 veranschaulicht ist.
Ein Bedien- und Steuergerät 11 ist mit dem Antrieb 3 und einem Mikroprozessor 12 verbunden. Mit Hilfe des Mikroprozessors 12 und des Bedien- und Steuergerätes 11 kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 13 des Antriebs 3 beeinflußt werden. Wie in -Fig. 1 dargestellt, ist an dem Vorschubgetriebe 4 eine Vorschubwahl 14 zur Einstellung der erwünschten Schneidbereichslänge angeordnet. Die Einstellung erfolgt dabei über ein Handrad 15. Je nach der Einstellung des Handrads 15 wird pro Umdrehung der Abtriebswelle 13 ein kleinerer oder größerer Vorschub des Präparatarms 1 in Richtung des Pfeils 8 bewirkt.
Eine Veränderung der Vorschubvorwahl 14 bewirkt eine Änderung der Schwingfrequenz eines Referenzoszillators 16. Das Ausgangssignal des Referenzoszillators 16 wird dem Eingang 17 des Mikroprozessors 12 zugeführt. Der Mikroprozessor 12 vergleicht die Frequenz dieses Signals mit der Frequenz des seinem Eingang 18 zugeführten Signals, das ein Meßoszillator 19 liefert, der als frequenzbestimmendes Glied einen Schwingkreis 20 aufweist. Der Schwingkreis 20 verfügt im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Spule 21 sowie einen Ferritkern 22. Während die Spule 21 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unbeweglich angeordnet ist, ist der Ferritkern 22 mit dem Vorschubgetriebe 4 bzw. dem Präparatarm 1 mechanisch so verbunden, daß die durch den Vorschub des Präparatarms 1 bewirkte Verschiebung des Ferritkerns 22 in der Spule 21 eine Frequenzänderung des Ausgangssignals des Meßoszillators 19 verursacht. Die Frequenz des Referenzoszillators 16, der temperaturkompensiert ist, stellt dabei einen Sollwert dar, der durch den Mikroprozessor 12 ständig mit der Frequenzänderung des Signals des Meßoszillators 19 verglichen wird, die ein Maß für den Vorschub des Präparatarms 1 ist. Erreicht die Frequenzänderung ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz des Referenzoszillators 16, so wird der Antrieb 3 über ein vom Mikroprozessor 12 zu diesem Zweck erzeugtes Signal gestoppt.
Die Zahl der Schnittbewegungen bzw. die Position des Präparates oder Objektes 2 wird mit Hilfe des Winkelkodierers ermittelt und dem Eingang 23 des Mikroprozessors 12 zugeführt.
Zur Korrektur des Umgebungseinflusses weist der Mikroprozessor 12 einen Eingang 24 auf, dem das Signal eines Temperaturfühlers 25 zugeführt wird, der am Präparatarm 1 befestigt ist. Schließlich erhält der Mikroprozessor 12 über seinen Eingang 26 ein mit Hilfe eines Piezo-Elementes 27 erzeugtes Signal, das bei einer bestimmten festgelegten Amplitude der Schwingungen des Präparatarms 1 den Schneidvorgang mit Hilfe des Mikroprozessors 12 unterbricht.
In Fig. 2 ist schematisch ein Topfkreis 28 dargestellt, der statt des Schwingkreises 20 mit der Spule 21 und dem Ferritkern 22 verwendet werden kann, um bereits durch geringe Lageveränderungen eine große Frequenzänderung des Oszillators 19 zu verursachen. Die Bewegungsrichtung des verschieblichen Teils des Topfkreises 28 ist dabei in Fig. 2 durch den Pfeil 29 veranschaulicht.
L e e r s e i t e

Claims

Mikrotom PATENTANSPRÜCHE Mikrotom zum Herstellen von Präparaten extrem geringer Schnittdicke mit einem absenkbaren und anhebbaren, das zu schneidende Objekt tragenden Präparatarm, der in Richtung auf ein Messer verschiebbar ist, d a d u r c h g ek e n n z e ic h -nest, daß der Präparatarm (1) mit einem verstimmbaren Schwingkreis (20) eines Meßoszillators (19) gekoppelt ist und der Vorschub des Präparatarms (1) für jeden Schnitt jeweils durch Vergleich der Frequenzänderung des Meßoszillators (19) mit der Frequenz eines entsprechend der Vorschubwahl (14, 15) einstellbaren Referenzoszillators (16) steuerbar ist.
2. Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (20) des Meßoszillators (19) eine Spule (21) mit einem in diese eintauchenden Ferritkern (22) aufweist, von denen einer mechanisch mit dem Vorschubantrieb (4) des Präparatarms (1) verbunden ist.
3. Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (20) des Meßosziallators (19) eine Topfkreisschaltung (28) ist, die einen feststehenden Teil und einen beweglichen, mit dem Vorschubantrieb (4) gekoppelten Teil aufweist.
4. Mikrotom nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorschubantrieb (4) für den Präparatarm (1) einen Schrittmotor aufweist, der über einen Mikroprozessor (12) gesteuert ist, dessen Eingänge mit den Ausgangssignalen des Meßoszillators (19) und des Referenzoszillators (16) beaufschlagt sind.
5. Mikrotom nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a du r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die jedem Schnitt zugeordnete stufenweise erfolgende Frequenzänderung des Meßoszillators (19) ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz des Referenzoszillators (16) ist.
6. Mikrotom nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a du r c h g ek e n n z e ic h n e t , daß auf dem Präparatarm (1) ein dessen Schwingungen registrierender Quarz (27) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal mit dem Eingang (25) des Mikroprozessors (12) verbunden ist.