DE4205256C2 - Mikrotom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrotom gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Mikrotomen, die als Rotationsmikrotome oder als Schlittenmikrotome ausgebildet sind, kann die Schnittbewegung in der ersten Raumrichtung durch eine entsprechende Bewegung der Probenhalterung und/oder durch eine geeignete Bewegung der Messerhalterung erfolgen.

Zur Ausführung entsprechender Dünnschnitte ist es bei Arbeitsbeginn erforderlich, die Probenhalterung mit der dünnzuschneidenden Probe zur Messerhalterung bzw. zu dem an der Messerhalterung befindlichen Schneidmesser zuzustellen. Das geschieht durch eine sogenannte Grob-Zustellbewegung. Insbesondere bei Mikrotomen mit einer elektrischen Antriebseinrichtung anstelle einer manuell zu betätigenden Antriebseinrichtung besteht bislang die Gefahr einer unkontrollierten Berührung zwischen der an der Probenhalterung befestigten dünnzuschneidenden Probe und der Schneidkante des an der Messerhalterung befestigten Schneidmessers. Hierdurch kann es nicht nur zu Beschädigungen der Schneidkante des Schneidmessers und/oder zu Beschädigungen der dünnzuschneidenden Probe sondern auch zu einer Beschädigung des gesamten Mikrotoms kommen.

Ein Mikrotom der eingangs genannten Art ist aus der US 3 667 330 bekannt.

Die DE 35 00 596 A1 beschreibt ein Mikrotom mit einem auf- und abbewegbaren Präparatarm, dessen vorderes Ende einen mit Hilfe eines Vorschubantriebes in Richtung auf ein Messer verschiebbaren Präparathalter trägt. Dieses Mikrotom weist einen den Vorschub erfassenden Sensor auf, der an einen rückgekoppelten Regelkreis für den Vorschubantrieb angeschlossen ist. Der Sensor ist als kapazitiver Abstandssensor ausgebildet und zwischen dem vorderen Ende des Präparathalters und dem Messer angeordnet.

Aus der WO 91/15746 A1 ist ein Mikrotom, insbesondere ein Ultramikrotom, mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung zur relativen Bewegung von Messer und Objekt und mit einer die Antriebsvorrichtung ansteuernden elektronischen Steuereinrichtung zur Veränderung der Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung bekannt. Bei diesem Mikrotom liegt in einem Schneide-Bahnabschnitt, in dem die Schnittabnahme erfolgt, eine relativ niedrige Schneidegeschwindigkeit vor. Zum Rückführen des bewegten Teiles, beispielsweise des Objektstabes oder dem Messers, nach der Schnittabnahme in die Position vor dem jeweils nachfolgenden nächsten Schneideprozeß ist eine im Vergleich zur genannten relativ niedrigen Schneidegeschwindigkeit höhere Rückholgeschwindigkeit vorgesehen. Um den Schneideprozeß zu optimieren und gegebenenfalls die Zykluszeit zu verringern, ist dort vorgesehen, daß der Verlauf der Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt und Messer bezüglich Schneidegeschwindigkeit innerhalb des genannten Schneide-Bahnabschnittes von dem Verlauf einer konstanten Geschwindigkeit abweicht.

Die US 1 925 181 offenbart ein Mikrotom mit einer Berührungsschutzeinrichtung, die am Messerhalter des Mikrotoms schwenkbeweglich gelagert ist. An der Berührungsschutzeinrichtung liegt ein Federelement an, das die Berührungsschutzeinrichtung in der normalen aktiven Schutzposition derartig positioniert, daß die Berührungsschutzeinrichtung die Messerschneide überdeckt. Führt der Probenhalter dieses Mikrotoms eine Schnittbewegung durch, so wird die Berührungsschutzeinrichtung mittels des Probenhalters von der Messerschneide entfernt, um den entsprechenden Dünnschnitt durchführen zu können. Hierbei handelt es sich also um einen Berührungsschutz und nicht um eine Begrenzungseinrichtung zur definierten Begrenzung der Zustellbewegung einer dünnzuschneidenden Probe an das Schneidmesser eines Mikrotoms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrotom der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die oben beschriebenen Mängel beseitigt sind, wobei bei jedem Arbeitsbeginn zum Dünnschneiden einer entsprechenden Probe die Annäherung zwischen dünnzuschneidender Probe und Schneidmesser ohne die Gefahr von Beschädigungen automatisch und exakt durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikrotom mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Mikrotoms sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß die Begrenzungseinrichtung einen Grundkörper aufweist, an dem eine Auslösefahne zwischen zwei Winkelendstellungen schwenkbeweglich gelagert ist, wobei die Auslösefahne zum Betätigen eines im Grundkörper angeordneten Schalters dient, der mit der elektronischen Steuerung verbunden ist, wobei in der vom Schneidmesser entfernten ersten Winkelstellung mittels des Schalters über die elektronische Steuerung die Antriebseinrichtung zum Antrieb des Probenhalters in der ersten Raumrichtung aktiviert ist, ergibt sich eine einfach aufgebaute und sehr betriebszuverlässige Begrenzungseinrichtung.

Dabei ist die Auslösefahne derart justiert, daß bei Berührung der Auslösefahne mit der dünnzuschneidenden Dünnschnittprobe und bei Erreichen einer zwischen den beiden Winkelendstellungen liegenden Winkelzwischenstellung, in welcher die Auslösefahne zur Schnittebene parallel orientiert bzw. in dieser angeordnet ist, der Schalter in eine zweite Schaltstellung umschaltet, in der über die elektronische Steuerung die Antriebseinrichtung deaktiviert ist. Die besagte Schnittebene ist durch die Schneidkante des Schneidmessers und die erste Raumrichtung definiert.

Hat die dünnzuschneidende Probe während der Zustellbewegung die Auslösefahne berührt, so wird die Auslösefahne mit Hilfe der dünnzuschneidenden Probe von der ersten Winkelendstellung in die zur Schnittebene parallele bzw. durch diese gegebene Winkelzwischenstellung verschwenkt und gleichzeitig-die Antriebseinrichtung - wie erwähnt - deaktiviert, was bedeutet, daß die Zustellbewegung automatisch abgebrochen wird.

Die Begrenzungseinrichtung benötigt nur einen sehr kleinen Raumbedarf, wenn der Schalter ein an sich bekannter elektrischer Mikroschalter ist. Nachdem der Schalter über die elektronische Steuerung mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, kann der Schalter problemlos als elektrischer Mikroschalter ausgebildet sein, weil er nicht direkt die Antriebsleistung schalten muß.

Die Auslösefahne ist vorzugsweise mit einem im Grundkörper angeordneten Elektromagneten verbunden, der mit der elektronischen Steuerung zusammengeschaltet ist, wobei der Elektromagnet die Anschlußfahne bis zur Berührung zwischen Dünnschnittprobe und Auslösefahne in der ersten Winkelendstellung hält und in der Winkelzwischenstellung der Elektromagnet die Auslösefahne in die zweite Winkelendstellung umstellt, so daß die Auslösefahne am Rücken des Schneidmessers anliegt. Dadurch ist gewährleistet, daß dann nach der Grobzustellung bei der Durchführung von Dünnschnitten zwischen der dünnzuschneidenden Probe und der Auslösefahne der Begrenzungseinrichtung keine Berührung, mehr stattfindet. Durch geeignete Anpassung der Auslösefahne an den Rücken des Schneidmessers ist es einfach möglich, zwischen dem Rücken des Schneidmessers und der Auslösefahnen einen ungewollten Spalt, zu vermeiden.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn nicht nur der Schalter ein elektrischer Mikroschalter ist, sondern wenn auch der Elektromagnet als Miniaturelektromagnet ausgebildet ist, weil auch hierdurch die Begrenzungseinrichtung sehr kompakt ausgebildet sein kann.

Die elektronische Steuerung ist vorzugsweise mit einem durch die Probenhalterung betätigbaren Endschalter zum Erfassen einer Schnittbewegungsumkehr zusammengeschaltet. Dieser Endschalter ist vorzugsweise derart angeordnet, daß er von der Probenhalterung in deren Umkehrposition vor der Durchführung einer Schnittbewegung betätigt wird.

Die Begrenzungseinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie von der dünnzuschneidenden Probe in ihrer Umkehrposition vor der Durchführung einer zur Schnittbewegung entgegengesetzten Rückstellbewegung betätigt wird.

Handelt es sich beim erfindungsgemäßen Mikrotom also z. B. um ein Rotationsmikrotom, so erfolgt die Grobzustellung der dünnzuschneidenden Probe in der unteren Umkehrposition des Probenhalters, d. h. in der Umkehrposition vor der Durchführung einer zur Schnittbewegung entgegengesetzten Rückstellbewegung. Hat die Begrenzungseinrichtung in dieser unteren Stellung des Probenhalters die Annäherung der Probe an die Begrenzungseinrichtung erfaßt und die Begrenzungseinrichtung die elektronische Steuerung mit dem entsprechenden Ausgangssignal beaufschlagt, so wird die Bewegung in der ersten Raumrichtung abgebrochen und es kann die Probenhalterung mit Hilfe der Antriebseinrichtung die entsprechende Rückstellbewegung in der zweiten Raumrichtung ausführen, bis die Probenhalterung in ihrer oberen Umkehrposition vor der Durchführung einer Schnittbewegung den in der oberen Position befindlichen Endschalter betätigt.

Das Mikrotom wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der Begrenzungseinrichtung in Verbindung mit einer abschnittweise gezeichneten dünnzuschneidenden Probe, einem in einer abschnittweise gezeichneten Messerhalterung angeordneten Schneidmesser und weiteren Bauteilen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Begrenzungseinrichtung und weiterer Einzelheiten des Mikrotoms, und

Fig. 2 eine Vorderansicht der Begrenzungseinrichtung in Blickrichtung des Pfeiles II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt Elemente eines Mikrotoms, insbesondere eines Rotationsmikrotomes, wobei ein Schneidmesser 10 abschnittweise gezeichnet ist, das an einer abschnittweise angedeuteten Messerhalterung 12 befestigt ist. Das Schneidmesser 10 weist eine Messerschneide 14, eine Vorderfläche 16 und eine Rückenfläche 18 auf. An der Messerhalterung 12 bzw. an einem Abschnitt des Grundteiles des Mikrotoms ist in der Nachbarschaft des Schneidmessers 10 eine Begrenzungseinrichtung 20 angeordnet, die zur definierten Begrenzung der Zustellbewegung einer dünnzuschneidenden Probe 22 vorgesehen ist. Diese Zustellbewegung der Probe 22 ist durch den Pfeil 24 angedeutet.

Die Begrenzungseinrichtung 20 weist einen als Gehäuse ausgebildeten Grundkörper 26 auf, an welchem mittels einer Schwenkachse 28 eine Auslösefahne 30 schwenkbeweglich angeordnet ist. Die Auslösefahne 30 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet, wobei der eine Hebelarm 32 dem Schneidmesser 10 bzw. der Probe 22 und der zweite Hebelarm 34 einem elektrischen Schalter 36 und einem Elektromagneten 38 zugeordnet ist.

Die Auslösefahne 30 ist um die Schwenkachse 28 zwischen einer ersten Winkelendstellung 40 und einer zweiten Winkelendstellung 42 verschwenkbar, was in Fig. 1 durch strichlierte Linien angedeutet ist.

Der Schalter 36 und der Elektromagnet 38 sind mit einer schematisch als Block dargestellten elektronischen Steuerung 44 verbunden, was durch die Pfeile 43 und 46 angedeutet ist. Die elektronische Steuerung 44 ist mittels einer durch einen Pfeil 48 angedeuteten Verbindungsleitung mit einer elektrischen Antriebseinrichtung 50 verbunden, die wie die elektronische Steuerung 44 nur schematisch als Block gezeichnet ist. Die Antriebseinrichtung 50 dient zum Antrieb einer (nicht gezeichneten) Probenhalterung, an welcher die dünnzuschneidende Probe 22 fixiert ist. Dieser Antrieb ist durch die Pfeillinie 52 angedeutet. Mit Hilfe der Antriebseinrichtung 50 erfolgt nicht nur eine Grob- oder Fein-Zustellbewegung der dünnzuschneidenden Probe 22 in Richtung des Pfeiles 24 sondern außerdem auch eine Schnittbewegung in Richtung des Pfeiles 54 sowie nach Durchführung eines entsprechenden Schnittes eine Rückzugbewegung in Richtung des Pfeiles 56, die zur Schnittrichtung entgegengesetzt ist.

Ein in Fig. 1 schematisch durch eine Dreiecksspitze angedeuteter Endschalter 58 ist mit der elektronischen Steuerung 44 verbunden, was durch den Pfeil 60 angedeutet ist. Der Endschalter 58 ist derart angeordnet, daß er von der (nicht gezeichneten) Probenhalterung in deren oberer Umkehrposition vor der Durchführung einer Schnittbewegung in Richtung des Pfeiles 54 betätigt wird.

Fig. 2 zeigt in einer Vorderansicht die Auslösefahne 30 mit der Schwenkachse 28, um welche die Auslösefahne 30 relativ zum Grundkörper 26 der Begrenzungseinrichtung 20 verschwenkbar ist. Auch aus dieser Figur ist die zweiarmige Ausbildung der Auslösefahne 30 mit dem ersten Hebelarm 32 und dem zweiten Hebelarm 34 ersichtlich.

Die Wirkungsweise der Begrenzungseinrichtung 20 wird nachfolgend anhand eines Rotationsmikrotomes beschrieben, wobei es sich versteht, daß dieselbe Anordnung bei einem Schlittenmikrotom vorgesehen sein kann.

Beim Einrichten einer Probe 22 zur Durchführung von Dünnschnitten muß zunächst in der zweiten Raumrichtung (Pfeil 24) eine Grobzustellung der Probe 22 relativ zur Schneidkante 14 des Schneidmessers 10 durchgeführt werden. Das erfolgt mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 50, mit der entweder die Probe 22 oder das Schneidmesser 10 in Richtung des Pfeiles 24 passend bewegt wird. Diese Annäherung bedarf einer entsprechenden Kontrolle, um eine unkontrollierte Berührung zwischen der Probe 22 und der Messerschneide 14 des Schneidmessers 10 zu vermeiden. Hierzu ist die Begrenzungseinrichtung 20 vorgesehen, die in der Nachbarschaft der Rückenfläche 18 des Schneidmessers 10 lokalisiert ist.

Die grobe Zustellung der dünnzuschneidenden Probe 22 mit Hilfe der Antriebseinrichtung 50 erfolgt hierbei in der vom Endschalter 58 entfernten unteren Position der Probe 22 bzw. der (nicht gezeichneten) Probenhalterung.

Während dieser Annäherung der Probe 22 an das Schneidmesser 10 befindet sich die Auslösefahne 30 in ihrer ersten Winkelendstellung 40. Diese erste Winkelendstellung 49 wird durch den Elektromagneten 38 bewirkt, der zu diesem Zweck am zweiten Hebelarm 34 zieht. Gleichzeitig ist in dieser ersten Winkelendstellung 40 mit Hilfe des zweiten Hebelarms 34 der elektrische Schalter 36 betätigt, so daß der Schalter 36 an die elektronische Steuerung 44 ein entsprechendes Signal abgibt. Durch dieses Signal wird mittels der elektronischen Steuerung 44 die Antriebseinrichtung 50 derartig aktiviert, daß mit Hilfe der Antriebseinrichtung 50 die Probenhalterung mit der an ihr fixierten dünnzuschneidenden Probe 22 in Richtung des Pfeiles 24 zum Schneidmesser 10 hin bewegt wird. Dieser Vorschub- Antrieb erfolgt so lange, bis die dünnzuschneidende Probe 22 die Auslösefahne 30 bzw. deren ersten Hebelarm 32 berührt und den ersten Hebelarm 32 der Auslösefahne 30 um die Schwenkachse 28 (in Fig. 1 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn) verschwenkt. Die Begrenzungseinrichtung 20 ist dabei derartig justiert, daß bei Erreichen der genau senkrechten Lage des ersten Hebelarmes 32, die durch die Messerschneide 14 und durch die Schnittbewegung (Pfeil 54) festgelegt ist, der elektrische Schalter 36 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet wird. Hierbei wird ein elektrisches Signal erzeugt, das über die elektronische Steuerung 44 die Antriebseinrichtung 50 abschaltet. Danach oder gleichzeitig wird über die elektronische Steuerung 44 auch der Elektromagnet 38 derartig aktiviert, daß er seine entgegengesetzte Schaltstellung einnimmt. Hierbei wird die Auslösefahne 30 um die Schwenkachse 28 herum (in Fig. 1 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn) weiter verschwenkt, bis ihr erster Hebelarm 32 an der Rückenfläche 18 des Schneidmessers 10 anliegt, was der zweiten Winkelendstellung 42 der Auslösefahne 30 entspricht. Durch diese zweite Winkelendstellung 42 der Auslösefahne 30 wird gewährleistet, daß bei der Durchführung weiterer Dünnschnitte zwischen der dünnzuschneidenden Probe 22 und der Auslösefahne 30 der Begrenzungseinrichtung 20 keine Berührung stattfindet.

Sobald die Auslösefahne 30 in die zweite Winkelendstellung 42 umgestellt ist, wird die dünnzuschneidende Probe 22 nach der Durchführung der in Richtung des Pfeiles 24 erfolgenden groben Zustellbewegung mit Hilfe der Antriebseinrichtung 50 in ihre obere Position bewegt, was durch den Pfeil 56 angedeutet ist. In dieser oberen Position wird der Endschalter 58 betätigt, wodurch dann die elektronische Steuerung 44 derartig ausgelöst wird, daß erneut eine Aktivierung der Antriebseinrichtung 50 in der Weise stattfindet, daß der sich aus der Justierung der Auslösefahne 30 ergebende bekannte Restweg zwischen der dünnzuschneidenden Probe 22 und der Schneidkante 14 zurückgelegt wird. Danach kann dann ein entsprechender Dünnschnitt, d. h. eine Bewegung der dünnzuschneidenden Probe 22 in der durch den Pfeil 54 gegebenen ersten Raumrichtung erfolgen.

Nach der Durchführung einer bestimmten Dünnschnitt-Arbeit wird die Probenhalterung in ihre Ausgangsstellung (zur Richtung des Pfeiles 24 in Fig. 1 entgegengesetzt) zurückgestellt. Hierbei wird beispielsweise mittels eines mit dem Elektromagneten 38 zusammenwirkenden Federelementes die Auslösefahne 30 in ihre erste Winkelendstellung 40 zurückgestellt.

Claims (7)

1. Mikrotom mit einer Probenhalterung für eine dünnzuschneidende Probe (22) und mit einer Messerhalterung (12) für ein Schneidmesser (10), wobei die Probenhalterung zur Durchführung einer Schnittbewegung relativ zur Messerhalterung (12) in einer ersten Raumrichtung und zur Durchführung einer Grob- und einer Schnittdicken-Zustellbewegung in einer zur ersten Raumrichtung senkrechten zweiten Raumrichtung mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung (50) antreibbar ist, wobei in der Nachbarschaft des Messerhalters (12) oder des Schneidmessers (10) zur definierten Begrenzung der in der zweiten Raumrichtung erfolgenden Grob- Zustellbewegung der Probenhalterung eine Begrenzungseinrichtung (20) vorhanden ist, die über eine elektronische Steuerung (44) mit der Antriebseinrichtung (50) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (20) einen Grundkörper (26) aufweist, an dem eine Auslösefahne (30) zwischen zwei Winkelendstellungen (40, 42) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei die Auslösefahne (30) zum Betätigen eines im Grundkörper (26) angeordneten Schalters (36) dient, der mit der elektronischen Steuerung (44) verbunden ist, wobei in der vom Schneidmesser (10) entfernten ersten Winkelendstellung (40) mittels des Schalters (36) über die elektronische Steuerung (44) die Antriebseinrichtung (50) zum Antrieb der Probenhalterung in der ersten Raumrichtung aktiviert ist, und wobei die Auslösefahne (30) derart justiert ist, daß bei Berührung der Auslösefahne (30) mit der Dünnschnittprobe (22) und bei Erreichen einer zwischen den beiden Winkelendstellungen (40, 42) liegenden Winkelzwischenstellung, in der die Auslösefahne (30) zur Schnittebene parallel orientiert ist, der Schalter (36) in eine zweite Schaltstellung umschaltet, in der über die elektronische Steuerung (44) die Antriebseinrichtung (50) deaktiviert ist.

2. Mikrotom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (36) eine elektrischer Mikroschalter ist.

3. Mikrotom nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösefahne (30) mit einem im Grundkörper (26) angeordneten Elektromagneten (38) verbunden ist, der mit der elektronischen Steuerung (44) zusammengeschaltet ist, wobei der Elektromagnet (38) die Anschlußfahne (30) bis zur Berührung zwischen Dünnschnittprobe (22) und Auslösefahne (30) in der ersten Winkelendstellung (40) hält, und in der Winkelzwischenstellung der Elektromagnet (38) die Auslösefahne (30) in die zweite Winkelendstellung (42) umstellt, so daß die Auslösefahne (30) an der Rückenfläche (18) des Schneidmessers (10) anliegt.

4. Mikrotom nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (38) ein Miniaturelektromagnet ist.

5. Mikrotom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung (44) mit einem durch die Probenhalterung betätigbaren Endschalter (58) zum Erfassen einer Schnittbewegungsumkehr zusammengeschaltet ist.

6. Mikrotom nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endschalter (58) derart angeordnet ist, daß er von der Probenhalterung in deren Umkehrposition vor der Durchführung einer Schnittbewegung betätigt wird.

7. Mikrotom nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (20) derart angeordnet ist, daß sie von der dünnzuschneidenden Probe (22) in ihrer Umkehrposition vor der Durchführung einer zur Schnittbewegung entgegengesetzten Rückstellbewegung betätigt wird.