DE69016028T2

DE69016028T2 - Vorrichtung und verfahren zum schneiden eines specimens.

Info

Publication number: DE69016028T2
Application number: DE69016028T
Authority: DE
Inventors: Algy S-111 27 Stockholm Persson
Original assignee: Glass Ultra Micro Trading Co
Current assignee: Glass Ultra Micro Trading Co
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-08-15
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: WO1991002960A1; US5609083A; EP0486571A1; SE500941C2; EP0486571B1; ATE117076T1; AU6188890A; CA2059545C; JPH04507296A; AU635959B2; SE8902751L; DE69016028D1; JP3003216B2; SE8902751D0; CA2059545A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerschneiden einer Probe mittels eines Mikrotoms, wobei zumindest einige der wesentlichen Schneidparameter, wie z.B. der Freiwinkel, die Schneidgeschwindigkeit (oder die Schneidkraft), die Art des Messers, der Messerwinkel und die Vorbehandlung der Probe, systematisch verändert werden, um so eine Auswahl von Schneidparametern zu erhalten, die eine optimierte Schneidfunktion bieten. Darüberhinaus betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Bei biologischen und medizinischen Untersuchungen sowie Materialprüfungen werden im allgemeinen Mikrotome verwendet, um dünne Abschnitte der jeweiligen Proben abzuschneiden, wobei diese Abschnitte dann durch Licht- oder Elektronenmikroskopie untersucht werden.
Solche Proben, die nicht unmittelbar zerschnitten werden können, werden in geeignete Medien eingebettet oder gefroren, bevor sie zerschnitten werden. In den Mikrotomen wird die Probe, die an dem einen Ende eines vertikal beweglichen Armes befestigt ist, im allgemeinen mit einem stationären Messer in Eingriff gebracht. Der Vorschub, welcher die Dicke des Abschnittes bestimmt, wird entweder auf den Arm für die Probe oder den Messerhalter ausgeübt.
Detaillierte Informationen über die Mikrotomie und darüber, wie ein Mikrotom ausgestaltet werden kann, finden sich beispielsweise in der Veröffentlichung Science Tools, The LKB Instrument Journal, Band 7, Nr. 2, August 1960, Seiten 10 bis 16, "The Ultrome Ultramicrotome - Basic Principles and Summarized Description of Construction".
Die derzeit verfügbaren Mikrotoine werden von Hand von der Bedienungsperson betätigt, die versucht, die Qualität des erhaltenen Abschnittes auszuwerten, und einschreitet, wenn diese nicht zufriedenstellend ist. Diese Auswertung wird mit Hilfe von Mikroskopen vorgenommen, die eine geringe Vergrößerung für die Probe haben. Der Forscher führt dann die abschließende Auswertung in seinem Licht- oder Elektronenmikroskop mit hoher Auflösung durch, und zwar vor der eigentlichen Aufgabe der morphologischen und/oder analytischen Untersuchung bzw. Analyse der Inhalte des Abschnitts. Wenn diese spätere Auswertung zeigt, daß die Abschnitte nicht zufriedenstellend sind, was nichts Außergewöhnliches ist, muß der Schneidvorgang mit nachgestellten Schneidparametern wiederholt werden. Dies bedeutet selbstverständlich zusätzliche Arbeit, Zeitverlust und höhere Kosten. Ferner treten besondere Probleme auf, wenn die Probe nicht ohne weiteres für einen erneuten Schneidvorgang zur Verfügung steht.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Parameter des Messerwinkels auf der Basis eines Signals zu variieren, das von einem Sensor empfangen wird, und zwar in Form eines Lastsensors oder eines Dehnungsmeßgerätes, der bzw. das an dem Messer oder dem Probenhalter angebracht ist. Auf diese Weise kann die Schneidkraft minimiert und das sogenannte Vibrieren eliminiert werden, und zwar ohne die Untersuchung des Abschnitts in einem Elektronenmikroskop. Dies ergibt jedoch keine vollständige optimierung der gesamten Schneidfunktion. Aus der GB-A-2 130 740 ist ein Mikrotom bekannt, mit dem eine Probe zerschnitten werden kann, wobei das Mikrotom Einrichtungen aufweist, um einen Schneidparameter zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten zu variieren, um eine optimierte Schneidfunktion zu erzielen. Ein Sensor mißt die Schneidkraft und erzeugt ein Signal, das ein Maß für die Schneidfunktion ist. Auf dieser Basis wird ein Schneidparameter, nämlich der Spanwinkel, variiert, um den Schneidvorgang zu optimieren.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen bei der Mikrotomie zur Verfügung zu stellen, um die oben beschriebenen Probleme in einem beträchtlichen Maße zu vermeiden, wobei zugleich andere Vorteile geboten werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird das oben definierte Ziel erreicht mit einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den beiliegenden Patentansprüchen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es - durch die Verwendung einer Anzahl von Sensoren, die dem speziell gegen Beeinflussungen geschützten Mikrotom zugeordnet sind, um eine Anzahl von gewählten Variablen zu messen, die von der Schneidfunktion abhängig sind - möglich ist, Signale zu erzeugen, deren Wert in einem verallgemeinerten Sinn ein Maß für die Schneidfunktion ist, d.h. ein Maß dafür, wie frei der resultierende Abschnitt von Artefakten oder Verzerrungen ist. Die Änderung des jeweiligen Signals, wenn einer oder mehrere der Schneidparameter zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten variiert werden (ohne irgendeine Untersuchung des jeweiligen Abschnitts in einem Mikroskop mit hoher Auflösung), wird als Basis für eine optimierte Wahl von Schneidparametern verwendet, welche den optimalen Wert des jeweiligen Signals und somit eine optimierte Schneidfunktion innerhalb der Grenzen der gegebenen Bedingungen ergibt. Wenn die Schneidparameter variiert werden, kann die Bedienungsperson selbstverständlich jegliche vorgegebenen Schneidparameter-Grenzwerte oder Referenzwerte berücksichtigen, wie auch jegliche Kenntnisse, die aus Erfahrungen bezüglich geeigneter oder ungeeigneter Zusammenhänge zwischen verschiedenen Schneidparameterwerten und Signalwerten erhalten worden sind. Die Variation des oder der Schneidparameter kann von Hand durchgeführt werden, wobei die Bedienungsperson in diesem Falle durch eine Darstellung der jeweiligen Signalwerte geführt wird, oder aber automatisch mit Hilfe eines Gerätes zum Auswerten der jeweiligen Signalwerte und der ihnen zugeordneten Einrichtungen für eine steuersignalabhängige Variation der betreffenden Schneidparameter durchgeführt werden, wobei die Steuersignale auf der Basis der Auswertung der Signalwerte erzeugt werden. Insbesondere in dem zuletzt genannten Falle kann es für die Auswertung vorteilhaft sein, z.B. einen Mikrocomputer zu verwenden, insbesondere dann, wenn Signale von mehreren Sensoren zu Optimierungszwecken gemeinsam ausgewertet werden sollen.
Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, die optische Abtastung als Basis für eine primäre Schneidparameter-Optimierungsvariation zu verwenden und danach die weitere Abtastung als Basis für eine sekundäre Schneidparameter-Optimierungsvariation zu verwenden, wobei dieser Vorgang, falls erforderlich, wiederholt wird, bis die gewünschte Optimierung der Schneidfunktion erreicht worden ist.
Bei der optischen Abtastung werden fotometrische oder ellipsometrische Sensoren in vorteilhafter Weise verwendet, die in geeigneter Weise im Zusammenhang mit den Mikrotomeinrichtungen zur Anwendung gelangen, welche die erzeugten Abschnitte sammeln. Die verwendeten optischen Sensoren können einem Mikroskop herkömmlicher Bauart zur Untersuchung der gesammelten Abschnitte zugeordnet werden.
Für die weitere Abtastung stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Im Rahmen der Erfindung können somit verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden, wie sich aus den nachstehenden Beispielen ergeben wird. Akustische Sensoren können verwendet werden, um Schall zu messen, der typisch für die oder abhängig von der Schneidkraft, Schneidarbeit oder Schneidfunktion ist. Ein akustischer Sensor kann beispielsweise leicht an dem Messer des Mikrotoms, dem Messerhalter oder dem Probenhalter angebracht werden, vorzugsweise in den Probenhalter, angrenzend an die gehaltene Probe, integriert werden. Last- oder schwingungsempfindliche Sensoren (hauptsächlich Meßwandler vom piezoelektrischen Typ oder Dehnungsmeßgeräte oder Entwicklungen davon) können leicht an dem Messer, dem Messerhalter, der Probe oder dem Probenhalter angebracht werden, vorzugsweise an dem Messer, angrenzend an seine Kanten. Sensoren zur Zeitmessung können verwendet werden, um die Zeit zu messen, die für die Durchführung des Schneidvorganges mit einer vorgegebenen Schneidkraft erforderlich ist. Sensoren zur Beschleunigungsmessung können verwendet werden, um Beschleunigungsänderungen während der Schneidbewegung zu messen, denn dies ermöglicht es, ein Maß für die Schneidarbeit zu berechnen. Selbstverständlich ist es möglich, mehrere dieser verschiedenen Arten von Sensoren in einem und demselben Mikrotom zu verwenden.
Gemäß der Erfindung hat es sich, wie bereits erwähnt, als vorteilhaft erwiesen, von der optischen Abtastung auszugehen und somit zu Beginn die Schneidparameter zur Optimierung der optischen Abtastung zu variieren. Eine weitere Schneidparametervariation wird danach durchgeführt, wobei eine oder mehrere weitere Abtastfunktionen verwendet werden, wobei zugleich sichergestellt wird, daß die optimierte optische Abtastung nicht verlorengeht. Somit wird eine vollständige Optimierung erreicht. Im Rahmen dieser Optimierung können verschiedene Aspekte betrachtet werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Signal erzeugt, das einen Wert hat, welcher ein Maß für die Schneidkraft oder -arbeit ist. Auf der Basis hiervon werden ein oder mehrere Schneidparameter eingestellt, derart, daß der Signalwert die minimale Schneidkraft oder -arbeit angibt. In der Tat hat sich herausgestellt, daß ein Schneidvorgang, der eine minimale Schneidkraft oder -arbeit erfordert, die höchste Schneidqualität bietet.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Signal mit einem Wert erzeugt, der ein Maß für Störungen ist, beispielsweise für Vibrationen oder Schwankungen der Schneidgeschwindigkeit, die während des Schneidvorganges auftreten. Vibrationen können beispielsweise dann auftreten, wenn ein Messer verwendet wird, das einen zu kleinen Messerwinkel oder eine zu schwache Schneidkante besitzt. Es hat sich herausgestellt, daß eine optimale Schneidfunktion im allgemeinen auch ein Minimum an Störungen bedeutet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt wird ein Signal mit einem Wert erzeugt, der ein Maß für Variationen der Dicke des erzeugten Abschnittes oder alternativ ein Maß für die Abweichung der Dicke des erzeugten Abschnitts bezogen auf einen Referenzwert der Dicke ist. Dieser Aspekt der Erfindung macht es möglich, komplizierte Probleme von dem Typ zu bewältigen, die als Zittern (chatter) und Kompression bezeichnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Signal mit einem Wert erzeugt, der als Basis für Schneidparameteränderungen verwendet wird, die zu einer Optimierung oder einem gewünschten Endergebnis einer speziellen Variablen, wie z.B. der Dicke eines Abschnitts, oder einer Kombination von Variablen führen, wie z.B. der Glätte der Abschnittsoberfläche mit Bezug auf eine Schneidtemperatur.
Es muß betont werden, daß die Erfindung nicht nur auf die Optimierung der Schneidfunktion gerichtet zu sein braucht, um ein Maximum an Informationen aus den hergestellten Abschnitten zu erhalten, sondern auch auf die Optimierung der Schneidbedingungen gerichtet sein kann, wie z.B. die Messerfunktionen und die Probenbehandlung. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß viele der derzeit verwendeten Messer, z.B. Glasmesser, die schärfer und somit weniger widerstandsfähig sind, oft eine relativ begrenzte Lebensdauer haben, was es wichtig macht, einen "korrekten" Abschnitt so rasch wie möglich zu erhalten, d.h. nach so wenigen Testschnitten wie möglich. Außerdem ist das Austauschen des Messers (durch ein Messer von demselben Typ oder einem anderen Typ) ein komplizierter Vorgang verglichen mit dem Verändern von anderen Schneidparametern beim Mikrotom selbst. Eine Möglichkeit der raschen Optimierung der Vorbehandlung einer Probe ist auch in vielen Fällen von großer Bedeutung.
Da die von den Sensoren auf zunehmenden "Prozesse" oft nur sehr kleine Signale liefern, ist es bei Nutzung der Erfindung wesentlich, zu gewährleisten, daß das verwendete Mikrotom eine sehr kleine Hintergrundstörung oder Hintergrundrauschen besitzt. Solche Störungen können durch die Anwesenheit von Reibungsflächen, Bewegungen begrenzenden mechanischen Führungen und Anschlägen hervorgerufen werden. Dies kann vermieden werden, wenn ein Mikrotom mit einem Arm mit Federaufhängung, mit einer von Bewegungsspulen gesteuerten Armbewegung, mit thermischem Vorschub und mit einer elektromagnetisch betätigten elastischen Rückführung des Messers in Verbindung mit der Rückbewegung des Armes verwendet wird.
Wie bereits erwähnt, werden gemäß der Erfindung ein oder mehrere Schneidparameter variiert. Zu diesem Zweck werden herkömmliche Einstellmöglichkeiten in Mikrotomen verwendet, z.B. hinsichtlich des Messerhalters, des Probenhalters und des Armantriebs. Bei dem Schneidvorgang ist es jedoch oft wesentlich, daß der erste Kontakt zwischen dem Messer und der Probe (der sogenannte Ansatz) in optimaler Weise erreicht wird. Eine stufenweise Änderung von dem einen Schneidparameter, z.B. des Freiwinkels, kann zu der Änderung von anderen wesentlichen Bedingungen führen, z.B. der Position der Messerkante in Relation zu der Probe, gesehen in der Richtung des Vorschubs. Dies macht es wünschenswert, einen neuen "Ansatz" durchzuführen, um zu gewährleisten, daß beispielsweise bei der anschließenden Schneidoperation nicht eine übermäßige Menge an Probenmaterial abgeschnitten wird.
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es somit bevorzugt, spezielle Einstellsysteme (zusätzlich zu den herkömmlichen) vorzusehen, die in hohem Maße reproduzierbare, begrenzte stufenweise Optimierungseinstellungen der betreffenden Schneidparameter in entgegengesetzte Richtungen ermöglichen. Diese Einstellungen sollen keinerlei reziproke Einflüsse hervorrufen, d.h. sie sollen keinen neuen "Ansatz" erfordern. Solche Einstellsysteme können beispielsweise auf magnetostriktiven, piezoelektrischen oder ähnlichen Komponenten basieren. Diese Komponenten können sehr robust ausgebildet sein, so daß keine schwachen Elemente in das Mikrotom integriert werden.
Die Erfindung wird nachstehend in näheren Einzelheiten anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die schematische Figur zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, einschließlich eines Mikrotoms, wobei die Hauptkomponenten von der Seite zu sehen sind.

Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie von einem an sich bekannten Ultramikrotom ausgeht und folgende Komponenten aufweist: ein Fundament 1; einen Probenarm 3, der an seinem hinteren Ende an dem Fundament 1 mit Hilfe von Blattfedern 5 aufgehängt ist, damit er in der Zeichenebene nach unten und wieder nach oben schwenkbar ist, wobei der Probenarm 3 an seinem vorderen Ende einen Probenhalter 7 für eine zu schneidende Probe 9 aufweist; eine elektronisch gesteuerte Bewegungsspuleneinheit 11 mit zugeordneten Steuersignalleitungen 13 und einem Verbindungsstrang 15, der mit dem Probenarm 3 verbunden ist, um die Abwärts/Aufwärts-Bewegung des Probenarmes 3 zu steuern; einen Messerhalter 19, der mit einem Messer 21 versehen und an einer Plattform 17 angeordnet ist, die von dem Fundament 1 frei vorsteht, wobei die Position des Messers einstellbar ist, um unter anderem den gewünschten Freiwinkel vorzugeben; einen Elektromagneten 23, der an dem Fundament 1 unterhalb der Plattform 17 angeordnet und mit Steuersignalleitungen 25 für eine gesteuerte Erregung des Elektromagneten versehen ist, um die Plattform 17 anzuziehen und somit das Messer 21 in einer gesteuerten Weise im Zusammenhang mit dem nach oben gehenden Rückstellungshub des Probenarmes nach einer nach unten gerichteten Schneidbewegung zurückzuziehen; mit Federn vorgespannte, von Hand betätigbare Verbindungseinrichtungen 27, 28 und 29, um manuell auf die Plattform 17 und somit die Position des Messers 21 einzuwirken; sowie eine Heizspule 31 mit zugeordneten Leitungen 33 für einen thermischen Vorschub für den Probenarm 3.
Gemäß der Erfindung ist das Mikrotom mit drei Sensoren ausgerüstet, nämlich einem Schallmeßsensor 35, einem Kraft- oder Spannungsmeßsensor 36 und einem optischen Sensor 37.
Der Schallmeßsensor 35 ist an dem Probenhalter 7 so dicht wie möglich bei der Probe 9 angeordnet, und seine Verbindungsleitungen gehen durch den Probenarm 3 hindurch und weiter zu einer Auswertungseinheit 41. Wie man ohne weiteres erkennt, kann der Sensor 35 einfach aus einem Miniaturmikrophon bestehen und im einfachsten Falle die Intensität des Schalles in Abhängigkeit von der Schneidarbeit messen.
Der Spannungsmeßsensor 36 kann vom Dehnungsmeßtyp sein und an der einen Seitenfläche des Messers 21 befestigt sein, in geeigneter Weise so, daß seine Hauptachse im wesentlichen vertikal verläuft. Somit kann dieser Sensor beispielsweise Biegungen messen, die in dem Messer aufgrund der durchgeführten Schneidarbeit (bei 7) auftreten. Der Sensor kann auch Vibrationen in dem Messer messen. Die Verbindungsleitungen 43 des Sensors 36 sind ebenfalls mit der Einheit 41 verbunden.
Der optische Sensor 37 ist oberhalb eines herkömmlichen, nicht dargestellten Flüssigkeitsbades angeordnet, das an dem Messerhalter 19 vorgesehen ist, um die hergestellten Abschnitte aufzunehmen. Vorteilhafterweise ist der Sensor 37 an einer optischen Ausrüstung angebracht, beispielsweise einem Mikroskop vom herkömmlichen Typ, das normalerweise in Verbindung mit einem Mikrotom verwendet wird, um zu Beginn die hergestellten Abschnitte zu prüfen. Der Sensor 37 kann beispielsweise ein sogenannter Matrixsensor oder CCD-Sensor zur Graustufenmessung sein. Der Sensor ist ebenfalls über Leitungen 45 mit der Auswertungseinheit 41 verbunden.
Die Auswertungseinheit 41 wird auf diese Weise mit den von den Sensoren 35, 36 und 37 erzeugten Signalen versorgt, wertet diese Signale aus und gibt ein Signal, welches das Resultat der Auswertung repräsentiert, an eine Anzeigeeinheit 47 ab, mit der der Wert oder die Werte des erwähnten Signals in geeigneter Weise dargestellt werden, z.B. in Form eines Balkendiagrammes, in welchem die Höhe des Balkens oder der Balken ein Maß für die Schneidfunktion ist.
Die Sensoren können separat oder in Kombination miteinander verwendet werden. Im zuletzt genannten Fall kann die Auswertungseinheit 41 so angepaßt werden, daß sie die beiden Sensorsignale gemäß vorgegebenen oder empirisch aufgestellten Regeln zusammen auswertet, so daß ein einziger Signalwert von der Einheit 47 angezeigt wird. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann die Einheit 41 z.B. einen in geeigneter Weise programmierten Mikrocomputer aufweisen. Die Einheit 41 kann, wie man leicht versteht, auch so ausgelegt und angepaßt werden, daß sie auf der Basis der empfangenen Signalwerte und gemäß einem gegebenen Programm verschiedene Schneidparamter automatisch variiert, indem sie den entsprechenden Einstellsystemen entsprechende Signal zuführt, wie es oben bereits erwähnt ist.
Ein Beispiel dafür, wie die oben beschriebene Vorrichtung verwendet werden kann, wird nachstehend in Form einer Anzahl von Verfahrensschritten erläutert:
a) Unter Verwendung eines gewählten Messers und eines ersten gewählten Wertes für den Freiwinkel (der mit dem Messerhalter 19 eingestellt wird) und eines ersten gewählten Wertes für die Schneidgeschwindigkeit (der mit der Bewegungsspuleneinheit 11 eingestellt wird) wird die Probe mindestens einmal geschnitten, wobei ein dazugehöriger erster Signalwert, der primär auf der optischen Abtastung basiert, in der Einheit 47 aufgezeichnet wird.
b) Der Wert von einem der Schneidparameter Freiwinkel und Schneidgeschwindigkeit wird um einen Schritt in einer ersten Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten wird, und ein dazugehöriger zweiter Signalwert wird aufgezeichnet.
c) Wenn im Sinne der Optimierung der zweite Signalwert besser ist als der erste Signalwert, wird der Wert des einen Schneidparameters zumindest noch einmal um einen Schritt in derselben Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger dritter Signalwert aufgezeichnet wird.
d) Wenn im Sinne der Optimierung der zweite Signalwert schlechter als der erste Signalwert ist, wird der Wert des einen Schneidparameters um einen Schritt in der entgegengesetzten Richtung geändert, gezählt von dem ersten gewählten Wert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten wird, und ein dazugehöriger vierter Signalwert wird aufgezeichnet.
e) Wenn im Sinne der Optimierung der vierte Signalwert besser ist als der erste Signalwert, wird der Wert des einen Schneidparameters zumindest noch einmal wahlfrei um einen Schritt in der entgegengesetzten Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger fünfter Signalwert aufgezeichnet wird.
f) Der eine Schneidparameter erhält den Wert, bei dem man festgestellt hat, daß er den besten der oben angegebenen Signalwerte ergibt.
g) Der Wert von dem anderen der Schneidparameter Freiwinkel und Schneidgeschwindigkeit wird um einen Schritt in einer ersten Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger sechster Signalwert aufgezeichnet wird.
h) Wenn im Sinne der Optimierung der sechse Signalwert besser ist als der beste vorherige Signalwert, der dem Wert des einen Schneidparameters gemäß dem Schritt f) entspricht, wird der Wert des anderen Schneidparameters mindestens noch einmal um einen Schritt in derselben Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger siebenter Signalwert aufgezeichnet wird.
i) Wenn im Sinne der Optimierung der sechste Signalwert schlechter ist als der beste vorherige Signalwert, entsprechend dem Wert des einen Schneidparameters gemäß dem Schritt f), wird der Wert des anderen Schneidparameters um einen Schritt in der entgegengesetzten Richtung geändert, gezählt von dem ersten gewählten Wert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger achter Signalwert aufgezeichnet wird.
j) Wenn im Sinne der Optimierung der achte Signalwert besser ist als der beste vorherige Signalwert, so wird der Wert des anderen Schneidparameters zumindest noch einmal wahlfrei um einen Schritt in der entgegengesetzten Richtung geändert, woraufhin die Probe mindestens einmal geschnitten und ein dazugehöriger neunter Signalwert aufgezeichnet wird.
k) Der andere Schneidparameter erhält den Wert, bei dem sich im Sinne der Optimierung herausgestellt hat, daß er den besten Signalwert ergibt.
l) Der beabsichtigte Schneidvorgang wird durchgeführt, wenn es nicht wünschenswert ist, auch den Messerwinkel zu optimieren. In diesem Falle gilt folgendes:
m) Das Messer wird einmal oder mehrmals ausgewechselt, wobei die anderen Schneidparameter für jeden neuen Messerwinkel gemäß dem Schritt k) eingestellt werden, und für jeden neuen Messerwinkel wird der dazugehörige Signalwert in der Einheit 47 aufgezeichnet. Für die endgültige Durchführung des Schneidens wird selbstverständlich das Messer ausgewählt, bei dem sich herausgestellt hat, daß es in der Einheit 47 den besten Signalwert liefert.
Die Schritte a) bis l) werden vorzugsweise durchgeführt, während das normale Schneidintervall im Hinblick auf den eingestellten thermischen Vorschub beibehalten wird. Ein typisches Schneidintervall kann 4 Sekunden betragen. Das bedeutet, daß die Schritte a) bis l) in einer sehr kurzen Zeit durchgeführt werden können, die im allgemeinen kleiner als 1 Minute ist. Verglichen mit herkömmlichen Optimierungsverfahren ist dies eine in hohem Maße zeitsparende Technik.
Es erscheint einsichtig, daß im Hinblick auf das oben angegebene Ziel vorteilhafterweise ein Mikrotom verwendet wird, bei dem der Messerhalter 19 so modifiziert ist, daß auch der Freiwinkel schrittweise mit einem elektronischen Steuersignal geändert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Zerschneiden einer Probe mittels eines Mikrotoms, wobei ein oder mehrere wesentliche Schneidparameter, wie z.B. die Art des Messers, der Messerwinkel, der Freiwinkel, die Schneidgeschwindigkeit und die Vorbehandlung der Probe, systematisch zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten verändert werden, um so eine Auswahl von Schneidparametern für eine optimierte Schneidefunktion zu erhalten,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

es wird ein Mikrotom mit sehr niedriger Hintergrundbeeinflussung während des Schneidevorganges verwendet, vorzugsweise ein Mikrotom ohne Reibungsflächen oder ohne Bewegungen einschränkende mechanische Begrenzungen im Hinblick auf darin enthaltene, bewegliche Teile;

es werden ein oder mehrere Signale erzeugt, die ein Maß für die Schneidefunktion sind, und zwar mit zwei oder mehreren Sensoren, die dem Mikrotom zugeordnet sind und die einen optischen Sensor für die optische Abtastung des erzeugten Schnittes im Hinblick auf Graustufen und/oder die Oberflächenstruktur sowie mindestens einen weiteren Sensor für die Abtastung der Schneidkraft und/oder die Schneidarbeit umfassen; und

es werden auf dieser Basis ein oder mehrere wesentliche Schneidparameter variiert, um die Schneidfunktion zu optimieren, und zwar unter Berücksichtigung von frei wählbaren, vorgegebenen Schneidparameter-Grenzwerten oder Referenzwerten, ohne Überprüfung von aufeinanderfolgenden Abschnitten in einem hochauflösenden Mikroskop.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtastung als Basis für eine primäre Schneidparameter-Optimierungsvariation verwendet wird und daß die weitere Abtastung danach als Basis für eine sekundäre Schneidparameter-Optimierungsvariation verwendet wird, wobei der Vorgang, falls erforderlich, wiederholt wird, bis die gewünschte Optimierung der Schneidfunktion erreicht worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine weitere Sensor verwendet wird, um den Schall in Abhängigkeit von der Schneidarbeit abzutasten.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine weitere Sensor verwendet wird, um Beanspruchungen, in Abhängigkeit von der Schneidarbeit, in dem Mikrotom und/oder der Probe abzutasten.

5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine weitere Sensor verwendet wird, um Störungen abzutasten, die während des Zerschneidens auftreten, wie z.B. Vibrationen oder Schneidgeschwindigkeits- Veränderungen.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidparameter-Veränderung automatisch gemäß einem vorgegebenen Programm stattfindet.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidparameter, die verändert werden, der Freiwinkel, die Schneidgeschwindigkeit und der Messerwinkel sind, wobei der eine von den Schneidparametern Freiwinkel und Schneidgeschwindigkeit zuerst verändert wird für eine erste Optimierung des Signalwertes und der andere von den Schneidparametern dann, wenn der eine Schneidparameter seinen Optimierungswert erhalten hat, für eine zweite Optimierung des Signalwertes verändert wird, woraufhin dann, wenn die ersten beiden Schneidparameter optimiert worden sind, der Messerwinkel für eine dritte Optimierung des Signalwertes verändert wird.

8. Vorrichtung zum Zerschneiden einer Probe, die ein Mikrotom mit Einrichtungen aufweist, die es möglich machen, eine Anzahl von wesentlichen Schneidparametern zu verändern, wie z.B. den Freiwinkel, die Schneidgeschwindigkeit, die Art des Messers und den Messerwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen optischen Sensor zur Abtastung von Graustufen und/oder der Oberflächenstruktur der erzeugten Abschnitte und inindestens einen weiteren Sensor, der dem Mikrotom zugeordnet ist, um während des Schneidens ein Signal in Abhängigkeit von der Schneidfunktion abzugeben, sowie eine Einrichtung aufweist, um gesendete Sensorsignale zu empfangen und auf der Basis von diesen ein Maß für die Schneidfunktion zu liefern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie weitere Sensoren zur Abtastung von mindestens einer der folgenden Variablen aufweist:

Schall in Abhängigkeit von der Schneidkraft oder Schneidarbeit;

Beanspruchungen in dem Mikrotom und/oder der Probe, die von der Schneidkraft oder Schneidarbeit abhängen; Störungen, die während des Zerschneidens auftreten, wie z.B. Vibrationen oder Schneidgeschwindigkeits-Veränderungen; Veränderungen hinsichtlich der Dicke eines erzeugten Abschnittes; und

Abweichungen hinsichtlich der Dicke eines erzeugten Abschnittes unter Bezugnahme auf einen Dicken-Referenzwert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die es ermöglicht, mindestens einen wesentlichen Schneidparameter zu verändern, eine Einrichtung aufweist, die mit elektrischen Steuersignalen steuerbar ist, um eine Schneidparameter-Veränderung zu erzielen,

und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um auf der Basis des Maßes der Schneidfunktion automatisch elektrische Steuersignale zu erzeugen, um die Schneidfunktion zu optimieren.