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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Probenpräparierungsvorrichtung und insbesondere
auf eine Vorrichtung zum automatischen Ausstreichen einer Blutprobe
auf einem Mikroskop-Objektträger, um
einen Blutfilm für
eine nachfolgende Untersuchung zu erzeugen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist vorzugsweise als Teil einer größeren Maschine ausgebildet,
die ausgehend von einem die Probe enthaltendem Reagenzglas automatisch
eine Einzelprobe der Probe vorbereitet (wobei es sich um Blut oder
andere Arten von Proben handeln kann). Eine derartige Maschine wird
beispielsweise in der früheren
australischen Patentanmeldung Nr. PN 7621 des Anmelders beschrieben
und ist dahingehend vollautomatisch, dass sie eine fertige Probe
in Form eines gefärbten Objektträgers erzeugt,
die zur Untersuchung durch einen Hämatologen bereit ist.
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Eine
andere Vorrichtung zum Verteilen eines Ausstriches über einen
Objektträger
mit einem Streichmesser ist aus der US-A-4407843 bekannt. Diese
Vorrichtung umfasst einen Mechanismus zum Verändern der relativen Ausstreichgeschwindigkeit zwischen
dem Objektträger
und dem Streichmesser sowie des zwischen dem Objektträger und
dem Streichmesser gebildeten Ausstreich-Winkels (Ausführungsform
aus 8 sowie Spalte 8,
Zeile 43 bis Spalte 9, Zeile 25 der US-A-4407843). In dieser Vorrichtung
wird der Objektträger
translatorisch bewegt, jedoch nicht das Streichmesser, das nur verschwenkt werden
kann.
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Die
WO 97 26541 A offenbart eine vollautomatische Vorrichtung zum Erzeugen
eines Blutfilms und zum Einfärben,
die ein Ausstreicher-Element mit zugehörigem Ausstreicher-Spannfutter
und Stützarm umfasst,
wobei der Stützarm
um eine vertikale Achse verdreht werden kann, um auf diese Weise
das Ausstreicher-Spannfutter und das Ausstreicher-Element von einer
Stellung oberhalb der Ausstreicher-Waschstation in eine Stellung oberhalb
der Bewegungsachse des Mikroskop-Objektträgers zu
bewegen (Seite 10, Zeilen 15–19).
Ein Transfer der Ausstreicher-Einspanneinrichtung
zu verschiedenen Bearbeitungsstationen durch eine translatorische
Bewegung ist nicht offenbart.
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Es
ist die Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum
Ausstreichen von Blut oder anderen Proben auf einem Mikroskop-Objektträger zu schaffen.
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Demzufolge
schafft eine weitgefasste Ausführungsform
der Erfindung eine Probenpräparierungsvorrichtung
zum Präparieren
eines Probenausstriches auf einem Mikroskop-Objektträger mit
einer einzelnen horizontalen Antriebswelle in Form einer Längsspindel,
einer Ausstreicher-Einspanneinrichtung, die gewindeabhängig auf
der Welle befestigt ist, sowie entsprechenden Anschlagmitteln zur
Begrenzung der Drehbewegung der Einspanneinrichtung in entgegengesetzten
Richtungen, wobei eine Drehung der Welle eine begrenzte Drehbewegung
der Einspanneinrichtung zwischen den entsprechenden Anschlagmitteln
sowie eine Linearbewegung der Einspanneinrichtung entlang der Welle
verursacht, wodurch eine Ausstreicherklinge in der Einspanneinrichtung
durch eine gesteuerte Drehbewegung der Welle zu einer Bewegung zwischen
verschiedenen Betriebsstationen veranlasst werden kann.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird im Folgenden eine spezielle Ausführungsform unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Ausstreichen von Blut,
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2–6 ähnliche
Ansichten wie 1, jedoch
jeweils verschiedene Stellungen einer Ausstreicher-Einspanneinrichtung
zeigend,
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7 eine perspektivische Ansicht
der Vorrichtung aus den 1–6 von hinten und
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8 eine Serie schematischer
Diagramme, die die Kombination der Arbeitsvorgänge zwischen der Ausstreicherklinge
und dem Mikroskop-Objektträger darstellen.
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Die
Vorrichtung zum Ausstreichen von Blut umfasst einen Rahmen 10,
der im Wesentlichen aus der Seitenplatte 11, der hinteren
Endplatte 12 sowie der vorderen Endplatte 13 besteht.
Während
die Ausrichtung der Vorrichtung bezüglich vorne, hin ten und seitlich
relativ willkürlich
ist, bezieht sich die für
die hier gegebene Beschreibung gewählte Ausrichtung auf die bevorzugte
Ausrichtung für
den Fall, dass die Vorrichtung in einer Maschine zur automatischen Probenpräparation
installiert ist. Anders gesagt ist die vordere Endplatte 13 auf
die Vorderseite einer derartigen Maschine gerichtet.
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Der
Rahmen 10 umfasst weiterhin ein Basisteil 14,
auf dem, wie weiter unten beschrieben wird, verschiedene Komponenten
der Vorrichtung angebracht sind. Eine Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 umfasst
einen Kopf 16, der auf einer horizontalen Spindel 17 angeordnet
ist und der mit der Spindel 17 gewindemäßig in Eingriff steht, so dass
eine Drehbewegung der Spindel 17 den Kopf 16 je
nach der Drehrichtung der Spindel 17 zu einer nach innen
oder außen
gerichteten Bewegung, d. h. zu einer Bewegung zwischen den Endplatten 12 und 13 veranlasst.
Die Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 trägt ein Ausstreicher-Spannfutter 18,
an dem eine Ausstreicherklinge 19 so gelagert ist, dass
ein einfacher Austausch der Ausstreicherklinge 19 möglich ist.
An dem Kopf 16 ist weiterhin ein Arm 20 zur Positionierung des
Objektträgers
angeordnet. Das Ausstreicher-Spannfutter 18 kann sich um
die Längsachse der
Spindel 17 drehen, um während
des Ausstreich-Vorgangs eine Ausrichtung der Ausstreicherklinge 19 bezüglich des
Objektträgers 28 zu
ermöglichen.
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Zwischen
den Endplatten 12 und 13 erstrecken sich in horizontaler
Richtung zwei beabstandete Wellen 21 und 22 und
bilden Anschlagmittel, gegen die die Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 in
ihren jeweiligen Drehstellungen anliegt. Die horizontale Spindel 17 erstreckt
sich durch die hintere Endplatte 12, wo sie durch einen
elektrischen Schrittmotor 23 angetrieben wird. Der Schrittmotor 23 ist
an der hinteren Endplatte 12 schwenkbar angebracht und
kann eine beschränkte
Schwenkbewegung ausführen,
die durch eine Feder 24 eingeschränkt wird (7). Eine Drehung der horizontalen Spindel 17 durch
den Schrittmotor 23 veranlasst zunächst eine Drehung der Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 mit
der Spindel 17, die durch das auf Reibung beruhende Zusammenwirken
der beiden Bauteile hervorgerufen wird. Die Drehbewegung der Vorrichtung 15 ist
jeweils durch eine die beiden Anschlagwellen 21 und 22 beschränkt und
sobald die Vorrichtung 15 an einer der Anschlagwellen anliegt,
veranlasst eine weitere Drehbewegung der Spindel 17 die
Vorrichtung 15 dazu, sich in Längsrichtung entlang der Spindel 17 je nach
der Drehrichtung entweder nach innen oder nach außen zu bewegen.
Auf diese Weise kann die Stellung der Ausstreicherklinge 19 zwischen
einer Stellung, in der die Klinge nahezu horizontal ist, und einer
Stellung, in der die Klinge vertikal ausgerichtet ist, bewegt werden,
wobei die Klinge auch nach innen und nach außen bewegt werden kann und
wobei alle diese Bewegungen mittels der durch den Schrittmotor 23 vermittelten
Drehrichtung gesteuert werden können.
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Auf
der hinteren Endplatte 12 ist weiterhin ein Ventilator 25 angeordnet,
um durch den Schlitz 26 in der Endplatte 12 Trocknungsluft
zu blasen, wobei der Zweck hierfür
weiter unten deutlich werden wird. Auf dem Basisteil 14 befindet
sich eine Ausstreichstation 27 und ein Objektträger 28 kann
mit Hilfe eines Schlittens 29 in die Ausstreichstation 27 transportiert werden.
Die Mittel, mit denen der Schlitten 29 den Objektträger 28 in
die vorliegende Vorrichtung transportiert, sind nicht Bestandteil
der vorliegenden Erfindung. Auf dem Basisteil 14 befindet
sich auch eine Spülstation 30,
mit einem Bad, in dem zum Entfernen von Spuren der ausgestrichenen
Probe eine Spüllösung über die
Ausstreicherklinge 19 fließt. Die Spülstation 30 ist hinsichtlich
der Ausstreichstation 27 nach außen in Richtung der vorderen
Endplatte 13 versetzt. Neben der Spülstation 30, wiederum
in Richtung der Endplatte 13 nach außen versetzt, befindet sich
eine Reinigungsstation 31, um den Ausstreicher in routinemäßigen Zeitabständen während des
Betriebs der Maschine zu bleichen. Zu diesem Zweck enthält die Reinigungsstation 31 eine
Bleichlösung.
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Neben
der Spülstation 30 und
der Reinigungsstation 31 ist auf dem Basisteil 14 eine
Trocknungsstation 32 angeordnet. Anders gesagt ist die Trocknungsstation
in vorderer und hinterer Richtung der Vorrichtung seitlich versetzt
angeordnet und verfügt über eine
nachgiebige Abdeckung 33, die es dem Ausstreicher-Spannfutter 18 und
der Ausstreicherklinge 19 ermöglichen, in die Trocknungsstation einzudringen,
wobei die nachgiebige Abdeckung 33 ein Verspritzen der
Spüllösung während des
Trocknungsvorgangs und somit eine Verunreinigung der Vorrichtung
oder der zuvor fertig gestellten ausgestrichenen Probe verhindert.
Die Trocknungsstation 32 wird durch (nicht dargestellte)
Mittel mit einem Luftstrom versorgt, um die Ausstreicherklinge 19 durch ein
Umblasen von Luft zu trocknen und um sie schnell auf den nächsten Ausstreich-Vorgang
vorzubereiten.
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In
den Endplatten 12 und 13 sind jeweils Endlager 34 bzw. 35 vorgesehen,
um die horizontale Spindel 17 rotativ zu lagern. Das Ausstreicher-Spannfutter 18 weist
eine Klemmschraube 36 auf, die ein einfaches Entfernen
und Ersetzen der Ausstreicherklinge 19 ermöglicht.
Die vorangegangene Beschreibung deckt alle wesentlichen Merkmale der
Vorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung ab und die folgende Beschreibung beschreibt nun deren
Funktionsweise.
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Beispielsweise
beginnend von der in 5 gezeigten
Stellung der Vorrichtung, in der das Ausstreicher-Spannfutter 18 und
die Ausstreicherklinge 19 sich in der Trocknungsstation 32 befinden,
ist die Funktionsweise folgendermaßen. Der Schlitten 29 wird
von vorne gesehen nach rechts bewegt, so dass sich der Objektträger 28 in
der korrekten Position zur Aufnahme einer Blutprobe ohne einer sonstigen
Probe befindet. Eine Drehung der Spindel 17 gegen den Uhrzeigersinn
(von vorne gesehen) veranlasst das Ausstreicher-Spannfutter dazu,
in der vertikalen Stellung zu verbleiben und sich nach innen auf
den Schlitten 28 zu zu bewegen, bis der Arm 20 zur
Positionierung des Objektträgers
kontaktiert wird und den Objektträger in eine Stellung gegen
eine Seite des Schlittens 29 geschoben hat (2). Der Arm 20 zur Positionierung
des Objektträgers
ist nachgiebig, um eine veränderliche
Breite des Objektträgers 28 zu
ermöglichen
und um ein Blockieren des Schrittmotors 23 der linearen
Achse zu verhindern. Durch eine Vorrichtung, die hier wieder dargestellt
noch beschrieben ist, da sie nicht Bestandteil der vorliegenden
Erfindung ist, wird dann eine Blutprobe oder eine sonstige Probe
auf den Objektträger 28 aufgebracht.
Die tatsächliche
Blutmenge liegt zwischen 2–6 μL, wobei 4 μL die optimale
Menge darstellt. Wie in 8i) dargestellt
ist, wird das Blut als einzelner Tropfen 38 nahe dem Beschriftungsende 37 des
Objektträgers 28 aufgebracht.
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Ist
das Blut oder die sonstige Probe einmal auf den Objektträger aufgebracht,
so wird die Spindel in die entgegengesetzte Richtung gedreht, was
die Einspanneinrichtung 15 dazu veranlasst, sich nach außen zu bewegen.
Da sich das Einspannfutter 18 und die Klinge 19 immer
noch in der Trocknungsstation 13 befinden, kann die Einspanneinrichtung 15 nicht
aus ihrer vertikalen Stellung heraus verdreht werden. Sobald sich
der Arm 20 zur Positionierung von dem Schlitten 29 entfernt
hat, wird der Schlitten mit dem darauf befindlichen Objektträger nach
rechts (von vorne gesehen) in die Ausstreichstation 27 bewegt.
Die Spindel 17 wird daraufhin in die entgegengesetzte Richtung
gedreht, wodurch die Einspanneinrichtung 15 dazu veranlasst
wird, sich nach innen in die innere Anschlagposition zu bewegen.
Befinden sich das Spannfutter 18 und die Klinge 19 außerhalb der
Trocknungsstation 32, so wird die Einspanneinrichtung 15 im
Uhrzeigersinn (von vorne gesehen) verdreht und veranlasst das Einspannfutter
und die Klinge dazu, sich nach oben zu bewegen, bis die Klinge 19 sich
in einer nahezu horizontalen Ausrichtung befindet. Der Objektträger 28 wird
dann (in einer linksseitigen Richtung) durch den Schlitten 29 zurück bewegt,
bis er sich in einer Stellung unterhalb der Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 befindet.
Die Einspanneinrichtung 15 wird dann geringfügig nach innen
bewegt, um sie auf diese Weise nach unten zu verdrehen und um die
Klinge 19 mit dem Objektträger 28 zu kontaktieren.
Wie in 8 dargestellt,
bildet die Klinge 19 mit dem Objektträger 28 einen Winkel von
ungefähr
25°. Der
Motor wird dann dazu veranlasst, geringfügig weiter zu drehen, aber
nachdem die Klinge aufgrund ihres Kontakts mit dem Objektträger nicht
verdreht werden kann, wird der Motor 23 in seiner Lagerung
geringfügig
verdreht und erzeugt dabei aufgrund der Federspannung der Feder 24 einen
Druck zwischen der Klinge 19 und dem Objektträger 28.
Diese Federspannung vergrößert die
nach unten gerichtete Kraft, mit der die Klinge den Objektträger kontaktiert.
Der Grad der Überdrehung
des Motors 23 bestimmt die Kontaktkraft zwischen der Klinge
und dem Objektträger,
die folglich durch eine Software gesteuert werden kann. Es wird
eine Kontaktkraft von 50 g–100
g als Kraft zwischen der Klinge 19 und dem Objektträger 28 benötigt.
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Die
Ausstreicherklinge 19 ist nun oben auf dem Objektträger 28 positioniert
und bezüglich
des Objektträgers
mit einer kontrollierten Kontaktkraft ausgerichtet, wie in 8ii) dargestellt. Der Schlitten wird
dann in einer linksseitigen Richtung mit 150–300 mm/sec bewegt, bis das
nicht dargestellte Probentröpfchen
mit der Klinge 19 kontaktiert, wie in 8iii) gezeigt. Nach einer Pause von 100–900 ms, um
ein Ausbreiten der Probe (entlang der Kontaktkante der Klinge 19)
zu ermöglichen,
wird der Schlitten 29 schnell nach rechts bewegt (vgl. 8iv)), wodurch die Klinge 19 den
Probenausstrich auf dem Objektträger 28 erzeugt,
indem das Blut aufgrund der Oberflächenspannung über den
Objektträger
gezogen wird. Das Ausstreichen ist dann vollendet.
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Die
Kombination der vier wichtigen Parameter Kontaktwinkel, Kontaktkraft,
Wartezeit und Relativgeschwindigkeit der Bewegung zwischen Klinge und
Objektträger
erzeugt unabhängig
vom Hämatokrit
des Bluts einen Ausstrich guter Qualität. Es gibt nur einen programmierbaren
Parameter, die Wartezeit, und dieser verändert nur die Endform des Ausstriches.
Eine längere
Wartezeit erzeugt ein rechteckigeres Ende des Blutausstriches, während eine kürzere Wartezeit
zu einem Ausstrichende führt,
das abgerundete Ecken aufweist.
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Der
nächste
Schritt besteht darin, die Spindel 17 im Uhrzeigersinn
(von vorne gesehen) zu drehen, was zu einer Bewegung der Einspanneinrichtung 15 nach
außen
führt,
wodurch diese nach oben und von dem Objektträger weg gedreht wird. Der Ventilator 25 liefert
einen Luftstrom über
den Ausstrich, um diesen schnell zu trocknen. Der Objektträger 28 wird
dann durch den Schlitten 29 aus der Vorrichtung in einer nächste Station
in der Maschine bewegt, von der die vorliegende Vorrichtung einen
Bestandteil bildet. Eine fortgesetzte Drehung der Spindel 17 führt zu einer
fortgesetzten Bewegung der Einspanneinrichtung 15 nach
außen,
bis das Spannfutter 18 sich oberhalb der Spülstation 30 befindet.
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Oberhalb
der Spülstation 30,
wird die Drehbewegung der Spindel 17 umgekehrt, was zu
einer Bewegung der Einspanneinrichtung 15 nach innen führt, wodurch
die Klinge 19 nach unten und in die Spülstation 30 gedreht
wird. Daraufhin wird ein Spülvorgang
durchgeführt,
indem man eine Spüllösung über die
Ausstreicherklinge fließen
lässt,
wodurch alle Spuren der Probe beseitigt werden.
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Nach
Beenden des Spülvorgangs
wird die Einspanneinrichtung 15 durch eine Drehbewegung der
Spindel 17 nach außen
bewegt, wodurch sie nach oben verschwenkt und solange weiter bewegt wird,
bis sie sich in einer vollständig äußeren Stellung befindet.
Von dieser äußeren Stellung
führt eine Drehbewegung
der Spindel 17 in der umgekehrten Richtung zunächst zu
einem Verdrehen der Einrichtung 15 gegen den Uhrzeigersinn
(von vorne gesehen), das heißt
nach unten in die in 1 dargestellte
Stellung. Eine fortgesetzte Drehbewegung der Spindel 17 in
dieser Richtung führt
zu einer Bewegung der Einspanneinrichtung 15 nach innen,
bis das Spannfutter 18 und die Klinge 19 sich
in der Trocknungsstation 32 befinden. Innerhalb der Trocknungsstation
wird die Spindel 17 in entgegengesetzten Richtungen vor-
und zurückgedreht,
um das Ausstreicher-Spannfutter und die Klinge in einem Luftstrom
innerhalb der Trocknungsstation 32 vor- und zurückzubewegen.
Dies führt
zu einem vollständigen Trocknen
der Klinge 19. Das Spannfutter und die Klinge bleiben dann
in der Trocknungsstation, bis der nächste Betriebszyklus beginnt.
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Wenn
eine routinemäßige Reinigung
der Ausstreicherklinge 19 notwendig ist, so wird die Einspanneinrichtung 15 bis
an die innere Anschlagposition nach innen bewegt. Die Einrichtung
wird dann nach außen
bewegt, um die Ausstreicher-Einspanneinrichtung
nach oben zu verdrehen, wobei sich die Klinge 19 in einer
nahezu horizontalen Stellung befindet und sich nach außen über die
Reinigungsstation 31 bewegt hat. Die Drehbewegung der Spindel 17 wird
dann umgekehrt, was zu einer Bewegung der Einspanneinrichtung nach
innen führt,
wodurch die Ausstreicherklinge 19 nach unten und in die
Reinigungsstation 32 gedreht wird. Die Reinigungsstation 32 enthält ein Bleichmittel,
um die Klinge 19 vollständig
zu reinigen. Nachdem eine für
eine ordentliche Reinigung hinreichende Zeit gewartet wurde, wird
die Spindel 17 gedreht, was zu einer Bewegung der Einrichtung
nach außen
führt,
wodurch sie nach oben in die nahezu horizontale Stellung gedreht
wird, in der sie sich weiter bis in die vollständig äußere Stellung bewegt. Die Ausstreicher-Einspanneinrichtung 15 wird
dann an die innere Anschlagposition nach innen und daraufhin wieder
nach außen
bewegt, um sie nach oben in die nahezu horizontale Stellung oberhalb
der Reinigungsstation 30 zu verdrehen. Eine umgekehrte
Drehbewegung führt
dann zu einem Verdrehen des Spannfutters 18 und der Klinge 19 nach unten
und in die Spülstation,
in der ein Spülvorgang stattfindet.
Nach dem Spülen
wird die Einspanneinrichtung 15 durch eine entsprechende
Drehung der Spindel 17 nach oben verdreht und in Längsrichtung nach
außen
gerichtet bewegt, bis sich die Einspanneinrichtung 15 in
der vollkommen äußeren Stellung befindet.
Eine umgekehrte Drehbewegung der Spindel 17 führt dann
zunächst
zu einer Verdrehung der Einspanneinrichtung 15 nach unten,
bis das Spannfutter 18 an der Trocknungsstation 32 anliegt
und die Ausstreicherklinge 19 vertikal ausgerichtet ist.
Eine weitere Drehung der Spindel 17 führt dann zu einer nach innen
gerichteten Bewegung der Einrichtung zur Trocknungsstation, in der
das Spannfutter 18 und die Klinge 19 wie zuvor
beschrieben in einem Luftstrom im Inneren der Trocknungsstation 32 vor-
und zurückbewegt
werden, bis die Klinge 19 vollkommen getrocknet ist. Die
Einrichtung verbleibt dann bis zum nächsten Betriebszyklus in dieser
Stellung mit der Klinge 19 in der Trocknungsstation. Es
sollte klar sein, dass die Reinigung unter Verwendung eines Bleichmittels
beim Betrieb der Vorrichtung nur in routinemäßigen Zeitabständen stattfindet.
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Aus
dem oben gesagten sollte klar sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
gegenüber
den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik wesentliche Verbesserungen
mit sich bringt. Durch die Verwendung eines einzigen Motors zur
Steuerung der Längsbewegung
und der Rotationsbewegung der Einspanneinrichtung 15 ergibt
sich eine wesentliche Reduzierung der Herstellungskosten und eine
kompaktere Vorrichtung. Der Aufbau ist erheblich vereinfacht, was
die Verwendung und die Wartung der Vorrichtung erheblich angenehmer
macht.
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Da
Modifikationen im Rahmen und Umfang der Erfindung durch einen Fachmann
einfach durchgeführt
werden können,
sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die spezielle, im
Vorangehenden durch ein Beispiel dargestellte Ausführungsform
beschränkt
sein soll.