JP2014169998A - ミクロトームの試料ホルダ - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザの損傷の危険性を低減するために、これまで手操作で実行されている試料交換作業を自動化したミクロトーム用の試料ホルダを提供する。
【解決手段】ミクロトームの試料ホルダであって、ベース体110と、該ベース体に対して相対的に可動に取り付けられた配向コンポーネント120と、作動状態では前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を許容し、非作動状態では、前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を阻止するように構成された第1の作動可能固定手段140と、前記配向コンポーネントに配置されており、相互に相対的に可動の2つのクランプコンポーネントを有するクランプサブアセンブリと、作動状態では前記クランプサブアセンブリを開放し、非作動状態では前記クランプサブアセンブリを閉鎖するように構成された第2の作動可能固定手段と、作動機構とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ミクロトーム用の試料ホルダに関する。
適切に調製した後、数マイクロメータの厚さしかない組織切片をミクロトームにより切除することができる。切片にすべき試料を、ミクロトームに送り出し、確実な切片化のためにその中でクランプしなければならない。DE19911173A1は、ミクロトーム用の試料ホルダを開示し、このミクロトームでは試料ホルダに受け入れられた試料を切断面に対して相対的に電動的に整列することができ、電動的にブレードに対して設置することができる。それにより、ミクロトームのブレードにより傷付けられる高い危険性をすでに低減することができる。しかしながら試料および切片の取り扱いは、依然として手操作で実行される。試料(通常はパラフィンに埋め込まれた組織を有するカセット)は手操作で試料ホルダにクランプしなければならない。試料交換はミクロトームのブレードの近傍で行われるから、ここでは損傷の大きな危険性が依然として存在する。
DE19911173A1
したがってこの脈絡において、ユーザの損傷の危険性をさらに低減するために、これまで手操作で実行されている作業を自動化することが望まれる。試料交換を自動化するための第1の前提条件は、試料を試料ホルダ内で自動的に簡単に固定および解除できる能力を創造することである。
本発明は、請求項1の特徴を有する、ミクロトーム用の試料ホルダを提案する。有利な実施形態は、独立請求項および以下の開示の対象である。
本発明の第1の視点によれば、ミクロトームの試料ホルダであって、以下のとおりのものが提供される。すなわち、試料ホルダは、ベース体と、該ベース体に対して相対的に可動に取り付けられた配向コンポーネントと、作動状態では前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を許容し、非作動状態では、前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を阻止するように構成された第1の作動可能固定手段と、前記配向コンポーネントに配置されており、相互に相対的に可動の2つのクランプコンポーネントを有するクランプサブアセンブリと、作動状態では前記クランプサブアセンブリを開放し、非作動状態では前記クランプサブアセンブリを閉鎖するように構成された第2の作動可能固定手段と、作動機構とを有する。該作動機構は、作動する際、まず前記第1の作動可能固定手段を作動させ、これにより前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を許容し、次に前記第2の作動可能固定手段を作動し、これにより前記クランプサブアセンブリを開放し、そして非作動とする際、まず前記第2の作動可能固定手段を非作動にし、これにより前記クランプサブアセンブリを閉鎖し、次に前記第1の作動固定手段を非作動にし、これにより前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を阻止するように構成されている、試料ホルダが提供される。
本発明では、以下の形態が可能である。
(形態1)ミクロトームの試料ホルダであって、ベース体と、該ベース体に対して相対的に可動に取り付けられた配向コンポーネントと、作動状態では前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を許容し、非作動状態では、前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を阻止するように構成された第1の作動可能固定手段と、前記配向コンポーネントに配置されており、相互に相対的に可動の2つのクランプコンポーネントを有するクランプサブアセンブリと、作動状態では前記クランプサブアセンブリを開放し、非作動状態では前記クランプサブアセンブリを閉鎖するように構成された第2の作動可能固定手段と、作動機構とを有し、該作動機構は、作動する際、まず前記第1の作動可能固定手段を作動させ、これにより前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を許容し、次に前記第2の作動可能固定手段を作動し、これにより前記クランプサブアセンブリを開放し、そして非作動とする際、まず前記第2の作動可能固定手段を非作動にし、これにより前記クランプサブアセンブリを閉鎖し、次に前記第1の作動固定手段を非作動にし、これにより前記配向コンポーネントと前記ベース体との間の相対運動を阻止するように構成されている、試料ホルダが提供される。
(形態2)さらに、前記作動機構を駆動する電気駆動システムを有することが好ましい。
(形態3)前記作動機構は、前記第1の作動可能固定手段を作動するために第1の作動エレメントを有し、該第1の作動エレメントは、前記作動機構の作動する際並進運動されることが好ましい。
(形態4)前記作動機構は、前記第2の作動可能固定手段を作動するために第2の作動エレメントを有し、該第2の作動エレメントは、前記作動機構の作動の際に並進運動されることが好ましい。
(形態5)前記作動機構は、前記第1および/または第2の作動エレメントの並進運動のために1つのスピンドル駆動システムを有することが好ましい。
(形態6)前記第1の作動可能固定手段は、前記配向コンポーネントを前記ベース体に向かって押圧するように配置された第1のスプリング手段と、作動状態では前記配向コンポーネントを前記ベース体から離れるよう持ち上げる第1の作動可能間隔手段とを有することが好ましい。
(形態7)前記第2の作動可能固定手段は、前記2つのクランプコンポーネントを相互に押圧する第2のスプリング手段と、作動状態では前記2つの可動のクランプコンポーネントを互いに離れるように押圧する第2の作動可能間隔手段とを有することが好ましい。
(形態8)前記ベース体と前記配向コンポーネントから成る群の1つのエレメントがスイーベル(関節)ソケットを有し、前記ベース体と前記配向コンポーネントから成る群の別の1つのエレメントがスイーベル(関節)ヘッドを有することが好ましい。
(形態9)さらに電気駆動サブアセンブリを、前記配向コンポーネントを前記ベース体に対して相対的に配向するために有することが好ましい。
(形態10)前記電気駆動サブアセンブリは、2つの電気駆動システムを有し、当該2つの電気駆動システムは、前記配向コンポーネントが2つの異なる回転軸を中心に前記ベース体に対して相対的に旋回できるように配置されていることが好ましい。
(形態11)さらに手操作で作動可能な非常作動機構を有し、該非常作動機構は、その作動の際、これが前記第2の作動可能固定手段だけを作動するように構成されていることが好ましい。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
本発明の試料ホルダは、試料を試料ホルダ内で自動的に簡単に固定および解除できる能力を提供する。これにより、これまで手操作で実行されていた作業を自動化することができ、したがってユーザが損傷する危険性をさらに低減することができる。
加えて本発明は、試料ホルダが整列された後、同じ機構を使用してこの試料ホルダを不動化する能力を提供し、したがってとりわけ切断操作による配向の変化に対して試料ホルダを確保することができる。このことは、配向の電動化と共に発生し得る問題を回避する。たとえば配向を十分に固定するためには、駆動システムのスピンドルのセルフロックではしばしば不十分である。
試料ホルダは、試料の固定と試料ホルダの不動化が同じ作動機構によって行われるが、しかしこれらが連続的に行われるように構成されている。したがって作動機構は単一の電気駆動システムによって作動することができ、このことは物理的および制御技術的な複雑性を低く保つ。作動シーケンスは有利には、取り扱いシーケンスに適合されている。すなわち、まず試料が試料ホルダ内に固定され、それから試料を配向する能力が存在すべきであり、その後に初めて試料ホルダを不動化すべきである。
好ましい一実施形態によれば、(好ましくはモータ作動される)受動的スプリング機構が使用され、試料ホルダ内での試料の固定と試料ホルダの不動化とがバネ力によって行われる。たとえば能動的スプリング機構(ここではドライブシステムがスプリングに張力を掛ける)は電力が欠落する場合、両方のコンポーネントの固定が中断されることとなるという欠点を有し、試料とミクロトームの両方が切断運動中に損傷を受けることがある。ユーザに対する損傷の危険性も大きいまま存在することになる。
本発明のさらなる利点および実施形態は、明細書および添付図面から明らかである。
上記の特徴および以下に説明する特徴は、それぞれ明示の組合せだけで使用可能なのではなく、他の組合せにおいてもまたは単独でも、本発明の範囲を逸脱することなしに使用することができることは自明である。
本発明が例としての実施形態に基づき図面に概略的に図示されており、以下、図面を参照して詳細に説明する。
斜め正面から位置試料ホルダを示す概略的斜視図である。 クランプアセンブリを備えない試料ホルダの縦断面図である。 クランプサブアセンブリを備え、2つの固定手段が非作動状態にある試料ホルダの縦断面図である。 第1の固定手段が作動状態にある試料ホルダの縦断面図である。 両方の固定手段が作動状態にある試料ホルダの縦断面図である。 非常作動機構を図示するためにクランプサブアセンブリが部分的に透過状態に示された、斜め正面からの試料ホルダの斜視図である。
図面は、本発明による試料ホルダ100の好ましい一実施形態を示す。試料ホルダ100は、この試料ホルダに対して定置の基準システムを形成するベース体110を有する。試料ホルダ100はさらに、前記ベース体110に対して相対的に可動に取り付けられた配向(Ausrichtung)コンポーネント120を有し、この配向コンポーネントはここではクランプサブアセンブリ固定エレメント121と、ベアリングスリーブエレメント122と、カウンタベアリングエレメント123とを有する。クランプサブアセンブリ固定エレメント121は、ベアリングスリーブエレメント122に不動に接続されている。クランプサブアセンブリ130は、クランプサブアセンブリ固定エレメント121に配置されている。カウンタベアリングエレメント123は、ベアリングスリーブエレメント122の上にスライド可能に取り付けられている。試料ホルダ100は、一方では配向コンポーネント120をベース体110に対して相対的に固定するために、他方ではクランプサブアセンブリ130を開放および閉鎖するために自動作動機構を有する。
第1の作動可能固定手段140が設けられており、この第1の作動可能固定手段は、ここでは作動スプリング142として構成された第1のスプリング手段と、ここではレバー141として構成された第1の作動可能間隔手段(Beabstandungsmittel)とを有する。作動スプリング142は、カウンタベアリングエレメント123とベアリングスリーブエレメント122との間に配置されており、これにより一方では配向コンポーネント120のクランプサブアセンブリ固定エレメント121をベース体110に向かって、前方クランプ面143を形成しながら引張し、他方では配向コンポーネント120のカウンタベアリングエレメント123をベース体110に対して、後方クランプ面144を形成しながら押圧し、このようにしてクランプサブアセンブリ130が閉鎖される。クランプ面143と144は、配向コンポーネント120とベース体110との間の相対運動を阻止するように構成されており、それぞれ曲面ないし球面として構成されている。
ベース体110上、またはベース体110に配置された駆動サブアセンブリ160が、ここでは配向コンポーネント120をベース体110に対して相対的に配向するために設けられている。駆動サブアセンブリ160は、2つの電気モータ161,163と、関連する2つの位置センサ162,164とを有する。バネ負荷されたカウンタベアリングボルト165も設けられている。スリーブ形状のスピンドルナット(複数)が電気モータ161,163によって並進的に作動される。スピンドルナットのうち1つのスピンドルナット161aだけがここでは図3から5に図示されている。スピンドルナットは配向コンポーネント120を押圧し、配向コンポーネントはカウンタベアリグボルト165を押圧する。これにより配向コンポーネント120はベース体110に対して相対的にY軸(電気モータ161)およびZ軸(電気モータ163)を中心に旋回することができる。「ゼロ位置」はそれぞれ、配向コンポーネント120の前面121bが切断面に対して平行に、ミクロトームのブレードを介して配向されている配向状態を表す。
配向コンポーネント120は、 クランプサブアセンブリ固定エレメント121上に、スイーベル(関節)ヘッド121aを有し、このスイーベル(関節)ヘッド121aはベース体110の関連のスイーベル(関節)ソケット110aと共同作用する(互いに摺接する)。これにより配向コンポーネント120はベース体110に対して相対的に旋回することができるようになり、それにもかかわらず(前方)クランプ面143を任意の旋回位置に形成することができる。本実施形態では、ベース体110が同様にスイーベル(関節)ヘッド110bを有し、このスイーベル(関節)ヘッドはカウンタベアリングエレメント123の関連のスイーベル(関節)ソケット123bと共同作用(摺接)する。これにより配向エレメント120はベース体110に対して相対的に旋回することができるようになり、それにもかかわらず(後方)クランプ面144を任意の旋回位置に形成することができる。
いったんクランプが解除されると、配向コンポーネント120(およびしたがってクランプサブアセンブリ130とクランプサブアセンブリにある試料ホルダ)の配向(操作)を、作動する電気モータ161,163によって行うことができる。したがってそれらのスピンドルナットはそれぞれ配向コンポーネント120の所定の面を押圧し、これにより配向コンポーネントは対応して、好ましくはスイーベル(関節)ソケット110a,123bの(曲面の)共通の球中心点により形成される回転点を中心に旋回する。カウンタベアリングボルト165は、位置を保持するために必要な対抗力を供給する。位置センサ162,164は、ここでは、たとえば誘導性センサとして構成されており、スピンドルナットの存在を検知し、したがって配向のゼロ位置を決定することができる。位置センサ162,164をそれぞれの電気モータ161,163に向かって傾斜させ、これによりスピンドルナットの外向運動と内向運動を検知できるようにすることが提案される。十分な測定範囲と適切な配置を有するセンサは、全行程長に亘ってスピンドルナットを検知することができる。これにより測定可能な間隔から、対応の軸を中心にする角度位置を精確に決定することができる。
電気スピンドル駆動システム170は、電気モータ171と、この電気モータ171により駆動されるネジスピンドル172と、このネジスピンドル172に配置されたスピンドルナット173とを有し、ベアリングスリーブエレメント122上に配置されている。それにより電気モータ171、したがってネジスピンドル172の回転運動を、スピンドルナット173の並進運動に変換することができる。小型のスピンドルモータを使用することにより、複雑性でスペースの必要なギヤシステムが回避される。
スピンドルナット173が、図2と3に図示された非作動位置から出発して左へ運動すると、まず第1の作動可能固定手段140が作動される(図4)。より正確にはこの場合、レバー141が、クランプサブアセンブリ固定エレメント121に対して相対的に固定された回転軸Aを中心に旋回することにより作動される。その結果、カウンタベアリングエレメント123がバネ力に抗してクランプサブアセンブリ固定エレメント121から押し離され、これにより2つのクランプ面143と144は無負荷になる。好ましくは、複数のこのようなレバーが周辺に設けられており、これによりカウンタベアリングエレメント123をクランプサブアセンブリ固定エレメント121から均等に押し出す。
説明したようにクランプサブアセンブリ130は、クランプサブアセンブリ固定エレメント121上に配置されている。クランプサブアセンブリ130は、相互に相対的に可動の2つのクランプコンポーネント131,132を有し、ここででは上方クランプコンポーネント131が不動であり、下方クランプコンポーネント132が可動である。図6から分かるように、下方クランプエレメント132は、上方クランプコンポーネント131に対して、第2のスプリング手段としての圧縮バネ181によって支持されている。この中立位置は、クランプサブアセンブリ130の閉鎖状態を表す。開放状態において試料が前方に傾斜しないようにする確保パネル133を設けるのが有利であり得る。
第2の作動可能固定手段180は、作動状態ではクランプサブアセンブリ130を開放し、非作動状態ではクランプサブアセンブリ130を閉鎖するように構成されている。この第2の作動可能固定手段180は、クランプサブアセンブリ130を開放および閉鎖するために設けられている。第2の作動可能固定手段180は、圧縮バネ181と第2の作動可能間隔手段182とを有し、第2の作動可能間隔手段182はここでは2つのニードルベアリングユニットを備える凹部を有する。
またここでは、楔174として構成された第2の作動エレメントが、第2の作動可能固定手段180の作動のために設けられている。楔174は前記凹部に係合することができ、これにより第2の作動可能間隔手段182を作動する。ニードルと、ニードルベアリングユニットに不動に接続されたクランプコンポーネント131,132とは、互いに離れるように押圧される。
スピンドルナット173が、図4に示した第1の作動可能固定手段140が作動され始めた位置から出発してさらに左に移動すると、第2の作動可能固定手段180も作動される(図5)。より正確にはこの場合、第2の作動可能間隔手段182は、楔174が2つのニードルベアリングユニットの間でスピンドルナット173により押圧されることによって(拡開)作動される。
楔には角度があるので楔は軸方向の力を、下方ニードルベアリングユニットを介して、ネジスピンドル172の軸を基準にして半径方向に作用する下方への力に変換する。上方ニードルベアリングユニットは固定されており、ネジスピンドル172を無負荷にするため半径方向の対抗力を受け入れる。配向クランプを解除するためにはレバー141とスピンドルナット172との間の摩擦を克服すれば良いだけであるから、ほとんど全てのモータ力をクランプサブアセンブリの開放のために使用できる。楔は、下方ベアリングユニットを下方に駆動する。下方ベアリングユニットは、バネ負荷された2つのボルト183を介して、可動の下方クランプコンポーネント132に接続されている。これにより、2つのクランプコンポーネント131,132は互いに離れるように押圧され、クランプサブアセンブリ130が開放(拡開)される。そして試料を挿入または取り出すことができる。
スピンドルナット173が逆向きに運動すると、下方クランプコンポーネント132が、ボルトにより案内される圧縮バネ181によって再び戻り運動され、クランプサブアセンブリ130が閉鎖される。楔174も同様に、その角度とセルフロックの欠けた支承との結果、軸方向に戻り運動する。スピンドルナット173がさらに戻り運動すると、レバー141が、作動スプリング142によってカウンタベアリングエレメント123を介しスプリングナット173の傾斜部に沿って、その初期位置になるまで再び戻り運動する。幾何的な特性の結果、クランプサブアセンブリがいったん閉鎖されると、この配向状態が維持される。反対に、この配向状態が先ず解除され、それからクランプサブアセンブリが開放される。したがってクランプサブアセンブリ130内での試料のしっかりした固定が保証されると共に、一方、試料表面の配向はユーザによって行うことができる。
試料を手操作で取り出すために(たとえば停電の場合)、手操作で作動可能な非常作動機構が設けられており、この非常作動機構は、作動する際これが第2の作動可能固定手段180だけを作動するように構成されている。図6から分かるように、このために別個のレバー190をクランプサブアセンブリ130の上方部分に導入することができる。レバー190の上方への運動(旋回)により、生じたトルクが横ボルト191を介して下方に向かう軸方向の力に変換される。これに関連して、対称に配置された2つのシリンダピン192が、下方クランプコンポーネント132に接続されたボルト(複数)183を押圧する。レバー190の運動により、クランプサブアセンブリ130は、自動作動機構から分離するように開放され、これにより試料をクランプサブアセンブリ130から取り出すことができる。
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
100 試料ホルダ
110 ベース体
120 配向コンポーネント
130 クランプサブアセンブリ
131,132 クランプコンポーネント
140 第1の作動可能固定手段
141 第1の作動可能間隔手段
142 第1のスプリング手段
160 電気駆動サブアセンブリ
161,163 電気駆動システム
170 電気駆動システム(スピンドル駆動システム)
173 第1の作動エレメント
174 第2の作動エレメント
180 第2の作動可能固定手段
181 第2のスプリング手段
182 第2の作動可能間隔手段

Claims (11)

  1. ミクロトームの試料ホルダ(100)であって、
    ベース体(110)と、
    該ベース体(110)に対して相対的に可動に取り付けられた配向コンポーネント(120)と、
    作動状態では前記配向コンポーネント(120)と前記ベース体(110)との間の相対運動を許容し、非作動状態では、前記配向コンポーネント(120)と前記ベース体(110)との間の相対運動を阻止するように構成された第1の作動可能固定手段(140)と、
    前記配向コンポーネント(120)に配置されており、相互に相対的に可動の2つのクランプコンポーネント(131,132)を有するクランプサブアセンブリ(130)と、
    作動状態では前記クランプサブアセンブリ(130)を開放し、非作動状態では前記クランプサブアセンブリ(130)を閉鎖するように構成された第2の作動可能固定手段(180)と、
    作動機構とを有し、
    該作動機構は、作動する際、まず前記第1の作動可能固定手段(140)を作動させ、これにより前記配向コンポーネント(120)と前記ベース体(110)との間の相対運動を許容し、次に前記第2の作動可能固定手段(180)を作動させ、これにより前記クランプサブアセンブリ(130)を開放し、そして非作動とする際、まず前記第2の作動可能固定手段(180)を非作動にし、これにより前記クランプサブアセンブリ(130)を閉鎖し、次に前記第1の作動固定手段(140)を非作動にし、これにより前記配向コンポーネント(120)と前記ベース体(110)との間の相対運動を阻止するように構成されている、試料ホルダ。
  2. さらに、前記作動機構を駆動する電気駆動システム(170)を有する、請求項1に記載の試料ホルダ。
  3. 前記作動機構は、前記第1の作動可能固定手段(140)を作動するために第1の作動エレメント(173)を有し、該第1の作動エレメント(173)は、前記作動機構の作動する際並進運動される、請求項1または2に記載の試料ホルダ。
  4. 前記作動機構は、前記第2の作動可能固定手段(180)を作動するために第2の作動エレメント(174)を有し、該第2の作動エレメント(174)は、前記作動機構の作動の際に並進運動される、請求項1から3のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
  5. 前記作動機構は、前記第1および/または第2の作動エレメントの並進運動のために1つのスピンドル駆動システム(170)を有する、請求項3または4に記載の試料ホルダ。
  6. 前記第1の作動可能固定手段(140)は、前記配向コンポーネント(120)を前記ベース体(110)に向かって押圧するように配置された第1のスプリング手段(142)と、作動状態では前記配向コンポーネント(120)を前記ベース体(110)から離れるよう持ち上げる第1の作動可能間隔手段(141)とを有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
  7. 前記第2の作動可能固定手段(180)は、前記2つのクランプコンポーネント(131,132)を相互に押圧する第2のスプリング手段(181)と、作動状態では前記2つの可動のクランプコンポーネント(131,132)を互いに離れるように押圧する第2の作動可能間隔手段(182)とを有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
  8. 前記ベース体(110)と前記配向コンポーネント(120)から成る群の1つのエレメントがスイーベル(関節)ソケットを有し、前記ベース体(110)と前記配向コンポーネント(120)から成る群の別の1つのエレメントがスイーベル(関節)ヘッドを有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
  9. さらに電気駆動サブアセンブリ(160)を、前記配向コンポーネント(120)を前記ベース体(110)に対して相対的に配向するために有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
  10. 前記電気駆動サブアセンブリ(160)は、2つの電気駆動システム(161,163)を有し、当該2つの電気駆動システムは、前記配向コンポーネント(120)が2つの異なる回転軸を中心に前記ベース体(110)に対して相対的に旋回できるように配置されている、請求項9に記載の試料ホルダ。
  11. さらに手操作で作動可能な非常作動機構(190,191,192)を有し、該非常作動機構は、その作動の際、これが前記第2の作動可能固定手段(180)だけを作動するように構成されている、請求項1から10のいずれか1項に記載の試料ホルダ。
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