JP4044262B2 - ミクロトーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄片を製造するためのミクロトームに関し、特に、切断工程に際し、切断用カッターと被切断物との間の相対運動によって切断工程が実施され、この相対運動を生成させるために、駆動用モーター、制御回路及び手回し車を備えた駆動部ないし駆動システムを用いるようにしたミクロトームに関する。
【０００２】
【従来の技術及び問題点】
ミクロトームは、操作者の持続的な負担を最小にすると共に、取扱いを容易にする目的で、益々多く用いられるようになっている。特に、ミクロトームを対応して自動化すると、切断しようとする薄片の生産量が増大する。自動式のミクロトームにおいては、切断用カッターに被切断物を自動的に供与すると共に被切断物と切断用カッターとの間の相対運動を生成させるための駆動部に、モーターを使用する。この形式のミクロトームは、一例として、ＷＯ９８０４８７８Ａ１に示されている。
【０００３】
しかし、自動式のミクロトームにおいても特定の事情の下には、操作員による手動の介在をしないわけにはゆかないことが明らかになった。一例として、被切断物を方向決めするための被切断物の交換の後、被切断物を最初に切断する際には、モーター駆動を可及的に緩速で行わせることが必要になる。しかしそのために、自動化されたミクロトームにおいては、対応のスイッチを備えた操作卓が用意されているにすぎない。これらのスイッチによっては、手動制御による微細な駆動は、限られた程度においてしか実現できない。
【０００４】
被切断物を整列させるには、被切断物と切断用カッターとを相互に対し送り移動を行い、目視による調節を行った後、多少のもどし調節を行わせることが必要である。この自由度は、整列のために必要とされる。このようにして行った整列は、目視によって再び送り設定し、必要ならば再修正する。完璧な切断を行うには、この手順を最大の注意力をもって実現することが必要とされる。簡単な傾倒スイッチ（ロッカースイッチ）によったのでは、モーター駆動されるミクロトームを正確にこうした手順について制御するには不十分である。
【０００５】
モーター駆動には、無電流のスタンドバイ状態において、駆動部が手動で動かされるという不具合が生ずる。これは特にカッターやプレパラートを交換する場合に危険である。それは、操作者が構造部材に手を滑らせ、可動な駆動部の上から切断用カッターに向って引込まれることがあるためである。
【０００６】
米国特許第５６７１６４８号により顕微鏡用の薄片を作成するためのミクロトームが公知となっている。このミクロトームは、固定切断用カッターと、回動可能に支承された円板（ディスク）上に配された、被切断物を載置した被切断物キャリヤとを備えている。円板は、切断用カッター上に被切断物を送り移動するために、その高さ位置を可変できる。この送り装置は、モーターと制御回路とを備えている。駆動装置としては、回転可能なディスクのために、手回し車を備えた結合部（伝動機構）が用意されている。ミクロトームには、伝動機構に結合された駆動用モーターを更に設けられている。駆動用モーターが手回し車に代替されるか否か、また駆動用モーターがどのようにして制御されるか、は、この公報には示されていない。
【０００７】
ＤＥ８８０９６９６Ｕ１には、ミクロトームにおいて選択可能な、切断厚み、カッター（ナイフ）角などのパラメーターを手動で設定するための伝動機構に連結された押下げ可能な操作ノブを備えたミクロトームが開示されている。伝動機構は、操作ノブの回動運動を対応する電気信号に変換するための電子ゼネレーターに接続されている。駆動用モーターは、各パラメーターを設定するために、制御装置を介して制御される。このミクロトームの場合、プレパラートの切断用のモーター駆動部が設けられてなく、単に、手回し車のための従来の駆動用の伝動機構が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の公知技術から出発した、本発明の課題は、手動制御による微細な駆動も可能となり、スタンドバイ状態において高度な操作上の安全性が与えられるように、ミクロトームのモーター駆動部を改良することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項第１項の特徴事項によって解決される。即ち、本発明は、切断用カッターと被切断物との間の相対運動によって切断工程を行い、この相対運動を実現するために、駆動用モーター、制御回路及び手回し車を備えた駆動部を備えたミクロトームにおいて、
手回し車がエンコーダーに機能的に結合され、手回し車の回動時に、対応した信号が該制御回路に送出され、該制御回路が駆動用モーターを該信号に対応して制御することと、
該制御回路がエンコーダー信号の不在時に駆動部を停止ロックすることを特徴とする。
本発明のさらなる有利な態様は、請求項第２項以下に記載されており、必要に応じここに引用をもって繰込み記載されているものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるミクロトームは、被切断物と切断用カッターとの間の相対運動を生成させるためのモーター駆動部が、従来の手回し車により手動で制御可能としたことを特徴とする。そのために、手回し車は、機械的な伝動機構によってモーターに連結されているのではなく、単に、エンコーダーが設けられ、このエンコーダーが、手回し車の回動を対応する電気信号に変換し、制御回路に転送する。制御回路は、信号を評価し、駆動用モーターを対応して制御する。この構成によれば、一般的に必要な駆動用モーターの微細な操作を行うことができる。これは、プレパラート又はカッターを交換した後にこれらを相互に対して整列させる際に、特に有利となる。駆動部（駆動機構）は、手回し車のわずかな回動によって前後に微細に可動させることができる。特に、エンコーダーから信号が供与されない場合には、制御回路によって駆動用モーターを常に停止ロックさせることができる。このスタンドバイ状態において、操作者によるミクロトームに対する介入操作があると切断カッターによる損傷の危険が存在するが、駆動部を自動停止ロックさせると、この危険性は最小となる。
【００１１】
駆動用モーターは、ステッピングモータとして形成してよい。駆動用モーターの作動停止ロックは、制御回路を介してステッピングモーターに絶えず給電することによって行なう。
【００１２】
もちろん、簡単な構成のＤＣ駆動用モーターを用いてもよく、その場合、モーターの駆動の停止・ロックは、制御回路による短絡状態又は保持電流の印加によって行なう。
【００１３】
本発明の別の好ましい態様によれば、制御回路を介して切換可能な電磁ブレーキが駆動部に配設される。このブレーキは、駆動部が無電流に切換えられるか又はエンコーダー信号が存在しない場合に基本的に応答する。ブレーキは、駆動用モーターを介した、駆動部の前記の作動停止ロックにさらに付加されるものとしても設けることができる。
【００１４】
補助的な安全処置として、駆動用モーターの出力を制御回路により制限する場合に、特に有利となる。即ち、モーターの出力は、例えば切断しようとする被切断物の材質に依存して操作卓を介した手動による予入力によって設定できる。この予入力により、制御回路において、駆動用モーターの最大電流を必要な値に制限する。
【００１５】
手回し車の慣用の操作のために、機械的なフライホイール（ないしカウンタウェイト）を手回し車に配設してもよい。回動する手回し車が長時間慣性によって回動しないように、機械的なブレーキ（特に摩擦力結合に基づくもの）を更に設けてもよい。ミクロトームに対して張設したばねを有する機械的なブレーキを手回し車に所属させても良い。他の力結合（摩擦力を介しての結合による）結合機構を用いてももちろん差支えない。
【００１６】
モーターの回転数に対するエンコーダー信号の比を制御回路において変更調節するための係数を操作卓によって予選択してもよい。モーター駆動のためのスイッチを操作卓に設け、被切断物に対する切断用カッターのセット及び調整（アライメント）の終了後に、連続的（量産式）の切断を行う操作形態に切替えるようにしてもよい。これらの場合には、駆動用モーターは、手回し車の回動によっては制御されない。安全処置として、手回し車の回動によってエンコーダーが制御装置に信号を再送出した時に連続的操作形態が常にオフにされるようにすることも可能である。
【００１７】
本発明の更に別の態様において、ミクロトームの駆動部に補助的に角度コーダー（ないし角度発振器）を設けたり、参照信号による増分発生器（インクリメント信号発生器）としてエンコーダーを構成してもよい。これにより被切断物に対する切断用カッターの位置を一意的に識別できる。切断サイクルの間制御回路を介してモーター回転数及び／又はモーター出力を可変（ないし制限）することも、これにより可能となる。即ち、切断用カッターに対して被切断物を、又はその逆に被切断物に対して切断用カッターを整列させる際に、高いモーター回転数及び／又は低いモーター出力を選択し、本来の切断工程の間はモーター回転数を少くし、そして／又はモーター出力を高くすると有利となる。
なお、モータの回転数及び／又は出力は、切断サイクルの間においても制御回路を介しての可変制御可能とすることが好ましい。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、例えば被切断物又はカッター（ナイフ）の交換によってミクロトームへの手動介入が必要となった場合に、モーター回転数及び／又は出力を制御回路によって最小に低減させる。この機能は、例えば操作卓を介して対応の入力を行う場合、又は手回し車の逆回動によって対応のエンコーダー信号が制御回路から供給された場合に、制御操作卓によって常に実現可能である。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、ミクロトームハウジング２と、切断用カッター（ナイフ）４を収納するためのカッタホルダー３とを備えた、ミクロトーム１が示されている。被切断物７は、二重矢印で示したスライダ（キャリッジ）５上に、被切断物ホルダー６を介して配設されている。ミクロトーム１には、回動可能に支承（軸受支持）されたハンドル付き手回し車８が配設されている。手回し車８を回動させることによって、スライダ５が移動し、被切断物７は、カッター４の切断刃（エッジ）上に導かれる。従来のミクロトームとは相違して、手回し車８は、伝動機構（ないし歯車装置）を介してスライダ５に結合されているのではなく、ミクロトーム１の内部に配されたエンコーダー１６（図２）及びエンコーダー１６に後置された制御回路１５（図２）に機能的に結合されている。制御回路１５は、制御配線２２を介して、外部の操作卓１０に接続されている。操作卓１０は、数値（デジタル）入力用のキーボード１１と、連続可変入力用の回転式（ロータリ）制御器１３と、所定のスイッチ位置及び操作状態を入力するためのスイッチ装置１２とを備えている。
【００２０】
図２は、手回し車８及び制御回路１５を備えた駆動部１４の原理（ブロック）図である。手回し車８は、手回し車軸２５に配されており、手回し車軸２５は、ミクロトームハウジング２に挿通され、エンコーダー１６を他端に備えている。手回し車軸２５には、ミクロトームハウジング２に対して張設されたばね１９が固定されている。ブレーキとして作用するばね１９は、回動する手回し車８が所定時間の後に静止し、手回し車８の空回りを適正な限度内に制限するために用いられる。
【００２１】
手回し車軸２５は、フライホイール（カウンタバランスウェイト）１８も備えている。手回し車軸２５上に配設されたフライホイール１８は、手回し車８又はエンコーダー１６の可及的に一様な回動を保証するために有用である。
【００２２】
手回し車８の回動によって、エンコーダー１６から、対応の信号（相対的な角度ないし距離の変位を示す信号、例えばインクリメント信号）が、制御配線２１を介して制御回路１５に供給される。制御回路１５は、図示しない伝動機構（ないし歯車装置）を介してスライダ５（図１）を移動させるための駆動用モーター１７に、制御配線２３を介し接続されている。この駆動用モーター１７は、エンコーダー信号に対応して、制御回路から電流を印加される。制御回路１５は、スタンドバイ状態では、エンコーダー信号は受信されず、制御回路１５を介して駆動部１４の作動が停止ロックされるように構成されている。その目的のため、駆動用モーター１７は、一例として、ステッピングモータとして構成し、常時給電されるようにするか、又は、ＤＣモーターとして構成し、保持電流を印加されるか、又は短絡状態でロック作動されるようにする。
【００２３】
これに付加して、又は代替として制御回路１５に接続された電磁ブレーキ２６を制御配線２７を介して作動させても良い。
【００２４】
本発明の別の構成として、角度コーダー（角度符号器ないし複号器、Winkelcodierer）２０を制御配線２４によって制御回路１５に接続する。角度コーダー２０によって、切断用カッターに対する被切断物の（絶対的）位置が確認できる。
【００２５】
制御回路１５に接続した操作卓１０によって、種々のパラメーターを入力できる。例えば、駆動用モーターの出力の制限及び／又は回転数の制限を調節・設定できる。これらの制限により、単一の切断プロセス内においても種々の調節・設定を行うことができる。例えば、現在の切断工程では、低速で、大きな力で切断を行い、次に切断用カッターに対して被切断物を再設定（送りセット）する際には、駆動用モーターの出力を（小さく）制限し、回転数を高くするなどである。
【００２６】
また、操作卓１０のスイッチ装置１２を介して、手回し車８の操作とは係りなく、ミクロトーム１に、連続したシリーズ（量産）式の切断操作を行わせても良い。
【００２７】
本発明は、回転式のミクロトームに限定されず、円板（ディスク）式又はスライダー式のミクロトームにも適用されうることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の基本構成（請求項１）に基づき、電動式ミクロトームにおいて手動制御による微細な駆動も可能となり、スタンドバイ状態において高度な安全性が確保される。さらに付加的な効果が、従属請求項の特徴によって得られることは、前述のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】手回し車及び外部に配された操作卓を備えたミクロトームの斜め正面側から見た概略図である。
【図２】手回し車付き駆動部及び制御回路の原理を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ミクロトーム
４ 切断用カッター
７ 被切断物
８ 手回し車
１４ 駆動部
１５ 制御回路
１７ 駆動用モーター

Claims (18)

1. 切断用カッター（４）と被切断物（７）との間の相対運動によって切断工程を行い、この相対運動を実現するために、駆動用モーター（１７）、制御回路（１５）及び手回し車（８）を備えた駆動部（１４）を備えたミクロトームにおいて、
   手回し車（８）がエンコーダー（１６）に機能的に結合され、手回し車（８）の回動時に、対応した信号が該制御回路（１５）に送出され、該制御回路（１５）が駆動用モーター（１７）を該信号に対応して制御することと、
   該制御回路（１５）がエンコーダー信号の不在時に駆動部（１４）を停止ロックすることを特徴とする請求項第１項記載のミクロトーム。
2. 駆動用モーター（１７）がステッピングモーターとして形成され、ステッピングモーターが駆動部（１４）を停止ロックさせるために制御回路（１５）を介して常時給電されることを特徴とする請求項第１項記載のミクロトーム。
3. 駆動用モーター（１７）が、ＤＣモーターとして形成され、このＤＣモーターが、制御回路（１５）を介して駆動部（１４）を停止ロックするために、短絡状態で制御されるか又は保持電流が印加されることを特徴とする請求項第１項記載のミクロトーム。
4. 駆動用モーター（１７）の出力を前記制御回路（１５）によって制限することを特徴とする請求項第１−３項のいずれか一に記載のミクロトーム。
5. 駆動用モーター（１７）の出力を、被切断物（７）の材質に依存して、調節可能な最大値に制限することを特徴とする請求項第４項記載のミクロトーム。
6. 制御回路（１５）を介して切換可能な電磁ブレーキ（２６）を駆動部（１４）の停止ロックのために備えたことを特徴とする請求項第１−５項のいずれか一に記載のミクロトーム。
7. 手回し車（８）に少くとも１つのフライホイール（１８）を配設したことを特徴とする請求項第１−６項のいずれか一に記載のミクロトーム。
8. 駆動部（１４）が摩擦力結合に基づく機械ブレーキ（１９）を有することを特徴とする請求項第１−７項のいずれか一に記載のミクロトーム。
9. 前記摩擦力結合がミクロトームハウジング（２）に対して張設されたばね（１９）によることを特徴とする請求項第１項記載のミクロトーム。
10. モーターの回転数に対するエンコーダー信号の比が制御回路（１５）を介して調節可能であることを特徴とする請求項第１−９項のいずれか一に記載のミクロトーム。
11. 駆動部（１４）が補助的に角度コーダー（２０）を有するか又はエンコーダー（１６）が増分変換器として形成されることにより、被切断物（７）に対する切断用カッター（４）の位置が制御回路（１５）を介して一意に識別されうることを特徴とする請求項第１−１０項のいずれか一に記載のミクロトーム。
12. モーターの回転数及び／又は出力が切断サイクルの間制御回路（１５）を介して可変されることを特徴とする請求項第１１項記載のミクロトーム。
13. モーターの回転数が制御回路（１５）を介して切断工程の間低下され、切断工程の後に再び増大されることを特徴とする請求項第１２項記載のミクロトーム。
14. モーターの出力が制御回路（１５）を介して切断工程の間増大され、切断工程の後に再び制限されることを特徴とする請求項第１３項記載のミクロトーム。
15. 制御回路（１５）がミクロトームの制御用の可変のパラメーターを手動で入力するための操作卓（１０）に接続されていることを特徴とする請求項第１−１４項のいずれか一に記載のミクロトーム。
16. 操作卓（１０）が連続式の切断のためのスイッチ（１２）を有し、駆動用モーター（１７）がこのスイッチ（１２）及び制御回路（１５）を介して直接に制御されることを特徴とする請求項第１５項記載のミクロトーム。
17. 駆動用モーター（１７）の出力及び回転数が制御回路（１５）を介して最小値に制御可能であることを特徴とする請求項第１−１６項のいずれか一に記載のミクロトーム。
18. ミクロトーム（１）がディスク式ミクロトーム、回転式ミクロトーム又はスライド式ミクロトームとして形成されたことを特徴とする請求項第１−１７項のいずれか一に記載のミクロトーム。

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