RU2083163C1

RU2083163C1 - Automatic unit for making biological tissue ready for histologic study

Info

Publication number: RU2083163C1
Application number: RU94015306/14A
Authority: RU
Inventors: И.М. Чекрыгина; К.И. Куликов; О.Н. Ратнер
Original assignee: Таганрогский научно-исследовательский институт связи
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU94015306A

Abstract

FIELD: medicine; equipment for morphologic studies and for making biological tissue samples ready for histologic examinations. SUBSTANCE: proposed unit comprises super-high frequency energy (SHF) source, SHF chamber made in form of SHF resonator having opening, working cup housing sample, sample shaking mechanism, vessels filled with reactants, platform capable to rotate in step-wise manner, reactants delivering system, L-shaped pipe carrying platform, mechanism for imparting vertical movement, programmed control device, and temperature-responsive sensor. EFFECT: proposed unit reliably provides information for subsequent histologic study of biological tissue sample. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для морфологических исследований, и предназначено для обработки образцов биологической ткани при подготовке их к гистологическому анализу. The invention relates to medical equipment, namely to devices for morphological studies, and is intended for the processing of samples of biological tissue in preparation for histological analysis.

Известен универсальный автомат для гистологической обработки и окраски тканей, который содержит контейнер для образцов ткани, сосуды для реактивов и термостаты, транспортирующее устройство, систему перемешивания, блок управления, пульт управления и блок индикации. A well-known universal machine for histological processing and staining of tissues, which contains a container for tissue samples, vessels for reagents and thermostats, a conveying device, a mixing system, a control unit, a control panel and an indication unit.

Недостатками данного автомата являются сложность ввода программы обработки, а также отсутствие контроля процесса обработки и низкая информативность световой индикации. The disadvantages of this machine are the difficulty of entering the processing program, as well as the lack of control of the processing process and low information content of the light indication.

Наиболее близким к изобретению является устройство для подготовки биологической ткани к гистологическому исследованию, имеющее в своем составе сосуды с реактивами, рабочий стакан с образцом, систему транспортирования реагентов с запирающим приспособлением, механизм встряхивания образца, вакуумный насос, программно-управляющее устройство, шагово-поворотную платформу, Г-образную трубку и механизм ее вертикального перемещения. Closest to the invention is a device for preparing biological tissue for histological examination, incorporating vessels with reagents, a working glass with a sample, a reagent transportation system with a locking device, a sample shaking mechanism, a vacuum pump, a program-controlling device, a stepping-rotary platform , L-shaped tube and the mechanism of its vertical movement.

Использование шагово-поворотной платформы, Г-образной трубки и механизма ее вертикального перемещения позволило предотвратить смешивание реагентов и, таким образом, повысить качество обработки. Кроме того, размещение рабочего стакана с образцом в камере вакуумного насоса обеспечило уменьшение выделения паров, что сделало эксплуатацию устройства более безопасной для окружающей среды. The use of a stepping and rotating platform, an L-shaped tube and a mechanism for its vertical movement prevented the mixing of reagents and, thus, improve the quality of processing. In addition, the placement of the working cup with the sample in the chamber of the vacuum pump ensured a decrease in the emission of vapors, which made the operation of the device safer for the environment.

Однако общим и наиболее существенным недостатком известных автоматов, работающих по традиционному методу, является большая продолжительность процесса обработки. Это значительно снижает их производительность, не позволяет проводить экспресс-анализ и приводит к потере качества обработки. However, the common and most significant drawback of the known machines operating according to the traditional method is the long processing time. This significantly reduces their productivity, does not allow for rapid analysis and leads to a loss in processing quality.

В то же время исследования показали, что воздействие электромагнитного поля СВЧ значительно повышает эффективность процессов взаимодействия ткани с химическим реагентом, благодаря чему улучшается качество и существенно сокращается время обработки (2 3 ч против 20 30 ч при использовании традиционной методики). At the same time, studies have shown that the influence of the microwave electromagnetic field significantly increases the efficiency of tissue interaction with a chemical reagent, thereby improving quality and significantly reducing processing time (2 3 hours versus 20 30 hours using a traditional technique).

Цель изобретения сокращение времени обработки и повышения ее качества за счет объемного диэлектрического нагрева образца ткани и химического реагента в электромагнитном поле СВЧ. The purpose of the invention is to reduce processing time and improve its quality due to volumetric dielectric heating of a tissue sample and a chemical reagent in the microwave electromagnetic field.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее сосуды с реагентами, рабочий стол с образцом, систему транспортирования реагентов, запирающее приспособление, механизм встряхивания образца, программно-управляющее устройство, шагово-поворотную платформу, Г-образную трубку и механизм вертикального перемещения, введены источник энергии СВЧ, связанная с ним СВЧ-камера с отверстием для подачи сосуда с реагентом, термодатчик, размещенный в рабочем стакане с образцом и связанный с программно-управляющим устройством, а запирающее приспособление выполнено в виде площадки, укрепленной на Г-образной трубке. This goal is achieved by the fact that in the known device containing vessels with reagents, a working table with a sample, a system for transporting reagents, a locking device, a mechanism for shaking the sample, a program-control device, a stepping-rotary platform, an L-shaped tube and a vertical movement mechanism, a microwave energy source was introduced, a microwave camera connected to it with an opening for supplying a vessel with a reagent, a temperature sensor placed in a work cup with a sample and connected to a program-control device, and the locking device is made in the form of a platform mounted on an L-shaped tube.

Совокупность вновь введенных конструктивных признаков не следует явным образом из уровня техники, поэтому предлагаемую автоматическую СВЧ- установку для подготовки биологической ткани к гистологическому исследованию следует считать новой и имеющей изобретательский уровень. The set of newly introduced structural features does not follow explicitly from the prior art, therefore, the proposed automatic microwave installation for preparing biological tissue for histological examination should be considered new and inventive.

На чертеже изображена структурная схема автоматической СВЧ-установки для подготовки ткани к гистологическому исследованию. The drawing shows a structural diagram of an automatic microwave installation for preparing tissue for histological examination.

Установка содержит рабочий стакан 1 с образцом, СВЧ-камеру 2 с отверстием A, сосуды 3 с реагентами, шагово-поворотную платформу 4, систему 5 транспортирования реагентов, механизм 6 вертикального перемещения, Г-образную трубку 7, площадку 8, механизм 9 встряхивания образца, источник 10 энергии СВЧ, программно-управляющее устройство 11, термодатчик 12. The installation comprises a working cup 1 with a sample, a microwave chamber 2 with a hole A, vessels 3 with reagents, a stepping-rotary platform 4, a reagent transportation system 5, a vertical movement mechanism 6, an L-shaped tube 7, pad 8, a sample shaking mechanism 9 , microwave energy source 10, program control device 11, temperature sensor 12.

Рабочий стакан 1 с образцом закрепляется в СВЧ-камере 2, которая выполнена в виде многоволнового СВЧ-резонатора с отверстием A для подачи сосудов 3 с реагентами. При необходимости часть сосудов 3 с реагентами может быть заменена термостатами тех же габаритов. Сосуды 3 с реагентами укреплены на шагово-поворотной платформе 4, связанной с системой 5 транспортирования реагентов, которая обеспечивает круговое перемещение шагово-поворотной платформы 4 таким образом, чтобы один из сосудов 3 с реагентами располагался под отверстием A. Механизм вертикального перемещения обеспечивает вертикальное перемещение Г-образной трубки 7, которая поднимает сосуд 3 с реагентом в СВЧ-камеру 2 до уровня, при котором рабочий стакан 1 оказывается полностью погруженным в химический реагент. При этом укрепленная на Г-образной трубке 7 площадка 8 полностью закрывает отверстие A в СВЧ-камере 2, обеспечивая ее электромагнитную герметизацию. Механизм 9 встряхивания образца предназначен для обеспечения равномерности прогрева и улучшения взаимодействия образца ткани с химическим реагентом путем неравномерного вращения рабочего стакана 1 в сосуде 3 с реагентом. Источник 16 энергии СВЧ обеспечивает возбуждение электромагнитного поля СВЧ в СВЧ- камере 2. Программно-управляющее устройство 11 обеспечивает прием команд программы обработки, индикацию необходимой информации, а также управление работой системы 5 транспортирования реагентов, механизма 9 встряхивания образца и источника 10 энергии СВЧ в соответствии с реализуемой программой обработки и с учетом данных от термодатчика 12, который размещен в рабочем стакане 1 с образцом для контроля температуры образца ткани и химического реагента. Выход термодатчика 12 подключен ко входу программно-управляющего устройства 11. The working glass 1 with the sample is fixed in the microwave chamber 2, which is made in the form of a multiwave microwave resonator with a hole A for supplying vessels 3 with reagents. If necessary, part of the vessels 3 with reagents can be replaced by thermostats of the same dimensions. Vessels 3 with reagents are mounted on a stepping-rotary platform 4 connected to the reagent transport system 5, which provides circular movement of the stepping-rotary platform 4 so that one of the vessels 3 with reagents is located under the hole A. The vertical movement mechanism provides vertical movement G -shaped tube 7, which raises the vessel 3 with the reagent into the microwave chamber 2 to a level at which the working glass 1 is completely immersed in the chemical reagent. At the same time, the platform 8 mounted on the L-shaped tube 7 completely covers the hole A in the microwave chamber 2, providing its electromagnetic sealing. The mechanism 9 of shaking the sample is designed to ensure uniform heating and improve the interaction of the tissue sample with a chemical reagent by uneven rotation of the working glass 1 in the vessel 3 with the reagent. The microwave energy source 16 provides the excitation of the microwave electromagnetic field in the microwave chamber 2. The program-control device 11 provides the reception of the processing program commands, the indication of the necessary information, as well as the operation of the reagent transport system 5, the sample shaking mechanism 9, and the microwave energy source 10 in accordance with an ongoing processing program and taking into account the data from the temperature sensor 12, which is placed in the working glass 1 with the sample to control the temperature of the tissue sample and chemical reagent. The output of the temperature sensor 12 is connected to the input of the program control device 11.

Автоматическая СВЧ-установка для подготовки биологической ткани к гистологическому исследованию работает следующим образом. Automatic microwave installation for the preparation of biological tissue for histological examination works as follows.

В программно-управляющее устройство 11 вводится программа работы в виде команд о последовательности операций обработки, для каждой из которых задаются вид химического реагента (то есть номер одного из сосудов 3 с реагентами), уровень мощности СВЧ-излучения в СВЧ-камере 2, предельная температура химического реагента и продолжительность обработки. Программно-управляющее устройство 11 позволяет обеспечить запись и хранение нескольких программ работы одновременно, что облегчает эксплуатацию установки при использовании типовых методик обработки. In the program control device 11, a work program is entered in the form of instructions on the sequence of processing operations, for each of which a type of chemical reagent (that is, the number of one of the vessels 3 with reagents) is set, the power level of the microwave radiation in the microwave camera 2, the temperature limit chemical reagent and processing time. Software-control device 11 allows you to record and store several programs of work at the same time, which facilitates the operation of the installation using standard processing techniques.

По команде от программно-управляющего устройства 11 система 5 транспортирования реагентов перемещает шагово-поворотную платформу 4 таким образом, что требуемый по программе сосуд 3 с реагентом оказывается под отверстием A в нижней стенке СВЧ камеры 2. Затем по команде устройства 11 механизм 6 вертикального перемещения поднимает Г-образную трубку 7 с площадкой 8, обеспечивая подачу сосуда 3 с реагентом в СВЧ-камеру 2. При этом размещенный в СВЧ-камере 2 рабочий стакан 1 с образцом погружается в химический реагент, а площадка 8 закрывает отверстие A для обеспечения электромагнитной герметизации СВЧ-камеры 2. После этого программно-управляющее устройство 11 подает команду на включение источника 10 энергии СВЧ, который возбуждает в СВЧ-камере 2 электромагнитное поле СВЧ. Поскольку образец ткани и химический реагент являются диэлектриками с потерями, энергия электромагнитного поля СВЧ в них преобразуется в тепловую. Таким образом, образец ткани и химический реагент подвергаются объемному нагреву, что значительно ускоряет их взаимодействие. Для обеспечения более равномерного прогрева и улучшения взаимодействия рабочий стакан 1 с образцом вращается с переменной скоростью в сосуде 3 с реагентом при помощи механизма 9 встряхивания образца. Температура нагрева контролируется с помощью термодатчика 12, расположенного в рабочем стакане 1 с образцом и соединенного с программно-управляющим устройством 11. При достижении заданной температуры программно-управляющее устройство 11 отключает источник 10 энергии СВЧ и нагрев почти мгновенно прекращается. По истечении времени, заданного для текущей операции обработки, по команде программно-управляющего устройства 11 механизм 6 вертикального перемещения опускает Г-образную трубку 7 с площадкой 8, возвращая сосуд 3 к выполнению следующей операции обработки. Для контроля процесса обработки на цифровое табло программно-управляющего устройства 11 выводится информация о заданных программой и текущих значениях параметров обработки, а также информация о работоспособности основных блоков установки. At the command of the program control device 11, the reagent transport system 5 moves the stepping-rotary platform 4 in such a way that the reagent vessel 3 required by the program is located under the hole A in the bottom wall of the microwave chamber 2. Then, at the command of the device 11, the vertical movement mechanism 6 raises L-shaped tube 7 with pad 8, providing the supply of the vessel 3 with the reagent to the microwave chamber 2. In this case, the working cup 1 with the sample placed in the microwave chamber 2 is immersed in the chemical reagent, and the platform 8 closes the hole A to ensure electromagnetic sealing of the microwave camera 2. After that, the control software 11 sends a command to turn on the microwave energy source 10, which excites the microwave electromagnetic field in the microwave camera 2. Since a tissue sample and a chemical reagent are lossy dielectrics, the microwave electromagnetic field energy in them is converted into heat. Thus, a tissue sample and a chemical reagent are subjected to volumetric heating, which greatly accelerates their interaction. To ensure a more uniform heating and improve the interaction of the working glass 1 with the sample rotates at a variable speed in the vessel 3 with the reagent using the mechanism 9 of shaking the sample. The heating temperature is controlled by a temperature sensor 12 located in the work cup 1 with a sample and connected to the program-control device 11. When the set temperature is reached, the program-control device 11 turns off the microwave energy source 10 and the heating stops almost instantly. After the time set for the current processing operation, at the command of the program control device 11, the vertical movement mechanism 6 lowers the L-shaped tube 7 with the pad 8, returning the vessel 3 to the next processing operation. To control the processing process on the digital display of the program-control device 11 displays information about the program set and the current values of the processing parameters, as well as information about the health of the main units of the installation.

СВЧ-камера выполнена в виде многоволнового СВЧ-резонатора с отверстием A в нижней стенке. Размеры СВЧ-камеры 2 и отверстия A определяются размерами рабочего стакана 1 с образцом, сосуда 3 с реагентом, требуемыми частотой и мощностью СВЧ- излучения. Металлическая площадка 8 имеет такие размеры и форму, чтобы полностью закрывать отверстие A в СВЧ-камере 2 для обеспечения электромагнитной герметизации. Источник 10 энергии СВЧ реализован на магнетроне. Программно-управляющее устройство 11 выполнено на основе микроконтроллера, оснащенного пультом управления и блоком индикации, а также блоком управления электроприводами. Использование в процессе обработки объемного диэлектрического нагрева образцов ткани в присутствии химического реагента позволяет обеспечить полное сохранение гистологической структуры биологической ткани при значительном сокращении времени обработки. The microwave camera is made in the form of a multiwave microwave resonator with a hole A in the bottom wall. The dimensions of the microwave chamber 2 and the hole A are determined by the dimensions of the working cup 1 with the sample, vessel 3 with the reagent, the required frequency and power of the microwave radiation. The metal pad 8 has such dimensions and shape to completely cover the hole A in the microwave chamber 2 to provide electromagnetic sealing. Microwave energy source 10 is implemented on a magnetron. Program-control device 11 is based on a microcontroller equipped with a control panel and an indication unit, as well as an electric drive control unit. The use of tissue samples in the presence of a chemical reagent during the processing of volumetric dielectric heating allows the histological structure of biological tissue to be completely preserved with a significant reduction in processing time.

Claims

An automatic installation for preparing biological tissue for histological examination, containing vessels with reagents, a working glass with a sample, a reagent transportation system, a locking device, a sample shaking mechanism, a program-control device, a stepping-and-turning platform, a L-shaped tube and a vertical mixing mechanism, characterized in that it includes a microwave energy source, an associated microwave camera, made in the form of a multi-wave microwave resonator with a hole for supplying a vessel with a reagent temperature sensor disposed in the working beaker with the sample and associated with the program-control device and the locking device is designed as a platform, fastened to the L-shaped tube.