WO2015043831A1 - Verfahren und mikrotom zum herstellen von dünnschnitten mit einem schnittprofilaufzeichnungsmodus - Google Patents

Verfahren und mikrotom zum herstellen von dünnschnitten mit einem schnittprofilaufzeichnungsmodus Download PDF

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Roland Walter
Markus Berberich
Markus Wittmann
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Leica Biosystems Nussloch Gmbh
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    • G01N2001/2873—Cutting or cleaving

Definitions

  • the invention relates to a method for producing thin sections by means of a microtome, in which a handwheel for producing a first thin section is manually driven and in which by means of an encoder, the rotational movement of the handwheel during manufacture of the first thin section is detected and determines a profile of the rotational movement becomes. Furthermore, the invention relates to a microtome comprising a sample holder for receiving a sample to be microtomed, a cutting unit for cutting the sample, a motor for generating a relative movement between the sample holder and the cutting unit for cutting the sample and a manually operable handwheel. Furthermore, the microtome has an encoder, by means of which a rotary movement of the handwheel can be detected, and a control unit for controlling the motor.
  • Microtomes are used to make thin sections of samples.
  • the samples are, in particular, tissue samples that are usually embedded in paraffin before cutting.
  • the resulting paraffin block is clamped in the sample holder of the microtome, before by a relative movement between the sample holder and a Cutting element, the thin sections are produced.
  • the thin sections are applied to microscope slides before they are then, after further treatment steps, such as a coloring, a microscope for microscopy.
  • Microtomes are known in which the relative movement between the object holder and the cutting unit is automatically carried out with the aid of a motor.
  • the cutting speed can usually be set in stages.
  • Such motor microtomes often have a fixed predetermined cutting profile per adjustable speed level, which indicates the course of the cutting speed during the generation of a thin slice.
  • an output shaft of the motor is driven at a constant speed and this constant speed is converted by a crank mechanism into a sinusoidal cutting speed profile accordingly.
  • the return stroke can thus take place at a greater speed.
  • microtomes which comprise a handwheel, which is mechanically connected to a sample holder via a crank mechanism and thus serves to produce the cutting movement.
  • Such manually driven microtomes have the advantage that the operator can directly influence the cutting speed profile.
  • the disadvantage is that an exact reproducibility of a cutting movement is not possible and thus no consistent cut quality can be guaranteed.
  • the operator must drive the handwheel for each thin section.
  • the document EP 1 037 032 B1 discloses a microtome whose handwheel is not mechanically coupled to the sample holder and the cutting element. Rather, the handwheel is connected to an encoder which detects the rotational movement of the handwheel and generates corresponding position data. A motor moves the sample holder in accordance with the detected rotational movement in real time relative to the cutting unit. Thus, the same cutting motion is performed, which would be done with a mechanical coupling between the handwheel and cutting unit or sample holder, although no such mechanical coupling exists. Also, such microtomes have the disadvantage that a reproducibility of a cutting profile is not possible and the operator must drive the handwheel to produce each thin section. It is an object of the invention to provide a method and a microtome for producing thin sections, with the help of which thin sections can be produced with a high quality in a simple manner.
  • the profile of the rotational movement of the handwheel determined when producing a first thin section with the aid of the encoder is stored in a memory element.
  • This stored profile may be selected when making a second thin slice, wherein a motor for generating the cutting motion between a cutting unit and a sample holder for generating the second thin slice is driven according to the stored, selected profile.
  • the profile includes information about when the handwheel was moved as fast as possible and thus characterizes the cutting movement that has been carried out correspondingly via the motor.
  • the optimal cutting profile can be used in any frequency, so that a high operating comfort for the operator is achieved and a reproducibility comparable cutting profile is possible.
  • the encoder determines in particular position data with information about the respective position of the handwheel. Based on this position data, a control unit then calculates the profile of the rotary movement and determines the corresponding control data or signals for the motor.
  • the drive data or signals can be stored as a profile.
  • the profile is also referred to as a cutting profile or cutting speed profile, which is characteristic of the cutting movement.
  • the profile comprises in particular a position profile, a speed profile and / or an acceleration profile, so that the cutting movement can be repeated exactly as often as desired.
  • the profile may also include the respective timeline. For this purpose, in particular a value for a lower limit and a value for an upper limit of the cutting window are stored, so that the profile is adapted to the corresponding sample.
  • the detected profile is not only stored, but also used to drive the motor in real time according to the detected profile and thus produce the first thin slice.
  • the recording of the profile can be done in normal cutting operation and it must not be carried out for this extra rotation.
  • each profile is recorded when producing a first thin section of a newly inserted sample, and this stored profile is then used for producing all further thin sections of this sample.
  • the operator must manually operate the handwheel only once to produce the first thin section. All further thin sections are then automatically performed by the microtome with the profile specified by the operator.
  • a plurality of profiles is determined and when these profiles are stored in a memory element.
  • each profile at least one characteristic feature is stored uniquely assigned.
  • a characteristic feature in particular the sample type and / or the sample size is stored. Additionally or alternatively, information about the respective operator can also be stored. This additional stored characteristic feature can then be easily identified and selected the appropriate profile for a sample.
  • the characteristic feature of that sample is determined and compared with the stored characteristic features.
  • one of the stored profiles is selected and the motor is driven during microtomy of this sample according to the selected profile.
  • the characteristic feature is determined in particular via a barcode of the sample.
  • information about the type of sample can be determined for this barcode so that the optimum profile for the type of sample can be selected.
  • the selection of a profile to be used in microtoming a sample is preferably carried out automatically.
  • one of the stored profiles for generating a thin section may also be selected manually by the operator.
  • the microtome in particular comprises an operating unit, via which the operator can be shown the various stored profiles and can select one of these stored profiles via the operator.
  • the operator becomes characteristic of each profile Values of this profile are displayed so that the operator has an easier time selecting the appropriate profile.
  • the storage of the profile determined by turning the handwheel takes place in particular only when the microtome is operated in a recording operating mode. On the other hand, if the microtome is not operated in this recording operating mode, the motor is driven in accordance with the rotational movement of the handwheel, but there is no storage of the determined profile.
  • a corresponding profile can also be stored for each manually executed rotation of the handwheel.
  • the motor is controlled in dependence on a previously stored selected profile without the need for a rotation of the handwheel.
  • a further aspect of the invention relates to a microtome for producing thin sections, comprising a sample holder for receiving the sample to be microtunned, a cutting unit for cutting the sample, a motor for generating a relative movement between the sample holder and the cutting unit for cutting the sample, and a manually operable one Handwheel includes.
  • the microtome has an encoder for detecting a rotary movement of the handwheel and a control unit for controlling the motor. In a recording mode, the encoder determines a profile of a rotational movement of the handwheel used to cut a thin section. The determined profile is stored by the control unit in a memory element.
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of a microtome
  • Figure 2 is a plan view of the microtome of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic, perspective view of a handwheel of the microtome according to Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a partially sectioned side view of
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a method for
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view and in FIG. 2 a plan view of a microtome 10.
  • a housing of the microtome 10 is not shown, so that the internal components are more visible.
  • the microtome 10 comprises a sample holder 12 in which the sample to be microtomed can be clamped by means of a clamping clip 14.
  • the microtomed samples are paraffin-embedded tissue samples, and each tissue sample is intended to produce a variety of thin sections for microscopy.
  • the microtome 10 comprises a cutting unit 16, which is formed in the embodiment shown in Figure 1 as a blade holder 18, in which a blade or a knife can be clamped.
  • the cutting unit 16 is arranged stationary relative to the microtome frame 20, whereas the sample holder 12 by means of a drive unit 22 relative to the cutting unit 16 in the direction of the double arrow P1 in the form of a lifting movement is moved, so that by this lifting movement the sample received in the sample holder by the cutting unit 16 is cut and thus thin sections are produced.
  • the drive unit 22 comprises a motor 24 whose output shaft 26 is connected via a toothed belt 28 with a coupling mechanism 30, via which in turn the sample holder 12 is moved relative to the cutting unit 16.
  • the motor 24 may also be connected to the cutting unit 16 so that it is moved relative to the sample holder 12.
  • the microtome 10 comprises a hand wheel 32 with a handle 34, which is manually operable by an operator of the microtome 10 for producing thin sections.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view, in FIG. 4 a partially cutaway side view of this handwheel 32.
  • the hand wheel 32 is mounted on a shaft 36, said shaft 36 is not coupled to the drive unit 22 for moving the sample holder 12. Instead, with the aid of an encoder 38, in particular a rotary encoder, the rotational movement of the shaft 36 and thus the rotational movement of the handwheel 32 are detected.
  • the signals and / or data generated by the encoder 38 as a function of the detected rotary movement of the handwheel 32 are transmitted to a control unit 40, which transmits the received data and / or signals in control data and / or control signals for controlling the motor 24 converts.
  • the encoder 38 determines position data of the hand wheel 32, from which a profile of the cutting movement of the sample holder 12 relative to the cutting unit 14 is then determined.
  • This profile comprises in particular information about the cutting speed, the accelerations and the respective position of the sample holder 12 relative to the cutting unit 16, which are selected at each point in time of the cutting movement.
  • the profile comprises a position profile, a speed profile and an acceleration profile which correspond to the position, the speed or the speed Indicate the acceleration as a function of time when performing the cutting movement and thus allow an accurate simulation of the specified by the handwheel 12 cutting movement.
  • the profile is imaged, in particular, by the signal and / or data generated by the encoder 32 and / or the control signals and / or data determined therefrom by the control unit 40.
  • the determined profile also includes information about the upper and lower limits of a cutting window, for which the set cutting speed is to apply.
  • a cutting window depends on the individual sample size and must therefore be set individually for each sample.
  • the profile determined by means of the encoder 32 for producing a thin section in a Memory element 42 is stored. This once stored profile can then be used as often as desired for the production of further thin sections by the profile is selected and the control unit 40 controls the motor 24 according to the selected, stored profile.
  • the selection of a profile to be used can for example be done manually by means of an operating unit 44 of the microtome 10 by the operator.
  • the selection of a stored profile can also be done automatically by the microtome 10 itself.
  • a barcode of a sample to be microtomed is scanned, by means of which characteristic features of this sample can be determined. These determined characteristic features are compared with the stored cutting profiles uniquely assigned, stored, characteristic features of these cutting profiles, so that a selection of the optimal cutting profile can be done automatically.
  • the sample type and / or the sample identification are unambiguously associated with each stored profile, in particular in the storage element 42 stored, so that when supplying a further sample of this type of sample on the recognition of the type of sample, this section profile can be selected automatically.
  • the first thin section is performed manually by driving the handwheel 32 by the operator and in this case the corresponding profile of the cutting movement is determined and stored. Subsequently, for performing at least a part, preferably all, further thin sections of this sample, this profile determined during the first thin section is used without the operator having to drive the handwheel 32.
  • a mechanical coupling between the shaft 36 of the handwheel 32 and the sample holder 12 may be present.
  • the encoder 38 may be integrated, for example, in the shaft 36 of the handwheel 12 or in the output shaft 26 of the motor 24.
  • the microtome 10 is designed in particular such that it can optionally be operated via a handwheel 32 or a motor 24.
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a method for producing thin sections.
  • a sample is inserted into the sample holder 12 in step S12.
  • a profile already stored in the memory element 42 can be selected. In particular, this can be done automatically by the microtome 10 or manually by an operator. If one of the already stored profiles is selected in step S14, then in step S16 the motor 24 is driven in accordance with the stored, selected profile and thus a thin section is produced.
  • step S14 If, on the other hand, none of the stored profiles is selected in step S14 or if no profile is stored in memory element 42 at all, the handwheel 32 must be rotated in step S18. During the rotational movement of the hand wheel 32, this rotational movement is determined by means of the encoder 38 and it is determined a profile of this movement. The motor 24 is in this case in step S22 driven in real time to determine the profile corresponding to this profile for producing the first thin section.
  • step S24 it is determined whether a recording mode is activated. If this is the case, then the profile determined in step S20 is stored in the memory element 42 in step S26. In particular, further characteristic features, for example the type of sample, the sample size, a sample identification and / or the rotation of the handwheel 32 by the operator are stored together with the profiles.
  • step S28 After the profile has been stored, it is determined in step S28 whether another thin slice is to be made. If this is the case, proceed to step S14, i. it is again determined whether one of the stored profiles should be used.
  • step S30 If, on the other hand, no further thin section is to be performed, the method is ended with step S30.
  • step S24 If it is determined in step S24 that the recording mode is not deactivated, then the method continues directly with step S28, that is, it is determined whether a further thin section is to be made.
  • each time a rotation of the gear 32 occurs so each time a thin section is generated in response to a manually predetermined profile in real time, this profile can be automatically stored in the memory element 42.
  • the step S24 can be omitted, since each time automatically the step S26, ie the storage of the profile, takes place.
  • microtome rack 20 microtome rack 22 drive unit 24 motor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Dünnschnitten mit Hilfe eines Mikrotoms, bei dem ein Handrad (32) zum Herstellen eines ersten Dünnschnitts manuell angetrieben wird und bei dem mit Hilfe eines Encoders (38) die Drehbewegung des Handrades (32) detektiert wird und ein Profil der Drehbewegung ermittelt wird. Das ermittelte Profil wird gespeichert und zur Herstellung mindestens eines zweiten Dünnschnitts ausgewählt. Ein Motor (24) wird zum Erzeugen einer Schnittbewegung zwischen einer Schneideeinheit (16) und einem Probenhalter (12) zum Erzeugen des zweiten Dünnschnitts entsprechend des gespeicherten ausgewählten Profils angesteuert. Ferner betrifft die Erfindung ein Mikrotom (10) mit dessen Hilfe das zuvor beschriebene Verfahren durchgeführt wird.

Description

Verfahren und Mikrotom zum Herstellen von Dünnschnitten mit einem Schnittprofilaufzeichnunqsmodus
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Dünnschnitten mit Hilfe eines Mikrotoms, bei dem ein Handrad zum Herstellen eines ersten Dünnschnittes manuell angetrieben wird und bei dem mit Hilfe eines Encoders die Drehbewegung des Handrades beim Herstellen des ersten Dünnschnittes detektiert wird und ein Profil der Drehbewegung ermittelt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Mikrotom, das einen Probenhalter zur Aufnahme einer zu mikrotomierenden Probe, eine Schneideeinheit zum Schneiden der Probe, einem Motor zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Probenhalter und der Schneideeinheit zum Schneiden der Probe sowie ein manuell betätigbares Handrad umfasst. Ferner hat das Mikrotom einen Encoder, mit dessen Hilfe eine Drehbewegung des Handrades detektiert werden kann, und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Motors.
Mikrotome werden verwendet, um Dünnschnitte von Proben herzustellen. Bei den Proben handelt es sich insbesondere um Gewebeproben, die vor dem Schneiden in der Regel in Paraffin eingebettet werden. Der so entstandene Paraffinblock wird in den Probenhalter des Mikrotoms eingespannt, bevor durch eine Relativbewegung zwischen dem Probenhalter und einem Schneideelement die Dünnschnitte erzeugt werden. Anschließend werden die Dünnschnitte auf Objektträgern aufgebracht, bevor sie dann, nach weiteren Behandlungsschritten, beispielsweise einer Einfärbung, einem Mikroskop zum Mikroskopieren zugeführt werden.
Je nach Art der zu mikrotomierenden Probe sind unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und Beschleunigung während der Schnittbewegung erforderlich, um eine gute Qualität des Schnittes zu erreichen und die Probe nicht zu beschädigen. Darüber hinaus muss in Abhängigkeit der Größe der Probe ein sogenanntes Schnittfenster eingestellt werden, das angibt, welchen Bereich die entsprechende Schnittgeschwindigkeit und Schnittbeschleunigungen benötigt werden.
Es sind Mikrotome bekannt, bei denen die Relativbewegung zwischen Objekthalter und Schneideeinheit mit Hilfe eines Motors automatisch ausgeführt wird. Um verschiedenen Probenarten gerecht zu werden, kann die Schnittgeschwindigkeit in der Regel stufenweise eingestellt werden. Solche motorischen Mikrotome haben häufig pro einstellbarem Geschwindigkeitslevel ein fest vorgegebenes Schneideprofil, das dem Verlauf der Schnittgeschwindigkeit während der Erzeugung eines Dünnschnittes angibt. In der Regel wird eine Abtriebswelle des Motors mit einer konstanten Drehzahl angetrieben und diese konstante Geschwindigkeit durch einen Kurbelmechanismus entsprechend in ein sinusförmiges Schneidegeschwindigkeitsprofil umgesetzt. Insbesondere kann somit der Rückhub mit einer größeren Geschwindigkeit erfolgen.
Problematisch an solchen motorischen Mikrotomen ist es, dass die Einflussnahme der Bedienperson nur sehr gering ist und die Anpassung an die Probenart nur in unzureichendem Maße über die voreingestellten Schnittgeschwindigkeiten möglich ist. Insbesondere ist keine manuelle Anpassung an die jeweilige Probe möglich. Darüber hinaus muss das Schneidefenster bei jeder Probe jeweils aufwendig manuell eingestellt werden. Ferner sind Mikrotome bekannt, die ein Handrad umfassen, welches über einen Kurbelmechanismus mechanisch mit einem Probenhalter verbunden ist und somit zur Erzeugung der Schnittbewegung dient. Solche manuell angetriebenen Mikrotome haben den Vorteil, dass die Bedienperson unmittelbar Einfluss auf das Schnittgeschwindigkeitsprofil nehmen kann. Nachteilig ist allerdings, dass eine genaue Reproduzierbarkeit einer Schnittbewegung nicht möglich ist und somit keine gleichbleibende Schnittqualität gewährleistet werden kann. Darüber hinaus muss die Bedienperson für jeden Dünnschnitt das Handrad antreiben.
Aus dem Dokument EP 1 037 032 B1 ist ein Mikrotom bekannt, dessen Handrad mechanisch nicht mit dem Probenhalter und dem Schneideelement gekoppelt ist. Vielmehr ist das Handrad mit einem Encoder verbunden, der die Drehbewegung des Handrades detektiert und entsprechende Positionsdaten erzeugt. Ein Motor bewegt den Probenhalter entsprechend der detektierten Drehbewegung in Echtzeit relativ zur Schneideeinheit. Somit wird die gleiche Schnittbewegung ausgeführt, die bei einer mechanischen Kopplung zwischen Handrad und Schneideeinheit bzw. Probenhalter erfolgen würde, obwohl keine solche mechanische Kopplung besteht. Auch haben solche Mikrotome den Nachteil, dass ein Reproduzierbarkeit eines Schnittprofils nicht möglich ist und die Bedienperson zur Erzeugung jedes Dünnschnitts das Handrad antreiben muss. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Mikrotom zum Herstellen von Dünnschnitten anzugeben, mit deren Hilfe auf einfache Weise Dünnschnitte mit einer hohen Qualität hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Mikrotom mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird in einem Aufzeichnungsmodus das beim Herstellen eines ersten Dünnschnittes mit Hilfe des Encoders ermittelte Profil der Drehbewegung des Handrades in einem Speicherelement gespeichert. Dieses gespeicherte Profil kann beim Herstellen eines zweiten Dünnschnittes ausgewählt werden, wobei ein Motor zum Erzeugen der Schnittbewegung zwischen einer Schneideeinheit und einem Probehalter zum Erzeugen des zweiten Dünnschnittes entsprechend des gespeicherten, ausgewählten Profils angesteuert wird. Das Profil umfasst insbesondere Informationen darüber, wann das Handrad wie schnell bewegt wurde und charakterisiert somit die über den Motor entsprechend ausgeführte Schnittbewegung. Hierdurch wird erreicht, dass zum einen über das manuelle Antreiben des Handrades bei der Erzeugung des ersten Dünnschnittes das für jede Probenart optimale Schnittprofil verwendet werden kann. Wurde einmal von der Bedienperson das optimale Schnittprofil für die jeweilige Probenart durchgeführt und entsprechend gespeichert, kann dieses Schnittprofil jederzeit automatisch wiederverwendet werden, ohne dass die Bedienperson das Handrad hierfür erneut antreiben muss. Somit kann das optimale Schnittprofil in beliebiger Häufigkeit verwendet werden, so dass ein hoher Bedienkomfort für die Bedienperson erreicht wird und eine Reproduzierbarkeit vergleichbarer Schnittprofil möglich ist.
Der Encoder ermittelt während der Umdrehung des Handrades insbesondere Positionsdaten mit Informationen über die jeweilige Position des Handrades. Eine Steuereinheit errechnet anhand dieser Positionsdaten anschließend das Profil der Drehbewegung und ermittelt entsprechende Ansteuerungsdaten oder -Signale für den Motor. Als Profil können insbesondere die Ansteuerungsdaten oder -Signale gespeichert werden. Das Profil wird auch als Schnittprofil oder Schnittgeschwindigkeitsprofil bezeichnet, das es charakteristisch für die Schnittbewegung ist. Das Profil umfasst insbesondere ein Positionsprofil, eine Geschwindigkeitsprofil und/oder ein Beschleunigungsprofil, so dass die Schnittbewegung beliebig oft exakt wiederholt werden kann. Zusätzlich kann das Profil auch das jeweilige Schnittfenster umfassen. Hierzu ist insbesondere ein Wert für eine untere Grenze und ein Wert für eine obere Grenze des Schneidefensters gespeichert, so dass das Profil an die entsprechende Probe angepasst ist.
Beim Erzeugen des ersten Dünnschnittes wird das detektierte Profil nicht nur gespeichert, sondern auch dazu benutzt, den Motor in Echtzeit entsprechend des detektierten Profiles anzusteuern und somit den ersten Dünnschnitt herzustellen. Somit kann die Aufzeichnung des Profils im normalen Schnittbetrieb erfolgen und es muss hierfür nicht extra eine Drehbewegung durchgeführt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird jeweils ein Profil beim Erzeugen eines ersten Dünnschnittes einer neu eingesetzten Probe aufgezeichnet und dieses gespeicherte Profil dann für das Erzeugen aller weiteren Dünnschnitte dieser Probe verwendet. Somit muss die Bedienperson für das Erzeugen aller Dünnschnitte einer Probe jeweils das Handrad nur einmal manuell betätigen, um den ersten Dünnschnitt zu erzeugen. Alle weiteren Dünnschnitte werden dann automatisch vom Mikrotom mit dem durch die Bedienperson vorgegebenen Profil durchgeführt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn mit Hilfe des Encoders eine Vielzahl von Profilen ermittelt wird und wenn diese Profile in einem Speicherelement gespeichert werden. Somit steht eine Vielzahl möglicher Schnittprofile zur Auswahl, so dass für jede Probenart ein passendes Profil ausgewählt werden kann. Ist dagegen noch kein passendes Profil gespeichert, muss die Bedienperson zumindest einen Dünnschnitt manuell herstellen, bevor sie dann für das Herstellen weiterer Dünnschnitte das hierbei aufgezeichnete Profil verwenden kann. Die Speicherung der Profile erfolgt insbesondere in Form einer Datenbank, wobei vorzugsweise jedem Profil mindestens ein charakteristisches Merkmal eindeutig zugeordnet gespeichert wird. Als charakteristisches Merkmal ist insbesondere die Probenart und/oder die Probengröße gespeichert. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Information über die jeweilige Bedienperson gespeichert werden. Über dieses zusätzliche gespeicherte charakteristische Merkmal kann anschließend auf einfache Weise das passende Profil für eine Probe identifiziert und ausgewählt werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird beim Einsetzen einer zu mikotomierenden Probe das charakteristische Merkmal dieser Probe ermittelt und mit den gespeicherten charakteristischen Merkmalen verglichen. In Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleiches wird eines der gespeicherten Profile ausgewählt und der Motor beim Mikrotomieren dieser Probe entsprechend des ausgewählten Profiles angesteuert. Dies hat den Vorteil, dass die Bedienperson des Mikrotoms das Profil nicht aus einer gegebenenfalls langen Liste auswählen muss, sondern das Mikrotom automatisch das für die zu mikrotomierende Probe am besten geeignete Profil auswählt.
Das charakteristische Merkmal wird insbesondere über einen Barcode der Probe ermittelt. Für diesen Barcode können insbesondere Informationen über die Probenart ermittelt werden, so dass das für die Probenart optimale Profil ausgewählt werden kann.
Die Auswahl eines beim Mikrotomieren einer Probe zu verwendenden Profils erfolgt vorzugsweise automatisch. Alternativ kann eines der gespeicherten Profile zum Erzeugen eines Dünnschnitts auch manuell von der Bedienperson ausgewählt werden. Hierzu umfasst das Mikrotom insbesondere eine Bedieneinheit, über die der Bedienperson die verschiedenen gespeicherten Profile angezeigt werden und über die Bedienperson eines dieser gespeicherten Profile auswählen kann. Insbesondere werden der Bedienperson für jedes Profil charakteristische Werte dieses Profils angezeigt, so dass die Bedienperson es einfacher hat, das passende Profil auszuwählen.
Die Speicherung des bei Drehen des Handrades ermittelten Profiles erfolgt insbesondere nur dann, wenn das Mikrotom in einem Aufnahmebetriebsmodus betrieben ist. Ist das Mikrotom dagegen nicht in diesem Aufnahmebetriebsmodus betrieben, so wird der Motor entsprechend der Drehbewegung des Handrades angesteuert, es erfolgt aber keine Abspeicherung des ermittelten Profils. Bei einer alternativen Ausführungsform kann auch bei jeder manuell ausgeführten Drehung des Handrades ein entsprechendes Profil gespeichert werden.
In einem Automatikmodus wird der Motor in Abhängigkeit eines zuvor gespeicherten ausgewählten Profils angesteuert, ohne dass hierfür eine Drehung des Handrades nötig ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Mikrotom zum Herstellen von Dünnschnitten, das einen Probenhalter zur Aufnahme der zu mikrotomierenden Probe, eine Schneideeinheit zum Schneiden der Probe, einen Motor zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Probenhalter und der Schneideeinheit zum Schneiden der Probe und ein manuell betätigbares Handrad umfasst. Ferner hat das Mikrotom einen Encoder zur Detektion einer Drehbewegung des Handrades und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Motors. In einem Aufnahmemodus ermittelt der Encoder ein Profil einer zum Schneiden eines Dünnschnitts durchgeführten Drehbewegung des Handrades. Das ermittelte Profil wird von der Steuereinheit in einem Speicherelement gespeichert. Zum Erzeugen mindestens eines weiteren Dünnschnittes wird, nach einer vorherigen Auswahl eines gespeicherten Profils, der Motor von der Steuereinheit entsprechend dem ausgewählten, gespeicherten Profil angesteuert. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Mikrotoms; Figur 2 eine Draufsicht auf das Mikrotom nach Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Handrades des Mikrotoms nach den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht des
Handrades nach Figur 3; und
Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum
Herstellen von Dünnschnitten einer Probe.
In Figur 1 ist eine schematisch, perspektivische Darstellung und in Figur 2 eine Draufsicht auf ein Mikrotom 10 gezeigt. Hierbei ist ein Gehäuse des Mikrotoms 10 nicht dargestellt, so dass die innenliegenden Bauteile besser sichtbar sind.
Das Mikrotom 10 umfasst einen Probenhalter 12, in dem mit Hilfe einer Spannklammer 14 die zu mikrotomierende Probe eingespannt werden kann. Bei der zu mikrotomierenden Proben handelt es sich insbesondere um in Paraffin eingebettete Gewebeproben, wobei von jeder Gewebeprobe eine Vielzahl von Dünnschnitten für die Mikroskopie herstellt werden sollen. Darüber hinaus umfasst das Mikrotom 10 eine Schneideeinheit 16, die bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Klingenhalter 18 ausgebildet ist, in den eine Klinge oder ein Messer eingespannt werden kann. Die Schneideeinheit 16 ist relativ zum Mikrotomgestell 20 ortsfest angeordnet, wohingegen der Probenhalter 12 mit Hilfe einer Antriebseinheit 22 relativ zur Schneideeinheit 16 in Richtung des Doppelpfeils P1 in Form einer Hubbewegung verfahrbar ist, so dass durch diese Hubbewegung die in den Probenhalter aufgenommene Probe durch die Schneideeinheit 16 geschnitten wird und somit Dünnschnitte erzeugt werden.
Die Antriebseinheit 22 umfasst einen Motor 24, dessen Abtriebswelle 26 über einen Zahnriemen 28 mit einem Kopplungsmechanismus 30 verbunden ist, über den wiederum der Probenhalter 12 relativ zur Schneideeinheit 16 bewegt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Motor 24 auch mit der Schneideeinheit 16 verbunden sein, so dass diese relativ zum Probenhalter 12 bewegt wird.
Darüber hinaus umfasst das Mikrotom 10 ein Handrad 32 mit einem Griff 34, welches manuell von einer Bedienperson des Mikrotoms 10 zum Herstellen von Dünnschnitten betätigbar ist. In Figur 3 ist eine schematische, perspektivische Darstellung, in Figur 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht dieses Handrades 32 gezeigt.
Das Handrad 32 ist auf einer Welle 36 gelagert, wobei diese Welle 36 nicht mit der Antriebseinheit 22 zum Bewegen des Probenhalters 12 gekoppelt ist. Stattdessen wird mit Hilfe eines Encoders 38, insbesondere eines Rotationsencoders, die Drehbewegung der Welle der 36 und somit die Drehbewegung des Handrades 32 detektiert. Die von dem Encoder 38 in Abhängigkeit der detekierten Drehbewegung des Handrades 32 erzeugten Signale und/oder Daten werden an eine Steuereinheit 40 übermittelt, die die empfangenen Daten und/oder Signale in Ansteuerungsdaten und/oder Ansteuerungssignale zur Ansteuerung des Motors 24 umwandelt.
Der Encoder 38 ermittelt insbesondere Positionsdaten des Handrads 32, aus denen dann ein Profil der Schnittbewegung des Probenhalters 12 relativ zur Schneideeinheit 14 ermittelt wird. Dieses Profil umfasst insbesondere Informationen über die zu jedem Zeitpunkt der Schnittbewegung gewählte Schnittgeschwindigkeit, die Beschleunigungen und die jeweilige Position des Probenhalters 12 relativ zur Schneideeinheit 16. Insbesondere umfasst das Profil ein Positionsprofil, ein Geschwindigkeitsprofil und ein Beschleunigungsprofil, die entspechend die Position, die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung als Funktion über der Zeit beim Durchführen der Schnittbewegung angeben und somit ein genaues Nachbilden der von dem Handrad 12 vorgegebenen Schnittbewegung ermöglichen. Das Profil wird insbesondere durch die vom Encoder 32 erzeugten Signal und/oder Daten und/oder die von der Steuerungseinheit 40 hieraus ermittelten Ansteuerungssignale und/oder -daten abgebildet.
Darüber hinaus umfasst das ermittelte Profil ebenfalls Informationen über die Ober- und Untergrenze eines Schneidefensters, für das die eingestellte Schnittgeschwindigkeit gelten soll. Ein solches Schneidefenster ist abhängig von der individuellen Probegröße und muss somit für jede Probe individuell gesetzt werden. Durch das manuelle Vorgeben des Profils, gemäß dessen die Schnittbewegung ausgeführt wird, wird erreicht, dass das Profil individuell an die Probe angepasst werden kann und somit für jede Probe das optimale Schnittprofil verwendet werden kann. Die gewählte Schnittgeschwindigkeit und die gewählte Beschleunigungen hängen insbesondere von der Probenart und/oder Probengröße ab.
Erfindungsgemäß wird in einem Aufzeichnungsmodus das mit Hilfe des Encoders 32 zum Herstellen eines Dünnschnittes ermittelte Profil in einem Speicherelement 42 gespeichert. Dieses einmal gespeicherte Profil kann dann beliebig häufig zum Herstellen weiterer Dünnschnitte verwendet werden, indem das Profil ausgewählt wird und die Steuereinheit 40 den Motor 24 entsprechend des ausgewählten, gespeicherten Profiles ansteuert.
Dies hat den Vorteil, dass für jede Probe bzw. jede Probenart von der Bedienperson nur einmal eine Drehbewegung des Handrades 32 zum Ermitteln des optimalen Profils der Schnittbewegung beim Herstellen des ersten Dünnschnittes notwendig ist und für das Herstellen des zweiten Dünnschnittes und aller weiteren Dünnschnitte dieses einmal abgespeicherte Profil verwendet werden kann, ohne dass die Bedienperson das Handrad 32 antreiben muss. Somit kann für jede Probe bzw. Probenart ein optimales Profil der Schnittbewegung verwendet werden. Darüber hinaus wird eine besonders einfache Bedienbarkeit des Mikrotoms 10 erreicht, da die Bedienperson nicht für jeden Dünnschnitt das Handrad 32 drehen muss. Ferner wird eine unbegrenzte Reproduzierbarkeit von bestimmten Schnittprofilen sichergestellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die gespeicherten Schnittprofile auch die entsprechenden Unter- und Obergrenzen für das jeweilige Schnittfenster umfassen und somit auch das Schnittfenster nicht individuell von der Bedienperson eingestellt werden muss.
Die Auswahl eines zu verwendenden Profils kann beispielsweise manuell mit Hilfe einer Bedieneinheit 44 des Mikrotoms 10 durch die Bedienperson erfolgen. Alternativ kann die Auswahl eines gespeicherten Profils auch automatisch durch das Mikrotom 10 selbst erfolgen. Beispielsweise wird ein Barcode einer zu mikrotomierenden Probe eingescannt, über den charakteristische Merkmale dieser Probe ermittelt werden können. Diese ermittelten charakteristischen Merkmale werden mit den gespeicherten Schnittprofilen eindeutig zugeordneten, abgespeicherten, charakteristischen Merkmalen dieser Schnittprofile verglichen, so dass eine Auswahl des optimalen Schnittprofils automatisch erfolgen kann. Hierzu werden insbesondere in dem Speicherelement 42 jedem gespeicherten Profil die Probenart und/oder die Probenidentifizierung eindeutig zugeordnet mit abgespeichert, so dass beim Zuführen einer weiteren Probe dieser Probenart über das Erkennen der Probenart dieses Schnittprofil automatisch ausgewählt werden kann. Alternativ ist es auch möglich, dass jeweils beim Einsetzen einer neuen Probe in den Probenhalter 12 der erste Dünnschnitt durch Antreiben des Handrades 32 durch die Bedienperson manuell ausgeführt wird und hierbei das entsprechende Profil der Schnittbewegung ermittelt und gespeichert wird. Anschließend wird für das Durchführen mindestens eines Teils, vorzugsweise aller, weiteren Dünnschnitte dieser Probe, dieses beim ersten Dünnschnitt ermittelte Profil verwendet, ohne dass die Bedienperson das Handrad 32 antreiben muss.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann abweichend von den Figuren 1 bis 4 auch eine mechanische Kopplung zwischen der Welle 36 des Handrades 32 und dem Probenhalter 12 vorhanden sein. In diesem Fall kann der Encoder 38 beispielsweise in die Welle 36 des Handrades 12 oder in die Abtriebswelle 26 des Motors 24 integriert sein. Bei dieser Ausführungsform ist das Mikrotom 10 insbesondere derart ausgebildet, dass es wahlweise über ein Handrad 32 oder einen Motor 24 betrieben werden kann.
In Figur 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen von Dünnschnitten dargestellt. Nachdem das Verfahren in Schritt S10 gestartet wurde, wird im Schritt S12 eine Probe in den Probenhalter 12 eingesetzt. Im Schritt S14 kann ein bereits im Speicherelement 42 gespeichertes Profil ausgewählt werden. Die kann insbesondere automatisch durch das Mikrotom 10 oder manuell durch eine Bedienperson erfolgen. Wird im Schritt S14 eines der bereits gespeicherten Profile ausgewählt, so wird im Schritt S16 der Motor 24 entsprechend dem gespeicherten, ausgewählten Profil angetrieben und somit ein Dünnschnitt erzeugt.
Wird dagegen im Schritt S14 keines der gespeicherten Profile ausgewählt, bzw. wenn überhaupt noch kein Profil im Speicherelement 42 gespeichert ist, muss zum Erzeugen eines ersten Dünnschnittes im Schritt S18 das Handrad 32 gedreht werden. Während der Drehbewegung des Handrades 32 wird diese Drehbewegung mit Hilfe des Encoders 38 ermittelt und es wird ein Profil dieser Bewegung bestimmt. Der Motor 24 wird hierbei im Schritt S22 in Echtzeit zur Ermittlung des Profiles entsprechend dieses Profiles zum Herstellen des ersten Dünnschnittes angesteuert.
Im Schritt S24 wird ermittelt, ob ein Aufzeichnungsmodus aktiviert ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S26 das im Schritt S20 ermittelte Profil in dem Speicherelement 42 gespeichert. Insbesondere werden zusammen mit den Profilen noch weiterer charakteristische Merkmale, beispielsweise die Probenart, die Probengröße, eine Probenkennung und/oder die die Umdrehung des Handrades 32 durchführende Bedienperson, gespeichert.
Nach der Speicherung des Profiles wird im Schritt S28 ermittelt, ob noch ein weiterer Dünnschnitt erfolgen soll. Ist dies der Fall, wird mit dem Schritt S14 fortgefahren, d.h. es wird erneut ermittelt, ob eines der gespeicherten Profile verwendet werden soll.
Soll dagegen kein weiterer Dünnschnitt durchgeführt werden, wird das Verfahren mit dem Schritt S30 beendet.
Wird im Schritt S24 ermittelt, dass der Aufzeichnungsmodus nicht deaktiviert ist, so wird direkt mit dem Schritt S28 fortgefahren, also ermittelt, ob ein weiterer Dünnschnitt erfolgen soll.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch jedes Mal, wenn eine Umdrehung des Zahnrades 32 erfolgt, also jedes Mal, wenn ein Dünnschnitt in Abhängigkeit eines manuell vorgegebenen Profiles in Echtzeit erzeugt wird, dieses Profil in dem Speicherelement 42 automatisch gespeichert werden. In diesem Fall kann der Schritt S24 entfallen, da jedes Mal automatisch der Schritt S26, also die Speicherung des Profiles, erfolgt. Bezugszeichenliste
10 Mikrotom
12 Probenhalter
14 Spannklammer 16 Schneideeinheit 18 Klingenhalter
20 Mikrotomgestell 22 Antriebseinheit 24 Motor
26 Abtriebswelle
28 Zahnriemen
30 Kopplungsmechanismus 32 Handrad
34 Griff
36 Welle
38 Encoder
40 Steuereinheit
42 Speicherelement 44 Bedienelement P1 Richtung S10 bis S30 Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen von Dünnschnitten mit Hilfe eines
Mikrotoms, bei dem ein Handrad (32) zum Herstellen eines ersten Dünnschnitts manuell angetrieben wird, und bei dem mit Hilfe eines Encoders (38) die Drehbewegung des Handrades (32) beim Herstellen des ersten Dünnschnitts detektiert wird und ein Profil der Drehbewegung ermittelt wird, bei dem das ermittelte Profil in einem Speicherelement (42) gespeichert wird, bei dem mit Hilfe des Encoders (38) eine Vielzahl von Profilen ermittelt wird, wobei die Profile in dem Speicherelement (42) gespeichert werden, bei dem jedem Profil mindestens ein charakteristisches Merkmal eindeutig zugeordnet gespeichert wird, bei dem beim Herstellen mindestens eines zweiten Dünnschnitts eines der zuvor gespeicherten Profile ausgewählt wird, und bei dem ein Motor (24) zum Erzeugen einer Schnittbewegung zwischen einer Schneideeinheit (16) und einem Probehalter (12) zum Erzeugen des zweiten Dünnschnitts entsprechend des gespeicherten, ausgewählten Profils angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der Motor (24) zum Herstellen des ersten Dünnschnitts in Echtzeit entsprechend dem durch den Encoder (38) detektierten Profil angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Profil ein
Positionsprofil, eine Geschwindigkeitsprofil, ein Beschleunigungsprofil, eine Untergrenze eines Schneidefensters und/oder eine Obergrenze eines Schneidefensters umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Profil beim Erzeugen des ersten Dünnschnitts einer Probe
aufgezeichnet wird, und dass dieses gespeicherte Profil dann für das Erzeugen aller weiteren Dünnschnitte dieser Probe verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Profile in dem Speicherelement (42)in Form einer Datenbank gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als charakteristisches Merkmal die Probenart der zu mikrotomierenden Probe und/oder die Bedienperson des Mikrotoms (10) gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei einer zu mikrotomierenden Probe das charakteristische Merkmal dieser Probe ermittelt wird, dass ermittelte charakteristische Merkmal mit den gespeicherten charakteristischen Merkmalen verglichen wird, und dass in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleiches eines der gespeicherten Profile ausgewählt und der Motor (24) beim
Mikrotomieren dieser Probe entsprechend dem ausgewählten Profil angesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Auswahl des Profils automatisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, bei dem das charakteristische Merkmal über einen Barcode der Probe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auswahl eines der gespeicherten Profile zum Erzeugen eines
Dünnschnitts manuell erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einem Aufnahmebetriebsmodus die Speicherung eines beim Drehen des Handrades (32) ermittelten Profils erfolgt, und dass in eine Automatikmodus der Motor (24) in Abhängigkeit einem zuvor gespeicherten, ausgewählten Profil angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Erzeugen des mindestens einen zweiten Dünnschnitts die Ansteuerung des Motors (24) unabhängig von einer Drehung des Handrades erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Encoder (38) während einer Umdrehung des Handrades (32)
Positionsdaten mit Informationen über die jeweilige Position des Handrades (32) liefert, und dass in Abhängigkeit dieser Positionsdaten das Profil der Schnittbewegung ermittelt wird.
14. Mikrotom zum Herstellen von Dünnschnitten, mit einem Probenhalter (12) zur Aufnahme einer zu mikrotomierenden Probe, einer Schneideeinheit (16) zum Schneiden der Probe, eine Motor (24) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Probenhalter (12) und der Schneideeinheit (16) zum Schneiden der Probe, einem manuell betätigbaren Handrad (32), einem Encoder (38) zur Detektion einer Drehbewegung des Handrades (32), und mit einer Steuereinheit (40) zur Ansteuerung des Motors (24), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Aufnahmemodus die
Steuereinheit (40) mit Hilfe des Encoders (38) eine Vielzahl von Profilen von zum Scheiden von Dünnschnitten durchgeführten Drehbewegungen des Handrades (32) ermittelt, die Steuereinheit (40) die Profile in einem Speicherelement (42) speichert, die Steuereinheit (40) jedem Profil mindestens ein charakteristisches Merkmal eindeutig zugeordnet speichert ,und dass die Steuereinheit (40) bei der Erzeugung mindestens eines weiteren Dünnschnitts den Motor (24) entsprechend einem
ausgewählten, zuvor gespeicherten Profil ansteuert.
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