WO2016016271A2 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung reproduzierbarer schnitte und/oder ausnehmung in zumindest einer oberflächenelastischen probe - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung reproduzierbarer schnitte und/oder ausnehmung in zumindest einer oberflächenelastischen probe Download PDF

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    • G01N2001/2873—Cutting or cleaving

Definitions

  • the invention relates to a method for producing reproducible cuts and / or recesses in at least elastic on the surface samples, in which first takes place a positioning or fixing a sample on a sample tray, then a device for generating the cuts or recesses is positioned to the sample and then the cut or the recess is generated.
  • the invention relates to a device for carrying out said method.
  • the method finds particular use in medicine, e.g. for creating wounds on artificial skin.
  • CAD computer-aided design
  • CAD also refers to the formation of a virtual model of three-dimensional objects using a computer. From this, the usual technical drawings can be derived and output. A particular advantage is to create an arbitrary spatial representation of the already virtually existing three-dimensional object.
  • the acquired material properties can also be used with CAD computer models of different nature to find a suitable solution, derive manufacturing information (eg, rapid prototyping) and create product documentation.
  • CAD is used in almost all branches of technology, in particular architecture, civil engineering, mechanical engineering, electrical engineering and all their fields of expertise and mutual combinations as well as dental technology.
  • the methods described above relate to the use of CAD / CAM technology for hard materials, such as dental ceramics or bone implants, a corresponding application for soft, gel-like substances, such as artificial skin preparations is not yet known.
  • soft, gel-like substances such as the skin is becoming increasingly important in medicine.
  • a central innovation approach is the testing of new forms of therapy for in vitro wound model systems, in which first a tissue reconstruction of the skin from human or animal cells takes place.
  • the cells do not lose their functionality and can therefore form corresponding tissue-specific properties analogously in vivo.
  • such systems represent a good substitute method or supplement to animal experiments.
  • the cultivation of the cells adapted to the in vivo situation also promises a better transferability of the results to humans.
  • US 7,553,664 discloses a three-dimensional in vitro skin equivalent system approach.
  • the 3D skin model is considered a two-ply
  • the model system In order to be able to continue the process of wound healing on this model, the model system must be initially injured as reproducibly as possible.
  • a method for producing reproducible cuts and / or recesses in at least elastic samples in which a) at least one sample is positioned on a sample tray, b) a device for producing cuts to the at least one sample to produce a Section or a recess, the device for producing cutting c) the position of the sample in at least one spatial direction is determined via at least one sensor, d) the device for generating sections based on the determined position of the sample in at least one spatial direction into one for the cut suitable position is brought and e) at least one section of defined dimensioning in the sample is generated, wherein the dimensioning is carried out by corresponding movement of the device for producing cuts and / or the sample tray.
  • the at least one sensor is a light barrier, in particular a fork light barrier or a reflex light barrier.
  • the position of the sample with a device for surface detection selected from the group consisting of a laser torapnabtastung, a resistance measuring device and / or a Resonance vibration meter is carried out.
  • the device for producing cuts and / or recesses is preferably selected from the group of
  • Cutting tools in particular a blade
  • a further preferred embodiment provides that the device for generating cuts and / or recesses rotates substantially perpendicular to the surface of the sample, in particular driven by a motor with revolutions of 10 to 20,000 rpm.
  • the device for producing cuts and / or recesses of the sample if necessary of the sample plate, preferably with UV radiation, particularly preferably with a UV-C lamp, an at least partial sterilization of the sample and optionally of the sample plate can take place.
  • the device for producing cuts and / or recesses by means of a cleaning medium in particular a disinfecting or sterilizing solution, e.g. Ethanol or Descosept spray solution, is purified.
  • a cleaning medium in particular a disinfecting or sterilizing solution, e.g. Ethanol or Descosept spray solution
  • the device for producing cuts and / or recesses may preferably be coupled to an automated control program, via which at least one of the following parameters can be set:
  • the cuts and / or recesses and / or the positioning of the device for generating cuts and / or recesses are additionally recorded and possibly evaluated with a camera system.
  • sample plate has a Mirkotiterplatte with a plurality of wells. It may be particularly preferred that the microtiter plate is at least partially provided with a metallic coating, which acts as a counter electrode in a resistance measurement on the sample.
  • the sample is preferably an artificial or a sample consisting entirely or partly of logical material, in particular a natural or artificial skin sample.
  • a device is also provided for producing reproducible cuts and / or recesses in elastic samples at least on the surface, which has the following components.
  • At least one sensor for determining the position of the samples, wherein the device for generating cuts and / or the sample tray is movable in at least one spatial direction and the cutting device is coupled to the at least one sensor.
  • the at least one sensor is selected from the group of optical, mechanical or acoustic sensor systems, in particular a fork light barrier or a reflex light barrier.
  • the device for producing reproducible cuts and / or recesses comprises at least one surface detection device selected from the group consisting of a laser for surface scanning, a measuring device for resistance measuring device and / or a resonance vibration device for determining the position of the sample in at least one spatial direction.
  • the device for generating cuts and / or recesses is selected from the group of
  • Cutting tools in particular a blade
  • the device for generating cuts is coupled to a motor for rotational operation.
  • the device according to the invention may additionally comprise a UV lamp, in particular a UV-C lamp, which serves to sterilize the device, the sample and possibly the sample tray.
  • the device has a cleaning bath with a cleaning medium for the device for producing the cuts or recess.
  • the sample plate has a microtiter plate with a plurality of wells.
  • the microtiter plate may preferably be provided at least in regions with a metallic coating which acts as a counter electrode in a resistance measurement on the sample.
  • a further preferred embodiment provides that the device is equipped with an automated control program, e.g. a CNC sequence program is coupled, via which at least one of the following parameters is adjustable:
  • Fig. 1 shows a device according to the invention in plan view.
  • Fig. 2 shows a device according to the invention in front view.
  • Fig. 3 shows a device according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 4 shows a milling head of a device according to the invention in the starting position.
  • 1 shows a device 1 according to the invention for producing reproducible cuts or recesses, which shows a sample plate 2 on which a sample 3 to be wound can be arranged.
  • the sample tray 2 is located in a mounting frame 9.
  • Fig. 1 shows a change plate 7 for receiving a to be replaced milling cutter. 4
  • Fig. 2 the front view of the device 1 according to the invention for the production of cuts and recesses is shown.
  • a UV lamp 10 can be seen, which serves to disinfect the device.
  • a camera 11 can be seen, via which the cuts or recesses or the positioning for the cut or the recess are recorded and evaluated.
  • the front flap 12 is used to open the device.
  • a milling drill 4 is shown, which is integrated in a drill head 5.
  • the drill head is coupled to a motor 6 and also a light barrier 8 is shown for determining the position.
  • a sample tray 2 is arranged, which is connected via a support frame 9 with the device.
  • a sample 3 is arranged. An approach of milling drill 4 to the sample 3 can now be done by movement of both the Fräsbohrers and the sample tray.
  • the sample tray 2 When wounding, the sample tray 2 is first autoclaved. After this, the device according to the invention is started via the control software. The sample 3 to be wound is placed on the sample tray 2. For sterile further cultivation of the models after wounding, a previous autoclaving of the sample tray 2, a disinfection of the device 1 and a sterile working with the samples to be used is required.
  • the front door 2 is opened and the sample tray 2 is placed in the provided support frame 9. Then the front flap is closed.
  • the position to be wounded is defined, if necessary the image acquisition is activated and the wounding parameters are defined. These include the propulsion of the drill head 5, the penetration depth of the drill 4 and the rotational speed of the drill head 5.
  • the script is transferred to the control software of the device 1.
  • the camera 11 can then be started via the control software, whereby the activation of the image recording takes place when creating the wounding scripts.
  • the video function must be activated via a separate control software of the camera.
  • the sample tray 2 After wounding the sample tray 2 is removed from the support frame 9.
  • the wounded sample 3 is removed from the sample tray and the sample tray 2 and the inner surfaces of the device 1 are cleaned with 70% ethanol.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben, bei denen zunächst eine Positionierung bzw. Fixierung einer Probe auf einem Probenteller erfolgt, dann eine Vorrichtung zur Erzeugung der Schnitte oder Ausnehmungen zur Probe positioniert wird und anschließend der Schnitt oder die Ausnehmung erzeugt wird. Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Verwendung findet das Verfahren insbesondere in der Medizin, z.B. zur Erzeugung von Wunden auf künstlicher Haut.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmung in zumindest einer oberflächenelastischen Probe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben, bei denen zunächst eine Positionierung bzw. Fixierung einer Probe auf einem Probenteller erfolgt, dann eine Vorrichtung zur Erzeugung der Schnitte oder Ausnehmungen zur Probe positioniert wird und anschließend der Schnitt oder die Ausnehmung erzeugt wird. Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Verwendung findet das Verfahren insbesondere in der Medizin, z.B. zur Erzeugung von Wunden auf künstlicher Haut.
Unter CAD (engl, computer-aided design) versteht man das Konstruieren eines Produkts mittels EDV. Ursprünglich wurde mit CAD die Verwendung eines Computers als Hilfsmittel beim technischen Zeichnen bezeichnet. Heute sind professionelle CAD-Anwendungen komplexe Expertensysteme für den Entwurf und die Konstruktion technischer Lösungen.
Inzwischen ist in fast allen CAD-Anwendungen die dritte Dimension (3D) hin- zugekommen. Damit bezeichnet CAD auch die Bildung eines virtuellen Modells dreidimensionaler Objekte mit Hilfe eines Computers. Von diesem können die üblichen technischen Zeichnungen abgeleitet und ausgegeben werden. Ein besonderer Vorteil ist, vom bereits virtuell bestehenden dreidimensionalen Objekt eine beliebige räumliche Abbildung zu erzeugen. Durch die erfassten Materialeigenschaften lassen sich darüber hinaus mit CAD Computermodelle unterschiedlicher Natur zum Finden einer geeigneten Lösung nutzen, Fertigungsinformationen (z. B. Rapid Prototyping) ableiten und Produktdokumentationen erstellen.
Genutzt wird CAD in fast allen Zweigen der Technik, insbesondere Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Elektrotechnik und all deren Fachrichtungen und gegenseitige Kombinationen bis hin zur Zahntechnik.
In Verbindung mit der CAM-Technologie (engl, computer-aided manufactu- ring) lässt sich dieses Verfahren zu einer Online-Fertigung, speziell im Labor (bei Medizinprodukten) ausweiten. Besonders in der Zahntechnik werden aktuell Kronen und Implantate für Patienten schon beim Zahnarzt selbst mit einer dazu speziell angefertigten Fräse hergestellt und dann beim Patienten angepasst. Dem Patienten bleiben somit mehrere Arztbesuche erspart und di Produktionskosten haben sich erheblich verringert, was sowohl für den Patienten als auch die Krankenkasse von großem Vorteil ist. Mittlerweile sind die se CAD/CAM-Fräsen auch mit einem Kamera-System ausgestattet, so dass de Patient die Produktion seiner Krone (Implantat) selbst am Bildschirm verfolgen kann.
Die zuvor beschriebenen Verfahren betreffen die Anwendung der CAD/CAM- Technologie bei harten Materialien, wie Dentalkeramiken oder Knochenimplantaten, eine entsprechende Anwendung für weiche, gelartige Stoffe, wie z.B. künstliche Hautpräparate ist bislang nicht bekannt. Die Bearbeitung von weichen, gelartigen Stoffen wie der Haut gewinnt in der Medizin immer mehr an Bedeutung.
Chronische offene Wunden belasten das deutsche Gesundheitssystem jährlich mit etwa 8 Milliarden€. Darauf entfallen allein für Dekubital-Ulcera 1,5 bis 4
Mrd€ und auf Ulcus cruris 2 bis 2.5 Mrd€. Bei Diabetikern werden infolge des diabetischen Fußsyndroms jährlich 28000 Amputationen durchgeführt, die neben den Einschränkungen der Lebensqualität für die Betroffenen zu einem Kostenvolumen von 800 Mio€ führen. Andere chronische Erkrankungen der Haut, wie die atopische Dermatitis, die oft mit chronischen Ekzemen einhergeht, belasten allein das Gesundheitswesen in den USA mit mehr als 3 Mrd US$ Gesamtkosten.
Angesichts der hohen Prävalenz chronischer Hautwunden bei der älteren Bevölkerung wird durch die künftige demografische Entwicklung die Zahl der Betroffenen weiter ansteigen. Wesentlicher Kritikpunkt an der derzeitigen Versorgung der Wunden ist eine den wissenschaftlichen Erkenntnissen widersprechende, nicht standardisierte und polypragmatische Behandlung, die durch kostengünstige und effiziente ambulante Therapieformen ersetzt werden könnte bzw. müsste.
Ein zentraler Innovationsansatz ist die Testung neuer Therapieformen an in- vitro-Wundmodellsystemen, bei denen zunächst eine Geweberekonstruktion der Haut aus humanen oder tierischen Zellen erfolgt. Dabei verlieren die Zel- len nicht ihre Funktionalität und können daher entsprechende gewebespezifische Eigenschaften analog in vivo ausbilden. Zudem stellen solche Systeme eine gute Ersatzmethode bzw. Ergänzung zum Tierversuch dar. Gleichzeitig verspricht die an die in vivo Situation angepasste Kultivierung der Zellen auch eine bessere Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen.
Aus US 7,553,664 ist ein Ansatz ein dreidimensionales in-vitro-Hautäquivalent- System bekannt. Das 3D-Hautmodell wird dabei als eine zweilagige
organotypische Kokultur aus humanen Keratinozyten und Fibroblasten mit einem Kollagen aufgebaut. Das Kollagen bildet mit den Fibroblasten den der- malen Anteil, die Epithelzellen werden auf diese Schicht ausgesät und bilden durch die "air-liquid" Kultivierungsmethode eine mehrschichtige Epidermis aus.
Um die Fortsetzung im Bereich Wundheilung an diesem Modell durchführen zu können, muss das Modellsystem möglichst reproduzierbar initial verletzt werden.
Im Stand der Technik wurden bislang derartige Schnitte manuell mit einer Pinzette, einem Skalpell oder einem am Ende geschärften Glasröhrchen durchgeführt. Hierbei wird die Collagenschicht durchstoßen und dabei ein mehr oder weniger großer Anteil der Collagenschicht entfernt, um eine Verschmutzung der umliegenden Bereiche zu verhindern. Dabei kann aber weder die Schnitttiefe noch die Wundform kontrolliert werden, der Vorgang ist zudem sehr zeitintensiv. Eine reproduzierbare, d.h. vom individuellen Anwender unabhängige Wundsetzung ist aber essentiell, um eine wissenschaftlich solide Beurteilung der Auswirkungen von der Therapie auf die Wundheilung in einem entsprechenden Modell durchführen zu können.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden, und eine hohe Reproduzierbarkeit hinsichtlich der erzeugten Schnitte bzw. Ausnehmungen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben bereitgestellt, bei dem a) mindestens eine Probe auf einem Probenteller positioniert wird, b) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten zu der mindestens einen Probe zur Erzeugung eines Schnittes oder einer Ausnehmung positioniert wird, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnit- ten und/oder der Probenteller in mindestens einer Raumrichtung bewegt werden, c) die Position der Probe in mindestens einer Raumrichtung über mindestens einen Sensor bestimmt wird, d) die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten anhand der bestimmten Position der Probe in mindestens einer Raumrichtung in eine für den Schnitt geeignete Position gebracht wird und e) mindestens ein Schnitt definierter Dimensionierung in der Probe erzeugt wird, wobei die Dimensionierung durch entsprechende Bewegung der Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder des Probentellers erfolgt.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Sensor eine Lichtschranke, insbesondere eine Gabellichtschranke oder eine Reflexlichtschranke.
Es ist bevorzugt, dass die Position der Probe mit einer Vorrichtung zur Oberflächenerfassung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Laser zu Oberflächenabtastung, einem Widerstandsmessgerät und/oder einem Reso- nanzschwingungsmessgerät erfolgt.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der
• Schnittwerkzeuge, insbesondere eine Klinge,
• Fräsen oder
• Stanzen oder
• Laser.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe rotiert, insbesondere angetrieben durch einen Motor mit Umdrehungen von 10 bis 20000 rpm. Durch Bestrahlung der Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen der Probe, ggf. des Probentellers, vorzugsweise mit UV- Strahlung, besonders bevorzugt mit einer UV-C-Lampe, kann eine zumindest bereichsweise Sterilisation der Probe und ggf. des Probentellers erfolgen.
Es ist weiter bevorzugt, dass nach Erzeugung der Schnitte und/oder Ausnehmungen in Schritt e) die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen mittels eines Reinigungsmediums, insbesondere eine Desinfektion- oder Sterilisationslösung, z.B. Ethanol bzw. Descosept-Sprühlösung, gereinigt wird.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen kann vorzugsweise mit einem automatisierten Steuerprogramm gekoppelt sein, über das mindestens eine der folgenden Parameter einstellbar ist:
Schnitttiefe
Rotationsgeschwindigkeit
translatorische Geschwindigkeit und Verfahrwege exakte Positionierung
Rotationsvorrichtung und
Reinigungsdauer.
Es ist weiter bevorzugt dass zusätzlich mit einem Kamerasystem die Schnitte und/oder Ausnehmungen und/oder die Positionierung der Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen aufgenommen und ggf. ausgewertet werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Probenteller eine Mirkotiterplatte mit einer Vielzahl von Näpfchen aufweist. Dabei kann es besonders bevorzugt sein, dass die Mikrotiterplatte zumindest bereichsweise mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, die als Gegenelektrode bei einer Widerstandsmessung an der Probe fungiert.
Die Probe ist bevorzugt eine künstliche oder eine ganz oder teilweise aus logischem Material bestehende Probe, insbesondere eine natürliche oder künstliche Hautprobe. Erfindungsgemäß wird ebenso eine Vorrichtung zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben bereitgestellt, die folgende Komponenten aufweist.
A) ein Probenteller zur Positionierung und/oder Fixierung mindestens einer Probe,
B) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten,
C) mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Position der Proben, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder der Probenteller in mindestens einer Raumrichtung bewegbar ist und die Schnittvorrichtung mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist.
Dabei ist es bevorzugt, dass der mindestens eine Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe der optischen, mechanischen oder akustischen Sensorsystemen, insbesondere eine Gabellichtschranke oder eine Reflexlichtschranke.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen mindestens eine Vorrichtung zur Oberflächenerfassung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Laser zu Oberflächenabtastung, einem Messgerät zur Widerstandsmessungsgerät und/oder einem Resonanzschwingungsgerät zur Bestimmung der Position der Probe in mindestens einer Raumrichtung auweist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen ausgewählt ist aus der Gruppe der
• Schnittwerkzeuge, insbesondere eine Klinge,
• Fräsen oder
• Stanzen oder
• Laser.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten mit einem Motor für den Rotationsbetrieb gekoppelt ist. Die erfindungsgemä e Vorrichtung kann zusätzlich eine UV-Lampe, insbesondere eine UV-C-Lampe aufweisen, die zur Sterilisation der Vorrichtung, der Probe und ggf. des Probentellers dient. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Reinigungsbad mit einem Reinigungsmedium für die Vorrichtung zur Erzeugung der Schnitte oder Ausnehmung aufweist.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Probenteller eine Mikrotiterplatte mit einer Vielzahl von Näpfchen aufweist. Die Mikrotiterplatte kann dabei bevorzugt zumindest bereichsweise mit einer metallischen Beschichtung versehen sein, die als Gegenelektrode bei einer Widerstandsmessung an der Probe fungiert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung mit einem automatisierten Steuerprogramm, z.B. einem CNC-Ablaufprogramm, gekoppelt ist, über das mindestens einer der folgenden Parameter einstellbar ist:
Schnitttiefe
Rotationsgeschwindigkeit
translatorische Geschwindigkeit und Verfahrwege exakte Positionierung
Rotationsvorrichtung und
Reinigungsdauer.
Anhand der nachfolgenden Beispiele und Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen für die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Draufsicht.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Vorderansicht.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schnittdarstellung.
Fig. 4 zeigt einen Fräskopf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausgangsposition. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte oder Ausnehmungen dargestellt, die einen Probenteller 2, auf dem eine zu verwundende Probe 3 angeordnet werden kann, zeigt. Der Probenteller 2 befindet sich dabei in einem Halterungsrahmen 9. Ebenso zeigt Fig. 1 einen Wechselteller 7 zur Aufnahme eines auszuwechselnden Fräsbohrers 4.
In Fig. 2 ist die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Schnitten und Ausnehmungen dargestellt. Hier ist eine UV- Lampe 10 zu erkennen, die zur Desinfizierung der Vorrichtung dient. Weiterhin ist eine Kamera 11 zu erkennen, über die die Schnitte oder Ausnehmungen oder die Positionierung für den Schnitt oder die Ausnehmung aufgenommen und ausgewertet wird. Die Frontklappe 12 dient zum Öffnen der Vorrichtung.
In Fig. 4 ist ein Fräsbohrer 4 dargestellt, der in einem Bohrkopf 5 integriert ist. Der Bohrkopf ist dabei mit einem Motor 6 gekoppelt und weiterhin ist eine Lichtschranke 8 zur Bestimmung der Position dargestellt. Unterhalb des Fräsbohrers ist ein Probenteller 2 angeordnet, der über einen Halterungsrahmen 9 mit der Vorrichtung verbunden ist. Auf dem Probenteller 2 ist eine Probe 3 angeordnet. Eine Annäherung von Fräsbohrer 4 zur Probe 3 kann nun durch Bewegung sowohl des Fräsbohrers als auch des Probentellers erfolgen.
Beispiel
Das folgende Beispiel soll in Annehmung an die zuvor genannten Figuren 1 bis 4 und die darin genannten Bezugszeichen die verschiedenen Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschreiben.
Bei der Verwundung wird zunächst der Probenteller 2 autoklaviert. Im An- schluss wird die erfindungsgemäße Vorrichtung über die Steuerungssoftware gestartet. Die zu verwundende Probe 3 wird auf den Probenteller 2 platziert. Für eine sterile Weiterkultivierung der Modelle nach der Verwundung ist ein vorheriges Autoklavieren des Probentellers 2, eine Desinfektion der Vorrichtung 1 sowie ein steriles Arbeiten mit den zu verwendenden Proben erforderlich.
Die Frontklappe 2 wird geöffnet und der Probenteller 2 in dem vorgesehenen Halterungsrahmen 9 platziert. Anschließend wird die Frontklappe geschlossen. Für die Erstellung des Verwundungsskripts wird die zu verwundende Position definiert, ggfs. die Bildaufnahme aktiviert sowie die Verwundungsparameter definiert. Hierzu zählen der Vortrieb des Bohrkopfes 5, die Eindringtiefe des Bohrers 4 und die Drehgeschwindigkeit des Bohrkopfes 5. Anschließend wird das Skript in die Steuerungssoftware der Vorrichtung 1 übertragen. Die Kamera 11 kann über die Steuerungssoftware anschließend gestartet werden, wobei die Aktivierung der Bildaufnahme beim Erstellen der Verwundungsskripte erfolgt. Die Videofunktion muss dabei über eine separate Steuerungssoftware der Kamera aktiviert werden.
Nach erfolgter Verwundung wird der Probenteller 2 aus dem Halterungsrahmen 9 entnommen. Die verwundete Probe 3 wird vom Probenteller entfernt und der Probenteller 2 und die Innenflächen der Vorrichtung 1 werden mit 70%igem Ethanol gereinigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben, bei dem a) mindestens eine Probe auf einem Probenteller positioniert
und/oder fixiert wird, b) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen im dreidimensionalen Raum zu der mindestens einen Probe positioniert wird, c) die Position der Probe in mindestens einer Raumrichtung über mindestens einen Sensor oder über eine Vorrichtung zur Oberflächenerfassung bestimmt wird, d) die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen anhand der bestimmten z-Position der Probe in z-Richtung in eine für den Schnitt und/oder Ausnehmung geeignete Position gebracht wird und e) mindestens ein Schnitt und/oder eine Ausnehmung in der Probe erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe der optischen, mechanischen oder akustischen Sensorsystemen, insbesondere eine Gabellichtschranke oder eine Reflexlichtschranke. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Probe mit einer Vorrichtung zur Oberflächenerfassung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Laser zu Oberflächenabtastung, einem Widerstandsmessgerät und/oder einem Resonanzschwingungsmessgerät erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen ausgewählt ist aus der Gruppe der
• Schnittwerkzeuge, insbesondere eine Klinge,
• Fräsen oder
• Stanzen oder
• Laser.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe rotiert, insbesondere angetrieben durch einen Motor mit Umdrehungen von 10 bis 20000 rpm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass durch Bestrahlung der Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen der Probe und ggf. des Probentellers mit UV-Strahlung, insbesondere mit einer UV-C- Lampe, eine zumindest bereichsweise Sterilisation der Probe und ggf. des Probentellers erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass nach Erzeugung der Schnitte und/oder Ausnehmungen in Schritt e) die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen mittels eines Reinigungsmediums, insbe- sondere eine Desinfektions- oder Sterilisationslösung, gereinigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen mit einem automatisierten Steuerprogramm gekoppelt ist, über das mindestens einer der folgenden Parameter einstellbar ist:
Schnitttiefe
Rotationsgeschwindigkeit
translatorische Geschwindigkeit und Verfahrwege exakte Positionierung
Rotationsvorrichtung und
Reinigungsdauer.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mit einem Kamerasystem die
Schnitte und/oder Ausnehmungen und/oder die Positionierung der
Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder Ausnehmungen aufgenommen und ggf. ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Probenteller eine Mikrotiterplatte mit einer Vielzahl von Näpfchen aufweist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrotiterplatte zumindest bereichsweise mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, die als Gegenelektrode bei einer Widerstandmessung an der Probe fungiert.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Probe eine künstliche oder eine ganz oder teilweise aus biologischem Material bestehende Probe ist, insbe- sondere eine natürliche oder künstlich Hautprobe.
12. Vorrichtung zur Erzeugung reproduzierbarer Schnitte und/oder Ausnehmungen in zumindest an der Oberfläche elastischen Proben mit folgenden Komponenten:
A) ein Probenteller zur Positionierung und/oder Fixierung mindestens einer Probe,
B) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten, die in z-Richtung bewegbar ist,
C) mindestens einen Sensor zur Bestimmung der z-Position der Proben, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung von Schnitten und/oder der Probenteller in x- und y-Richtung bewegbar ist und die Schnittvorrichtung mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe der optischen, mechanischen oder akustischen Sensorsystemen, insbesondere eine Gabellichtschranke oder eine Reflexlichtschranke.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zur Oberflächenerfassung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Laser zu Oberflächenabtastung, einem Messgerät zur Widerstandsmessungsgerät und/oder einem Resonanzschwingungs- messgerät zur Bestimmung der Position der Probe in mindestens einer Raumrichtung aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von
Schnitten und/oder Ausnehmungen ausgewählt ist aus der Gruppe der
• Schnittwerkzeuge, insbesondere eine Klinge,
• Fräsen oder
• Stanzen oder
• Laser.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von
Schnitten mit einem Motor für den Rotationsantrieb gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine UV-Lampe, insbesondere eine UV-C-Lampe, zur Sterilisierung der Schutzvorrichtung, der Probe und ggf. des Probentellers aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass der Probenteller eine Mikrotiterplatte mit einer Vielzahl von Näpfchen aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrotiterplatte zumindest bereichsweise mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, die als Gegenelektrode bei einer Widerstandmessung an der Probe fungiert.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Reinigungsbad mit einem Reinigungsmedium für die Vorrichtung aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem automatisierten Steuerprogramm gekoppelt ist, über das mindestens einer der folgenden Parameter einstellbar ist:
Schnitttiefe
Rotationsgeschwindigkeit
translatorische Geschwindigkeit und Verfahrwege exakte Positionierung
Rotationsvorrichtung und
Reinigungsdauer.
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