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Title:
MICROTOME OR ULTRAMICROTOME COMPRISING A POSITIONING SYSTEM FOR RECEIVING AND POSITIONING A SLICED-SPECIMEN COLLECTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/117167
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the use of a positioning system (1) for receiving and positioning a sliced-specimen collecting device (2) which has a motor-driven sliced-specimen collecting belt (26) and is designed to sequentially receive sliced specimens produced using a microtome or ultramicrotome (47) on the sliced-specimen collecting belt (26) immediately after the cutting operation, wherein the positioning system (1) comprises: a receiving means (3) for receiving the sliced-specimen collecting device (2); a drive means (4) which is designed to use a motor to move the receiving means (3) along at least three spatial axes (X, Y, Z) positioned perpendicular to each other; and a control means (8) for controlling the movement of the receiving device (3).

Inventors:
BÖHM THOMAS (DE)
THIELE SIMON (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/077531
Publication Date:
June 29, 2023
Filing Date:
October 04, 2022
Export Citation:
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Assignee:
FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH GMBH (DE)
International Classes:
G01N1/06; G01N35/00
Foreign References:
US9784648B22017-10-10
US5304350A1994-04-19
CN201449352U2010-05-05
Attorney, Agent or Firm:
PAUL & ALBRECHT PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Verwendung eines Positionierungssystems (1) zur Aufnahme und Positionierung einer Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2), die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband (26) aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom (47) erzeugte Schnittpräparate unmittelbar nach dem Schneidvorgang der Reihe nach auf dem Schnittpräparat- Sammelband (26) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungssystem (1) eine Aufnahmeeinrichtung (3) zur Aufnahme der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2), eine Antriebseinrichtung (4), die dazu ausgelegt ist, die Aufnahmeeinrichtung (3) zumindest entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen (X,Y,Z) motorisch zu bewegen, und eine Steuerung (8) zum Steuern der Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (3) umfasst.

2. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (4) eine sich entlang der ersten Raumachse (X) erstreckende erste Linearführung (9), einen über einen ersten Motor (10) entlang der ersten Linearführung (9) verfahrbaren ersten Schlitten (11), eine an dem ersten Schlitten (11) positionierte, sich entlang der zweiten Raumachse (Z) erstreckende zweite Linearführung (12), einen über einen zweiten Motor (13) entlang der zweiten Linearführung (12) verfahrbaren zweiten Schlitten (14), eine an dem zweiten Schlitten (14) positionierte, sich entlang der dritten Raumachse (Y) erstreckende dritte Linearführung (15) und einen über einen dritten Motor (16) entlang der dritten Linearführung (15) verfahrbaren, die Aufnahmeeinrichtung (3) aufnehmenden dritten Schlitten (17) umfasst. 3. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Motoren (10, 13, 16) um Schrittmotoren handelt.

4. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg entlang der ersten Raumachse (X) maximal 20 cm, der Verfahrweg entlang der zweiten Raumachse (Z) maximal 15 cm und der Verfahrweg entlang der dritten Raumachse (Y) maximal 15 cm beträgt.

5. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Endbereichen der Verfahrwege Endpositionssensoren positioniert sind.

6. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine relative Vorschubbewegung zwischen einer Proben-Aufnahmeeinrichtung (52) und einer Schneideinrichtung (53) des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47) durch Bewegen der Schneideinrichtung (53) erfolgt, und dass die Steuerung (8) mit einer Steuerung (51 ) des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47) gekoppelt oder in eine solche integriert und derart eingerichtet ist, dass die Bewegung der Auf- nameeinrichtung (3) automatisch der Vorschubbewegung der Schneideinrichtung (53) folgt.

7. Verwendung eines Positionierungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) mit einer Steuerung (51) des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47) gekoppelt oder in eine solche integriert und derart eingerichtet ist, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittpräparat-Sammelbands (26) automatisch an die Geschwindigkeit aufeinanderfolgender Schneidvorgänge angepasst wird.

8. Mikrotom oder Ultramikrotom (47), insbesondere Kryo-Ultramikrotom, umfassend eine Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2), die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband (26) aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom (47) erzeugte Schnittpräparate der Reihe nach auf dem Schnittpräparat-Sammelband (26) aufzunehmen, und ein Positionierungssystem (1) zur Aufnahme und Positionierung der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungssystem (1) eine Aufnahmeeinrichtung (3) zur Aufnahme der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2), eine Antriebseinrichtung (4), die dazu ausgelegt ist, die Aufnahmeeinrichtung (3) zumindest entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen (X,Y,Z) motorisch zu bewegen, und eine Steuerung (8) zum Steuern der Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (4) umfasst.

9. Mikrotom oder Ultramikrotom (47) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung (2) ein kassettenartig ausgebildetes Gehäuse (18), in dem ein erster Spulenkörper (21) drehbar um eine erste Drehachse und ein zweiter Spulenkörper (22) drehbar um eine sich parallel zur ersten Drehachse erstreckende zweite Drehachse angeordnet sind, ein bevorzugt aus Kunststoff hergestelltes Schnittpräparat-Sammelband (26), das sich zwischen den Spulenkörper (21 , 22) erstreckt und dessen Endabschnitte teilweise auf die Spulenkörper (21 , 22) aufgewickelt sind, ein Getriebe (23), das die Drehbewegung eines Motors (39) auf einen oder auf beide Spulenkörper (21 , 22) überträgt, innerhalb des Gehäuses (18) angeordnete Bandführungen (24), die das Schnittpräparat-Sammelband (26) im Bereich zwischen den Spulenkörpern (21 , 22) führen, und eine Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung (25) umfasst, die dazu ausgelegt ist, einen durch eine Gehäuseöffnung (30) aus dem Gehäuse (18) geführten Schnittpräparat-Sammelbandabschnitt führend aufzunehmen. 10. Verfahren zum Erzeugen von Schnittpräparaten unter Verwendung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47), insbesondere Kryo-Ultramikrotoms, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnittpräparataufnahmebereich eines Schnittpräparat-Sammelbands (26) zumindest vor dem Schneiden eines ersten Schnittpräparats motorisch entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen (X,Y,Z) bewegt und auf diese Weise relativ zu einer Schneideinrichtung (53) des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47) ausgerichtet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Mikrotom oder Ultramikrotom (47) um ein solches nach Anspruch 8 oder 9 handelt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine relative Vorschubbewegung zwischen einer Proben-Aufnahmeeinrich- tung (52) des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (47) und der Schneideinrichtung (53) zwischen aufeinanderfolgenden Schneidvorgängen durch motorisches Bewegen der Schneideinrichtung (53) realisiert wird, und dass die Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (3) automatisch der Vorschubbewegung der Schneideinrichtung (53) folgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittpräparat-Sammelbands (26) automatisch an die Geschwindigkeit aufeinanderfolgender Schneidvorgänge angepasst wird.

Description:
BESCHREIBUNG

Mikrotom oder Ultramikrotom mit einem Positionierungssystem zur Aufnahme und Positionierung einer Schnittpräparat-Sammelvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Positionierungssystems zur Aufnahme und Positionierung einer Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom erzeugte Schnittpräparate unmittelbar nach dem Schneidvorgang der Reihe nach auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufzunehmen. Ferner betrifft die Erfindung ein Mikrotom oder Ultramikrotom, insbesondere Kryo-Ultramikrotom, umfassend ein Positionierungssystem zur Aufnahme und Positionierung einer Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom erzeugte Schnittpräparate der Reihe nach auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufzunehmen. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Schnittpräparaten unter Verwendung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms, insbesondere Kryo-Ultramikrotoms.

Mikrotome und Ultramikrotome sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie dienen dazu, von Proben sehr dünne Schnittpräparate für nachfolgende mikroskopische Untersuchungen zu erzeugen. Die Schnittdicke von Mikrotomen beträgt etwa 5 m, die von Ultramikrotomen etwa 25 bis 100 nm. Zur Bearbeitung einer Probe in einem Mikrotom oder Ultramikrotom wird diese eingebettet, anschließend in einem Probenhalter des Geräts fixiert und dann unter Einsatz einer Schneideinrichtung geschnitten. Die so hergestellten Schnittpräparate fallen dann bei herkömmlichen Mikrotomen und Ultramikrotomen in ein Wasserbad, aus dem sie manuell entnommen werden. Die Schnittpräparate können dann direkt untersucht oder vorab für eine nachfolgende Untersuchung vorbereitet werden. Ein Nachteil besteht darin, dass die manuelle Entnahme der Schnittpräparate aus dem Wasserbad sehr zeitaufwendig und fehlerbehaftet ist.

Ein weiterentwickeltes Ultramikrotom, das auf dem Markt unter dem Handelsnamen „ATUMtome“ erhältlich ist, verfügt über eine automatisierte Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, mit dem Ultramikrotom erzeugte Schnittpräparate unmittelbar nach dem Schneidvorgang der Reihe nach aufzunehmen. Die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung verfügt über ein vergleichsweise großes Standgehäuse, in dessen Innern ein Antrieb angeordnet ist. An der Gehäuseseite ist ein Schnittpräparat-Sammelband zwischen zwei Spulenkörpern über mehrere Bandführungen und eine am Gehäuse befestigte, auswärts von dem Gehäuse vorstehende Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung geführt und motorisch bewegbar. Die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung ist als fest am Gehäuse montierter Arm ausgebildet, dessen freies Ende mit einer Bandumlenkung versehen ist. Dieses freie Ende wird unmittelbar unterhalb der Schneideinrichtung des Ultramikrotoms positioniert, um die frisch geschnittenen Schnittpräparate auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufzunehmen und zu sammeln. Hierzu kann das gesamte Gehäuse und somit die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung über drei Stellschrauben entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen manuell bewegt werden. Das Schnittpräparat-Sammelband ist als Polymerband ausgebildet und sollte mit Plasma vorbehandelt sein, um diesem eine verbesserte Benetzbarkeit zu verleihen, bevor es dann manuell in die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung eingefädelt wird. Nach dem Sammeln der Schnittpräparate wird das Schnittpräparat-Sammelband dann wieder manuell der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung entnommen, um die auf diesem gesammelten Schnittpräparate weiterzuverarbeiten. Ein wesentlicher Nachteil dieser Schnittpräparat-Sammelvorrichtung besteht in der recht umständlichen Handhabung. Die manuelle Ausrichtung der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung ist nicht spielfrei und muss für jeden neuen Einsatz der Schneideinrichtung erneut erfolgen. Auch die Handhabung des Schnittpräparat-Sammelbands ist sehr aufwändig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich diese Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung nicht bei jedem Mikrotom einsetzen lässt. Ultramikrotome des Herstellers Leica verfügen beispielsweise über eine motorisierte Schneideinrichtung zur Realisierung der Vorschubbewegung zwischen der Schneideinrichtung und dem Probenhalter. Dieser Vorschubbewegung kann die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung nicht folgen. Bei Kryo-Ultramikrotomen lässt sich die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung aufgrund des vergleichsweise großen Gehäuses gar nicht einsetzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Nachteile zumindest teilweise zu beheben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Positionierungssystem zur Aufnahme und Positionierung einer Schnittpräparat- Sammelvorrichtung zu verwenden, die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom erzeugte Schnittpräparate unmittelbar nach dem Schneidvorgang der Reihe nach auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufzunehmen, wobei das Positionierungssystem eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, eine Antriebseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Aufnahmeeinrichtung zumindest entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen motorisch zu bewegen, und eine Steuerung zum Steuern der Bewegung der Aufnahmeeinrichtung umfasst. Bei der Steuerung kann es sich um einen geeigneten Mikrocontroller mit zugeordneter Bedieneinheit handeln, der bei Bedarf mit der Steuerung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms gekoppelt werden kann. Alternativ ist auch möglich, die Steuerung des Positionierungssystems in die Steuerung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms zu integrieren. Dank der über das erfindungsgemäße Positionierungssystem bereitgestellten motorisierten Positionierung kann eine sehr genaue und spielfreie Ausrichtung der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung erfolgen. Auch ist es bei entsprechender Kopplung der Steuerungen des Positionierungssystems und des Mikrotoms oder Ultramikrotoms grundsätzlich möglich, die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung einer Zustellbewegung der Schneideinrichtung folgen zu lassen.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung eine sich entlang der ersten Raumachse erstreckende erste Linearführung, einen über einen ersten Motor entlang der ersten Linearführung verfahrbaren ersten Schlitten, eine an dem ersten Schlitten positionierte, sich entlang der zweiten Raumachse erstreckende zweite Linearführung, einen über einen zweiten Motor entlang der zweiten Linearführung verfahrbaren zweiten Schlitten, eine an dem zweiten Schlitten positionierte, sich entlang der dritten Raumachse erstreckende dritte Linearführung und einen über einen dritten Motor entlang der dritten Linearführung verfahrbaren, die Aufnahmeeinrichtung aufnehmenden dritten Schlitten. Die motorisierte Bewegung der Schlitten entlang der zugehörigen Linearführungen lässt sich beispielsweise über geeignete Spindeltriebe realisieren.

Bei den Motoren handelt es sich bevorzugt um Schrittmotoren. Der Einsatz solcher Schrittmotoren ist dahingehend von Vorteil, dass ihr Haltemoment im stationären Betrieb für eine starre Fixierung der aktuellen Position der Aufnahmeeinrichtung und damit der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung sorgt.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt der Verfahrweg entlang der ersten Raumachse maximal 20 cm, der Verfahrweg entlang der zweiten Raumachse maximal 15cm und der Verfahrweg entlang der dritten Raumachse maximal 15cm. Diese Verfahrwege sind für derzeit auf dem Markt erhältliche Mikrotome und Ultramikrotome ausreichend, so dass ein überdimensioniertes Bauvolumen des Positionierungssystems vermieden wird.

Vorteilhaft sind in den Endbereichen der Verfahrwege Endpositionssensoren positioniert, wodurch ein höherer Automatisierungsgrad erzielt werden kann. Darüber hinaus lassen sich Fehlfunktionen verhindern.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine relative Vorschubbewegung zwischen einem Probenthalter und einer Schneideinrichtung des Mikrotoms oder Ultramikrotoms durch Bewegen der Schneideinrichtung, und die Steuerung ist mit einer Steuerung des Mikrotoms oder Ultramikrotoms gekoppelt oder in eine solche integriert und derart eingerichtet, dass die Bewegung der Aufnameeinrichtung automatisch der Vorschubbewegung der Schneideinrichtung folgt. Auf diese Weise kann eine Erhöhung des effektiven Schnittvolumens realisiert werden.

Vorteilhaft ist die Steuerung mit einer Steuerung des Mikrotoms oder Ultramikrotoms gekoppelt oder in eine solche integriert und derart eingerichtet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittpräparat-Sammelbands automatisch an die Geschwindigkeit aufeinanderfolgender Schneidvorgänge angepasst wird. Entsprechend kann das Schnittpräparataufnahmevolumen des Schnittpräparat-Sammelbands maximal ausgeschöpft werden.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Mikrotom oder Ultramikrotom, insbesondere Kryo-Ultramikrotom, umfassend eine Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, die ein motorisch angetriebenes Schnittpräparat-Sammelband aufweist und dazu ausgelegt ist, mit einem Mikrotom oder Ultramikrotom erzeugte Schnittpräparate der Reihe nach auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufzunehmen, und ein Positionierungssystem zur Aufnahme und Positionierung der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungssystem eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung, eine Antriebseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Aufnahmeeinrichtung zumindest entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen motorisch zu bewegen, und eine Steuerung zum Steuern der Bewegung der Aufnahmeeinrichtung umfasst. Das Positionierungssystem kann dabei die zuvor beschriebenen bevorzugten und/oder vorteilhaften Ausgestaltungen aufweisen.

Die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung umfasst bevorzugt ein kassettenartig ausgebildetes Gehäuse, in dem ein erster Spulenkörper drehbar um eine erste Drehachse und ein zweiter Spulenkörper drehbar um eine sich parallel zur ersten Drehachse erstreckende zweite Drehachse angeordnet sind, ein bevorzugt aus Kunststoff hergestelltes Schnittpräparat-Sammelband, das sich zwischen den Spulenkörper erstreckt und dessen Endabschnitte teilweise auf die Spulenkörper aufgewickelt sind, ein Getriebe, das die Drehbewegung eines Motors auf einen oder auf beide Spulenkörper überträgt, innerhalb des Gehäuses angeordnete Bandführungen, die das Schnittpräparat-Sammelband im Bereich zwischen den Spulenkörpern führen, und eine Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen durch eine Gehäuseöffnung aus dem Gehäuse geführten Schnittpräparat-Sammelbandabschnitt führend aufzunehmen. Dank der Tatsache, dass das Gehäuse kassettenartig ausgebildet ist und die Spulenkörper, die Bandführungen und das Schnittsammelband innerhalb des Gehäuses positioniert sind, lässt sich eine solche Schnittpräparat-Sammelvorrichtung nach Art einer Video- oder Audiokassette sehr einfach handhaben, transportieren und an unterschiedlichsten Geräten positionieren, die zur Vorbehandlung des Schnittsammelbands, zum Erzeugen von Schnittpräparaten, zum Aufbereiten der erzeugten Schnittpräparate und/oder zum Untersuchen derselben genutzt werden. Entsprechend ist eine manuelle Handhabung des Schnittsammelbands nicht länger erforderlich.

Bevorzugt weist das Getriebe ein erstes Zahnrad, das drehbar um die erste Drehachse angeordnet ist, ein zweites Zahnrad, das drehbar um die zweite Drehachse angeordnet ist, und ein drehbar um eine dritte Drehachse angeordnetes drittes Zahnrad auf, das mit dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad in Eingriff ist und diese mit einer einheitlichen Geschwindigkeit antreibt. Eines der Zahnräder wird vorteilhaft unmittelbar über den Motor angetrieben. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher Aufbau des Getriebes mit wenigen Einzelkomponenten geschaffen.

Vorteilhaft sind das erste Zahnrad und der erste Spulenkörper relativ zueinander um die erste Drehachse drehbar angeordnet und über eine Spiralfeder miteinander verbunden und/oder das zweite Zahnrad und der zweite Spulenkörper sind relativ zueinander um die zweite Drehachse drehbar angeordnet und über eine Spiralfeder miteinander verbunden. Dank dieses Aufbaus wird eine relative Drehbewegung zwischen Zahnrad und Spulenkörper entgegen der Federkraft der Spiralfeder ermöglicht, die zum automatischen Spannen des Schnittsammelbands eingesetzt wird.

Bevorzugt sind die Bandführungen zumindest teilweise als drehbar im Gehäuse gelagerte Führungsrollen ausgebildet, wodurch die mechanische Zuverlässigkeit verbessert wird. Alternativ oder zusätzlich können die Führungsrollen und/oder die Spulenkörper beschichtet sein, beispielsweise mit einer PTFE-Beschichtung oder dergleichen, um die Höhe der Reibung zwischen der entsprechenden Komponente und dem Schnittpräparat-Sammelband wunschgemäß einzustellen. Vorteilhaft ist die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung stegartig ausgebildet und im Bereich ihres freien, vom Gehäuse wegweisenden Endes mit einer Bandumlenkung versehen. Auf diese Weise wird ein filigraner Aufbau erzielt, der es ermöglicht, die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung problemlos an gewünschten Positionen unterschiedlicher Geräte anzuordnen.

Bevorzugt ist die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung zwischen einer Transportstellung, in der sie innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einer Aufnahmestellung, in der ihr freies Ende auswärts aus dem Gehäuse vorsteht, bewegbar an dem Gehäuse aufgenommen, wobei Arretierungsmittel vorgesehen sind, die dazu ausgelegt sind, die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung zumindest in ihrer Aufnahmestellung zu arretieren. In der Transportstellung der Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung lässt sich die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung deutlich besser transportieren und lagern, ohne Gefahr zu laufen, dass gesammelte Schnittpräparate beschädigt werden.

Vorteilhaft ist das Gehäuse mit einem Sichtfenster versehen, an dem das Schnittpräparat-Sammelband im Innern des Gehäuses vorbeigeführt wird. Entsprechend kann ein auf dem Schnittpräparat-Sammelband aufgenommenes Schnittpräparat durch das Sichtfenster beispielsweise mikroskopiert oder behandelt werden. Das Sichtfenster ist bevorzugt als einfacher Gehäuseausschnitt ausgebildet, also ohne eine dieses verschließende Fensterscheibe.

Vorteilhaft weist das Gehäuse eine Höhe von maximal 100 mm und/oder eine Breite von maximal 70 mm und/oder eine Tiefe von maximal 20 mm auf. Dank derart geringer Abmessungen lässt sich die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung auch bei einem Kryo-Ultramikrotom einsetzen.

Zudem schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Schnittpräparaten unter Verwendung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms, insbesondere Kryo-Ultramikrotoms, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnittpräparataufnahmebereich eines Schnittpräparat-Sammelbands zumindest vor dem Schneiden eines ersten Schnittpräparats motorisch entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen bewegt und auf diese Weise relativ zu einer Schneideinrichtung des Mikrotoms oder Ultramikrotoms ausgerichtet wird. Der Schnittpräparataufnahmebereich ist dabei derjenige Bereich eines Schnittpräparat-Sammelbands, der das gerade frisch geschnittene Schnittpräparat aufnimmt. Der Schnittpräparataufnahmebereich ist bevorzugt über eine auswärts vorstehende Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung geführt.

Bei dem Mikrotom oder Ultramikrotom handelt es sich vorteilhaft um ein erfindungsgemäßes Mikrotom oder Ultramikrotom.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine relative Vorschubbewegung zwischen einer Proben-Aufnahmeeinrichtung des Mikrotoms oder Ultramikrotoms und der Schneideinrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Schneidvorgängen durch motorisches Bewegen der Schneideinrichtung realisiert, und die Bewegung der Aufnahmeeinrichtung folgt automatisch der Vorschubbewegung der Schneideinrichtung.

Bevorzugt wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittpräparat-Sammelbands automatisch an die Geschwindigkeit aufeinanderfolgender Schneidvorgänge angepasst.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Positionierungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Schnittpräparat-Sammelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 eine perspektivische Seitenansicht der in Figur 2 dargestellten Schnittpräparat-Sammelvorrichtung mit abgehobenen Gehäusedeckel;

Figur 4 eine perspektivische Draufsicht der in Figur 3 dargestellten Anordnung;

Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Steuerung des in Figur 1 gezeigten Positionierungssystems; und

Figur 6 eine schematische perspektivische Teilansicht eines Ultramikrotoms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, neben dem das in Figur 1 dargestellte Positionierungssystem mit der daran gehaltenen, in den Figuren 2 bis 4 dargestellte Schnittpräparat-Sammelvorrichtung angeordnet ist.

Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartige Bauteile.

Figur 1 zeigt ein Positionierungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das dazu dient, eine nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figu- ren 2 bis 4 näher beschriebene Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 aufzunehmen und relativ zu einer Schneideinrichtung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms zu positionieren.

Das Positionierungssystem 1 umfasst als Hauptkomponenten eine Aufnahmeeinrichtung 3 zur Aufnahme der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2, eine Antriebseinrichtung 4, die dazu ausgelegt ist, die Aufnahmeeinrichtung 3 zumindest entlang dreier senkrecht zueinander positionierter Raumachsen X, Y und Z motorisch zu bewegen, wie es durch die Pfeile 5, 6 und 7 in Figur 1 angedeutet ist, und eine Steuerung 8 zum Steuern der Bewegung der Aufnahmeeinrichtung 3. Die Aufnahmeeinrichtung 3 ist vorliegend durch eine Montageplatte gebildet, an welcher die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 einschließlich ihres Motors beispielsweise unter Verwendung von Schrauben befestigt werden kann. Die Antriebseinrichtung 4 umfasst eine sich entlang der ersten Raumachse X erstreckende erste Linearführung 9, einen über einen ersten Motor 10 entlang der ersten Linearführung 10 verfahrbaren ersten Schlitten 11 , eine an dem ersten Schlitten 11 positionierte, sich entlang der zweiten Raumachse Z erstreckende zweite Linearführung 12, einen über einen zweiten Motor 13 entlang der zweiten Linearführung 12 verfahrbaren zweiten Schlitten 14, eine an dem zweiten Schlitten 14 positionierte, sich entlang der dritten Raumachse Y erstreckende dritte Linearführung 15 und einen über einen dritten Motor 16 entlang der dritten Linearführung 15 erfahrbaren, die Aufnahmeeinrichtung 3 aufnehmenden dritten Schlitten 17. Bei den Motoren 10, 13 und 16 handelt es sich bevorzugt um Schrittmotoren. Die motorisierte Bewegung der Schlitten 11 , 14 und 17 entlang der zugehörigen Linearführungen 9, 12 und 15 wird vorliegend über geeignete Spindeltriebe realisiert. Dabei beträgt der Verfahrweg entlang der ersten Raumachse X maximal 20 cm, der Verfahrweg entlang der zweiten Raumachse Z maximal 15 cm und der Verfahrweg entlang der dritten Raumachse Y maximal 15 cm. In den Endberei- chen der Verfahrwege sind Endpositionssensoren positioniert, die der Steuerung 8 jeweils anzeigen, wenn der maximale Verfahrweg in der zugeordneten Richtung und somit die Endlage erreicht ist. Das Positionierungssystem 1 ist vorliegend an einem Träger 18 befestigt, der vorliegend durch ein längliches Aluminiumprofil gebildet ist. An dem Träger 18 sind Befestigungseinrichtungen

19 vorgesehen, mit denen dieser an einem ebenen Untergrund befestigt werden kann, wie beispielsweise an einem Schwingungen entkoppelnden Tisch oder dergleichen.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine mögliche Ausgestaltung der Schnittpräparat- Sammelvorrichtung 2. Diese umfasst als Hauptkomponenten ein kassettenartig ausgebildetes Gehäuse 20, einen ersten Spulenkörper 21 , einen zweiten Spulenkörper 22, ein Getriebe 23, vorliegend drei Bandführungen 24, eine Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 und ein Schnittpräparat-Sammelband 26.

Das quaderförmige Gehäuse 20 ist vorliegend aus Kunststoff hergestellt und weist eine Höhe H von 90 mm, eine Breite B von 65 mm und eine Tiefe T von 18,5 mm auf, wobei die Abmessungen grundsätzlich variabel sind. Dennoch sollte die Höhe H 100 mm, die Breite B 70 mm und die Tiefe T 20 mm bevorzugt nicht überschreiten, um die Einsetzbarkeit der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 möglichst flexibel zu gestalten. Das Gehäuse 20 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Gehäuseboden 27 und einen mit diesem verschraubten Gehäusedeckel 28. Eine der Längsseiten des Gehäuses 20 ist mit einem rechteckigen Sichtfenster 29 versehen. Ferner weist das Gehäuse

20 eine vorliegend im Randbereich einer Längsseite positionierte Gehäuseöff- nung 30 auf, durch welche die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 geführt ist. Im Inneren des Gehäuses 20 sind benachbart zueinander die beiden Spulenkörper 21 und 22 positioniert, die vorliegend jeweils aus Kunststoff gefertigt sind. Der erste Spulenkörper 21 ist drehbar um eine erste Drehachse A1 angeordnet und dient als Schnittpräparat-Sammelband-Vorratsspule. Der zweite Spulenkörper 22 ist unter Verwendung eines in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellten Motors drehend um eine zweite Drehachse A2 antreibbar und dient als Schnittpräparat-Sammelband-Sammelspule. Unterhalb jedes Spulenkörpers 21 , 22 ist ein Zahnrad 31 , 32 positioniert, das fest mit einem beidseitig gelagerten, sich in Richtung der jeweiligen Drehachse A1 , A2 erstreckenden Drehzapfen 33 verbunden ist. Jedes der beiden Zahnräder 30, 31 ist wiederum über eine Spiralfeder 34 mit dem zugeordneten Spulenkörper 21 , 22 verbunden, sodass sich das Zahnrad 31 , 32 und der zugeordnete Spulenkörper 21 , 22 relativ zueinander gegen der Kraft der Spiralfeder 34 um ein vorbestimmtes Maß um die entsprechende Drehachse A1 , A2 drehen können. Ein drittes Zahnrad 35, das im unteren Bereich eines weiteren beidseitig gelagerten Drehzapfens 33 befestigt und drehbar um eine dritte Drehachse A3 angeordnet ist, ist sowohl mit dem ersten Zahnrad 31 als auch mit dem zweiten Zahnrad 32 in Eingriff und dreht diese mit einer einheitlichen Geschwindigkeit. Bevorzugt sind das erste Zahnrad 31 und das zweite Zahnrad 32 hierzu baugleich ausgebildet. Das erste Zahnrad 31 , das zweite Zahnrad 32 und das dritte Zahnrad 35 bilden gemeinsam das Getriebe 23. Die Bandführungen 24 sind jeweils als beidseitig gelagerte Führungsrollen ausgebildet und führen das Schnittpräparat-Sammelband 26, das auf den ersten Spulenkörper 21 aufgewickelt ist, zur Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25, wie es insbesondere in Figur 4 gezeigt ist. Die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 ist stegartig ausgebildet und weist im Bereich ihres freien, vom Gehäuse 20 wegweisenden Endes einer Bandumlenkung 36 auf, die vorliegend durch eine keilartig zulaufende Nase mit gerundeter Spitze gebildet ist. Am anderen freien Ende ist eine stabartig ausgebildete Bandumlenkung 37 vorgesehen, die das umgelenkte Schnittpräparat-Sammelband 26 in Richtung des zweiten Spulenkörpers 22 leitet, wo es wieder aufgewickelt wird. An der Außenseite des Gehäuses 20 ist ein Flansch 38 vorgesehen, der vorliegend zur Aufnahme des Motors 39 dient, siehe hierzu auch Figur 6. Die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 ist bei der vorliegenden Ausführungsform derart ausgestaltet, dass sie zwischen einer Transportstellung, in der sie innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist, und einer in den Figuren gezeigten Aufnahmestellung, in der ihr freies Ende auswärts aus dem Gehäuse 20 vorsteht, bewegbar an dem Gehäuse 20 aufgenommen ist. hierzu sind vom Gehäuseboden 27 aufwärts vorstehende Führungsschienen 40 vorgesehen, welche die Schnittpräparat- Aufnahmeeinrichtung 25 während ihrer Bewegung zwischen den beiden Stellungen führen. Analoge Führungsschienen können auch am Gehäusedeckel 28 vorgesehen sein. Im hinteren Bereich der Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 sind vorliegend drei Bohrungen 41 vorgesehen, in die ein Arretierungsmittel in Form eines Stiftes eingesetzt werden kann, um die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 in ihrer Aufnahmestellung zu arretieren.

Während des Betriebs wird das zweite Zahnrad 32 motorisch in Richtung des Pfeils 42 angetrieben. Entsprechend wird das auf den ersten Spulenkörper 19 aufgewickelte Schnittpräparat-Sammelband 26 abgewickelt und in Richtung der Pfeile 43 zur Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 bewegt. Nach Verlassen der letzten Bandführung 24 wird das Schnittpräparat-Sammelband 26 weiter in Richtung des Pfeils 44 zur äußeren Bandumlenkung 36 und dann zurück in Richtung des Pfeils 45 zur inneren Bandumlenkung 37 geführt. Von dort aus wird das Schnittpräparat-Sammelband 26 zum zweiten Spulenkörper 22 geleitet, der in Richtung des Pfeils 46 angetrieben wird, und auf diesem aufgewickelt. Dabei wird das Schnittpräparat-Sammelband 26 stets über die beiden Spiralfedern 34 gespannt. Gleiches gilt, wenn das zweite Zahnrad 32 in umgekehrter Richtung angetrieben wird, sodass das auf den zweiten Spulenkörper 22 aufgewickelte Schnittpräparat-Sammelband 26 abgewickelt und dann auf den ersten Spulenkörper 21 aufgewickelt wird. Die Spiralfedern 24 sind derart proportioniert und positioniert, dass das Schnittpräparat-Sammelband 26 auch dann gespannt bleibt, wenn die Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 manuell in ihre Transportstellung überführt wird.

Figur 5 zeigt beispielhaft eine Steuerung 8 des Positionierungssystems 1 . Die Steuerung 8 umfasst ein Gehäuse 48, das einen nicht näher dargestellten Mikrocontroller aufnimmt und mit einem LCD-Display 49 sowie mit Bedienelementen 50 versehen ist. Die Steuerung 8 ist bei der vorliegenden Ausführungsform mit den Motoren 10, 13 und 16 des Positionierungssystems, mit den zuvor beschriebenen Endpositionssensoren sowie mit dem Motor 39 der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 verbunden. Ferner ist die Steuerung 8 mit einer Steuerung 51 eines in Figur 6 gezeigten Ultramikrotoms 47 verbunden.

Figur 6 zeigt das in Figur 1 dargestellte Positionierungssystem 1 mit der daran gehaltenen, in den Figuren 2 bis 4 dargestellte Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 in einem an dem Ultramikrotom 47 angeordneten Zustand. Das Ultramikrotom 47 umfasst eine Proben-Aufnahmeeinrichtung 52 zur Aufnahme einer Probe, von der Schnittpräparate erzeugt werden sollen, und eine zur Proben-Aufnahmeeinrichtung 52 weisende Schneideeinrichtung 53, die zur Herstellung der Schnittpräparate dient. Die Probenaufnahmeeinrichtung 52 ist zur Durchführung der eigentlichen Schneidbewegung in Richtung des Doppelpfeils 54 auf- und abwärts motorisch bewegbar. Zur Realisierung des Vorschubs zwischen Schneide und Probe ist die Schneideinrichtung 53 in Richtung des Doppelpfeils 55 vor und zurück motorisch bewegbar.

Die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 wird vor der Inbetriebnahme des Ultramikrotoms 47 unter Einsatz des Positionierungssystems derart positioniert, dass die frisch geschnittenen Schnittpräparate im vorderen Bereich der Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 direkt auf die Oberfläche des Schnitt- präparat-Sammelbands 26 abgelegt werden, während dieses unter Verwendung des Motors 39 in Richtung der Pfeile 44, 45 bewegt wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittpräparat-Sammelbands 26 wird dabei automatisch an die Schnittgeschwindigkeit angepasst, so dass das Aufnahmevo- lumen der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 maximal ausgeschöpft wird.

Ferner folgt die Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 automatisch der Bewegung der Schneideinrichtung 53, wodurch stets ein optimaler Abstand zwischen dem freien Ende der Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung 25 der Schnittpräparat-Sammelvorrichtung 2 und der Schneideinrichtung 53 gewähr- leistet ist und das effektive Schnittvolumen des Ultramikrotoms 47 maximiert wird.

Es sollte klar sein, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen lediglich als Beispiel dienen und nicht einschränkend sein sollen. Vielmehr sind Ände- rungen und Modifikationen möglich, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist. So kann die Steuerung 8 des Positionierungssystems 1 in die Steuerung 51 des Ultramikrotoms 47 integriert sein, um nur ein Beispiel zu nennen.

Bezugsziffernliste

1 Positionierungssystem

2 Schnittpräparat-Sammelvorrichtung

3 Aufnahmeeinrichtung

4 Antriebseinrichtung

5 Pfeil

6 Pfeil

7 Pfeil

8 Steuerung

9 Linearführung

10 Motor

11 Schlitten

12 Linearführung

13 Motor

14 Schlitten

15 Linearführung

16 Motor

17 Schlitten

18 Träger

19 Befestigungseinrichtung

20 Gehäuse

21 erster Spulenkörper

22 zweiter Spulenkörper

23 Getriebe

24 Bandführung

25 Schnittpräparat-Aufnahmeeinrichtung

26 Schnittpräparat-Sammelband

27 Gehäuseboden

28 Gehäusedeckel 29 Sichtfenster

30 Gehäuseöffnung

31 Zahnrad

32 Zahnrad

33 Drehzapfen

34 Spiralfeder

35 Zahnrad

36 Bandumlenkung

37 Bandumlenkung

38 Flansch

39 Motor

40 Führungsschiene

41 Bohrung

42 Pfeil

43 Pfeil

44 Pfeil

45 Pfeil

46 Pfeil

47 Ultramikrotom

48 Gehäuse

49 LED-Display

50 Bedienelement

51 Steuerung

52 Proben-Aufnahmeeinrichtung

53 Schneideinrichtung

54 Doppelpfeil

55 Doppelpfeil

H Höhe

B Breite

T Tiefe A1 , A2, A3 Drehachsen