EP1080358A2 - Method for feeding a sample or a cutting knife into a cutting plane of a microtome - Google Patents

Method for feeding a sample or a cutting knife into a cutting plane of a microtome

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EP1080358A2
EP1080358A2 EP00929207A EP00929207A EP1080358A2 EP 1080358 A2 EP1080358 A2 EP 1080358A2 EP 00929207 A EP00929207 A EP 00929207A EP 00929207 A EP00929207 A EP 00929207A EP 1080358 A2 EP1080358 A2 EP 1080358A2
Authority
EP
European Patent Office
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sample
cutting plane
motor drive
cutting
carriage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00929207A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Günther
Siegbert Holtermüller
Andreas Laudat
Rolf Metzner
Roland Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Leica Biosystems Nussloch GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Nussloch GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Nussloch GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Nussloch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/06—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
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    • G01N2001/065—Drive details
    • G01N2001/066—Drive details electric
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Definitions

  • the invention relates to a method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome, in particular into the cutting plane of a disk microtome, in which the delivery carriage is moved by a motor drive.
  • a disk microtome is known from WO 98 04 898 A1.
  • the disk microtome described here has a motor drive for the cut to generate a relative movement between the object and the cutting knife.
  • the disc microtome is equipped with a motorized feed device for setting the section thickness.
  • Both one-part motors can be designed as stepper motors and are connected to a control circuit. The motors are controlled via the control circuit.
  • An angle encoder is provided in the disk microtome to detect the object position.
  • the method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome is characterized in that the delivery carriage is moved by a motor drive and the delivery carriage is first advanced to a surface sensor. Stepper motors or linear motors with incremental encoders can be used as drives. When the sample surface comes into contact with the surface sensor, the position of the motor drive is determined and compared with a stored position of the cutting plane. Control signals for the motor drive are calculated from the two values and the feed carriage is fed into the cutting plane with the motor drive taking these control signals into account.
  • the feed carriage is first fed manually into the cutting plane using the motor drive. This position of the motor drive is determined when there is contact between the sample surface and the cutting knife. Then the infeed carriage is moved to the surface sensor with the motor drive and when the sample surface comes into contact with the
  • the position of the motor drive is determined.
  • the difference between the determined position of the motor drive during the infeed into the cutting plane and the determined position of the infeed carriage during the infeed on the surface sensor is formed and stored as the position value of the cutting plane.
  • the distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motorized drive is continuously determined during the delivery of the sample with the motor drive into the cutting plane.
  • the speed of the motor drive is also regulated as a function of the determined distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motor drive. This ensures that the speed of the drive is slowed down as the distances between the sample and the sensor or the cutting plane become smaller. This can be done continuously or in stages. This ensures that the drive is braked safely in good time before reaching the respective position, thus preventing overrun and an associated uncontrolled collision.
  • the continuously determined positions of the motor drive are compared with stored positions and if discrete positions match, the speed of the motor drive is slowed down and / or the force of the motor-adjustable parameter is increased.
  • the position of the surface of the sample to be cut upon contact with the surface of the sensor is determined and the difference is formed with a stored value for the position of the cutting plane.
  • an automatic alignment preferably an already cut sample or a sample with a smooth surface, can be achieved. This prevents a sample from being positioned and cut diagonally in the cutting plane.
  • the sample surface is aligned with the surface sensor using a motor-adjustable object holder and that contact is made with the sensor in succession with three corners of the sample and the position of the sample in space is calculated from the three positions.
  • the sample is therefore brought into contact with the surface sensor with its three corner points one after the other and the respective position of the motorized feed carriage drive and the positions of the motor-adjustable object holder are determined. From these positions, a parallel position for the sample surface to the cutting plane or the sensor surface can then be calculated and set.
  • the difference between the position of the object in space and a stored position is calculated and the motor-adjustable object holder is controlled as a function of the determined difference.
  • the figure shows a disc microtome 1 with a basic bed 2 and a base part 18 of a feed carriage 14 arranged thereon for a knife holder 3.
  • the knife holder 3 carries a cutting knife 4.
  • the feed carriage 5 is designed to be movable on the base part 18 in the direction of the double arrow and is provided by a feeder.
  • Stepper motor 15 driven. Together with the knife 3, the cutting plane 13 is defined by the feed carriage. In this plane 13, the knife edge contacts the object or the sample 5.
  • the stepper motor 15 is electrically connected to a control circuit 8 via a control line 23.
  • a pressure-sensitive area sensor 9 is additionally arranged on the knife holder 3. The sensor 9 is connected to the control circuit 8 via a control line 22.
  • a rotatable arm 7 with an object holder 6 which can be aligned in the double arrow direction X and Y and which has a sample 5 to be cut arranged thereon.
  • the rotatable arm 7 of the disk microtome is mounted in a rotary bearing 19 and is moved by a drive motor 16.
  • the motor 16 is connected to the control circuit 8 via a control line 27.
  • the rotatable arm 7 is also assigned an angular step encoder 17, which outputs the actual value of the position of the rotatable arm 7 to the control device 8 via a control line 26.
  • a stepper motor 20 is provided for the object holder 6, which can be aligned in space
  • An external control panel 10 is connected to the control circuit 8 via a control line 24 and a handwheel 11 with an associated encoder 12 is connected via a control line 25.
  • the cut is made in the disk microtome by the movement of the rotatable arm 7.
  • the sample 5 is guided in the cutting plane 13 over the cutting knife 4.
  • the feed carriage 14 is moved forward by the control circuit 8 by the amount of the cut thickness specified via the control panel 10.
  • the positions of the stepper motors 15, 20, 21 and the angle stepper 17 are continuously queried and compared with stored values in the control circuit 8.
  • a sample 5 is first cut manually controlled. This is always necessary if, for example, a knife change or a change in the cutting angle has been carried out and the position of the cutting plane 13 changes has changed.
  • the motorized feed motor 15 is fed to the sample 5 via switching means of the control panel 10. After contact between the knife edge 4 and the object surface, the position of the feed carriage 14 is stored as a value in the control circuit 8.
  • the object head 6 is then positioned in front of the pressure-sensitive sensor 9 and a contact is established between the sample surface and the sensor 9 via the feed slide 14.
  • This position of the motorized feed carriage 14 is also stored as a value in the control circuit 8. From the difference between the two values, the exact distance between the
  • Samples 5 that have already been cut or samples with a smooth surface can be automatically oriented to the cutting plane 13. This takes place in that the object holder 6 is first brought into a stop position via the stepper motors 20 and 21. Thereafter, a contact is made between the surface of the sample 5 and the sensor 9 via the motorized feed slide 14 and passed on to the control circuit 8 as a value. Then the stepper motors 20, 21 and the Motorized feed carriage 14 is controlled step by step until sensor 9 no longer emits a signal.
  • the orientation of the sample 5 can also be achieved by first bringing the two stepper motors 20 and 21 into one of their end positions via the control circuit 8 in order then to make contact with the sensor 9. These and two other corner positions of the surface of sample 5 are approached and stored as values.
  • the orientation of the sample 15 to the cutting plane 13 can be calculated and set by simultaneously recording the distances covered when approaching the respective corner positions.
  • the sensor 9 is designed as a location-sensitive area sensor or 2D potentiometer pad.
  • Values for the speed and force of the drive motor 16 are entered via the control panel 10 and stored in the control device 8.
  • the speed and position of the rotatable arm 7 can be detected as a value and compared with the stored value via the connected angle step encoder 17.
  • the speed is increased and the power of the motor 8 is reduced by a current limitation.
  • the speed is reduced and the power of the motor 16 is increased again.
  • the speed of the motor 8 can also be regulated additionally via a manually operated handwheel 11.
  • the signals generated during the rotation of the handwheel 11 via the encoder 12 are stored as values in the control circuit 8 and compared with the values of the angle stepper 17.
  • a signal for controlling the speed of the motor 16 is obtained from the difference.
  • a foot switch 30 is provided, which is connected to the control circuit 8 via a control line 31.
  • the foot switch can also be equipped with a potentiometer, the position of which is a value for the Cutting speed or the speed of the motor 16 is specified via the control circuit 8.

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Abstract

The invention relates to a method for feeding a sample or a cutting knife into the cutting plane of a microtome, especially the cutting plane of a disc microtome, via a feeding carriage. According to the inventive method, the feeding carriage is moved and fed to a surface sensor by means of a motor drive. The position of the motor drive is determined and compared to a stored position of the cutting plane when the sample surface contacts the surface sensor. Control signals for the motor drive are calculated from both position values. The feeding carriage is fed into the cutting plane by means of the motor drive and in view of said control signals.

Description

Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers in eine Schnittebene eines Mikrotoms Method for delivering a sample or a cutting knife into a cutting plane of a microtome
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlittens in eine Schnittebene eines Mikrotoms, insbesondere in die Schnittebene eines Scheibenmikrotoms, bei dem der Zustellschlitten über einen motorischen Antrieb bewegt wird.The invention relates to a method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome, in particular into the cutting plane of a disk microtome, in which the delivery carriage is moved by a motor drive.
Ein Scheibenmikrotom ist aus der WO 98 04 898 A1 bekannt. Das hier beschriebene Scheibenmikrotom weist für den Schnitt einen motorischen Antrieb für die Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Schneidmesser auf. Ferner ist das Scheibenmikrotom mit einer motorischen ZuStelleinrichtung zur Einstellung der Schnittdicke ausgestattet. Beide Einsteilmotoren können als Schrittmotoren ausgebildet sein und sind an eine Steuerschaltung angeschlossen. Über die Steuerschaltung werden die Motoren gesteuert. Zur Erkennung der Objektposition ist im Scheibenmikrotom ein Winkelcodierer vorgesehen.A disk microtome is known from WO 98 04 898 A1. The disk microtome described here has a motor drive for the cut to generate a relative movement between the object and the cutting knife. Furthermore, the disc microtome is equipped with a motorized feed device for setting the section thickness. Both one-part motors can be designed as stepper motors and are connected to a control circuit. The motors are controlled via the control circuit. An angle encoder is provided in the disk microtome to detect the object position.
In dieser Schrift bleibt jedoch offen, wie eine weitgehend automatische Zustellung der Probe in die Schnittebene erfolgen kann. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers in die Schnittebene eines Mikrotoms so weiterzubilden, dass eine weitgehend automatisierte Positionierung der Probe in der Schnittebene erfolgt.In this document, however, it remains open how a largely automatic delivery of the sample to the cutting plane can take place. It is therefore an object of the present invention to develop a method for delivering a sample or a cutting knife into the cutting plane of a microtome in such a way that the sample is largely automatedly positioned in the cutting plane.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Das Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms zeichnet sich dadurch aus, dass der Zustellschlitten über einen motorischen Antrieb bewegt wird und der Zustellschlitten zunächst auf einen Flächensensor zugestellt wird. Als Antrieb können beispielsweise Schrittmotore oder auch Linearmotore mit Inkrementalgeber verwendet werden. Bei einem Kontakt der Probenoberfläche mit dem Flächensensor wird die Position des motorischen Antriebs ermittelt und mit einer abgespeicherten Position der Schnittebene verglichen. Aus den beiden Werten werden Steuersignale für den motorischen Antrieb berechnet und der Zustellschlitten unter Berücksichtigung dieser Steuersignale mit dem motorischen Antrieb in die Schnittebene zugestellt.The method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome is characterized in that the delivery carriage is moved by a motor drive and the delivery carriage is first advanced to a surface sensor. Stepper motors or linear motors with incremental encoders can be used as drives. When the sample surface comes into contact with the surface sensor, the position of the motor drive is determined and compared with a stored position of the cutting plane. Control signals for the motor drive are calculated from the two values and the feed carriage is fed into the cutting plane with the motor drive taking these control signals into account.
In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass zur Bestimmung der Lage der Schnittebene zur Lage des Flächensensors derIn a further embodiment of the method, it is provided that for determining the position of the cutting plane, the position of the surface sensor of the
Zustellschlitten zunächst manuell gesteuert über den motorischen Antrieb in die Schnittebene zugestellt wird. Bei einem Kontakt zwischen der Probenoberfläche und dem Schneidmesser wird diese Position des motorischen Antriebs ermittelt. Danach wird der Zustellschlitten mit dem motorischen Antrieb auf den Flächensensor zugestellt und beim Kontakt der Probenoberfläche mit demThe feed carriage is first fed manually into the cutting plane using the motor drive. This position of the motor drive is determined when there is contact between the sample surface and the cutting knife. Then the infeed carriage is moved to the surface sensor with the motor drive and when the sample surface comes into contact with the
Flächensensor die Position des motorischen Antriebs ermittelt wird. Die Differenz zwischen der ermittelten Position des motorischen Antriebs bei der Zustellung in die Schnittebene und der ermittelten Position des Zustellschlittens bei der Zustellung auf den Flächensensor wird gebildet und als Positionswert der Schnittebene abgespeichert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nicht die Differenz der beiden Positionen, sondern nur die Position der Schnittebene oder beide Positionen als Werte abgespeichert werden. Es muss nur sichergestellt sein, dass der Verfahrweg für den motorischen Antrieb von der Sensoroberfläche zur Schnittebene berechnet werden kann.Area sensor the position of the motor drive is determined. The difference between the determined position of the motor drive during the infeed into the cutting plane and the determined position of the infeed carriage during the infeed on the surface sensor is formed and stored as the position value of the cutting plane. However, it can also be provided that not the difference between the two positions, but only the position of the cutting plane or both positions can be saved as values. It only has to be ensured that the travel path for the motor drive from the sensor surface to the cutting plane can be calculated.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während der Zustellung der Probe mit dem motorischen Antrieb in die Schnittebene der Abstand zwischen der abgespeicherten Position der Schnittebene und der Position des motorischen Antriebs laufend ermittelt wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motorized drive is continuously determined during the delivery of the sample with the motor drive into the cutting plane.
Auch wird die Geschwindigkeit des motorischen Antriebs in Abhängigkeit vom ermittelten Abstand zwischen der abgespeicherten Position der Schnittebene und der Position des motorischen Antriebs geregelt. Damit wird erreicht, dass bei geringer werdenden Abständen zwischen der Probe und dem Sensor bzw. der Schnittebene, die Geschwindigkeit des Antriebs verlangsamt wird. Dies kann kontinuierlich oder in Stufen erfolgen. Es wird damit gewährleistet, dass der Antrieb rechtzeitig vor dem Erreichen der jeweiligen Position sicher abgebremst wird und so ein Nachlaufen und eine damit verbundene unkontrollierte Kollision vermieden wird.The speed of the motor drive is also regulated as a function of the determined distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motor drive. This ensures that the speed of the drive is slowed down as the distances between the sample and the sensor or the cutting plane become smaller. This can be done continuously or in stages. This ensures that the drive is braked safely in good time before reaching the respective position, thus preventing overrun and an associated uncontrolled collision.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die laufend ermittelten Positionen des motorischen Antriebs mit abgespeicherten Positionen verglichen und bei einer Übereinstimmung von diskreten Positionen wird die Geschwindigkeit des motorischen Antriebs verlangsamt und/oder die Kraft des motorisch verstellbaren Parameters erhöht.In a further embodiment of the method, the continuously determined positions of the motor drive are compared with stored positions and if discrete positions match, the speed of the motor drive is slowed down and / or the force of the motor-adjustable parameter is increased.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lage der Oberfläche der zu schneidenden Probe bei einem Kontakt mit der Oberfläche des Sensor ermittelt und die Differenz mit einem abgespeicherten Wert für die Lage der Schnittebene gebildet wird. Durch die Bestimmung der Lage der Probenoberfläche kann ein automatisches Ausrichten, vorzugsweise einer bereits angeschnittenen Probe bzw. einer Probe mit einer glatten Oberfläche, erreicht werden. Dadurch wird verhindert, dass eine Probe schräg in der Schnittebene positioniert und geschnitten wird. Es ist vorgesehen, dass dazu die Probenoberfläche über einen motorisch verstellbaren Objekthalter zum Flächensensor ausgerichtet wird und dabei mit drei Ecken der Probe nacheinander ein Kontakt mit dem Sensor hergestellt wird und aus den drei Positionen die Lage der Probe im Raum berechnet wird. Die Probe wird also mit ihren drei Eckpunkten nacheinander mit den Flächensensor in Kontakt gebracht und dabei die jeweilige Position des motorischen Zustellschlittenantriebs und die Positionen des motorisch verstellbaren Objekthalters ermittelt. Aus diesen Positionen lässt sich dann eine parallele Position für die Probenoberfläche zur Schnittebene bzw. der Sensoroberfläche berechnen und einstellen.In a further embodiment of the invention it is provided that the position of the surface of the sample to be cut upon contact with the surface of the sensor is determined and the difference is formed with a stored value for the position of the cutting plane. By determining the position of the sample surface, an automatic alignment, preferably an already cut sample or a sample with a smooth surface, can be achieved. This prevents a sample from being positioned and cut diagonally in the cutting plane. It is provided that the sample surface is aligned with the surface sensor using a motor-adjustable object holder and that contact is made with the sensor in succession with three corners of the sample and the position of the sample in space is calculated from the three positions. The sample is therefore brought into contact with the surface sensor with its three corner points one after the other and the respective position of the motorized feed carriage drive and the positions of the motor-adjustable object holder are determined. From these positions, a parallel position for the sample surface to the cutting plane or the sensor surface can then be calculated and set.
Es kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die Werte für den motorischen Zustellschlitten und die Schrittmotore des Objekthalters so lange verändert werden, bis vom Flächensensor kein Kontakt mehr abgegeben wird.Of course, it can also be provided that the values for the motorized feed carriage and the stepper motors of the object holder are changed until no more contact is made by the surface sensor.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Differenz zwischen der Lage des Objektes im Raum und einer abgespeicherten Lage berechnet und der motorisch verstellbare Objekthalter in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz angesteuert wird.In a further embodiment, it is provided that the difference between the position of the object in space and a stored position is calculated and the motor-adjustable object holder is controlled as a function of the determined difference.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der schematischen Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of the schematic drawing.
Die Figur zeigt ein Scheibenmikrotom 1 mit einem Grundbett 2 und einem darauf angeordneten Basisteil 18 eines Zustellschlittens 14 für einen Messerhalter 3. Der Messerhalter 3 trägt ein Schneidmesser 4. Der Zustellschlitten 5 ist auf dem Basisteil 18 in Doppelpfeilrichtung bewegbar ausgebildet und wird von einem Zustell-Schrittmotor 15 angetrieben. Zusammen mit dem Messer 3 wird vom Zustellschlitten die Schnittebene 13 definiert. In dieser Ebene 13 findet der Kontakt der Messerschneide mit dem Objekt bzw. der Probe 5 statt. Der Schrittmotor 15 ist über eine Steuerleitung 23 mit einer Steuerschaltung 8 elektrisch verbunden. Am Messerhalter 3 ist zusätzlich ein druckempfindlicher Flächensensor 9 angeordnet. Der Sensor 9 ist über eine Steuerleitung 22 an die Steuerschaltung 8 angeschlossen. Am Scheibenmikrotom 1 ist ferner ein drehbeweglicher Arm 7 mit einem in Doppelpfeilrichtung X und Y ausrichtbaren Objekthalter 6 mit einer daran angeordneten zu schneidenden Probe 5 vorgesehen. Der drehbewegliche Arm 7 des Scheibenmikrotoms ist in einem Drehlager 19 gelagert und wird von einem Antriebsmotor 16 bewegt. Der Motor 16 ist über eine Steuerleitung 27 an die Steuerschaltung 8 angeschlossen ist. Dem drehbeweglichen Arm 7 ist ferner ein Winkelschrittgeber 17 zugeordnet, der den Ist-Wert der Stellung des drehbeweglichen Arms 7 über eine Steuerleitung 26 an die Steuereinrichtung 8 abgibt.The figure shows a disc microtome 1 with a basic bed 2 and a base part 18 of a feed carriage 14 arranged thereon for a knife holder 3. The knife holder 3 carries a cutting knife 4. The feed carriage 5 is designed to be movable on the base part 18 in the direction of the double arrow and is provided by a feeder. Stepper motor 15 driven. Together with the knife 3, the cutting plane 13 is defined by the feed carriage. In this plane 13, the knife edge contacts the object or the sample 5. The stepper motor 15 is electrically connected to a control circuit 8 via a control line 23. A pressure-sensitive area sensor 9 is additionally arranged on the knife holder 3. The sensor 9 is connected to the control circuit 8 via a control line 22. Provided on the disc microtome 1 is also a rotatable arm 7 with an object holder 6 which can be aligned in the double arrow direction X and Y and which has a sample 5 to be cut arranged thereon. The rotatable arm 7 of the disk microtome is mounted in a rotary bearing 19 and is moved by a drive motor 16. The motor 16 is connected to the control circuit 8 via a control line 27. The rotatable arm 7 is also assigned an angular step encoder 17, which outputs the actual value of the position of the rotatable arm 7 to the control device 8 via a control line 26.
Dem im Raum ausrichtbaren Objekthalter 6 sind ein Schrittmotor 20 zurA stepper motor 20 is provided for the object holder 6, which can be aligned in space
Verstellung in X-Richtung und ein Schrittmotor 21 zur Verstellung in Y-Richtung zugeordnet. Beide Motore 20 und 21 sind über je eine Steuerleitung 28 und 29 mit der Steuerschaltung 8 verbunden.Adjustment in the X direction and a stepper motor 21 for adjustment in the Y direction assigned. Both motors 20 and 21 are each connected to the control circuit 8 via a control line 28 and 29.
An die Steuerschaltung 8 ist über eine Steuerleitung 24 ein externes Bedienpult 10 und über eine Steuerleitung 25 ein Handrad 11 mit einem zugehörigen Encoder 12 angeschlossen.An external control panel 10 is connected to the control circuit 8 via a control line 24 and a handwheel 11 with an associated encoder 12 is connected via a control line 25.
Der Schnitt erfolgt bei dem Scheibenmikrotom durch die Bewegung des drehbeweglichen Arms 7. Dabei wird die Probe 5 in der Schnittebene 13 über das Schneidmesser 4 geführt. Nach einem erfolgten Schnitt wird über die Steuerschaltung 8 der Zustellschlitten 14 um den über das Bedienpult 10 vorgegebenen Betrag der Schnittdicke vorbewegt.The cut is made in the disk microtome by the movement of the rotatable arm 7. The sample 5 is guided in the cutting plane 13 over the cutting knife 4. After a cut has been made, the feed carriage 14 is moved forward by the control circuit 8 by the amount of the cut thickness specified via the control panel 10.
Die Positionen der Schrittmotoren 15, 20, 21 und des Winkelschrittgebers 17 werden laufend abgefragt und mit gespeicherten Werten in der Steuerschaltung 8 verglichen.The positions of the stepper motors 15, 20, 21 and the angle stepper 17 are continuously queried and compared with stored values in the control circuit 8.
Zur Ermittlung des Wertes für die Position der Schnittebene 13, Abstand zwischen dem Schneidmesser 4 bzw. der Schnittebene 13 und dem Sensor 9, wird eine Probe 5 zunächst manuell gesteuert angeschnitten. Dies ist immer dann erforderlich, wenn beispielsweise ein Messerwechsel oder eine Änderung des Schneidwinkels vorgenommen wurde und sich die Lage der Schnittebene 13 geändert hat. Zur Ermittlung und Abspeicherung des Wertes der Schnittebene 13 wird der motorische Zustellmotor 15 über Schaltmittel des Bedienpults 10 auf die Probe 5 zugestellt. Nach einem Kontakt zwischen der Messerschneide 4 und der Objektoberfläche wird die Position des Zustellschlittens 14 als Wert in der Steuerschaltung 8 abgespeichert.In order to determine the value for the position of the cutting plane 13, the distance between the cutting knife 4 or the cutting plane 13 and the sensor 9, a sample 5 is first cut manually controlled. This is always necessary if, for example, a knife change or a change in the cutting angle has been carried out and the position of the cutting plane 13 changes has changed. In order to determine and store the value of the cutting plane 13, the motorized feed motor 15 is fed to the sample 5 via switching means of the control panel 10. After contact between the knife edge 4 and the object surface, the position of the feed carriage 14 is stored as a value in the control circuit 8.
Danach wird der Objektkopf 6 vor dem druckempfindlichen Sensor 9 positioniert und über den Zustellschlitten 14 ein Kontakt zwischen der Probenoberfläche und dem Sensor 9 hergestellt. Diese Position des motorischen Zustellschlittens 14 wird ebenfalls in der Steuerschaltung 8 als Wert abgespeichert. Aus der Differenz der beiden Werte lässt sich der genaue Abstand zwischen derThe object head 6 is then positioned in front of the pressure-sensitive sensor 9 and a contact is established between the sample surface and the sensor 9 via the feed slide 14. This position of the motorized feed carriage 14 is also stored as a value in the control circuit 8. From the difference between the two values, the exact distance between the
Schnittebene 13 und dem Sensor 9 als Wert (Abstand) berechnen. Nach einem Probenwechsel kann so eine automatische Annäherung der Probe 5 in die Schnittebene 13 bzw. eine automatische Zustellung des Schlittens 14 auf die Probe 5 erfolgen. Dabei ist es völlig unerheblich, welche Stärke und welche Oberflächenstruktur die neue zu schneidende Probe 5 aufweist. Nachdem der Abstand zwischen dem Sensor 9 und der Schnittebene 13 berechnet und als Wert in der Steuerschaltung abgelegt wurde, können alle weiteren Proben 5 automatisch positioniert werden.Calculate cutting plane 13 and sensor 9 as a value (distance). After a sample change, an automatic approach of the sample 5 into the cutting plane 13 or an automatic infeed of the slide 14 onto the sample 5 can take place. It is completely irrelevant which thickness and which surface structure the new sample 5 to be cut has. After the distance between the sensor 9 and the cutting plane 13 has been calculated and stored as a value in the control circuit, all further samples 5 can be positioned automatically.
Eine automatische Positionierung erfolgt dadurch, dass über den motorischen Zustellschlitten 14 ein Kontakt zwischen der Probe 5 und dem Sensor 9 hergestellt wird. Zu diesem Wert für den Zustellschlitten 14 wird der in der Steuerschaltung 8 gespeicherte Wert addiert. In die neu berechnete Position der Schnittebene 13 wird der Zustellschlitten 14 automatisch bewegt.An automatic positioning takes place in that a contact between the sample 5 and the sensor 9 is established via the motorized feed slide 14. The value stored in the control circuit 8 is added to this value for the feed carriage 14. The feed carriage 14 is automatically moved into the newly calculated position of the cutting plane 13.
Bereits angeschnittene Proben 5 bzw. Proben mit einer glatten Oberfläche lassen sich automatisch zur Schnittebene 13 orientieren. Dies erfolgt dadurch, dass der Objekthalter 6 zunächst über die Schrittmotoren 20 und 21 in eine Anschlagposition gebracht wird. Danach wird über den motorischen Zustellschlitten 14 ein Kontakt zwischen der Oberfläche der Probe 5 und dem Sensor 9 hergestellt und als Wert an die Steuerschaltung 8 weitergeleitet. Über die Steuerschaltung 8 werden dann die Schrittmotoren 20, 21 und der motorische Zustellschlitten 14 so lange schrittweise angesteuert, bis vom Sensor 9 kein Signal mehr abgegeben wird.Samples 5 that have already been cut or samples with a smooth surface can be automatically oriented to the cutting plane 13. This takes place in that the object holder 6 is first brought into a stop position via the stepper motors 20 and 21. Thereafter, a contact is made between the surface of the sample 5 and the sensor 9 via the motorized feed slide 14 and passed on to the control circuit 8 as a value. Then the stepper motors 20, 21 and the Motorized feed carriage 14 is controlled step by step until sensor 9 no longer emits a signal.
Die Orientierung der Probe 5 kann jedoch auch dadurch erfolgen, dass über die Steuerschaltung 8 beiden Schrittmotoren 20 und 21 zunächst in eine ihrer Endstellungen gebracht werden um dann einen Kontakt mit dem Sensor 9 herzustellen. Diese und zwei weitere Eckpositionen der Oberfläche der Probe 5 werden angefahren und als Werte abgespeichert. Durch das gleichzeitige Erfassen der zurückgelegten Wege beim Anfahren der jeweiligen Eckpositionen, kann die Orientierung der Probe 15 zur Schnittebene 13 berechnet und eingestellt werden.However, the orientation of the sample 5 can also be achieved by first bringing the two stepper motors 20 and 21 into one of their end positions via the control circuit 8 in order then to make contact with the sensor 9. These and two other corner positions of the surface of sample 5 are approached and stored as values. The orientation of the sample 15 to the cutting plane 13 can be calculated and set by simultaneously recording the distances covered when approaching the respective corner positions.
Das Abspeichern der Wege beim Anfahren der Ecken kann entfallen, wenn der Sensor 9 als ortempfindlicher Flächensensor bzw. 2D Potentiometer Pad ausgebildet ist.It is not necessary to save the paths when the corners are approached if the sensor 9 is designed as a location-sensitive area sensor or 2D potentiometer pad.
Über das Bedienpult 10 werden Werte für die Drehzahl und Kraft des Antriebsmotors 16 eingegeben und in der Steuereinrichtung 8 gespeichert. Über den angeschlossenen Winkelschrittgeber 17 lässt sich die Drehzahl und Stellung des drehbeweglichen Arms 7 als Wert erfassen und mit dem gespeicherten Wert vergleichen. In Abhängigkeit von einer bestimmten Stellung, wenn sich die Probe außerhalb der Messerschneide 4 befindet, wird die Drehzahl erhöht und die Leistung des Motors 8 durch eine Strombegrenzung verringert. Während des Schnittes wird die Drehzahl verringert und die Leistung des Motors 16 wieder erhöht.Values for the speed and force of the drive motor 16 are entered via the control panel 10 and stored in the control device 8. The speed and position of the rotatable arm 7 can be detected as a value and compared with the stored value via the connected angle step encoder 17. Depending on a specific position, when the sample is outside the knife edge 4, the speed is increased and the power of the motor 8 is reduced by a current limitation. During the cut, the speed is reduced and the power of the motor 16 is increased again.
Die Drehzahl des Motors 8 kann jedoch auch zusätzlich über ein manuell zu bedienendes Handrad 11 geregelt werden. Dazu werden die bei der Drehung des Handrades 11 über den Encoder 12 erzeugten Signale als Werte in der Steuerschaltung 8 abgelegt und mit den Werten des Winkelschrittgebers 17 verglichen. Aus der Differenz wird ein Signal zur Ansteuerung der Drehzahl des Motors 16 gewonnen. Zum Starten und Stoppen des Antriebs des Scheibenmikrotoms 1 ist ein Fußschalter 30 vorgesehen, über eine Steuerleitung 31 mit der Steuerschaltung 8 verbunden ist. Der Fußschalter kann auch mit einem Potentiometer ausgestattet sein, über dessen Stellung ein Wert für die Schnittgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl der Motors 16 über die Steuerschaltung 8 vorgegeben wird. However, the speed of the motor 8 can also be regulated additionally via a manually operated handwheel 11. For this purpose, the signals generated during the rotation of the handwheel 11 via the encoder 12 are stored as values in the control circuit 8 and compared with the values of the angle stepper 17. A signal for controlling the speed of the motor 16 is obtained from the difference. To start and stop the drive of the disk microtome 1, a foot switch 30 is provided, which is connected to the control circuit 8 via a control line 31. The foot switch can also be equipped with a potentiometer, the position of which is a value for the Cutting speed or the speed of the motor 16 is specified via the control circuit 8.
BezugszeichenlisteReference list
- Scheibenmikrotom 29- Steuerleitung 8-21 - Grundbett 30- Fußschalter - Messerhalter 31 - Steuerleitung 8 - 30 - Schneidmesser - Probe - Objekthalter - drehbeweglicher Arm - Steuerschaltung - Flächensensor - Bedienpult - Handrad - Encoder - Schnittebene - Zustelischlitten - Zustell-Schrittmotor - Antriebsmotor - Winkelschrittgeber - Basisteil - Drehlager - X-Schrittmotor von 6 - Y-Schrittmotor von 6 - Steuerleitung 8 - 9 - Steuerleitung 8-15 - Steuerleitung 8-10 - Steuerleitung 8-12 - Steuerleitung 8-17 - Steuerleitung 8-16 - Steuerleitung 8 - 20 - Disc microtome 29 - Control line 8-21 - Basic bed 30 - Foot switch - Knife holder 31 - Control line 8 - 30 - Cutting knife - Sample - Object holder - Rotating arm - Control circuit - Area sensor - Control panel - Handwheel - Encoder - Cutting plane - Infeed slide - Infeed stepper motor - Drive motor - Angle encoder - base part - rotary bearing - X-stepper motor from 6 - Y-stepper motor from 6 - control line 8 - 9 - control line 8-15 - control line 8-10 - control line 8-12 - control line 8-17 - control line 8-16 - control line 8-20

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms, insbesondere in die Schnittebene eines Scheibenmikrotoms, bei dem der Zustellschlitten über einen motorischen Antrieb bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der1. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome, in particular into the cutting plane of a disk microtome, in which the delivery carriage is moved via a motor drive, characterized in that the
Zustellschlitten zunächst über den motorischen Antrieb auf einen Flächensensor zugestellt wird und beim Kontakt der Probenoberfläche mit dem Flächensensor die Position des motorischen Antriebs ermittelt und mit einer abgespeicherten Position der Schnittebene verglichen und aus den beiden Positionswerten Steuersignale für den motorischen Antrieb berechnet werden und der Zustellschlitten unter Berücksichtigung dieser Steuersignale mit dem motorischen Antrieb in die Schnittebene zugestellt wird.The feed carriage is first fed to a surface sensor via the motor drive and when the sample surface comes into contact with the surface sensor, the position of the motor drive is determined and compared with a stored position of the cutting plane and control signals for the motor drive are calculated from the two position values and the feed carriage is taken into account this control signal is delivered to the cutting plane with the motor drive.
2. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Lage der Schnittebene zur Lage des Flächensensors der Zustellschlitten manuell gesteuert über den motorischen Antrieb in die Schnittebene zugestellt wird und bei einem Kontakt zwischen der Probenoberfläche und dem Schneidmesser diese Position des motorischen Antriebs ermittelt wird, danach der Zustellschlitten mit dem motorischen Antrieb auf den Flächensensor zugestellt wird und beim Kontakt der Probenoberfläche mit dem Flächensensor die Position des motorischen Antriebs ermittelt wird und die Differenz zwischen der ermittelten Position des motorischen Antriebs bei der Zustellung in die Schnittebene und der ermittelten Position des Zustellschlittens bei der Zustellung auf den Flächensensor gebildet und als Position der Schnittebene abgespeichert wird.2. The method for delivering a sample or a cutting knife via a feed carriage into a cutting plane of a microtome according to claim 1, characterized in that for determining the position of the cutting plane for the position of the surface sensor, the feed carriage is manually fed into the cutting plane via the motor drive and If there is contact between the sample surface and the cutting knife, this position of the motor drive is determined, then the feed carriage with the motor drive is moved to the surface sensor, and when the sample surface comes into contact with the surface sensor, the position of the motor drive is determined and the difference between the determined Position of the motor drive during the infeed into the cutting plane and the determined position of the infeed carriage during the infeed on the surface sensor are formed and stored as the position of the cutting plane.
3. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zustellung der Probe mit dem motorischen Antrieb der Abstand zwischen der abgespeicherten Position der Schnittebene und der Position des motorischen Antriebs laufend ermittelt wird. 3. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage in a cutting plane of a microtome according to claim 2, characterized in that during the delivery of the sample with the motor drive, the distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motor drive is ongoing is determined.
4. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des motorischen Antriebs in Abhängigkeit vom ermittelten Abstand zwischen der abgespeicherten Position der Schnittebene und der Position des motorischen Antriebs geregelt wird.4. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome according to claim 3, characterized in that the speed of the motor drive is regulated as a function of the determined distance between the stored position of the cutting plane and the position of the motor drive .
5. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laufend ermittelten Positionen des motorischen Antriebs mit abgespeicherten Positionen verglichen werden und bei einer Übereinstimmung die Geschwindigkeit des motorischen Antriebs verlangsamt und/oder die Kraft des motorisch verstellbaren Parameters erhöht wird.5. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome according to claim 3, characterized in that the continuously determined positions of the motor drive are compared with stored positions and, if there is a match, the speed of the motor drive slows down and / or the force of the motor-adjustable parameter is increased.
6. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Oberfläche der zu schneidenden Probe bei einem Kontakt mit der Oberfläche des Sensor ermittelt wird und die Differenz mit einem abgespeicherten Wert für die Lage der Schnittebene gebildet wird.6. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome according to claim 1, characterized in that the position of the surface of the sample to be cut is determined upon contact with the surface of the sensor and the difference with a stored Value for the position of the cutting plane is formed.
7. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über einen motorisch verstellbaren Objekthalter die Probenoberfläche zum Flächensensor ausgerichtet wird und dabei mit drei7. The method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage into a cutting plane of a microtome according to claim 6, characterized in that the sample surface is aligned with the surface sensor via a motor-adjustable object holder, and thereby with three
Ecken der Probe nacheinander ein Kontakt mit dem Sensor hergestellt wird und aus den drei Positionen die Lage der Probe im Raum berechnet wird.Corners of the sample are successively contacted with the sensor and the position of the sample in space is calculated from the three positions.
8. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Lage des Objektes im Raum und einer abgespeicherten Lage berechnet und der motorisch verstellbare Objekthalter in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz angesteuert wird. 8. The method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage in a cutting plane of a microtome according to claim 7, characterized in that the difference between the position of the object in space and a stored position is calculated and the motor-adjustable object holder as a function of the determined Difference is driven.
9. Verfahren zur Zustellung einer Probe oder eines Schneidmessers über einen Zustellschlitten in eine Schnittebene eines Mikrotoms nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probe von einem motorisch angetriebenen Arm in die Schnittebene bewegt wird und die Drehzahl und/oder die Kraft des Motors in Abhängigkeit von der Entfernung der Probe von der Schnittebene geregelt wird. 9. A method for delivering a sample or a cutting knife via a delivery carriage in a cutting plane of a microtome according to claim 1, characterized in that the sample is moved by a motor-driven arm in the cutting plane and the speed and / or the force of the motor in dependence is regulated by the distance of the sample from the cutting plane.
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