Патент на изобретение №2300092

(54) МИКРОТОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в медицинском оборудовании для получения срезов исследуемой ткани. Микротом содержит узел держателя ножа для режущего элемента и узел держателя объекта для получения тонких срезов. Узел держателя объекта для режущего движения снабжен первым приводным устройством. Узел держателя объекта либо узел держателя ножа для осуществления движения подачи снабжен вторым приводным устройством. Первое приводное устройство снабжено первым регулятором, подключенным к электронной схеме управления первого приводного устройства. Управление первым приводным устройством происходит с помощью первого регулятора, имеющего два режима управления. Один из них – стандартный режим, при котором путем поворота регулятора осуществляется режущее движение узла держателя объекта. Второй режим приводит узел держателя объекта в непрерывное режущее движение с постоянной скоростью и амплитудой и реализует функцию длительного резания. Микротом обладает оптимальной эргономикой, что позволяет снизить риск таких заболеваний, как ладонные тендовагиниты и болезнь повторяющихся движений. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к микротому с узлом держателя ножа и узлом держателя объекта, причем узел держателя объекта снабжен первым приводным устройством для осуществления режущего движения, а для осуществления движения подачи узел держателя объекта либо узел держателя ножа снабжены вторым приводным устройством.

Микротомы такого рода в различных вариантах исполнения сами по себе известны. Например, из проспекта «The MICROM НМ 350 S» фирмы MICROM International, 69190 Walldorf, Германия, известен микротом, в конструкции которого оказывается возможным отказаться от маховика для перемещения вручную узла держателя объекта вверх и вниз, т.е. от осуществления режущего движения вручную. Указанный маховик заменен регулятором, к примеру, поворотным регулятором. Поворотный регулятор через датчик приращения управляет соответствующим регулятору ходом движения узла держателя объекта. Таким образом, в конструкции этого известного ротационного микротома поворотный регулятор отображает вертикальное режущее движение, т.е. движение узла держателя объекта вертикально вверх-вниз по отношению к основанию микротома.

Из заявки DE 19911163 C1 известен микротом, на котором резание производится за счет движения ножа и объекта относительно друг друга. Для осуществления этого относительного движения используются привод с приводным мотором, контроллер и маховик. Маховик связан с кодирующим устройством, которое при повороте маховика передает соответствующий сигнал на контроллер. Контроллер соответствующим образом управляет приводным мотором. В отсутствие сигнала кодирующего устройства привод заблокирован. Таким образом, этот известный микротом имеет маховик, который при повороте через кодирующее устройство передает сигналы на контроллер. Таким образом, маховик пригоден для реализации режима управления, соответствующего стандартному режиму согласно предлагаемому изобретению. Однако здесь используется маховик, а не регулятор; кроме того, этот микротом имеет второй режим управления, в котором при нажатии регулятора первое приводное устройство, предназначенное для осуществления режущего движения, производит постоянное режущее движение с постоянной скоростью и постоянной амплитудой, реализуя тем самым соответствующую функцию длительного резания. С этой целью в конструкции этого известного микротома предусмотрены клавиатура, поворотный регулятор и переключатели. Клавиатура служит для ввода цифровых данных, поворотный регулятор – для непрерывно изменяемых данных, а переключатели – для ввода определенных переключаемых позиций и рабочих состояний. В этом известном микротоме имеются, таким образом, как маховик, так и пульт управления с большим числом клавиш и переключателей, т.е. элементов управления, так что удобство управления серьезно страдает. Кроме того, переключатели в этом микротоме не имеют функции регулировки. Регулировка осуществляется только за счет дополнительного поворотного регулятора. Тут помимо маховика оказываются необходимыми три разные группы управляющих элементов – клавиш, переключателей и т.д., что отрицательно сказывается на удобстве пользования. Концепция этого известного микротома соответствует старым конструкциям с маховиком для ручного управления, с кнопками старт/стоп для механического функционирования и дополнительной кнопкой регулировки для регулирования скорости.

Из заявки DE 19911005 А1 известен способ управления дисковым микротомом, при котором механически регулируемые параметры устанавливаются через схему управления. При этом заданные требуемые значения механически регулируемых параметров постоянно сравниваются с установленными текущими значениями и, исходя из разности между заданными и текущими значениями, создаются сигналы управления для настройки механически регулируемых параметров. К схеме управления подключен через цепь управления внешний пульт управления, а через вторую цепь управления – маховик с относящимся к нему кодирующим устройством. Также и в этом известном микротоме имеются как маховик, так и пульт управления, так что удобство эксплуатации, аналогично рассмотренному выше микротому согласно DE 19911163 C1, оставляет желать лучшего. То же верно и в отношении известного из источника DE 3127266 А1 микротома, имеющего устройство управления, связанное с приводом и микропроцессором. С помощью микропроцессора и устройства управления можно изменять скорость вращения приводного вала. На механизме подачи предусмотрен выбор подачи для установки желаемой длины участка резания. Установка происходит с помощью маховика. В зависимости от установки маховика осуществляется большая или меньшая подача препарата на каждый оборот привода. Также и в этом известном микротоме имеются как устройство управления, так и маховик, так что удобство эксплуатации, как и у рассмотренных выше микротомов, оставляет желать лучшего.

В основе предлагаемого изобретения лежит задача создать микротом описанного выше типа с повышенным удобством управления.

В соответствии с предлагаемым изобретением указанный технический результат достигается за счет того, что в микротоме упомянутого выше типа первому приводному устройству придан первый регулятор, который подключен к электронной схеме управления первого приводного устройства, причем управление первым приводным устройством осуществляется через электронную схему управления с помощью этого первого регулятора, имеющего два режима управления, а именно стандартный режим, в котором путем поворота регулятора регулируется соответствующее повороту регулятора по скорости и амплитуде режущее движение узла держателя объекта, и второй режим, в котором при боковом нажатии на регулятор первое приводное устройство приводит узел держателя объекта в непрерывное режущее движение с постоянной скоростью и амплитудой и таким образом реализует функцию длительного резания.

В то время как упомянутый выше микротом НМ 350 S пригоден только для осуществления названного стандартного режима, микротом согласно предлагаемому изобретению при нажатии на регулятор способен осуществлять функцию длительного резания, причем за счет так называемого однокнопочного управления повышено удобство его эксплуатации.

В микротоме согласно предлагаемому изобретению скорость режущего движения узла держателя объекта соответствует скорости вращения регулятора в стандартном режиме, что является преимуществом. Согласно предлагаемому изобретению узел держателя объекта может быть предназначен для осуществления линейного возвратно-поступательного режущего движения, т.е. линейного возвратно-поступательного движения вверх-вниз. Однако равным образом возможно также, что узел держателя объекта осуществляет режущее движение в окружном направлении. Амплитуда возвратно-поступательного режущего движения узла держателя объекта соответствует амплитуде вращательного движения первого регулятора в стандартном режиме.

Для обеспечения высокой надежности и безопасности эксплуатации предпочтительно, чтобы в микротоме согласно предлагаемому изобретению первый регулятор во втором режиме был пригоден для активации действия тормоза первого приводного устройства. Первое приводное устройство предпочтительно выполнено в виде двигателя постоянного тока.

Согласно предлагаемому изобретению возможно также, что управление первым приводным устройством через электронную схему управления происходит с помощью первого регулятора, имеющего функции кнопочного переключателя и поворотного переключателя, причем через первое приводное устройство первый регулятор в функции кнопочного переключателя управляет запуском и остановкой, а в функции поворотного переключателя управляет скоростью линейного возвратно-поступательного движения узла держателя объекта.

При такой конструкции микротома согласно предлагаемому изобретению стандартный режим может выполняться, как в известных микротомах, например, с помощью маховика, ручного кривошипного привода и т.п.

Согласно предлагаемому изобретению второму приводному устройству может быть придан второй регулятор, подключенный к электронной схеме управления второго приводного устройства, причем управление вторым приводным устройством происходит с помощью этого второго регулятора, имеющего два режима управления, а именно режим поворота и режим нажатия. Электронная схема управления первого приводного устройства, относящегося к узлу держателя объекта, и электронная схема управления второго приводного устройства, относящегося к узлу держателя ножа либо к узлу держателя объекта, могут являться частью общей электронной схемы управления.

Предпочтительно, чтобы электронная схема/схемы управления имела/имели центральный процессор, связанный с первым и/или вторым приводным устройством и с относящимся к нему регулятором. Первый и второй регуляторы могут каждый иметь переменное сопротивление и кнопочный переключатель. Каждый регулятор в своем режиме поворота задействует относящееся к нему переменное сопротивление, а в режиме нажатия – соответствующий кнопочный переключатель. В альтернативном варианте первый и/или второй регулятор может быть выполнен, например, в виде датчика приращений, который дополнительно включает кнопочный переключатель для переключения режимов. Оба регулятора могут быть расположены на одной стороне корпуса микротома либо отдельно друг от друга на различных сторонах корпуса микротома, например на правой и/или левой стороне.

Как и в обычных ротационных микротомах, грубая подача, подача подготовительных срезов и тонких срезов согласно предлагаемому изобретению могут происходить за счет соответствующего движения узла держателя объекта. Равным образом возможно осуществлять соответствующую подачу не за счет узла держателя объекта, а за счет узла держателя ножа. Это значит, что принцип управления согласно предлагаемому изобретению с помощью приводного устройства и относящегося к нему регулятора, имеющего два режима управления, применим как к движению узла держателя объекта, так и к движению узла держателя ножа. Соответствующее верно также как для возвратно-поступательного движения узла держателя объекта, так и для движения узла держателя объекта в окружном направлении.

Второе приводное устройство микротома согласно предлагаемому изобретению может быть предназначено для пошагового и/или непрерывного движения узла держателя объекта или узла держателя ножа, чтобы осуществлять грубую подачу или подачу на подготовительные или тонкие срезы. Предпочтительно, чтобы второе приводное устройство было выполнено в виде шагового двигателя.

Горизонтальное движение вперед-назад, т.е. горизонтальная подача объекта, происходит в микротоме согласно предлагаемому изобретению наподобие известных ротационных микротомов, например, с помощью ходовой винтовой пары, с приводом от упомянутого шагового двигателя. Управление шаговым двигателем происходит через относящийся к нему второй регулятор и центральный процессор. При повороте второго регулятора, выполненного, к примеру, в виде поворотной ручки, из заданного нулевого положения в одном направлении происходит соответствующее движение вперед узла держателя объекта либо головки узла держателя объекта. Скорость этого движения вперед тем выше, чем дальше поворачивается ручка в том же направлении. Скорость движения вперед снижается, когда ручку поворачивают в обратном направлении. При достижении заданного нулевого положения горизонтальное движение узла держателя объекта прекращается. Если поворотную ручку, т.е. второй регулятор, поворачивают в противоположном направлении, возникает соответствующее движение узла держателя объекта либо головки узла держателя объекта в обратном направлении.

При коротком нажатии второго регулятора в нулевом положении через центральный процессор активируется пульсовая функция, при которой происходит горизонтальная подача узла держателя объекта на заданную величину в микрометрах, установленную при выборе толщины среза, как подготовительная подача либо тонкая подача на величину среза. Подача узла держателя объекта в этом режиме происходит без необходимости осуществлять вертикальное движение узла держателя объекта вверх-вниз.

В последнем описанном варианте конструкции микротома согласно предлагаемому изобретению с первым регулятором для управления вертикальным движением узла держателя объекта вверх-вниз и со вторым регулятором для управления горизонтальным движением узла держателя объекта вперед-назад с относящимся к ним центральным процессором возникает то преимущество, что из девяти кнопок либо элементов управления обычного микротома восемь заменяются, а именно:

– кнопка управления для выбора скорости грубой подачи,

– кнопка управления для подачи резания вперед,

– кнопка управления для подачи резания назад,

– пульсовая кнопка для подготовительной и тонкой подачи,

– кнопка управления запуска и остановки,

– кнопка управления включение/старт,

– кнопка управления для функции тормоза,

– регулятор скорости режущего движения,

– а также дополнительно традиционный механический маховик обычных микротомов.

В связи с этим следует упомянуть, что технико-медицинские ассистенты очень неохотно воспринимают приборы с большим количеством кнопок управления, вызывающих либо регулирующих соответствующие варианты движения, и отзываются о них, как о низкоэргономичных. В особенности при эксплуатации ротационных микротомов-криостатов кнопки управления, расположенные относительно далеко от рабочей поверхности, часто ведут к ошибочным действиям. Таких ошибочных действий в микротоме согласно предлагаемому изобретению удается избежать за счет управления одной кнопкой, т.е. как минимум с одним элементом управления или в особенно выгодном варианте исполнения с двумя элементами управления.

О дальнейших деталях, преимуществах и признаках можно получить представление из следующего описания примера исполнения микротома согласно предлагаемому изобретению по принципу ротационного микротома, схематически представленного на чертеже, причем подразумевается, как уже было изложено, что согласно предлагаемому изобретению движение подачи для грубых, подготовительных и тонких срезов может осуществляться узлом держателя объекта либо узлом держателя ножа и что изобретение не ограничивается ротационными микротомами.

На чертеже частично схематично показана станина 10 микротома. На станине 10 расположен узел держателя объекта 12 с возможностью вертикального перемещения вверх и вниз и горизонтального перемещения вперед и назад. Под микротомом имеется в виду ротационный микротом с узлом держателя объекта, приспособленным для осуществления вертикального движения вверх и вниз. Это движение указано двойной стрелкой 14. Кроме того, микротом пригоден для осуществления горизонтального движения узла держателя объекта 12 вперед и назад, обозначенного двойной стрелкой 15. Цифрой 16 обозначен режущий элемент микротома и частично схематически показан. Под режущим элементом 16 имеется в виду режущий нож или держатель ножа с режущим лезвием.

Узел держателя объекта 12 для осуществления обозначенного двойной стрелкой 14 вертикального возвратно-поступательного движения вверх и вниз связан с электромотором 18, под которым понимается двигатель постоянного тока. Вращение электромотора 18 для приведения в движение узла держателя объекта 12 воспринимается датчиком 20. Датчик 20 представляет собой сам по себе известный сенсор для восприятия вращательного движения, имеющий сигнальный выход 22. С помощью датчика 20 при вращении электромотора 18 на сигнальном выходе 22 генерируются сигналы. Сигнальный выход 22 подключен к центральному процессору 24 электронной схемы управления 26. Центральный процессор 24 служит также для обработки сигналов датчика 20 с целью определения направления и скорости вращения электромотора 18.

Таким образом, сигналы датчика 20 направляются непосредственно в центральный процессор 24. Электронная схема управления 26 имеет помимо центрального процессора 24 и другие блоки. Через равномерные промежутки времени центральным процессором 24 снимается соответствующая информация с датчика 20 и преобразуется в соответствующую информацию о скорости и направлении вращения. Эти данные тогда служат заданными значениями для регулятора скорости электромотора 18. Вычисление заданных значений скорости происходит в центральном процессоре 24 электронной схемы управления, так что между электромотором 18 и узлом держателя объекта 12 словно бы устанавливается электронная передача. Число оборотов электромотора 18 может быть, таким образом, определено как функция скорости связанного с центральным процессором 24 электронной схемы 26 регулятора 28. Рассчитанное с помощью центрального процессора 24 заданное значение для регулятора скорости преобразуется в управляющий сигнал для каскада мощности, генерирующего электроэнергию для электромотора 18.

Регулятор 28 может быть установлен в один из двух режимов управления, а именно в известный сам по себе стандартный режим и во второй режим. В первом, т.е. стандартном, режиме регулятора 28 вращательное движение регулятора 28 преобразуется в соответствующее движение узла держателя объекта 12 вверх-вниз. Это относится как к скорости движения вверх-вниз узла держателя объекта 12 соответственно скорости вращения регулятора 28, так и к амплитуде движения вверх-вниз узла держателя объекта 12 соответственно амплитуде вращения регулятора 28 в указанном стандартном режиме. Второй режим запускается путем нажатия на регулятор 28. В этом втором режиме электромотор 18 осуществляет постоянное движение узла держателя объекта 12 вверх-вниз, т.е. функцию длительного резания.

С этой целью регулятор 28 может, к примеру, быть снабжен переменным сопротивлением 30 и кнопочным переключателем 32, которые на чертеже, как и электромотор 18, датчик 20, центральный процессор 24 и электронная схема управления 26, а также регулятор 28, обозначены только схематически.

Электромотор 18 связан с тормозом 34, который также только схематически показан в виде блока. Во втором режиме регулятор 28 пригоден для активации тормоза 34 электромотора 18. На это указывает изогнутая стрелка 36.

Таким образом, в микротоме согласно предлагаемому изобретению, в частности ротационном, регулятор 28 выполняет двойную функцию. В стандартном режиме движение узла держателя объекта 12 вверх-вниз регулируется по скорости и амплитуде путем соответствующего вращения вперед и назад регулятора 28, выполненного, например, в виде поворотной ручки. Во втором режиме, который активируется, к примеру, путем нажатия поворотной ручки в сторону, электромотор 18 активирован постоянно, так что узел держателя объекта 12 в этом втором режиме производит постоянное движение вверх-вниз, т.е. осуществляет функцию длительного резания. При этом путем поворота поворотной ручки по часовой стрелке или против часовой стрелки можно регулировать скорость резания в функции длительного резания. Диапазон регулировки начинается, к примеру, при нажатии ручки вбок с нуля и достигает определенной максимальной скорости. При повторном нажатии ручки цикл резания рациональным образом заканчивается в верхней точке возврата узла держателя объекта 12 и активируется тормоз 34. Путем простого поворота ручки 28 без нажатия, тормоз 34 может быть отпущен и введен либо осуществлен ручной режим.

Регулировка скорости резания в микротоме согласно предлагаемому изобретению может производиться по двум программам, т.е. по программе I и по программе II.

Согласно программе I диапазон регулировки скорости начинается при нажатии ручки с нуля и доводится путем поворота ручки до максимальной скорости, а путем поворота ручки в противоположном направлении – снова обратно до нуля.

Согласно программе II регулируемая скорость начинается при нажатии ручки со среднего значения скорости резания, которое может быть запрограммировано произвольно. После этого регулируемая скорость может быть установлена на произвольное значение путем целенаправленного вращения ручки.

При повторном нажатии ручки либо регулятора 28 в обеих вышеназванных программах цикл резания может быть остановлен в верхней точке возврата узла держателя объекта 12 и активируется тормоз 34.

При соответствующем программировании остановка вертикального режущего движения и активация тормоза 34 при повторном нажатии регулятора 28 могут происходить в любой заданной точке.

Таким образом, с помощью регулятора 28 путем так называемого однокнопочного управления логичным и не вызывающим физического напряжения образом автоматизированы все возможные варианты хода вертикального движения узла держателя объекта 12, выполняемые в известных микротомах с ручным приводом-маховиком. Однокнопочное управление согласно предлагаемому изобретению объединяет в сравнении с известными механизированными микротомами следующие функции:

– включение-выключение автоматического хода объекта,

– тормоз,

– движение узла держателя объекта вверх-вниз вручную,

– регулировка скорости узла держателя объекта.

Кроме того, узел держателя объекта связан с электромотором 38, под которым понимается, например, шаговый двигатель, для осуществления горизонтального движения вперед-назад, указанного двойной стрелкой 15.

Электромотор 38 через центральный процессор 24 электронной схемы управления 26 связан с соответствующим вторым регулятором 44. Второй регулятор 44, как и первый регулятор 28, имеет два режима, а именно поворотный режим и режим нажатия. На поворотный режим второго регулятора 44 указывает переменное сопротивление 46, а на режим нажатия второго регулятора 44 указывает символ кнопочного переключателя 48. Путем поворота второго регулятора 44 в одном направлении – из заданного нулевого положения – осуществляется, как уже было описано выше, соответствующее горизонтальное движение вперед узла держателя объекта 12. Скорость этого движения вперед пропорциональна углу поворота второго регулятора 44, т.е. скорость движения вперед тем выше, чем сильнее в том же направлении поворачивается второй регулятор 44. Скорость движения вперед узла держателя объекта 12 уменьшается, когда второй регулятор 44 поворачивают в обратном направлении. При достижении заданной нулевой позиции узла держателя объекта 12 горизонтальное движение узла держателя объекта 12 прекращается. Если регулятор 44 поворачивают в обратном направлении, происходит соответствующее движение узла держателя объекта 12, противоположное движению вперед, т.е. движение назад. При нажатии второго регулятора 44 в нулевой позиции узла держателя объекта 12 активируется пульсовая функция, где горизонтальная подача узла держателя объекта происходит каждый раз на установленную величину в микрометрах, которая при выборе толщины среза микротома предварительно определяется как подготовительная подача или подача тонких срезов. Движение подачи узла держателя объекта 12 в этом режиме происходит в отсутствие вертикального движения узла держателя объекта 12 в направлении двойной стрелки 14.

Первый регулятор 28 и второй регулятор 44 могут быть расположены на одной и той же стороне корпуса микротома либо на двух различных, например, на развернутых в разные стороны сторонах корпуса микротома.

Помимо преимуществ значительного снижения стоимости и простейшей эксплуатации, микротом согласно предлагаемому изобретению обладает весьма значительным преимуществом оптимальной эргономики, так что риск известных заболеваний, обусловленных эксплуатацией микротомов, таких как ладонные тендовагиниты и болезнь повторяющихся движений, может быть весьма существенно снижен или исключен.

Формула изобретения

1. Микротом с узлом держателя ножа для режущего элемента (16) и с узлом держателя объекта (12), причем узел держателя объекта (12) снабжен первым приводным устройством (18) для осуществления режущего движения, и либо узел держателя объекта (12), либо узел держателя ножа снабжен вторым приводным устройством (38) для осуществления движения подачи, отличающийся тем, что первому приводному устройству (18) придан первый регулятор (28), подключенный к электронной схеме управления (26) первого приводного устройства (18), причем управление первым приводным устройством (18) происходит через электронною схему управления (26) с помощью первого регулятора (28), имеющего два режима управления, а именно: стандартный режим, в котором путем поворота регулятора (28) регулируется соответствующее повороту регулятора (28) режущее движение узла держателя объекта (12), и второй режим, в котором при нажатии на регулятор (28) первое приводное устройство (18) приводит узел держателя объекта (12) в непрерывное режущее движение с постоянной скоростью и амплитудой и таким образом реализует функцию длительного резания.

2. Микротом по п.1, отличающийся тем, что скорость режущего движения узла держателя объекта (12) соответствует скорости поворота первого регулятора (28) в стандартном режиме.

3. Микротом по п.1 или 2, отличающийся тем, что узел держателя объекта (12) предназначен для осуществления линейного возвратно-поступательного режущего движения.

4. Микротом по п.3, отличающийся тем, что амплитуда возвратно-поступательного режущего движения узла держателя объекта (12) соответствует амплитуде поворота первого регулятора (28) в стандартном режиме.

5. Микротом по п.1, отличающийся тем, что первый регулятор (28) во втором режиме пригоден для активации тормоза (34) первого приводного устройства (18).

6. Микротом по п.1, отличающийся тем, что первое приводное устройство (18) является двигателем постоянного тока.

7. Микротом по п.1, отличающийся тем, что управление первым приводным устройством (18) происходит через электронную схему управления (26) с помощью первого регулятора (28), который имеет функции кнопочного переключателя и поворотного переключателя, причем первый регулятор (28) через первое приводное устройство (18) в функции кнопочного переключателя управляет запуском и остановкой, а в функции поворотного переключателя регулирует скорость линейного возвратно-поступательного движения узла держателя объекта(12).

8. Микротом по п.1, отличающийся тем, что второе приводное устройство (38) снабжено электронной схемой управления (26), причем управление вторым приводным устройством (38) происходит с помощью второго регулятора (44), который имеет два режима управления, а именно поворотный режим и режим нажатия.

9. Микротом по п.8, отличающийся тем, что электронная схема управления (26) первого приводного устройства (18) и электронная схема управления (26) второго приводного устройства (38) являются частью общей электронной схемы управления (26).

10. Микротом по п.8, отличающийся тем, что электронная схема управления (26) имеет центральный процессор (24), подключенный к первому и/или второму приводному устройству (18, 38) и относящемуся к нему регулятору (28, 44).

11. Микротом по п.8, отличающийся тем, что второе приводное устройство (38) предназначено для пошагового и/или непрерывного движения узла держателя объекта (12) либо узла держателя ножа.

12. Микротом по п.8, отличающийся тем, что второе приводное устройство (38) является шаговым двигателем.

РИСУНКИ