专利名称：切片机的制作方法
技术领域：
本发明涉及研究和医疗设备，更具体地涉及一种用于对大直径组织样本进行切片的滑行振动式切片机。
背景技术：
许多现代研究和医学检查都需要生物样品以供分析。这些样品通常由切片机完成，切片机制作出准备放在玻片上的非常薄的组织样本的切片，厚度通常以微米计量。为了达到最佳的效果，样品切片应当具有均勻的厚度和平滑光洁的切面。否则，任何类型的凹凸不平的切面都可能潜在地导致分析误差。尤其是，对来自同类样本的切片之间的比较研究会变得困难，以及降低切片图象的质量。各种用于对样品进行切片的切片机已经存在。有的切片机使用置于滑动支架上的刀片，从挤出的包埋于凝胶(如琼脂)基质中的样本上切下薄片样品。其他的使用振动刀片，即振动切片机来达到同样的功能。这些切片机的共同问题在于，大多不能够在对大样本进行切片时不牺牲极薄切片的质量。或者是现有切片机的设计局限，令其仅适用于小直径样本，和/或切割机构不能够保证切片样品的厚度均勻或在样本太大的情况下防止切片表面的凹凸不平，后者更加常见于振动刀片在多个方向，即不平行于切割平面的平面内振动。另一个问题是，多数切片机具有低温恒温器或制冷机组来保持样本冰冻，以满足特定样本和所需分析的要求。然而，如果要对大样本进行切片，那么制冷机组应当相应地按照一定尺寸制作或成形，这就可能增加对机组的成本和维护。含有一个制冷机组本身就增加相当大的成本，尤其是这些制冷机组必须受到精密的监测和调控。如上所述，在研究设备领域提供一种能够对大直径样本进行切片，且切片质量稳定，并且相对经济的切片机将是有益的。因此，需要一种解决上述问题的切片机。
发明内容
该切片机包括一基座，其上设置有一装满漂洗液的水槽。一将适量待切片样本通过所述基座送进所述漂洗液以供切片的供料机构。一切割机构，其跨过水槽且包括一位于所述供料机构上方的往复运动支架。所述支架与往复运动方向成一定角度放置且包括一从所述支架悬挂下来的振动刀片。所述支架和所述振动刀片的联合运动，将供料机构挤出的样本切成切片样品。这一过程，使其能够切出厚度均勻，表面光滑平整的切片样品，对于大直径样本来说尤其关键。一控制机构协调所述供料机构和所述切割机构的运转。在对以下说明书和附图进行更进一步探讨的基础上，本发明的这些或其他特征将变得明显清楚。
图1是本发明的切片机的图解俯视图。
图2是图1中切片机的图解正视图，剖视切片过程中的样本供给。图3是切片机上的切片台的图解侧视图。相同的附图标记在附图中所表示的相应特征一致。优选实施方式本发明涉及一种切片机，通常为附图中的附图标记10所指，其被设置以用于从大直径样本上切下质量稳定和厚度均勻的切片样品。如图1至3所示，该切片机10包括基座 12，该基座上设置有一水槽14。浸泡在漂洗液16中的渐增式供料机构20，供给样本用于切片。切下来的样品临时储存在漂洗液16这一可控的环境之中，以便后续处理。所述漂洗液 16也有助于润滑切片机10的切割刀片。一切割机构40用于将所需部分样本进行切片，一控制机构80用于控制供料和切片过程，该两机构均设置于基座12上面。供料机构20包括一圆筒状或管状供料外壳22，其穿过基座12进入水槽14。供料外壳22容纳有一已制备好的用于切片的样本沈，该样本沈包埋于基质27中。基质27通常为由琼脂及其衍生物制得的凝胶状物质。通过粘合剂或类似的方式，将该样本聚集体的一端连接于推进器观的一端。此处术语“样本聚集体”是指结合在一起的大量材料，包括样本沈和基质27。推进器观的另一端与步进电机30有效连接。步进电机30的运转推动推进器观向箭头21所指的方向移动，从而通过供料外壳22上的供料口 25供给所需量的待切样本26，即样本沈的另一端。步进电机30高度准确而恒定地渐增式地供给样本沈用于随后的切片。这一方式有助于切片样品厚度的均勻。供料外壳22还包括位于供料外壳22供料端的环形压缩凸缘24。所述压缩凸缘M 是从供料外壳22内壁向供料口 25延伸的斜边。由于样本沈在被推进器28送出之时从供料口 25推出，压缩凸缘M限制其移动并压缩这堆样本聚集体。这将样本聚集体稳定地箝夹固定�。员愀玫氐窒谇衅僮鞴讨欣醋郧懈罨�40的切割力。通过这种方式， 可以极大地减少或防止切出凹凸不平的切片表面。切割机构40包括横跨宽于水槽14并位于所述水槽14上方的支架42。支架42可滑动地安置于分别位于支架42两边的第一和第二导轨44、52之上，并在其上如箭头41所示方向往复运动。支架42的第一侧边包括支撑着支架42底部的线性轴承48。所述线性轴承48包含有形状与第一导轨44形状相匹配的凹槽。在示范实施例中，第一导轨44的横截面形状大体上为I型梁。这种在线性轴承48和第一导轨44之间的紧密结合确保支架42的运动被限制于沿着第一导轨44的长轴方向。然后，第一导轨44安装于一置于基座12之上的直立第一支撑物，即支座46之上。由于切片机10是一种高精度仪器，所述线性轴承48和第一导轨44为同等精度零件。可以使用各种不同的线性轴承和导轨的组合，只要它们能够有助于精确地，受控制地沿着往复方向运动，即除了前后往复方向之外，其他方向没有不合适的摆动。支架42的第二个侧边含有支撑一对滚珠轴承56的支撑横梁M。滚珠轴承56位于第二导轨52上。与第一导轨44不同的是，第二导轨52可以是细长圆杆。即使滚珠轴承 56在运转过程中可能发生横向的移动，其也能够为滚珠轴承56提供正切方向的支撑。然后，第二导轨52安装于一置于基座12上的直立第二支撑物，即支座50之上。第二支座50 比第一支座46矮。
支架42的中部包括一可滑动地安装于线性轴承64上的刀片固定架66。刀片固定架66是悬挂在支架42下方的矩形框架。刀片62安装于矩形框架的远离线性轴承64的另一端。所述切割刀片62安置在接近但不与供料口 25同一水平面的高度。为了将样品从组织样本沈和基质27切下或切片，切割机构40利用了支架42的往复运动和切割刀片62的振动式往复运动的结合，振动方向如箭头61所示。在这方面，切片机10包括有驱动支架42的往复机构和驱动切割刀片62的振动机构。如图1和2所示，所述往复机构包括设于支架42第一侧边与导轨44有一横向空隙的固定板58。固定板58外侧面上安装有齿条53，其齿位于齿条53的底部。齿轮57从电动机55延伸出来并与齿条53相啮合。因此，电动机55的运转使齿轮57旋转，齿轮57 接下来驱使齿条53在如箭头41所示的方向往复移动。由于将样品进行切片所要求的准确性和出于控制切片速率的需要，电动机55优选为方向可逆和速度可调的电动机。如图1至3所示，切割刀片62的振动机构包括连接于刀片固定架66的连接臂68 一端。连接臂68优选为相对有弹性的材料制成。与刚性结构相比，弹性的连接臂68能更好地吸收动量的突然变化。曲柄臂72 —端与位于连接臂68 —端的轴承70相连接，而曲柄臂72的另一端可旋转地连接于偏心轮76的轴承74上。曲柄臂72也优选由弹性的材料制成，其理由如上所述。电动机78使偏心轮76旋转。为了获得厚度一致和均勻的样品的需要，电动机78优选为方向可逆和速度可调的电动机。为了使刀片62振动，通过电动机78 使偏心轮76旋转，导致曲柄臂72如箭头61所示方向推拉连接臂68。这样使切割刀片62 往复运动或振动。虽然支架42和刀片62的结合运动可将样品很好地切片，可是当切割相对大直径的组织样本时，结果或许不能令人满意。当对较大样本进行切片时，由于待切割的面积更大，因而应当更加注意。为了解决这个问题，支架42的中部以如图1中所示的锐角α放置， 其说明支架42的形状大体上为平行四边形。由于使用这种结构，当支架42往复运动经过供料口 25时，样品聚集体和刀片62的切割边缘之间倾角的角度为α，而不是垂直的。由于倾角的设置，切割动作缓缓切过基质27和组织样本沈，这减少了由于突然作用在样本聚集体上的切割力而可能导致切割表面不平整的几率。此外，如图1所示，支架42的线性运动和刀片62的振动运动均受限于χ-y坐标内的平面。刀片62的任何沿z_轴的运动，即上下运动，都被线性轴承48和线性轴承64所限制，这确保了刀片62将不会产生切割表面上的起伏。更进一步，刀片62的长度比待切割样本的直径大。这些因素的结合使切割样品具有更一致均勻的厚度和更加光洁平整的切面。对大的样本来说尤其关键。切片机10的全部运转由控制机构80进行协调。控制机构80包括与步进电机30 相连用于控制样本聚集体的渐增式供料的控制器82，控制支架运动速率和方向的电动机 55，以及控制振动速度和方向的电动机78。此外，控制机构80含有一可检测元件60，该可检测元件60连接至固定板58 —端且当支架42往复运动时在第一传感器84和第二传感器 86之间移动。可检测元件60优选为磁铁，但任何能够被第一和第二传感器84、86感应的物质都是可行的替代方式。第一和第二传感器84、86优选为霍尔效应传感器或类似的传感器，其能够检测到磁铁60的磁场强度从而准确确定支架42的精确位置。其他类型的位置传感器例如激光传感器、旋转编码器等也可以用于确定位置。下面针对如何使用切片机10进行描述。为了将大直径样本进行切片，使用者通过粘合剂将由组织样本沈和基质27组成的样本聚集体安装在推进器观上。步进电机30开动并将推进器观向上移动一个所需的量。这使样本聚集体从供料外壳22的供料口 25伸出并被压缩凸缘M压缩。电动机78开动并使刀片固定架66和刀片62振动。然后电动机 55开动，使支架42沿第一和第二导轨44、52移动。该移动使刀片62以受控速率横切过伸出的样本26和基质27，最终产生切片样品。切片样品被留下漂浮在漂洗液16中。通过这样的设计，切片过程中不需要对样品进行冰冻。 本发明不受上述实施方式所限制，但包含在权利要求保护范围内的任一或全部实施方式。
权利要求
1.一种切片机，包括基座；置于所述基座上的水槽，所述水槽适于装满用于切片样品的漂洗液； 用于供给选择份量的待切片样本的供料机构，所述供料机构穿过基座延伸至水槽内， 所述供料机构具有一适于装载样本的外壳；适于从供料机构供给的样本切下切片样品的可移动切割机构；所述切割机构横跨于供料机构上方；所述切割机构具有一往复运动支架，该支架可以沿向着或远离所述供料机构的方向移动，并具有一与往复运动方向成锐角设置的刀片，所述刀片沿所述锐角振动；和用于协调所述供料机构和所述切割机构运转的控制机构；其特征在于所述支架和所述往复运动刀片的结合运动，使切割表面的不平整度最小化以产生厚度均勻的切片样品。
2.根据权利要求1所述的切片机，其特征在于所述供料机构包括适于固定待切片样本的长管状外壳，所述管状外壳具有一样本供料端，其形成一供样本供料穿过的供料口；置于与所述样本供料端相对的所述管状外壳末端的所述管状外壳内部的推进器，所述推进器具有适于支撑所述样本的表面；和与所述推进器有效连接的电动机，其用于主动移动所述推进器并因此暴露出选择量的通过所述供料口的待切片样本。
3.根据权利要求2所述的切片机，进一步包括一位于所述样本供料端的供料口的压缩凸缘，其用于在所述样本伸出所述供料口时压缩所述样本，从而使露出的待切片样本被夹紧和稳固。
4.根据权利要求3所述切片机，其特征在于所述压缩凸缘包括从所述管状外壳内壁向所述供料口延伸的环形斜边。
5.根据权利要求1所述的切片机，其特征在于所述支架以所述锐角放置，所述支架具有底部、中部和第一和第二相反方向的两末端，所述切割机构包括设于所述支架中部用于使所述刀片振动的振动机构； 可滑动地支撑所述支架的所述第一末端的第一导轨； 可滑动地支撑所述支架的所述第二末端的第二导轨；和用于使所述支架沿向着或远离所述供料机构方向移动的往复运动机构。
6.根据权利要求5所述的切片机，其特征在于所述振动机构包括细长刀片固定架，其具有设于所述支架中部的第一末端和固定所述刀片的相对应的另一末端；至少一个线性轴承，其与所述刀片固定架第一末端相连，以限制或使所述刀片固定架的往复运动更流畅；连接于所述刀片固定架第一末端的连接臂，所述连接臂的一端具有一轴承； 偏心轮；曲柄臂，其一端连接于所述连接臂上的所述轴承，另一端连接于所述偏心轮；和用于使所述偏心轮旋转的电动机；其中，所述偏心轮的旋转使所述曲柄臂带动所述连接臂往复运动，从而使所述刀片固定架振动。
7.根据权利要求6所述的切片机，其特征在于所述连接臂和所述曲柄臂均由弹性材料制成，以抵消作用于其上的振动力。
8.根据权利要求5所述的切片机，进一步包括设于所述基座上的第一支座，所述第一支座具有一高度，所述第一导轨设于所述第一支座顶部且具有一横截面形状；从所述支架底部延伸出来的第一轴承，所述第一轴承具有一通道，形成与所述第一导轨形状相对应的形状，所述第一轴承可沿所述第一导轨滑动；设于所述基座上的第二支座，所述第二支座高度小于所述第一支座，所述第二导轨置于所述第二支座的顶部，所述第二导轨为细长圆杆；支撑梁，其从所述支架第二末端的所述支架底部延伸出来；和从所述支撑梁悬挂下来的一组第二轴承，所述第二轴承可在所述第二导轨上旋转地滑动。
9.根据权利要求8所述的切片机，其特征在于所述一组第二轴承包括一对旋转轴承。
10.根据权利要求5所述的切片机，其特征在于用于移动所述支架的所述往复运动机构包括设于所述支架的所述第一侧边的固定板，所述固定板与所述第一导轨之间有一横向空隙并具有一外侧面；设于所述固定板外侧面上的齿条；与所述齿条啮合的齿轮；和连接于所述齿轮带动所述齿轮旋转的可逆电动机；其中，所述可逆电动机使所述齿轮旋转，驱使所述齿条、进而使所述支架进行往复运动。
11.根据权利要求1所述的切片机，其特征在于所述控制机构包括 与所述供料机构和所述切割机构相连的控制器；连接于所述支架一端的可检测元件；和有效连接于所述控制器的隔开的第一和第二传感器，所述第一和第二传感器感应所述可检测元件的位置并从而感应所述支架的位置。
12.根据权利要求11所述的切片机，其特征在于所述可检测元件包括磁铁。
13.使用切片机对大样本进行切片的方法，包括以下步骤 提供带有用于切片样品的漂洗液的水槽；提供延伸至水槽内的供料机构； 用粘合剂将样本粘附到所述供料机构上；在所述供料机构中用琼脂凝胶将所述样本包埋，从而形成样本聚集体； 通过所述供料机构中的供料口供给选择量的样本聚集体；当所述样本聚集体挤出所述供料口时，压缩所述选择量的样本聚集体以使其夹紧和稳固；提供具有往复运动支架和振动刀片的切割机构，所述支架可沿向着和远离所述供料机构的方向移动，且以与运动方向成锐角放置；通过移动所述支架经过所述供料口从所述样本聚集体上切下样品切片；和提供用于协调供料和切片步骤的控制机构。
全文摘要
一种切片机，包括一基座(12)，其上设置有装满漂洗液(16)的水槽(14)。一将适量待切片样本通过所述基座(12)送进所述漂洗液(16)的供料机构(20)。一切割机构(40)，其横跨过水槽(14)且包括一位于所述供料机构(20)上方的往复运动支架(42)。所述支架(42)与往复运动方向成一定角度放置且包括一从所述支架(42)悬挂下来的振动刀片(62)。所述支架(42)和所述振动刀片(62)的联合运动从供料机构(20)伸出的样本上切下切片样品。这一过程，使其能够切出厚度均匀，表面光滑平整的切片样品，对于大直径样本来说尤其关键。一控制机构(80)协调所述供料机构(20)和所述切割机构(40)的运转。
文档编号G01N1/28GK102414549SQ201080017877
公开日2012年4月11日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年9月15日
发明者乔治·Y-H·孔, 孔健强 申请人:乔治·Y-H·孔, 孔健强
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