АВТОМАТ ДЛЯ ОКРАСКИ МАЗКОВ НА ПРЕДМЕТНЫХ СТЕКЛАХ
AUTOMATIC DEVICE TO COLOUR SMEARS ON MICROSCOPE SLIDE

Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам для окраски биологических препаратов (мазков) на предметных стеклах.
В гематологии, цитологии, микробиологии широко используется подготовка микроскопических препаратов для исследования, она необходима, в частности, для определения лейкоцитарной формулы крови, диагностирования онкологических заболеваний, выявления заражения микроорганизмами и пр.
Преаналитический этап включает взятие биологической пробы, например, непосредственно из организма пациента, нанесение мазка на предметное стекло, предварительную обработку, фиксацию и окраску специальными технологическими жидкостями, например набором технологических жидкостей для окраски по Граму. Окрашивание препаратов позволяет выявлять различные структурные элементы биопробы и соответственно эффективно проводить микроскопическое исследование и диагностирование.
Известен аппарат для окраски мазков на предметных стеклах (прототип, патент США №5573727, 1996 г.), содержащий
- герметичную камеру с крышкой;
- ванны, поддоны;
- штатив с П-образной рукояткой и основанием, имеющими закругления и скосы, причем на внутренней поверхности боковых стенок штатива с помощью крепежных элементов смонтированы сепараторы в виде гребенки;
- блок управления и контроля;
- рабочий стол, на котором размещены станции;
- подвижный переносчик штативов, имеющий захват;
- механизм подъема, приводимый в движение приводом подъема.
Недостаток известного устройства: перемещение захвата подвижного переносчика штативов ограничено. Захват может изменять свое положение только вдоль вертикальной оси подвижного переносчика штативов, что препятствует полному отеканию технологической жидкости с поверхности предметных стекол.
При неполном отекании технологической жидкости с поверхности предметных стекол на поверхности мазка могут появляться пятна, кристаллические выделения, препятствующие качественному исследованию мазка; за счет переноса технологической жидкости на поверхности предметных стекол и в объеме мазка из ванны в ванну происходит загрязнение технологической жидкости.
При применении известного устройства для окраски мазков на предметных стеклах недостаточно полное отекание технологической жидкости с поверхности предметных может привести к браку.
Технический результат, соответствующий заявляемому автомату для окраски мазков на предметных стеклах, заключается в том, что обеспечивается эффективная единообразная смена технологических жидкостей на поверхности мазка за счет режимов ополаскивания, активации, окунания, выдержки, обеспечивается эффективное и единообразное удаление технологической жидкости с поверхности стекла и из объема мазка за счет режимов вынимания, встряхивания и сушки; при этом не производится загрязнения окружающей среды, поскольку все операции процесса окраски происходят в закрытой камере.
Технический результат достигается тем, что автомат для окраски мазков на предметных стеклах имеет герметичную рабочую камеру с бортиком герметизации, крышку, штатив с П-образной рукояткой, подвижный переносчик штативов представляет собой стрелу с шаговыми приводами и с захватом, выполненным в виде ковша прямоугольного сечения, захват выполнен с возможностью перемещения по дуге в диапазоне 0÷40°, поддоны и ванны имеют средства позиционирования в виде пар проушин; станции со средствами позиционирования имеют средство позиционирования в виде пар конусов с усеченной вершиной и цилиндрическим установочным пояском, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин, поддоны и ванны выполнены со скосами боковых стенок, П-образная рукоятка штатива со скосами и закруглениями имеет длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты ловителя к косинусу угла подъема стрелы захвата в положении зацепления пары захват - ручка штатива, ванны имеют скос стенки, обращенной к подвижному переносчику штативов, под углом 5÷20°.
Сравнение свойств совокупности признаков известного устройства и заявляемого показывает, что
- заявляемый автомат оснащен станцией сушки, отсутствующей в известном устройстве;
- в отличие от известного, заявляемый подвижный переносчик штативов имеет механизм вращения с приводом вращения;
- захват подвижного переносчика штативов в известном устройстве может выполнять движение только по вертикали, а в заявляемом устройстве захват, соединенный с приводом наклона, может перемещаться по дуге в диапазоне 0÷40°;
- захват выполнен в виде ковша прямоугольного сечения;
- скосы основания штатива выполнены под углом 20÷70°;
- в отличие от известного аппарата, в заявляемом устройстве подвижный переносчик штативов может работать в режимах встряхивания, активации, медленного подъема благодаря наличию приводов с шаговым двигателем и программным управлением;
- в заявляемом устройстве штативы снабжены П-образной рукояткой со скосами и закруглениями, имеющей длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты захвата к косинусу угла подъема стрелы подвижного переносчика штативов, причем основание штатива выполнено с закруглениями и скосами под углом 20÷70°;
- в заявляемом устройстве ванны выполнены со скосами стенок, обращенных к подвижному переносчику штативов под углом 5÷20°;
- в заявляемом устройстве захват имеет форму и размеры, обеспечивающие заклинивание в нем П-образной рукоятки штатива в положении зацепления и свободное положение рукоятки в захвате в нижней позиции;
- в отличие от известного, в заявляемом устройстве двигатель и привод установлены на одном валу, что обеспечивает высокую надежность механизмов подъема и вращения подвижного переносчика штативов;
- в заявляемом устройстве станции имеют средства позиционирования в виде пар конусов, что существенно облегчает чистку рабочей камеры;
- в заявляемом устройстве поддоны и ванны имеют средства позиционирования в виде пар проушин.
Следовательно, заявляемое устройство характеризуется отличительными признаками, обусловливающими изобретательский уровень технического решения.
Структура устройства и его работа поясняются Таблицей 1 "Протокол технологической программы окраски по Граму" и графическими материалами фиг.1-4,
где 1 - рабочая камера; 2 - бортик герметизации; 3 - крышка; 4 - рабочий стол; 5 - ванна; 6 - поддон; 7 - пары конусов; 8 - цилиндрический установочный поясок; 9 - проушины; 10 - подвижный переносчик штативов; 11 - захват; 12 - стрела; 13 - блок управления, 14 - сенсорный экран; 15 - штатив; 16 - предметные стекла; 17 - рукоятка; 18 - станция окраски; 19 - станция промывки; 20 - станция сушки; 21 - станция парковки; 22 - датчики присутствия; 23 - сепаратор; 24 - выступы; 25 - пазы под предметные стекла.
Фиг.1. Общий вид автомата для окраски мазков на предметных стеклах.
Фиг.2. Размещение ванн, поддонов на рабочем столе.
Фиг.3. Рабочие положения подвижного переносчика штативов и штатива с предметными стеклами,
где b=(1,1÷1,2)h/cosα,
b - длина рукоятки штатива по вертикали;
h - высота захвата;
α - угол подъема стрелы захвата.
а) начальное положение переносчика штатива и штатива с предметными стеклами;
б) положение зацепления: рукоятка штатива с предметными стеклами в зацеплении с захватом;
в) транспортное положение переносчика штатива и штатива с предметными стеклами.
Фиг.4. Штатив с предметными стеклами.
Автомат для окраски мазков на предметных стеклах состоит из прямоугольной рабочей камеры 1 с бортиком герметизации 2, имеющей прозрачные стенки, с крышкой 3. На рабочем столе 4 размещены станции окраски (фиг.2, п.18), промывки (фиг.2, п.19), сушки (фиг.2, п.20) и парковки (фиг.2, п.21), оборудованные средствами позиционирования ванны 5 и поддона 6 в виде пар конусов 7. Конусы 7 имеют усеченную вершину и цилиндрический установочный поясок 8, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин. Стенка ванны 5, обращенная к подвижному переносчику штативов, имеет скос под углом 5÷20°. Поддон 6 имеет закругления и скосы под углом 20÷70°. Ванна 5 и поддон 6, в свою очередь, оснащены проушинами 9 для позиционирования на станциях с помощью крепления к конусам 7. Подвижный переносчик штативов 10 имеет захват 11, механизм подъема, приводимый в движение приводом подъема, механизм вращения с приводом вращения (не показаны). Выполнение программ окраски мазков на предметных стеклах осуществляется с помощью блока управления и контроля 13. Сенсорный экран 14 позволяет следить за перемещением штатива 15 с предметными стеклами 16 от станции к станции. Штатив 15 снабжен П-образной рукояткой 17 со скосами и закруглениями. Захват 10 подвижного переносчика штативов 9 имеет форму и размеры, обеспечивающие заклинивание в нем П-образной рукоятки 17 при зацеплении, в транспортном положении и освобожденное состояние - в нижней позиции.
Сепараторы 23 смонтированы на внутренней поверхности боковых стенок штатива 15 с помощью крепежных элементов и выполнены в виде гребенки с толщиной выступов 24, равной 1÷4, и шириной пазов 25, равной 1,1÷2,0 толщины предметного стекла, что обеспечивает установку предметного стекла в сепараторе по вертикали, без перекосов.
Автоматическое выполнение запрограммированной методики подвижным переносчиком штативов 9 включает:
1) заклинивание рукоятки 17 штатива 15 в захвате 11 (фиг.3б);
2) подъем штатива 15 с предметными стеклами 16 по дуге с наклоном;
3) перенос штатива от станции к станции (фиг.3в) и установка штатива в ванну или непосредственно на поддон (фиг.3а).
4) перемещение штатива в технологической жидкости и вне ее в заданных режимах (ополаскивание, выдержка, активация, окунание, медленный подъем, встряхивание).
Фиксация, окраска, промывка и сушка осуществляются в закрытой рабочей камере на станциях окраски, промывки, сушки (станция - участок рабочего стола, оснащенный средствами позиционирования ванн, поддонов, штативов с предметными стеклами и предназначенный для их размещения) по заданной программе, перемещение предметных стекол происходит внутри закрытой рабочей камеры с помощью подвижного переносчика штативов, для обеспечения эффективного и единообразного контакта биологического препарата с технологическими жидкостями используются различные последовательности движения штатива со стеклами как в технологической жидкости, так и вне ее (опускание стекла в технологическую жидкость, ополаскивание стекла в технологической жидкости (1-3 возвратно-поступательных движения вверх-вниз сразу после опускания стекла в технологическую, жидкость); активация (периодические возвратно-поступательные движения в технологической жидкости вверх-вниз с последующей паузой, период - 1÷60 сек; окунание стекла в технологическую жидкость на короткий промежуток времени 0,2÷2,0 сек с последующей короткой выдержкой вне технологической жидкости в течение 0,2÷10,0 сек с точностью не менее ±0,006 сек, выдержка стекла в технологической жидкости в течение нескольких минут или десятков минут: 0,5÷60,0 мин, медленное вынимание стекла из технологической жидкости со скоростью не более 10÷12 мм/сек для эффективного удаления технологической жидкости со стекла и из пространства между стеклами, встряхивание штатива со стеклами для эффективного удаления остатков технологической жидкости со стекла и из пространства между стеклами, сушки стекол в потоке теплого воздуха между отдельными операциями для удаления жидкости с поверхности стекла и из объема мазка, окончательной сушки после проведения всех технологических операций в технологической жидкости. Для контроля процесса сушки предусмотрены автоматические температурные регулировки; для контроля наличия ванн и поддонов на станциях окраски, промывки, сушки установлены датчики присутствия.
Эксплуатация автомата осуществляется следующим образом.
Исследователь наносит мазок на предметное стекло 16 с помощью шпателя или иным способом, например с помощью центрифуги, сушит мазок в течение 1÷5 минут при температуре 15÷35°С и устанавливает предметное стекло в штативе 15. Затем исследователь через меню на сенсорном экране программирует работу автомата для окраски мазков на предметных стеклах (фиг.1) в соответствии с выбранной методикой окраски, устанавливает внутри рабочей камеры 1 ванны 5 с технологическими жидкостями и поддоны 6 в порядке, соответствующем программе работы автомата, а штатир 15 с предметными стеклами 16 - на поддон станции парковки 21. После заполнения штатива 15 предметными стеклами оператор помещает штатив на поддон, закрывает крышку 3 автомата для окраски мазков (фиг.1), автомат обнаруживает необработанный штатив и запускает назначенную технологическую программу с использованием, по крайней мере, двух технологических жидкостей для окраски и промывки мазков.
Со станции парковки 21 подвижный переносчик штативов 9 перемещает штатив 15 с предметными стеклами 16 на станцию окраски 18, где происходит выдержка предметных стекол с мазками в растворе фиксатора-красителя в течение заданного программой времени.
Для единообразного выполнения технологических параметров, для смыва с поверхности стекла жидкости из предыдущей ванны и обеспечения контакта мазка с технологической жидкостью штатив при погружении в технологическую жидкость подвергается ополаскиванию (возвратно-поступательному движению вверх-вниз 1÷5 раз).
Для активизации процесса окраски мазков на предметных стеклах подвижный переносчик штативов 10 периодически поднимает и опускает штатив.
Для обеспечения проведения обработки в смеси из разных технологических жидкостей применяется однократное или неоднократное последовательное быстрое окунание штатива сначала в одну технологическую жидкость, а затем в другую; при последующей выдержке пленки разных технологических жидкости на поверхности мазка перемешиваются посредством диффузии, и обработка мазка происходит в смеси технологических жидкостей. Это позволяет реализовать ряд скоростных методик, невозможных в ручном режиме и/или уменьшить количество ванн с технологической жидкостью.
Для удаления технологической жидкости со стекла и штатива за счет поверхностного натяжения технологической жидкости осуществляется медленное вынимание стекла и штатива из технологической жидкости.
Для удаления остатков технологической жидкости со стекла и штатива осуществляется встряхивание стекла и штатива.
Для удаления технологической жидкости со стекла и из мазка применяется промежуточная (между другими технологическими операциями) или окончательная сушка.
По окончании процесса подвижный переносчик штативов 9 перемещает штатив 15 с предметными стеклами на исходный поддон в станции парковки и оповещает лаборанта об окончании процесса.
Окраска и промывка мазков на предметных стеклах может осуществляться в нескольких ваннах с различными технологическими жидкостями. Удалению технологических жидкостей с поверхности обработанных предметных стекол способствует медленный подъем штатива по дуге с наклоном штатива и работа подвижного переносчика штативов 10 в режиме встряхивания.
Конечная операция - транспортировка штатива с предметными стеклами на станцию парковки 21.
Возможно выполнение нескольких программ одновременно.
Подвижный переносчик штативов 10 ориентируется на сигнал, поступающий от датчиков присутствия 22, контролирующих наличие на станциях ванн с технологическими жидкостями. Наличие в ванне штатива с предметными стеклами хранится в памяти подвижного переносчика штативов.
Все станции, кроме станции сушки, комбинированные, т.е. могут использоваться как парковочные при установке в них поддонов, и могут использоваться как технологические при установке в них ванн с технологической жидкостью.
В случае использования всех комбинированных станций под ванны с технологическими жидкостями штатив для обработки помещается в станцию сушки.
Автомат для окраски мазков на предметных стеклах изготовлен в условиях мастерских ООО "ЭМКО". Существует технологическая документация, подтверждающая многократное воспроизведение прибора.
Следовательно, заявляемое устройство соответствуют критерию "промышленная применимость".