Ротационный микротом с вибрирующим режущим устройством для получения срезов живых растительных тканей
ROTARY MICROTOME WITH VIBRATING CUTTING DEVICE FOR OBTAINING SECTIONS OF LIVING PLANT TISSUES

Изобретение относится к приборам, используемым в области исследования микроскопического строения биологических объектов.
В настоящий момент известны устройства и приборы, позволяющие готовить срезы из живых тканей биологических объектов для последующего изучения их микроскопического строения.
Известен вибрационный микротом (SU 134895, МПК G01N 1/06, опубл. 1961 г.) предназначенный для изготовления срезов животных и растительной тканей, состоящий из смонтированных на массивном основании ножа, держателя препаратов и механизма микроподачи, отличающийся; тем, что, в целях улучшения качества срезов и упрощения предварительной обработки препаратов, микротом снабжен вибратором, колебания которого передаются ножу посредством шарнирных передач.
Недостатком известной модели является использование для передачи колебаний ножу шарнирных соединений. Наличие трущихся вибрирующих поверхностей вызывает необходимость их смазки и поддержания постоянной величины зазоров, от состояния которых зависит стабильность движения ножа и постоянство толщины срезания.
Известен вибрационный микротом для мягкой ткани (SU 459686, МПК G01N 1/06, опубл. 05.02.1975 в основе которого лежит нож укрепленный на пластинчато-струнной подвеске с возможностью регулировки ее упругости. Высокое  качество получаемых срезов, достигается тем, что держатель образцов выполнен в виде двух направляющих плоских пластин, расположенных до и после ножа в плоскости резания.
Недостатком данной модели является применение струнной подвески, которая не исключает поперечных колебаний ножа.
Известен вибрационный микротом для мягкой ткани (SU 694456, МПК G01N 1/06, опубл. 30.10.1979), в котором для повышения качества получаемых срезов микротом  снабжен механизмом подачи образца.
Недостатком выше перечисленных устройств является применение волнистых лент требующих периодической подтяжки.
Известны вибрационные микротомы, выпускаемые промышленностью: Campden 7000smz; Campden 5000smz; Leica VT1200S; KD-400. Согласно спецификации выше перечисленные микротомы применяются для приготовления срезов тканей животных.
Предлагаемые в настоящее время готовые решения (приборы) для приготовления срезов мягких (живых) тканей: вибрационные микротомы Campden 7000smz, Campden 5000smz, Leica VT1200S. Согласно спецификации выше перечисленные микротомы применяются для приготовления срезов тканей животных.
Известны ротационные микротомы с механизмом удержания образца и его подачи на нож и сам нож.  Например, микротом по патенту РФ 2287143, МПК G01N1/06, опубл. 10.11.2006, выбранный за прототип, содержит станину, узел держателя объекта для проведения вертикального режущего движения, узел держателя ножа для режущего элемента, состоящего из режущего ножа или лезвия в сочетании с держателем лезвия, при этом узел держателя ножа выполнен в виде двух боковых щек, выступающих вперед от нижнего участка станины.
Однако существующая конструкция ротационного микротома и использование монолитного стального ножа позволяет получать срезы только на зафиксированных в парафине биологических материалах.
Применяемый нож не позволяет получать срезы на живых тканях.
Целью изобретения является получение на микротоме ротационного типа срезов живых (мягких) растительных тканей. Это достигается путем установки в ножедержатель, режущего элемента с вибрирующим лезвием.
Технический результат, состоит в том, что изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей и получение срезов живых мягких растительных тканей, а также позволяет снизить затраты на регулировку и ремонт режущего элемента.
Технический результат достигается тем, что ротационный микротом,  содержит станину, объектодержатель, маховик, ножедержатель с зажимным режущим вибрирующим устройством, согласно изобретения,  режущее устройство представляет собой металлическую Н - образную станину с боковых сторон которой закреплены натянутые прямые упругие пружинящие  металлические ленты, к средней части лент прикреплена металлическая подложка с пластиной для установки и фиксации лезвия бритвы, с наружной стороны одной  металлической ленты установлен электромагнитный якорь и с этой же стороны на станине закреплен электромагнитный сердечник, взаимосвязанный с установленным напротив генератором электрических импульсов, который в рабочем состоянии подает электрические импульсы равные резонансной частоте упругих лент, обеспечивая  равномерные продольно-поступательные движения подложки с лезвием бритвы и получение срезов живой растительной ткани, зафиксированной в объектодержателе между слоями мягкого материала.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема вибрирующего элемента, предназначенного для установки на микротом ротационного типа: а) – общий вид; б) в поперечном сечении на линии разреза А-А; с) в поперечном сечении на линии разреза Б-Б. На фиг. 2. показано крепление металлических пружинящих ленты к подложке лезвия. На фиг. 3 показано крепление ленты-пружины к станине. На фиг. 4 - расположение лезвия бритвы на пластине для установки лезвия. На фиг.5 - общий вид ротационного микротома. На фиг. 6 микрофотография поперечного среза листа Циперуса.
Изобретение основано на разработке новой конструкции режущего элемента микротома.
Режущее устройство содержит следующие конструктивные элементы:
- металлическую «Н» - образную станину (1);
- натянутые прямые упругие пружинящие металлические ленты (2);
- металлическую подложку лезвия (3);
- пластина для установки лезвия (4);
-  фиксатор лезвия бритвы (5);
- сердечник электромагнита (6);
- генератор электрических импульсов (7);
- магнитный якорь (8);
- скоба фиксатор сердечника электромагнита (9);
- кронштейн для установки сердечника электромагнита (10);
- опорная пластина для зажимных винтов ножедержателя микротома (11);
- опорная шпилька для лезвия бритвы (12);
- шпилька с резьбой (13);
- уплотнительная шайба 14 зажима-фиксатора подложки лезвия на пружинящей ленте;
- коромысло (15);
- опорно-регулировочный винт (16).
- гайка фиксатора лезвия бритвы (17);
- лезвие бритвы (18);
- упор (19);
- зажимная скоба (20);
- резиновый демпфер (21);
- шпилька (22) для крепления к станине;
- винт (23).
Ротационный микротом содержит станину (24), объектодержатель (28), маховик (27), ножедержатель (25) с зажимным режущим вибрирующим устройством (26), которое выполнено в виде металлическую Н - образной станины (1) с закрепленными на ней конструктивными элементами (фиг.5). С двух сторон станины закреплены прямые упругие металлические ленты (2). К средней части лент (2) подвешена металлическая подложка (3) с пластиной (4) для установки и фиксации лезвия (18). На одной металлической ленте вдоль линии острия лезвия (18) установлен магнитный якорь (8), с той же стороны на станине (1) установлен электромагнитный сердечник (6), взаимосвязанный с расположенным напротив его генератором электрических импульсов (7), который в рабочем состоянии подает электрические импульсы равные резонансной частоте упругих лент (2), обеспечивая  продольно-поступательные движения подложки с лезвием бритвы и получение срезов живых мягких растительных тканей .
Сборка конструктивных элементов и регулировка режущего устройства осуществляется следующим образом.
Все элементы устройства (фиг. 1, а) кроме генератора (7) и фиксатора лезвия бритвы (5) собраны и закреплены на «Н» - образной не разборной металлической станине (1). Металлическая подложка (3) лезвия в поперечном сечении имеет различную форму, обозначенную на линиях разреза А-А, Б-Б. На линии разреза А-А (фиг. 1, б) подложка лезвия представляет собой металлическую пластину, подвешенную между плоскостью станины (1) и опорной пластиной (11). На линии разреза Б-Б (фиг. 1, с) подложка имеет форму прямоугольного треугольника. Основанием треугольника (наибольший катет треугольника) является продолжающейся подложкой (3), к которой под углом близким к 15° жестко прикреплена металлическая пластина (4) на которую устанавливается лезвие бритвы (18). Угол наклона пластины (4) задается упором (19). Металлическая пластина (4) имеет две опорных шпильки (12) и две шпильки с резьбой (13), предназначенные для фиксации лезвия бритвы (18) фиксатором (5) в плоскости пластины (4). Прижим фиксатора (5) к пластине (4) осуществляется посредством гаек (17), накручиваемых на шпильки (13). Металлическая подложка лезвия (3) устанавливается на станину (1) посредством металлических лент (2). В середине каждой ленты имеются два отверстия для крепления ленты (2) к подложке (3) лезвия посредством зажимной скобы (20), уплотнительной шайбы (14) и резинового демпфера (21) (фиг.2). С торцов подложка (3) лезвия загнута на 90º, таким образом, что плоскость подложки (3) параллельна плоскости ленты (2). В изогнутой торцевой часть подложки (3) имеются два отверстия для зажимной скобы (20). Со стороны электромагнита крепление подложки (3) к упругой ленте (2) аналогично, за тем исключением, что к уплотнительной шайбе (14) жестко прикреплен магнитный якорь (8).  Концы упругой ленты (2) с помощью шпильки (22) (фиг.3) крепятся к коромыслу (15), позиционирование подложки (3) и натяжка пружинящих лент осуществляется с помощью опорно-регулировочных винтов (16), вкручиваемых в коромысло (15) и упирающиеся своим основанием в углубления на торцах станины (1).
С помощью опорно-регулировочных винтов (16) необходимо добиться такого положения подложки лезвия (3), что бы она не касалась станины, и была по отношению к ней в параллельной плоскости. После окончания регулировки положения подложки (3) на станину (1) с помощью клея (типа «Момент») прикрепляются опорные пластины (11) для зажима в ножедержателе (25) микротома.
Сама конструкция микротома (фиг. 5) содержит: станину микротома (24); ножедержатель (25); режущее вибрирующее устройство, описанное выше (26); маховик (27); объектодержатель (28).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
После сборки вибрирующее режущее устройство (26) устанавливается во вкладыш ножедержателя (25) ротационного микротома и фиксируется зажимными винтами. Предварительно с микротома удаляется механизм автоматической подачи транспортерной ленты (если он мешает установке). В объектодержатель (28) микротома устанавливается образец живой растительной ткани, зафиксированный между слоями мягкого материала (типа пенопласт) и зажимается винтом объектодержателя. Основание ножедержателя (25) подводится к объекту. Лимбом микротома устанавливается необходимая толщина среза. Включается генератор импульсов (7), задающий продольные колебания подложке (3) с лезвием (18). Вращением маховика (27) привода ротационного микротома добиваются медленного опускания объекта на кромку вибрирующего лезвия (18). Полученный срез остается на лезвии (18).
Механизм работы.
Импульсы электрического тока, от генератора (7) поступают на катушку сердечника электромагнита (6). В момент прихода электрического сигнала в катушку электромагнита (6), электромагнитное поле в сердечнике имеет максимальную напряженность, что способствует смещению якоря (8) к сердечнику (6). Поскольку якорь жестко скреплен посредством уплотнительной шайбы (14) с подложкой (3) с закрепленным на ней лезвием (18), смещение, вызванное магнитным полем, так же передается подложке (3) и лезвию бритвы (18). В момент отсутствия импульсов с генератора подложка с лезвием бритвы (18) за счет упругих сил пружинящих лент (2) возвращается в исходное положение, таким образом, задаются продольные колебательные движения подложки (3) и соответственно установленному на неё лезвию (18). Подвешивание подложки (3) лезвия бритвы (18) на прямых упругих металлических пружинящих лентах (2), обеспечивает равномерность колебательных движений, повышает рабочий ресурс и снижает затраты на регулировку и ремонт.
Таким образом, подвешенная на металлических лентах подложка лезвия приводится в колебательное движение вдоль линии острия ножа (лезвия бритвы) электромагнитом, на который от генератора подаются электрические импульсы близкие или равные резонансной частоте ножа. Именно за счет продольно колебательных движений лезвия реализуется возможность приготовления срезов живой растительной ткани, зафиксированной между слоями мягкого материала. При использовании в качестве режущего элемента неподвижного ножа приготовить четкие срезы живых растительных тканей без их значительного повреждения крайне затруднительно. Результаты лабораторных испытаний (фиг. 6) показали, что применение разработанного микротома в отличие от применяемых вибрационных микротомов, позволят упростить приготовление срезов живых растительных тканей и не требует предварительного охлаждения образца и калибровки позиционирования виброножа. Время подготовки образца для получения срезов существенно сокращается за счет исключения процесса фиксации материала в парафине. Ротационный микротом с вибрирующим режущим устройствомприготовления позволяет готовить срезы живых растительных тканей (черешок листа, листовая пластинка, таллом лишайника) толщиной от 15 мкм до 50 мкм.