Устройство для изготовления срезов биологических тканей

Полезная модель относится к области медицины, биологии, в частности к нейробиологии, и может быть использована для изготовления препаратов биологических тканей, в частности препаратов головного мозга, например переживающих срезов его различных отделов.
На сегодняшний день известен вибротом для производства срезов фиксированных и нефиксированных препаратов биологических тканей, содержащий вибрирующий механизм, позволяющий избежать артефактов при производстве срезов живой ткани, благодаря минимальному колебанию вибрирующего лезвия. (Калинцева Я.И., Мухина И.В., Семьянов А.В Приготовление переживающих срезов мозга крыс: электронное методическое пособие / Нижний Новгород, 2011. - 36 с.). Однако данный прибор имеет объемную конструкцию и сложен в изготовлении и использовании.
Известен микротом, содержащий 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 (RU 2300092, 27.05.2007). Данный микротом также сложен в изготовлении и использовании.
Известен измельчитель тканей McIlwain, разработанный для автоматизированного приготовления препаратов биологических тканей, в частности для биопсии из небольших органов, в том числе для изготовления срезов мозга, представляющий собой подвижную платформу для размещения биологической ткани и автоматизированного ударного ножа, каждый проход которого сопровождается последующим смещением платформы на устанавливаемый оператором шаг (McIlwain Tissue Chopper (The Mickle Laboratory Engineering Co. Ltd., UK., найдено в Интернет 13.07.2022 по адресу: https://campdeninstruments.com/products/mcilwain-tissue-chopper). Измельчитель сложен в изготовлении и использовании и, кроме того, изготовление срезов на данном устройстве возможно только на полностью извлеченном головном мозге, что значительно увеличивает время приготовления препарата и снижает качество структуры ткани.
Известно устройство для приготовления срезов мозга, представляющее собой скол лезвия бритвы, закрепленный в пинцете-держателе с помощью кольцевого фиксатора. Данное устройство вследствие очень маленькой толщины режущей поверхности лишено недостатка скальпеля и позволяет изготавливать переживающие срезы мозга толщиной до 0.3 миллиметра (Кондратенко, Р.В. Влияние коменовой кислоты и ее производных на синаптическую пластичность и систему антиоксидантной защиты в гиппокампе крыс при стрессе / дис. канд. биол. наук: 03.00.13 - М., 2005. - 152 с.). Однако полученные таким способом срезы зачастую не имеют хорошего качества из-за того, что ткань мозга не имеет должной упругости для получения качественного среза за один проход режущего инструмента.
Данный источник информации рассмотрен в качестве ближайшего аналога.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение арсенала технических средств, для изготовления срезов биологических тканей с низкой упругостью за один проход режущего инструмента, например, мозговой ткани, с высоким качеством получаемых переживающих срезов биологической ткани.
Технический результат достигается тем, что создано устройство для изготовления срезов биологических тканей, содержащее лезвие ножа, держатель лезвия ножа, подвижную и неподвижную части направляющих держателя лезвия ножа, корпус-рукоятку, а также электромагнитную катушку с сердечником, плоскую пружину и ограничитель хода держателя лезвия ножа, установленные в цилиндрическом корпусе, при этом внутри корпуса-рукоятки установлен держатель лезвия ножа, на одном конце которого, выступающем из корпуса-рукоятки, закреплено лезвие ножа и подвижные части направляющих держателя лезвия ножа, выполненные в виде Г-образных штырей, установленных с возможностью перемещения с зазором внутри полых трубок неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа, закрепленных на корпусе-рукоятке, на другом конце жестко закреплен сердечник электромагнитной катушки, на одной оси с которыми размещен ограничитель хода держателя лезвия ножа с возможностью взаимодействия с плоской пружиной и сердечник электромагнитной катушки, электромагнитная катушка через соединительные провода связана с трансформаторным блоком, соединенным с бытовой электрической сетью, через педаль управления лезвием ножа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами ( фиг 1 и фиг. 2).
На фиг. 1 представлен общий вид устройства с разрезом по его инструментальной части;
на фиг. 2 представлен вид А (увеличено).
На фигурах использованы следующие обозначения: 1 - лезвие ножа, 2 - держатель лезвия ножа, 3 - подвижные части направляющей держателя лезвия ножа, 4 - неподвижные части направляющей держателя лезвия ножа, 5 - корпус-рукоятка, 6 - электромагнитная катушка, 7 - сердечник электромагнитной катушки, 8 - плоская пружина, 9 - ограничитель хода держателя лезвия ножа, 10 - цилиндрический корпус, 11 - соединительные провода, 12 - педаль управления лезвием ножа, 13 - трансформаторный блок, 14 - вилка сетевого шнура.
Устройство для изготовления препаратов биологических тканей содержит лезвие ножа 1, соединенное с держателем лезвия ножа 2, установленным в корпус-рукоятку 5 и стабилизируемым подвижными частями направляющих держателя лезвия ножа 3 и неподвижными частями направляющих держателя лезвия ножа 4. Причем на одном конце держателя лезвия ножа 2, выступающем из корпуса-рукоятки 5, закреплено лезвие ножа 1 и подвижные части направляющих держателя лезвия ножа 3, выполненные в виде Г-образных штырей, установленных с возможностью перемещения с зазором, не превышающим 0.2 миллиметра, внутри полых трубок неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 4, закрепленных на корпусе - рукоятке 5.
Другой конец держателя лезвия ножа 2 жестко соединен с сердечником 7 электромагнитной катушки 6. Сердечник 7 электромагнитной катушки 6 взаимодействует с плоской пружиной 8 и ограничивается в перемещении ограничителем хода держателя лезвия ножа 9. Изменение свободного хода держателя лезвия ножа 2 происходит за счет вращения ограничителя хода держателя лезвия ножа 9 в цилиндрическом корпусе 10 и поджиме плоской пружины 8. Электромагнитная катушка 6 через соединительные провода 11 подключается к трансформаторному блоку 13, питаемому от бытовой электрической сети 220 В 50 Гц. В электрическую цепь между электромагнитной катушкой 6 и трансформаторным блоком 13 подключена контактная педаль управления лезвием ножа 12. Лезвие ножа 1 на держателе лезвия ножа 2 закрепляют, например, с помощью воскового клея, например WAX ADHESIVE (Al Dente).
Устройство для изготовления препаратов биологических тканей работает следующим образом.
Трансформаторный блок 13, подключенный к бытовой сети 220 В 50 Гц, понижает это напряжение до уровня 12 В, сохраняя частоту 50 Гц. Далее это напряжение подается через педаль управления лезвием ножа 12 на электромагнитную катушку 6, генерируя в ней переменное электромагнитное поле частотой 50 Гц. Данное переменное поле приводит в движение сердечник 7 электромагнитной катушки 6, совершающий движения против удерживающей его плоской пружины 8. Амплитуда возвратно-поступательного движения сердечника 7 электромагнитной катушки 6 передается держателю лезвия ножа 2 и ограничивается в продольной плоскости ограничителем хода лезвия ножа 9. Возвратно-поступательное движение держателя лезвия ножа 2 передается непосредственно самому лезвию ножа 1 и стабилизируется в горизонтальной и вертикальной плоскостях с помощью направляющих, представляющих собой неподвижные части направляющих держателя лезвия ножа 4, выполненных в виде полых трубок, закрепленных на корпусе-рукоятке 5 и подвижные части направляющих держателя лезвия ножа 3, выполненных в виде Г - образных штырей, закрепленных на держателе лезвия ножа 2 (фиг. 2), свободно двигающихся внутри полых трубок неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 4 с зазором, не превышающим 0.2 мм, обеспечивающим одновременно как свободу движения держателя лезвия ножа 2, так и его стабилизацию. Зазор в 0,2 мм был установлен экспериментально и отражает его оптимальное значение для работы устройства в используемых при эксперименте габаритах. При других соотношениях габаритных размеров элементов конструкции зазор будет иметь другой размер, главным условием является наличие зазора. Штыри подвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 3 выбраны Г-образной формы для надежного закрепления на держателе лезвия ножа 2 и свободного движения внутри трубок неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 4.
Кроме того, следует отметить, что выполнение подвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 3, а соответственно, и неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 4 не менее двух, приводит к повышению стабильности работы устройства, в части, при возвратно-поступательном движении держателя лезвия 2 при передаче движения непосредственно самому лезвию ножа 1 и стабилизации в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Количество подвижных и неподвижных частей направляющих держателя лезвия ножа 3 и 4 может быть три, четыре. Корпус-рукоятка 5 выполнена металлической, например марка 20х13, ЗЭ 90-ВИ, а лезвия ножа 1 - сталь 50х14МФ, 20х13, ВЗК.
Следует также отметить, что частота вибрации лезвия ножа 1 равна частоте переменного напряжения, подаваемого на электромагнитную катушку.
Технический результат достигается за счет обеспечения стабилизации перемещения лезвия ножа 1 в вертикальной и горизонтальной плоскостях по отношению к препарату. При этом использование вибрации лезвия ножа обеспечивает как изготовление срезов с качественной поверхностью, лучшей по сравнению с аналогами, так и более высокую скорость их приготовления, что значительно улучшает выживаемость получаемых препаратов биологических тканей и увеличивает количество срезов, получаемых от одного объекта.
Конструкция устройства позволяет осуществлять манипуляции без извлечения биологического материала (ткани, органа), в частности, получать срезы головного мозга, находящегося в черепе.
Таким образом, за счет использования предлагаемого решения обеспечивается изготовление срезов с качественной поверхностью и лучшей выживаемостью получаемых препаратов биологических тканей.