УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
DEVICE FOR CONTAINING HYSTOLOGICAL AND BIOLOGICAL SAMPLES

Заявляемое изобретение относится к медицине и биологии, в частности к инструментам для микроскопических исследований и диагностики, а именно к устройствам для заключения гистологических и биологических образцов в оптическую среду для последующего микроскопического исследования.
Подготовленные и окрашенные гистологические и биологические образцы помещают (заключают) в особые среды для создания оптически однородной среды и сохранения их в течение срока, необходимого для исследования. В качестве оптических сред используют различные вещества, например, канадский бальзам, цедакс или полистирол. На образец, помещенный на предметное стекло, наносят каплю (несколько капель) раствора одного из указанных веществ в подходящем растворителе и накрывают покровным стеклом. После высыхания растворителя заключенные в оптическую среду образцы могут сохраняться без изменений в течение нескольких лет.
В крупных лабораториях, специализирующихся на гистологических и биологических исследованиях, в которых ежедневно обрабатываются сотни срезов (образцов), для заключения используют высокопроизводительные устройства.
Известно устройство для заключения образцов Consul английской фирмы Shandon (Shandon Consul. A versatile automatic coverslipper. Проспект фирмы Shandon Life Sciences Intern. Ltd.), включающее бункер-накопитель покровных стекол с толкателем для выкладки покровных стекол, держатель предметных стекол, дозатор раствора оптической среды и узел прокатки.
Держатель предметных стекол представляет собой полурамки, закрепленные на стержне с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной стержню. Узел прокатки в устройстве Consul представляет собой столик и два ролика, расположенные в исходном положении ниже покровного стекла. Столик вместе с роликами имеет возможность перемещаться перпендикулярно плоскости покровного стекла, а ролики способны также отклоняться вместе с подпружиненными шатунами.
Предметные стекла устанавливаются на штанге, которая перемещается вертикально. С помощью поворотного устройства предметное стекло доставляется в рабочую зону. Накопитель покровных стекол установлен на станине, так же как и система дозировки технологического раствора.
Устройство Consul работает следующим образом:
Толкатель покровных стекол, двигаясь по направляющим, перемещает нижнее стекло из бункера-накопителя в рабочую зону. Сверху на покровное стекло поступает доза раствора оптической среды. Поворотное устройство поворачивает полурамку с предметным стеклом вокруг штанги и доставляет предметное стекло в рабочую зону так, что оно располагается над покровным стеклом образцом вниз. Столик узла прокатки, поднимаясь, приближает покровное стекло к предметному. Толкатель узла прокатки продолжает поднимать ролики до их соприкосновения с покровным стеклом, после чего подпружиненные шатуны начинают отклоняться, а ролики катятся по поверхности покровного стекла. Таким образом, центральная часть покровного стекла обжата столиком, а боковые части прокатаны роликами. После этого узел прокатки, опускаясь, отходит от стекол, а поворотное устройство возвращает полурамку с заключенным предметным стеклом в исходное положение.
Устройство Consul позволяет заключать до 400 образцов в час; высокая производительность позволяет успешно использовать его в лабораториях, специализирующихся на патогистологических исследованиях.
Недостатком устройства Consul является горизонтальное расположение покровного и предметного стекол в момент опрессовки, при котором затруднительно выгнать пузырьки воздуха, образующиеся в оптической среде.
3
Также известно устройство для заключения образцов (патент США №4428793, МКИ В65С 9/08, опубликованный 31.01.1984), включающее бункер-накопитель покровных стекол, столик для размещения предметных стекол и средство для извлечения покровного стекла из бункера-накопителя, перемещения его к столику, на котором размещено предметное стекло, и опускания покровного стекла на предметное стекло для заключения гистологического образца.
Указанное средство представляет собой держатель, на котором размещены вакуумная присоска и подпружиненный толкатель, при этом присоска расположена выше толкателя. Устройство вертикально опускают в бункер-накопитель покровных стекол так, чтобы присоска захватила покровное стекло; при этом пружина толкателя сжимается и он оказывается на одном уровне с присоской. После извлечения покровного стекла из бункера накопителя пружина толкателя разжимается, опуская край покровного стекла. Средство переносит покровное стекло к столику с предметным стеклом под углом к горизонтали, обусловленным разновысоким положением присоски и толкателя. Средство опускает покровное стекло нижним концом на край предметного стекла, на котором размещена капля или полоска среды для заключения. Толкатель придерживает покровное стекло, пока указанное средство снижают. Пружина толкателя при этом сжимается до тех пор, пока присоска и толкатель не оказываются на одной горизонтали, после чего вакуумную присоску отделяют от покровного стекла. Таким образом покровное стекло опускается на предметное стекло постепенно, под углом, что способствует освобождению среды от пузырьков воздуха.
Недостатком известного устройства является то, что единичное покровное стекло, толщина которого не превышает 0,06-0,25 мм, с трудом отделяется от стопы стекол в бункере-накопителе, тем более, что при каждом отделении с помощью указанного устройства стопа покровных стекол поджимается подпружиненным толкателем. Кроме того, придерживание покровного стекла подпружиненным толкателем во время его укладки на предметное стекло с усилием, необходимым для сжимания пружины, может привести к повреждению гистологического образца.
6
Также известно устройство для извлечения и укладки покровных стекол (патент США №5989386, МКИ В32В 31/04, опубл. 23.11.1999), включающее головку, на одном конце которой две вакуумные присоски размещены на плоскостях, находящихся под углом друг к другу. Между присосками размещен подпружиненный плунжер, управляемый соленоидом и способный двигаться вверх и вниз. Во втянутом положении плунжер может не касаться покровного стекла. Головка включает также подпружиненный рычаг, расположенный на другом конце головки, за присосками и плунжером. Устройство работает следующим образом. Головка опускается в бункер-накопитель покровных стекол до тех пор, пока не касается плунжером верхнего стекла, после чего присоски захватывают верхнее стекло. Под действием пружины плунжера и угловой ориентации присосок захваченное покровное стекло изгибается и отрывается от стопы стекол. Головка переносит покровное стекло к предметному стеклу. Противоположный захваченному присосками конец покровного стекла опускается вниз рычагом, таким образом, что покровное стекло опускается на предметное стекло под углом к горизонтали. Головка движется вниз до того момента, когда конец покровного стекла, захваченный присосками, ляжет на предметное стекло. Рычаг, укрепленный на головке с возможностью совершать движения по и против часовой стрелки, укладывает покровное стекло на предметное, после чего присоски отсоединяются.
Устройство по патенту США №5989386 предназначено для того, чтобы извлекать «большой процент свободных покровных стекол», однако практика показывает, что вакуумные присоски не могут отделять каждый раз одно свободное стекло, и покровные стекла приходится выталкивать из бункера другими приспособлениями, после чего стекло можно захватить с помощью присосок. Использование в указанном устройстве подпружиненных плунжера и рычага, так же как и в устройстве по патенту США №4428793, может привести к повреждению гистологического образца.
7
Также известно устройство для заключения гистологических образцов (патент США №6474386, МКИ В65Н 29/24 опубл. 05.11.2002), позволяющее тщательно удалить воздух из пространства между покровным и предметным стеклами. Указанное устройство включает платформу для предметного стекла и средство для захвата и наклонного укладывания покровного стекла на предметное стекло. Средство для захвата и укладывания покровного стекла включает смонтированные на вертикальной стойке, размещенной возле платформы, цилиндр, снабженный мотором и способный передвигаться вверх и вниз по стойке. На цилиндре смонтирована также рукоятка, снабженная отдельным мотором, способная совершать движения по и против часовой стрелки. На свободном конце рукоятки закреплена вакуумная присоска, соединенная с вакуумирующим насосом. Рукоятка может поднять вакуумную присоску и опустить ее до уровня, на котором захваченное покровное стекло будет в горизонтальном состоянии.
Устройство по патенту США №6474386 работает следующим образом.
На платформе размещают предметное стекло с гистологическим образцом и нанесенным пятном среды для заключения. Средство для захвата с помощью присоски захватывает за один конец покровное стекло и размещает его над предметным стеклом так, что захваченный конец находиться выше свободного конца. Затем цилиндр передвигается вниз до уровня, когда горизонтальная ось крепления рукоятки оказывается ниже предметного стекла, размещенного на платформе. В этом положении нижний конец покровного стекла касается края предметного стекла под острым углом к горизонтали. Рукоятка вращается мотором против часовой стрелки, и покровное стекло, удерживаемое присоской, плавно укладывается на предметное стекло, после чего присоска отсоединяется. Указывается, что устройство позволяет заключить гистологический образец без повреждения.
Недостатком указанного устройства является захват покровного стекла с помощью вакуумной присоски. Такая конструкция требует вакуум-насоса и достаточно сложного управления, что утяжеляет устройство и удорожает его изготовление.
7
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому устройству является устройство для заключения гистологических и биологических образцов [WO 2004/077051, МКИ G01N 33/48, опубл. 10.09.2004], включающее рабочую зону, бункер для покровных стекол с прорезью в нижней части бункера, толкатель покровных стекол, выполненный в форме пластины, средство для укладывания покровного стекла, способное совершать возвратно-поступательное движение над рабочей зоной и пресс, соединенный с приводом возвратно-поступательного движения средства для укладывания покровного стекла. Указанное средство выполнено в форме гребенки; рабочая зона (платформа для размещения предметного стекла) ограничена со стороны средства для укладывания вертикальным упором с прорезями, в которые входят зубья гребенки; пресс выполнен в форме сегмента цилиндра или в форме валика.
Устройство по WO 2004/077051 работает следующим образом.
В рабочую зону помещают предметное стекло с гистологическим образцом, на которое наносят пятно (полоску) среды для заключения. Гребенку (средство для укладывания) размещают над предметным стеклом и на нее выдвигают покровное стекло толкателем из бункера. Покровное стекло опускают под углом на предметное стекло, постепенно выдвигая гребенку из пространства между предметным и покровным стеклами. Одновременно с движением гребенки приходит в действие пресс, прижимающий покровное стекло к предметному.
Устройство по WO 2004/077051 позволяет заключать гистологические образцы без пузырьков воздуха и нарушения ткани образца и не требует пневматических и вакуумирующих устройств, усложняющих управление. Однако оно имеет следующие недостатки.
Доступ в рабочую зону для чистки и других операций обслуживания затруднен тем, что над ней размещены гребенка и пресс с системой передач. Для обслуживания рабочей зоны приходится разбирать всю надстройку. Кроме того, поскольку покровные стекла разных производителей несколько различаются по ширине, вертикальный упор с прорезями не обеспечивает точного размещения покровного стекла на предметном. Стекло «гуляет», что вызывает затруднения в дальнейшей работе с заключенными образцами.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении обслуживания прибора, а также в повышении точности размещения покровного стекла на предметном.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для заключения гистологических и биологических образцов, включающем рабочую зону, бункер для покровных стекол с прорезью в нижней части, толкатель покровных стекол, выполненный в форме пластины, средство для укладывания покровного стекла, способное совершать возвратно-поступательное движение над рабочей зоной, и пресс, соединенный с приводом возвратно-поступательного движения средства для укладывания, толкатель для покровного стекла выполнен в форме пластины, толщина которой меньше толщины покровного стекла, средство для укладывания покровного стекла выполнено в виде по крайней мере одной подпружиненной пластины или иглы, имеющей длину, превышающую ширину толкателя, и размещено непосредственно под толкателем покровного стекла, при этом ось вращения средства для укладывания покровного стекла укреплена в одном креплении с основанием толкателя, указанное крепление соединено с приводом возвратно-поступательного движения в направлении, перпендикулярном рабочей зоне, представляющим собой каретку, на которой размещены также направляющие для опускания и подъема пресса, выполненного в форме по крайней мере одного эластичного прижимного элемента, укрепленного на рычаге, имеющем боковой упор, размещающийся в контакте с направляющими на каретке.
Средство для укладывания покровного стекла может быть выполнено в виде двух подпружиненных узких пластин или игл, размещенных под толкателем в одном креплении с ним.
Длина узкой пластины или иглы должна превышать ширину толкателя более чем на треть ширины покровного стекла, но не более чем на ширину покровного стекла.
В рабочей зоне может быть дополнительно размещена поверхность, страхующая предметное стекло от чрезмерного опускания.
Заявляемое устройство может быть описано со ссылками на чертежи, представленные на фиг.1-10.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство.
На фиг.2-4 представлено заявляемое устройство в процессе заключения образцов.
На фиг.5 представлено укрупненное изображение узла заключения в момент выдвижения покровного стекла из бункера (соответствует позиции на фиг.2).
На фиг.6-10 представлено движение упора пресса по направляющим в процессе работы устройства.
У корпусной стены 1 (фиг.1-4) размещена с возможностью горизонтального перемещения вдоль стены 1 каретка 2, являющаяся приводом возвратно-поступательного движения. К каретке 2 присоединено крепление 3, в котором укреплено основание толкателя 4 покровного стекла и ось вращения 5 средства для укладывания покровного стекла, выполненного в виде пластины или иглы 6. Верхняя поверхность пластины или иглы 6 касается нижней поверхности толкателя 5; длина пластины или иглы 6 больше ширины толкателя 5 по крайней мере на треть ширины покровного стекла. Пластина или игла 6 подпружинена пружиной 7. Покровные стекла 8 размещены в бункере 9 покровных стекол. Предметное стекло 10 с гистологическим или биологическим образцом помещается в рабочую зону устройства, в которой имеется страховочная поверхность 11, выполненная в форме параллельных стержней, или петли, или решетки. Пресс, включающий эластичный прижимной(ые) элемент(ы) 12, размещенный на рычаге 13, имеет боковой упор 14; рычаг установлен с возможностью поворота на корпусной стене 1 креплением 15. Пресс может включать 1-3 эластичных прижимных элементов 12; в том случае, если прижимных элементов больше одного, они крепятся в ряд на пластине. Боковой упор 14 достигает поверхности каретки 2. На каретке 2 размещены направляющие 16, выполненные в форме двух криволинейных поверхностей. Направляющие 16 размещены на каретке 2 с зазором и соединены подпружиненной пластиной 17. В нерабочем состоянии упор 14 пресса размещается на верху направляющих 16 (см. фиг.6).
Средство для укладывания покровных стекол может быть выполнено в виде одной пластины или иглы; однако пластин или игл может быть больше. В последнем случае несколько пластин или игл размещаются на оси вращения 5 и подпружинены пружиной 7.
Устройство работает следующим образом.
В рабочую зону помещается предметное стекло 10. Одновременно на стекло 10 помещается из дозатора (не показан) полоска 18 среды для заключения (например, раствор полистирола в ксилоле)(см. фиг.2). При движении каретки 2 вправо толкателем 4 покровное стекло 8 выталкивается из бункера 9 на узкую пластину или иглу 6 так, как это показано на фиг.5. При этом покровное стекло 8 в этой позиции фиксируется снизу подпружиненной пластиной или иглой 6, а сверху краем стенки бункера 9 и точно располагается над предметным стеклом. Одновременно при движении каретки 2 вправо упор 14 пресса скользит по направляющим 16 поверх пластины 17 (фиг.7) и, спускаясь с направляющих 16, позволяет прессу опуститься на покровное стекло (фиг.2 и 8). Освобожденный пресс отклоняет своей тяжестью покровное стекло 8 за счет опускания пластины или иглы 6, которая подпружинена пружиной 7 и поворачивается на оси 5 (фиг.3). Покровное стекло 8 опускается на предметное стекло 10 под углом со стороны полоски 18 среды для заключения. После касания покровного и предметного стекол каретка 2 движется влево, пластина или игла 6 выходит из-под покровного стекла (фиг.4 и 9) и возвращается затем в исходное состояние пружиной 7. После вывода пластины или иглы 6 покровное стекло уложено на предметное. Упор 14 при движении каретки 2 принудительно возвращается через зазор между направляющими поверхностями 16, приподнимая подпружиненную пластину 17 (фиг.10), в исходное положение, такое, как показано на фиг.6.
Работа заявляемого устройства может быть автоматизирована. Весь цикл заключения занимает 7-9 с.
Обслуживание прибора просто, рабочая зона доступна, если откинуть рычаг пресса на креплении 15 в сторону (вправо). Размещение толкателя 4 и средства для укладывания 6 вместе так, как это представлено в описании и на чертежах, позволяет контролировать положение покровного стекла и точно укладывать его на предметное.