[發明專利]具有線性壓電致動器的切片機

有效

• 申請號: 201310192758.5
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103575563B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: R·沃爾特
• 申請（專利權）人: 徠卡生物系統努斯洛克有限公司
• 主分類號: G01N1/06
• 分類號: G01N1/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 顧峻峰

技術領域

本發明涉及一種切制薄片的切片機，包括用于接納待切片樣品的樣品架和用切割樣品的切割單元。還提供了為設定薄片厚度而產生樣品架和切割單元之間的進給移動的驅動單元。

背景技術

為了執行切片操作，將樣品（例如組織樣品）夾持在樣品架上，該樣品架由驅動單元驅動，使之相對于切割單元往復移動而切割樣品。在這樣的往復移動后（即從該樣品上切下薄片后），樣品架和切割單元之間的距離須按下一薄片的厚度減少。這種大體上水平方向的運動稱為“進給移動”。進給移動和往復移動彼此正交，往復移動是垂直的，而進給移動是水平的。

已知切片機的進給移動，通過自由轉動桿和/或螺桿-螺母系以統純機械方式實現。還知有采用步進馬達和螺桿-螺母系統以機電方式實現進給的切片機。文獻DE 10 2008016165 B5記載的切片機包括用于彼此相對地移動樣品架和切割單元的線性馬達。

已知切片機的缺點是分辨率受限，即薄片的最小可調節厚度受到螺桿-螺母系統的螺距和步進馬達的最小步進分辨率的限制。為了能夠實現很小的步進以獲得非常薄的切片，必需（尤其是）采用具有昂貴的螺桿-螺母組件的非常復雜的設計。這類設計還要求高成本的復雜的軸承布置，并且涉及高的間隔和重量要求。而且，高分辨率的螺桿-螺母組件的這類昂貴設計存在如下缺點：它們不允許樣品架相對于切割單元快速運動，因此在樣品更換過程中在所謂的切片機粗進模式下進給只能很緩慢地進行。

在專利公布DE 38 20 085 C1、DD 33 313 A1、DE 19 22 739 U、US 5,282,404A、US 4,377,958 A和DE 10 2009 006 386 B4描述的切片機中，（被切）對象架與壓電元件剛性連接，對象架的進給移動通過壓電元件的長度變化實現。

另一些切片機見諸于文獻DE 199 11 163 C1,DE 10 2010 046 498 B3,DE 102 18 927 C1,DE 102 10 408 B4,DE 101 54 843 A1和DE 36 03 278 C1。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于切制薄片的切片機，它允許高精度切制很薄的切片，并使進給移動能夠被精確控制。

此目的通過具有權利要求1所述特征的切片機實現。在從屬權利要求中描述了一些有利的改進。

根據本發明，驅動單元包括用于產生進給移動的線性壓電致動器。該線性壓電致動器包括一個固定的定件和經由至少一個壓電元件連接到所述定件的動件。壓電元件被適配成能夠相對于所述定件直線地移動動件。這里，壓電元件被固定地裝于定件上，并且動件可相對于所述壓電元件移動。此類線性壓電致動器的優點是它們具有幾納米的分辨率，這使得它可以取得幾個納米的步進。因此，可以實現比已知切片機和螺桿-螺母系統高得多的分辨率。這使得（尤其是）免除昂貴的螺桿-螺母系統和相應的軸承布置成為可能。

由于此類線性壓電致動器被設計成直接驅動，所需元件數量顯著減少，從而使輕量且節省空間的切片機設計成為可能。這使得能夠獲得設計緊湊的非常精密的切片機，特別是可以免除步進馬達和相應的離合器。

此外，線性壓電致動器不僅允許非常精確的小步進給移動，也可以實現高速移動，以使（例如在樣品更換過程中）樣品架和切割單元可快速地相互移開或靠近，使樣品更換盡可能快地完成。

可用于壓電元件的材料實例包括（特別是）壓電陶瓷或壓電晶體。

此外，設置控制單元是有利的，控制單元將壓電元件激勵成使得動件根據預定順序直線移動。如此，樣品架和切割單元之間的進給移動便可以簡單的方式實現非常精確的控制。特別是，所述控制單元將線性壓電致動器控制成：每次往復移動完成薄片的切制時，線性壓電致動器相對于所述切割單元將樣品架移動預定距離，該距離特別對應于薄片的所需厚度。

在一個特別優選的實施例中，切割單元是靜止的，樣品架通過驅動單元相對于切割單元移動。在本發明的另一實施例中，可以是樣品架靜止，而切割單元相對于樣品架移動。或者，也可以將切割單元和樣品架裝配成均可移動。

樣品架特別地固定連接于線性壓電致動器的動件上，從而在動件移動時，樣品架也隨之移動，于是實現進給移動。

樣品架優選地附裝在滑座上，而所述滑座安裝在導向構件上，使其可在導向構件的縱向軸線方向上移動。線性壓電致動器的動件安裝在滑座上，線性壓電致動器的定件安裝在導向構件上。因此，當動件相對于所述定件移動時，滑座就相對于所述導向構件移動，從而移動安裝在滑座上的樣品架。這為進給移動提供了簡單、可靠的導引。