DE69913947T2

DE69913947T2 - Färbegerät für mikroskop-plättchen mit "random access" und trennung von flüssigem müll

Info

Publication number: DE69913947T2
Application number: DE69913947T
Authority: DE
Inventors: A. Steven BOGEN; H. Herbert LOEFFLER
Original assignee: CYTOLOGIX CORP CAMBRIDGE; CytoLogix Corp
Current assignee: Dako Denmark ApS
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: CA2321739A1; ES2263912T3; JP4309577B2; ES2212534T3; US6096271A; EP1398613A2; JP2002505419A; CA2321739C; AU2789199A; EP1398613A3; EP1058826A1; EP1398613B1; ATE326691T1; EP1058826B1; WO1999044031A1; DE69913947D1; DE69931408T2; DE69931408D1; ATE257245T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gewebeschnitte werden sowohl für die Forschung als auch zu klinischen Diagnosezwecken gewöhnlich durch mikroskopische Untersuchung untersucht. Dünne Gewebeschnitte oder Zellpräparate sind gewöhnlich 1–10 Mikrometer dick und sind in unbehandeltem Zustand fast transparent. Um verschiedene histologische Merkmale sichtbar zu machen, wurde über die Jahre eine breite Palette von Färbeverfahren entwickelt, die verschiedene zellulare und extrazellulare Bestandteile der Gewebe hervorheben.
Bei histochemischen Färbungen, gewöhnlich auch „Spezialfärbungen" genannt, werden zum Färben verschiedener chemischer Bestandteile chemische Reaktionen verwendet. Bei immunohistochemischen Färbungen werden Antikörper als Sonden zum Färben spezifischer Proteine verwendet, gewöhnlich über das enzymatische Aufbingen eines farbigen Präzipitats. Bei jedem dieser histochemischen und immunohistochemischen Färbungen sind das Zusetzen und das Beseitigen von Reagenzien in einer definierten Abfolge über spezifische Zeiträume erforderlich. Deshalb entsteht ein Bedarf an einem Färbegerät für Präparatträger, das eine Vielzahl von verschiedenen Färbungen gleichzeitig unter Computersteuerung ausführen kann, wie sie der Technologe festlegt.
Bei manchen von diesen histochemischen und immunohistochemischen Fär bungen werden Reagenzien verwendet, die toxisch, karzinogen oder in Wasser unvermischbar sind. Auf Grund der zunehmend strengen örtlichen Abfallentsorgungsvorschriften müssen nunmehr viele Laboratorien zahlen, damit die Entsorgung dieser Abfallstoffe durch Firmen zur Entsorgung von speziellen, gefährlichen Abfällen erfolgt. Es ist deshalb erwünscht, die Menge an Abfallflüssigkeit, der als gefährlicher Abfall zu behandeln ist, zu minimieren. Mit dem Aufkommen der modernen, ausgeklügelten Automatisierung der Präparatträgerfärbung ist es des halb erwünscht, in ein Instrument Merkmale einzubringen, die diese Aufgabe erfüllen.
Ein übliches Verfahren zur Beseitigung von Abfallflüssigkeit von der Oberfläche eines Präparatträgers besteht darin, diese von der Oberfläche eines Präparatträgers in einen gewöhnliches Auffangbecken abzuspülen oder abzublasen. Ein repräsentatives Beispiel für eine solche Vorgehensweise ist die in dem USA-Patent #5,595,707 beschriebene. Bei dieser Ausführungsform wird das Reagens von dem entweder durch Abblasen mit einem Gasstrom und durch Abspülen mit einem flüssigen Reagens von dem Präparatträger entfernt. Die Flüssigkeit fällt von dem Präparatträger herunter in ein Auffangbecken. Eine ähnliche Vorgehensweise (unter Verwendung eines gewöhnlichen Auffangbeckens für die gesamten Abfallflüssigkeiten) wird bei mehreren anderen Färbegeräten für Präparatträger angewandt, die in den USA-Patenten 5,425,918 und 5,231,029 sowie der Arbeit von Stark et al. von 1998 „An automated device for immunocytochemistry", J. Immunol. Methods, 107, S. 89–92, beschrieben sind.
Von einer ähnlichen konstruktionellen Vorgehensweise zeugt das Färbegerät für Präparatträger, das von der BioGenex Corporation vertrieben wird und in dem USA-Patent 5,439,649 beschrieben ist. Bei diesem wird ein ähnliches Auffangbecken zum Sammeln von Abfallflüssigkeit verwendet. Durch diese konstruktionelle Vorgehensweise wird bewirkt, daß das ganze Auffangbecken zum Sammeln von Abfallflüssigkeit kontaminiert wird. Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, daß sich die kontaminierte oder toxische Flüssigkeit über eine größere Oberfläche als den Präparatträger selbst ausbreitet, wenn sie in einem Becken aufgefangen wird. Um sicherzustellen, daß die nächste Abfallflüssigkeit keine Restmengen des toxischen Materials enthält, muß das Auffangbecken mit einer größeren Menge einer Waschlösung ausgespült werden. Das führt zu einer vergrößerten Menge an toxischer Abfallflüssigkeit zur speziellen gefährlichen Entsorgung.
Eine alternative konstruktionelle Vorgehensweise zur Handhabung von Abfallflüssigkeit von einem Färbegerät für Präparatträger ist in dem USA-Patent 4,543,236 beschrieben. Deren Erfindung zeigt ein Mittel zum Absaugen von Abfallflüssigkeit unter einer Vakuumkraft in eine gemeinsame Flasche für Abfälle. Bei dieser Erfindung wird Abfallflüssigkeit durch Ablaufleitungen abgesaugt, die mit jedem den Präparatträger enthaltenden Gefäß verbunden sind. Ein zweckgebundenes Ventil für jedes den Präparatträger enthaltende Gefäß öffnet sich, um die Absaugung der flüssigen Inhalte zu ermöglichen. Das System ist dadurch „geschlossen", daß die Flüssigkeitszuführungs- und Abfalleitungen nicht der Einwirkung der Atmosphäre ausgesetzt sind. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist, daß sich die Abfallflüssigkeit nicht um ein großes Auffangbecken herum ausbreitet. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht jedoch darin, daß ein zweckgebundenes Ventil und permanente Rohrleitungen für jedes den Präparatträger enthaltendes Gefäß erforderlich sind. Wenn die Anzahl der Präparatträger größer wird, wird die Vorrichtung teuer und schwierig zusammenzufügen und zu reparieren. Diese Einschränkung war bei ihrer Erfindung offenkundig, da die Färbevorrichtung nur fünf Präparatträger aufnahm.
Eine konzeptionell ähnliche Vorgehensweise ist in dem USA-Patent 4,358,470 beschrieben, nur daß bei dieser Erfindung Abfallflüssigkeiten in ihre ursprünglichen Behälter kanalisiert werden, die mehrmals verwendbar sind. Bei deren Erfindung war es nicht notwendig, eine große Anzahl von unterschiedlichen Verfahren auf unterschiedliche Mikroskoppräparatträger anzuwenden. Statt dessen wurden sämtliche biologischen Proben, die auf elektronenmikroskopischen Gittern befestigt waren, in einer gemeinsamen Kammer gehalten und in gleichartiger Weise behandelt. Mit nur einer einzigen Inkubationskammer waren permanent geschlossene Rohrleitungen zum Zuführen von Flüssigkeit und Abfällen eine angemessene kosteneffektive Konstruktion. Sie wäre nicht auf Situationen anwendbar, wo zahlreiche Präparatträger mit Hilfe verschiedener chemischer Färbeverfahren gefärbt werden sollen.
Ein drittes Verfahren zum automatischen Färben von Präparatträgern für die Immunohistochemie wurde von Brigati in dem USA-Patent 4,731,335 beschrieben. Bei dieser Erfindung wurde Flüssigkeit auf Kapillarspalte, die von zwei eng an einander gelegten Präparatträgern gebildet wurden, aufgebracht und aus diesen entfernt. Zur Beseitigung der Flüssigkeit wurden die Ränder der Präparatträger eng gegen saugfähige Handtücher angelegt, wodurch die Flüssigkeit adsorbiert wurde. Deshalb lagen die Abfallflüssigkeiten in fester, adsorbierter Form vor.
Ein viertes Verfahren zum Spülen von Präparatträgern besteht darin, die Präparatträger, die ein Reagens enthielten, einfach in einen Kübel mit Flüssigkeit wie Wasser oder Pufferlösung zu tauchen. Das Reagens verdünnt sich in der überschüssigen Menge an flüssiger Waschlösung, wodurch der Präparatträger zur Behandlung mit dem nächsten Reagens, das aufgebracht werden soll, vorbereitet wird. Ein Beispiel für diese Vorgehensweise ist das in dem USA-Patent 4,092,952 beschriebene Färbegerät für Präparatträger. Eine ähnliche Vorgehensweise (das Eintauchen von Präparatträgern in einen Kübel), die insbesondere auf die Immunohistochemie zugeschnitten ist, ist in einer Veröffentlichung von Muir und Alexander, 1987 beschrieben – Easier immunoperoxidase staining with labour saving incubator box, J. Cain Pathol 40, S. 348–50.
In einer früheren Erfindung von einem der hier auftretenden Erfinder, USA-Patente 4,847,208 und 5,073,504, wurde ein Mittel zum Absaugen von Flüssigkeiten von der Oberfläche von Präparatträgern offenbart. Es wird manuell eine Pipette heruntergelassen, bis sie mit der benetzten Oberfläche des Präparatträger in Kontakt steht. Die Flüssigkeit wurde mit Vakuumkraft in eine einzige Abfallflasche abgesaugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine verbessertes Färbegerät für Präparatträger zum Aufbringen auf und zum Beseitigen von Reagenzien von auf Mikroskoppräparatträgern befestigten biologischen Gewebeschnitten. Die Verbesserung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Abfallflüssigkeiten nach dem Aufbringen auf die auf Mikroskop-Präparatträgern angebrachten biologischen Proben. Mit dieser Erfindung wird es möglich, Flüssigkeiten von der Oberfläche des Mikroskoppräparatträgers zu entfernen und manche Abfallflüssigkeiten in anderen Behältern als andere Flüssigkeiten zu sammeln. Bestimmte Abfallflüssigkeiten, beispielsweise organische Lösungsmittel, mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeiten oder biologisch gefährliche Chemikalien, sollen in vielen Städten nicht in die Abwasserleitung hinuntergespült werden. Dagegen wird in örtlichen Wasserressourcenbestimmungen gefordert, daß diese Mischungen von regulärem wäßrigem Abfall getrennt und mit speziellen Verfahren entsorgt werden.
Mit dieser Erfindung wird ein Mittel zum Sammeln von toxischen Abfallflüssigkeiten in kleinen Mengen zwecks ökonomischer Entsorgung geschaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Färbegerät für Präparatträger einen Präparatträgerhalter, der mindestens einen Mikroskop-Präparatträger in horizontaler Position beim Halten von Flüssigkeit auf dessen Oberfläche unterstützen kann. Ein Betätigungselement bewirkt, das ein in stetiger Fluidverbindung mit einer Vakuumquelle stehender Saugkopf mit der Flüssigkeit auf der Präparatträgeroberfläche in Kontakt kommt. Ein Flüssigkeitsleiter leitet Abfallflüssigkeit zwecks Sammlung in einen ausgewählten von mehreren Abfallflüssigkeits-Sammelbehältern, die zwischen und in Fluidverbindung mit dem Saugkopf und der Vakuumquelle positioniert sind.
Vorzugsweise umfaßt der Saugkopf ein hohles Verteilerrohr mit mehreren Öffnungen durch eine planare Oberfläche hindurch, die während der Absaugung der Abfallflüssigkeit im wesentlichen parallel zu dem Mikroskop-Präparatträger ist. Bei der Absaugung der Abfallflüssigkeit kommt die planare Oberfläche mit der Flüssigkeit auf dem Präparatträger in Kontakt, berührt jedoch nicht direkt eine auf dem Präparatträger befestigte Probe.
Vorzugsweise sind mehrere Präparatträger in horizontaler Position auf einem sich drehenden Karussell befestigt, und am Umfang des Drehständers ist an einer festgelegten Stelle eine Flüssigkeitabsaugstation vorgesehen, wobei das sich drehende Karussell bewegt wird, um den Präparatträger auszuwählen, von dem Flüssigkeit abgesaugt wird.
Insbesondere umfaßt die bevorzugte Ausführungsform ein sich drehendes Karussell mit Mikroskop-Präparatträgern, die biologische Proben tragen, beispielsweise Gewebeschnitte oder Zellausstriche. Die Präparatträger werden taktweise zu einer Flüssigkeitabsaugstation geschaltet, die einen Saugkopf zur Beseitigung der Abfallflüssigkeit von der Oberfläche des Mikroskop-Präparatträgers aufweist. Da die Flüssigkeit auf einen ebenen Mikroskop-Präparatträger planar ausgebreitet wird, kann der Saugkopf eine ähnlich geformte ebene Bodenfläche aufweisen. In der Unterseite des Saugkopfes sind acht Löcher vorhanden, die eine Verbindung zwischen dem hohlen Saugkopf und dem Außenraum ermöglichen. Der hohle Innenraum steht mit einer Vakuumquelle in stetiger Fluidverbindung. Zwischen der Vakuumquelle und dem Saugkopf sind mehrere Abfallflüssigkeitsflaschen in paralleler Konfiguration positioniert. Jeder Einlaß der Abfallflüssigkeitsflaschen ist normalerweise mit einem Magnetventil verschlossen. Wenn Flüssigkeit eingesaugt werden soll, öffnet sich das Magnetventil einer ausgewählten Flasche. Der Saugkopf wird elektromechanisch abgesenkt, so daß seine Bodenfläche in Kontakt mit der Flüssigkeit auf dem ebenen Mikroskop-Präparatträger kommt. Auf diese Weise wird Saugkraft direkt zu den Löchern an dem Saugkopf übertragen, wodurch sich die Flüssigkeit in der ausgewählten Abfallflüssigkeitsflasche sammelt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Absaugen von Flüssigkeit von der Oberfläche eines Mikroskop-Präparatträgers mit folgenden Vorgängen geschaffen: dem Bereitstellen einer Vakuumquelle; dem Kanalisieren des Vakuums zu einem Saugkopf; dem Bewegen des Saugkopfes derart, daß er mit der Flüssigkeit auf der Oberfläche eines Mikroskop-Präparatträgers in Kontakt kommt; und dem Sammeln der Flüssigkeit in einem ausgewählten von einer Mehrzahl von Behältern.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, spezielleren Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, wie sie in den anliegenden Zeichnungen dargestellt sind, in denen gleiche Zeichen die gleichen Teile in allen verschiedenen Zeichnungen bezeichnen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, wobei es statt dessen darauf ankommt, die Prinzipien der Erfindung darzustellen.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Mikroskop-Präparatträgers.
2 ist eine Ansicht von oben auf einen Mikroskop-Präparatträger, um fünf versiegelte Hohlräume über fünf verschiedenen, Gewebeproben haltenden Präparatträgern zu schaffen.
3 ist eine Ansicht von oben auf die Basis eines Präparatträgers.
4 ist eine Ansicht von unten auf das Gehäuse eines Präparatträgers.
5 ist eine Ansicht von oben auf das Gehäuse eines Präparatträgers mit fünf Mikroskop-Präparatträgern in ihren entsprechenden Positionen, die den Bereich zeigt, wo Wärme aufgebracht wird.
6 ist eine Querschnittsansicht eines auf dem Rotor des Präparatträgers aufliegenden Präparatträgerrahmens.
7 ist eine schematische Darstellung des Schaltbilds des Heizelements und des Sensors auf dem Präparatträgerrahmen und der Verbindung mit dem Temperaturregler.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Spendermechanismus einer Patronenpumpe in der Flüssigkeitsspender- und Beseitigungsstation.
9 ist eine Querschnittsansicht einer in der Flüssigkeitsspender- und Beseitigungsstation untergebrachten Flüssigkeitsvolumenspenderstation.
10A und 10B sind Querschnittsansichten eines Vakuumschlauch- und Transportmechanismus zur Beseitigung von flüssigem Reagens und Spülfluids von auf dem Rotor des Präparatträgers enthaltenen Präparatträgern.
11A ist eine Querschnittsansicht des Saugkopfes, die dessen Verhältnis zu dem gläsernen Präparatträger in dem Präparatträgerrahmen zeigt.
11B ist eine Draufsicht von unten auf den Saugkopf.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Mikroskop-Präparatträgers.
13 ist eine perspektivische Ansicht des Flüssigkeitsbehandlungsbereichs der zweiten Ausführungsform des Mikroskop-Präparatträgers.
14A und 14B sind Querschnittsansichten der Flüssigkeitsabsaugstation der zweiten Ausführungsform mit dem Saugkopf in der abgesenkten (14A) und der angehobenen (14B) Position.
15 ist eine schematische Darstellung der Abfallflüssigkeitswege gemäß der zweiten Ausführungsform.
16 ist eine schematische Darstellung der Flüssigkeitsvolumenspendewege gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 ist eine schematische Darstellung der einzelnen Heizelemente auf dem Rotor des Präparatträgers und der auf dem Rotor des Präparatträgers befestigten Temperaturreglertafeln.
18A–D sind eine schematische Darstellung der elektronischen Schaltkreise der Temperaturreglertafel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform 1 der Erfindung. Generell umfaßt die erste Ausführungsform 1 eine im wesentlichen kreisförmige Montagebasis 2, einen auf der Montagebasis 2 drehbaren Präparatträgerrotor 3, einen ebenfalls auf der Montagebasis 2 drehbaren Reagensrotor 4 und eine Flüssigkeitsspende- und -beseitigungsstation 5.
Der Präparatträgerrotor 3 wird derart angetrieben, daß er durch einen (nicht gezeigten) Servomotor gedreht wird, und trägt zehn Präparatträgerrahmen 6, die radial in diesen eingesetzt sind und von ihm lösbar sind. Eine Ansicht von oben auf einen einzelnen Präparatträgerrahmen 6 ist in 2 gezeigt. Hier sind in den Positionen 7a–7e Positionen für fünf Präparatträger gezeigt, jeder mit einer Gewebeprobe. Der Präparatträgerrahmen 6 umfaßt eine Präparatträgerrrahmenbasis 8, die in 3 gezeigt ist. Die Präparatträgerrahmenbasis 8 umfaßt einen beheizten Bereich 9, der unter jeder der Präparatträgerpositionen 7a–7e liegt und enthält Widerstandsheizelemente, die nicht gezeigt sind. Die Heizelemente sind einstückig in der Präparatträgerrahmenbasis 8 ausgebildet. Elektrizität zum Betätigen der Heizelemente wird von der Montagebasis 2 über erste und zweite Kontakte 10 in den Präparatträgerrahmen 6 geliefert. Ferner ermöglichen dritte und vierte Kontakte 11, daß die Temperatur der beheizten Bereiche über Thermoelemente abgefühlt wird, die ebenfalls einstückig in der Präparatträgerrahmenbasis ausgebildet sind. Praktisch sind insgesamt drei Verbinder erforderlich, da sich die Kontakte 11 den gleichen Erdungsanschluß teilen. Deshalb bleibt einer der Verbinder 11 ungenutzt.
Über dem Präparatträgerrahmenbasis kann ein Präparatträgerrahmengehäuse 12 liegen. 4 ist eine Ansicht von unten auf das Gehäuse 12 eines Präparatträgers, die im wesentlichen einen starren Rahmen 13 aus Kunststoff oder Metall mit fünf ovalen Löchern 14a–14e zeigt, die jeder der Präparatträgerpositionen 7a–7e entsprechen. Unter dem Rahmen 13 ist auch eine Dichtung 15 aus Siliconkautschuk vorgesehen. Wieder in 2 ist das Präparatträgerrahmengehäuse 12 mit der Dichtung 15 und dem Rahmen 13 mit zwei Inbus-Schrauben 16 auf die Präparatträgerrahmenbasis 8 aufgeschraubt, um einzelne abgedichtete Hohlräume von annähernd 5–1 mm (0,2–0,4 Zoll) Tiefe über jedem an jeder der Präparatträgerpositionen 7a–7e plazierten Gewebeprobenträger bereitzustellen. Infolgedessen können insgesamt 3 ml Reagenzien und/oder Spülmittel mit den Gewebeproben von jedem der Präparatträger in Kontakt gebracht werden, jedoch ist eine maximale Menge von 2 ml zu bevorzugen. Da die Silicondichtung 15 von dem Rahmen 13 gegen die (nicht gezeigten) Mikroskop-Präparatträger gedrückt wird, werden die Hohlräume über jeder der Rahmenpositionen wechselseitig gegeneinander abgedichtet.
5 ist eine Ansicht von oben auf eine Präparatträgerrahmenbasis 8 mit fünf Mikroskop-Präparatträgern 17 in den in 3 mit 7a–7e bezeichneten Positionen. Der Bereich jedes Präparatträgers 17, der von der Siliconkautschukdichtung 15 und den Löchern 14a–143 begrenzte Hohlräume bildet, ist durch eine annähernd rechtwinkelige Linie 18 angegeben, welche die Kammerwand markiert. Der durch die schraffierten Linien bezeichnete Bereich zeigt den Bereich der Präparatträgerrahmenbasis 8 an, der Heizelemente 9 enthält. Der gesamte beheizte Bereich (schraffierte Linien) wird auf die gleiche Temperatur hochgebracht, wobei die Gruppe von fünf Präparatträgern auf die gleiche gewünschte Temperatur gebracht wird. Der Abschnitt jedes Präparatträgers 17, der sich nicht über dem beheizten Bereich befindet, trägt im allgemeinen keine biologische Gewebeprobe. Statt dessen wird er zu Markierungszwecken verwendet.
6 ist eine Querschnittsansicht einer zusammengefügten Präparatträgerrahmenbasis 8 und des Gehäuses 12, die weiter oben zusammen als Präparattträgerrahmen 6 bezeichnet wurden. Der Mikroskop-Präparatträger 17 wird zwischen der Präparatträgerrahmenbasis 8 und dem Gehäuse 12 in Position gehalten. Der Präparatträgerrahmen 6 liegt auf dem Präparatträgerrotor 3 auf. In dieser Ansicht wird die elektrische Verbindung zwischen dem Präparattträgerrahmen 6 und einem Kantenverbinder 19 demonstriert. Es sind vier Kantenverbinder pro Präparattträgerrahmen 6 vorgesehen. Die elektrische Verbindung wird von dem Kantenverbinder 19 durch den Präparatträgerrotor hindurch über eine Durchführung 20 zu einem Anschluß unter dem Präparatträgerrotor 3 geführt. Dann verbindet ein Draht den Anschluß mit einer (nicht gezeigten) Energiequelle oder Steuerschaltanordnung.
7 ist eine schematische Darstellung, die zwei von den zehn Heizelementschaltkreisen 91 und den Sensorschaltkreisen 92 zeigt, die auf dem Präparatträgerrotor des Instruments angebracht werden können. Das Heizelement ist schematisch als Widerstandselement dargestellt und entspricht dem beheizten Bereich (den schraffierten Linien) gemäß 5. Die Kontakte 10 und 11 teilen sich einen gemeinsamen Erdungsanschluß, wobei einer der vier Verbinder ungenutzt bleibt. Jeder der Schaltkreise speist in einen Temperaturregler ein, der schematisch als 21 dargestellt ist. Jeder Präparattträgerrahmen führt drei Drähte zu dem Temperaturregler 21, einen Heizelementenergieleiter 22, einen Sensorleiter 23 und einen Erdungsanschluß 24. Der Temperaturregler 21 ist in stationärer Position auf der Montagebasis 2 angebracht. Da sich die Heizelemente und die Sensoren häufig bewegen, sind sie über eine (nicht gezeigte) Bedienungsschleife mit dem stationären Temperaturregler 21 verbunden. Die Bedienungsschleife enthält die Drähte von jedem der Kantenverbinder 19. In den Drähten ist eine ausreichende Zusatzlänge vorgesehen, so daß die Bedienungsschleife um die Achse des Präparatträgerrotors herum läuft, wenn sich der Präparatträgerrotor dreht. Der Präparatträgerrotor 3 dreht sich um nicht mehr als eine volle Umdrehung in jeder Richtung. Die Drähte in der Bedienungsschleife sind vorzugsweise mit einem Drahtknoten miteinander gebündelt, so daß sich einzelne Drähte nicht miteinander verheddern oder unter dem Präparatträgerrotor 3 verfangen. Da drei Drähte pro Schaltkreis (Drähte 22–24) vorhanden sind und zehn Präparatträgerrahmen 6 auf dem Präparatträgerrotor 3 vorhanden sind, enthält die Bedienungsschleife mindestens dreißig Drähte.
In 1 ist über dem Präparatträgerrotor 3 der Reagensrotor 4 positioniert. Dieser Reagensrotor kann sich in ähnlicher Weise auf der Montagebasis 2 drehen und wird unter (nicht gezeigter) Computersteuerung von einem anderen (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben. Der Reagensrotor 4 und der Präparatträgerrotor 3 drehen sich unabhängig voneinander. Der Reagensrotor 4 kann bis zu zehn Patronenrahmen 25 tragen. Jeder dieser Patronenrahmen 25 läßt sich von dem Reagensrotor 4 lösen und kann wahlweise an einem beliebigen von zehn möglichen Verbindungsstellen befestigt werden. Jeder Patronenrahmen 25 kann fünf von den Patronenpumpen 46 tragen.
Generell umfaßt die Spenderstation 5 einen weichen Hammer 26 zum Eingriff in einen Abschnitt der Patronenpumpen 46. Die Patronenpumpen 46 sind derart konstruiert, daß sie Flüssigkeit abgeben, wenn ein Abschnitt der Patronenpumpe 46, der als Zumeßkammer 42 der Patronenpumpe 46 bezeichnet wird, zusammengedrückt wird. Es kann aus jeder von einer Vielzahl von Patronenpumpen 46 abgegeben werden, indem man den Reagensrotor so in Drehung versetzt, daß sich eine gewünschte Patronenpumpe 46 mit dem Hammer 26 ausrichtet. Dadurch wird für die Fähigkeit gesorgt, genau abgemessene Mengen von Reagens zu jedem unter der dem Betätigungselement 26 benachbarten Patronenpumpe 46 positionierten Präparatträger abzugeben. Der Mechanismus zum Abgeben aus den Patronenpumpen 46 ist ausführlicher in 8 gezeigt. Der Hammer 26 wird von einem Solenoid oder einem Linearschrittmotor 43 angetrieben, der an einer an der Montagebasis 2 befestigten vorderen Wand 44 angebracht ist. In 8 ist gezeigt, daß der Hammer den Abschnitt der Zumeßkammer 42 der Patronenpumpe zusammendrückt. Es ist wichtig, daß die Geschwindigkeit der Komprimierung durch den Hammer 26 an der Zumeßkammer 42 eingestellt werden kann. Andernfalls bewirkt eine zu rasche Komprimierung, daß das Reagens allzu kraftvoll aus der Zumeßkammer 42 ausgespritzt wird und potentiell den Gewebeabschnitt darunter beschädigt. Deshalb wird ein Linearschrittmotor gegenüber einem Solenoid bevorzugt. Als weitere Alternative könnte der sich hin- und herbewegende Hammer des Abgabebetätigungselements die Form einer Kurve annehmen, die von einem Rotationsmotor angetrieben wird und in die Zumeßkammer 42 eingreift, so daß die Zumeßkammer durch die Drehung der Kurve zusammengedrückt wird.
Die Patronenpumpe 46 setzt sich aus einem Flüssigkeitsreservoir 45 und der Zumeßkammer 42 zusammen. Das in dieser ersten Ausführungsform 1 gezeigte Flüssigkeitsreservoir 45 ist eine Spritzentrommel. Die Zumeßkammer 42 ist durch ein zusammendrückbares elastomeres Gehäuse mit einem (nicht gezeigten) Einwegeeinlaßventil und einem (nicht gezeigten) Einwegeauslaßventil umfaßt, wobei beide Ventile in einer Abwärtsrichtung des Fluidstroms ausgerichtet sind. Wenn der Hammer 26 die Zumeßkammer 42 zusammendrückt, wird das darin enthaltene flüssige Reagens ausgespritzt. Wenn die Druckkraft weggenommen wird, bewirkt der Unterdruck, der durch die Ausdehnung des elastomeren Gehäuses geschaffen wird, das seine natürliche, nicht zusammengedrückte Form wieder anzunehmen versucht, daß Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 45 nach innen strömt. Auf diese Weise wird durch das wiederholte Zusammendrücken der Zumeßkammer 42 eine wiederholte Abgabe kleiner Teilmengen des Reagens bewirkt. Andere Patronenpumpen sind in US-A-5 947 167 und US-A-6 092 695 vorgestellt.
Die Spenderstation 5 umfaßt ferner ein Mittel zur Abgabe von Flüssigkeiten aus einer großen Flasche (9). Das sind Flüssigkeitsvolumenflaschen 27, die Flüssigkeit durch Spülrohre 28 hindurch in einen beliebigen der Mikroskop-Präparatträgerrahmen 6 liefern können. Jede Flüssigkeitsvolumenflasche 27 ist mit ihrem eigenen Spülrohr 28 verbunden. Die Flüssigkeitsvolumenflaschen 27 werden durch eine (nicht gezeigte) Pumpe unter Druck gesetzt. Das (nicht gezeigte) Auslaufrohr von jeder Flüssigkeitsvolumenflasche 27 verläuft durch ein Ventil 47, das den Flüssigkeitsstrom aus dieser Flasche regelt. Wird das Ventil über einen definierten Zeitraum unter (nicht gezeigter) Computersteuerung mit einem definierten Druck in der Flasche 27 geöffnet, kann eine bekannte Flüssigkeitsmenge auf den Präparatträger 17 abgegeben werden. Die in die Flaschen 27 eingebrachten Flüssigkeiten sind solche, die mehrmals unter vielen verschiedenen Vorgängen verwendet werden, beispielsweise Wasser, Salzlösung und Alkohol.
Wie in 9 gezeigt ist, sind die Flüssigkeitsvolumenflaschen 27 in eine mit Innengewinde versehene Kappe 48 geschraubt, die an der horizontalen oberen Wand 49 des Stationsrahmens gesichert ist. Jeder Flüssigkeitsvolumenflasche 27 wird durch einen Druckregler 50 Druckluft von einem (nicht gezeigten) Verdichter zugeführt. Durch eine Rohrleitung 51 von dem Druckregler wird die Druckluft zum Einlaß der Flüssigkeitsvolumenflasche 27 befördert. Auf Grund des Drucks über der Flüssigkeit kann die Flüssigkeit durch das Tauchrohr 52 hindurch und durch den Spülschlauch 53 gedrückt werden, wenn ein Schlauchventil 47 geöffnet wird. Je nach dem Zeitraum, über den das Schlauchventil geöffnet ist, kann eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge durch das Spülrohr 28 hindurch abgegeben werden.
Die Flüssigkeitsspender- und -beseitigungsanordnung 5 umfaßt ferner eine Flüssigkeitsbeseitigungs-Vakuumstation, die angrenzend an die (in 1 nicht sichtbaren) Spülrohre 28 positioniert ist. Zum Beseitigen von Flüssigkeit von der Oberfläche eines Präparatträgers 17 positioniert der Reagensrotor den Präparatträger an der Flüssigkeitsbeseitigungs-Vakuumstation, die in einer seitlichen Querschnittsdarstellung in 10A und 10B gezeigt ist. Eine (nicht gezeigte) externe Vakuumquelle ist durch einen Auffangkolben 29 hindurch kanalisiert und führt schließlich zu einem Vakuumschlauch 30, der in einem Saugkopf 31 endet. Die Rohrverbindungen sind in 10A und 10B nicht gezeigt. Der Vakuumschlauch 30 und der Saugkopf 31 werden von einem Schlauchtransportmechanismus 54 abgestützt, durch den sich der Saugkopf 31 nach unten in einen Hohlraum eines Präparatträgerrahmens 6 erstrecken kann, um die Gewebeprobe auf dem Präparatträger 17 bedeckende Flüssigkeit zu beseitigen. Wenn der Saugkopf mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, wird die Flüssigkeit in das Rohr gesaugt und in dem Auffangkolben 29 gesammelt.
Der Vakuumschlauch-Transportmechanismus 54 umfaßt einen Motor 32. An einem Kurbelarm 34 ist ein sich hin- und herbewegendes Verbindungsglied 33 befestigt, so daß das sich hin- und herbewegende Verbindungsglied 33 auf Grund der Drehung des Motors 32 in vertikaler Richtung reversiert. Ein unterer Abschnitt des sich hin- und herbewegenden Verbindungsglieds 33 ist mit einem Hebel 55 verbunden, der schwenkbar mit dem Stationsrahmen verbunden ist. Das andere Ende dieses Hebels ist mit einer Vakuumschlauchklemme 35 verbunden, die über Schwenkarme 36 mit einer fest an dem Stationsrahmen angebrachten Platte 37 verbunden ist. Der Nutzeffekt dieser Verbindungen besteht darin, daß sich der Gleitarm 33 in vertikaler Richtung abwärts bewegt, wenn der Motor 32 in Drehung versetzt wird. Mithin wird der Hebel 55 im Uhrzeigersinn um seinen Drehzapfen geschwenkt, wodurch die Schlauchklemme 35 in der in 10 gezeigten Weise an den zwei Schwenkarmen 36 nach oben und von dem Präparatträger weg schwenkt. Der Motor wird automatisch abgeschaltet, wenn das Verbindungsglied 33 durch den Kontakt der elektrischen Anschlüsse 39 des Verbindungsglieds zu den mit dem Stationsrahmen verbundenen Kontaktplatten 38 an seinen beiden äußersten Bewegungsenden anlangt.
Der Saugkopf 31 ist in 11A und 11b ausführlicher gezeigt. 11A zeigt den Saugkopf in abgesenkter Position im Querschnitt innerhalb des von dem Präparatträgerrahmen 6 gebildeten Hohlraums. Der Saugkopf 31 umfaßt ein hohles inneres Verteilerrohr 40, durch das die Vakuumkraft über die gesamte Unterseite des Saugkopfes 31 übertragen wird. An der Unterseite des Saugkopfes 31 sind acht Löcher 41 gebohrt, durch welche hindurch die Saugkraft übertragen wird. Da der Mikroskop-Präparatträger 17 planar ist, breitet sich die Flüssigkeit auf der Oberfläche des Präparatträgers in zwei Dimensionen aus. Um die Flüssigkeit gründlich von allen Abschnitten des Mikroskop-Präparatträgers 17 zu beseitigen, sind mehrere Saugstellen vonnöten. Wir führen das mit einem Saugkopf mit einer planaren Unterseite aus, der mehrere Löcher aufweist. Die planare Oberfläche des Saugkopfes 31 kommt in parallele Auflagerung mit dem Mikroskop-Präparatträger 17. Der Saugkopf berührt nur die Flüssigkeit, nicht den Mikroskop-Präparatträger selbst, damit er den gläsernen Präparatträger 17 oder die biologische Probe, die er trägt, nicht berührt. Ohne eine solche Konstruktion und nur mit einer Saugstelle, beispielsweise von einer Pipette, würde von der Saugvorrichtung entfernt befindliche Flüssigkeit nicht entfernt. Es würde auf Grund der Oberflächenspannung auf dem Glas eher an den entfernt gelegenen Flächen des gläsernen Präparatträgers 17 haften. Das würde zu einem Restflüssigkeitsvolumen führen, das sonst auf der Oberfläche des Präparatträgers 17 verbliebe. Wenn eine parallele Auflagerung des Saugkopfes erfolgt, so ist das auch vom Gesichtspunkt der Verminderung der Oberflächenspannung beim Absaugen der Flüssigkeit hilfreich. Durch die enge parallele Auflagerung der Unterseite des Saugkopfes mit dem Mikroskop-Präparatträger 17 wird eine Art von Kapillarspalt geschaffen. Dieser Kapillarspalt trägt zur Beseitigung der Oberflächenspannung bei und stellt die vollständige Beseitigung der Flüssigkeit sicher.
Ein Computer (das Steuergerät 86 in 15) steuert die Funktionen der Instrumente. Das heißt, eine Bedienungsperson programmiert den Computer mit den Informationen, beispielsweise zu der Lagestelle von Reagenzien auf dem Reagensrotor und der Lagestelle von Präparatträgern auf dem Präparatträgerrotor. Dann programmiert die Bedienungsperson das an den Gewebeproben zu erstellende spezielle histochemische Protokoll. Zu Variablen in diesen Protokollen können das an der Gewebeprobe verwendete spezielle Reagens, der Zeitraum, in dem die Gewebeprobe mit dem Reagens reagieren kann, die eventuelle Beheizung der Gewebeprobe in diesem Fall und das dann zum Auswaschen des Reagens verwendete Spülmittel gehören, wonach Spülmittel und Reagens beseitigt werden, damit ein möglicherweise anderes Reagens einwirken kann. Das Instrument ermöglicht einen wahlfreien Zugang, d. h. jedes Reagens zu jedem Präparatträger in jeder Abfolge.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in 12 gezeigt. Wie die vorhergehende Ausführungsform umfaßt sie ebenfalls zwei unabhängige Karussells, die sich auf einer Montagebasis 56 drehen. Auf einer Brücke 58, die sich quer über die Breite der gesamten Maschine erstreckt, sind über dem Reagensrotor Flüssigkeitsvolumenflaschen 57 angebracht. An der Seite der Brücke 58 ist in einem in Fächer unterteilten Regal eine gesonderte Gruppe von Auffangflaschen 59 angebracht. Die Rohrverbindungen und die Ventile für die Flüssigkeitsvolumenflaschen 57 und die Auffangflaschen 59 sind durch eine obere Platte 60 vor der Sicht verdeckt. Die Vorderseite und die Seiten dieser Ausführungsform sind von einem Plexiglasgehäuse 61 umgeben, das zum Einsetzen von Patronenpumpen 62 oder (nicht gezeigten) Präparatträgern von Hand nach der Seite verschoben werden kann. Die Präparatträger werden durch eine zentral angeordnete Zugangstür 63 einzeln eingesetzt und entfernt. Die (nicht gezeigten) Präparatträger sind durch eine runde Verkleidung 64, die über den Präparatträgern und dem (nicht gezeigten) Reagensrotor angeordnet ist, vor der Sicht verdeckt. Funktionen, die denjenigen der Spenderanordnung (5 in 1) bei der vorhergehenden Ausführungsform ähneln, werden in einer etwas ähnlichen (nicht gezeigten) Behandlungsanordnung ausgeführt, die in einer Flüssigkeitsbehandlungszone 65 positioniert ist.
13 zeigt die einzelnen in der Flüssigkeitsbehandlungszone 65 enthaltenen Mechanismen mit einem Hammer 66 zur Abgabe aus (nicht gezeigten) Patronenpumpen, einem Saugkopf 67 zum Beseitigen von Flüssigkeit von der Oberfläche von Präparatträgern, einer Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 und einem Luftmischkopf 69 zum Verteilen und Mischen von Flüssigkeiten auf der Oberfläche eines Präparatträgers. Der elektromechanische Mechanismus zum Abgeben aus Patronenpumpen durch Aufdrücken eines Hammer 66 auf eine Zumeßkammer einer (in 13 nicht gezeigten) Patronenpumpe ähnelt demjenigen der vorhergehenden Ausführungsform (8). Aus der (nicht gezeigten) Patronenpumpe abgegebenes Reagens fließt, indem es durch ein annähernd rechteckiges Loch in der Verkleidung 64 läuft, auf den Präparatträger.
Der Saugkopf 67 fungiert ebenfalls in ähnlicher Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform. Um den Kopplungsmechanismus zum Senken und Heben des Kopfes 67 zu vereinfachen, bewegt sich der Kopf nur in vertikaler Richtung. Das ist noch ausführlicher in 14A und 14B gezeigt. 14A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Saugkopfes in unterer Position innerhalb eines Hohlraums, der von dem Mikroskop-Präparatträger 75 (Unterseite) und einer verschieblichen Kammerklammer 76 (Seitenwände) gebildet wird. Wie bei der ersten Ausführungsform dichtet eine (nicht gezeigte) Dichtung die Fläche ab, wo die verschiebliche Kammerklammer 76 mit dem Mikroskop-Präparatträger 75 in Kontakt kommt. Ein Linearschrittmotor 73 bewegt den Saugkopf unter (schematisch in 15 demonstrierter) Computersteuerung auf und ab. Wie bei der ersten Ausführungsform 1 umfaßt der Saugkopf 67 ein hohles Verteilerrohr 74, das mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Zwischen dem Boden des Saugkopfes 67 und der Außenwelt kommunizieren acht Löcher, durch die hindurch Flüssigkeit gesaugt wird. Wenn an den Saugkopf 67 ein Vakuum angelegt wird und der Kopf 67 nahe an dem Präparatträger abgesenkt wird, wird das flüssige Reagens oben auf dem Präparatträger abgesaugt und ein einer (schematisch in 15 gezeigten) Auffangflasche 59 gesammelt. Wenn der Saugkopf 67 nicht in Gebrauch ist, ist er in die obere Position gehoben (14B) und ermöglicht damit, daß sich der Präparatträgerrotor 77 dreht.
14A und 14B zeigen auch die physische Lagestelle eines Heizelements 78, das als Widerstandselement in einem rechteckigen Kasten mit quer schraffierten Linien dargestellt ist. Jeder Präparatträger liegt direkt auf dem Heizelement 78 auf, so daß Wärme direkt mit dem Mikroskop-Präparatträger verbunden wird. In jedes (in 14A und 14B nicht gezeigtes) Heizelement ist ein Thermistor eingesetzt. Jeder von neunundvierzig Mikroskop-Präparatträgern 75 besitzt sein eigenes Heizelement 78, so daß die Temperatur jedes Präparatträgers 75 unabhängig reguliert werden kann. Energie für das Heizelement 78 wird direkt von einer Temperaturreglertafel 79 geliefert, die an der Unterseite des Präparatträgerrotors 77 befestigt ist. Sieben identische Temperaturreglertafeln 79 sind auf diese Weise gleichmäßig um den Umfang herum verteilt unter dem Präparatträgerrotor 77 angebracht. Jede Temperaturreglertafel liefert Energie für sieben Heizelemente 78. Das Mittel, mit dem das erfolgt, ist weiter unten an Hand von 17 und 18 erläutert.
Ein wichtiger Aspekt dieser Ausführungsform ist, daß die Abscheidung von Abfallflüssigkeit von der Oberfläche des Präparatträgers vorgesehen ist. Eine schematische Darstellung, wie das erfolgt, ist in 15 gezeigt. An dem Instrument sind drei verschiedene Abfallflaschen 59 angebracht. An dem Instrument sind auch Anschlüsse 70 für eine große, externe Auffangflasche 71 vorgesehen, typischerweise mit einem Aufnahmevermögen von zehn oder zwanzig Litern für wäßrigen Abfall. Vier Magnetventile mit der Bezeichnung 80A–80D steuern, zu welcher Flasche die abgesaugte Flüssigkeit geleitet wird. Diese Ventile werden von einem Computer gesteuert, der schematisch durch das mit einem Kasten bezeichnete „Steuergerät" 86 dargestellt ist. Das Ventil 81 ist ein Dreiwegeventil. Es kann eine direkte Verbindung zwischen der Vakuumpumpe 82 und dem Überlaufauslaß 83 oder zwischen der Pumpe und der umgebenden Außenwelt ermöglichen. Eine Verbindung zu der umgebenden Außenwelt ist erforderlich, wenn das Saugsystem umgangen werden muß, wenn der Luftmischkopf 69 in Gebrauch ist. Wenn die Ventile 80A und 81 in geeigneter Weise geöffnet sind, die Pumpe 82 eingeschaltet ist und der Saugkopf 67 abgesenkt ist, so daß er Flüssigkeit saugt, wird die Flüssigkeit in der durch den Pfeil „Fluidstrom" gezeigten Weise nach oben in das Rohr geleitet. Dann folgt die Flüssigkeit dem einzigen verfügbaren Weg und wird in der externen Auffangflasche 71 gesammelt. Die Ventile 80B–80D funktionieren jeweils für ihre Auffangflaschen 59 in ähnlicher Weise. Eine kleine Überlaufauffangflasche 83 ist auch mit ihrem eigenen Fluidsensor 93 in die Leitung eingesetzt. Diese Vorkehrung ist derart enthalten, daß erfaßt wird, ob irgendeine von den Auffangflaschen 59 oder die externe Auffangflasche 71 mit Abfallflüssigkeit überlaufen. In diesem Fall würde Flüssigkeit in die Überlaufauffangflasche eintreten und von dem Fluidsensor erfaßt. Diese Information würde dem Steuergerät 86 mitgeteilt, welches das System stillegt und die Instrumentenbedienungsperson auf dem Computerbildschirm alarmiert.
In 13 umfaßt die Flüssigkeitsbehandlungszone auch einen Luftmischkopf 69. Eine schematische Darstellung des Luftstroms in den Luftmischkopf 69 ist in 15 gezeigt. Die Pumpe erzeugt einen sehr schnellen Luftstrom, der in den Luftmischkopf 69 kanalisiert wird. Die Einsaugung von Luft in die Pumpe erfolgt über das Dreiwege-Magnetventil 81 (15). Das Magnetventil 81 schaltet derart, daß Luft direkt aus der Atmosphäre zu der Pumpe kanalisiert wird (15), wobei das Saugsystem und die Auffangflaschen 59 und 71 umgangen werden. Der sehr schnelle Luftstrom wird auf den Präparatträger konzentriert. Der Luftmischkopf 69 läuft entlang der Länge des Präparatträgers hin und her, von einem Riemen und einer Riemenscheibe, die an einem (nicht gezeigten) Motor befestigt ist, geschoben und gezogen. Der Nutzeffekt dieses Systems ist, daß ein Luftschleier entlang der Länge des Präparatträgers hin- und hergezogen wird, wodurch Flüssigkeit längs der Oberfläche des Mikroskop-Präparatträgers gemischt und ausgebreitet wird.
Die Flüssigkeitsbehandlungszone 65 (12) umfaßt eine Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 (13). Die Funktion der Spülrohre 28 gemäß der (in 1 gezeigten) ersten Ausführungsform ist ganz in einer einzigen Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 bei dieser bevorzugten Ausführungsform enthalten. Deshalb sind unabhängig von der Flüssigkeitsvolumenflasche, aus der die Flüssigkeit tatsächlich entnommen wird, Präparatträger unter der Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 positioniert. Eine schematische Darstellung der Fluidlaufwege und der Steuerventile ist in 16 gezeigt. Die Flüssigkeitsvolumenflaschen 57 sind jeweils mit einer Quelle eines Drucks verbunden, den eine Pumpe 85 erzeugt. Der Druck wird über ein Druckverteilerrohr 94 zu den Flüssigkeitsvolumenflaschen 57 übertragen. Zwischen der Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 und jeder Flüssigkeitsvolumenflasche 57 sind Magnetventile 72a–72f angeordnet. Aus der Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 fließt nur dann Flüssigkeit aus, wenn eines oder mehrere der Ventile 72a–72f offen sind. Ein Druckschalter 84 steht auch mit dem Druckverteilerrohr 94 in Verbindung. Er kann die Menge des in dem Verteilerrohr 94 enthaltenen Drucks abfühlen. Wenn dieser unter eine festgelegte Höhe abfällt, tritt der Schalter mit dem Steuergerät 86 in Verbindung und läßt die Pumpe 85 aktivieren. Wenn die Pumpe eine erhöhte Menge an Luftdruck innerhalb des Verteilerrohrs erzeugt, wird der Druckschalter rückgestellt, wodurch die Pumpe zu pumpen aufhört. Auf diese Weise wird ein relativ konstanter Druck innerhalb des Druckverteilerrohrs 94 aufrechterhalten.
Unter der Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 ist ein Abgabesensor 95 positioniert, um für die Prüfung dessen zu sorgen, daß Flüssigkeit abgegeben wurde, als eines der Magnetventile 72a–72f vorübergehend geöffnet war. Der Abgabesensor 95 umfaßt einen optischen Sensor und eine LED-Lichtquelle. Wenn Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsvolumenabgabeöffnung 68 abgegeben wird, unterbricht die Flüssigkeit den Lichtstrahl. Die Änderung des Widerstands im gesamten Sensor infolge der Abnahme der Lichtintensität wird dem Steuergerät 86 mitgeteilt.
Diese zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Fähigkeit, die neunundvierzig Präparatträger auf verschiedene Temperaturen aufzuheizen. Eine neuartige Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist das Verfahren zur unabhängigen Regelung der Energiemenge, die jedes der neunundvierzig Heizelemente empfängt. Außerdem enthält jedes Heizelement auch einen Temperatursensor. Jeder dieser Sensoren muß mit dem Computer 86 verbunden sein, damit eine geeignete Temperaturrückmeldung und -regelung möglich ist. Bei der ersten Ausführungsform 1 befanden sich Gruppen bis zu fünf Präparatträgern unter einem einzigen gemeinsamen Temperatursteuermechanismus. Jede Heizgruppe wies Drähte auf, die direkt mit dem Temperaturregler (7) verbanden. Mit drei Drähten pro Gruppe (Energie für Wärme, Sensorrückmeldung und gemeinsame Erdung) und zehn Gruppen von Präparatträgern waren mindestens dreißig Drähte in der Bedienungsschleife enthalten. Würde ein ähnliches System für neunundvierzig verschiedene Heizelemente verwendet, wie bei dieser bevorzugten Ausführungsform, wären 147 Drähte in der Bedienungsschleife erforderlich. Eine solche voluminöse Bedienungsschleife wäre problematisch. Deshalb wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform ein alternatives Verfahren entwickelt.
17 zeigt das Verhältnis zwischen jedem der auf dem Präparatträgerrotor 77 angebrachten Heizelemente 78 und stellt das Heizelement 78 als Wider standselement dar. Zu jedem Heizelement benachbart ist ein einzelner Sensor 87. Die Kombination eines einzelnen Heizelements 78 und eines Sensors 87 ist derart positioniert, daß eine Lagestelle 88 für einen einzelnen aufzuheizenden Präparatträger bereitgestellt wird. Die physische Anordnung dieser Lagestelle 88 ist in 14A und 14B demonstriert. Zwei Leitungsdrähte von jedem Heizelement 78 und zwei Leitungsdrähte von jedem Sensor 87 sind direkt mit einer Temperaturreglertafel verbunden, die auf dem Präparatträgerrotor 77 angebracht ist. Jede Temperaturreglertafel kann bis zu acht verschiedene Heizelement- und Sensorpaare verbinden. Da diese Ausführungsform neunundvierzig Präparatträgerpositionen umfaßt, sind sieben Tafeln 79 an der Unterseite des Präparatträgerrotors befestigt, wobei jede mit sieben Heizelement- und Sensorpaaren verbindet. Eine Heizelement- und Sensorposition pro Temperaturreglertafel 79 ist unbenutzt. 17 zeigt auch die Hintereinanderschaltung 89 von jedem der sieben Temperaturreglertafeln in einer Prioritätskonfiguration durch sechs Drähte. Die erste Temperaturreglertafel ist über eine Bedienungsschleife 90 mit dem Computer 86 verbunden (16), der als Benutzeroberfläche und Systemsteuergerät dient. Die Bedienungsschleife enthält nur sechs Drähte.
Die 18A–D sind ein schematisches elektronisches Schaltbild der Temperaturreglertafel 79. Die Konstruktion der Temperaturreglertafel 79 wurde von der Notwendigkeit diktiert, die Anzahl der Drähte in dem flexiblen Kabel (Bedienungsschleife 90) zwischen den Heizelementen und dem Computer zu minimieren. Zur Minimierung der Drahtlänge werden sieben Temperaturreglertafeln 79 verwendet, die jeweils auf dem Präparatträgerrotor angebracht sind. Mithin ist jedes Heizelement nahe an seiner zugeordneten Elektronik positioniert, und die Größe jeder Tafel 79 wird klein gehalten, da mit jeder nur sieben Heizelemente 78 betrieben werden. Jede Temperaturreglertafel 79 umfaßt die Funktion einer Codier- und Decodiervorrichtung für Temperaturdaten. Diese Daten betreffen die Ist- und die Solltemperatur von jedem der Heizelemente 78. Die Daten laufen zwischen dem Computer 86 und der Temperaturreglertafel 79 hin und her. Wenn ein einzelnes Heizelement 79 mehr oder weniger Wärme benötigt, übermittelt der Computer diese Information an die Temperaturreglertafel 79. Die Temperaturreglertafel 79 wiederum regelt direkt die zu jedem Heizelement fließende Energie. Da manche von den logischen Schaltkreisanordnungen in Form der Temperaturreglertafeln 79 auf den Präparatträgerrotor aufgebracht sind, werden die Anzahl der Drähte in der Bedienungsschleife 90 und deren Länge minimiert.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Temperaturreglertafel 79 als Schieberegister ausgelegt. Der die Maschine steuernde Mikroprozessor gibt Datenbits eines nach dem anderen auf eine Übertragungsleitung und schaltet für jedes Bit eine Taktleitung. Dadurch werden die Daten durch zwei Schieberegisterchips U1 und U2 auf jeder Steuertafel gesendet, das jeweils acht Bit aufnimmt. Mithin müssen 16 × 7 oder 112 Bit ausgesendet werden. In 18A–D treten die Daten an dem Verbinder J9.1 ein, und die Taktleitung ist J19.2. Die bei dieser Konstruktion verwendeten Schieberegister sind „doppelt zwischengespeichert", was bedeutet, daß sich die Ausgabedaten erst dann ändern, wenn ein Übergang auf einen zweiten Takt (R-Takt) erfolgt, der an dem Stift J9.3 eintritt. Die beiden Takte werden parallel zu allen sieben Tafeln gesendet, während die Daten durch die Schieberegisterchips (U1 und U2) auf jeder Tafel laufen und von dem seriellen „Ausgangs"-Stift SDOUT des zweiten Schieberegisters prioritätsschaltungsartig zu dem Eingangsstift der nächsten Tafel weitergeleitet werden. Es ist zu sehen, daß ein entsprechender Verbinder J10 mit Ausnahme von Stift 1 parallel zu J9 verdrahtet ist. J10 ist der „Ausgangs"-Verbinder, der über ein kurzes Kabel an J9 der nächsten Tafel in der Leitung bei einer Gesamtzahl von sieben Tafeln befestigt ist. Die anderen drei Stifte von J9 werden verwendet, um Energie durch die Elektronik (J9.4), die elektrische Erdung (J9.5) und eine gemeinsame Rücklaufleitung (J9.6) von den Sensoren zur Temperaturmeßfunktion laufen zu lassen.
Von den zu jeder Tafel gesendeten sechzehn Datenbits steuern acht von dem Register U2 den EIN-/AUS-Zustand von bis zu acht Heizelementen 78 direkt. Das kann mit einem einzigen Chip erfolgen, da das Schieberegister U2 interne Leistungstransistoren aufweist, die ihre Ausgangsstifte ansteuern und jeder hohe Energielasten direkt steuern kann. Vier von den verbleibenden acht Bit sind ungenutzt. Die anderen vier Bit werden zur Wahl eines Thermistors 87 aus dem Gesamtbestand von neunundvierzig in der Maschine verwendet. Aus Gründen der Sparsamkeit und zur Verminderung des Verdrahtungsbetrags besitzt das Instrument nur einen Analog-Digital-Wandler zum Ablesen der neunundvierzig Temperaturwandler (Thermistoren 87) und nur einen Daten führenden Draht zu diesem Wandler. Diesen Kanal müssen sich deshalb alle Wandler (Thermistoren 87) teilen, wobei jeweils der Ausgang aus je einem davon gewählt wird. Das Teil U4 ist ein Analogmultiplexer, der diese Funktion ausführt. Von den vier digitalen Bit, die seriell empfangen werden, wird eines zur Freigabe von U4 verwendet, und die anderen drei werden zum Auswählen von einem der acht Kanäle des Teils verwendet (von denen nur sieben verwendet werden). Wenn Stift vier niedrig angesteuert wird, wird U4 für diese Tafel aktiv und legt die Spannung von einem der sieben Kanäle dieser Tafel an die gemeinsam genutzte Leitung bei J9.6 an. Umgekehrt bleibt, wenn Stift vier hochgesetzt wird, der Ausgang von U4 in einem hochohmigen Zustand, und die Ausgangsleitung wird nicht angesteuert. Dadurch können Daten von einer ausgewählten Tafel 79 abgelesen werden, wobei die verbleibenden Tafeln 79 keinen Einfluß auf das Signal haben. Der Multiplexer U4 kann nur auf einer Tafel 79 auf einmal freigegeben werden; wenn mehr als einer auf einmal eingeschaltet würde, würden sich die Signale widersprechen, und es würden keine geeigneten Daten übertragen.
Die Temperatur wird mittels einer Spannungsteilermethode abgefühlt. In der elektronischen Energieversorgung von 5 Volt sind ein Thermistor 87 und ein Festwiderstand (5 Kiloohm, R1–R8, in RS1 enthalten) hintereinander angeordnet.
Wenn der Thermistor aufgeheizt wird, fällt sein Widerstand ab, und die Spannung an der Verbindungsstelle mit dem Widerstand von 5,6 Kiloohm fällt ab.
Die bei dieser Ausführungsform verwendete Konstruktion besitzt mehrere Vorteile. Insbesondere sind die Temperaturreglertafeln 79 klein und nicht teuer. Außerdem sind die Heizelementtafeln alle identisch. Es braucht keine „Adresse" für jede Tafel festgelegt zu werden. Schließlich weist die Bedienungsschleife 90 eine kleine Größe auf.
Bei einer alternativen potentiellen Konstruktion könnte jede Temperaturreglertafel 79 mit einer permanenten „Adresse" aufgebaut werden, die durch Hinzufügen von Drahtbrücken und durch in die Tafel eingeschnittenen Leiterbahnen gebildet werden könnte. Der Prozessor würde ein Datenpaket aussenden, das ein Adressensegment und ein Datensegment enthielte, und die Daten würden auf die Tafel geladen, deren Adresse der ausgesendeten Adresse entspräche. Diese Vorgehensweise benötigt weniger Zeit, um Daten an eine spezielle Tafel zu senden, für den Adressenvergleich ist jedoch zusätzliche Hardware vonnöten. Sie erfordert auch zusätzliche Bedienungsschleifendrähte zur Beförderung der Daten (bei parallelem Versenden) oder einen zusätzlichen Schieberegisterchip, wenn die Adresse seriell gesendet wird. Bei noch einer anderen potentiellen Konstruktion könnte jede Temperaturreglertafel 79 ihren eigenen Mikroprozessor aufweisen. Diese könnten alle über eine serielle Datenverbindung mit dem Hauptcomputer 86 verbunden sein. Bei dieser Vorgehensweise werden weniger Verbindungsdrähte als bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, jedoch sind die Kosten für die Hardware hoch. Bei ihr ist auch immer noch eine Adressenkonfiguration vorhanden, was bedeutet, daß die Tafeln nicht identisch wären. Auch wäre ein Code für die Mikroprozessoren erforderlich.

Claims

Färbegerät (1) für Präparatträger, mit: einem Präparatträgerhalter (6), der mindestens einen Mikroskop-Präparatträger (17, 75) in horizontaler Position beim Halten von Flüssigkeit auf dessen Oberfläche unterstützen kann; einem in stetiger Fluidverbindung mit einer Vakuumquelle (82) stehenden Saugkopf (31; 67); dadurch gekennzeichnet, daß er ferner folgendes umfaßt: ein Betätigungselement (32; 73), der den Saugkopf in Kontakt mit der Flüssigkeit auf der Präparatträgeroberfläche bringt; mehr als einen Abfallflüssigkeits-Sammelbehälter (29; 59), der zwischen und in Fluidverbindung mit dem Saugkopf (31; 67) und der Vakuumquelle (82) steht; und einen Flüssigkeitsleiter (86), der Abfallflüssigkeit zwecks Sammlung in einen ausgewählten Abfallflüssigkeits-Sammelbehälter leitet.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Saugkopfes, die mit der Flüssigkeit auf dem Präparatträger in Kontakt kommt, im wesentlichen planar ist.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 2, wobei der Saugkopf mehr als eine Öffnung zum Hindurchsaugen von Flüssigkeit (41) aufweist.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 2, wobei die planare Oberfläche beim Absaugen der Abfallflüssigkeit mit der Flüssigkeit auf dem Präparat träger in Kontakt kommt, jedoch eine auf dem Präparatträger befestigte biologische Probe nicht direkt berührt.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 2, wobei die planare Oberfläche beim Absaugen der Abfallflüssigkeit im wesentlichen parallel zu dem Mikroskop-Präparatträger ist.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 1, wobei der Saugkopf ein hohles Verteilerrohr (40; 74) umfaßt.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Präparatträgern in horizontaler Position angebracht ist, und das ferner ein Steuergerät (86) umfaßt, um auszuwählen, von welchem Präparatträger Flüssigkeit abzusaugen ist.
Färbegerät für Präparatträger nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Präparatträgern auf einem drehbaren Karussell (77) befestigt ist und eine Flüssigkeitsabsaugstation an einer festgelegten Stelle am Umfang des drehbaren Karussells vorgesehen ist.
Verfahren zum Absaugen von Flüssigkeit von der Oberfläche eines Mikroskop-Präparatträgers (17; 75), mit folgenden Vorgängen: dem Bereitstellen einer Vakuumquelle; dem Kanalisieren des Vakuums zu einem Saugkopf (30); dem Bewegen des Saugkopfes derart, daß er mit der Flüssigkeit auf der Oberfläche eines Mikroskop-Präparatträgers in Kontakt kommt; dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einem ausgewählten von einer Mehrzahl von Behältern (29; 59) gesammelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Saugkopf eine ebene Oberfläche mit mindestens einer Saugöffnung (41) darin aufweist.