Автомат для окраски мазков на предметных стеклах

Изобретение относится к области медицины, а именно к процессам окраски биологических препаратов (мазков) на предметных стеклах. Автомат для окраски мазков на предметных стеклах включает герметичную рабочую камеру, штатив, ванны, поддоны, рабочий стол, на котором размещены станции со средствами позиционирования ванн, поддонов, подвижный переносчик штативов, оборудованный захватом, механизм подъема с приводом подъема, блок управления и контроля. Автомат также имеет герметичную рабочую камеру с бортиком герметизации, станцию сушки, механизм вращения с приводом вращения, штатив с П-образной рукояткой, основание которого выполнено с закруглениями и скосами под углом 20÷70°. На внутренней поверхности боковых стенок штатива с помощью крепежных элементов смонтированы сепараторы в виде гребенки с толщиной выступов, равной 1÷4, и шириной пазов, равной 1,1÷2,0 толщины предметного стекла. Подвижный переносчик штативов имеет захват в виде ковша прямоугольного сечения, причем захват выполнен с возможностью перемещения по дуге в диапазоне 0÷40°. Ванны и поддоны оснащены проушинами. Станции имеют средство позиционирования в виде пар конусов с усеченной вершиной и цилиндрическим установочным пояском, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин. П-образная рукоятка со скосами и закруглениями имеет длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты захвата к косинусу угла подъема стрелы подвижного переносчика штативов. Ванны имеют скос стенки, обращенной к подвижному переносчику штативов, под углом 5÷20°. Изобретение обеспечивает эффективную единообразную смену технологических жидкостей на поверхности мазка за счет режимов ополаскивания, активации, окунания, выдержки, а также эффективное и единообразное удаление технологической жидкости с поверхности стекла и из объема мазка за счет режимов вынимания, встряхивания и сушки. Кроме того, изобретение предотвращает загрязнение окружающей среды, поскольку все операции процесса окраски происходят в закрытой камере. 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам для окраски биологических препаратов (мазков) на предметных стеклах.

В гематологии, цитологии, микробиологии широко используется подготовка микроскопических препаратов для исследования, она необходима, в частности, для определения лейкоцитарной формулы крови, диагностирования онкологических заболеваний, выявления заражения микроорганизмами и пр.

Преаналитический этап включает взятие биологической пробы, например, непосредственно из организма пациента, нанесение мазка на предметное стекло, предварительную обработку, фиксацию и окраску специальными технологическими жидкостями, например набором технологических жидкостей для окраски по Граму. Окрашивание препаратов позволяет выявлять различные структурные элементы биопробы и соответственно эффективно проводить микроскопическое исследование и диагностирование.

Известен аппарат для окраски мазков на предметных стеклах (прототип, патент США №5573727, 1996 г.), содержащий

- герметичную камеру с крышкой;

- ванны, поддоны;

- штатив с П-образной рукояткой и основанием, имеющими закругления и скосы, причем на внутренней поверхности боковых стенок штатива с помощью крепежных элементов смонтированы сепараторы в виде гребенки;

- блок управления и контроля;

- рабочий стол, на котором размещены станции;

- подвижный переносчик штативов, имеющий захват;

- механизм подъема, приводимый в движение приводом подъема.

Недостаток известного устройства: перемещение захвата подвижного переносчика штативов ограничено. Захват может изменять свое положение только вдоль вертикальной оси подвижного переносчика штативов, что препятствует полному отеканию технологической жидкости с поверхности предметных стекол.

При неполном отекании технологической жидкости с поверхности предметных стекол на поверхности мазка могут появляться пятна, кристаллические выделения, препятствующие качественному исследованию мазка; за счет переноса технологической жидкости на поверхности предметных стекол и в объеме мазка из ванны в ванну происходит загрязнение технологической жидкости.

При применении известного устройства для окраски мазков на предметных стеклах недостаточно полное отекание технологической жидкости с поверхности предметных может привести к браку.

Технический результат, соответствующий заявляемому автомату для окраски мазков на предметных стеклах, заключается в том, что обеспечивается эффективная единообразная смена технологических жидкостей на поверхности мазка за счет режимов ополаскивания, активации, окунания, выдержки, обеспечивается эффективное и единообразное удаление технологической жидкости с поверхности стекла и из объема мазка за счет режимов вынимания, встряхивания и сушки; при этом не производится загрязнения окружающей среды, поскольку все операции процесса окраски происходят в закрытой камере.

Технический результат достигается тем, что автомат для окраски мазков на предметных стеклах имеет герметичную рабочую камеру с бортиком герметизации, крышку, штатив с П-образной рукояткой, подвижный переносчик штативов представляет собой стрелу с шаговыми приводами и с захватом, выполненным в виде ковша прямоугольного сечения, захват выполнен с возможностью перемещения по дуге в диапазоне 0÷40°, поддоны и ванны имеют средства позиционирования в виде пар проушин; станции со средствами позиционирования имеют средство позиционирования в виде пар конусов с усеченной вершиной и цилиндрическим установочным пояском, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин, поддоны и ванны выполнены со скосами боковых стенок, П-образная рукоятка штатива со скосами и закруглениями имеет длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты ловителя к косинусу угла подъема стрелы захвата в положении зацепления пары захват - ручка штатива, ванны имеют скос стенки, обращенной к подвижному переносчику штативов, под углом 5÷20°.

Сравнение свойств совокупности признаков известного устройства и заявляемого показывает, что

- заявляемый автомат оснащен станцией сушки, отсутствующей в известном устройстве;

- в отличие от известного, заявляемый подвижный переносчик штативов имеет механизм вращения с приводом вращения;

- захват подвижного переносчика штативов в известном устройстве может выполнять движение только по вертикали, а в заявляемом устройстве захват, соединенный с приводом наклона, может перемещаться по дуге в диапазоне 0÷40°;

- захват выполнен в виде ковша прямоугольного сечения;

- скосы основания штатива выполнены под углом 20÷70°;

- в отличие от известного аппарата, в заявляемом устройстве подвижный переносчик штативов может работать в режимах встряхивания, активации, медленного подъема благодаря наличию приводов с шаговым двигателем и программным управлением;

- в заявляемом устройстве штативы снабжены П-образной рукояткой со скосами и закруглениями, имеющей длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты захвата к косинусу угла подъема стрелы подвижного переносчика штативов, причем основание штатива выполнено с закруглениями и скосами под углом 20÷70°;

- в заявляемом устройстве ванны выполнены со скосами стенок, обращенных к подвижному переносчику штативов под углом 5÷20°;

- в заявляемом устройстве захват имеет форму и размеры, обеспечивающие заклинивание в нем П-образной рукоятки штатива в положении зацепления и свободное положение рукоятки в захвате в нижней позиции;

- в отличие от известного, в заявляемом устройстве двигатель и привод установлены на одном валу, что обеспечивает высокую надежность механизмов подъема и вращения подвижного переносчика штативов;

- в заявляемом устройстве станции имеют средства позиционирования в виде пар конусов, что существенно облегчает чистку рабочей камеры;

- в заявляемом устройстве поддоны и ванны имеют средства позиционирования в виде пар проушин.

Следовательно, заявляемое устройство характеризуется отличительными признаками, обусловливающими изобретательский уровень технического решения.

Структура устройства и его работа поясняются Таблицей 1 "Протокол технологической программы окраски по Граму" и графическими материалами фиг.1-4,

где 1 - рабочая камера; 2 - бортик герметизации; 3 - крышка; 4 - рабочий стол; 5 - ванна; 6 - поддон; 7 - пары конусов; 8 - цилиндрический установочный поясок; 9 - проушины; 10 - подвижный переносчик штативов; 11 - захват; 12 - стрела; 13 - блок управления, 14 - сенсорный экран; 15 - штатив; 16 - предметные стекла; 17 - рукоятка; 18 - станция окраски; 19 - станция промывки; 20 - станция сушки; 21 - станция парковки; 22 - датчики присутствия; 23 - сепаратор; 24 - выступы; 25 - пазы под предметные стекла.

Фиг.1. Общий вид автомата для окраски мазков на предметных стеклах.

Фиг.2. Размещение ванн, поддонов на рабочем столе.

Фиг.3. Рабочие положения подвижного переносчика штативов и штатива с предметными стеклами,

где b=(1,1÷1,2)h/cosα,

b - длина рукоятки штатива по вертикали;

h - высота захвата;

α - угол подъема стрелы захвата.

а) начальное положение переносчика штатива и штатива с предметными стеклами;

б) положение зацепления: рукоятка штатива с предметными стеклами в зацеплении с захватом;

в) транспортное положение переносчика штатива и штатива с предметными стеклами.

Фиг.4. Штатив с предметными стеклами.

Автомат для окраски мазков на предметных стеклах состоит из прямоугольной рабочей камеры 1 с бортиком герметизации 2, имеющей прозрачные стенки, с крышкой 3. На рабочем столе 4 размещены станции окраски (фиг.2, п.18), промывки (фиг.2, п.19), сушки (фиг.2, п.20) и парковки (фиг.2, п.21), оборудованные средствами позиционирования ванны 5 и поддона 6 в виде пар конусов 7. Конусы 7 имеют усеченную вершину и цилиндрический установочный поясок 8, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин. Стенка ванны 5, обращенная к подвижному переносчику штативов, имеет скос под углом 5÷20°. Поддон 6 имеет закругления и скосы под углом 20÷70°. Ванна 5 и поддон 6, в свою очередь, оснащены проушинами 9 для позиционирования на станциях с помощью крепления к конусам 7. Подвижный переносчик штативов 10 имеет захват 11, механизм подъема, приводимый в движение приводом подъема, механизм вращения с приводом вращения (не показаны). Выполнение программ окраски мазков на предметных стеклах осуществляется с помощью блока управления и контроля 13. Сенсорный экран 14 позволяет следить за перемещением штатива 15 с предметными стеклами 16 от станции к станции. Штатив 15 снабжен П-образной рукояткой 17 со скосами и закруглениями. Захват 10 подвижного переносчика штативов 9 имеет форму и размеры, обеспечивающие заклинивание в нем П-образной рукоятки 17 при зацеплении, в транспортном положении и освобожденное состояние - в нижней позиции.

Сепараторы 23 смонтированы на внутренней поверхности боковых стенок штатива 15 с помощью крепежных элементов и выполнены в виде гребенки с толщиной выступов 24, равной 1÷4, и шириной пазов 25, равной 1,1÷2,0 толщины предметного стекла, что обеспечивает установку предметного стекла в сепараторе по вертикали, без перекосов.

Автоматическое выполнение запрограммированной методики подвижным переносчиком штативов 9 включает:

1) заклинивание рукоятки 17 штатива 15 в захвате 11 (фиг.3б);

2) подъем штатива 15 с предметными стеклами 16 по дуге с наклоном;

3) перенос штатива от станции к станции (фиг.3в) и установка штатива в ванну или непосредственно на поддон (фиг.3а).

4) перемещение штатива в технологической жидкости и вне ее в заданных режимах (ополаскивание, выдержка, активация, окунание, медленный подъем, встряхивание).

Фиксация, окраска, промывка и сушка осуществляются в закрытой рабочей камере на станциях окраски, промывки, сушки (станция - участок рабочего стола, оснащенный средствами позиционирования ванн, поддонов, штативов с предметными стеклами и предназначенный для их размещения) по заданной программе, перемещение предметных стекол происходит внутри закрытой рабочей камеры с помощью подвижного переносчика штативов, для обеспечения эффективного и единообразного контакта биологического препарата с технологическими жидкостями используются различные последовательности движения штатива со стеклами как в технологической жидкости, так и вне ее (опускание стекла в технологическую жидкость, ополаскивание стекла в технологической жидкости (1-3 возвратно-поступательных движения вверх-вниз сразу после опускания стекла в технологическую, жидкость); активация (периодические возвратно-поступательные движения в технологической жидкости вверх-вниз с последующей паузой, период - 1÷60 сек; окунание стекла в технологическую жидкость на короткий промежуток времени 0,2÷2,0 сек с последующей короткой выдержкой вне технологической жидкости в течение 0,2÷10,0 сек с точностью не менее ±0,006 сек, выдержка стекла в технологической жидкости в течение нескольких минут или десятков минут: 0,5÷60,0 мин, медленное вынимание стекла из технологической жидкости со скоростью не более 10÷12 мм/сек для эффективного удаления технологической жидкости со стекла и из пространства между стеклами, встряхивание штатива со стеклами для эффективного удаления остатков технологической жидкости со стекла и из пространства между стеклами, сушки стекол в потоке теплого воздуха между отдельными операциями для удаления жидкости с поверхности стекла и из объема мазка, окончательной сушки после проведения всех технологических операций в технологической жидкости. Для контроля процесса сушки предусмотрены автоматические температурные регулировки; для контроля наличия ванн и поддонов на станциях окраски, промывки, сушки установлены датчики присутствия.

Эксплуатация автомата осуществляется следующим образом.

Исследователь наносит мазок на предметное стекло 16 с помощью шпателя или иным способом, например с помощью центрифуги, сушит мазок в течение 1÷5 минут при температуре 15÷35°С и устанавливает предметное стекло в штативе 15. Затем исследователь через меню на сенсорном экране программирует работу автомата для окраски мазков на предметных стеклах (фиг.1) в соответствии с выбранной методикой окраски, устанавливает внутри рабочей камеры 1 ванны 5 с технологическими жидкостями и поддоны 6 в порядке, соответствующем программе работы автомата, а штатир 15 с предметными стеклами 16 - на поддон станции парковки 21. После заполнения штатива 15 предметными стеклами оператор помещает штатив на поддон, закрывает крышку 3 автомата для окраски мазков (фиг.1), автомат обнаруживает необработанный штатив и запускает назначенную технологическую программу с использованием, по крайней мере, двух технологических жидкостей для окраски и промывки мазков.

Со станции парковки 21 подвижный переносчик штативов 9 перемещает штатив 15 с предметными стеклами 16 на станцию окраски 18, где происходит выдержка предметных стекол с мазками в растворе фиксатора-красителя в течение заданного программой времени.

Для единообразного выполнения технологических параметров, для смыва с поверхности стекла жидкости из предыдущей ванны и обеспечения контакта мазка с технологической жидкостью штатив при погружении в технологическую жидкость подвергается ополаскиванию (возвратно-поступательному движению вверх-вниз 1÷5 раз).

Для активизации процесса окраски мазков на предметных стеклах подвижный переносчик штативов 10 периодически поднимает и опускает штатив.

Для обеспечения проведения обработки в смеси из разных технологических жидкостей применяется однократное или неоднократное последовательное быстрое окунание штатива сначала в одну технологическую жидкость, а затем в другую; при последующей выдержке пленки разных технологических жидкости на поверхности мазка перемешиваются посредством диффузии, и обработка мазка происходит в смеси технологических жидкостей. Это позволяет реализовать ряд скоростных методик, невозможных в ручном режиме и/или уменьшить количество ванн с технологической жидкостью.

Для удаления технологической жидкости со стекла и штатива за счет поверхностного натяжения технологической жидкости осуществляется медленное вынимание стекла и штатива из технологической жидкости.

Для удаления остатков технологической жидкости со стекла и штатива осуществляется встряхивание стекла и штатива.

Для удаления технологической жидкости со стекла и из мазка применяется промежуточная (между другими технологическими операциями) или окончательная сушка.

По окончании процесса подвижный переносчик штативов 9 перемещает штатив 15 с предметными стеклами на исходный поддон в станции парковки и оповещает лаборанта об окончании процесса.

Окраска и промывка мазков на предметных стеклах может осуществляться в нескольких ваннах с различными технологическими жидкостями. Удалению технологических жидкостей с поверхности обработанных предметных стекол способствует медленный подъем штатива по дуге с наклоном штатива и работа подвижного переносчика штативов 10 в режиме встряхивания.

Конечная операция - транспортировка штатива с предметными стеклами на станцию парковки 21.

Возможно выполнение нескольких программ одновременно.

Подвижный переносчик штативов 10 ориентируется на сигнал, поступающий от датчиков присутствия 22, контролирующих наличие на станциях ванн с технологическими жидкостями. Наличие в ванне штатива с предметными стеклами хранится в памяти подвижного переносчика штативов.

Все станции, кроме станции сушки, комбинированные, т.е. могут использоваться как парковочные при установке в них поддонов, и могут использоваться как технологические при установке в них ванн с технологической жидкостью.

В случае использования всех комбинированных станций под ванны с технологическими жидкостями штатив для обработки помещается в станцию сушки.

Автомат для окраски мазков на предметных стеклах изготовлен в условиях мастерских ООО "ЭМКО". Существует технологическая документация, подтверждающая многократное воспроизведение прибора.

Следовательно, заявляемое устройство соответствуют критерию "промышленная применимость".

Автомат для окраски мазков на предметных стеклах, включающий герметичную рабочую камеру, штатив, ванны, поддоны, рабочий стол, на котором размещены станции со средствами позиционирования ванн, поддонов, подвижный переносчик штативов, оборудованный захватом, механизм подъема с приводом подъема, блок управления и контроля, отличающийся тем, что автомат имеет герметичную рабочую камеру с бортиком герметизации, станцию сушки, механизм вращения с приводом вращения, штатив с П-образной рукояткой, основание которого выполнено с закруглениями и скосами под углом 20÷70°, на внутренней поверхности боковых стенок штатива с помощью крепежных элементов смонтированы сепараторы в виде гребенки с толщиной выступов, равной 1÷4 и шириной пазов, равной 1,1÷2,0 толщины предметного стекла; подвижный переносчик штативов имеет захват в виде ковша прямоугольного сечения, причем захват выполнен с возможностью перемещения по дуге в диапазоне 0÷40°, ванны и поддоны оснащены проушинами, станции имеют средство позиционирования в виде пар конусов с усеченной вершиной и цилиндрическим установочным пояском, диаметр которого равен 0,80÷0,95 диаметра проушин, а П-образная рукоятка со скосами и закруглениями имеет длину, равную 1,1÷1,2 отношения высоты захвата к косинусу угла подъема стрелы подвижного переносчика штативов; ванны имеют скос стенки, обращенной к подвижному переносчику штативов, под углом 5÷20°.