[发明专利]具有线性压电致动器的切片机

说明书

技术领域

本发明涉及一种切制薄片的切片机，包括用于接纳待切片样品的样品架和用切割样品的切割单元。还提供了为设定薄片厚度而产生样品架和切割单元之间的进给移动的驱动单元。

背景技术

为了执行切片操作，将样品（例如组织样品）夹持在样品架上，该样品架由驱动单元驱动，使之相对于切割单元往复移动而切割样品。在这样的往复移动后（即从该样品上切下薄片后），样品架和切割单元之间的距离须按下一薄片的厚度减少。这种大体上水平方向的运动称为“进给移动”。进给移动和往复移动彼此正交，往复移动是垂直的，而进给移动是水平的。

已知切片机的进给移动，通过自由转动杆和/或螺杆-螺母系以统纯机械方式实现。还知有采用步进马达和螺杆-螺母系统以机电方式实现进给的切片机。文献DE 10 2008016165 B5记载的切片机包括用于彼此相对地移动样品架和切割单元的线性马达。

已知切片机的缺点是分辨率受限，即薄片的最小可调节厚度受到螺杆-螺母系统的螺距和步进马达的最小步进分辨率的限制。为了能够实现很小的步进以获得非常薄的切片，必需（尤其是）采用具有昂贵的螺杆-螺母组件的非常复杂的设计。这类设计还要求高成本的复杂的轴承布置，并且涉及高的间隔和重量要求。而且，高分辨率的螺杆-螺母组件的这类昂贵设计存在如下缺点：它们不允许样品架相对于切割单元快速运动，因此在样品更换过程中在所谓的切片机粗进模式下进给只能很缓慢地进行。

在专利公布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描述的切片机中，（被切）对象架与压电元件刚性连接，对象架的进给移动通过压电元件的长度变化实现。

另一些切片机见诸于文献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。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于切制薄片的切片机，它允许高精度切制很薄的切片，并使进给移动能够被精确控制。

此目的通过具有权利要求1所述特征的切片机实现。在从属权利要求中描述了一些有利的改进。

根据本发明，驱动单元包括用于产生进给移动的线性压电致动器。该线性压电致动器包括一个固定的定件和经由至少一个压电元件连接到所述定件的动件。压电元件被适配成能够相对于所述定件直线地移动动件。这里，压电元件被固定地装于定件上，并且动件可相对于所述压电元件移动。此类线性压电致动器的优点是它们具有几纳米的分辨率，这使得它可以取得几个纳米的步进。因此，可以实现比已知切片机和螺杆-螺母系统高得多的分辨率。这使得（尤其是）免除昂贵的螺杆-螺母系统和相应的轴承布置成为可能。

由于此类线性压电致动器被设计成直接驱动，所需元件数量显著减少，从而使轻量且节省空间的切片机设计成为可能。这使得能够获得设计紧凑的非常精密的切片机，特别是可以免除步进马达和相应的离合器。

此外，线性压电致动器不仅允许非常精确的小步进给移动，也可以实现高速移动，以使（例如在样品更换过程中）样品架和切割单元可快速地相互移开或靠近，使样品更换尽可能快地完成。

可用于压电元件的材料实例包括（特别是）压电陶瓷或压电晶体。

此外，设置控制单元是有利的，控制单元将压电元件激励成使得动件根据预定顺序直线移动。如此，样品架和切割单元之间的进给移动便可以简单的方式实现非常精确的控制。特别是，所述控制单元将线性压电致动器控制成：每次往复移动完成薄片的切制时，线性压电致动器相对于所述切割单元将样品架移动预定距离，该距离特别对应于薄片的所需厚度。

在一个特别优选的实施例中，切割单元是静止的，样品架通过驱动单元相对于切割单元移动。在本发明的另一实施例中，可以是样品架静止，而切割单元相对于样品架移动。或者，也可以将切割单元和样品架装配成均可移动。

样品架特别地固定连接于线性压电致动器的动件上，从而在动件移动时，样品架也随之移动，于是实现进给移动。

样品架优选地附装在滑座上，而所述滑座安装在导向构件上，使其可在导向构件的纵向轴线方向上移动。线性压电致动器的动件安装在滑座上，线性压电致动器的定件安装在导向构件上。因此，当动件相对于所述定件移动时，滑座就相对于所述导向构件移动，从而移动安装在滑座上的样品架。这为进给移动提供了简单、可靠的导引。