具有检测样品表面取向的表面取向传感器的切片机

摘要

样品切片装置包括切割机构、样品保持器、驱动系统和表面取向传感器。样品保持器能够操作以保持样品。切割机构能够操作以从样品切割切片。驱动系统与样品保持器联接。驱动系统能够操作以便在通过样品保持器保持的样品和切割机构之间驱动运动。表面取向传感器能够操作以检测通过样品保持器保持的样品的表面的取向。

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及形成样品切片的切片机或其他组织样品 切片装置，具体地一些实施方式涉及具有表面取向传感器来检测样 品表面取向的切片机或其他组织样品切片装置。

背景技术

组织学是与组织处理相关以便检查或分析的科学或学科。检查 或分析可以是细胞形态、化学成分、组织结构或成分或其他的组织 特点。

在组织学中，组织样品可以准备通过切片机或其他样品切片装 置切片。通常，组织可以例如通过将组织暴露于一个或多个脱水剂 而从组织移除大多数或几乎所有的水来干燥或脱水。在组织干燥之 后，可以任选地进行脱水剂的清除，并且接着可以将包埋剂(例如 具有添加增塑剂的蜡)引入或渗入干燥组织。水的移除以及包埋剂 的渗入可有助于通过切片机将组织切成薄片。

接着在组织上进行包埋。在包埋过程中，已经干燥并渗入包埋 剂的组织可以包埋在团块或其他蜡、多种聚合物或另一包埋介质的 团中。代表性地，干燥和渗入蜡的组织可被放置在模具和/或盒体内， 熔化的蜡可以分配到组织上，直到模具充满蜡，并且接着蜡可以被 冷却和硬化。将组织包埋在蜡团内可有助于在组织通过切片机切割 或切片的过程中提供附加支承。

切片机可用来切制组织样品的薄片或切片。多种不同类型的切 片机在本领域是已知的。代表性的类型包括例如滑动、转动、振动、 锯片和激光切片机。切片机可以是手动或自动的。自动切片机可包 括机动系统或驱动系统来在将要从中切片的样品和用来切片的切割 机构之间驱动或自动操作切割运动。理解到切片机还可用于组织学 之外的其他目的，并且切片机可用于包埋组织之外的其他类型的样 品。

附图说明

通过参考用来说明本发明的实施方式的以下说明书和附图可以 最佳地理解本发明。附图中：

图1表示切片机或其他样品切片装置的实施方式的示意图。

图2表示用于切片机或其他样品切片装置的传感器组件的实施 方式。

图3A表示在缩回位置的传感器组件的实施方式。

图3B表示在升高位置的传感器组件的实施方式。

图4A表示具有第一轴线的检测板的传感器组件的实施方式的剖 视透视图。

图4B表示图4A的传感器组件的实施方式沿着剖线B-B’的截面 图。

图4C表示具有检测框架的传感器组件的实施方式的剖视透视 图，检测框架具有围绕第二轴向支承构件的第二转动轴线。

图4D表示图4C的传感器组件的实施方式沿着剖线D-D’的截面 图。

图5表示用于控制包括手轮和控制装置的切片机的操作的控制 系统的实施方式。

图6表示切片机的供应驱动系统的实施方式的透视图。

具体实施方式

在以下描述中，给出了例如特定切片机、特定切割驱动系统、 特定传感器、特定检测机构、特定表面取向测量和/或调节过程等的 许多具体细节。但是，理解到本发明的实施方式可在没有这些具体 细节的情况下实施。在其他情况下，为了不混淆此说明书的理解， 没有详细表示已知的机械部件、电路、结构和技术。

图1表示了切片机或其他样品切片装置的实施方式的示意图。 切片机100可包括基座构件101，供应驱动系统或切割驱动系统102、 安装构件103和手轮104附接到基座构件101。供应驱动系统102 可通过支承构件115支承在基座构件101之上。供应驱动系统102 可包括竖直驱动构件105、水平驱动构件106和可操作地保持样品 108的样品保持器107。样品108可包括一片待切片的组织，例如包 埋在石蜡中的一片组织。切割驱动系统或供应驱动系统可操作以驱 动样品保持器保持的样品的运动。供应驱动系统102的马达109可 机械联接到竖直驱动构件105，并可操作以驱动竖直驱动构件105 在竖直双箭头126的方向上竖直运动。供应驱动系统102的马达110 可机械联接到水平驱动构件106，以驱动水平驱动构件106在水平双 箭头125的方向上水平运动。应该注意到例如“水平”、“竖直”、 “顶部”、“底部”、“上部”、“下部”等术语这里用来帮助所 述装置的描述。其他装置可以用竖直运动来代替水平运动等等。

安装构件103可包括为切割构件或机构112提供安装表面的安 装基座111。切割构件或机构112可例如是安装到安装构件103的多 种类型材料的刀片或刀，或者用于切片机的其他类型的切割机构。 切片接收构件113可以沿着切割构件112的一侧定位。切片接收构 件113的尺寸被设置成接收通过切割构件或刀片112从样品108切 割的切片。在此方面，切片接收构件113可具有从刀片112的切割 边缘延伸到安装构件103的表面的倾斜表面。随着切割构件或刀片 112切过样品108，从样品108切割的切片与样品108分离，并沿着 切片接收构件113延伸。

如所示，在一些实施方式中，切片机100可包括表面取向传感 器组件114。表面取向传感器组件114可操作以检测或测量样品108 的表面的取向或角度。样品108的表面的取向或角度可以多种不同 方式检测或确定。在一些下面进一步详细描述的实施方式中，样品 108的表面可接触传感器组件114，并且传感器组件114的一个或多 个可动部分可与样品108的表面的取向相符。传感器组件的一个或 多个可动部分的运动可使得切片机100自动检测或确定样品108的 表面的取向。光学和其他检测机构也是适当的。

被检测的取向可用来调节或对准样品108的表面，使其平行或 基本上平行于或至少更加平行于切割构件或机构112和/或与切割构 件或机构112相联的切割平面124。有利的是样品108的表面与切割 构件112和/或切割平面124充分平行对准，使得通过切片机100切 割的样品切片得到充分均匀切割。在一些实施方式中，切片机100 可任选地能够自动调节或对准样品108的表面取向，使其平行于、 充分平行于或至少更加平行于切割构件112和/或切割平面124。切 片机100可具有自动检测样品表面相对于切割平面和/或切割机构的 取向和/或根据检测的取向调节样品表面相对于切割平面和/或切割 机构的取向的逻辑线路。有利地，这会有助于改善对准精度和/或将 操作者从进行手动调节中解脱出来。替代地，如果希望，调节可手 动进行。切片方法的实施方式可包括切片机100使用传感器组件114 来自动检测样品108的表面的取向，操作者手动调节或切片机100 自动调节样品108的表面的取向，以及切片机100在这种调节之后 获取样品108的切片。

在所示的实施方式中，传感器组件114在供应驱动系统102和 安装构件103之间的位置处可动地联接到安装基座111，但这不是必 须的。安装基座111为传感器组件114提供支承表面，并被设置尺 寸和联接，以便适应传感器组件114在竖直双箭头126B的方向上竖 直滑动。在操作过程中，传感器组件114可操作以沿着安装基座111 朝着供应驱动系统102在向上竖直方向上滑动，并且竖直驱动构件 105可操作以造成供应驱动系统102朝着传感器组件114在向下竖直 方向上运动。一旦样品108与传感器组件114充分竖直对准，水平 驱动构件106可操作以造成供应驱动系统102在水平箭头125的方 向上朝着传感器组件114在水平方向上运动，使得样品108的表面 相对于传感器组件114适当定位，从而进行表面取向测量。一旦样 品108的表面取向得到确定，且在适当情况下重新对准时，传感器 组件114可操作以如所示在竖直向下方向上缩回(例如到离开样品 保持器所保持的样品和切割机构之间的运动的缩回位置)。

再次参考图1，供应驱动系统102的操作可使用手轮104和/或 控制装置116来控制。手轮104可包括手柄或锁定手轮104的其他 脉冲产生装置117。手轮104的转动可操作以造成竖直驱动构件105 在竖直双箭头126所示的竖直方向上运动，从而有助于样品108切 片。在一些实施方式中，手轮104可以是脱开的手轮，即没有机械 联接到供应驱动系统102。相反，脱开的手轮104可经由控制线路 119电连接到编码器(未示出)和控制电路118。脱开的手轮104的 转动可造成编码器将电信号输送到控制电路118。控制电路118经由 控制线路120连接到马达109，并可操作以根据来自于编码器的电信 号来控制竖直驱动构件105的运动。控制电路118还经由控制线路 121连接到马达110，并经由控制线路122连接到传感器组件114。

除了来自于编码器的信号之外，来自于控制装置116的信号可 被传输到控制电路118以便控制或帮助传感器组件114、手轮104、 马达109和/或马达110的操作。在一些实施方式中，控制装置116 可例如是键盘、电容传感器触摸垫或者其他用户或数据输入装置。 在一些实施方式中，信号经由控制线路123在控制装置116和控制 电路118之间传输。在其他实施方式中，控制装置116是可操作以 将信号无线传输到控制电路118的无线控制装置，并省去控制线路 123。

图2表示表面取向传感器组件的实施方式。在附图中，在认为 适当的情况下，附图中的附图标记或附图标记的末尾部分被重复以 表示可任选地具有类似特征的相应或类似元件。例如，图2中的表 面取向传感器组件214可任选地具有类似于图1的传感器组件114 的特征。表面取向传感器组件214用来帮助样品表面与切割机构和/ 或切割平面自动对准。有利的是样品表面与切割机构(例如刀片) 充分平行对准，使得切片得到均匀切割。为了对准样品，样品接触 传感器组件214，并且传感器组件214检测样品表面的取向。在一些 情况下，样品表面将不与切割平面平行或充分平行对准。传感器组 件214检测样品表面相对于切割平面的角度。使用检测到的信息， 样品可被调节到样品表面与切割平面平行或至少更加平行的调节位 置。

传感器组件214的所示实施方式包括检测板230和检测框架 231。检测框架231围绕检测板230定位。检测板230可以是平面的， 和/或具有平坦表面(例如是平面板)。根据材料，检测板的厚度可 以是几个毫米(例如0.5mm-5mm)的等级。检测板上的尺寸可以是约 20-60mm的等级。检测板和检测框架可由例如铝、不锈钢、其他金属、 刚性塑料及其组合的多种材料构成，任选地涂覆保护涂层。在视图 中，检测板230和检测框架231就长度和宽度尺寸而言基本上是方 形的，其中检测板具有截去的拐角，而检测框架具有相符的框架拐 角部分，但是在替代实施方式中，它们可以不是准确的方形，或者 可以是矩形、圆形、椭圆形、八边形、六边形或其他形状。在一种 特殊的示例性实施方式中，检测板是尺寸为约39.5mm x 39.5mm的 方形，由具有保护涂层(例如聚四氟乙烯(PTFE)涂层)的铝构成， 并且检测框架是大约90mm x 75mm x 25mm厚，并由金属(例如铝) 和/或塑料制成。替代地，检测板和检测框架可具有其他尺寸，并可 由其他材料(例如不锈钢、其他金属或多种塑料)制成。检测板230 是可围绕第一轴向支承构件232转动的第一检测构件，而检测框架 231是可围绕第二轴向支承构件233转动的第二检测构件。第一轴向 支承构件232沿对角线将检测板230平分。第二轴向支承构件233 沿对角线将检测框架231平分。第一轴向支承构件232大致垂直于 第二轴向支承构件233(例如80-100度)。因此，检测板230能够 沿着正交或垂直于检测框架231转动轴线的轴线转动。检测板230 和检测框架231也可在样品压靠检测板230时在水平方向上运动。 水平方向上的运动可提供有关样品表面的水平位置(即进入和离开 所示页面)的信息。在此方面，样品表面的角度取向以及样品表面 相对于切割平面的水平位置都可以通过传感器组件214检测。

检测组件214还包括检测板传感器234和检测板信号输出构件 235。检测板传感器234附接到检测组件框架238，而检测板信号输 出构件235附接到检测板230。如所示，在一个方面，检测板信号输 出构件235可在最远离检测板230的转动轴线的拐角或其他部分处 或附近附接到检测板230。检测板传感器234与检测板信号输出构件 235充分对准，以接收来自于检测板信号输出构件235的信号。接收 的信号指示检测板230的转动或移动量。通过例子，检测板230沿 着第一轴向支承构件232的转动角度α(通常是几度(例如0-10°) 的等级)可以通过检测板传感器234根据检测板信号输出构件235 的运动程度以及从检测板信号输出构件235接收的信号的相应强度 来检测。在一些实施方式中，检测板信号输出构件235可包括磁体。 在此实施方式中，检测板传感器234可操作以检测磁体235的磁场 (例如经由磁阻检测机构)，以检测检测板230的位置。替代地， 代替使用磁性，可以使用其他检测机构，例如机械传感器(例如应 变计)、电传感器(例如使用电容)、光学传感器，或者可以任选 地使用其他传感器。

传感器组件214还包括检测框架传感器236和检测框架信号输 出构件237。检测框架传感器236附接到检测组件框架238，而检测 框架信号输出构件237附接到检测框架231。如所示，在一个方面， 检测框架信号输出构件237可在最远离检测框架231的转动轴线的 拐角或其他部分处或附近附接到检测框架231。检测框架传感器236 与检测框架信号输出构件237充分对准，使其可接收来自于检测框 架信号输出构件237的信号。在一个例子中，检测框架信号输出构 件237可包括磁体，并且检测框架传感器236可检测磁场或来自于 检测框架信号输出构件237的信号，以便检测检测框架231的转动 角度β(通常是几度(例如0-10°)的等级)。替代地，代替使用 磁性，可以使用其他检测机构。如上所述，检测框架231的第二轴 向支承构件233基本上正交于检测板230的第一轴向支承构件232。 因此，相对于第二轴向支承构件233，样品表面相对于切割平面的角 度可以通过检测框架传感器236进一步检测。

分别通过检测板传感器234和检测框架传感器236检测的检测 板230围绕第一轴向支承构件232的转动角度α以及检测框架231 围绕第二轴向支承构件233的转动角度β继而反映了接触传感器组 件214的样品表面的第一取向。在检测板传感器234和检测框架传 感器236检测到样品表面没有与切割平面平行或充分平行时，信号 可从传感器组件214提供到切片机100的控制部件(例如控制电路 118和/或控制装置116)。该信号可表示检测板230和检测框架231 的转动所确定的切割表面偏离切割平面的程度或大小。控制部件可 自动或在使用者的指导下造成供应驱动系统使得样品表面的取向从 初始取向调整到样品的切割表面与切割平面更加平行的改变取向。

在一种实施方式中，可以使用校正来表征检测板230和检测框 架231与切割机构和/或切割平面平行对准的状态。例如，检测板230 和检测框架231可以例如手动运动或通过机械校正部件强迫运动， 使其与切割机构和/或切割平面平行对准。检测板传感器234和检测 框架传感器236的输出可以在此状态下确定为校正数据。例如，在 检测板信号输出构件235和检测框架信号输出构件237使用磁阻检 测机构时，校正数据可包括磁阻值或指示相应检测板传感器234和 检测框架传感器236受到的磁场的强度的指示。此校正数据可存储 在可机器读取介质(例如存储器)内或者通过切片机以其他方式保 存。

校正数据可被访问并随后在调整样品表面取向时使用。例如， 切片机可自动调节样品保持器，以便在保持接触检测板和检测框架 的同时，在相当短的时间段内调节样品表面的取向。在此整个过程 中，可通过每个检测板传感器234和检测框架传感器236进行多个 实时传感器测量。例如在磁阻检测机构的情况下，在样品保持器的 每次调节之后可以顺序进行多个磁阻测量。这些实时测量值可与对 应于检测板230和检测框架231与切割机构和/或切割平面平行对准 的状态的被存储或保存的校正数据比较。随着样品表面的取向被调 整成与切割机构和/或切割平面更加平行，实时测量值可变得更加接 近校正数值。可以进行进一步调整，直到当前传感器输出数值(例 如磁阻数值)与校正传感器数值匹配或充分匹配为止。在当前传感 器输出数值与校正数值匹配或充分匹配时，那么可以推知样品表面 与切割机构和/或切割平面平行或充分平行。

检测板230和检测框架231也能够在水平方向上运动(即视图 所示的进入和离开页面)。在此方面，第一偏压构件239和第二偏 压构件240可沿着第二轴向支承构件233的端部定位，以便在朝着 样品的方向上偏压第二轴向支承构件233。在一些实施方式中，第一 偏压构件239和第二偏压构件240可以是弹簧。使得样品表面压靠 检测板230造成检测框架231和第二轴向支承构件233在水平方向 上离开样品缩回。结合图4C的实施方式更加详细描述的光学或其他 传感器可定位在第二轴向支承构件233的每个端部处或附近，并且 可操作以检测第二轴向支承构件233的运动。例如，在第二轴向支 承构件233阻断一对光学传感器之间的光束时，可以终止样品团块 的进一步运动。在此方面，样品的最前面表面相对于切割平面的水 平位置可以通过传感器组件214检测。除了样品的最前面表面的测 量位置(例如基于第二轴向支承构件233的测量水平位移)之外， 也可以准确地知道切割机构或切割平面的位置。这些信息一起可用 来帮助切片机制成具有准确和已知厚度的初始切片。

如上所述，在一些实施方式中，检测组件框架238可以滑动或 可动地附接到安装构件241，但这不是必须的，并且在其他实施方式 中，传感器组件214可具有位于切割构件或机构下方的固定位置。 安装构件241可固定附接到用来支承检测组件214的安装基座(例 如图1的安装基座111)。检测组件框架238可以沿着安装构件241 在竖直方向上滑动。在此方面，安装构件241可包括导轨242、243， 并且检测组件框架238可包括导轨244、245。滑动构件246在安装 构件241和检测组件框架238之间滑动联接到导轨242、244，使得 检测组件框架238相对于安装构件241滑动。滑动构件246包括从 滑动构件246的相对侧延伸以便将滑动构件246分别联接到第一导 轨242和第二导轨244的第一引导构件248和第二引导构件249。类 似地，滑动构件247在检测组件框架238的相对侧和安装构件241 之间滑动地联接到导轨243、245。滑动构件247包括从滑动构件247 的相对侧延伸以便将滑动构件247分别联接到第一导轨245和第二 导轨243的第一引导构件250和第二引导构件251。在一些实施方式 中，引导构件248、249之一可固定附接到相应的导轨，并且另一个 可滑动附接到相应的导轨。类似地，引导构件250、251之一可固定 附接到相应的导轨，并且另一个可滑动附接到相应导轨。由于检测 框架组件238的每侧上的至少一个引导构件可与安装构件241滑动 联接，检测组件框架238能够相对于安装构件241滑动。在操作过 程中，检测组件框架238可沿着导轨242、243滑动，直到升高到可 以通过样品保持器保持的样品接触的位置。在样品接触之后，检测 组件框架238缩回到位于安装基座(见图1的安装基座111)的切割 构件下方的位置。

图3A和图3B表示分别位于缩回和升高位置的传感器组件314 的实施方式。图3A表示传感器组件314位于检测板(此附图未示出) 和检测框架(此附图未示出)缩回到安装基座311下方的缩回位置 的实施方式。如图3A所示，安装构件303定位在安装基座311下方。 在切片操作的过程中，传感器组件314可缩回到安装构件303内， 使其不与切片干涉。样品308表示成附接到样品保持器307。样品保 持器307附接到竖直驱动构件305。

为了检测样品308的表面的角度取向，传感器组件314可以竖 直升高，使得检测板330如图3B的实施方式所示与样品308对准。 如图3B所示，检测组件314的轨道构件344沿着滑动构件346滑动， 使得检测板330升高到安装构件303上方，使其定位在安装基座311 的前部。虽然未示出，定位在检测组件314的相对侧上的轨道构件 也可沿着相应的滑动构件滑动。样品308与检测板330对准，并在 朝着检测板330的方向上水平前进。样品308的最前面表面的角度 取向可接着通过使得样品308的最前面表面压靠检测板330来检测。 检测的角度取向可用来帮助样品308的最前面表面的角度取向重新 对准，使其与切割构件和/或切割平面平行、充分平行或至少更加平 行。如果希望，可以在不同时刻或在重新对准过程中重复地进行多 个这样的检测测量，或者替代地可以进行单个测量以及基于所述单 个测量的单个调整。接着，传感器组件314可如图3A所示降低到安 装基座311的下方，使得切片机准备切片操作。

再次参考图1，并注意到在所示实施方式中，传感器组件114水 平定位在支承构件115和切割构件112和/或切割平面124之间。传 感器组件114可操作以如所示上下竖直运动。与将传感器组件114 水平定位在支承构件115和切割构件112之间相关的一个方面在于 样品108需要在水平箭头125的方向上横穿较大的水平距离以到达 切割构件112和/或切割平面124，部分因为要适应传感器组件114 的宽度尺寸(例如图1所示的可以是3cm等级的尺寸“w”)的额外 水平距离。横穿较大的水平距离会花费另外的时间，根据应用，这 是不希望的。例如，通常水平方向上的运动比竖直方向的运动相对 缓慢。这可以是希望在水平方向上提供较好的运动精度以提供准确 的水平位置来实现切片厚度的准确控制的结果。

设想了替代的实施方式，其中传感器组件114不水平布置在样 品108和/或支承构件115和切割机构112之间。例如，在一些实施 方式中，传感器组件114可以位于定位在切割构件或机构112和/或 切割平面124的近似竖直下方的固定位置上。将传感器组件114定 位在切割构件112的竖直下方的一种可能的优点在于样品108不需 要在箭头125的水平方向上横穿另外的距离(例如3cm的等级)以 达到切割构件112和/或切割平面124。这有助于减小样品水平运动 到切割构件112的时间量。在一些实施方式中，竖直驱动构件105 的竖直运动会比水平驱动构件106的水平运动相对较快。竖直驱动 构件105可在竖直箭头126的方向上向下运动另外的距离(例如64cm 的等级)以到达传感器组件114。在一些情况下，竖直驱动构件105 在竖直方向上运行额外距离以到达切割机构112下方的传感器组件 114所花费的时间比水平驱动构件106由于传感器组件114的宽度而 在水平方向上运行额外距离所花费的时间少。这会有助于加速检测 表面取向和调节表面取向的时间。

如上所述，样品的最前面表面的初始位置可以通过使得样品压 靠检测板来检测。基于检测板和检测框架围绕其相应轴线的转动程 度，可以确定样品的表面的角度取向和位置。检测板和检测框架围 绕其轴线的多个转动轴线在图4A、4B、4C和4D中的实施方式中说 明。

图4A表示具有第一轴线的检测板的传感器组件414的实施方式 的剖视透视图。图4B表示沿着线B-B’的图4A的传感器组件414 的实施方式的截面图。在此方面，传感器组件414包括检测板430 和附接到检测组件框架438的检测框架431。第一轴向支承构件432 对角线地经过检测板430定位，从而以转动角度α提供检测板430 的第一转动轴线。第二轴向支承构件433(图4D所示)对角线地经 过检测框架431定位，从而提供检测框架431的第二转动轴线。第 二转动轴线基本上垂直于第一转动轴线(例如80-100度)。

在操作过程中，样品团块408(例如包埋在石蜡团块或盒内的组 织样品)的最前面或切割表面被压靠检测板430。在一些情况下，样 品团块408的表面不平行于切割构件和/或切割平面。使得样品团块 408的表面压靠检测板430造成检测板430沿着第一轴向支承构件 432如图4B所示转动，使得检测板430符合样品团块408的表面的 角度取向。检测板430沿着第一轴向支承构件432的转动程度通过 附接到检测组件框架438的检测板传感器430检测。此信息接着部 分用来确定样品团块408的表面的角度取向。

除了转动检测板430之外，样品团块408的倾斜表面可造成检 测框架431沿着第二轴向支承构件432如图4C和4D所示转动。图 4C表示传感器组件414的实施方式的剖视透视图，传感器组件414 具有检测框架431，其具有围绕第二轴向支承构件433的第二转动轴 线。检测框架431可围绕第二转动轴线以角度β转动。图4D表示图 4C的传感器组件414的实施方式沿着线D-D’的截面图。如上所述， 第二轴向支承构件433对角线地经过检测框架431定位，并大致垂 直于第一轴向支承构件432(例如80-100度)。因此，在样品团块 408的表面相对于第二轴向支承构件433成角度时，检测框架431 将围绕第二轴向支承构件433如图4D的实施方式所示转动。转动程 度可以通过附接到检测组件框架438的检测框架传感器436检测。 此信息可与有关检测板430的转动程度相关的信息组合，以确定样 品团块408的最前面或切割表面的角度取向。

使得检测框架431在水平方向(例如图1的水平双箭头125的 方向)上运动的第一偏压构件439和第二偏压构件440在图4C中进 一步描述。第一偏压构件439和第二偏压构件440沿着第二轴向支 承构件433的相对端定位，以在水平方向上朝着样品团块408偏压 第二轴向支承构件433。在一些实施方式中，第一偏压构件439和第 二偏压构件440可以是弹簧、气缸等。将样品团块408压靠检测板 430迫使第二轴向支承构件433压靠第一偏压构件439和第二偏压构 件440，使得检测板430和检测框架431离开样品团块408在水平方 向(例如图1的水平双箭头125的方向)上缩回。在一些实施方式 中，在此方向上的运动程度可任选地使用任选的传感器来检测，这 些传感器例如是定位在第二轴向支承构件433的每个端部处的光学 传感器、机械传感器、磁场传感器等。光学传感器可检测第二轴向 支承构件433离开样品团块408在水平方向上的运动程度。此水平 移动信息可在有关检测板430和检测框架431的转动量的信息之外 使用，以确定样品团块408的最前面表面的角度取向以及样品团块 408的最前面表面的水平位置。有利地，知道样品团块408的最前面 表面的水平位置可有助于得到具有所需厚度的切片。

为了进一步说明某些理念，考虑到具体的非限制实施方式，由 此可以确定样品团块408的最前面表面的角度取向和样品团块408 的最前面表面的水平位置。在此示例性实施方式中，检测板430和 检测框架431可沿着其相应轴线分别检测样品团块408的表面(相 对于切割平面)的多达约5度(例如)的角度。特别是，检测板430 可围绕第一轴向支承构件432从平行于切割平面的初始位置转动多 达约5度(5°)。类似地，检测框架431可围绕第二轴向支承构件 433从平行于切割平面的初始位置转动多达约5度(5°)。将样品 团块408的表面压靠检测板430可造成检测板430和/或检测框架 431转动与样品团块408的表面偏离切割平面的程度等同的程度。在 此特殊实施方式中，检测板430和检测框架431可以检测多达约7 度(7°)的组合角度，以确定样品团块408的表面偏离切割平面的 总体角度取向。

一旦确定了角度取向，切片机可自动确定调节，并且通过确定 的调节自动调节样品团块408的表面的角度取向，使其相对于切割 构件和/或切割平面平行、基本上平行或更加平行。例如，如果确定 样品团块408的表面以约4度(4°)的整体角度偏离切割平面，那 么样品团块408的表面可在相反方向上转动约4度(4°)，使得样 品团块408的表面基本上平行于切割平面。如果希望，可以在角度 以小调节量逐渐减小的同时进行多个检测测量。理解到其他的实施 方式可利用比此示例性实施方式描述的特殊转动程度更大或更小的 转动程度。另外，样品团块408的最前面表面的水平位置可以使用 传感器检测检测样品团块408压靠检测板430时框架431的水平运 动来检测。知道样品团块408的最前面表面的水平位置可使得切片 机制成具有希望厚度的初始切片。

图2、图3A-3B和图4A、4B、4C和4D所示的传感器组件214、 314和414分别表示了适当表面取向传感器的示例性实施方式。但 是，也可设想其他的表面取向传感器。一些这样的替代表面取向传 感器是类似于所述传感器组件214、314和414的基于接触的传感器 或传感器组件。但是，它们可利用不同的基于接触的检测机构来检 测样品表面的取向。例如，在一种替代实施方式中，不是使用检测 框架，检测板可安装在使得检测板在两维上转动以符合样品的切割 表面的取向的单个枢轴(例如球接头)上。考虑到的其他表面取向 传感器是基于非接触的传感器，这些传感器不需要接触样品的表面 来确定样品表面的取向。例如，在一种实施方式中，光学检测系统 可例如通过将一个或多个激光束引导或扫描到该表面上来光学检测 样品表面的取向。其他的方法可基于声学、干涉测量等。

能够使得样品表面的取向重新对准从而使其与切割构件和/或 切割平面平行或更加平行的样品保持器在本领域是已知的。在一些 实施方式中，供应驱动系统可具有能够在两维上调节样品的切割表 面相对于切割构件和/或切割平面的取向的多轴工件夹头或机动夹 头。适当多轴工件夹头的例子在Xuan S.Bui等人于2004年1月22 日提交并转让给本申请的受让人的题为“MULTI-AXIS WORKPIECE  CHUCK”的美国专利7168694中描述。在一种实施方式中，多轴夹头 可具有相对于夹头将例如样品的工件保持在基本上固定取向的安装 组件。夹头可以是马达驱动的，并且可以围绕可以垂直的至少两个 轴线转动。夹头可以通过操作者使用与一个或多个马达通信的控制 器手动转动，或者切片机可自动转动夹头。一个或多个传感器可用 来检测夹头的位置。根据一种实施方式，每个轴线可具有检测夹头 的中间标定位置和端部位置的三个传感器。使用者或切片机可通过 向马达发送信号控制夹头的运动，以便将夹头转动到希望位置。传 感器可用来确定是否达到希望位置。在一种实施方式中，夹头可包 括围绕至少两个正交轴线转动的第一和第二部分。第一部分可围绕 第一轴线并独立于第二部分转动。第二部分围绕第二轴线的转动可 造成第一部分也围绕第二轴线转动。这可使得夹头能够在多维上转 动。

在一些实施方式中，锁定机构也可任选地设置。在转动多轴夹 头之后，锁定机构可被接合以将多轴夹头锁定在希望位置。此锁定 机构可例如是永磁体螺线圈、齿轮接合的马达或转动手柄，造成第 一、第二和第三部分通过摩擦或其他公知方式锁定。在一种实施方 式中，马达可用来在夹头不调节时紧固夹头。在切片机确定通过调 节夹头来调节样品的位置时，或者在使用者决定通过调节夹头来手 动调节组织样品的位置时，马达可接收信号来松开夹头，使得夹头 得到调节。在其他时候，在夹头的位置不调节时，马达可得到信号 来将夹头保持在紧固或锁定构型，使得夹头的位置和/或通过夹头保 持的样品的位置不意外改变。

在一些实施方式中，切片循环可包括：(1)在向前水平方向上 使得样品团块408朝着切割平面运动与希望切片厚度相关的预定距 离；(2)使得样品团块408在竖直方向上(例如向下)朝着切割构 件运动，以得到切片；(3)使得样品团块408在向后或相反水平方 向上离开切割平面和/或切割构件运动预定距离；以及(4)使得样 品团块408在相反的竖直方向上(例如向上)离开切割构件运动。 在向后水平方向上使得样品团块408离开切割构件缩回或运动有助 于在(4)使得样品团块408在相反竖直方向(例如向上)上离开切 割构件运动的过程中避免样品团块408接触切割构件。代表性地， 样品团块408缩回的距离可以对应于切片样品的厚度。替代地，考 虑到在一些实施方式中，缩回步骤可以省略。切片循环可以被重复， 直到得到所需数量的切片。

在一些实施方式中，对于切片循环的不同部分，切片机能够使 用供应驱动系统和/或样品(例如图4A内的样品团块410或图1的 样品108)的不同运动速度。例如，在一些实施方式中，在切片循环 的一个或多个非切片部分的过程(例如不进行样品的切割或切片的 情况下)中可以使用供应驱动系统和/或样品的相对较快的运动速 度，而在切片循环的切片部分的过程(例如进行样品的切割或切片 的情况下)中可以使用供应驱动系统和/或样品的相对较慢的运动速 度。在样品的切割或切片过程中使用供应驱动系统和/或样品的相对 较慢的运动速度能够提供更高质量的切片和/或更加一致性的切片， 而更快地进行切片循环的一个或多个其他非切片部分可有助于改善 切片循环的整体速度，和/或使得更多切片在给定时间段内制成。因 此，供应驱动系统和/或样品的运动速度可在切片循环中变化。例如， 使用者可对切片循环进行控制或编程，使得为了得到切片而使样品 团块410或样品108在竖直方向(例如向下)上朝着切割构件的运 动(例如上面的段落中的操作(2))比切片循环的一个或多个其他 部分(例如上面段落中的操作(1)、(3)、(4)或其组合)更加 缓慢地进行。

在一些实施方式中，切片机可包括使得切片循环的可构造或可 编程切片部分得以实现的逻辑线路，在这些切片部分上，可以使用 供应驱动系统和/或样品的相对较慢的运动速度。例如，在一些实施 方式中，切片机可包括使得可构造或可编程的切片长度得以构成或 编程的逻辑线路。通过例子，该长度可选自对应于具有不同尺寸的 不同类型盒的多个预定长度。不同类型的盒具有不同的切片长度， 在该切片长度上进行切片。作为一个例子，可以从Sakura Finetek  USA，Inc.，of Torrance，California购买的7019brand  Biopsy 13mm x 13mm盒和7020brand Biopsy 26mm x 19mm 盒具有不同的切片长度。在一种示例性实施方式中，切片机可以操 作，使得操作者明确或指示切片长度。切片长度的明确或指示可以 不同方式实现，例如明确指定长度、通过从多个预定长度选择长度、 明确盒的类型、从多种不同类型的盒选择一种盒等。例如，在使用 者准备从特定类型的盒制造切片时，使用者可使用控制装置(例如 图1的控制装置116)进行特定类型的盒的选择，并且切片机可已经 预先编程有对应于该特定类型的盒的预定切片长度。在切片过程中， 切片机可在明确的切片长度上使用供应驱动系统和/或样品的相对 较慢的运动速度，并且可在切片循环的一个或多个部分或基本上所 有其他部分上使用相对较快的运动速度。例如，在明确的切片长度 上切割样品之前或刚好之前以及之后或刚好之后，可以使用相对较 快的速度。

在一些实施方式中，切片机可包括开始自动移除样品(例如图1 的样品108或图4A的样品团块408)的给定或预定部分的逻辑线路。 例如，该部分可包括石蜡、包埋材料、盒材料或覆盖或隐藏希望从 中得到切片的实际组织材料(例如布置在组织材料的切割表面和样 品的接触检测板的最前面外表面之间)的其他非组织材料的给定或 预定厚度。通过例子，样品可包括放置在盒底部上的一片组织、盒 以及包埋包埋材料团块的组织样品。在Sakura Finetek USA，Inc.， of Torrance，California制造的多种盒的情况下，盒可包括 品牌的盒材料，其具有类似于石蜡的切片特性，并且切片 可经过盒底部的品牌的盒材料进行。

在一些实施方式中，切片机可包括开始自动移除样品的给定或 预定部分的逻辑线路，例如石蜡部分、包埋材料、盒材料或覆盖或 隐藏希望从中切片的实际组织材料的其他非组织材料。例如，切片 机可自动移除盒的底部，以暴露样品的实际组织材料，或者可以接 近样品的实际组织材料。代表性地，在一些盒的情况下，根据构成 盒底部的材料厚度以及切片厚度，切片机可自动形成多个切片(例 如从约2-约20个，通常从约5-约15个)，以移除盒底部的预定厚 度。盒底部的厚度可以通过切片机得知或预先确定。例如，使用者 可直接明确该厚度，或者从分别具有预先编程或通过其他方式已知 的盒底部厚度的多种不同类型中选择一种盒。在一些情况下，操作 者可控制切片机来进行自动过程，例如通过控制装置上的使用者输 入装置(例如微调按钮)或者通过其他方式选择微调操作。有利地， 使得切片机自动移除样品的一部分(例如盒的底部)可使操作者不 用进行此操作，和/或加速了样品的该部分(例如盒的底部)的移除。 接着，一旦样品的实际组织暴露，可以开始获得组织切片或薄片的 切片循环(例如操作者可按压切片按钮或通过其他方式造成切片机 从组织样品的现在暴露的切割表面得到切片)。

如上所述，切片操作可自动进行，或者经由使用者与系统互动 来手动进行。图5表示了控制包括手轮和控制装置的切片机的操作 的控制系统的实施方式。控制系统560包括手轮504和控制装置516。 手轮504可包括锁定手轮504的手柄或其他脉冲产生装置517。在一 些实施方式中，手轮504使用非机械联接件或非机械机构(例如电 联接件)联接到马达510。通常，切片机包括机械联接到马达的手轮。 但是这种机械联接在使用者试图使手轮转动时为手轮增加阻力。这 种手轮的重复转动对于使用者来说是费力的，并且有时会造成例如 腕管综合征的病症。这里公开的非机械联接或机构可提供减小手轮 阻力的优点，使得手轮更加容易转动。

在一些实施方式中，非机械联接或机构包括第一编码器561。第 一编码器561可以是联接到手轮504的轴562的转动编码器。手轮 504以及轴562的转动为第一编码器561提供手轮504的角度位置。 第一编码器561接着将该角度位置转换成电学表示(例如模拟或数 字码或数值)。这种模拟或数字码经由控制线路519传输到控制电 路518，在控制电路中处理并用来指导马达510以及供应驱动器502 的运动。在一些实施方式中，具有联接其上的供应驱动器502的马 达510可通过第二编码器564连接到控制电路518。在此方面，马达 506的轴563可以连接到第二编码器564，使得第二编码器564可在 切割操作过程中检测马达510的位置。编码器564接着将此位置信 息转换成电学表示(例如模拟或数字码或数值)，并且经由控制线 路520将电学表示传输到控制电路518。在一些实施方式中，控制电 路518可至少部分基于手轮的角度位置的电学表示来控制马达。例 如，由于手轮504和马达510的位置都是已知的，控制电路518可 以确保手轮504的位置在切割操作过程中与马达510的位置对应并 对准。例如，手轮504的转动不能造成马达510运动，直到来自于 相应第一和第二编码器的信号比较指示手轮504的位置与马达510 的驱动轴的位置对准。这会增加切片机的操作安全性，特别是在从 自动模式切片转换到手动模式切片时。

控制装置516可进一步操作以启动自动切割操作。控制装置516 可以是适用于启动切割操作的任何类型的输入装置。代表性地，控 制装置516可包括例如键盘、键区、电容传感器触摸垫和其他用户 数据输入装置。在一些实施方式中，信号在控制装置516和控制电 路518之间经由控制线路523传输。在其他实施方式中，控制装置 516可以是可操作以便将无线控制信号传输到控制电路518并任选 地从控制电路518接收无线信号的无线控制装置。控制线路523可 以被省略。无线控制装置516可具有无线发送器、无线接收器和/或 无线发送接收器、无线协议堆栈和无线装置中找到的其他传统部件。 在一个方面，无线控制装置516可以是能够使用蓝牙的装置，虽然 这不是必须的。

控制装置516可包括可用来控制切片机的动作的键或模拟键。 代表性地，键可以提供对应于切片机的多种操作的图形符号或文字， 例如对应于切片机的竖直或水平运动的箭头和/或对应于例如切薄 片、停止、启动、微调盒底部、切片、锁定或其他切片机操作的其 他文字、符号、图像等。使用者使用控制装置516来选择待进行的 操作，并推按适当键来启动希望的操作。控制信号从控制装置516 传输到控制电路518。控制电路518接着将信号例如提供到马达510， 以启动切割操作。切割操作可接着自动或基本上自动继续，而没有 使用者的干涉，直到使用者按压停止键或编程的切割操作完成。

图6表示切片机的供应驱动系统的实施方式的透视图。在一种 实施方式中，供应驱动系统602可用作参考图1描述的供应驱动系 统102。替代地，供应驱动系统102可使用与供应驱动系统602完全 不同的供应驱动系统。供应驱动系统602包括竖直驱动构件605、水 平驱动构件606和样品保持器607。用于保持切割构件的安装构件 603可进一步定位在样品保持器607的前部。在一种实施方式中，安 装构件603可以基本上类似于参考图1描述的安装构件103。

在操作过程中，供应驱动系统602的竖直运动通过沿着轨道竖 直运动竖直驱动构件605的滑动件(未示出)来实现。滑动件的运 动通过附接到转动板(未示出)的转动销(未示出)来造成，转动 板通过驱动带671和马达(未示出)转动。为了降低马达上的载荷， 供应驱动系统602的重量可以被平衡。例如，在一种实施方式中， 该重量可以使用弹簧组件672而不是配重来平衡。配重是沉重的， 并会增加切片机的重量和成本。替代地，如果希望可以使用配重。 弹簧组件672可包括滑轮673-1、673-2、673-3。滑轮673-1可以附 接到销670。缆线674可在一端处附接到滑轮673-1，围绕滑轮673-2 和673-3延伸，并在相对端处附接到弹簧675。在此方面，随着供应 驱动系统602竖直运动，弹簧675在缆线674上施加平衡力，继而 在销670上拉动，并抵消供应驱动系统602的重量。弹簧组件672 可通过消除配重来帮助减小系统的重量，并可帮助减小马达上的惯 性载荷。虽然弹簧组件672在一个实施方式中描述，进一步设想到 在其他实施方式中，附接到销670上的半圆形重物可用来平衡供应 驱动系统602。虽然半圆形重物在平衡供应驱动系统602中也是有效 的，但它会增加马达的惯性载荷。

在一些实施方式中，切片机可任选地包括可操作以便在竖直位 置上锁定供应驱动系统(例如图1的供应驱动系统104和图6的供 应驱动系统602)的锁。作为一个例子，锁可包括弹簧偏压的盘式制 动器。弹簧偏压的盘式制动器可包括盘式制动器、销或其他锁定构 件以及一个或多个弹簧或其他机械偏压元件，以在没有施加有意解 锁信号时，将销或其他锁定构件偏压到与盘式制动器锁定接合。本 领域已知的其他类型的锁也是适当的，例如销或被偏压到孔内的其 他锁定构件。在锁没有被有意停用时，锁可将供应驱动系统保持在 固定、锁定竖直位置。在适当时刻，在希望供应驱动系统运动时， 解锁信号(例如电信号)可被有意地施加到锁，以便打开锁(例如 压缩弹簧，这可解锁盘式制动器)。有利地，这种锁可帮助防止或 至少减小操作者在停电或其他情况下由于运动或下落的供应驱动系 统而受伤的可能性。在供应驱动系统下落或意外运动的情况下，没 有这种锁，操作者会被刀片或其他切割构件伤害。

还应该理解到整个说明书中例如对于“一种实施方式”、“一 实施方式”或“一种或多种实施方式”的表述指的是在本发明的实 践中可以包含特殊的特征。类似地，应该理解到在说明书中有时多 种特征在单个实施方式、附图或其描述中被组合在一起，以简化公 开并帮助多种创造性方面的理解。但是这种公开的方法不解释为反 映本发明需要比每个权利要求中明确提出的特征更多的特征的意 图。相反，如权利要求反映的，创造性的方面会存在于单个公开的 实施方式的并不是所有的特征。因此，具体实施方式之后的权利要 求因此明确地结合到具体实施方式中，每个权利要求本身作为单独 的实施方式。

在以上说明书中，参考具体实施方式描述了本发明。但是明显 的是可以对其进行多种变型和改变而不偏离权利要求给出的本发明 的更宽精神和范围。说明书和附图因此被认为是说明性的，而不是 限制性的。

在以上描述中，为了说明的目的，已经给出的许多具体的细节， 以提供本发明的实施方式的完整理解。但是本领域普通技术人员将 明白的是一个或多个其他实施方式可以在没有这些具体细节的一些 细节的情况下实施。所描述的特定实施方式不用来限制本发明，而 是为了说明本发明。本发明的范围不通过上面给出的具体例子确定， 而是只通过权利要求限定。在其他情况下，已知的电路、结构、装 置和操作以框图的形式表示，或者没有详细表示，以避免混淆对说 明书的理解。

本领域普通技术人员还将理解到可以对这里公开的实施方式进 行改型，例如对于实施方式的部件的尺寸、形状、构型、联接、形 式、功能、材料和操作方式以及组装和使用进行改型。附图表示和 说明书描述的所有等同关系包含在本发明的实施方式内。另外，在 认为适当的情况下，附图中的附图标记或附图标记的末尾部分被重 复，以指示可任选地具有类似特征的相应或类似的元件。

已经描述了多种操作和方法。一些方法描述了基本的形式，但 是可以在该方法中任选地添加和/或移除多个操作。另外，虽然描述 了根据示例性实施方式的操作的特定顺序，理解到该特定顺序只是 示例性的。替代的实施方式可任选地以不同的顺序执行操作、组合 某些操作、重叠某些操作等。设想到可以对该方法进行许多改型和 调整。

一种或多种实施方式包括制造产品(例如计算机程序产品)， 其包括可机器访问和/或可机器读取的介质。该介质可包括提供(例 如存储)机器可访问和/或读取的形式的信息的机构。可机器访问和 /或可机器读取介质可提供或在其上存储指令序列和/或数据结构， 指令序列和/或数据结构如果通过机器执行，便造成或引起机器实施 和/或造成机器执行这里公开的一个或多个操作或方法或操作或方 法的一部分。在一种实施方式中，可机器读取介质可包括有形的非 易失性可机器读取的存储介质。例如，有形的非易失性可机器读取 的存储介质可包括软盘、光学存储介质、光盘、CD-ROM、磁盘、磁 光盘、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦和可编程ROM (EPROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、随机访问存储器(RAM)、静 态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、相变存储器或其组合。有 形的介质可包括一个或多个实体或有形的物理材料，例如半导体材 料、相变材料、磁性材料等。

还应该理解到整个说明书中例如对于“一种实施方式”、“一 实施方式”或“一种或多种实施方式”的表述指的是在在本发明的 实践中可以包含特殊的特征。类似地，应该理解到在说明书中有时 多种特征在单个实施方式、附图或其描述中被组合在一起，以简化 公开并帮助多种创造性方面的理解。但是这种公开的方法不解释为 反映本发明需要比每个权利要求中明确提出的特征更多的特征的意 图。相反，如权利要求反映的，创造性的方面会存在于单个公开的 实施方式的并不是所有的特征。因此，具体实施方式之后的权利要 求因此明确地结合到具体实施方式中，每个权利要求本身作为单独 的实施方式。