Астрономия и микроскопия

Итак, у меня уже накопился определенный объем полезной, пусть и пока не опубликованной информации, которой мне хочется поделится (авторское право я уж как нибудь докажу если что). Я оставлю здесь чертеж аболютно рабочего вибрационного микротома, собранного с нуля и легко дающего срезы нативной фиксированной ткани толщиной от 50 микрон (абсолютно приемлемое значение, если хочется ниже - то это уже криомикротомия или парафиновая). Постепенно я буду выкладывать здесь описание деталей, которые нужны для сборки

IMG_0088 by Aleksey Lk, on Flickr

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

Красиво, но в текущем виде это может обозначать все, что угодно, вплоть до схем нью-йорксиких небоскребов.

А пить мы все могём:)

По виду самый обыкновенный 3-координатный станок ЧПУ, по типу CNC 3018. Только вместо моторчика с фрезой стоит нож. Вся хитрость в управляющей программе, которая нужным образом двигает нож.

Конечно, я трехкоординатный станок и брал за образец. Только вот нож там двигается (ось х) вовсе не за счет управляющей программы, она там не нужна. Программа нужна для движения ванночки по оси у, да и то можно без шагового мотора обойтись и двигать вручную.

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

Логика построения вибрационного микротома


В основе базового концепта любой модели вибрационного микротома лежит лезвие, совершающее пилообразные, возвратно-поступательные движения с фиксированной амплитудой по оси х. Всю конструкцию вибрационного микротома можно разбить на 4 модуля

1) Несущий каркас, является первым модулем
2) Механизм, приводящий лезвие в движение по оси х является «вторым модулем».
3) Механизм, обеспечивающий движение образеца по оси y, является третьим модулем.
4) Механизм, обеспечивающий движение по оси z лезвия, является четвертым модулем

Образец наезжает на зафиксированное по оси у лезвие (само лезвие в этот момент совершает пилообразые движения по оси х). После того, как лезвие прорезает образец, образец возвращается обратно в исходное положение (ось у). Затем лезвие сдвигается вниз по оси z на заданную величину и цикл повторяется снова.

Для сборки "Первого модуля" - несущего каркаса - были использованы детали алюминиевого металлоконструктора.

Алюминиевй профиль АР1 – 60 см (2)
Алюминиевый профиль АР2 – 50 см (2)
Алюминиевый профиль АР3 – 30 см (8)

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

«Вторым модулем» любого вибрационного микротома являетя механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное движение лезвия по оси х. Тут возможно два варианта. В первом варианте лезвие крепится через переходник к соленоиду, который заставляет переходник совершать колебательные возвратно-поступательны движения (Oxford Vibratome 1000, серия микротомов DSK DTK). Преимуществом этого механизма является способность менять амплитуду колебаний лезвия прямо в процессе резки, а недостатком является то, что в большинстве моделей вибрационных микротомов частота колебаний лезвия фиксирована и составляет 50-60Гц. Вторым вариантом, обеспечивающий возвратно-поступательные движения лезвия, является кривошипно-шатунный механизм.

В этом механизме к электродвигателю (BRS-775SH, DS18V, диаметр вала 4мм) через два фланца крепится эксцентрик, на который через подшипники (MF106ZZ) насаживается шатун (Makita 4500). Другой конец шатуна через два подшипника (MF106ZZ), насаженных на ось (винт подходящего диаметра) связан с подвижной по оси х платформой (оптомеханическая платформа SEMX60-АС со снятым микрометром и без внутренней пружины, или рельсы с линейными подшипниками на общей несущей платформе любого подходящего размера). Двигатель через шатун передает движение на платформу, а эксцентрик обеспечивает смещение платформы на заданную величину (определяется разницей в мм по осям эксцентрика). Запуск электродвигателя осуществляется путем прямой подачи на него постоянного тока с обычного лабораторного блока питания. Мотор и SEMX-60 крепятся к АР2 несущего каркаса через кронштейн и АР5 (10 см)

Преимуществом механизма с эксцентриком является легкость регулировки частоты колебаний лезвия, для этого требуется всего лишь обыкновенный недорогой лабораторный блок питания с регулируемой мощностью. К недостаткам кривошипно-шатунного механизма относится фиксированная амплитуда смещения лезвия, однако неясно, насколько это имеет значение при резке биологической ткани.

Кронштейн для моторов типа Nema 17 (1)
Мотор BRS-775SH (1)
Фланцы на ось (1 с внутренним диаметром 4мм + 1 с подходящим диаметром под эксцентрик)
подшипник MF106ZZ (4)
Шатун Makita 4500
Эксцентрик
Оптомеханическая платформа SEMX60-AC без внутренней пружины и микрометра (1)
Алюминиевый профиль АР5 - 10см (2)

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

"Третий модуль" представляет из себя готовый линейный транслятор, в основе которого лежит платформа на линейных подшипниках, приводимая в движение ШВП винтом. Ход плаформы удобно закладывать на 20 см с небольшим избытком. ШВП винт в свою очередь через переходник подключен к шаговому мотору, например Nema 17. Между ШВП и шаговым мотором так же можно разместить планетарный редуктор, снижающий число оборотов ШВП-винта на заданную величину. Это удобная опция, так как чем ниже скорость подачи образца, тем меньшую толщину среза можно получить. Шаговый мотор управляется через программатор ZK-SMC02. К платформе линейного транслятора через алюминиевый металлоконструктор (АР4 и АР5) крепится съемная ванночка для образца ткани.

Модуль линейного перемещения (готовый, в сборе) - 1
Шаговый двигатель Nema 17 - 1
Планетарный редуктор для Nema 17 (степень редукции 1:5) - 1
Программатор ZK-SMC02 - 1
Алюминиевый профиль АР4 - 20см (2)
Алюминиевый профиль АР5 - 10см (2)
Ванночка для образца

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

«Четвертый модуль» представляет собой механизм, обеспечивающий перемещение лезвия по оси z на микрометрическую величину. В вибрационном микротоме реализована схема, в которой к «второму модулю» - платформе SEMX60-AC (без внутренней пружины) под углом 90 градусов крепится идентичная оптомеханическая платформа SEMX60-АR (но уже в исходной, полной комплектации и с микрометром справа), а уже к ней через переходник из алюминиевого металлоконструктора (АР4+АР5) и соединитель 40х40 с двойным уголком крепится само лезвие. Конструкция переходника позволяет менять угол лезвия в широких пределах. Для резки мелких образцов подходит трапецеидальное лезвие Dexter SK5 с длинной режущей поверхности 60мм.

Поскольку в основе конструкции вибрационного микротома лежат детали из алюминиевого металлоконструктора и готовые компоненты, то его сборка по чертежу не требует инженерных навыков и наличия особой конструкторской лаборатории. В заключении стоит сказать, что описанный выше концепт вибрационного микротома уже был реализован в коммерческой модели Campden Instruments HA752 и отличие заключается лишь в современной элементной базе, которая за 40 лет (с момента выхода НА752) стала гораздо более совершенной и доступной.

оптомеханическая платформа SEMX60-AR - 1
Алюминиевый профиль АР4 – 20 см (2)
Алюминиевый профиль АР5 – 10 см (1)
Соединитель 40х40
Двойной уголок для лезвия - 1
Лезвие - 1


На этом с меня все. Надеюсь эти данные могут быть полезны

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

PS. И воцарилось каменное молчание

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

Алексей, Вам в любом случае - спасибо за то, что поделились!
Надеюсь, что скоро кто-нибудь рукастый попробует воплотить это в металле сам!

_________________
Микмед-6 вар. 74СТ, объективы LOMO Plan 4x/0,10; 10x/0,25; 20x/0,40; 40x/0,65; 100x/1,25 МИ
Nikon E200MV, объективы CFI60 - Plan Achro 4x/0,13; 10x/0,25; Plan Achro DL 10x/0,25 PH1; 20x/0,40 PH1; E Plan Achromat 40x/0,65; 100x/1,25 Oil

Alexpine, спасибо!

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

А увидеть фото этого агрегата можно?

Чертеж сделан с реального прибора, он выглядит ровно так же. Мне неохота постить его без подходящего красивого нейтрального фона

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert
3D-vibrating microtome
Leica SM2000R
3D Gamma
Eppendorf 5171+5179
ФМЭЛ-1А

Ок.