DE19803966B4

DE19803966B4 - Absaugeinrichtung für Schnittabfälle bei einem Kryostat-Mikrotom und Kryostat-Mikrotom

Info

Publication number: DE19803966B4
Application number: DE19803966A
Authority: DE
Inventors: Hans Heid; Dieter Teppke
Original assignee: Microm International GmbH
Current assignee: Microm International GmbH
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: GB9803325D0; JPH10300644A; DE19803966A1; US5974811A; FR2760394A1; GB2324857B; FR2760394B1; JP4012303B2; GB2324857A

Abstract

Absaugeinrichtung für Schnittabfälle bei einem Kryostat-Mikrotom, wobei im Luftstrom der Absaugeinrichtung ein Filter (6) zum Trennen des Luftstromes von den Schnittabfällen und dem Filter (6) eine Einrichtung (12, 13, 14, 15) zur Desinfektion und Entkeimung der Luft nachgeschaltet ist, wobei zur Entkeimung eine Aufheizung des Luftstroms auf eine keimtötende Temperatur erfolgt und/oder zur Entkeimung der Luftstrom einer UV-Strahlung oder einer anderen kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.

Description

Aus der US 5 255 585 ist eine Absaugeinrichtung für Kryostat-Mikrotome bekannt, bei der zumindest ein erster Filter im Innenraum des Kryostaten angeordnet ist. Durch diesen ersten Filter werden die beim Anschneiden eines Präparates entstehenden Schnittabfälle aufgefangen und entsprechend der Kryostat-Temperatur bei Temperaturen im Bereich zwischen –10°C und –40°C in gefrorenem Zustand aufbewahrt. Optional kann dem Filter ein bakteriologisches Filter nachgeschaltet sein, durch das die das erste Filter passierenden mikroskopischen Partikel zurückgehalten werden, bevor die Abluft der Absaugeinrichtung an die Umgebung des Kryostaten abgegeben wird. Nachteilig bei diesem System ist der permanente Austausch der gekühlten Luft im Kryostaten gegen wesentlich wärmere Umgebungsluft. Zum Aufrechterhalten einer stabilen Kryostattemperatur, insbesondere bei Tieftemperaturbetrieb, ist dadurch eine erhebliche Kühlleistung des Kryostaten erforderlich. Nachteilig ist weiterhin, daß die von der Absaugeinrichtung an die Umgebung abgegebene Luft zwar gefiltert und bei Verwendung eines bakteriologischen Filters auch teilweise von Bakterien befreit ist; eine wirksame Entkeimung der abgegebenen Luft kann jedoch durch die mechanische Reinigung nicht erreicht werden.

Eine weitere Absaugeinrichtung für Kryostat-Mikrotome wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung Vacutome angeboten. Diese Absaugeinrichtung weist innerhalb des Kryostaten einen Behälter mit einem Papierfilter zum Auffangen der Schnittabfälle auf. Im Gegensatz zur US 5 255 585 arbeitet diese Absaugeinrichtung nach dem Prinzip der Umwälzung, d.h. der Luftstrom der Absaugeinrichtung wird nach der mechanischen Reinigung durch das Papierfilter in den Kryostaten zurückgeleitet. Dadurch wird eine starke Zufuhr von Umgebungsluft in den Kryostaten vermieden. Eine vollständige oder annähernd vollständige Desinfektion des Luftstromes findet jedoch auch hier nicht statt. Deshalb kann es hier zu einer Kontaminierung der Luft im Kryostaten und dadurch zu einer Anreicherung des zu schneidenden Präparates mit Krankheitserregern kommen. Außerdem wird die kontaminierte Luft beim Öffnen des Kryostaten auch an die Umgebung abgegeben.

Die US 5,255,585 lehrt ein bakteriologisches Filter, das von der abgesaugten Luft durchströmt wird. Es wird ein Filtermedium vorgeschlagen, welches Porenöffnungen von 0,3 μm aufweist und mit dem 99,9% der Bakterien herausgefiltert werden können. Viren weisen dagegen eine Größe zwischen 1 μm und 0,025 μm auf. Sollten diese alle aufgefangen werden, müßte die Porengröße unter 0,025 μm liegen. Dann wäre aber nicht mehr der erforderliche Luftdurchsatz möglich, der aufgebracht werden muß, um den Schnittabfall abzusaugen. Außerdem würden sich derart kleine Poren innerhalb kürzester Zeit zusetzen. Daraus ergibt sich, daß mittels eines bakteriologischen Filters nur eine weitgehende, also keine völlige Reinigung von Bakterien möglich ist und Viren größtenteils durch solche Filter hindurchgehen. Eine Entkeimung ist somit auf diesem mechanischen Weg nicht möglich. Die den bakteriologischen Filter verlassenden Viren sind außerdem von hoher Gefährlichkeit. Eine solche Luft kann weder bedenkenlos an die Umgebung abgegeben werden, noch kann man sie in den Kryostaten zurückführen.

Die US 5,156,019 A1 und die WO 94/01751 A1 schlagen vor, das Schneiden in einem Ölbad vorzunehmen oder die Schnittabfälle mit einem strömenden Öl zu entfernen. Dadurch wird zwar das Entstehen kontaminierter Abluft vermieden, die Handhabung des Öls und die Durchführung der Schnitte mit Ölbenetzung ist jedoch nicht für alle Anwendungsfälle möglich und bei tiefen, insbesondere unterschiedlich tiefen Temperaturen problematisch.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Absaugeinrichtung für Schnittabfälle bei einem Kryostat-Mikrotom, bei der sowohl eine Kontaminierung der Umgebung des Kryostaten mit eventuellen Krankheitserregern des zu schneidenden Präparates als auch eine Anreicherung des zu schneidenden Präparates mit Krankheitserregern weitgehend vermieden wird.

Dieses Ziel wird durch eine Absaugeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Ein entsprechendes Kryostat-Mikrotom ergibt sich aus Anspruch 8.

Die erfindungsgemäße Absaugeinrichtung weist ein Filter zum Trennen des Luftstromes von den Schnittabfällen und eine diesem Filter nachgeschaltete Einrichtung zur Desinfektion und Entkeimung der Luft innerhalb des Luftstromes der Absaugeinrichtung auf. Zur Entkeimung ist eine Heizung vorhanden durch die der Luftstrom der Absaugeinrichtung auf keimtötende de Temperaturen aufgeheizt wird. Alternativ oder zusätzlich wird der Luftstrom der Absaugeinrichtung auch einer keimtötenden Strahlung, beispielsweise einer elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich unter 300nm, ausgesetzt.

Der Filter zum Abtrennen der Schnittabfälle aus dem Luftstrom der Absaugeinrichtung ist vorzugsweise als ein zur Aufnahme einer desinfizierenden Flüssigkeit bestimmter Behälter ausgebildet. Der Luftstrom der Absaugeinrichtung wird dabei oberhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes in den Behälter hinein bzw. aus dem Behälterherausgeführt. Die abgesaugten Schnittabfälle fallen bei dieser Anordnung in die Desinfektionsflüssigkeit, so daß bei einer eventuellen Kontaminierung der Schnittabfälle mit Krankheitskeimen diese in der Desinfektionsflüssigkeit abgetötet werden. Die Schnitt abfälle können dadurch problemlos bei Bedarf zusammen mit der Desinfektionslösung entsorgt werden.

Der Flüssigkeitsbehälter ist dabei vorzugsweise außerhalb des Kryostatinnenraumes angeordnet. Dadurch wird zum einen der Raumbedarf innerhalb des Kryostaten reduziert und zum anderen können problemlos auch Desinfektionsflüssigkeiten eingesetzt werden, deren Gefrierpunkt oberhalb der Arbeitstemperatur des Kryostaten liegt.

Prinzipiell könnte die von Schnittresten befreite und entkeimte Luft wie nach der eingangs genannten US 5 255 585 problemlos an die Umgebung abgegeben werden. Bevorzugt wird der Luftstrom der Absaugeinrichtung jedoch nach der Abtrennung der Schnittabfälle und nach der Desinfektion der Luft in den Kryostaten zurückgeleitet, um das Nachströmen warmer Umgebungsluft in den Kryostaten zu reduzieren. Bei einem solchen nach dem Prinzip der Umwälzung arbeitenden System sollte im Luftstrom der Absaugeinrichtung vor der Zurückleitung des Luftstromes in den Kryostaten ein Gasfilter zum Abtrennen der Dämpfe der desinfizierenden Flüssigkeit von der Luft vorgesehen sein. Dadurch wird vermieden, daß Dämpfe der Desinfektionsflüssigkeit in den Kryostaten gelangen, die sich dort in flüssiger oder fester Form niederschlagen und dadurch die Funktion des Mikrotoms beeinträchtigen würden, oder die Bedienpersonen gesundheitlich beeinträchtigen würden. Weiterhin sollte ein Wärmetauscher zur Rückkühlung des Luftstromes vor dessen Rückführung in den Kryostaten vorgesehen sein.

Bei einem Kryostat-Mikrotom mit einer erfindungsgemäßen Absaugeinrichtung können somit sämtliche Filter, die Einrichtung zur Desinfektion und Entkeimung des Luftstromes und auch ein oder mehrere hintereinander geschaltete Wärmetauscher zur Rückkühlung des Luftstromes außerhalb des Kryostaten angeordnet sein.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Absaugeinrichtung anhand der in der Figur dargestellten Prinzipsskizze eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der in der Figur dargestellte Kryostat weist eine thermisch isolierende Kryostatwandung 1a und einen gegenüber der Umgebungstemperatur auf Arbeitstemperaturen zwischen –10°C und –40°C abgekühlten Kryostatinnenraum 1 auf. Für die Abkühlung des Kryostaten ist ein konventionales, weiter unten noch detaillierter beschriebenes Kühlsystem vorgesehen.
Innerhalb des Kryostatinnenraumes 1 ist das hier nur schematisch durch den Messerträger 4 und den entlang einer Linearführung 3 bewegbaren Präparatträger 2 angedeutete Mikrotom angeordnet. Zur Schnittabnahme wird der Präparatträger 2 entlang der Linearführung 3 bewegt und dabei in bekannter Weise über ein in den Messerträger 4 eingespanntes Schneidmesser, dessen Messerkante senkrecht zur Zeichenebene steht, geführt. Das Mikrotom selbst kann beispielsweise entsprechend der WO 96/05495 A1 oder der DE 19528180 A1 ausgebildet sein.
Für die Absaugung der Schnittabfälle ist im Bereich der Basis des Mikrotoms eine Rohrleitung 5 vorgesehen, die an eine Bohrung innerhalb des Messerträgers 4 angeschlossen ist. Die Bohrung innerhalb des Messerträgers 4 mündet an der schräg nach vorn geneigten Rückenfläche 4a des Schneidmessers. Ein entsprechender Messerträger ist aus der WO 94/28390 A1 bekannt, auf die hinsichtlich des konkreten Aufbaus des Messerträgers 4 verwiesen sei.
Das andere Ende der Rohrleitung 5 ist ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten aus dem Kryostatinnenraum 1 herausgeführt und mündet von oben in einen luftdicht verschlossenen Behälter 6. Der Behälter 6 ist mit einer desinfizierenden Flüssigkeit 7 befüllt, wobei die Leitung 5 oberhalb des Flüssigkeitsstandes in den Behälter 6 einmündet. Als gegeignete desinfizierende Flüssigkeiten 7 kommen Formaldehyd, Glutaraldehyd, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Bleichlösungen oder über 70 %ige Äthanol- oder Propanollösungen in Betracht. In den Behälter 6 mündet ein weiteres Saugrohr 8 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche der desinfizierenden Flüssigkeit ein. Dieses weitere Saugrohr 8 ist über einen Gasfilter 9 und ein Magnetventil 10 an die Ansaugseite einer Pumpe 11 angeschlossen. Beim Betrieb der Pumpe (11) wird dadurch im Behälter 6 und in der Rohrleitung 5 ein Unterdruck erzeugt, durch den die am Mikrotom erzeugten und auf der Rückseite 4a des Messerträgers 4 liegenden Schnitte abgesaugt werden. Durch den Unterdruck werden die abgesaugten Schnitte durch die Rohrleitung 5 transportiert und fallen beim Austritt aus dem Mündungsende der Rohrleitung 5 in die desinfizierende Flüssigkeit 7 innerhalb des Behälters 6. Die Schnittabfälle werden dadurch in der desinfizierenden Flüssigkeit 7 gebunden und können bei Bedarf gemeinsam mit der desinfizierenden Flüssigkeit 7 entsorgt werden, indem die desinfizierende Flüssigkeit 7 mit den Schnittabfällen durch ein Ablaßventil 23 im Boden des Behälters 6 abgelassen wird. Alternativ, insbesondere wenn kein Ablaßventil am Behälter 6 vorhanden ist, kann der Behälter 6 von der Rohrleitung 5 und dem Saugrohr 8 getrennt und dann zum Entleeren entfernt werden.
Der aus dem Behälter 6 abgesaugte Luftstrom ist mit Gasen der Desinfektionsflüssigkeit angereichert. Durch das Gasfilter 9, beispielweise ein Aktivkohle als Filtermaterial enthaltendes Adsorptionsfilter, werden die Dämpfe der desinfizierenden Flüssigkeit von der Luft getrennt, wobei die Dämpfe der desinfizierenden Flüssigkeit in dem Gasfilter 9 aufgefangen werden.
Die Druckseite der Pumpe 11 ist zunächst an eine thermische Dessinfektionseinrichtung angeschlossen. Diese besteht aus einem Glasrohr 12, in das eine spiralförmig gebogene Heizwendel 13 z.B. ein Stahl- oder Konstantandraht, eingelegt ist. Die beiden Enden der Heizwendel 13 sind aus dem Glasrohr (12) hinausgeführt und an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen. Durch den Strom durch die Heizwendel 13 wird die Heizwendel auf etwa 200°C aufgeheizt, wodurch die durch das Glasrohr 12 transportierte Luft auf eine Temperatur erwärmt wird, die zu einer Abtötung der in der Luft befindlichen Keime und Viren geeignet ist. Entsprechende Temperaturen des Luftstromes liegen beispielsweise bei ca. 100°C.
Damit bei einer gleichzeitig kompakten Anordnung das Glasrohr 12 eine für die Erwärmung der Luft ausreichende Länge hat, ist das Glasrohr 12 spiral- oder meanderförmig gebogen.
Zur Sicherheit ist der thermischen Desinfektion eine zweite Entkeimungsstufe nachgeschaltet. In dieser zweiten Entkeimungsstufe wird der Luftstrom einer keimtötenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt. Dazu ist ein Quarzglaskolben 14 vorgesehen, durch den der Luftstrom geführt wird. Der Quarzglaskolben 14 wird von außen durch einen UV-Strahler 15 mit einer Lichtwellenlänge unter 254nm bestrahlt, wodurch eine Keimtötung durch Strahlung erfolgt. Bei Verwendung einer UV-Lichtwellenlänge unter 200 nm wird ein Teil der Luft innerhalb des Quarzglaskolbens 14 in Ozon umgewandelt, wodurch zusätzlich eine chemische Vergiftung im Luftstrom eventuell noch vorhandener Krankheitskeime erfolgt.
Nach Durchlauf der beschriebenen zweistufigen Entkeimungseinrichtung wird der Luftstrom in einem oder mehreren zur Abkühlung dienenden Wärmetauschern 16, 17 wieder auf eine Temperatur abgekühlt, die annähernd der Temperatur im Kryostatinnenraum entspricht und nachfolgend über eine Rohrleitung 18 wieder in den Kryostatinnenraum zurückgeführt. Die Wärmetauscher 16, 17 zur Rückkühlung des Luftstromes sind dabei mit an den Kühlkreislauf des Kryostaten angeschlossen. Der Kühlkreislauf des Kryostaten weist einen konventionellen Aufbau mit einem Kompressor 19, einem auf der Druckseite des Kompressors 19 angeordneten Wärmetauscher 16 und einer dem Wärmetauscher 16 nachgeschalteten Drossel 21 auf. Das durch den Kompressor 19 verdichtete gasförmige Kältemittel wird durch die durch einen Ventilator 20 herangeblasene Umgebungsluft im Wärmetauscher 16 auf die Verflüssigungstemperatur abgekühlt und gibt dabei Wärme an die Umgebung ab. Das abgekühlte Kältemittel durchläuft die Drossel 21 und expandiert in einem Wärmetauscher 22 im Kryostatinnenraum 1, durch den der Kryostatinnenraum 1 auf die gewünschte Betriebstemperatur abgekühlt wird. Nach Austritt aus diesem Wärmetauscher 22 durchläuft das Kältemittel den Wärmetauscher 17 für die Rückkühlung des Luftstromes der Absaugeinrichtung und zwar im Gegenstromverfahren derart, daß das Kältemittel den Wärmetauscher 17 entgegen zur Bewegungsrichtung des Luftstromes der Absaugeinrichtung durchläuft. Nach Austritt aus dem Wärmetauscher 17 wird das erwärmte Kältemittel erneut im Kompressor 19 komprimiert und für den nachfolgenden Zyklus im Wärmetauscher 16 erneut abgekühlt. Durch die Einbindung der Rückkühlung für den Absaugluftstrom in den ohnehin vorhandenen Kühlkreislauf für den Kryostaten werden demzufolge nur ein einfacher Wärmetauscher 17 und ein Doppelwärmetauscher 16 zusätzlich benötigt, so daß der Zusatzaufwand für die Rückkühlung des Absaugluftstromes relativ gering ist. Der Doppelwärmetauscher 16 bewirkt dabei eine Abkühlung des Luftstromes der Absaugeinrichtung auf etwa Umgebungstemperatur und der einfache Wärmetauscher 17 auf etwa Kryostattemperatur.
Parallel zur Pumpe 11 ist noch ein die Ein- und Ausgangsseite der Pumpe miteinander verbindender By-pass 24 geschaltet. Über diesen By-pass 24 kann der Luftstrom zirkulieren, wenn das Magnetventil 10 geschlossen ist.
Das Magnetventil 10 dient zur Entlastung des Kühlsystems. Das Magnetventil 10 ist dazu über eine nicht dargestellte elektronische Steuerung mit der Bewegung des Präparatträgers 2 derart gekoppelt, daß das Magnetventil 10 geöffnet wird, wenn sich das zu schneidende Präparat kurz oberhalb der Messerkante befindet und wieder geschlossen wird, wenn das Präparat die Messerkante vollständig passiert hat und demzufolge der Schnitt abgenommen ist. Die Schaltzeitpunkte für das Öffnen und Schließen des Magnetventils sind entsprechend der Größe des Präparates einstellbar. Eine entsprechende elektronische Steuerung ist bereits aus der von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Vacutome" angebotenen Absaugeinrichtung bekannt und braucht deshalb an dieser Stelle nicht detailliert beschrieben zu werden.

Claims

Absaugeinrichtung für Schnittabfälle bei einem Kryostat-Mikrotom, wobei im Luftstrom der Absaugeinrichtung ein Filter (6) zum Trennen des Luftstromes von den Schnittabfällen und dem Filter (6) eine Einrichtung (12, 13, 14, 15) zur Desinfektion und Entkeimung der Luft nachgeschaltet ist, wobei zur Entkeimung eine Aufheizung des Luftstroms auf eine keimtötende Temperatur erfolgt und/oder zur Entkeimung der Luftstrom einer UV-Strahlung oder einer anderen kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, wobei als Filter ein zur Aufnehme einer desinfizierenden Flüssigkeit (7) bestimmter Behälter (6) vorhanden, in den der Luftstrom der Absaugeinrichtung oberhalb des Flüssigkeitsstandes eingeleitet wird.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Gasfilter (9) zur Abtrennung der Dämpfe der desinfizierenden Flüssigkeit (7) in dem aus dem Behälter (6) abgesaugten Luftstrom vorhanden ist.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 2 und 3, wobei der Behälter (6) außerhalb des Kryostatinnenraumes (1) angeordnet ist.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Luftstrom nach Abtrennung der Schnittabfälle und nach Durchlauf der Einrichtung zur Desinfektion und Entkeimung (12, 13, 14, 15) in den Kryostatinnenraum (1) zurückgeleitet ist.
Absaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Aufheizung des Luftstromes ein Glasrohr (12) mit einer eingelegten Heizwendel (13) vorhanden ist.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Rückkühlung (16, 17) zur Rückkühlung des Luftstromes vor der Rückführung in den Kryostatinnenraum (1) vorhanden ist.
Kryostat-Mikrotom mit einer einen Kryostatinnenraum (1) aufweisenden Kryostatkammer, einer Kühleinrichtung (19, 16, 21, 22), einem in der Kryostatkammer (1) angeordneten, einen Präparatträger (2) und einen Messerträger (4) aufweisenden Mikrotom und einer Absaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Kryostat-Mikrotom nach Anspruch 8, wobei sämtliche Filter (6, 9), die Einrichtung zur Desinfektion und Entkeimung (12, 13, 14, 15) des Luftstromes und ein oder mehrere hintereinander geschaltete Wärmetauscher (16, 17) zur Rückkühlung des Luftstromes außerhalb des Kryostatinnenraumes (1) angeordnet sind.